JP6934568B2 - 有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置 - Google Patents

有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置 Download PDF

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Description

有機光電子素子用組成物、有機光電子素子および表示装置に関するものである。
有機光電子素子(organicoptoelectronicdiode)は、電気エネルギーと光エネルギーを相互転換することができる素子である。
有機光電子素子は、動作原理によって大きく2種類に分けられる。一つは光エネルギーによって形成されたエキシトン(exciton)が電子と正孔とに分離され、前記電子と正孔とがそれぞれ異なる電極に伝達されながら電気エネルギーを発生する光電素子であり、他の一つは電極に電圧または電流を供給して電気エネルギーから光エネルギーを発生する発光素子である。
有機光電子素子の例としては、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、および有機感光体ドラム(organic photo conductor drum)などが挙げられる。
このうち、有機発光素子(organic light emitting diode、OLED)は近来、平板表示装置(flat panel display device)の需要増加につれて大きく注目されている。前記有機発光素子は有機発光材料に電流を加えて電気エネルギーを光に転換させる素子であって、通常陽極(anode)と陰極(cathode)の間に有機層が挿入された構造になっている。ここで、有機層は発光層と選択的に補助層を含むことができ、前記補助層は例えば有機発光素子の効率と安定性を高めるための正孔注入層、正孔輸送層、電子遮断層、電子輸送層、電子注入層および正孔遮断層から選択された少なくとも1層を含むことができる。
有機発光素子の性能は、前記有機層の特性によって影響を多く受け、その中でも前記有機層に含まれている有機材料によって影響を多く受ける。
特に前記有機発光素子が大型平板表示装置に適用されるためには、正孔および電子の移動性を高めると同時に電気化学的安定性を高めることができる有機材料の開発が必要である。
一実施形態は、高効率および長寿命の有機光電子素子を実現することができる有機光電子素子用組成物を提供する。
他の実施形態は、前記組成物を含む有機光電子素子を提供する。
また他の実施形態は、前記有機光電子素子を含む表示装置を提供する。
一実施形態によれば、下記化学式1および化学式2の組み合わせで表される第1有機光電子素子用化合物;ならびに下記化学式3で表される第2有機光電子素子用化合物を含む有機光電子素子用組成物を提供する。
Figure 0006934568
上記化学式1〜化学式3中、
ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素またはシアノ基であり、
前記化学式1の隣接した2個の*は、前記化学式2の*と連結され、
前記化学式1中、前記化学式2の*と連結されない*は、それぞれ独立して、CRであり、
〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
、RおよびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
は、OまたはSであり、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
他の実施形態によれば、互いに対向する陽極と陰極、そして前記陽極と前記陰極の間に位置する少なくとも一層の有機層を含み、前記有機層は前述の有機光電子素子用組成物を含む有機光電子素子を提供する。
また他の実施形態によれば、前記有機光電子素子を含む表示装置を提供する。
高効率長寿命有機光電子素子を実現することができる。
一実施形態による有機発光素子を示した断面図である。 一実施形態による有機発光素子を示した断面図である。
以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。但し、これは例示として提示されるものであって、これによって本発明が制限されず、本発明は後述の特許請求の範囲の範疇によって定義されるものである。
本明細書で“置換”とは、別途の定義がない限り、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアミン基、ニトロ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜40のシリル基、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜10のアルキルシリル基、炭素数6〜30のアリールシリル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数3〜30のヘテロシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜30のヘテロアリール基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜10のトリフルオロアルキル基、シアノ基、またはこれらの組み合わせで置換されたことを意味する。
本発明の一例で、“置換”は、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜10のアルキルシリル基、炭素数6〜30のアリールシリル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数3〜30のヘテロシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜30のヘテロアリール基で置換されたことを意味する。また、本発明の具体的な一例で、“置換”は、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、または炭素数2〜30のヘテロアリール基で置換されたことを意味する。また、本発明の具体的な一例で、“置換”は、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、ジベンゾフラニル基、またはジベンゾチオフェニル基で置換されたことを意味する。また、本発明の具体的な一例で、“置換”は、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、メチル基、エチル基、プロパニル基、ブチル基、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、ナフチル基、トリフェニル基、フルオレニル基、ジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基で置換されたことを意味する。
本明細書で“ヘテロ”とは、別途の定義がない限り、一つの官能基内にN、O、S、PおよびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3個含有し、残りは炭素であることを意味する。
本明細書で“アルキル(alkyl)基”とは、別途の定義がない限り、脂肪族炭化水素基を意味する。アルキル基は、いかなる二重結合や三重結合を含んでいない“飽和アルキル(saturated alkyl)基”であり得る。
前記アルキル基は、炭素数1〜30のアルキル基であり得る。より具体的に、アルキル基は炭素数1〜20のアルキル基または炭素数1〜10のアルキル基であり得る。例えば、炭素数1〜4のアルキル基は、アルキル鎖に1〜4個の炭素原子が含まれるものを意味し、メチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチルおよびt−ブチルからなる群より選択されるものを示す。
前記アルキル基は、具体的な例を挙げれば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを意味する。
本明細書で“アリール(aryl)基”とは、炭化水素芳香族モイエティを一つ以上有するグループを総括する概念であって、
炭化水素芳香族モイエティの全ての元素がp−オービタルを有し、これらp−オービタルが共役(conjugation)を形成している形態、例えば、フェニル基、ナフチル基などを含み、
2以上の炭化水素芳香族モイエティがシグマ結合を通じて連結された形態、例えば、ビフェニル基、テルフェニル基、クアテルフェニル基などを含み、
2以上の炭化水素芳香族モイエティが直接または間接的に融合された非芳香族融合環も含むことができる。例えば、フルオレニル基などが挙げられる。
アリール基は、モノシクリック、ポリシクリックまたは融合環ポリシクリック(即ち、炭素原子の隣接した対を分け合う環)官能基を含む。
本明細書で“ヘテロ環基(heterocyclic group)”は、ヘテロアリール基を含む上位概念であって、アリール基、シクロアルキル基、これらの融合環またはこれらの組み合わせのような環化合物内に炭素(C)の代わりにN、O、S、PおよびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を少なくとも一つを含有するものを意味する。前記ヘテロ環基が融合環である場合、前記ヘテロ環基全体またはそれぞれの環ごとにヘテロ原子を1つ以上含むことができる。
一例として“ヘテロアリール(heteroaryl)基”は、アリール基内にN、O、S、PおよびSiからなる群より選択されるヘテロ原子を少なくとも一つを含有するものを意味する。2以上のヘテロアリール基は、シグマ結合を通じて直接連結されるか、前記ヘテロアリール基が2以上の環を含む場合、2以上の環は互いに融合できる。前記ヘテロアリール基が融合環である場合、それぞれの環ごとに前記ヘテロ原子を1〜3個含むことができる。
前記ヘテロ環基は、具体的な例を挙げれば、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キナゾリニル基などを含むことができる。
より具体的に、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基および/または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピレニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のp−テルフェニル基、置換もしくは非置換のm−テルフェニル基、置換もしくは非置換のo−テルフェニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレン基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のピリジル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、置換もしくは非置換のピラジニル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のベンゾキノリニル基、置換もしくは非置換のベンゾイソキノリニル基、置換もしくは非置換のベンゾキナゾリニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のベンズオキサジニル基、置換もしくは非置換のベンズチアジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のフェノチアジニル基、置換もしくは非置換のフェノキサジニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、またはこれらの組み合わせであり得るが、これに制限されない。
本明細書で、正孔特性とは、電場(electric field)を加えた時に電子を供与して正孔を形成することができる特性をいうものであって、HOMO準位に沿って伝導特性を有し陽極で形成された正孔の発光層への注入、発光層で形成された正孔の陽極への移動および発光層での移動を容易にする特性を意味する。
また、電子特性とは、電場を加えた時に電子を受けることができる特性をいうものであって、LUMO準位に沿って伝導特性を有し陰極で形成された電子の発光層への注入、発光層で形成された電子の陰極への移動および発光層での移動を容易にする特性を意味する。
以下、一実施形態による有機光電子素子用組成物を説明する。
一実施形態による有機光電子素子用組成物は、正孔特性が相対的に強い第1有機光電子素子用化合物と電子特性が相対的に強い第2有機光電子素子用化合物とを同時に含むことによって、電荷バランスを適切に合わせて長寿命および高効率の有機発光素子を製作することができる。
前記第1有機光電子素子用化合物は、インドロカルバゾールコアのいずれか一側サイドフェニル方向にフェニル基が置換された非対称構造であって、インドロカルバゾールコアのサイドフェニル方向が非置換された構造やインドロカルバゾールコアの両側サイドフェニル方向が同一に置換された対称構造と比較して非対称性および双極子モーメントが増加して結晶化を起こさずより均一な膜を成膜して寿命に良い影響を与える。
特に、インドロカルバゾールコアのサイドフェニル方向の置換基が2以上のフェニル基が連結されるか融合された形態である構造と比較して本願のように単一フェニル基である構造の場合、本構造の場合、フェニル一つの置換基としてHOMO電子雲が分布せず、hole移動に影響を与えない。しかし、この置換基がバルキー(bulky)になればHOMO電子雲が分布することになってhole移動に関与して、分子間ホールホッピング(inter−molecular hole hopping)距離が増加することになり、結局、円滑なhole移動の妨害になる。このような影響で駆動が遅延する現象が現れる。
前記第2有機光電子素子用化合物は、ジベンゾフラン(またはジベンゾチオフェン)がトリアジンまたはピリミジンモイエティに結合する構造を含むことによってLUMOの拡張およびETモイエティの平面性拡張を通じて正孔および電子の注入速度を増加させることができる。
前記第1有機光電子素子用化合物は、下記化学式1および化学式2の組み合わせで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式1および化学式2中、
ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素またはシアノ基であり、
前記化学式1の隣接した2個の*は、前記化学式2の*と連結され、
前記化学式1中、前記化学式2の*と連結されない*は、それぞれ独立して、CRであり、
およびLは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基である。
前記化学式1および2の“置換”とは、少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜18のアリール基で置換されたことを意味する。
本発明の一例で、前記“置換”とは、少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数6〜12のアリール基で置換されたことを意味する。具体的に、少なくとも一つの水素が炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、テルフェニル基、アントラセニル基で置換されたことを意味し、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、またはテルフェニル基で置換されたことを意味する。
前記第1有機光電子素子用化合物は、前記化学式1および化学式2の融合位置によって、例えば、下記化学式1A、化学式1B、化学式1C、化学式1D、化学式1E、および化学式1Fのうちのいずれか一つで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式1A、化学式1B、化学式1C、化学式1D、化学式1E、および化学式1F中、Ar、Ar、R〜R、LおよびLは、前述の通りであり、
a1〜Ra4は、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
本発明の一実施形態で、前記第1有機光電子素子用化合物は、前記化学式1Cで表され得る。
一方、前記化学式1Cは、インドロカルバゾールコアに置換されたサイドフェニル基の具体的な置換位置によって、例えば、下記化学式1C−1、化学式1C−2、化学式1C−3、および化学式1C−4のうちのいずれか一つで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式1C−1、化学式1C−2、化学式1C−3、および化学式1C−4中、Ar、Ar、R〜R、L、L、Ra1およびRa2は、前述の通りである。
本発明の具体的な一実施形態で、前記第1有機光電子素子用化合物は、前記化学式1C−2または化学式1C−3で表され得る。
本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記化学式1および化学式2のArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、または置換もしくは非置換のナフチル基であり得、好ましくは前記ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基であり得、さらに好ましくは、例えば、下記グループIに羅列された置換基から選択できる。
Figure 0006934568
上記グループI中、*は、それぞれLおよびLとの連結地点である。
本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記化学式1および化学式2のLおよびLは、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のフェニレン基、または置換もしくは非置換のビフェニレン基であり得、好ましくは、前記LおよびLは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換のフェニレン基であり得る。この時、置換されたフェニレン基は、少なくとも一つのフェニル基で置換されたものであり得る。
本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記化学式1および化学式2のR1〜R3は、それぞれ独立して、水素またはシアノ基であり得、好ましくは前記R1〜R3は全て水素であり得る。
また、本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記化学式1A〜化学式1DのRa1〜Ra4はそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり得、例えば、水素、重水素、シアノ基、または置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり得、好ましくは前記Ra1〜Ra4はそれぞれ独立して、水素、シアノ基、フェニル基、ビフェニル基、またはナフチル基であり得、さらに好ましくは前記Ra1〜Ra4は全て水素であり得る。
前記第1有機光電子素子用化合物は、例えば、下記グループ1に羅列された化学式で表され得るが、これに限定されるのではない。
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
前記第2有機光電子素子用化合物は、下記化学式3で表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式3中、
〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
およびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
は、OまたはSであり、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
前記化学式3の“置換”とは、少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜10のアルキル基、または炭素数6〜18のアリール基で置換されたことを意味する。
本発明の一例で、前記“置換”とは、少なくとも一つの水素が重水素、炭素数1〜4のアルキル基、または炭素数6〜12のアリール基で置換されたことを意味する。具体的に、少なくとも一つの水素が炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、テルフェニル基、アントラセニル基で置換されたことを意味し、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、またはテルフェニル基で置換されたことを意味する。
本発明の一実施形態で、前記Z〜Zは、全てNであり得る。
本発明の一実施形態で、前記R〜Rは、それぞれ独立して、水素またはフェニル基であり得る。
例えば、前記第2有機光電子素子用化合物は、下記化学式3−a〜化学式3−dのうちのいずれか一つで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式3−a〜化学式3−d中、
〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
およびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
は、OまたはSであり、
およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
本発明の一実施形態で、前記化学式3のAおよびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、AおよびAのうちのいずれか一つは、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり得る。
本発明の具体的な一実施形態で、前記Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、前記Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり得る。
本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記Aは置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり得、前記Aは例えば置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、置換もしくは非置換のクアテルフェニル基、または置換もしくは非置換のナフチル基であり得、前記化学式3は下記化学式3−Iで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式3−I中、Z〜Z、R〜R、L〜L、XおよびAは前述の通りであり、RおよびRの定義は前述のR〜Rの定義と同じである。
前記化学式3のAは、例えば、下記グループIIに羅列された置換基から選択できる。
Figure 0006934568
上記グループII中、*は、Lとの連結地点である。
一方、前記Aは、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、置換もしくは非置換のクアテルフェニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、または置換もしくは非置換のトリアジニル基であり得、
特に、前記Aの具体的な種類によって前記第2有機光電子素子用化合物は、下記化学式3−I−1〜化学式3−I−3のうちのいずれか一つで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式3−I−1〜化学式3−I−3中、Ar、Z〜Z、R〜Rの定義は前述の通りであり、Xは前述のXの定義と同じであり、Z〜Zは前述のZ〜Zの定義と同じであり、R、RおよびRの定義は前述のR〜Rの定義と同じである。
また、前記化学式3−I−1のArは置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり得、具体的に置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、または置換もしくは非置換のクアテルフェニル基であり得、この時、追加置換基は重水素、シアノ基、フェニル基、またはナフチル基であり得る。
本発明の具体的な一実施形態で、化学式3−I−3中のRおよびRはそれぞれ独立して置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり得、より具体的にフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基またはテルフェニル基であり得る。
前記化学式3のAは、例えば、下記グループIIIに羅列された置換基から選択できる。
Figure 0006934568
上記グループIII中、*は、Lとの連結地点である。
本発明の最も具体的な一実施形態で、前記第2有機光電子素子用化合物は前記化学式3−I−1または化学式3−I−2で表すことができ、この時、RおよびRは例えばそれぞれ独立して水素、重水素、シアノ基、フェニル基、またはビフェニル基であり得、前記化学式3−I−1のArは例えば置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、または置換もしくは非置換のテルフェニル基であり得、前記化学式3−I−2のXはOまたはSであり、R、RおよびRはそれぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基またはフェニル基であり得る。
本発明の最も具体的な一実施形態で、前記L〜Lは、それぞれ独立して、単一結合であるか、置換もしくは非置換のフェニレン基、置換もしくは非置換のビフェニレン基、置換もしくは非置換のテルフェニレン基、または置換もしくは非置換のナフチレニレン基であり得、例えば、下記グループIVに羅列された連結基から選択できる。
Figure 0006934568
上記グループIV中、*は、連結地点である。
さらに具体的な一実施形態で、前記L〜Lは、それぞれ独立して、単一結合であるか、非置換のフェニレン基であり得る。より具体的に、Lは単一結合であるか、非置換のフェニレン基であり得るが、単一結合がより好ましい。また、本発明のさらに具体的な一実施形態で、前記化学式3−I−1は、下記化学式3−I−1aまたは化学式3−I−1bで表すことができ、
Figure 0006934568
前記化学式3−I−2は、下記化学式3−I−2aで表すことができ、
Figure 0006934568
前記化学式3−I−3は、下記化学式3−I−3a、化学式3−I−3b、化学式3−I−3c、化学式3−I−3d、化学式3−I−3e、および化学式3−I−3fのうちのいずれか一つで表され得る。
Figure 0006934568
上記化学式3−I−1a、化学式3−I−1b、化学式3−I−2a、および化学式3−I−3a〜化学式3−I−3f中、X、L〜L、R、R、RおよびR〜Rの定義は、前述の通りである。
例えば、前記化学式3−I−1a、化学式3−I−1b、化学式3−I−2a、および化学式3−I−3a〜化学式3−I−3fのR〜Rはそれぞれ独立して水素、重水素、フェニル基、またはビフェニル基であり得、RおよびRはそれぞれ独立して水素、重水素、フェニル基、ビフェニル基、またはテルフェニル基であり得、さらに好ましくは、R〜Rは全て水素であり、RおよびRはそれぞれ独立して水素、フェニル基、またはビフェニル基であり得る。
また、前記化学式3のZ〜Zからなる含窒素6員環は、ピリミジニル基、またはトリアジニル基であり得、さらに好ましくは、トリアジニル基であり得る。
本発明の具体的な一実施形態で、前記第2有機光電子素子用化合物は、例えば、前記化学式3−I−1または化学式3−I−2で表すことができ、さらに好ましくは、前記化学式3−I−1a、前記化学式3−I−1b、および前記化学式3−I−2aで表され得る。
前記第2有機光電子素子用化合物は、例えば、下記グループ2に羅列された化合物であり得るが、これに限定されるのではない。
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
前述の第1有機光電子素子用化合物と第2有機光電子素子用化合物は、多様な組み合わせによって多様な組成物を準備することができる。
前記第2有機光電子素子用化合物は、前記第1有機光電子素子用化合物と共に発光層に使用されて電荷の移動性を高め安全性を高めることによって駆動電圧、発光効率および寿命特性を改善させることができる。
前記第1有機光電子素子用化合物と第2有機光電子素子用化合物を含む組成物は、ドーパントをさらに含むことができる。
前記ドーパントは赤色、緑色または青色のドーパントであり得、例えば、赤色または緑色の燐光ドーパントであり得る。
前記ドーパントは微量混合されて発光を起こす物質であって、一般に三重項状態以上に励起させる多重項励起(multiple excitation)によって発光する金属錯体(metal complex)のような物質が使用できる。前記ドーパントは、例えば、無機、有機、有機無機化合物であり得、1種または2種以上含まれ得る。
前記燐光ドーパントの例としては、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pdまたはこれらの組み合わせを含む有機金属化合物が挙げられ、例えば、下記化学式Zで表される化合物を使用することができるが、これに限定されるのではない。
Figure 0006934568
上記化学式Z中、Mは金属であり、LおよびXは互いに同じであるか異なり、Mと錯化合物を形成するリガンドである。
前記Mは、例えば、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pdまたはこれらの組み合わせであり得、前記LおよびXは、例えば、バイデンテートリガンドであり得る。
さらに具体的に、前記燐光ドーパントはIr、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pdまたはこれらの組み合わせのうちの一つを含む有機金属化合物であり得、具体的な一実施形態で、前記燐光ドーパントは下記化学式401で表される有機金属化合物であり得る。
Figure 0006934568
上記化学式401中、MはIr、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、TbおよびTmから選択され;X401〜X404は互いに独立して、窒素または炭素であり;A401およびA402環は互いに独立して、置換もしくは非置換のベンゼン、置換もしくは非置換のナフタレン、置換もしくは非置換のフルオレン、置換もしくは非置換のスピロ−フルオレン、置換もしくは非置換のインデン、置換もしくは非置換のピロール、置換もしくは非置換のチオフェン、置換もしくは非置換のフラン(furan)、置換もしくは非置換のイミダゾール、置換もしくは非置換のピラゾール、置換もしくは非置換のチアゾール、置換もしくは非置換のイソチアゾール、置換もしくは非置換のオキサゾール、置換もしくは非置換のイソオキサゾール(isooxazole)、置換もしくは非置換のピリジン、置換もしくは非置換のピラジン、置換もしくは非置換のピリミジン、置換もしくは非置換のピリダジン、置換もしくは非置換のキノリン、置換もしくは非置換のイソキノリン、置換または置換されたベンゾキノリン、置換もしくは非置換のキノキサリン、置換もしくは非置換のキナゾリン、置換もしくは非置換のカルバゾール、置換もしくは非置換のベンゾイミダゾール、置換もしくは非置換のベンゾフラン(benzofuran)、置換もしくは非置換のベンゾチオフェン、置換もしくは非置換のイソベンゾチオフェン、置換もしくは非置換のベンゾオキサゾール、置換もしくは非置換のイソベンゾオキサゾール、置換もしくは非置換のトリアゾール、置換もしくは非置換のオキサジアゾール、置換もしくは非置換のトリアジン、置換もしくは非置換のジベンゾフラン(dibenzofuran)および置換もしくは非置換のジベンゾチオフェンから選択され;ここで、“置換”とは、置換基または化合物中の少なくとも一つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアミン基、ニトロ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜40のシリル基、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜10のアルキルシリル基、炭素数6〜30のアリールシリル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数3〜30のヘテロシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数2〜30のヘテロ環基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜10のトリフルオロアルキル基、またはこれらの組み合わせで置換されたことを意味し;L401は有機リガンドであり;xc1は1、2または3であり;xc2は0、1、2または3である。
前記L401は、任意の1価、2価または3価の有機リガンドであり得る。例えば、L401はハロゲンリガンド(例えば、Cl、F)、ジケトンリガンド(例えば、アセチルアセトネート、1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオネート、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオネート、ヘキサフルオロアセトネート)、カルボン酸リガンド(例えば、ピコリネート、ジメチル−3−ピラゾールカルボキシレート、ベンゾエート)、カーボンモノオキシドリガンド、イソニトリルリガンド、シアノリガンドおよびホスフォラスリガンド(例えば、ホスフィン(phosphine)、ホスファート(phosphite))から選択できるが、これに限定されるのではない。
前記Q401〜Q407、Q411〜Q417およびQ421〜Q427は独立して、水素、炭素数1〜60のアルキル基、炭素数2〜60のアルケニル基、炭素数6〜60のアリール基および炭素数2〜60のヘテロアリール基から選択される。
前記化学式401中のA401が2以上の置換基を有する場合、A401の2以上の置換基を互いに結合して飽和または不飽和環を形成することができる。
前記化学式401中のA402が2以上の置換基を有する場合、A402の2以上の置換基を互いに結合して飽和または不飽和環を形成することができる。
前記化学式401中のxc1が2以上である場合、化学式401中の複数のリガンドは互いに同一であるか異なってもよい。前記化学式401中のxc1が2以上である場合、A401およびA402はそれぞれ隣接の他のリガンドのA401およびA402とそれぞれ直接(directly)または連結基(例えば、炭素数1〜5のアルキレン基、−N(R’)−(ここで、R’とは炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基である)または−C(=O)−)を挟んで連結され得る。
例えば、前記燐光ドーパントは、赤色または緑色の燐光ドーパントであり得、下記化合物PD1〜PD75から選択できるが、これに限定されるのではない:
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
Figure 0006934568
また、前記第2有機光電子素子用化合物と前記第1有機光電子素子用化合物の比率を調節することによって電荷の移動性を調節することができる。本発明の組成物がホストとして使用される場合、これらの組み合わせ比率は使用されたドーパントの種類やドーパントの性向によって異にすることができ、前記第1有機光電子素子用化合物と前記第2有機光電子素子用化合物は例えば1:10〜10:1の重量比で含まれ得る。具体的に、2:8〜8:2、9:1〜5:5、8:2〜5:5、7:3〜5:5であり得、最も具体的な例として、第1有機光電子素子用化合物と第2有機光電子素子用化合物の混合重量比は5:5であり得る。
前記重量比範囲で含まれることによってバイポーラ特性がさらに効果的に実現されて効率と寿命を同時に改善することができる。
前記組成物は、化学気相蒸着のような乾式成膜法または溶液工程で形成することができる。
以下、前述の有機光電子素子用組成物を適用した有機光電子素子を説明する。
他の実施形態による有機光電子素子は、互いに対向する陽極および陰極、ならびに前記陽極と前記陰極との間に位置する少なくとも一層の有機層を含み、前記有機層は前述の有機光電子素子用組成物を含むことができる。
一例として、前記有機層は発光層を含み、前記発光層は本発明の有機光電子素子用組成物を含むことができる。
具体的に、前記有機光電子素子用組成物は、前記発光層のホスト、例えばグリーンホストとして含まれ得る。
また、前記有機層は発光層、および正孔注入層、正孔輸送層、電子遮断層、電子輸送層、電子注入層および正孔遮断層から選択された少なくとも一つの補助層を含み、前記補助層は前記有機光電子素子用組成物を含むことができる。
前記有機光電子素子は電気エネルギーと光エネルギーを相互転換することができる素子であれば特に限定されず、例えば有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池および有機感光体ドラムなどが挙げられる。
ここでは、有機光電子素子の一例の有機発光素子を図面を参照して説明する。
図1および図2は、一実施形態による有機発光素子を示す断面図である。
図1を参照すれば、一実施形態による有機発光素子100は、互いに対向する陽極120と陰極110、そして陽極120と陰極110の間に位置する有機層105を含む。
陽極120は、例えば正孔注入が円滑なように仕事関数の高い導電体から形成でき、例えば金属、金属酸化物および/または導電性高分子から形成できる。陽極120は、例えばニッケル、白金、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnOとAlまたはSnO2とSbのような金属と酸化物の組み合わせ;ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)チオフェン)(polyehtylenedioxythiophene:PEDT)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などが挙げられるが、これに限定されるのではない。
陰極110は、例えば電子注入が円滑なように仕事関数の低い導電体から形成でき、例えば金属、金属酸化物および/または導電性高分子から形成できる。陰極110は、例えばマグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、錫、鉛、セシウム、バリウムなどのような金属またはこれらの合金;LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/AlおよびBaF2/Caのような多層構造物質が挙げられるが、これに限定されるのではない。
有機層105は、前述の有機光電子素子用組成物を含む発光層130を含む。
図2は、他の実施形態による有機発光素子を示す断面図である。
図2を参照すれば、有機発光素子200は、発光層130以外に正孔補助層140をさらに含む。正孔補助層140は、陽極120と発光層130の間の正孔注入および/または正孔移動性をさらに高め電子を遮断することができる。正孔補助層140は、例えば正孔輸送層、正孔注入層および/または電子遮断層であり得、少なくとも1層を含むことができる。
図1または図2の有機層105は図示してはいないが、電子注入層、電子輸送層、電子輸送補助層、正孔輸送層、正孔輸送補助層、正孔注入層またはこれらの組み合わせ層を追加的にさらに含むことができる。本発明の有機光電子素子用組成物はこれら有機層に含まれ得る。有機発光素子100、200は、基板上に陽極または陰極を形成した後、真空蒸着法(evaporation)、スパッタリング(sputtering)、プラズマメッキおよびイオンメッキのような乾式成膜法;またはスピンコーティング(spin coating)、浸漬法(dipping)、流動コーティング法(flow coating)のような湿式成膜法などで有機層を形成した後、その上に陰極または陽極を形成して製造することができる。
前述の有機発光素子は、有機発光表示装置に適用できる。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。但し、下記に記載された実施例は本発明を具体的に例示するか説明するためのものに過ぎず、これによって本発明が制限されてはならない。
以下、実施例および合成例で使用された出発物質および反応物質は特別な言及がない限り、Sigma−Aldrich社またはTCI社から購入するか、公知された方法を通じて合成した。
(有機光電子素子用化合物の製造)
本発明の化合物のより具体的な例として提示された化合物を下記段階を通じて合成した。
(第1有機光電子素子用化合物)
Figure 0006934568
合成例1:中間体L−2の合成
1000mlフラスコに中間体L−1 30.0g(121.90mmol)、ボロンエステル 46.43g(182.85mmol)、酢酸カリウム29.91g(304.75mmol)、Pd(dppf)Cl4.98g(6.10mmol)をトルエン400mLに入れた後、窒素気流下で12時間加熱して還流した。これから得られた混合物をメタノール1500mLに加えて結晶化された固形分をろ過した後、ジクロロメタンに溶かしてシリカゲル/セライトでろ過し、有機溶媒を適当量除去した後、ヘキサンで再結晶して化合物L−2(27.1g、76%の収率)を収得した。
合成例2:中間体L−3の合成
500mLフラスコに中間体L−2 20.0g(68.22mmol)、2,4−ジクロロニトロベンゼン14.41g(75.04mmol)、炭酸カリウム23.57g(170.55mmol)、Pd(PPh(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))3.94g(3.41mmol)をテトラヒドロフラン170mL、水80mLに入れた後、窒素気流下で10時間加熱して還流した。これから収得した混合物をメタノール500mLに加えて結晶化された固形分をろ過した後、ジクロロメタンに溶かしてシリカゲル/セライトでろ過し、有機溶媒を適当量除去した後、ヘキサンで再結晶して化合物L−3(15.30g、69%の収率)を収得した。
合成例3:中間体L−4の合成
500mLフラスコに中間体L−3 15g(46.48mmol)、3−ブロモビフェニル11.38g(48.80mmol)、ナトリウムt−ブトキシド11.17g(116.19mmol)、Pd(dba)1.34g(2.32mmol)、トリt−ブチルホスフィン3.40mL(トルエン中、50%)、トルエン150mlを入れて窒素気流下で130度加熱攪拌した。15時間経過後に反応を終了した。これから得られた混合物をメタノール700mLに加えて結晶化された固形分をろ過した後、トルエンに溶かしてシリカゲル/セライトでろ過し、有機溶媒を適当量除去した後、メタノールで再結晶して中間体L−4(17.3g 78%の収率)を収得した。
合成例4:中間体L−5の合成
250mLフラスコに中間体L−5 30g(63.17mmol)とトリフェニルホスフィン41.42g(157.91mmol)とジクロロベンゼン150mlを入れて窒素気流下で160℃加熱攪拌した。4時間経過後に反応を終了した。ジクロロベンゼンを蒸留器を通じて凝縮し、カラム精製(ジクロロメタン2:ヘキサン8)を行い、中間体L−5(17.1g 61%の収率)を収得した。
合成例5:中間体L−6の合成
250mLフラスコに中間体L−5 15g(33.86mmol)、4−ブロモビフェニル8.29g(35.56mmol)、ナトリウムt−ブトキシド8.14g(84.66mmol)、Pd(dba)0.97g(1.69mmol)、トリt−ブチルホスフィン2.48mL(トルエン中、50%)、トルエン110mlを入れて窒素気流下で130度加熱攪拌した。15時間経過後に反応を終了した。これから得られた混合物をメタノール500mLに加えて結晶化された固形分をろ過した後、トルエンに溶かしてシリカゲル/セライトでろ過し、有機溶媒を適当量除去した後、ヘキサンで再結晶して中間体L−6(12.7g 79%の収率)を収得した。
合成例6:化学式A−74の合成
500mLフラスコに中間体L−6 20.0g(33.61mmol)、フェニルボロン酸4.51g(36.97mmol)、炭酸カリウム11.61g(84.02mmol)、Pd(PPh(Tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))1.94g(1.68mmol)をテトラヒドロフラン170mL、水80mLに入れた後、窒素気流下で10時間加熱して還流した。これから得られた混合物をメタノール500mLに加えて結晶化された固形分をろ過した後、トルエンを加熱して溶かしてシリカゲル/セライトでろ過し、有機溶媒を適当量除去した後、ヘキサンで再結晶して化合物A−74(16.50g、77%の収率)を収得した。
前記のような方式で化学式A−70、A−72、A−166、A−77、A−76を合成した。
また、前記のような方式で2,4−ジクロロニトロベンゼンの代わりに1,4−ジクロロ−2−ニトロベンゼンを使用して化学式A−89、A−95、A−93、A−94を合成した。
比較合成例1:化合物aの合成
Figure 0006934568
US5942340明細書に記載された方法を参照して合成を行った。
比較合成例2および3:化合物bおよび化合物cの合成
Figure 0006934568
(第2有機光電子素子用化合物)
合成例7:化合物B−1の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−1−1の合成
500mL丸底フラスコにシアン化塩素15g(81.34mmol)を無水テトラヒドロフラン200mLに溶かし、窒素大気下で3−ビフェニルマグネシウムブロミド溶液(0.5Mテトラヒドロフラン)1当量を0℃で滴加し徐々に常温に上げた。常温で1時間攪拌した後、反応液を氷水500mLに入れて層分離させた。有機層を分離し無水硫酸マグネシウムを処理して濃縮した。濃縮された残渣をテトラヒドロフランとメタノールとで再結晶して中間体B−1−1を17.2g得た。
b)化合物B−1の合成
500mLの丸底フラスコに前記合成された中間体B−1−1 17.2g(56.9mmol)をテトラヒドロフラン200mL、蒸留水100mLを入れて、ジベンゾフラン−3−ボロン酸(cas:395087−89−5)2当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.03当量、炭酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で加熱還流した。18時間後に反応液を冷却させ、析出された固体をろ過し、水500mLで洗浄した。固体をモノクロロベンゼン500mLで再結晶して化合物B−1を12.87g得た。
LC/MS calculated for:C3923 Exact Mass:565.1790 found for:566.18[M+H]。
合成例9:化合物B−3の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−3−1の合成
窒素環境でmagnesium(7.86g、323mmol)とiodine(1.64g、6.46mmol)をtetrahydrofuran(THF)0.1Lに入れて30分間攪拌した後、ここにTHF0.3Lに溶けている1−bromo−3,5−diphenylbenzene(100g、323mmol)を0℃で30分にわたって徐々に滴加した。このように製造された混合液をTHF0.5Lに溶けているシアン化塩素64.5g(350mmol)溶液に0℃で30分にわたって徐々に滴加する。反応完了後、反応液に水を入れてジクロロメタン(DCM)で抽出した後、無水MgSOで水分を除去した後、フィルターし減圧濃縮した。このように得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィで分離精製して中間体B−3−1(79.4g、65%)を得た。
b)化合物B−3の合成
中間体B−3−1を使用して前記合成例のb)のような方法で化合物B−3を合成した。
LC/MS calculated for:C4527 Exact Mass:641.2103 found for 642.21[M+H]。
合成例10:化合物B−17の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−17−1の合成
500mLの丸底フラスコに2,4−ジクロロ−6−フェニルトリアジン22.6g(100mmol)をテトラヒドロフラン100mL、トルエン100mL、蒸留水100mLを入れ、ジベンゾフラン−3−ボロン酸(CAS No.:395087−89−5)0.9当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.03当量、炭酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で加熱還流した。6時間後に反応液を冷却させ、水層を除去した後、有機層を減圧下で乾燥させた。得られた固体を水とヘキサンで洗浄した後、固体をトルエン200mLで再結晶して中間体B−17−1を21.4g(60%収率)得た。
b)化合物B−17の合成
500mLの丸底フラスコに前記合成された中間体B−17−1(56.9mmol)をテトラヒドロフラン200mL、蒸留水100mLを入れ、3,5−ジフェニルベンゼンボロン酸(CAS No.:128388−54−5)1.1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.03当量、炭酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で加熱還流した。18時間後に反応液を冷却させ、析出された固体をろ過し、水500mLで洗浄した。固体をモノクロロベンゼン500mLで再結晶して化合物B−17を得た。
LC/MS calculated for:C3925O Exact Mass:555.1998 found for 556.21[M+H]。
合成例11:化合物B−124の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−124−1の合成
1−ブロモ−3−クロロ−5−フェニルベンゼンとビフェニル−4−ボロン酸1.1当量を使用して前記合成例のb)のような方法で中間体B−124−1を合成した。この時、再結晶の代わりにヘキサンを用いたフラッシュカラムを通じて生成物を精製した。
b)中間体B−124−2の合成
500mL丸底フラスコに前記合成された中間体B−124−1 30g(88.02mmol)をDMF250mLに入れ、ジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム0.05当量、ビス(ピナコラト)ジボロン1.2当量、酢酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、水1Lに滴下させて固体を得た。得られた固体を沸騰しているトルエンに溶かして活性炭素を処理後、シリカゲルでろ過した後に濾液を濃縮した。濃縮された固体を少量のヘキサンと攪拌後、固体をろ過して中間体B−124−2を28.5g(70%収率)得た。
c)化合物B−124の合成
中間体B−124−2と中間体B−17−1をそれぞれ1.0当量ずつ使用して前記合成例10のb)のような方法で化合物B−124を合成した。
LC/MS calculated for:C4529O Exact Mass:627.2311 found for 628.22[M+H]。
合成例12:化合物B−23の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−23−1の合成
500mL丸底フラスコにシアン化塩素15g(81.34mmol)を無水テトラヒドロフラン200mLに溶かし、窒素大気下で4−ビフェニルマグネシウムブロミド溶液(0.5Mテトラヒドロフラン)1当量を0℃で滴加し徐々に常温に上げた。常温で1時間攪拌した後、反応液を氷水500mLに入れて層分離させた。有機層を分離し無水硫酸マグネシウムを処理して濃縮した。濃縮された残渣をテトラヒドロフランとメタノールで再結晶して中間体B−23−1を17.2g得た。
b)中間体B−23−2の合成
中間体B−23−1を使用して前記合成例10のa)のような方法を使用して中間体B−23−2を合成した。
c)化合物B−23の合成
中間体B−23−2と1.1当量の3,5−ジフェニルベンゼンボロン酸を使用して前記合成例10のb)のような方法で化合物B−23を合成した。
LC/MS calculated for:C4529O Exact Mass:627.2311 found for 628.24[M+H]。
合成例13:化合物B−24の合成
Figure 0006934568
中間体B−23−2と1.1当量のB−[1,1’:4’,1’’−テルフェニル]−3−イル ボロン酸を使用して前記合成例10のb)のような方法で化合物B−24を合成した。
LC/MS calculated for:C4529O Exact Mass:627.2311 found for 628.24[M+H]。
合成例14:化合物B−20の合成
Figure 0006934568
中間体B−17−1と1.1当量の(5’−フェニル[1,1’:3’,1’’−テルフェニル]−4−イル)−ボロン酸(CAS No.:491612−72−7)を使用して前記合成例10のb)のような方法で化合物B−20を合成した。
LC/MS calculated for:C4529O Exact Mass:627.2311 found for 628.24[M+H]。
合成例15:化合物B−71の合成
Figure 0006934568
a)中間体B−71−1の合成
500mLの丸底フラスコに3−ブロモ−ジベンゾフラン14.06g(56.90mmol)、テトラヒドロフラン200mL、蒸留水100mLを入れ、3’−クロロ−フェニルボロン酸1当量、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム0.03当量、炭酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で加熱還流した。18時間後に反応液を冷却させ、析出された固体をろ過し、水500mLで洗浄した。固体をモノクロロベンゼン500mLで再結晶して中間体B−71−1を12.05g得た。(収率76%)
b)中間体B−71−2の合成
500mL丸底フラスコに前記合成された中間体B−71−1 24.53g(88.02mmol)をDMF250mLに入れ、ジクロロジフェニルホスフィノフェロセンパラジウム0.05当量、ビスピナコラトジボロン1.2当量、酢酸カリウム2当量を入れて窒素大気下で18時間加熱還流させた。反応液を冷却させ、水1Lに滴下させて固体を得た。得られた固体を沸騰しているトルエンに溶かして活性炭素を処理後、シリカゲルでろ過した後に濾液を濃縮した。濃縮された固体を少量のヘキサンと攪拌後、固体をろ過して中間体B−71−2を22.81g得た。(収率70%)
c)化合物B−71の合成
前記合成した中間体B−71−2と2,4−ビス([1,1’−ビフェニル]−4−イル)−6−クロロ−1,3,5−トリアゾンをそれぞれ1.0当量ずつ使用して前記合成例a)のような方法で化合物B−71を合成した。
LC/MS calculated for:C4529O Exact Mass:627.2311 found for 628.25[M+H]。
(有機発光素子の製作)
実施例1:
ITO(Indium tin oxide)が1500Å厚さで薄膜コーティングされたガラス基板を蒸留水超音波で洗浄した。蒸留水洗浄が終われば、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノールなどの溶剤d超音波洗浄をして乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを用いて前記基板を10分間洗浄した後、真空蒸着機に基板を移送した。このように準備されたITO透明電極を陽極として使用してITO基板上部に化合物Aを真空蒸着して700Å厚さの正孔注入層を形成し、前記注入層上部に化合物Bを50Åの厚さで蒸着した後、化合物Cを1020Åの厚さで蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部に化合物B−23および化合物A−70を同時にホストとして使用しドーパントとしてIr(ppy)を7wt%でドーピングして真空蒸着で400Å厚さの発光層を形成した。ここで、化合物B−23と化合物A−74は5:5重量比で使用され、下記実施例の場合、別途に比率を記述した。次いで、前記発光層上部に化合物DとLiqを同時に1:1比率で真空蒸着して300Å厚さの電子輸送層を形成し前記電子輸送層上部にLiq 15ÅとAl 1200Åを順次に真空蒸着して陰極を形成することによって有機発光素子を製作した。
前記有機発光素子は、5層の有機薄膜層を有する構造になっており、具体的に次の通りである。
ITO/化合物A(700Å)/化合物B(50Å)/化合物C(1020Å)/EML[化合物B−23:化合物A−70:Ir(ppy)(7wt%)](400Å)/化合物D:Liq(300Å)/Liq(15Å)/Al(1200Å)の構造で製作した。
化合物A:N4,N4’−ジフェニル−N4,N4’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ビフェニル−4,4’−ジアミン、
化合物B:1,4,5,8,9,11−ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサカルボニトリル(HAT−CN)、
化合物C:N−(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D:8−(4−(4,6−ジ(ナフタレン−2−イル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)フェニル)キノロン。
実施例2〜6および比較例1〜6
下記表1に記載されているように第1ホストおよび第2ホストを使用して実施例1と同様な方法で実施例2〜6および比較例1〜6の有機発光素子を製作した。
評価
実施例1〜実施例6、そして比較例1〜比較例6による有機発光素子の効果を次の通り評価した。具体的な測定方法は、下記の通りである。
(1)駆動電圧測定
電流−電圧計(Keithley 2400)を用いて15mA/cmで各素子の駆動電圧を測定して結果を得た。
(2)電圧変化による電流密度の変化測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら電流−電圧計(Keithley 2400)を用いて単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で割って結果を得た。
(3)電圧変化による輝度変化測定
製造された有機発光素子に対して、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら輝度計(Minolta Cs−1000A)を用いてその時の輝度を測定して結果を得た。
(4)寿命測定
製造された有機発光素子に対してポラロニクス寿命測定システムを使用して素子を初期輝度(cd/m)を24000cd/mで発光させ、時間経過による輝度の減少を測定して初期輝度に対して90%に輝度が減少した時点をT90寿命として測定した。(同一第2ホストで、化合物cを第1ホストとして使用した時の寿命を100パーセントにして、相対パーセントで記載する)。
Figure 0006934568
表1を参照すれば、第1ホストと第2ホストとを組み合わせて使用する場合、サイド(side)にフェニル置換基がある化合物は、対称の化合物aに対する非対称性および双極子モーメントが増加して結晶化を起こさず、より均一な膜を成膜して寿命に良い影響を与え、side置換基がフェニルである場合、HOMO電子雲が分布せず、holeが移動する役割を果たさない。しかし、この置換基が過度にバルキー(bulky)になれば、holeが移動する時、分子間ホールホッピング(inter−molecular hole hopping)距離が増加して円滑なhole移動の妨害になり、このような影響によって駆動が遅延することが分かる。
本発明は前記実施例に限定されるのではなく、互いに異なる多様な形態に製造でき、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に実施できるということが理解できるはずである。したがって、以上で記述した実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
100、200:有機発光素子
105:有機層
110:陰極
120:陽極
130:発光層
140:正孔補助層。

Claims (14)

  1. 下記化学式1Cで表される第1有機光電子素子用化合物;および下記化学式3で表される第2有機光電子素子用化合物を含む、有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記化学式1Cおよび化学式3中、
    ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、
    〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素またはシアノ基であり、
    a1 およびR a2 は、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
    〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり
    およびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
    は、OまたはSであり、
    およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
  2. 前記化学式1Cは、下記化学式1C−2または化学式1C−3で表される、請求項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記化学式1C−2および化学式1C−3中、
    ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、
    〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素またはシアノ基であり、
    a1およびRa2は、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    およびLは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基である。
  3. 前記ArおよびArは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、または置換もしくは非置換のナフチル基である、請求項1または2に記載の有機光電子素子用組成物。
  4. 前記ArおよびArは、それぞれ独立して、下記グループIに羅列された置換基から選択される、請求項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記グループI中、*は、それぞれLおよびLとの連結地点である。
  5. 前記第2有機光電子素子用化合物は、下記化学式3−a〜化学式3−dのうちのいずれか一つで表される、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記化学式3−a〜化学式3−d中、
    〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
    〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
    およびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
    は、OまたはSであり、
    およびAは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
  6. 前記第2有機光電子素子用化合物は、下記化学式3−Iで表される、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記化学式3−I中、
    〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
    〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
    およびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
    は、OまたはSであり、
    は、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基である。
  7. 前記化学式3−Iは、下記化学式3−I−1〜化学式3−I−3のうちのいずれか一つで表される、請求項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記化学式3−I−1〜化学式3−I−3中、
    Arは、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり、
    〜Zは、それぞれ独立して、NまたはCRであり、
    〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
    〜Zのうちの少なくとも二つは、Nであり、
    、R、R、RおよびR〜Rは、それぞれ独立して、水素、重水素、シアノ基、置換もしくは非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロ環基であり、
    〜Lは、それぞれ独立して、単一結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基であり、
    およびXは、それぞれ独立して、OまたはSである。
  8. 前記化学式3のAは、置換もしくは非置換の炭素数6〜20のアリール基であり、
    前記化学式3のAは、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、置換もしくは非置換のクアテルフェニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のジベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のピリミジニル基、または置換もしくは非置換のトリアジニル基である、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機光電子素子用組成物。
  9. 前記化学式3のAは、下記グループIIに羅列された置換基から選択され、
    前記化学式3のAは、下記グループIIIに羅列された置換基から選択される、請求項に記載の有機光電子素子用組成物:
    Figure 0006934568

    上記グループII中、*は、Lとの連結地点であり、
    上記グループIII中、*は、Lとの連結地点である。
  10. 前記第1有機光電子素子用化合物と前記第2有機光電子素子用化合物は、3:7〜6:4の重量比で含まれる、請求項1〜のいずれか1項に記載の有機光電子素子用組成物。
  11. 前記第1有機光電子素子用化合物と前記第2有機光電子素子用化合物は、5:5の重量比で含まれる、請求項10に記載の有機光電子素子用組成物。
  12. 互いに対向する陽極および陰極、ならびに
    前記陽極と前記陰極との間に位置する少なくとも一層の有機層を含み、
    前記請求項1〜11のうちのいずれか一項による有機光電子素子用組成物を含む、有機光電子素子。
  13. 前記有機層は、発光層を含み、
    前記有機光電子素子用組成物は、前記発光層のホストとして含まれる、請求項12に記載の有機光電子素子。
  14. 請求項12または13による有機光電子素子を含む表示装置。
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