JP7113070B2 - 有機光電子素子用化合物、有機光電子素子および表示装置 - Google Patents
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Description
XはO、SまたはCRaRbであり、
R1乃至R4、Ra、Rb、Rc3およびRc4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C1乃至C30シリル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、または置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基であり、
L1乃至L4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C6乃至C30アリーレン基であり、
R5乃至R8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C1乃至C30シリル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、または置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基であり、
R5乃至R8のうちの少なくとも一つは、置換もしくは非置換のピリジニル基、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、
前記「置換」とは、少なくとも一つの水素が重水素、C1乃至C10アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC2乃至C20ヘテロ環基で置換されたものを意味する。
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、これらの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、ターフェニル基、クォーター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。
XはO、SまたはCRaRbであり、
a1*、a2*、a3*およびa4*のうち、隣接した二つはCであり、*b1および*b2との結合地点であり、
a1*、a2*、a3*およびa4*のうち、*b1および*b2と結合されない二つは、それぞれ独立して、CRcであり、
R1乃至R4、Ra、RbおよびRc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C1乃至C30シリル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、または置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基であり、
L1乃至L4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C6乃至C30アリーレン基であり、
R5乃至R8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C1乃至C30シリル基、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、または置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基であり、
R5乃至R8のうちの少なくとも一つは、置換もしくは非置換のピリジニル基、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、
前記「置換」とは、少なくとも一つの水素が重水素、C1乃至C10アルキル基、C6乃至C30アリール基、またはC2乃至C20ヘテロ環基で置換されたものを意味する。本発明の一実施例で、追加のベンゾ環の融合地点により前記化学式1および化学式2の組み合わせで表される化合物は、例えば下記化学式1Aで表されてもよい。前記化学式1Aで表される化合物は、後述する第1有機光電子素子用化合物であってもよい。
化学式1B T1 energy level:2.589eV
前記化学式1Aおよび化学式1Bで、X、R1乃至R4、L1乃至L4、およびR5乃至R8の定義は前述したとおりであり、Rc1、Rc2、Rc3およびRc4は前述したRcの定義と同意義である。
前記R5乃至R8のうちの少なくとも一つは、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基であってもよい。
前記R6が置換もしくは非置換のピリジニル基、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、前記R5、R7およびR8は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基であってもよく、
前記R7が置換もしくは非置換のピリジニル基、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、前記R5、R6およびR8は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基であってもよく、
前記R8が置換もしくは非置換のピリジニル基、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、前記R5乃至R7は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C30アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基であってもよい。
より具体的な一実施例で、前記置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基は、置換もしくは非置換のピリジニル基、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ってもよい。
より具体的な一実施例で、前記R1は水素であり、前記R2乃至R4は、それぞれ独立して、水素、重水素、または置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基であってもよく、
例えば、前記R1乃至R4は全て水素であってもよい。
より具体的な一実施例で、前記RaおよびRbは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基、または置換もしくは非置換のC6乃至C20アリール基であり、前記Rcは水素、重水素、または置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基であってもよく、
例えば、前記RaおよびRbは、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のメチル基、置換もしくは非置換のエチル基、置換もしくは非置換のプロピル基、置換もしくは非置換のイソプロピル基、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ナフチル基であり、前記Rcは水素であってもよい。
より具体的な一実施例で、前記L1乃至L4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ってもよい。
前記XはOまたはSであり、
前記R1乃至R4は、それぞれ独立して、水素であり、
前記L2およびL3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C6乃至C30アリーレン基であり、
前記R6およびR7は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のピリジニル基、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ってもよい。
Y1およびY2は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリーレン基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
R10乃至R15は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C50ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
mは0乃至2の整数のうちの一つであり;
Y3およびY4は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリーレン基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロアリーレン基またはこれらの組み合わせであり、
Ar3およびAr4は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
R16乃至R19は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C20アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C50アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C50ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
前記化学式3の隣接した二つの*は、前記化学式4の二つの*と連結されて融合環を形成し、前記化学式3で融合環を形成しない*は、それぞれ独立して、CRaであり、
Raは水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C10アルキル基、置換もしくは非置換のC6乃至C12アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C12ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり;
前記「置換」とは、少なくとも一つの水素が重水素、C1乃至C4アルキル基、C6乃至C18アリール基、またはC2乃至C18ヘテロアリール基で置換されたものを意味する。
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。
(合成例1:化合物71の合成)
〈緑色発光素子〉
(実施例1)
ITO(Indium tin oxide)が1500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を蒸溜水超音波で洗浄した。蒸溜水洗浄が終わると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で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを利用して前記基板を10分間洗浄した後、真空蒸着器に基板を移送した。このように準備されたITO透明電極を陽極として用いてITO基板上部に化合物Aを真空蒸着して700Åの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の厚さに蒸着した後、化合物Cを1020Åの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部に合成例1の化合物71および化合物B-99をホストとして用い、ドーパントとしてトリス(2-フェニルピリジン)イリジウム(III)[Ir(ppy)3]10wt%にドーピングして真空蒸着で400Åの厚さの発光層を形成した。ここで化合物71と化合物B-99は3:7重量比で用いられ、下記の実施例の場合、別途に比率を記述した。次に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の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作製した。
化合物B:1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile(HAT-CN)
化合物C:N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
化合物D:8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinolone
(実施例2)
発光層の化合物を化合物71の代わりに化合物73を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で有機発光素子を作製した。
発光層の化合物を化合物71の代わりに化合物20を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で有機発光素子を作製した。
発光層の化合物を化合物71の代わりに化合物57を用いたことを除き、実施例1と同様な方法で有機発光素子を作製した。
発光層の化合物を化合物71の代わりに比較化合物1、比較化合物2をそれぞれ用いたことを除き、実施例1と同様な方法で比較例1および比較例2の有機発光素子を作製した。
(実施例5)
ITO(Indium tin oxide)が1500Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板を蒸溜水超音波で洗浄した。蒸溜水洗浄が終わると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で超音波洗浄を行い、乾燥させた後、プラズマ洗浄機に移送させた後、酸素プラズマを利用して前記基板を10分間洗浄した後、真空蒸着器に基板を移送した。このように準備されたITO透明電極を陽極として用いてITO基板上部に化合物Aを真空蒸着して700Åの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の厚さに蒸着した後、化合物Cを1020Åの厚さに蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層上部に合成例1の化合物71と化合物B-99をホストとして用い、ドーパントとして[Ir(piq)2acac]を5wt%にドーピングして真空蒸着で400Åの厚さの発光層を形成した。化合物71と化合物B-99は3:7重量比で用いられ、次に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の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作製した。
化合物A:N4,N4’-diphenyl-N4,N4’-bis(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)biphenyl-4,4’-diamine
化合物B:1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitrile (HAT-CN)
化合物C:N-(biphenyl-4-yl)-9,9-dimethyl-N-(4-(9-phenyl-9H-carbazol-3-yl)phenyl)-9H-fluoren-2-amine
化合物D: 8-(4-(4,6-di(naphthalen-2-yl)-1,3,5-triazin-2-yl)phenyl)quinoline
(実施例6乃至11)
発光層の化合物を化合物71の代わりに下記表2に記載されたホストを用いたことを除き、実施例5と同様な方法で実施例6乃至11の有機発光素子をそれぞれ作製した。
発光層の化合物を化合物71および化合物E-46をホストとして用いたことを除き、実施例5と同様な方法で有機発光素子を作製した。
発光層の化合物を化合物71の代わりに比較化合物1を用いたことを除き、実施例5と同様な方法で有機発光素子を作製した。
発光層の化合物を比較化合物1および化合物E-46を用いたことを除き、実施例5と同様な方法で有機発光素子を作製した。
前記実施例1乃至12および比較例1乃至4による有機発光素子の発光効率および寿命特性を評価した。具体的な測定方法は下記のとおりであり、その結果は表1および表2のとおりである。
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)を利用し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。
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)を利用してその時の輝度を測定して結果を得た。
前記(1)および(2)から測定された輝度と電流密度および電圧を利用して同一の電流密度(10mA/cm2)の電流効率(cd/A)を計算した。
製造された有機発光素子に対してPolarOnyx寿命測定システムを用いて実施例1乃至12および比較例1乃至4の素子を初期輝度(cd/m2)を18000cd/m2に発光させ、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97%に輝度が減少した時点をT97寿命と測定した。
電流-電圧計(Keithley 2400)を利用して15mA/cm2で各素子の駆動電圧を測定して結果を得た。
105:有機層
110:陰極
120:陽極
130:発光層
140:正孔補助層
Claims (13)
- 下記化学式1A-a、化学式1A-b、化学式1A-cおよび化学式1A-dのうちのいずれか一つで表される、有機光電子素子用化合物(ただし、下記化合物296~298を除く):
前記化学式1A-a、化学式1A-b、化学式1A-cおよび化学式1A-dで、
XはOまたはSであり、
R1乃至R4 、R c3 およびRc4は、それぞれ独立して、水素、重水素、または非置換のC1乃至C30脂肪族炭化水素基であり、
L1乃至L4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C6乃至C30アリーレン基であり、
R5乃至R8は、それぞれ独立して、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。
- 前記R5乃至R8のうちの少なくとも一つは、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、
ここで「置換」とは、少なくとも一つの水素が重水素、C1乃至C4脂肪族炭化水素基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、フルオレンフェニル基、9-メチルフルオレン-9-イル基、9,9’-スピロフルオレニル基、9-フェニルフルオレン-9-フェニレン基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾナフトフラニル基またはベンゾナフトチオフェニル基である、請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。 - 請求項1に記載の化学式1A-a、化学式1A-b、化学式1A-cおよび化学式1A-dのうちのいずれか一つで表される第1化合物、および
下記[化学式2]で表される化合物および下記[化学式3]で表されるモイエティと下記[化学式4]で表されるモイエティの組み合わせからなる化合物のうちの少なくとも1種の化合物を含む第2化合物
を含む有機光電子素子用組成物:
前記化学式2で、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリーレン基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
Ar1およびAr2は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
R10乃至R15は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C20脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C50ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
mは0乃至2の整数のうちの一つであり;
前記化学式3および4で、
Y3およびY4は、それぞれ独立して、単一結合、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリーレン基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロアリーレン基またはこれらの組み合わせであり、
Ar3およびAr4は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のC6乃至C30アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C30ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
R16乃至R19は、それぞれ独立して、水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C20脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6乃至C50アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C50ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり、
前記化学式3の隣接した二つの*は、前記化学式4の二つの*と連結されて融合環を形成し、前記化学式3で融合環を形成しない*は、それぞれ独立して、CRaであり、
Raは水素、重水素、置換もしくは非置換のC1乃至C10脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換のC6乃至C12アリール基、置換もしくは非置換のC2乃至C12ヘテロ環基、またはこれらの組み合わせであり;
前記「置換」とは、少なくとも一つの水素が重水素、C1乃至C4脂肪族炭化水素基、C6乃至C18アリール基、またはC2乃至C18ヘテロアリール基で置換されたものを意味する。 - 前記化学式2のAr1およびAr2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ターフェニル基、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トリフェニレニル基、置換もしくは非置換のピリジニル基、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キナゾリル基、置換もしくは非置換のイソキナゾリル基、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ジベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のカルバゾリル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基またはこれらの組み合わせである、請求項4に記載の有機光電子素子用組成物。
- 前記化学式2は、前記グループIIIのC-8で表され、前記*-Y1-Ar1および*-Y2-Ar2は、それぞれ独立して、前記グループIVのB-1乃至B-4のうちのいずれか一つで表される、請求項6に記載の有機光電子素子用組成物。
- 互いに向き合う陽極と陰極、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、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機光電子素子用化合物または請求項4乃至8のいずれか一項に記載の有機光電子素子用組成物を含む有機光電子素子。 - 前記有機層は、発光層を含み、
前記発光層は、前記有機光電子素子用化合物または有機光電子素子用組成物を含む、請求項9に記載の有機光電子素子。 - 前記有機光電子素子用化合物または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10に記載の有機光電子素子。
- 前記有機層は、発光層;および
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さらに含み、
前記補助層は、前記有機光電子素子用化合物または有機光電子素子用組成物を含む、請求項10に記載の有機光電子素子。 - 請求項12に記載の有機光電子素子を含む表示装置。
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