JP6940887B2 - ケイ素含有電子輸送材料およびその使用 - Google Patents
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Description
Aは、式2(Formula 2)で表される構造であり、
XおよびYのうち、少なくとも1つは、縮合環系であり、
R1およびR2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
R1およびR2は、結合して環を形成していてもよく、
Lは、単結合であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数6〜60のアリーレン基であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数2〜60のヘテロアリーレン基であり、
Bは、置換または非置換の炭素原子数2〜60の電子不足ヘテロアリール基である。)
ハロゲンまたはハロゲン化物とは、本明細書に用いられるように、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を含む。
Aは、式2(Formula 2)で表される構造であり、
XおよびYのうち、少なくとも1つは、縮合環系であり、
R1およびR2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
R1およびR2は、結合して環を形成していてもよく、
Lは、単結合であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数6〜60のアリーレン基であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数2〜60のヘテロアリーレン基であり、
Bは、置換または非置換の炭素原子数2〜60の電子不足ヘテロアリール基である。)
各RTは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
隣り合う置換は、結合して環を形成していてもよい。)
R3、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。)
X1〜Xiのうちの少なくとも1つはNであり、前記Xiは、前記X1〜X6の式59〜式63に存在する番号が最も大きいものに対応し、たとえば、式59に対して、前記Xiは、前記X1〜X6の式59に存在する番号が最も大きいものX3に対応し、即ち、式59中、X1〜X3のうちの少なくとも1つは、Nであり、
R7は、それぞれ独立して、一置換、複数置換または無置換を表し、それらが複数置換を表した場合、隣り合う置換基は、結合して環を形成していてもよく、
R7、Rx、およびRx’は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。)
Aは、式2で表される構造であり、
XおよびYのうちの少なくとも1つは、縮合環系であり、
R1およびR2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
R1およびR2は、結合して環を形成していてもよく、
Lは、単結合であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数6〜60のアリーレン基であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数2〜60のヘテロアリーレン基であり、
Bは、置換または非置換の炭素原子数2〜60の電子不足ヘテロアリール基である。)
Zは、NH、O、SまたはSeである。)
本発明に記載される有機発光素子に用いられる特定層の材料は、素子に存在する各種の他の材料と組み合わせて使用することができる。これらの材料の組合せについて、米国特許出願第2016/0359122号明細書(特許文献10)の第0132〜0161段落において詳細に記載されており、その内容を全て本明細書に援用する。記載または言及された材料は、本明細書に開示される化合物と組み合わせて使用可能な材料の非限定的な実例であり、かつ当業者にとっては、文献を容易に参照して組み合わせて使用可能な他の材料を識別することができる。
本発明に係る化合物の調製方法は限定されない。典型的であるが非限定的に以下の化合物を例として、その合成経路および調製方法は以下のとおりである。
化合物A26L0B52(化合物17)の合成
化合物A30L0B52(化合物197)の合成
化合物A30L2B51(化合物256)の合成
化合物A30L0B53(化合物198)の合成
化合物A29L0B52(化合物107)の合成
化合物A29L0B53(化合物108)の合成
(実施例1および比較例1)
まず、厚みが80nmのインジウムスズ酸化物(ITO)陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマとUVオゾンで処理した。処理した後、基板をグローブボックスで乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダに取り付けて真空室に置いた。以下、指定された有機層に対して、真空度が10−8トルの場合、0.2〜2Å/秒の速度でホット真空蒸着によって順にITO陽極に蒸着を行った。化合物HIを正孔注入層(HIL、100Å)として用いた。化合物HTを正孔輸送層(HTL、400Å)として用いた。化合物EBを電子ブロッキング層(EBL、50Å)として用いた。その後、化合物RD1を、ホスト化合物HOST(化合物HOST:化合物RD1=97:3、400Å)にドーピングして発光層(EML)とした。発光層上に、化合物HBを正孔ブロッキング層(HBL、50Å)として蒸着した。その後、本発明における化合物A30L0B52または比較例における化合物ET1を、電子輸送層(ETL、350Å)として、8−ヒドロキシキノリン−リチウム(Liq)にドーピングした。最後に、厚みが10Åの8−ヒドロキシキノリン−リチウムLiqを電子注入層として蒸着すると共に、1200Åのアルミニウムを陰極として蒸着した。そして、当該素子をグローブボックスに移し、ガラスカバーと吸湿剤を用いてカプセル化して当該素子を完成させた。
上記実施例によれば、発光層(EML)および電子輸送層(ETL)のみ変更した。化合物RD2をホスト化合物HOST(化合物HOST:化合物RD2=97:3、400Å)にドーピングして発光層(EML)とした。本発明における化合物A30L0B52または比較例における化合物ET2を8−ヒドロキシキノリン−リチウム(Liq)にドーピングして電子輸送層(ETL)とした。
表2および表4から分かるように、本発明における式1で表される化合物は、有機発光素子の電子輸送材料層として用いられてもよいと共に、素子の耐用年数の点で、優れた特性を示したことが確定されている。
まず、厚みが80nmのインジウムスズ酸化物(ITO)陽極を有するガラス基板を洗浄した後、酸素プラズマとUVオゾンで処理した。処理した後、基板をグローブボックスで乾燥させて水を除去した。その後、基板を基板ホルダに取り付けて真空室に置いた。以下、指定された有機層に対して、真空度が10−8トルの場合、0.2〜2Å/秒の速度でホット真空蒸着によって順にITO陽極に蒸着を行った。化合物HIを正孔注入層(HIL、100Å)として用いた。化合物HTを正孔輸送層(HTL、1200Å)として用いた。化合物EB1を電子ブロッキング層(EBL、50Å)として用いた。その後、化合物BHおよび化合物BD(重量比96:4)を、発光層(EML、250Å)として共蒸着した。発光層上に、化合物HB1を正孔ブロッキング層(HBL、50Å)として蒸着した。その後、本発明における化合物A30L0B52を、電子輸送層(ETL、300Å)として、8−ヒドロキシキノリン−リチウム(Liq)(重量比40:60)にドーピングした。最後に、厚みが10Åの8−ヒドロキシキノリン−リチウムLiqを電子注入層として蒸着すると共に、1200Åのアルミニウムを陰極として蒸着した。そして、当該素子をグローブボックスに移し、ガラスカバーと吸湿剤を用いてカプセル化して当該素子を完成させた。
実施例4は、ETLにおいて化合物A30L2B51で化合物A30L0B52を代替する以外、実施例3と同様の方法で製造された。
実施例5は、ETLにおいて化合物A30L0B53で化合物A30L0B52を代替する以外、実施例3と同様の方法で製造された。
実施例6は、ETLにおいて化合物A29L0B52で化合物A30L0B52を代替する以外、実施例3と同様の方法で製造された。
実施例7は、ETLにおいて化合物A29L0B53で化合物A30L0B52を代替する以外、実施例3と同様の方法で製造された。
比較例3は、ETLにおいて比較化合物ET2で化合物A30L0B52を代替する以外、実施例3と同様の方法で製造された。
表から分かるように、本発明に係る実施例および比較例における素子構造の相違点は、電子輸送層材料の違いにある。比較例に用いられた化合物ET2は、業界でよく用いられる電子輸送層材料である。効率および耐用年数の点で、実施例3〜7のいずれも比較例3より優れていることが明らかである。効率は10%〜16%向上することができ、耐用年数は14%〜75%の向上がある。青色光がOLEDディスプレイでの効率および耐用年数の点で最も弱いので、本発明における材料による性能の改善を達成するということは、非常に重要である。
Claims (22)
- 式1(Formula 1)の構造を有する化合物。
Aは、式2(Formula 2)で表される構造であり、
XおよびYのうちの少なくとも1つは、縮合環系であり、
R1およびR2は、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
R1およびR2は、結合して環を形成していてもよく、
Lは、単結合であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数6〜60のアリーレン基であるか、あるいは置換または非置換の炭素原子数2〜60のヘテロアリーレン基であり、
Bは、置換または非置換の炭素原子数2〜60の電子不足ヘテロアリール基であり、
前記Aは、下記の群から選択され、
各R T は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれ、
隣り合う置換基は、結合して環を形成していてもよい。) - 式2中、XおよびYのうちの1つは、縮合環系であり、前記縮合環系は、少なくとも2つのアリール基および/またはヘテロアリール基が環縮合して形成した、少なくとも10個の炭素原子を含む縮合環系、または合計が少なくとも10個の炭素原子および窒素原子を含む縮合環系であり、
あるいは、式2中、XおよびYのうちの1つは、縮合環系であり、前記縮合環系は、少なくとも3つのアリール基および/またはヘテロアリール基が環縮合して形成した、少なくとも14個の炭素原子を含む縮合環系、または合計が少なくとも14個の炭素原子および窒素原子を含む縮合環系である、請求項1に記載の化合物。 - 前記Aは、式3、式6、式7、式9、式12、式29、および式30〜式33からなる群から選ばれる、請求項1に記載の化合物。
- 前記Aは、式6である請求項1に記載の化合物。
- R1およびR2が結合して環を形成した場合、置換基R1およびR2は、それぞれ独立して、電子中性基または電子不足基から選ばれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
- 式2中、置換基R1およびR2は、結合して環を形成しない、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
- 式3〜式9、式11〜式14、式16〜式23、式26、および式29〜式33で表される構造において、T 5 およびT 6 は、結合して環を形成しない、請求項6に記載の化合物。
- 構造Lは、単結合、および式34〜式58(Formula 34 - 58)からなる群から選ばれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
R3、R4、R5およびR6は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。) - 前記Bは、式59〜式63(Formula 59 - 63)からなる群から選ばれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の化合物。
X1〜Xiのうちの少なくとも1つはNであり、あるいはX1〜Xiのうちの少なくとも2つはNであり、あるいはX1〜Xiのうちの少なくとも3つはNであり、前記Xiは、前記X1〜X6の式59〜式63において存在する番号が最も大きいものに対応し、
R7は、それぞれ独立して、一置換、複数置換または無置換を表し、それらが複数置換を表した場合、隣り合う置換基は、結合して環を形成していてもよく、
R7、Rx、およびRx’は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルキル基、置換または非置換の環炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のヘテロアルキル基、置換または非置換の炭素原子数7〜30のアラルキル基、置換または非置換の炭素原子数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリールオキシ基、置換または非置換の炭素原子数2〜20のアルケニル基、置換または非置換の炭素原子数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜30のヘテロアリール基、置換または非置換の炭素原子数3〜20のアルキルシリル基、置換または非置換の炭素原子数6〜20のアリールシリル基、置換または非置換の炭素原子数0〜20のアミン基、アシル基、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、ニトリル基、イソニトリル基、チオール基、スルフィニル基、スルホニル基、ホスフィン基、およびこれらの組合せからなる群から選ばれる。) - 式1で表される構造を有し、
前記Aは、A1〜A60、A70〜A105、A114〜A178、A194〜A202、およびA216〜A298からなる群から選ばれ、前記Bは、それぞれ独立して、B1〜B105からなる群から選ばれ、前記Lは、それぞれ独立して、L0〜L58からなる群から選ばれる、請求項1または12に記載の化合物。 - 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた有機層を含むエレクトロルミネセント素子であって、
前記有機層は、請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物を含む、エレクトロルミネセント素子。 - 前記有機層は、電子輸送層である、請求項15に記載のエレクトロルミネセント素子。
- 前記電子輸送層は、少なくとも1種の材料をさらに含む請求項16に記載のエレクトロルミネセント素子。
- 前記電子輸送層は、少なくとも1種の金属錯体をさらに含む請求項17に記載のエレクトロルミネセント素子。
- 前記金属錯体は、8−ヒドロキシキノリン−リチウム、8−ヒドロキシキノリン−ナトリウム、8−ヒドロキシキノリン−カリウム(Kq)、ビス(8−ヒドロキシキノリン)−ベリリウム(Beq 2 )、ビス(8−ヒドロキシキノリン)−マグネシウム(Mgq 2 )、ビス(8−ヒドロキシキノリン)−カルシウム(Caq 2 )、トリス(8−ヒドロキシキノリン)−ホウ素(Bq 3 )、トリス(8−ヒドロキシキノリン)−アルミニウム、またはトリス(8−ヒドロキシキノリン)−ガリウムである請求項19に記載のエレクトロルミネセント素子。
- 前記エレクトロルミネセント素子は、消費製品、電子素子モジュール、有機発光素子および照明パネルからなる素子群に組み込まれている、請求項15に記載のエレクトロルミネセント素子。
- 請求項1〜14のいずれか一項に記載の化合物を含む、化合物の製剤。
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