JP6846438B2 - 有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイス - Google Patents

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Description

本開示は、有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。
電界発光デバイス(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利点を有する、自己発光デバイスである。最初の有機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によって開発された[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]。
有機ELデバイスの効率及び安定性を高めるために、それは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び電子注入層を含む多層の構造を有する。正孔輸送層内に含まれる化合物の選択は、発光層への正孔輸送効率、発光効率、寿命等のデバイスの特性を改善するための方法として知られている。
この点については、銅フタロシアニン(CuPc)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(NPB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)、4,4’,4’’−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(MTDATA)等が、正孔注入及び輸送材料として使用された。しかしながら、これらの材料を使用した有機ELデバイスは、量子効率及び稼働寿命において問題がある。これは、有機ELデバイスが高電流下で駆動されるとき、陽極と正孔注入層との間に熱応力が発生するためである。熱応力は、デバイスの稼働寿命を大幅に減少させる。さらに、正孔注入層中で使用される有機材料が非常に高い正孔移動度を有するため、正孔電子電荷平衡が崩れる場合があり、量子収量(cd/A)が減少し得る。
そのため、有機ELデバイスの性能を改善するための正孔輸送層が開発されることが依然として必要である。
韓国特許出願公開第KR10−2015−0066202号はアリールアミノ等で置換されたベンゾ[b]フルオレンを開示している。しかしながら、その参照文献は、アリールアミノ等がベンゾ[b]フルオレンの5位の炭素で置換されている化合物を具体的に開示していない。
国際出願公開第WO2015/061198A号はまた、アリールアミノ等で置換されたベンゾ[b]フルオレンを開示している。しかしながら、その参照文献は、正孔輸送層中にその化合物を使用する実施例を具体的に開示していない。また、その参照文献は、アリールアミノ等がベンゾ[b]フルオレンの5位の炭素で置換されている化合物を開示していない。
本開示の目的は、優れた寿命特性、三重項エネルギーの増加に起因する改善された発光効率、及び/または蒸着温度の減少に起因する優れた熱安定性を有する有機電界発光デバイスを生成するために使用され得る、有機電界発光化合物を提供することである。
本発明者らは、ベンゾ[b]フルオレンの構造を有する有機電界発光化合物の5位の炭素に置換基を有することによって、発光効率が三重項エネルギーの増加に起因して改善されること及び/または熱安定性が蒸着温度の減少に起因して改善されることを見出した。より具体的には、上記の目的が以下の式(1)で表される有機電界発光化合物によって達成され得、
Figure 0006846438
式中、
Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C3−C30)シクロアルカン]イルを表すか、あるいはAr及びAr、Ar及びAr、ならびにAr及びArが、互いに連結されて、モノ−もしくは多環式の3〜30員脂環式もしくは芳香環を形成し得、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
が、単結合、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表し、
が、単結合、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキレン、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、
及びRが、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、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3〜7員ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−もしくは多環式の3〜30員脂環式もしくは芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
11〜R17が、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換3〜7員ヘテロシクロアルキル、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
mが、1〜2の整数を表し、mが2である場合、NArArの各々が同じであっても異なってもよく、
nが、0〜2の整数を表し、nが2である場合、NArArの各々が同じであっても異なってもよく、
aが、1〜5の整数を表し、aが2以上の整数である場合、Rの各々が同じであっても異なってもよく、
bが、1〜4の整数を表し、bが2以上の整数である場合、Rの各々が同じであっても異なってもよく、
ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)が、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有し、
ヘテロシクロアルキルが、O、S、及びNから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する。
本開示の有機電界発光化合物を使用することによって、優れた発光効率及び/または熱安定性を有する有機電界発光デバイスを生成することができる。加えて、有機電界発光デバイスの発光効率及び/または熱安定性が優れているため、デバイスの相対的に長い寿命が達成され得る。
以下、本開示が詳細に記載される。しかしながら、以下の記述は、本開示を説明することが意図されており、本開示の範囲をいかようにも制限することは意図されていない。
本開示は、式(1)の有機電界発光化合物、その化合物を含む有機電界発光材料、及びその材料を含む有機電界発光デバイスに関する。
本開示における「有機電界発光化合物」という用語は、有機電界発光デバイスで使用され得る化合物を意味し、必要に応じて有機電界発光デバイスを構成するいかなる層内にも含まれ得る。
本開示における「有機電界発光材料」という用語は、有機電界発光デバイスで使用され得、かつ少なくとも1つの化合物を含み得る材料を意味する。有機電界発光材料は、必要に応じて、有機電界発光デバイスを構成するいかなる層内にも含まれ得る。例えば、有機電界発光材料は、正孔注入材料、正孔輸送材料、正孔補助材料、発光補助材料、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、または電子注入材料であり得る。
本開示の有機電界発光材料は、式(1)で表される少なくとも1つの化合物を含み得る。式(1)で表される化合物は、有機電界発光デバイスを構成する少なくとも1つの層内に含まれ得、かつリン光性ホスト材料として発光層及び/または正孔輸送材料として正孔輸送層で含まれ得るが、これらに限定されない。
以下、式(1)で表される有機電界発光化合物が、詳細に記載される。
以下、「(C1−C30)アルキル(アルキレン)」は、鎖を構成する1〜30個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキルであることを意味し、炭素原子の数は、好ましくは1〜10個、さらに好ましくは1〜6個であり、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、鎖を構成する2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルケニルであることを意味し、炭素原子の数は、好ましくは2〜20個、さらに好ましくは2〜10個であり、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−メチルブタ−2−エニル等を含む。「(C2−C30)アルキニル」は、鎖を構成する2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキニルであり、炭素原子の数は、好ましくは2〜20個、さらに好ましくは2〜10個であり、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個の環骨格炭素原子を有する単または多環式炭化水素であり、炭素原子の数は、好ましくは3〜20個、さらに好ましくは3〜7個であり、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からなる群から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と、3〜7個の環骨格原子とを有するシクロアルキルであり、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等を含む。「(C6−C30)アリール(アリーレン)」は、6〜30個の環骨格炭素原子を有する芳香族炭化水素から誘導される単環式環または縮合環であり、環骨格炭素原子の数は、好ましくは6〜20個、さらに好ましくは6〜15個であり、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。「5〜30員ヘテロアリール(アリーレン)」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、及び5〜30個の環骨格原子を有するアリール基であり、環骨格原子の数は、好ましくは5〜20個、さらに好ましくは5〜15個であり、単環式環、または少なくとも1つのベンゼン環と縮合した縮合環であり、部分的に飽和していてもよく、少なくとも1つのヘテロアリール基またはアリール基を単結合によってヘテロアリール基に連結することにより形成されたものであってもよく、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、ピリダジニル等を含む単環式環型ヘテロアリール、及びベンゾフラニル、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、ベンゾナフトチオフェニル、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、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を含む縮合環型ヘテロアリールと、を含む。「ハロゲン」は、F、Cl、Br、及びIを含む。
式(1)の化合物は、以下の式(2)または(3)で表されてもよく、
Figure 0006846438
Figure 0006846438
式中、Ar〜Ar、L、L、R、R、a、b、m、及びnが、式(1)に定義される通りである。
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官能基、すなわち置換基で置き換えられることを意味する。式(1)の、Ar〜Ar、L、L、R、R、及びR11〜R17中の、置換アルキル(アルキレン)、置換アリール(アリーレン)、置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)、置換シクロアルキル、置換ヘテロシクロアルキル、置換アリールアルキル、及び置換スピロ[フルオレン−(C3−C30)シクロアルカン]イルの置換基は、それぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、(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、非置換もしくは(C6−C30)アリールで置換された3〜30員ヘテロアリール、非置換もしくは3〜30員ヘテロアリールで置換された(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、及び好ましくはそれぞれ独立して、(C1−C6)アルキルまたは(C6−C20)アリールからなる群から選択される少なくとも1つである。
上記の式(1)中、Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C3−C30)シクロアルカン]イルを表すか、あるいはAr及びAr、Ar及びAr、ならびにAr及びArが、互いに連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し得、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよい。
好ましくは、Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C6−C25)アリール、置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C5−C8)シクロアルカン]イルを表し、より好ましくは、Ar〜Arが、それぞれ独立して、非置換もしくは(C1−C6)アルキルまたは(C6−C20)アリールで置換された(C6−C25)アリール、非置換もしくは(C1−C6)アルキルまたは(C6−C12)アリールで置換された5〜15員ヘテロアリール、非置換スピロ[フルオレン−シクロペンタン]イル、または非置換スピロ[フルオレン−シクロヘキサン]イルを表す。具体的には、Ar〜Arが、それぞれ独立して、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、メチルで置換されたフルオレニル、フェニルで置換されたフルオレニル、メチルで置換されたベンゾフルオレニル、ナフチルフェニル、フルオレンで置換されたフェニル、フェニルで置換されたピリジニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、メチルで置換されたジベンゾシロリル、フェニルで置換されたジベンゾシロリル、スピロ[フルオレン−シクロペンタン]イル、スピロ[フルオレン−シクロヘキサン]イル等を表す。
好ましくは、Ar及びArが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C6)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、モノ−または多環式の5〜15員脂環式または芳香環を形成してもよく、及びより好ましくは、Ar及びArが、それぞれ独立して、非置換(C1−C6)アルキル、または非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、単環式の5〜15員脂環式環を形成してもよい。具体的には、Ar及びArが、それぞれ独立して、メチル、フェニル等を表し得るか、または互いに連結されて、スピロシクロペンタンを形成してもよい。
が、単結合、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表し、好ましくは、単結合、置換もしくは非置換(C6−C20)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表し、さらに好ましくは、単結合、非置換(C6−C20)アリーレン、または非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表す。具体的には、Lが、単結合、フェニレン、ナフタレン、ビフェニレン、ナフチルフェニレン、ピリジンフェニレン、ピリジニレン、フェニルピリジニレン、ビピリジニレン、ジベンゾフラニレン、ジベンゾチオフェニレン等を表し得る。
が、単結合、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキレン、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在しない。Lが、好ましくは単結合、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリーレンを表し、より好ましくは単結合、または非置換(C6−C12)アリーレンを表す。具体的には、Lが、単結合、フェニレン等を表し得る。
及びRが、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、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3〜7員ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、好ましくはそれぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換(C6−C15)アリールを表し、より好ましくはそれぞれ独立して、水素、または非置換(C6−C15)アリールを表す。具体的には、R及びRが、それぞれ独立して、水素、ビフェニル等を表し得る。
11〜R17が、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換3〜7員ヘテロシクロアルキル、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよい。
本開示の一実施形態に従って、上記の式(1)では、Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C6−C25)アリール、置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C5−C8)シクロアルカン]イルを表し、Ar及びArが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C6)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、モノ−または多環式の5〜15員脂環式または芳香環を形成してもよく、Lが、単結合、置換もしくは非置換(C6−C20)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表し、Lが、単結合、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、R及びRが、それぞれ独立して、水素、または置換もしくは非置換(C6−C15)アリールを表す。
本開示の一実施形態に従って、上記の式(1)では、Ar〜Arが、それぞれ独立して、非置換もしくは(C1−C6)アルキルまたは(C6−C20)アリールで置換された(C6−C25)アリール、非置換もしくは(C1−C6)アルキルまたは(C6−C12)アリールで置換された5〜15員ヘテロアリール、非置換スピロ[フルオレン−シクロペンタン]イル、または非置換スピロ[フルオレン−シクロヘキサン]イルを表し、Ar及びArが、それぞれ独立して、非置換(C1−C6)アルキル、または非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、単環式の5−15員脂環式環を形成してもよく、Lが、単結合、非置換(C6−C20)アリーレン、または非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表し、Lが、単結合、または非置換(C6−C12)アリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、R及びRが、それぞれ独立して、水素または非置換(C6−C15)アリールを表す。
式(1)で表される有機電界発光化合物は、以下の化合物を含むが、これらに限定されない。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
本開示の有機電界発光化合物は、当業者に既知の合成方法によって調製され得る。例えば、それは以下の反応スキームに従って調製され得る。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
式中、Ar〜Ar、L、L、R、R、a、b、m、及びnが、式(1)に定義される通りであり、Xがハロゲンを表す。
本開示は、式(1)の有機電界発光化合物を含む有機電界発光材料、及びその材料を含む有機電界発光デバイスを提供する。
上記の材料は、発光層のホスト材料、具体的には赤色発光する有機電界発光デバイスのホスト材料であり得る。上記の材料は、正孔輸送材料、具体的には赤色発光する有機電界発光デバイスの正孔輸送材料であり得る。2つ以上の正孔輸送層があるとき、材料は発光層に隣接する正孔輸送層に含まれる正孔輸送材料であり得る。
上記の材料は、本開示のみに従った有機電界発光化合物から構成され得るか、有機電界発光材料中で概して使用される従来の材料をさらに含み得る。
有機電界発光デバイスは、第1の電極、第2の電極、及び第1の電極と第2の電極との間の少なくとも1つの有機層を備える。有機層は、式(1)の少なくとも1つの有機電界発光化合物を含み得る。
第1の電極及び第2の電極のうちの一方が陽極であり得、他方が陰極であり得る。有機層は、発光層を備えることができ、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、電子輸送層、電子緩衝層、電子注入層、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つの層をさらに備えることができる。
本開示の有機電界発光化合物は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光補助層、電子輸送層、電子緩衝層、電子注入層、中間層、正孔阻止層、及び電子阻止層のうちの少なくとも1つの層、好ましくは、発光層及び正孔輸送層のうちの少なくとも1つの層に含むことができる。2つ以上の発光層または正孔輸送層があるとき、有機電界発光化合物は、それらの層のうちの少なくとも1つで使用され得る。正孔輸送層で使用されるとき、本開示の有機電界発光化合物は、正孔輸送材料として含まれ得る。2つ以上の正孔輸送層があるとき、本開示の化合物は、発光層に隣接する正孔輸送層に含まれ得る。発光層で使用されるとき、本開示の有機電界発光化合物は、ホスト材料として含まれ得る。
本開示の一実施形態に従って、本開示の有機電界発光化合物は、正孔輸送材料として使用され得、優れた寿命特性、三重項エネルギーの増加に起因する改善された発光効率、及び/または蒸着温度の減少に起因する優れた熱安定性を有する有機電界発光デバイスを提供し得る。
ホスト材料として、本開示の有機電界発光化合物を含む有機電界発光デバイスは、本開示の有機電界発光化合物に加えて1つ以上のホスト材料をさらに含み得、1つ以上のドーパントをさらに含み得る。
本開示の有機電界発光化合物が発光層のホスト材料(第1のホスト材料)として含まれるとき、別の化合物が第2のホスト材料として含まれ得る。ここでは、第1のホスト材料と第2のホスト材料との重量比は、1:99〜99:1の範囲である。
本開示の有機電界発光化合物以外の化合物のホスト材料は、既知のホストのうちのいずれであってもよい。本開示の化合物が正孔輸送材料として使用される場合の発光層のホスト材料として含まれ得る化合物、及び本開示の化合物がホスト材料として使用される場合の第2のホスト材料として含まれ得る化合物は、以下の式(11)〜(16)によって表される化合物からなる群から選択される場合、発光効率の点で好ましく、
H−(Cz−L−M−−−−−−−−−−−(11)
H−(Cz)−L−M−−−−−−−−−−−(12)
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
式中、
Czは、以下の構造を表し、
Figure 0006846438
Aは、−O−または−S−を表し、
21〜R24が、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリール、または−SiR252627を表し、式中、R25〜R27が、それぞれ独立して、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、Lが、単結合、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリーレンを表し、Mが、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリールを表し、Y及びYが、それぞれ独立して、−O−、−S−、−NR31−、または−CR3233−を表すが、但し、Y及びYは同時に存在せず、R31〜R33が、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリールを表し、R32及びR33が同じであっても異なってもよく、h及びiが、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し、j、k、l、及びmが、それぞれ独立して、0〜4の整数を表し、h、i、j、k、l、またはmは、2以上の整数を表し、各(Cz−L)、各(Cz)、各R21、各R22、各R23、または各R24が同じであっても異なってもよく、
Figure 0006846438
式中、
〜Yが、それぞれ独立して、CR34またはNを表し、好ましくはそれらのうちの少なくとも1つがNであり、
34が、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリールを表し、
〜Bが、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリールを表し、
が、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリールを表し、
が、単結合、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換(5〜30員)ヘテロアリーレンを表す。
具体的には、第2のホスト材料の例は、以下の通りであるが、これらに限定されない。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
[式中、TPSはトリフェニルシリル基を表す]
本開示に従った有機電界発光デバイスに含まれるドーパントは、好ましくは少なくとも1つのリン光性ドーパントであり得る。本開示に従った有機電界発光デバイスに適用されたリン光性ドーパント材料は、特に限定されないが、好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、及び白金(Pt)の金属化錯体化合物から選択され得、さらに好ましくはイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、及び白金(Pt)のオルト金属化錯体化合物から選択され得、及びなおさらに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。
本開示の有機電界発光デバイスに含まれるドーパントは、好ましくは以下の式(101)〜(104)の化合物からなる群から選択され得るが、これらに限定されない。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
式中、Lは、以下の構造から選択され、
Figure 0006846438
100、R134、及びR135が、それぞれ独立して、水素、重水素、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が、それぞれ独立して、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、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、シアノ、または置換もしくは非置換(C1−C30)アルコキシを表し、R106〜R109の隣接する置換基は、互いに連結されて、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成してもよく、R120〜R123の隣接する置換基は、互いに連結されて、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルまたはアリールで置換されたキノリンを形成してもよく、
124〜R133及びR136〜R139が、それぞれ独立して、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、R124〜R127の隣接する置換基は、互いに連結されて、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成してもよく、
Xが、CR1112、O、またはSを表し、
11及びR12が、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C10)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、
201〜R211が、それぞれ独立して、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の隣接する置換基は、互いに連結されて、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成してもよく、
f及びgが、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し、fまたはgが、2以上の整数であり、各R100が、同じであっても異なってもよく、
sが、1〜3の整数を表す。
ドーパント化合物の特定の例は、以下の通りである。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
Figure 0006846438
本開示の別の実施形態では、有機電界発光デバイスを調製するための組成物、好ましくは赤色発光する有機電界発光デバイスが提供される。組成物は、好ましくは有機電界発光デバイスの発光層または正孔輸送層を調製するためのものであり、本開示の化合物を含む。2つ以上の正孔輸送層があるとき、本開示の化合物は、発光層に隣接する正孔輸送層を調製するための組成物に含まれ得る。
加えて、本開示による有機電界発光デバイスは、第1の電極、第2の電極、及び第1の電極と第2の電極との間の少なくとも1つの有機層を備える。有機層は発光層を含み得、発光層は本開示に従った有機電界発光デバイスを調製する組成物を含み得る。
本開示による有機電界発光デバイスは、式(1)によって表される有機電界発光化合物に加えて、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、式(1)の有機電界発光化合物に加えて、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。
さらに、本開示の有機電界発光デバイスは、本開示の化合物に加えて、当技術分野で既知の青色電界発光化合物、赤色電界発光化合物、または緑色電界発光化合物を含む少なくとも1つの発光層をさらに含むことにより、白色光を放射することができる。必要に応じて、黄色またはオレンジ色発光層をさらに含むことができる。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、好ましくは、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、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、電界発光媒体層の陽極表面に配設され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、好ましくは、電界発光媒体層の陰極表面に配設される。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、カルコゲニドは、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlON等を含み、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、金属酸化物は、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaO等を含む。
正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、またはこれらの組み合わせは、陽極と発光層との間で使用することができる。正孔注入層は、陽極から正孔輸送層または電子阻止層への正孔注入バリア(または正孔注入電圧)を低下させるために多層であってもよく、多層の各々は、同時に2つの化合物を使用してもよい。正孔輸送層または電子阻止層もまた、多層であってもよい。
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は、発光層と陰極との間で使用することができる。電子緩衝層は、電子の注入を制御し、発光層と電子注入層との間の界面特性を改善するために、多層であってもよく、多層の各々は、同時に2つの化合物を使用してもよい。正孔阻止層または電子輸送層はまた、多層であってもよく、多層の各々は、化合物の多成分を使用してもよい。
発光補助層は、陽極と発光層との間、または陰極と発光層との間に配設され得る。発光補助層が、陽極と発光層との間に配設されるとき、正孔注入及び/または正孔輸送を促進する、または電子のオーバーフローを防止するために使用することができる。発光補助層が、陰極と発光層との間に配設されるとき、電子注入及び/または電子輸送を促進する、または正孔のオーバーフローを防止するために使用することができる。また、正孔補助層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配設され得、正孔の輸送速度(または正孔の注入速度)を促進または遮断するのに有効であり得、それによって電荷平衡を制御することができる。さらに、電子阻止層は、正孔輸送層(または正孔注入層)と発光層との間に配設され得、発光漏れを防ぐために、発光層からの電子のオーバーフローを遮断することによって発光層内の励起子を制限することができる。有機電界発光デバイスは、2つ以上の正孔輸送層を含むとき、さらに含まれる正孔輸送層は、正孔補助層または電子阻止層として使用され得る。正孔補助層及び電子阻止層は、有機電界発光デバイスの効率及び/または寿命を改善する効果を有し得る。
好ましくは、本開示の有機電界発光デバイスにおいて、電子輸送化合物及び還元性ドーパントの混合領域、または正孔輸送化合物及び酸化性ドーパントの混合領域は、一対の電極の少なくとも1つの表面上に設置され得る。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、及びそ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有機ELデバイスを調製することができる。
本開示の有機ELデバイスを構成する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、及びイオンめっき法等の乾式膜形成法、または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。
湿式膜形成法を使用するとき、薄膜は、各層を構成する材料をエタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の適切な溶媒中に溶解または拡散させることによって形成される。溶媒は、各層を構成する材料が、層を形成するのにいかなる問題も引き起こさない、それらの溶媒中に溶解可能または分散可能である限り、特に限定されるものではない。
本開示の有機電界発光デバイスを使用することによって、表示システム、例えば、スマートフォン、タブレット、ノートブック、PC、TV、または車両、あるいは照明システム、例えば、屋内または屋外照明システムを生成することができる。
以下、本開示の有機電界発光化合物の調製方法、その化合物の物理学的特性、及びその化合物を含む有機電界発光デバイスの発光特性が、本開示の代表的な化合物を参照して詳細に記載される。
実施例1:化合物C−4の調製
Figure 0006846438
化合物1−1の調製
100gのインダノン(757mmol)、111.6gのフタルアルデヒド(832mmol)、10.3gの20%ナトリウムエトキシドエチルアルコール溶液(151mmol)、及び1300mLのエチルアルコールを、反応槽に導入した。混合物を2時間還流させた後、混合物を室温まで冷却し、一晩撹拌した。反応溶液を0℃まで冷却し、分離した固体を濾過し、冷メチルアルコール及びヘキサンで洗浄し、95gの化合物1−1を得た(収率55%)。
化合物1−2の調製
33.3gのヨウ素(144mmol)、44gの次亜リン酸(660mmol、50%水溶液)、及び2000mLの酢酸を、反応槽に導入し、混合物を80℃で30分間撹拌した。95gの化合物1−1(413mmol)をゆっくりそこに滴加し、混合物を還流下で一晩撹拌した。反応溶液を室温まで冷却し、分離した固体を濾過し、冷メチルアルコール及びヘキサンで洗浄し、73gの化合物1−2を得た(収率82%)。
化合物1−3の調製
30gの化合物1−2(139mmol)、39gの水酸化カリウム(694mmol)、2.3gのヨウ化カリウム(14mmol)、1.58gのベンジルトリエチルアンモニウムクロライド(7mmol)、70mLの蒸留水、及び700mLのジメチルスルホキシドを、反応槽に導入し、混合物を室温で30分間撹拌した。49gのヨウ化メチル(347mmol)をそこへ添加し、混合物を室温で一晩撹拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、34gの化合物1−3を得た(収率68%)。
化合物1−4の調製
3gの化合物1−3(12mmol)を反応槽中の50mLの塩化メチレンに溶解させた。1.3gの臭素(16mmol)を10mLの塩化メチレンに溶解させて反応溶液に添加した。次いで、混合物を室温で2時間撹拌した。反応溶液を塩化メチレンで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、分離した固体を濾過し、冷メチルアルコールで洗浄し、1.8gの化合物1−4を得た(収率45%)。
化合物1−4はまた以下のように得ることができる。
1.3gの化合物1−3(5mmol)、10mLのジメチルホルムアミド、及び1.23gのN−ブロモスクシンイミド(7mmol)を、反応槽に導入し、混合物を室温で一晩撹拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、分離した固体を濾過し、冷メチルアルコールで洗浄し、620mgの化合物1−4を得た(収率36%)。
化合物C−4の調製
10gの化合物1−4(31mmol)、13.7gのビス−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イルアミン(31mmol)、1.46gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2mmol)、2.2mLのトリ−t−ブチルホスフィン(6mmol、50%トルエン溶液)、5.9gのナトリウムt−ブトキシド(62mmol)、及び223mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を4時間還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、10.5gの化合物C−4を得た(収率52%)。化合物C−4の特性を表1に示す。
実施例2:化合物C−5の調製
Figure 0006846438
40gの化合物1−4(124mmol)、44.7gのN−1,1’−ビフェニル−4−イル−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(124mmol)、3.4gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(4mmol)、3mLのトリ−t−ブチルホスフィン(7mmol、50%トルエン溶液)、17.8gのナトリウムt−ブトキシド(186mmol)、及び600mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、37.8gの化合物C−5を得た(収率51%)。化合物C−5の特性を表1に示す。
実施例3:化合物C−7の調製
Figure 0006846438
10gの化合物1−4(31mmol)、16.5gのN−1,1’−ビフェニル−4−イル−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(34mmol)、1.4gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2mmol)、1.2mLのトリ−t−ブチルホスフィン(3mmol、50%トルエン溶液)、5.9gのナトリウムt−ブトキシド(62mmol)、及び600mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、11gの化合物C−7を得た(収率49%)。化合物C−7の特性を表1に示す。
実施例4:化合物C−73の調製
Figure 0006846438
化合物2−1の調製
10gの2−ブロモ−11,11−ジメチル−11H−ベンゾ[b]フルオレン(31mmol)、10mLのジメチルホルムアミド、及び7.2gのN−ブロモスクシンイミド(40mmol)を、反応槽に導入し、混合物を室温で一晩撹拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、分離した固体を濾過し、冷メチルアルコールで洗浄し、10.5gの化合物2−1を得た(収率84%)。
化合物C−73の調製
10gの化合物2−1(25mmol)、15.6gのN−1,1’−ビフェニル−4−イル−9,9−ジフェニル−9H−フルオレン−2−アミン(55mmol)、2.3gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2.5mmol)、2mLのトリ−t−ブチルホスフィン(5mmol、50%トルエン溶液)、9.6gのナトリウムt−ブトキシド(99mmol)、及び240mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、9.6gの化合物C−73を得た(収率47%)。化合物C−73の特性を表1に示す。
実施例5:化合物C−10の調製
Figure 0006846438
7.4gの化合物1−4(23mmol)、9.4gの9,9−ジメチル−N−(4−(ナフタレン−2−イル)フェニル)−9H−フルオレン−2−アミン(23mmol)、1.05gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.15mmol)、1.2mLのトリ−t−ブチルホスフィン(2.3mmol、50%トルエン溶液)、4.4gのナトリウムt−ブトキシド(46mmol)、及び200mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、3.7gの化合物C−10を得た(収率25%)。化合物C−10の特性を表1に示す。
実施例6:化合物C−91の調製
Figure 0006846438
10gの化合物1−4(31mmol)、14.0gのN−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−11,11’−ジメチル−11H−ベンゾ[b]フルオレン−2−アミン(31mmol)、1.42gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.60mmol)、1.6mLのトリ−t−ブチルホスフィン(3.1mmol、50%トルエン溶液)、5.9gのナトリウムt−ブトキシド(62mmol)、及び155mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を16時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、9.1gの化合物C−91を得た(収率42%)。化合物C−91の特性を表1に示す。
実施例7:化合物C−92の調製
Figure 0006846438
8gの化合物1−4(25mmol)、11.9gのN−([1,1’:4’,1’−テルフェニル]−4−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(27mmol)、1.13gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.35mmol)、1.0mLのトリ−t−ブチルホスフィン(2.7mmol、50%トルエン溶液)、4.8gのナトリウムt−ブトキシド(50mmol)、及び125mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、5.7gの化合物C−92を得た(収率34%)。化合物C−92の特性を表1に示す。
実施例8:化合物C−71の調製
Figure 0006846438
10gの化合物2−1(25mmol)、13.4gのN−フェニル−[1,1’−ビフェニル]−4−アミン(55mmol)、2.3gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(2.5mmol)、2mLのトリ−t−ブチルホスフィン(5mmol、50%トルエン溶液)、9.6gのナトリウムt−ブトキシド(99mmol)、及び260mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、5.2gの化合物C−71を得た(収率18%)。化合物C−71の特性を表1に示す。
実施例9:化合物C−93の調製
Figure 0006846438
化合物3−1の調製
15gのN−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−11,11−ジメチル−N−(4−(ナフタレン−2−イル)フェニル)−11H−ベンゾ[b]フルオレン−2−アミン(23mmol)、120mLのジメチルホルムアミド、及び5.3gのN−ブロモスクシンイミド(30mmol)を、反応槽に導入し、混合物を室温で一晩撹拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、15gの化合物3−1を得た(収率89%)。
化合物C−93の調製
10gの化合物3−1(14mmol)、2.7gのジフェニルアミン(16mmol)、0.63gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(0.68mmol)、0.5mLのトリ−t−ブチルホスフィン(1.4mmol、50%トルエン溶液)、2.6gのナトリウムt−ブトキシド(28mmol)、及び260mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、3.1gの化合物C−93を得た(収率18%)。化合物C−93の特性を表1に示す。
実施例10:化合物C−94の調製
Figure 0006846438
化合物4−1の調製
26gの2−([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−11,11−ジメチル−11H−ベンゾ[b]フルオレン(66mmol)、330mLのジメチルホルムアミド、200mLの塩化メチレン、及び15.2gのN−ブロモスクシンイミド(85mmol)を、反応槽に導入し、混合物を室温で一晩撹拌した。反応溶液を酢酸エチルで希釈し、蒸留水で洗浄した。次いで、抽出した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、26gの化合物4−1を得た(収率83%)。
化合物C−94の調製
13gの化合物4−1(27mmol)、9.9gのN−1,1’−ビフェニル−4−イル−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(27mmol)、1.25gのトリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)(1.4mmol)、1.1mLのトリ−t−ブチルホスフィン(2.7mmol、50%トルエン溶液)、5.3gのナトリウムt−ブトキシド(54mmol)、及び136mLのトルエンを、反応槽に導入し、混合物を3時間80℃で還流させた。反応溶液を室温まで冷却した。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、4.5gの化合物C−94を得た(収率22%)。化合物C−94の特性を表1に示す。
実施例11:化合物C−25の調製
Figure 0006846438
4gの化合物1−4(12mmol)、7.9gのN−([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−9,9−ジメチル−N−(4’−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−4−イル)−9H−フルオレン−2−アミン(12mmol)、0.72gのテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0.6mmol)、3.4gの炭酸カリウム(24mmol)、30mLのトルエン、及び15mLのエチルアルコールを、反応槽に導入し、15mLの蒸留水をその中に添加し、混合物を80℃で18時間撹拌した。反応の完了後、エチルアルコール及びトルエンを回転蒸発器で除去し、有機層を塩化メチレン及び蒸留水で抽出した。次いで、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で除去し、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、3.1gの化合物C−25を得た(収率33%)。化合物C−25の特性を表1に示す。
Figure 0006846438
デバイス例1:本開示の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスの生成
本開示の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスを以下の通りに生成した。有機発光ダイオード(OLED)デバイス(Geomatec,Japan)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、及び蒸留水での超音波洗浄に順次供し、次いでイソプロパノール中で保管した。次に、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、その真空蒸着装置のセルに導入し、次いで、その装置のチャンバ内の圧力を10−6トールに制御した。その後、電流をセルに印加して上記の導入された材料を蒸発させ、それにより90nm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。次いで、1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサカルボニトリル(化合物HI−2)を、該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って蒸発させ、それにより5nm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、該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って蒸発させ、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。化合物C−4を、該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って蒸発させ、それにより60nm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。正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、次いで、発光層を以下のように蒸着させた。ホストとして化合物B−198を、真空蒸着装置の1つのセルに導入し、ドーパントとして化合物D−71を、別のセルに導入した。これらの2つの材料を異なる比率で蒸発させ、ドーパント及びホストの総量に基づいて2重量%のドーピング量(ドーパントの量)で蒸着させて、40nmの厚さを有する発光層を第2の正孔輸送層上に形成した。次いで、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、別の2つのセルに導入し、1:1の比率で蒸発させ、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。次に、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、80nmの厚さを有するAl陰極を、別の真空蒸着装置によって電子注入層上に蒸着させた。このようにしてOLEDデバイスを生成した。
生成されたOLEDデバイスの1,000nitの輝度における駆動電圧、発光効率、及びCIE色座標を、以下の表2に提供する。
デバイス例2及び3:本開示の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスの生成
OLEDデバイスを、第2の正孔輸送層に、表2に示される化合物を使用することを除いて、デバイス例1と同じ様式で生成する。
生成されたOLEDデバイスの1,000nitの輝度における駆動電圧、発光効率、及びCIE色座標を、以下の表2に提供する。
比較例1〜3:従来の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスの生成
OLEDデバイスを、第2の正孔輸送層に、表2に示される化合物を使用することを除いて、デバイス例1と同じ様式で生成する。
生成されたOLEDデバイスの1,000nitの輝度における駆動電圧、発光効率、及びCIE色座標を、以下の表2に提供する。
Figure 0006846438
デバイス例4〜11:本開示の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスの生成
OLEDデバイスを、第2の正孔輸送層に表3に示される化合物を使用し、ホストに化合物B−199を使用することを除いて、デバイス例1と同じ様式で生成する。
生成されたOLEDデバイスの1,000nitの輝度における駆動電圧、発光効率、及びCIE色座標を、以下の表3に提供する。
比較例4及び5:従来の有機電界発光化合物を含むOLEDデバイスの生成
OLEDデバイスを、第2の正孔輸送層に、表2に示される化合物を使用することを除いて、デバイス例4と同じ様式で生成する。
生成されたOLEDデバイスの1,000nitの輝度における駆動電圧、発光効率、及びCIE色座標を、以下の表3に提供する。
Figure 0006846438
Figure 0006846438
表2及び3に示されるように、第2の正孔輸送層で本開示に従った有機電界発光化合物を使用したデバイスは、優れた発光効率を有する。第2の正孔輸送層はまた、正孔補助層または発光補助層として機能することができる。
結果より、デバイスの特性は置換基の位置、すなわち置換基が同じであるときでさえ、それがベンゾ[b]フルオレン構造の2位の炭素に結合しているかまたは5位の炭素に結合しているかによって変化することが見出され得る。
加えて、構造異性体関係の化合物を使用してデバイス例1〜3及び比較例1〜3を比較すると、本開示に従った有機電界発光化合物は、置換基が5位の炭素に結合しているベンゾ[b]フルオレン構造を有する。したがって、デバイスの発光効率は、三重項エネルギーの増加に起因して増加し、デバイスの熱安定性は、化合物の分子量が同じであるときでさえ、蒸着温度の減少に起因して優れている。これは以下の表4で確認することができる。
Figure 0006846438

Claims (10)

  1. 以下の式(1)で表される有機電界発光化合物であって、
    Figure 0006846438
    式中、
    Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C3−C30)シクロアルカン]イルを表すか、あるいはAr及びAr、Ar及びAr、ならびにAr及びArが、互いに連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し得、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    が、単結合、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表し、
    が、単結合、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキレン、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、
    及びRが、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、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3〜7員ヘテロシクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、−NR1112、−SiR131415、−SR16、−OR17、シアノ、ニトロ、またはヒドロキシルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−もしくは多環式の3〜30員脂環式もしくは芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    11〜R17が、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、置換もしくは非置換5〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換3〜7員ヘテロシクロアルキル、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表すか、あるいは隣接する置換基に連結されて、モノ−または多環式の3〜30員脂環式または芳香環を形成し、それらの炭素原子が、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    mが、1〜2の整数を表し、mが2である場合、NArArの各々が同じであっても異なってもよく、
    nが、0〜2の整数を表し、nが2である場合、NArArの各々が同じであっても異なってもよく、
    aが、1〜5の整数を表し、aが2以上の整数である場合、Rの各々が同じであっても異なってもよく、
    bが、1〜4の整数を表し、bが2以上の整数である場合、Rの各々が同じであっても異なってもよく、
    前記ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)が、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有し、
    前記ヘテロシクロアルキルが、O、S、及びNから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する、有機電界発光化合物。
  2. 式(1)で表される前記化合物が、以下の式(2)及び(3)のうちの1つによって表され、
    Figure 0006846438
    Figure 0006846438
    式中、
    Ar〜Ar、L、L、R、R、a、b、m、及びnが、請求項1に定義される通りである、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  3. Ar〜Ar、L、L、R、R、及びR11〜R17中の、前記置換アルキル(アルキレン)、前記置換アリール(アリーレン)、前記置換ヘテロアリール(ヘテロアリーレン)、前記置換シクロアルキル、前記置換ヘテロシクロアルキル、前記置換アリールアルキル、及び前記置換スピロ[フルオレン−(C3−C30)シクロアルカン]イルの置換基が、それぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、(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、非置換もしくは(C6−C30)アリールで置換された3〜30員ヘテロアリール、非置換もしくは3〜30員ヘテロアリールで置換された(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)アリールからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  4. Ar〜Arが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C6−C25)アリール、置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリール、または置換もしくは非置換スピロ[フルオレン−(C5−C8)シクロアルカン]イルを表し、
    Ar及びArが、それぞれ独立して、置換もしくは非置換(C1−C6)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、モノ−または多環式の5〜15員脂環式または芳香環を形成してもよく、
    が、単結合、置換もしくは非置換(C6−C20)アリーレン、または置換もしくは非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表し、
    が、単結合、または置換もしくは非置換(C6−C12)アリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、
    及びRが、それぞれ独立して、水素を表す、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  5. Ar〜Arが、それぞれ独立して、非置換または(C1−C6)アルキルもしくは(C6−C20)アリールで置換された(C6−C25)アリール;非置換または(C1−C6)アルキルもしくは(C6−C12)アリールで置換された5〜15員ヘテロアリール;非置換スピロ[フルオレン−シクロプロペンタン]イル;または非置換スピロ[フルオレン−シクロヘキサン]イルを表し、
    Ar及びArが、それぞれ独立して、非置換(C1−C6)アルキル、または非置換(C6−C12)アリールを表すか、あるいは互いに連結されて、単環式の5〜15員脂環式環を形成してもよく、
    が、単結合、非置換(C6−C20)アリーレン、または非置換5〜15員ヘテロアリーレンを表し、
    が、単結合、または非置換(C6−C12)アリーレンを表すが、但し、nが0である場合、Lは存在せず、
    及びRが、それぞれ独立して、水素を表す、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  6. 式(1)で表される前記化合物が、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化合物。
    Figure 0006846438
    Figure 0006846438
    Figure 0006846438
    Figure 0006846438
  7. 請求項1に記載の有機電界発光化合物を含む、正孔輸送材料。
  8. 請求項1に記載の有機電界発光化合物を含む、有機電界発光デバイス。
  9. 前記有機電界発光化合物が、発光層及び正孔輸送層のうちの少なくとも1つの層に含まれる、請求項8に記載の有機電界発光デバイス。
  10. 請求項1に記載の有機電界発光化合物を含む、表示デバイス。
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