JP6687613B2 - 有機電界発光デバイス - Google Patents

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Description

本開示は、有機電界発光デバイスに関する。
電界発光(EL)デバイスは、より広い視角、より高いコントラスト比、及びより速い応答時間を提供するという点で利点を有する、自己発光デバイスである。有機ELデバイスは、発光層を形成するための材料として芳香族ジアミン小分子及びアルミニウム錯体を使用することにより、Eastman Kodakによって初めて開発された[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]。
有機ELデバイスは、電気が有機発光材料(複数可)に印加されたとき、電気エネルギーを光に変換する。一般に、有機ELデバイスは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間に配設された有機層を備えた構造を有する。有機ELデバイスの有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等を備える。その機能に応じて、有機層を形成するための材料を、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子阻止材料、発光材料、電子緩衝材料、正孔阻止材料、電子輸送材料、電子注入材料等に分類することができる。電圧が有機ELデバイスに印加されたとき、正孔及び電子が、それぞれアノード及びカソードから、発光層に注入される。高いエネルギーを有する励起子が、再結合によって正孔と電子との間に形成される。励起子のエネルギーが、発光有機化合物を励起状態にし、励起状態の減衰が、発光を伴った基底状態へのエネルギーレベルの緩和をもたらす。
有機ELデバイスにおける発光効率を決定する最も重要な要因は、発光材料である。発光材料は、高量子効率、高電子移動度、及び高正孔移動度を有する必要がある。さらに、発光材料によって形成された発光層は、均一かつ安定している必要がある。発光によって視覚化された色に応じて、発光材料は、青色、緑色、または赤色材料に分類することができ、黄色または橙色発光材料を、この中に追加で含めることができる。その機能に応じて、発光材料は、ホスト材料及びドーパント材料に分類することができる。近年、高い効率及び長い寿命を提供する有機ELデバイスの開発が、緊急の課題である。具体的には、OLEDの中型または大型パネルのEL特性要求を考慮して、従来のものよりも優れた特性を示す材料が、至急開発されなければならない。ホスト材料は、固体の状態で溶媒として機能し、エネルギーを伝達し、したがって、真空蒸着に適した高純度及び分子量を有する必要がある。さらに、ホスト材料は、熱安定性、長寿命を達成するための高電気化学的安定性、非晶質薄膜形成の容易さ、隣接する層の材料への良好な接着、及び他の層への非移行性を達成するために、高いガラス転移温度及び高い熱劣化温度を有する必要がある。
色純度、発光効率、及び安定性を向上させるために、発光材料が、ホストとドーパントとの混合物として使用され得る。一般に、良好な電界発光特性を示すデバイスは、ドーパントがホスト内に注入される発光層を備えた構造を有する。ドーパント/ホスト材料システムにおいて、デバイスの効率及び寿命は、ホスト材料によって大きく影響を受け、したがって、ホスト材料の選択は重要である。
国際公開第2013/168688 A1号、同第2009/060757 A1号、及び日本特許出願公開第2013−183036 A号が、ビスカルバゾール誘導体をホスト材料として使用する有機電界発光デバイスを開示している。しかしながら、これらは、複数のホスト材料として、カルバゾールの窒素原子がそれぞれアリールに連結されたビスカルバゾール誘導体、及びカルバゾールの窒素原子が窒素含有ヘテロアリールに連結されたカルバゾール誘導体、ならびに正孔輸送材料として、カルバゾールの窒素原子がそれぞれアリールに連結されたビスカルバゾール誘導体を使用する有機電界発光デバイスを具体的に開示していない。
本開示の目的は、高効率及び長寿命を示す有機電界発光デバイスを提供することである。
本発明者らは、上記の目的が、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の有機層を備えた有機電界発光デバイスによって達成することができることを見出し、有機層は、1つ以上の発光層及び1つ以上の正孔輸送層を備え、1つ以上の発光層のうちの少なくとも1つは、1つ以上のドーパント化合物及び2つ以上のホスト化合物を含み、ホスト化合物の第1のホスト化合物は、以下の式1によって表され、第2のホスト化合物は、以下の式2によって表され、1つ以上の正孔輸送層のうちの少なくとも1つは、以下の式1によって表される化合物を含み、
Figure 0006687613
式中、
及びAは各々独立して、置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表すが、但し、窒素含有ヘテロアリールがA及びAの置換基から除外されることを条件とし、
は、単結合または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレンを表し、
〜X16は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Figure 0006687613
式中、
Maは、置換もしくは非置換の窒素含有5〜11員ヘテロアリールを表し、
Laは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレンを表し、
Xa〜Xhは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
ヘテロアリールは、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含有する。
発明の有利な効果
本開示に従った、高効率及び長寿命を有する有機電界発光デバイスが提供される。さらに、本開示の有機電界発光デバイスは、表示システムまたは照明システムの製造のために使用することができる。
発明の形態
これより、本開示が詳細に記載される。しかしながら、以下の記述は、本発明を説明するよう意図されており、本発明の範囲をいかようにも制限するようには意図されていない。
本開示の有機電界発光デバイスの詳細は、以下のとおりである。
本開示の有機電界発光デバイスの一実施形態に従って、式1の化合物は、以下の式3、4、5、及び6のうちのいずれか1つによって表すことができる。
Figure 0006687613
式中、A、A、L、及びX〜X16は、上記式1で定義されるとおりである。
式1中、A及びAは各々独立して、置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表す。A及びAは各々独立して、好ましくは、置換もしくは非置換(C6−C18)アリール、より好ましくは、非置換もしくはシアノで置換された(C6−C18)アリール、ハロゲン、(C1−C6)アルキル、(C6−C12)アリール、またはトリ(C6−C12)アリールシリルを表し得る。具体的には、A及びAは各々独立して、置換もしくは非置換フェニル、置換もしくは非置換ビフェニル、置換もしくは非置換テルフェニル、置換もしくは非置換ナフチル、置換もしくは非置換フルオレニル、置換もしくは非置換ベンゾフルオレニル、置換もしくは非置換フェナントレニル、置換もしくは非置換アントラセニル、置換もしくは非置換インデニル、置換もしくは非置換トリフェニレニル、置換もしくは非置換ピレニル、置換もしくは非置換テトラセニル、置換もしくは非置換ペリレニル、置換もしくは非置換クリセニル、置換もしくは非置換フェニルナフチル、置換もしくは非置換ナフチルフェニル、及び置換もしくは非置換フルオランテニルからなる群から選択され得る。本明細書において、置換フェニル等の置換基は、シアノ、ハロゲン、(C1−C6)アルキル、(C6−C12)アリール、またはトリ(C6−C12)アリールシリルでもよい。
式1中、X〜X16は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよい。好ましくは、X〜X16。各々独立して、水素、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C10)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C20)アリール、置換もしくは非置換5〜20員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換トリ(C6−C12)アリールシリルを表し得る。より好ましくは、X〜X16。各々独立して、水素、シアノ、(C1−C10)アルキル、非置換またはシアノ、(C1−C10)アルキル、もしくはトリ(C6−C12)アリールシリルで置換された(C6−C20)アリール、非置換または(C1−C10)アルキル、(C6−C15)アリール、もしくはトリ(C6−C12)アリールシリルで置換された5〜20員ヘテロアリール、あるいは非置換または(C1−C10)アルキルで置換されたトリ(C6−C12)アリールシリルを表し得る。具体的には、X〜X16。各々独立して、水素;シアノ;(C1−C6)アルキル;非置換またはシアノ、(C1−C6)アルキル、もしくはトリフェニルシリルで置換されたフェニル、ビフェニル、テルフェニル、もしくはナフチル;非置換または、(C1−C6)アルキル、フェニル、ビフェニル、ナフチル、もしくはトリフェニルシリルで置換されたジベンゾチオフェンもしくはジベンゾフラン;あるいは非置換または(C1−C6)アルキルで置換されたトリフェニルシリルを表し得る。
式1中、Lは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレンを表す。好ましくは、Lは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C15)アリーレンを表し得る。
は、単結合、または以下の式7〜19から選択される1つを表し得る。
Figure 0006687613
式中、
Xi〜Xpは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Figure 0006687613
は、母核との結合部位を表す。
Xi〜Xpは各々独立して、好ましくは、水素、ハロゲン、シアノ、(C1−C10)アルキル、(C3−C20)シクロアルキル、(C6−C12)アリール、(C1−C6)アルキルジ(C6−C12)アリールシリル、またはトリ(C6−C12)アリールシリル、より好ましくは、水素、シアノ、(C1−C6)アルキル、またはトリ(C6−C12)アリールシリルを表し得る。
式2中、Maは、置換もしくは非置換の窒素含有5〜11員ヘテロアリールを表す。Maは、好ましくは、置換もしくは非置換の窒素含有6〜10員ヘテロアリール、より好ましくは、非置換(C6−C18)アリールで置換された窒素含有6〜10員ヘテロアリール、シアノで置換された(C6−C12)アリール、(C1−C6)アルキルで置換された(C6−C12)アリール、トリ(C6−C12)アリールシリルで置換された(C6−C12)アリール、または6〜15員ヘテロアリールを表し得る。
具体的には、Maは、置換もしくは非置換ピロリル、置換もしくは非置換イミダゾリル、置換もしくは非置換ピラゾリル、置換もしくは非置換トリアジニル、置換もしくは非置換テトラジニル、置換もしくは非置換トリアゾリル、置換もしくは非置換テトラゾリル、置換もしくは非置換ピリジル、置換もしくは非置換ピラジニル、置換もしくは非置換ピリミジニル、及び置換もしくは非置換ピリダジニルからなる群から選択される置換もしくは非置換単環式環型ヘテロアリール、または置換もしくは非置換ベンズイミダゾリル、置換もしくは非置換イソインドリル、置換もしくは非置換インドリル、置換もしくは非置換インダゾリル、置換もしくは非置換ベンゾチアジアゾリル、置換もしくは非置換キノリル、置換もしくは非置換イソキノリル、置換もしくは非置換シノリニル、置換もしくは非置換キナゾリニル、置換もしくは非置換ナフチリジニル、及び置換もしくは非置換キノキサリニルからなる群から選択される置換もしくは非置換縮合環型ヘテロアリールを表し得る。好ましくは、Maは、置換もしくは非置換トリアジニル、置換もしくは非置換ピリミジニル、置換もしくは非置換ピリジル、置換もしくは非置換キノリル、置換もしくは非置換イソキノリル、置換もしくは非置換キナゾリニル、置換もしくは非置換ナフチリジニル、または置換もしくは非置換キノキサリニルを表し得る。Maの置換ピロリル等の置換基は、(C6−C18)アリール、シアノで置換された(C6−C12)アリール、(C1−C6)アルキルで置換された(C6−C12)アリール、トリ(C6−C12)アリールシリルで置換された(C6−C12)アリール、シアノ、(C1−C6)アルキル、トリ(C6−C12)アリールシリル、または6〜15員ヘテロアリール、具体的には、非置換またはシアノ、(C1−C6)アルキル、もしくはトリフェニルシリルで置換されたフェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、フェニルナフチル、ナフチルフェニル、フェナントレニル、アントラセニル、ジベンゾチオフェニル、もしくはジベンゾフラニルであり得る。
式2中、Laは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、好ましくは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C12)アリーレンを表す。具体的には、Laは、単結合、または式7〜19のうちのいずれか1つを表し得る。
式2中、Xa〜Xhは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよい。好ましくは、Xa〜Xhは各々独立して、水素、シアノ、置換もしくは非置換(C6−C15)アリール、置換もしくは非置換10〜20員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換トリ(C6−C10)アリールシリルを表し得るか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C6−C20)、単環式もしくは多環式芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよい。より好ましくは、Xa〜Xhは各々独立して、水素、シアノ、非置換もしくはトリ(C6−C10)アリールシリで置換された(C6−C15)アリール、または非置換もしくは(C6−C12)アリールで置換された10〜20員ヘテロアリールを表し得るか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換ベンゼン、置換もしくは非置換インドール、置換もしくは非置換ベンズインドール、置換もしくは非置換インデン、置換もしくは非置換ベンゾフラン、または置換もしくは非置換ベンゾチオフェンを形成することができる。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル」は、1〜30個、好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキルを示し、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル等を含む。「(C2−C30)アルケニル」は、2〜30個、好ましくは2〜20個、より好ましくは2〜10個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルケニルを示し、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、2−メチルブト−2−エニル等を含む。「(C2−C30)アルキニル」は、2〜30個、好ましくは2〜20個、より好ましくは2〜10個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキニルを示し、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル、3−ブチニル、1−メチルペント−2−イニル等を含む。「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個、好ましくは3〜20個、より好ましくは3〜7個の環骨格炭素原子を有する単環式もしくは多環式炭化水素を示し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を含む。「3〜7員ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、Si、及びP、好ましくはO、S、及びNから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含む3〜7個、好ましくは5〜7個の環骨格原子を有するシクロアルキルを示し、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランを含み、さらに、「(C6−C30)アリール(アリーレン)」は、芳香族炭化水素由来の単環式または縮合環系基を示し、6〜30個、好ましくは6〜20個、より好ましくは6〜15個の環骨格炭素原子を有し、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、ビナフチル、フェニルナフチル、ナフチルフェニル、フルオレニル、フェニルフルオレニル、ベンゾフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、フェナントレニル、フェニルフェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニル等を含む。「3〜30員ヘテロアリール」は、B、N、O、S、Si、及びPからなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子を含む3〜30個の環骨格原子を有するアリール基を示し、単環式環、少なくとも1個のベンゼン環と縮合した縮合環でもよく、部分的に飽和していてもよく、単結合(複数可)を介して、少なくとも1個のヘテロアリールまたはアリール基をヘテロアリール基に連結することによって形成されたものでもよく、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等の単環式環型ヘテロアリールと、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、ベンズインドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル等の縮合環型ヘテロアリールと、を含む。「窒素含有5〜30員ヘテロアリール」は、ヘテロ原子として少なくとも1個、好ましくは1〜4個の窒素を含む5〜30個、好ましくは5〜20個、より好ましくは5〜15個の環骨格原子を有するヘテロアリール基を示し、単環式環、または少なくとも1個のベンゼン環で縮合した縮合環でもよく、部分的に飽和していてもよく、単結合(複数可)を介して少なくとも1個のヘテロアリールまたはアリール基がヘテロアリール基に連結することによって形成されたものでもよく、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等の単環式環型ヘテロアリールと、ベンゾイミダゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェナントリジニル等の縮合環型ヘテロアリールと、を含む。さらに、「ハロゲン」には、F、Cl、Br、及びIが含まれる。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という表現における「置換」とは、ある特定の官能基中の水素原子が別の原子または基、すなわち置換基で置き換えられることを意味する。本開示において、式1及び2中の、置換アルキル、置換アルケニル、置換アルキニル、置換シクロアルキル、置換アリール(アリーレン)、置換ヘテロアリール、置換トリアルキルシリル、置換アリールシリル、置換ジアルキルアリールシリル、置換モノもしくはジアリールアミノ、ならびにA、A、L、X〜X16、Ma、La、Xa〜Xhの置換の窒素含有ヘテロアリールの置換基は各々独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシ、ニトロ、ヒドロキシ、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C1−C30)アルコキシ、(C1−C30)アルキルチオ、(C3−C30)シクロアルキル、(C3−C30)シクロアルケニル、3〜7員ヘテロシクロアルキル、(C6−C30)アリールオキシ、(C6−C30)アリールチオ、非置換または(C6−C30)アリールで置換された3〜30員ヘテロアリール、非置換またはシアノ、3〜30員ヘテロアリール、もしくはトリ(C6−C30)アリールシリルで置換された(C6−C30)アリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、アミノ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキルカルボニル、(C1−C30)アルコキシカルボニル、(C6−C30)アリールカルボニル、ジ(C6−C30)アリールボロニル、ジ(C1−C30)アルキルボロニル、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、及び(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリール、好ましくは、シアノ、(C1−C6)アルキル、5〜15員ヘテロアリール、非置換またはシアノもしくはトリ(C6−C12)アリールシリルで置換された(C6−C18)アリール、トリ(C6−C12)アリールシリル、及び(C1−C6)アルキル(C6−C12)アリールからなる群から選択される少なくとも1個である。
式1中、式1中のX〜X16のトリアリールシリルは、好ましくはトリフェニルシリルである。
式1によって表される第1のホスト化合物には、これらに限定されないが、以下が挙げられる。
Figure 0006687613
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式2によって表される第2のホスト化合物には、これらに限定されないが、以下が挙げられる。
Figure 0006687613
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Figure 0006687613
Figure 0006687613
Figure 0006687613
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Figure 0006687613
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式1の正孔輸送化合物には、これらに限定されないが、化合物H1−1〜H1−423が挙げられる。
本開示の有機電界発光デバイスは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の有機層を備え、有機層は、1つ以上の発光層及び1つ以上の正孔輸送層を備え、1つ以上の発光層のうちの少なくとも1つは、1つ以上のドーパント化合物及び2つ以上のホスト化合物を含み、ホスト化合物の第1のホスト化合物は、式1によって表され、第2のホスト化合物は、式2によって表され、1つ以上の正孔輸送層のうちの少なくとも1つは、式1によって表される化合物を含む。式1の第1のホスト化合物及び式1の正孔輸送層のための化合物は、同じまたは異なってもよい。
発光層は、光が放射される層を示す。ドーパント化合物の注入量が、発光層中のホスト化合物及びドーパント化合物の総量に基づいて、20重量%未満であることが好ましい。本開示の有機電界発光デバイスにおいて、発光層中の第1のホスト材料と第2のホスト材料との間の重量比は、1:99〜99:1、具体的には、30:70〜70:30の範囲であり得る。
発光層及び正孔輸送層に加えて、有機層は、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、電子緩衝層、中間層、正孔阻止層、及び電子阻止層から選択される少なくとも1つの層を備えてもよい。
本開示の有機電界発光デバイス内に含まれるドーパントは、好ましくは少なくとも1つのリン光ドーパントである。本開示の有機電界発光デバイス用のリン光ドーパント材料は、限定されるものではないが、好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、または白金(Pt)の金属化錯体化合物から選択され得、より好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、または白金(Pt)のオルト金属化錯体化合物から選択され得、さらにより好ましくは、オルト金属化イリジウム錯体化合物から選択され得る。
好ましくは、このリン光ドーパントは、以下の式101〜103で表される化合物からなる群から選択され得る。
Figure 0006687613
式中、Lは、以下の構造から選択され、
Figure 0006687613
100は、水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表し、
101〜R109及びR111〜R123は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲンで置換された(C1−C30)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルコキシ、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表し、R106〜R109は、隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換3〜30員の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環(例えば、置換もしくは非置換フルオレン、置換もしくは非置換ジベンゾチオフェン、または置換もしくは非置換ジベンゾフラン)を形成することができ、R120〜R123は各々独立して、隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換の3〜30員の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環(例えば、置換もしくは非置換キノリン)を形成することができ、
124〜R127は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、式中、R124、R125、R126、またはR127は、アリールであり、隣接する置換基(複数可)に連結して、置換もしくは非置換3〜30員の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環(例えば、置換もしくは非置換フルオレン、置換もしくは非置換ジベンゾチオフェン、または置換もしくは非置換ジベンゾフラン)を形成することができ、
201〜R211は各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲンで置換された(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、R208〜R211は各々独立して、隣接する置換基(複数可)に連結して、置換もしくは非置換3〜30員の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環(例えば、置換もしくは非置換フルオレン、置換もしくは非置換ジベンゾチオフェン、または置換もしくは非置換ジベンゾフラン)を形成することができ、
r及びsは各々独立して、1〜3の整数を表し、rまたはsが2以上の整数であるとき、R100の各々は、同じまたは異なってもよく、eは、1〜3の整数を表す。
具体的には、リン光ドーパント材料は、以下を含む:
Figure 0006687613
Figure 0006687613
Figure 0006687613
Figure 0006687613
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、有機層は、アリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含み得る。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、有機層は、周期表の第1族金属、第2族金属、第4周期遷移金属、第5周期遷移金属、ランタニド、及びd軌道遷移元素有機金属からなる群から選択される少なくとも1つの金属、または前記金属を含む少なくとも1つの錯体化合物をさらに含み得る。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層、及び金属酸化物層から選択される少なくとも1つの層(以下、「表面層」)が、好ましくは、一方の電極の内面または両方の電極の内面に設置され得る。具体的には、シリコンまたはアルミニウムのカルコゲニド(酸化物を含む)層が、好ましくは、電界発光媒体層のアノード表面に設置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、好ましくは、電界発光媒体層のカソード表面に設置される。そのような表面層は、有機電界発光デバイスに動作安定性を提供する。好ましくは、前記カルコゲニドは、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlON等を含み、前記金属ハロゲン化物は、LiF、MgF、CaF、希土類金属フッ化物等を含み、前記金属酸化物は、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaO等を含む。
正孔輸送層に加えて、正孔注入層、電子阻止層、またはこれらの組み合わせが、アノードと発光層との間に配設されてもよい。正孔注入層は、アノードから正孔輸送層もしくは電子阻止層に正孔を注入するためのエネルギー障壁(または正孔を注入するための電圧)を下げるために、2つ以上の層で構成されてもよい。これらの層の各々は、2つ以上の化合物を含み得る。電子阻止層は、2つ以上の層で構成されてもよい。
電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはこれらの組み合わせが、発光層とカソードとの間に配設されてもよい。電子緩衝層は、電子注入を制御し、発光層と電子注入層との間の界面の特性を改善するために、2つ以上の層で構成されてもよい。これらの層の各々は、2つ以上の化合物を含み得る。正孔阻止層または電子輸送層は、2つ以上の層で構成されてもよく、層の各々は、2つ以上の化合物を含み得る。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、電子輸送化合物と還元性ドーパントの混合領域、または正孔輸送化合物と酸化性ドーパントの混合領域が、好ましくは、一対の電極の少なくとも1つの表面に設置され得る。この場合、電子輸送化合物が還元されてアニオンになり、それ故に混合領域から電界発光媒体までの電子の注入及び輸送が容易になる。さらに、正孔輸送化合物が酸化されてカチオンになり、それ故に混合領域から電界発光媒体までの正孔の注入及び輸送が容易になる。好ましくは、酸化性ドーパントとしては、様々なルイス酸及び受容体化合物が挙げられ、還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの混合物が挙げられる。還元性ドーパント層を電荷発生層として用いて、2つ以上の発光層を有し、かつ白色光を放出する電界発光デバイスを調製することができる。
本開示の有機電界発光デバイスの各層を形成するために、真空蒸着、スパッタリング、プラズマめっき法、及びイオンめっき法等の乾式膜形成法、またはインクジェット印刷、ノズル印刷、スロットコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、及びフローコーティング法等の湿式膜形成法が使用され得る。層が本開示の第1のホスト化合物及び第2のホスト化合物を用いて形成されるとき、これらは、同時蒸着または混合物蒸着されてもよい。
湿式膜形成法を使用する場合、各層を形成する材料を任意の好適な溶媒、例えば、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等中に溶解または拡散することにより、薄い膜が形成され得る。この溶媒は、各層を形成する材料を溶解または拡散させることができ、かつ膜形成能力に問題のない、任意の溶媒であり得る。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、発光層の2つ以上のホスト化合物は、同時蒸着または混合物蒸着されてもよい。本明細書において、同時蒸着は、2つ以上の材料の各々をそれぞれのるつぼセル内へ導入し、蒸着させる材料の各々のセルに電流を印加することにより、混合物として蒸着される2つ以上の材料のプロセスを示す。本明細書において、混合物蒸着は、蒸着前に1つのるつぼセル内で2つ以上の材料を混合し、蒸着させる混合物のセルに電流を印加することにより、混合物として蒸着される2つ以上の材料のプロセスを示す。
本開示の有機電界発光デバイスは、表示システムまたは照明システムの製造のために使用することができる。
これより、本開示のホスト化合物及び正孔輸送化合物を含むデバイスの調製方法及びその発光特性が、以下の実施例を参照して詳細に説明される。
[デバイス実施例1−1〜1−3]本開示の正孔輸送化合物の蒸着、ならびに本開示の第1のホスト化合物及び第2のホスト化合物の同時蒸着によって製造されるOLED
以下のように本開示の発光材料を使用して有機電界発光デバイス(OLED)を製造した。OLED(Geomatec)用のガラス基板上の透明電極インジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)を、アセトン、エタノール、及び蒸留水での連続超音波洗浄に供し、その後、イソプロパノール中で保管した。その後、ITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダ上に載置した。N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(化合物HI−1)を、真空蒸着装置のセルに導入し、次いで、この装置のチャンバ内の圧力を10−6トルに制御した。その後、電流をセルに印加してHI−1を蒸着させ、それにより80nmの厚さを有する第1の正孔注入層をITO基板上に形成した。その後、ジピラジノ[2,3−f:2’,3’−h]キノキサリン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリル(化合物HI−2)を真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をそのセルに印加することにより蒸着させ、それにより3nmの厚さを有する第2の正孔注入層を第1の正孔注入層上に形成した。N−([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン(化合物HT−1)を前記真空蒸着装置の1つのセルに導入し、電流をそのセルに印加することにより蒸着させ、それにより10nmの厚さを有する第1の正孔輸送層を第2の正孔注入層上に形成した。次いで、表1に示される第2の正孔輸送層のための化合物を前記真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をそのセルに印加することにより蒸着させ、それにより30nmの厚さを有する第2の正孔輸送層を第1の正孔輸送層上に形成した。ホスト材料として、H1−34及びH2−31を、真空蒸着装置の2つのセルにそれぞれ導入した。D−25を、ドーパントとして別のセルに導入した。これら2つのホスト化合物を、1:1の同じ比率で蒸着させた一方、ホスト及びドーパントの総量に基づいて15重量%の注入量でドーパントが蒸着されて、正孔輸送層上に40nmの厚さを有する発光層を形成するように、ドーパントをホスト化合物とは異なる比率で蒸着させた。2,4−ビス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−6−(ナフタレン−2−イル)−1,3,5−トリアジン(化合物ET−1)及びリチウムキノレート(化合物EI−1)を、真空蒸着装置の2つのセルにそれぞれ導入し、4:6の同じ比率で蒸着させて、それにより35nmの厚さを有する電子輸送層を発光層上に形成した。電子輸送層上に2nmの厚さを有する電子注入層としてリチウムキノレート(化合物EI−1)を蒸着させた後、次いで、80nmの厚さを有するAlカソードを別の真空蒸着装置により電子注入層上に蒸着させた。
Figure 0006687613
[比較実施例1−1]第2の正孔輸送層のための化合物としてHTL−Aの蒸着によって製造されるOLED
以下に示されるHTL−Aを、第2の正孔輸送層のための化合物として使用したことを除いて、OLEDをデバイス実施例1−1〜1−3と同じ様式で製造した。
Figure 0006687613
OLEDの1,000ニットでの駆動電圧、発光効率、CIE色座標、ならびに15,000ニット及び一定電流(T95寿命)での輝度の100%から95%に減少させるのにかかる時間を測定した。デバイス実施例1−1〜1−3及び比較実施例1−1で製造された有機電界発光デバイスの特性は、以下の表1に示す。
Figure 0006687613
[デバイス実施例2−1〜2−5]本開示の正孔輸送化合物の蒸着、ならびに本開示の第1のホスト化合物及び第2のホスト化合物の同時蒸着によって製造されるOLED
以下のように本開示の発光材料を使用してOLEDを製造した。有機電界発光デバイス(OLED)(Geomatec)用のガラス基板上の透明電極インジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)を、アセトン、エタノール、及び蒸留水での連続超音波洗浄に供し、その後、イソプロパノール中で保管した。その後、ITO基板を真空蒸着装置の基板ホルダ上に載置した。ジピラジノ[2,3−f:2’,3’−h]キノキサリン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリル(化合物HI−1)を、真空蒸着装置のセルに導入し、その後、装置のチャンバ内の圧力を10−6トルに制御した。その後、電流をセルに印加してHI−1を蒸着させ、それにより5nmの厚さを有する第1の正孔注入層をITO基板上に形成した。その後、N,N’−ビス(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ビス(フェニル)−ベンジジン(化合物HI−2)を真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をそのセルに印加することにより蒸着させ、それにより95nmの厚さを有する第2の正孔注入層を第1の正孔注入層上に形成した。以下の表2に示される第1の正孔輸送層のための化合物は、前記真空蒸着装置の1つのセルに導入し、電流をそのセルに印加することにより蒸着させ、それにより20nmの厚さを有する第1の正孔輸送層を第2の正孔注入層上に形成した。ホスト材料として、H1−281及びH2−125を、真空蒸着装置の2つのセルにそれぞれ導入した。D−122を、ドーパントとして別のセルに導入した。これら2つのホスト化合物を、蒸着させた一方、ホスト及びドーパントの総量に基づいて12重量%の注入量でドーパントが蒸着されて、正孔輸送層上に30nmの厚さを有する発光層を形成するように、ドーパントをホスト化合物とは異なる比率で蒸着させた。2,4,6−トリス(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−1,3,5−トリアジン(化合物ET−1)を、真空蒸着装置のセルに導入し、蒸着させて、35nmの厚さを有する電子輸送層を発光層上に形成した。電子輸送層上に2nmの厚さを有する電子注入層としてリチウムキノレート(化合物EI−1)を蒸着させた後、次いで、80nmの厚さを有するAlカソードを別の真空蒸着装置により電子注入層上に蒸着させた。
Figure 0006687613
[デバイス実施例2−6〜2−10]本開示の正孔輸送化合物の蒸着、ならびに本開示の第1のホスト化合物及び第2のホスト化合物の同時蒸着によって製造されるOLED
H1−35及びH2−125をホストとして使用し、以下の表2に示される化合物を第1の正孔輸送層のために使用したことを除いて、OLEDをデバイス実施例2−1〜2−5と同じ様式で製造した。
[比較実施例2−1]第1の正孔輸送層のための化合物としてHTL−Aの蒸着によって製造されるOLED
以下に示されるHTL−Aを、第1の正孔輸送層のための化合物として使用したことを除いて、OLEDをデバイス実施例2−1〜2−5と同じ様式で製造した。
デバイス実施例2−1〜2−10及び比較実施例2−1で製造したOLEDの、10mA/cmの電流密度での駆動電圧、発光効率、CIE色座標、ならびに10,000ニット及び一定電流(T98寿命)での輝度の100%から98%に減少させるのにかかった時間は、以下の表2に示す。
Figure 0006687613
上記のデバイス実施例で確認されたように、本開示の有機電界発光デバイスは、特定の正孔輸送化合物及び複数のホストを含むことにより、従来のデバイスよりも優れた寿命特性を有する。

Claims (6)

  1. アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間の有機層を備える有機電界発光デバイスであって、前記有機層は、1つ以上の発光層及び1つ以上の正孔輸送層を備え、前記1つ以上の発光層のうちの少なくとも1つは、1つ以上のドーパント化合物及び2つ以上のホスト化合物を含み、前記ホスト化合物の第1のホスト化合物は、以下の式1によって表され、第2のホスト化合物は、以下の式2によって表され、前記1つ以上の正孔輸送層のうちの少なくとも1つは、以下の式1によって表される前記化合物を含み、
    Figure 0006687613

    式中、
    及びAは各々独立して、置換もしくは非置換フェニル、置換もしくは非置換ビフェニル、置換もしくは非置換テルフェニル又は置換もしくは非置換ナフチルを表し、前記置換フェニル、前記置換ビフェニル、前記置換テルフェニル及び前記置換ナフチルの置換基は重水素であり
    は、単結合または置換もしくは非置換(C6−C15)アリーレンを表し、
    〜X16は各々独立して、水素、重水素置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、又は置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリールを
    Figure 0006687613

    式中、
    Maは、置換もしくは非置換トリアジニルを表し、
    Laは、単結合または置換もしくは非置換(C6−C12)アリーレンを表し、
    Xa〜Xhは各々独立して、水素、重水素置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、又は置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリールを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    前記ヘテロアリールは、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1個のヘテロ原子を含有する、有機電界発光デバイス。
  2. 式1中、Lは、単結合、または以下の式7〜19から選択される1つを表し
    Figure 0006687613

    式中、
    Xi〜Xpは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    Figure 0006687613

    は、母核との結合部位を表す、請求項1に記載の有機電界発光デバイス。
  3. 式2中、Laは、単結合、または以下の式7〜19から選択される1つを表し
    Figure 0006687613

    式中、
    Xi〜Xpは各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換(C3−C30)の単環式もしくは多環式の脂環式もしくは芳香族環を形成することができ、その炭素原子(複数可)が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1個のヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    Figure 0006687613

    は、母核との結合部位を表す、請求項1に記載の有機電界発光デバイス。
  4. 式2中、Xa〜Xhは各々独立して、水素非置換もしくはトリ(C6−C10)アリールシリルで置換された(C6−C15)アリール、または非置換もしくは(C6−C12)アリールで置換された10〜20員ヘテロアリールを表すか、あるいは隣接する置換基(複数可)に連結されて、置換もしくは非置換ベンゼン、置換もしくは非置換インドール、置換もしくは非置換ベンズインドール、置換もしくは非置換インデン、置換もしくは非置換ベンゾフラン、または置換もしくは非置換ベンゾチオフェンを形成することができる、請求項1に記載の有機電界発光デバイス。
  5. 前記式1の化合物は、以下からなる群から選択される、請求項1に記載の有機電界発光デバイス。
    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613
  6. 前記式2の化合物は、以下からなる群から選択される、請求項1に記載の有機電界発光デバイス。
    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613

    Figure 0006687613
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