JP7120856B2 - 有機発光素子およびその発光層 - Google Patents

有機発光素子およびその発光層 Download PDF

Info

Publication number
JP7120856B2
JP7120856B2 JP2018166152A JP2018166152A JP7120856B2 JP 7120856 B2 JP7120856 B2 JP 7120856B2 JP 2018166152 A JP2018166152 A JP 2018166152A JP 2018166152 A JP2018166152 A JP 2018166152A JP 7120856 B2 JP7120856 B2 JP 7120856B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
light
dopant
host
emitting layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018166152A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019047124A (ja
Inventor
丞 燕 郭
賢 具
象 同 金
志 桓 金
晟 熏 李
ヒョン 豪 崔
錫 煥 洪
圭 榮 黄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2019047124A publication Critical patent/JP2019047124A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7120856B2 publication Critical patent/JP7120856B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/346Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising platinum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H10K50/121OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants for assisting energy transfer, e.g. sensitization
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/15Hole transporting layers
    • H10K50/156Hole transporting layers comprising a multilayered structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10Triplet emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20Delayed fluorescence emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90Multiple hosts in the emissive layer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/622Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing four rings, e.g. pyrene

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明は、有機発光素子に関する。
有機発光素子(organic light emitting device)は、自発光型素子であり、視野角、応答時間、輝度、駆動電圧、応答速度などに優れ、多色化が可能である。
一例によると、有機発光素子は、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間に配置されて発光層を含む有機層を有する。アノードと発光層との間には正孔輸送領域が具備され、発光層とカソードとの間には電子輸送領域が具備される。アノードから注入された正孔は正孔輸送領域を経由して発光層に移動し、カソードから注入された電子は電子輸送領域を経由して発光層に移動する。正孔及び電子は発光層領域で再結合されて励起子(exciton)を生成する。励起子が励起状態から基底状態に変わりながら光が発生する。
特開2016-51901号公報
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、所定パラメータを満足し、長寿命を有する有機発光素子を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による有機発光素子は、
第1電極、前記第1電極に対向する第2電極、及び前記第1電極と前記第2電極との間に配置された発光層を有し、
前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、
前記発光層は、リン光を放出し、
前記ドーパントは、有機金属化合物であり、
前記ドーパントの発光量子効率(PLQY:photoluminescent quantum yield)は、0.8以上1.0以下であり、
前記ドーパントの減衰時間(decaytime)は、0.1μs以上2.9μs以下であり、
前記ホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、
前記HOMO(dopant)は、前記ドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、
前記HOMO(host)は、前記発光層に含まれるホストが1種のホストを含む場合、前記1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、前記発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、前記2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルであり、
前記ドーパントの発光量子効率は、フィルム1に対する発光量子効率を評価したものであり、
前記ドーパントの減衰時間は、フィルム1に対するTRPL(time-resolve dphotoluminescece)スペクトルから計算された値であり、
前記フィルム1は、クォーツ基板上に、前記発光層に含まれるホストとドーパントとを90:10の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムであり、
前記HOMO(dopant)は、ITO(indium tin oxide)基板上に1,4-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼンと前記発光層に含まれるドーパントとを85:15の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値であり、
前記HOMO(host)は、i)前記ホストが1種のホストを含む場合、ITO基板上に、前記1種のホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値であり、ii)前記ホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、ITO基板上に、それぞれのホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値のうちの最大の負数値である。
本発明の有機発光素子によれば、所定パラメータを満足し、長寿命を有する。
一具現例による有機発光素子の断面を概略的に示した図である。 HOMO(dopant)及びHOMO(host)の一具現例を表したダイヤグラムである。 他の具現例による有機発光素子の断面を概略的に示した図である。 更に他の具現例による有機発光素子の断面を概略的に示した図である。
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
≪図1及び図2に関する説明≫
図1は、一具現例による有機発光素子の断面を概略的に示した図であり、図2は、HOMO(dopant)及びHOMO(host)の一具現例を表したダイヤグラムである。
図1の有機発光素子10は、第1電極11、第1電極11に対向する第2電極19、及び第1電極11と第2電極19との間に配置された有機層10Aを含む。
有機層10Aは発光層15を含み、第1電極11と発光層15との間には正孔輸送領域12が配置され、発光層15と第2電極19との間には電子輸送領域17が配置される。
第1電極11の下部又は第2電極19の上部には、基板が追加して配置される。基板としては、機械的強度、熱安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性、及び防水性に優れたガラス基板又はプラスチック基板を使用する。
[第1電極11]
第1電極11は、例えば基板上部に第1電極用物質を蒸着法やスパッタリング法などを利用して提供することで形成される。第1電極11がアノードである場合、正孔注入が容易であるように、第1電極用物質は、高い仕事関数を有する物質のうちから選択される。
第1電極11は、反射型電極、半透過型電極、又は透過型電極である。透過型電極である第1電極11を形成するために、第1電極用物質は、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、及びその任意の組み合わせ(combination)のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。或いは、半透過型電極又は反射型電極である第1電極11を形成するために、第1電極用物質は、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、アルミニウム-リチウム(Al-Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)、及びその任意の組み合わせのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
第1電極11は、単一層である単層構造、又は複層を有する多層構造を有する。
[発光層15]
発光層15は、ホスト及びドーパントを含む。
発光層15は、リン光を放出する。即ち、ドーパントは、リン光を放出する物質である。リン光を放出する発光層15は、通常の蛍光ドーパント及び/又は熱活性化遅延蛍光(TADF:thermal activated delayed fluorescence)ドーパントを含み、蛍光を放出する発光層とは明確に区分される。
ドーパントは、有機金属化合物である。
ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは、2.31eV以上2.48eV以下である。例えば、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは、2.31eV以上2.48eV以下、2.31eV以上2.40eV以下、2.31eV以上2.38eV以下、2.31eV以上2.36eV以下、2.32eV以上2.36eV以下、又は2.33eV以上2.35eV以下であるが、それらに限定されるものではない。ここで「最大発光波長」は、発光強度が最大である波長を指すものであり、「ピーク発光波長」とも称する。
ドーパントの発光量子効率は、0.8以上1.0以下である。例えば、ドーパントの発光量子効率は、0.9以上1.0以下、0.92以上1.0以下、0.94以上1.0以下、0.95以上1.0以下、0.96以上1.0以下、0.972以上0.995以下、0.974以上0.995以下、0.975以上1.0以下、0.975以上0.995以下、0.975以上0.990以下、0.978以上0.985以下又は0.978以上0.980以下であるが、それらに限定されるものではない。
ドーパントの減衰時間(decay time)は、0.1μs以上2.9μs以下である。例えば、ドーパントの減衰時間は、1.0μs以上2.9μs以下、1.5μs以上2.9μs以下、1.6μs以上2.7μs以下、1.5μs以上2.6μs以下、1.7μs以上2.5μs以下、1.8μs以上2.5μs以下、又は2.0μs以上2.5μs以下であるが、それらに限定されるものではない。
発光層に含まれるホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足する。ここで、HOMO(dopant)はドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、HOMO(host)は、発光層に含まれるホストが1種のホストを含む場合(例えば発光層に含まれるホストが1種のホストからなる(consist of)場合)、1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルである。HOMO(dopant)とHOMO(host)との関係を図示したダイヤグラムの一具現例は、図2を参照する。
例えば、発光層に含まれるホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.3eV、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eV、又は0.15eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eVを満足するが、それらに限定されるものではない。
一具現例によると、発光層15で、ドーパントの発光量子効率は0.975以上1.0以下であり、ドーパントの減衰時間は2.0μs以上2.5μs以下であり、0.15eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eVを満足するが、それらに限定されるものではない。他の具現例によると、発光層15で、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは2.31eV以上2.36eV以下であり、ドーパントの発光量子効率は0.975以上1.0以下であり、ドーパントの減衰時間は2.0μs以上2.5μs以下であり、0.15eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eVを満足するが、それらに限定されるものではない。
ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは、フィルム1に対する発光スペクトルの最大発光波長から計算されたものであり、
ドーパントの発光量子効率は、フィルム1に対する発光量子効率を評価したものであり、
ドーパントの減衰時間は、フィルム1に対するTRPL(time-resolved photoluminescece)スペクトルから計算された値であり、
フィルム1は、クォーツ基板上に、発光層に含まれるホストとドーパントとを90:10の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムであり、
HOMO(dopant)は、ITO基板上に1,4-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼンと発光層に含まれるドーパントとを85:15の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置(例えば、Riken Keiki社のAC3)を利用して測定された負数値であり、
HOMO(host)は、i)ホストが1種のホストを含む場合(例えば、ホストが1種のホストからなる(consist of)場合)、ITO基板上に、1種のホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値であり、ii)ホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、ITO基板上に、それぞれのホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値のうちの最大の負数値である。
ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長エネルギー、ドーパントの発光量子効率、ドーパントの減衰時間、HOMO(dopant)、及びHOMO(host)の更に詳細な評価方法は、後述する実施例を参照する。
発光層15のホスト及びドーパントは、ドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を「同時に」「いずれも」満足することにより、有機発光素子10は、長寿命特性を有する。
これに加えて、発光層15のホスト及びドーパントが、上述のようなドーパントの発光スペクトルの最大発光波長のエネルギー範囲を更に満足することにより、より優れた長寿命特性を有する有機発光素子10が具現される。
有機発光素子10の特定駆動条件での初期輝度100%対比で95%の輝度になるのにかかる時間、即ち5%の寿命変化が起こるのにかかる時間を「t(5%)」とし、有機発光素子10の特定駆動条件での初期輝度100%対比で95%の輝度になるのに必要な速度、即ち5%の寿命変化が起きるのに必要な速度を「R(5%)」とする場合、R(5%)=1/t(5%)の関係を有する。
R(5%)は、発光層15に含まれるドーパントで生成される励起子の発光エネルギーが高くなるほど、励起子の密度が増大するほど、そして励起子がポーラロン(polaron)と出合う拡散距離が長くなるほど増大する。
励起子、即ち発光層15に含まれるドーパントの最大発光波長の発光エネルギーが過度に高くなると、励起子・ポーラロン消光(exciton-polaron quenching)により、ポーラロンが高エネルギーに転移し、発光層15に含まれるホスト分子及び/又はドーパント分子内において各種化学結合を切り、発光層15に含まれるホスト及び/又はドーパントが分解される確率が上昇する。従って、励起子、即ち発光層15に含まれるドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー(E)とR(5%)との関係は、R(5%)∝exp[-(E-E)/kT]として示される。ここで、Eは、原子間化学結合のうちの相対的に弱い結合に該当する炭素・窒素間結合エネルギーである3.16eVであり、kTはボルツマン定数である(例えば、25℃(298K)において、kTは25.7meVである)。
次に、発光量子効率(PLQY:photoluminescent quantum yield)(Φ)は、発光層15に含まれるドーパントの発光能力と直接の関連性がある物性であり、発光層15に含まれるドーパントの発光量子効率(PLQY)が低いと、有機発光素子10の発光効率が低下することから、所定輝度を得るためには、有機発光素子10を高電流下で駆動しなければならないが、それは有機発光素子10の寿命低下の原因にもなる。従って、発光層15において、ドーパントの発光量子効率とR(5%)との関係は、R(5%)∝Φ-1として示される。
一方、発光層15において、励起子の拡散距離は、励起子、即ち発光層15におけるドーパントの減衰時間(τ)の自乗根に比例するため、発光層15において、ドーパントの減衰時間とR(5%)との関係は、R(5%)∝τ0.5として示される。
最後に、発光層15において、励起子の密度は、発光層15に含まれるホストとドーパントとのHOMOエネルギーレベル差(ΔH)によって決定される。ホストとドーパントとのHOMOエネルギーレベル差が相対的に大きくなると、発光層15に注入された正孔が発光層15内にトラップングされ、発光層15の正孔輸送領域12に隣接する領域において励起子が多量生成され、発光層15における励起子の密度が上昇する。一方、ホストとドーパントとのHOMOエネルギーレベル差が相対的に小さくなると、発光層15に注入された殆どの正孔が発光層15の電子輸送領域17に隣接する領域にたまり、発光層15の電子輸送領域17に隣接する領域において多量の励起子が生成され、発光層15における励起子の密度が上昇する。従って、励起子の密度とR(5%)との関係は、R(5%)∝exp(|ΔH-ΔHopt|/kT)として示される。ここで、ΔHoptは、励起子の密度が最小化されるHOMOエネルギーレベル差である0.19であり、kTはボルツマン定数である。
即ち、
a)発光層15のドーパントが本明細書に記載された発光量子効率範囲を満足することにより、高輝度有機発光素子10を具現するために相対的に低い電流駆動条件を選択し、
b)発光層15のドーパントが本明細書に記載された減衰時間範囲を満足することにより、発光層15における励起子の拡散距離が低減し、
c)発光層15のホスト及びドーパントが本明細書に記載されたHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を満足することにより、発光層15において励起子が発光層15の正孔輸送領域12又は電子輸送領域17に隣接する領域に偏重して生成されなくなるため、発光層15における励起子密度が低下するが、
発光層15のホスト及びドーパントが本明細書に記載されたようなドーパントの発光スペクトルの最大発光波長エネルギー範囲、ドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を「同時に」「いずれも」満足することにより、有機発光素子10は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
これに加えて、発光層15のドーパントが本明細書に記載された発光スペクトルの最大発光波長のエネルギー範囲を満足することにより、励起子・ポーラロン消光(exciton-polaron quenching)によってポーラロンが高エネルギーに転移し、発光層15に含まれるホスト分子及び/又はドーパント分子の各種化学結合を切り、発光層15に含まれるホスト及び/又はドーパントが分解される確率が低下するため、発光層15のホスト及びドーパントが本明細書に記載された発光スペクトルの最大発光波長のエネルギー範囲を更に満足することにより、有機発光素子10は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
[発光層15におけるドーパント]
発光層15におけるドーパントは、リン光発光性化合物である。従って、有機発光素子10は、蛍光メカニズムによって蛍光を放出する有機発光素子とは、明確に区分される。
ドーパントは、有機金属化合物である。
例えば、ドーパントは、遷移金属、Tl、Pb、Bi、In、Sn、Sb、又はTeを1個含む有機金属化合物である。
他の例として、ドーパントは、1周期遷移金属、2周期遷移金属、又は3周期遷移金属を1個含む有機金属化合物である。
一具現例によると、ドーパントは、イリジウム非含有有機金属化合物である。
他の具現例によると、ドーパントは、白金(Pt)、オスミウム(Os)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ユウロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、ツリウム(Tm)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、又は金(Au)を含む有機金属化合物である。例えば、ドーパントは、白金(Pt)又はパラジウム(Pd)を含む有機金属化合物であるが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、ドーパントは、白金(Pt)含有有機金属化合物である。
更に他の具現例によると、発光層15におけるドーパントは、四角平面コーディネーション(square-planar coordination)構造を有する有機金属化合物である。
更に他の具現例によると、発光層15におけるドーパントは、T1(dopant)≦Egap(dopant)≦T1(dopant)+0.5eV、例えばT1(dopant)≦Egap(dopant)≦T1(dopant)+0.36eVを満足するが、それに限定されるものではない。
Egap(dopant)は発光層15に含まれるドーパントのHOMOエネルギーレベルとLUMOエネルギーレベルとの差であり、HOMO(dopant)は、発光層15に含まれるドーパントのHOMOエネルギーレベルであり、本明細書において、HOMO(dopant)測定方法を参照する。
上述のような範囲のEgap(dopant)を満足することにより、発光層15におけるドーパント、例えば四角平面コーディネーション構造を有する有機金属化合物は、三重項エネルギーレベルと隣接する一重項エネルギーレベルとのSOC(spin-orbital coupling)が弱いとしても、高い放射減衰率(radiative decay rate)を有する。
更に他の具現例によると、ドーパントは金属M及び有機リガンドを含み、金属Mと有機リガンドとは1個、2個、又は3個のシクロメタル化環(cyclometallated ring)を形成する。金属Mは、白金(Pt)、オスミウム(Os)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、ユウロピウム(Eu)、テルビウム(Tb)、ツリウム(Tm)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、又は金(Au)である。例えば、ドーパントは1個の金属Mを含み、金属Mは、Pt、Pd、又はAuであるが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、ドーパントは、金属M、及び3個又は4個(例えば、3個)のシクロメタル化環を形成する四配座(tetradentate)有機リガンドを含む。金属Mに関する説明は、本明細書に記載された箇所を参照する。四配座有機リガンドは、例えばベンズイミダゾール基及びピリジン基を含むが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、ドーパントは、金属M、及び下記化学式1-1~1-4で表されるリガンドのうちの少なくとも1つのリガンドを含む。
Figure 0007120856000001
上記化学式1-1~1-4で、
ないしAは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基、及び非環式(non-cyclic)基のうちから選択され、
11ないしY14は、それぞれ独立して、化学結合、O、S、N(R91)、B(R91)、P(R91)、又はC(R91)(R92)であり、
ないしTは、それぞれ独立して、単一結合、二重結合、*-N(R93)-*’、*-B(R93)-*’、*-P(R93)-*’、*-C(R93)(R94)-*’、*-Si(R93)(R94)-*’、*-Ge(R93)(R94)-*’、*-S-*’、*-Se-*’、*-O-*’、*-C(=O)-*’、*-S(=O)-*’、*-S(=O)-*’、*-C(R93)=*’、*=C(R93)-*’、*-C(R93)=C(R94)-*’、*-C(=S)-*’、及び*-C≡C-*’のうちから選択され、
置換されたC-C30炭素環式基の置換基、置換されたC-C30ヘテロ環式基の置換基、及びR91ないしR94は、それぞれ独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-SF、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、置換若しくは非置換のC-C60アルキル基、置換若しくは非置換のC-C60アルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルキニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルコキシ基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基(non-aromatic condensed polycyclic group)、置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基(non-aromatic condensed heteropolycyclic group)、-N(Q)(Q)、-Si(Q)(Q)(Q)、-B(Q)(Q)、及び-P(=O)(Q)(Q)のうちから選択されるが、置換されたC-C30炭素環式基の置換基、及び置換されたC-C30ヘテロ環式基の置換基は、水素ではなく、
、*、*及び*は、それぞれドーパントの金属Mとの結合サイトである。
例えば、上記化学式1-1~1-4で、AないしAは、それぞれ独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-SF、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、置換若しくは非置換のC-C60アルキル基、置換若しくは非置換のC-C60アルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルキニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルコキシ基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q)(Q)、-Si(Q)(Q)(Q)、-B(Q)(Q)、及び-P(=O)(Q)(Q)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、ベンゼン基、ナフタレン基、アントラセン基、フェナントレン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、シクロペンタジエン基、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン基、チオフェン基、フラン基、インドール基、ベンゾボロール基、ベンゾホスホール基、インデン基、ベンゾシロール基、ベンゾゲルモール基、ベンゾチオフェン基、ベンゾセレノフェン基、ベンゾフラン基、カルバゾール基、ジベンゾボロール基、ジベンゾホスホール基、フルオレン基、ジベンゾシロール基、ジベンゾゲルモール基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾセレノフェン基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン5-オキシド基、9H-フルオレン-9-オン基、ジベンゾチオフェン5,5-ジオキシド基、アザインドール基、アザベンゾボロール基、アザベンゾホスホール基、アザインデン基、アザベンゾシロール基、アザベンゾゲルモール基、アザベンゾチオフェン基、アザベンゾセレノフェン基、アザベンゾフラン基、アザカルバゾール基、アザジベンゾボロール基、アザジベンゾホスホール基、アザフルオレン基、アザジベンゾシロール基、アザジベンゾゲルモール基、アザジベンゾチオフェン基、アザジベンゾセレノフェン基、アザジベンゾフラン基、アザジベンゾチオフェン5-オキシド基、アザ-9H-フルオレン-9-オン基、アザジベンゾチオフェン5,5-ジオキシド基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、ピリダジン基、トリアジン基、キノリン基、イソキノリン基、キノキサリン基、キナゾリン基、フェナントロリン基、ピロール基、ピラゾール基、イミダゾール基、トリアゾール基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサジアゾール基、チアジアゾール基、ベンゾピラゾール基、ベンゾイミダゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサジアゾール基、ベンゾチアジアゾール基、5,6,7,8-テトラヒドロイソキノリン基、及び5,6,7,8-テトラヒドロキノリン基のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。ここで、AないしAの置換基に関する詳細な説明は、下記化学式1Aにおいて、Rに関する説明を参照する。
例えば、ドーパントは、化学式1-3で表されるリガンドを含み、化学式1-3のA1ないしA4において、任意の2個は、それぞれ置換若しくは非置換のベンズイミダゾール基、及び置換若しくは非置換のピリジン基であるが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、ドーパントは、下記化学式1Aで表される有機金属化合物である。
Figure 0007120856000002
上記化学式1Aで、
Mは、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)、チタン(Ti)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、レニウム(Re)、白金(Pt)、又は金(Au)であり、
は、O又はSであり、XとMとの結合は、共有結合であり、
ないしXは、それぞれ独立して、C又はNであり、
とMとの結合、XとMとの結合、及びXとMとの結合のうちの1個の結合は、共有結合であり、残りの2個の結合は、配位結合であり、
、及びYないしYは、それぞれ独立して、C又はNであり、
とYとの結合、XとYとの結合、YとYとの結合、YとX51との結合、及びX51とYとの結合は、化学結合であり、
CYないしCYは、それぞれ独立して、C-C30炭素環式基及びC-C30ヘテロ環式基のうちから選択され、CYは、ベンズイミダゾールではなく、
CY、CY、CY、及びMによって形成されたシクロメタル化環は、6員環であり、
51は、O、S、N-[(Lb7-(Rc7]、C(R)(R)、Si(R)(R)、Ge(R)(R)、C(=O)、N、C(R)、Si(R)、及びGe(R)のうちから選択され、
及びRは、選択的に、第1連結基を介して互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
ないしL、及びLは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、及び置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基のうちから選択され、
b1ないしb4、及びb7は、それぞれ独立して、0~5の整数のうちから選択され、
ないしR、R、及びRは、それぞれ独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-SF、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、置換若しくは非置換のC-C60アルキル基、置換若しくは非置換のC-C60アルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルキニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルコキシ基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q)(Q)、-Si(Q)(Q)(Q)、-B(Q)(Q)、及び-P(=O)(Q)(Q)のうちから選択され、
c1ないしc4は、それぞれ独立して、1~5の整数のうちから選択され、
a1ないしa4は、それぞれ独立して、0、1、2、3、4、又は5であり、
互いに隣接する複数のRのうちの2以上は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
互いに隣接する複数のRのうちの2以上は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
互いに隣接する複数のRのうちの2以上は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
互いに隣接する複数のRのうちの2以上は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
ないしRのうちの隣接する2以上は、選択的に、それぞれ結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成する。
上記化学式1-1~1-4、及び1Aで、C-C30炭素環式基、C-C30ヘテロ環式基、及びCYないしCYは、それぞれ独立して、a)第1環、b)2以上の第1環がそれぞれ縮合された縮合環、或いはc)1以上の第1環、及び1以上の第2環が互いに縮合された縮合環のうちから選択され、第1環は、シクロヘキサン基、シクロヘキセン基、アダマンタン基、ノルボルナン基、ノルボルネン基、ベンゼン基、ピリジン基、ピリミジン基、ピラジン基、ピリダジン基、及びトリアジン基のうちから選択され、第2環は、シクロペンタン基、シクロペンテン基、シクロペンタジエン基、フラン基、チオフェン基、シロール基、ピロール基、ピラゾール基、イミダゾール基、トリアゾール基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサジアゾール基、及びチアジアゾール基のうちから選択される。
上記化学式1-1~1-4で、非環式基は、*-C(=O)-*’、*-O-C(=O)-*’、*-S-C(=O)-*’、*-O-C(=S)-*’、*-S-C(=S)-*’などであるが、それらに限定されるものではない。
上記化学式1-1~1-4、及び1Aで、置換されたC-C30炭素環式基の置換基、置換されたC-C30ヘテロ環式基の置換基、及びR91ないしR94、RないしR、R、及びRは、それぞれ独立して、
水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、-SF、C-C20アルキル基、及びC-C20アルコキシ基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-CD、-CDH、-CDH、-CF、-CFH、-CFH、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C10アルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンタニル基、ノルボルナニル基、ノルボルネニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、フェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、及びピリミジニル基のうちの少なくとも一つで置換された、C-C20アルキル基及びC-C20アルコキシ基;
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンタニル基、ノルボルナニル基、ノルボルネニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ピロリル基、チオフェニル基、フラニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、イソインドリル基、インドリル基、インダゾリル基、プリニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、カルバゾリル基、フェナントロリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾシロリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、イミダゾピリジニル基、及びイミダゾピリミジニル基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-CD、-CDH、-CDH、-CF、-CFH、-CFH、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンタニル基、ノルボルナニル基、ノルボルネニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ピロリル基、チオフェニル基、フラニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、イソインドリル基、インドリル基、インダゾリル基、プリニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、カルバゾリル基、フェナントロリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾシロリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基、及び-Si(Q33)(Q34)(Q35)のうちから選択される少なくとも一つで置換された、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、アダマンタニル基、ノルボルナニル基、ノルボルネニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ピロリル基、チオフェニル基、フラニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、ピリジニル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、イソインドリル基、インドリル基、インダゾリル基、プリニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ベンゾキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、カルバゾリル基、フェナントロリニル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾシロリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、イミダゾピリジニル基、及びイミダゾピリミジニル基;
-N(Q)(Q)、-Si(Q)(Q)(Q)、-B(Q)(Q)、及び-P(=O)(Q)(Q);のうちから選択され、
ないしQ、及びQ33ないしQ35は、それぞれ独立して、
-CH、-CD、-CDH、-CDH、-CHCH、-CHCD、-CHCDH、-CHCDH、-CHDCH、-CHDCDH、-CHDCDH、-CHDCD、-CDCD、-CDCDH、及び-CDCDH
n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、フェニル基、及びナフチル基;並びに
重水素、C-C10アルキル基及びフェニル基のうちから選択される少なくとも一つで置換された、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、フェニル基、及びナフチル基;のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
他の具現例によると、X51は、N-[(Lb7-(Rc7]であるが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、ドーパントは、化学式1Aで表される有機金属化合物であるが、化学式1Aで、
及びXは、互いに独立して、C又はNであり、
は、Nであり、
i)Mは、Ptであり、ii)XがOであり、iii)X及びXは、Nであり、Xは、Cであり、XとMとの結合、及びXとMとの結合は、配位結合であり、XとMとの結合は、共有結合であり、iv)YないしYは、Cであり、v)YとX51との結合、及びYとX51との結合は、単一結合であり、vi)CY、CY、及びCYがベンゼン基であり、CYがピリジン基であり、vii)X51がO、S、又はN-[(Lb7-(Rc7]であり、viii)b7は、0であり、c7は、1であり、Rが置換若しくは非置換のC-C60アルキル基である場合、a1ないしa4は、それぞれ独立して、1、2、3、4、又は5であり、RないしRのうちの少なくとも一つは、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択される。
更に他の具現例によると、ドーパントは、下記化学式1A-1で表される。
Figure 0007120856000003
上記化学式1A-1で、
M、XないしX、及びX51に関する説明は、それぞれ本明細書に記載された箇所と同一であり、
11は、N又はC-[(L11b11-(R11c11]であり、X12は、N又はC-[(L12b12-(R12c12]であり、X13は、N又はC-[(L13b13-(R13c13]であり、X14は、N又はC-[(L14b14-(R14c14]であり、
11ないしL14、b11ないしb14、R11ないしR14、及びc11ないしc14に関する説明は、それぞれ本明細書におけるL、b1、R、及びc1に関する説明を参照し、
21は、N又はC-[(L21b21-(R21c21]であり、X22は、N又はC-[(L22b22-(R22c22]であり、X23は、N又はC-[(L23b23-(R23c23]であり、
21ないしL23、b21ないしb23、R21ないしR23、及びc21ないしc23に関する説明は、それぞれ本明細書におけるL、b2、R、及びc2に関する説明を参照し、
31は、N又はC-[(L31b31-(R31c31]であり、X32は、N又はC-[(L32b32-(R32c32]であり、X33は、N又はC-[(L33b33-(R33c33]であり、
31ないしL33、b31ないしb33、R31ないしR33、及びc31ないしc33に関する説明は、それぞれ本明細書におけるL、b3、R、及びc3に関する説明を参照し、
41は、N又はC-[(L41b41-(R41c41]であり、X42は、N又はC-[(L42b42-(R42c42]であり、X43は、N又はC-[(L43b43-(R43c43]であり、X44は、N又はC-[(L44b44-(R44c44]であり、
41ないしL44、b41ないしb44、R41ないしR44、及びc41ないしc44に関する説明は、それぞれ本明細書におけるL、b4、R、及びc4に関する説明を参照し、
11ないしR14のうちの2個は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
21ないしR23のうちの2個は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
31ないしR33のうちの2個は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成し、
41ないしR44のうちの2個は、選択的に、互いに結合され、置換若しくは非置換のC-C30炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C30ヘテロ環式基を形成する。
例えば、ドーパントは、下記化合物1-1~1-91、化合物2-1~2-47、及び化合物3-1~3-582のうちの一つであるが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000004
Figure 0007120856000005
Figure 0007120856000006
Figure 0007120856000007
Figure 0007120856000008
Figure 0007120856000009
Figure 0007120856000010
Figure 0007120856000011
Figure 0007120856000012
Figure 0007120856000013
Figure 0007120856000014
Figure 0007120856000015
Figure 0007120856000016
Figure 0007120856000017
Figure 0007120856000018
Figure 0007120856000019
Figure 0007120856000020
Figure 0007120856000021
Figure 0007120856000022
Figure 0007120856000023
Figure 0007120856000024
Figure 0007120856000025
Figure 0007120856000026
Figure 0007120856000027
Figure 0007120856000028
Figure 0007120856000029
Figure 0007120856000030
Figure 0007120856000031
Figure 0007120856000032
Figure 0007120856000033
Figure 0007120856000034
Figure 0007120856000035
Figure 0007120856000036
[発光層15におけるホスト]
発光層15において、ホストは、本明細書に記載されたようなHOMO(dopant)-HOMO(host)を満足する任意のホストのうちから選択される。
発光層15において、ホストの含量は、発光層15におけるドーパントの含量よりも多い。
一具現例によると、ホストは、1種のホストからなる(consist of)。ホストが1種のホストからなる場合、1種のホストは、後述する電子輸送性ホスト及び正孔輸送性ホストのうちから選択される。
他の具現例によると、ホストは、2種以上の異なるホストの混合物である。例えば、ホストは、電子輸送性ホスト及び正孔輸送性ホストの混合物、異なる2種の電子輸送性ホストの混合物、又は異なる2種の正孔輸送性ホストの混合物である。電子輸送性ホスト及び正孔輸送性ホストに関する説明は、後述する箇所を参照する。
電子輸送性ホストは電子輸送性モイエティを少なくとも一つ含み、正孔輸送性ホストは電子輸送性モイエティを含まない。
本明細書において、電子輸送性モイエティは、シアノ基、π電子欠乏性含窒素環式基、及び下記化学式のうちの一つで表される基のうちから選択される。
Figure 0007120856000037
上記化学式で、*、*’、及び*”は、それぞれ隣接する任意の原子との結合サイトである。
一具現例によると、発光層15において、電子輸送性ホストは、シアノ基及びπ電子欠乏性含窒素環式基のうちの少なくとも一つを含む。
他の具現例によると、発光層15において、電子輸送性ホストは、少なくとも1つのシアノ基を含む。
更に他の具現例によると、発光層15において、電子輸送性ホストは、少なくとも1つのシアノ基、及び少なくとも1つのπ電子欠乏性含窒素環式基を含む。
更に他の具現例によると、発光層15において、電子輸送性ホストは、2.5eV以上の最低陰イオン分解エネルギーを有する。電子輸送性ホストが上述のような範囲の最低陰イオン分解エネルギーを有することにより、電荷及び/又は励起子による電子輸送性ホストの分解が実質的に防止される。最低陰イオン分解エネルギーは、下記数式1によって測定される。
[数1]
最低陰イオン分解エネルギー=E[A-B]--[E +E (又は、E +E )]
1.密度関数理論(DFT:density function theory)又は純理論的(ab-initio)方法を使用して、中性分子の基底状態の量子計算を行う。
2.中性分子構造を基に、excess electron条件下で、陰イオン状態の量子計算(E[A-B]-)を行う。
3.陰イオン状態の最も安定した構造([A-B]の全域最小点)を基に、[A-B](A+Bに分解される過程の量子計算([EA-+EB.(又は、EA.+EB-)])を行う。
このとき、分解形態は、i)A+B又はii)A+Bの2種の場合であり、2つの場合のうちのより小さい値を有する分解形態を選択する。
Figure 0007120856000038
更に他の具現例によると、電子輸送性ホストは、少なくとも1つのπ電子欠乏性窒素非含有環式基、及び少なくとも1つの電子輸送性モイエティを含み、正孔輸送性ホストは、少なくとも1つのπ電子欠乏性窒素非含有環式基を含み、電子輸送性モイエティを含まない。ここで、電子輸送性モイエティは、シアノ基又はπ電子欠乏性含窒素環式基である。
本明細書において、「π電子欠乏性含窒素環式基」とは、少なくとも1つの*-N=*’モイエティを有する環式基を含む基であり、例えば、イミダゾール基、ピラゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサゾール基、イソキサゾール基、ピリジン基、ピラジン基、ピリダジン基、ピリミジン基、インダゾール基、プリン基、キノリン基、イソキノリン基、ベンゾキノリン基、ベンゾイソキノリン基、フタラジン基、ナフチリジン基、キノキサリン基、ベンゾキノキサリン基、キナゾリン基、シンノリン基、フェナントリジン基、アクリジン基、フェナントロリン基、フェナジン基、ベンゾイミダゾール基、イソベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、イソベンゾオキサゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基、オキサジアゾール基、トリアジン基、チアジアゾール基、イミダゾピリジン基、イミダゾピリミジン基、アザカルバゾール基、又は上記基のうちの少なくとも一つと任意環式基とが互いに縮合された縮合環基(例えば、トリアゾール基とナフタレン基とが互いに縮合された縮合環基)などが挙げられる。
一方、π電子欠乏性窒素非含有環式基は、ベンゼン基、ヘプタレン基、インデン基、ナフタレン基、アズレン基、インダセン基、アセナフチレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタセン基、ヘキサセン基、ペンタセン基、ルビセン基、コロネン基、オバレン基、ピロール基、イソインドール基、インドール基、フラン基、チオフェン基、ベンゾフラン基、ベンゾチオフェン基、ベンゾカルバゾール基、ジベンゾカルバゾール基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェンスルホン基、カルバゾール基、ジベンゾシロール基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、ベンゾチエノカルバゾール基、ベンゾシロールロカルバゾール基、又はトリインドロベンゼン基のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
更に他の具現例によると、電子輸送性ホストは化学式E-1で表される化合物のうちから選択され、正孔輸送性ホストは下記化学式H-1で表される化合物のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
[化E-1]
[Ar301xb11-[(L301xb1-R301xb21
上記化学式E-1で、
Ar301は、置換若しくは非置換のC-C60炭素環式基、及び置換若しくは非置換のC-C60ヘテロ環式基のうちから選択され、
xb11は、1、2、又は3であり、
301は、それぞれ独立して、単一結合、下記化学式のうちの一つで表される基、置換若しくは非置換のC-C60炭素環式基、及び置換若しくは非置換のC-C60ヘテロ環式基のうちから選択され、下記化学式で、*、*’及び*”は、それぞれ隣接する任意の原子との結合サイトであり、
Figure 0007120856000039
xb1は、1~5の整数のうちから選択され、
301は、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、置換若しくは非置換のC-C60アルキル基、置換若しくは非置換のC-C60アルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルキニル基、置換若しくは非置換のC-C60アルコキシ基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q301)(Q302)(Q303)、-N(Q301)(Q302)、-B(Q301)(Q302)、-C(=O)(Q301)、-S(=O)(Q301)、-S(=O)(Q301)、-P(=O)(Q301)(Q302)、及び-P(=S)(Q301)(Q302)のうちから選択され、
xb21は、1~5の整数のうちから選択され、
301ないしQ303は、それぞれ独立して、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、及びナフチル基のうちから選択され、
下記<条件1>~<条件3>のうちの少なくとも一つを満足する。
<条件1>
上記化学式E-1のAr301、L301、及びR301のうちの少なくとも一つが、それぞれ独立して、π電子欠乏性含窒素環式基を含むこと。
<条件2>
上記化学式E-1のL301のうちの少なくとも一つが、下記化学式のうちの一つで表される基であること。
Figure 0007120856000040
<条件3>
上記化学式E-1のR301のうちの少なくとも一つが、シアノ基、-S(=O)(Q301)、-S(=O)(Q301)、-P(=O)(Q301)(Q302)、及び-P(=S)(Q301)(Q302)のうちから選択されること。
[化H-1]
Ar401-(L401xd1-(Ar402xd11
Figure 0007120856000041
上記化学式H-1、化学式11及び12で、
401は、
単一結合;並びに
重水素、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、トリフェニレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラフェニル基、及び-Si(Q401)(Q402)(Q403)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、π電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、ベンゼン基、ヘプタレン基、インデン基、ナフタレン基、アズレン基、インダセン基、アセナフチレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタセン基、ヘキサセン基、ペンタセン基、ルビセン基、コロネン基、オバレン基、ピロール基、イソインドール基、インドール基、フラン基、チオフェン基、ベンゾフラン基、ベンゾチオフェン基、ベンゾカルバゾール基、ジベンゾカルバゾール基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェンスルホン基、カルバゾール基、ジベンゾシロール基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、ベンゾチエノカルバゾール基、及びトリインドロベンゼン基);のうちから選択され、
xd1は、1~10の整数のうちから選択され、xd1が2以上である場合、2以上のL401は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、
Ar401は、上記化学式11及び12で表される基のうちから選択され、
Ar402は、
上記化学式11及び12で表される基、及びπ電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基);並びに
重水素、ヒドロキシル基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基のうちから選択される少なくとも一つで置換された、π電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基);のうちから選択され、
CY401及びCY402は、互いに独立して、π電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、ベンゼン基、ナフタレン基、フルオレン基、カルバゾール基、ベンゾカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾシロール基、ベンゾナフトフラン基、ベンゾナフトチオフェン基、ベンゾナフトシロール基)のうちから選択され、
21は、単一結合、O、S、N(R51)、C(R51)(R52)、及びSi(R51)(R52)のうちから選択され、
22は、単一結合、O、S、N(R53)、C(R53)(R54)、及びSi(R53)(R54)のうちから選択され、
化学式12のA21及びA22のうちの少なくとも一つは単一結合ではなく、
51ないしR54、R60、及びR70はそれぞれ独立して、
水素、重水素、ヒドロキシル基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C20アルキル基、及びC-C20アルコキシ基;
重水素、ヒドロキシル基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、及びジベンゾチオフェニル基のうちから選択される少なくとも一つで置換された、C-C20アルキル基及びC-C20アルコキシ基;
π電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基);
重水素、ヒドロキシル基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、及びビフェニル基のうちから選択される少なくとも一つで置換された、π電子欠乏性窒素非含有環式基(例えば、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基);並びに
-Si(Q404)(Q405)(Q406);のうちから選択され、
e1及びe2は、互いに独立して、0~10のうちから選択される整数であり、
401ないしQ406は、それぞれ独立して、水素、重水素、ヒドロキシル基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、ビフェニル基、ターフェニル基、及びトリフェニレニル基のうちから選択され、
*は、隣接する原子との結合サイトである。
一具現例によると、化学式E-1で、Ar301及びL401は、互いに独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、シアノ含有ナフチル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、ジフェニルピリジニル基、ビフェニルピリジニル基、ジ(ビフェニル)ピリジニル基、ピラジニル基、フェニルピラジニル基、ジフェニルピラジニル基、ビフェニルピラジニル基、ジ(ビフェニル)ピラジニル基、ピリダジニル基、フェニルピリダジニル基、ジフェニルピリダジニル基、ビフェニルピリダジニル基、ジ(ビフェニル)ピリダジニル基、ピリミジニル基、フェニルピリミジニル基、ジフェニルピリミジニル基、ビフェニルピリミジニル基、ジ(ビフェニル)ピリミジニル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、ビフェニルトリアジニル基、ジ(ビフェニル)トリアジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、ベンゼン基、ナフタレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタフェン基、インデノアントラセン基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、イミダゾール基、ピラゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサゾール基、イソキサゾール基、ピリジン基、ピラジン基、ピリダジン基、ピリミジン基、インダゾール基、プリン基、キノリン基、イソキノリン基、ベンゾキノリン基、フタラジン基、ナフチリジン基、キノキサリン基、キナゾリン基、シンノリン基、フェナントリジン基、アクリジン基、フェナントロリン基、フェナジン基、ベンゾイミダゾール基、イソベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、イソベンゾオキサゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基、オキサジアゾール基、トリアジン基、チアジアゾール基、イミダゾピリジン基、イミダゾピリミジン基、及びアザカルバゾール基のうちから選択され、
xb1個のL301のうちの少なくとも一つは、それぞれ独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、シアノ含有ナフチル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、ジフェニルピリジニル基、ビフェニルピリジニル基、ジ(ビフェニル)ピリジニル基、ピラジニル基、フェニルピラジニル基、ジフェニルピラジニル基、ビフェニルピラジニル基、ジ(ビフェニル)ピラジニル基、ピリダジニル基、フェニルピリダジニル基、ジフェニルピリダジニル基、ビフェニルピリダジニル基、ジ(ビフェニル)ピリダジニル基、ピリミジニル基、フェニルピリミジニル基、ジフェニルピリミジニル基、ビフェニルピリミジニル基、ジ(ビフェニル)ピリミジニル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、ビフェニルトリアジニル基、ジ(ビフェニル)トリアジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、イミダゾール基、ピラゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサゾール基、イソキサゾール基、ピリジン基、ピラジン基、ピリダジン基、ピリミジン基、インダゾール基、プリン基、キノリン基、イソキノリン基、ベンゾキノリン基、フタラジン基、ナフチリジン基、キノキサリン基、キナゾリン基、シンノリン基、フェナントリジン基、アクリジン基、フェナントロリン基、フェナジン基、ベンゾイミダゾール基、イソベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、イソベンゾオキサゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基、オキサジアゾール基、トリアジン基、チアジアゾール基、イミダゾピリジン基、イミダゾピリミジン基、及びアザカルバゾール基のうちから選択され、
301は、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラフェニル基、ナフチル基、シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、シアノ含有テトラフェニル基、シアノ含有ナフチル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、ジフェニルピリジニル基、ビフェニルピリジニル基、ジ(ビフェニル)ピリジニル基、ピラジニル基、フェニルピラジニル基、ジフェニルピラジニル基、ビフェニルピラジニル基、ジ(ビフェニル)ピラジニル基、ピリダジニル基、フェニルピリダジニル基、ジフェニルピリダジニル基、ビフェニルピリダジニル基、ジ(ビフェニル)ピリダジニル基、ピリミジニル基、フェニルピリミジニル基、ジフェニルピリミジニル基、ビフェニルピリミジニル基、ジ(ビフェニル)ピリミジニル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、ビフェニルトリアジニル基、ジ(ビフェニル)トリアジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択され、
31ないしQ33は、それぞれ独立して、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、及びナフチル基のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
他の具現例によると、
Ar301は、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、シアノ含有ナフチル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、ジフェニルピリジニル基、ビフェニルピリジニル基、ジ(ビフェニル)ピリジニル基、ピラジニル基、フェニルピラジニル基、ジフェニルピラジニル基、ビフェニルピラジニル基、ジ(ビフェニル)ピラジニル基、ピリダジニル基、フェニルピリダジニル基、ジフェニルピリダジニル基、ビフェニルピリダジニル基、ジ(ビフェニル)ピリダジニル基、ピリミジニル基、フェニルピリミジニル基、ジフェニルピリミジニル基、ビフェニルピリミジニル基、ジ(ビフェニル)ピリミジニル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、ビフェニルトリアジニル基、ジ(ビフェニル)トリアジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、ベンゼン基、ナフタレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタフェン基、インデノアントラセン基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基;及び
下記化学式5-1~5-3、及び化学式6-1~6-33で表される基;のうちから選択され、
301は、下記化学式5-1~5-3、及び化学式6-1~6-33で表される基のうちから選択される。
Figure 0007120856000042
Figure 0007120856000043
Figure 0007120856000044
上記化学式5-1~5-3、及び化学式6-1~6-33で、
は、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、シアノ含有ナフチル基、ピリジニル基、フェニルピリジニル基、ジフェニルピリジニル基、ビフェニルピリジニル基、ジ(ビフェニル)ピリジニル基、ピラジニル基、フェニルピラジニル基、ジフェニルピラジニル基、ビフェニルピラジニル基、ジ(ビフェニル)ピラジニル基、ピリダジニル基、フェニルピリダジニル基、ジフェニルピリダジニル基、ビフェニルピリダジニル基、ジ(ビフェニル)ピリダジニル基、ピリミジニル基、フェニルピリミジニル基、ジフェニルピリミジニル基、ビフェニルピリミジニル基、ジ(ビフェニル)ピリミジニル基、トリアジニル基、フェニルトリアジニル基、ジフェニルトリアジニル基、ビフェニルトリアジニル基、ジ(ビフェニル)トリアジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-N(Q31)(Q32)、-B(Q31)(Q32)、-C(=O)(Q31)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択され、
d4は、0、1、2、3、又は4であり、
d3は、0、1、2、又は3であり、
d2は、0、1、又は2であり、
*及び*’は、それぞれ隣接する原子との結合サイトである。
31ないしQ33に関する説明は、本明細書に記載された箇所を参照する。
更に他の具現例によると、L301は、上記化学式5-2、5-3、及び化学式6-8~6-33で表される基のうちから選択される。
更に他の具現例によると、R301は、シアノ基、及び下記化学式7-1~7-18で表される基のうちから選択され、xd11個のAr402のうちの少なくとも一つは、下記化学式7-1~7-18で表される基のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000045
上記化学式7-1~7-18で、
xb41ないしxb44は、0、1、又は2であるが、化学式7-10で、xb41は、0ではなく、化学式7-11~7-13で、xb41+xb42は、0ではなく、化学式7-14~7-16で、xb41+xb42+xb43は、0ではなく、化学式7-17及び7-18で、xb41+xb42+xb43+xb44は、0ではなく、*は、隣接する原子との結合サイトである。
上記化学式E-1で、2以上のAr301は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、2以上のL301は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、上記化学式H-1で、2以上のL401は、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、2以上のAr402は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
一具現例によると、電子輸送性ホストは、i)シアノ基、ピリミジン基、ピラジン基、及びトリアジン基のうちの少なくとも一つ、及びii)トリフェニレン基を含み、正孔輸送性ホストは、カルバゾール基を含む。
他の具現例によると、電子輸送性ホストは、少なくとも1つのシアノ基を含む。
電子輸送性ホストは、例えば下記化合物のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000046
Figure 0007120856000047
Figure 0007120856000048
Figure 0007120856000049
Figure 0007120856000050
Figure 0007120856000051
Figure 0007120856000052
Figure 0007120856000053
Figure 0007120856000054
Figure 0007120856000055
Figure 0007120856000056
Figure 0007120856000057
Figure 0007120856000058
Figure 0007120856000059
Figure 0007120856000060
Figure 0007120856000061
Figure 0007120856000062
Figure 0007120856000063
Figure 0007120856000064
Figure 0007120856000065
Figure 0007120856000066
Figure 0007120856000067
Figure 0007120856000068
更に他の例として、正孔輸送性ホストは、下記化合物H-H1~H-H103のうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000069
Figure 0007120856000070
Figure 0007120856000071
Figure 0007120856000072
Figure 0007120856000073
Figure 0007120856000074
ホストが、電子輸送性ホストと正孔輸送性ホストとの混合物である場合、電子輸送性ホストと正孔輸送性ホストとの重量比は、1:9~9:1、例えば2:8~8:2、他の例として4:6~6:4の範囲のうちから選択される。電子輸送性ホストと正孔輸送性ホストとの重量比が上述のような範囲を満足する場合、発光層15内への正孔輸送及び電子輸送の均衡が達成される。
一具現例によると、電子輸送性ホストは、BCP、Bphene、B3PYMPM、3P-T2T、BmPyPb、TPBi、3TPYMB、及びBSFMではない。
Figure 0007120856000075
他の具現例によると、正孔輸送性ホストは、mCP、CBP、及びアミン含有化合物ではない。
Figure 0007120856000076
[正孔輸送領域12]
有機発光素子10で、第1電極11と発光層15との間には、正孔輸送領域12が配置される。
正孔輸送領域12は、単層構造又は多層構造を有する。
例えば、正孔輸送領域12は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入層/正孔輸送層、正孔注入層/第1正孔輸送層/第2正孔輸送層、正孔輸送層/中間層、正孔注入層/正孔輸送層/中間層、正孔輸送層/電子阻止層、又は正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層の構造を有するが、それらに限定されるものではない。
正孔輸送領域12は、正孔輸送特性を有する任意の化合物を含む。
例えば、正孔輸送領域12は、アミン系化合物を含む。
一具現例によると、正孔輸送領域12は、下記化学式201で表される化合物~下記化学式205で表される化合物のうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000077
Figure 0007120856000078
Figure 0007120856000079
Figure 0007120856000080
Figure 0007120856000081
上記化学式201~205で、
201ないしL209は、それぞれ独立して、*-O-*’、*-S-*’、置換若しくは非置換のC-C60炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C60ヘテロ環式基であり、
xa1ないしxa9は、それぞれ独立して、0~5の整数のうちから選択され、
201ないしR206は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択され、R201ないしR206において、隣接する2個の基は、選択的に、単一結合、ジメチル-メチレン基、又はジフェニル-メチレン基を介して互いに連結される。
例えば、
201ないしL209は、重水素、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、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、トリフェニレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、テトラフェニル基及び-Si(Q11)(Q12)(Q13)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、ベンゼン基、ヘプタレン基、インデン基、ナフタレン基、アズレン基、インダセン基、アセナフチレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタセン基、ヘキサセン基、ペンタセン基、ルビセン基、コロネン基、オバレン基、ピロール基、イソインドール基、インドール基、フラン基、チオフェン基、ベンゾフラン基、ベンゾチオフェン基、ベンゾカルバゾール基、ジベンゾカルバゾール基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェンスルホン基、カルバゾール基、ジベンゾシロール基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、ベンゾチエノカルバゾール基、及びトリインドロベンゼン基のうちから選択され、
xa1ないしxa9は、それぞれ独立して、0、1、又は2であり、
201ないしR206は、それぞれ独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、C-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、及び-N(Q31)(Q32)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、インダセニル基、アセナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、オバレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、インデノカルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、ベンゾフロカルバゾリル基、及びベンゾチエノカルバゾリル基のうちから選択される。
一具現例によると、正孔輸送領域12は、カルバゾール含有アミン系化合物を含む。
他の具現例によると、正孔輸送領域12は、カルバゾール含有アミン系化合物及びカルバゾール非含有アミン系化合物を含む。
カルバゾール含有アミン系化合物は、例えばカルバゾール基を含み、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、及びベンゾチエノカルバゾール基のうちの少なくとも一つを更に含む、化学式201で表される化合物のうちから選択される。
カルバゾール非含有アミン系化合物は、例えばカルバゾール基を含まず、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、及びベンゾチエノカルバゾール基のうちの少なくとも一つを含む、上記化学式201で表される化合物のうちから選択される。
更に他の具現例によると、正孔輸送領域12は、上記化学式201又は202で表される化合物のうちから選択される少なくとも一つを含む。
一具現例によると、正孔輸送領域12は、下記化学式201-1、202-1、及び201-2で表される化合物のうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000082
Figure 0007120856000083
Figure 0007120856000084
上記化学式201-1、202-1、及び201-2で、L201ないしL203、L205、xa1ないしxa3、xa5、R201、及びR202に関する説明は、それぞれ本明細書に記載された箇所を参照し、R211ないしR213は、それぞれ独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、C-C10アルキル基で置換されたフェニル基、-Fで置換されたフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ジメチルフルオレニル基、ジフェニルフルオレニル基、トリフェニレニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、及びピリジニル基のうちから選択される。
例えば、正孔輸送領域12は、下記化合物HT1~HT39のうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000085
Figure 0007120856000086
Figure 0007120856000087
一方、有機発光素子10の正孔輸送領域12は、p-ドーパントを更に含む。正孔輸送領域12がp-ドーパントを更に含む場合、正孔輸送領域12は、マトリックス(例えば、上記化学式201~205で表される化合物のうちの少なくとも一つ)、及びマトリックスに含まれるp-ドーパントを含む構造を有する。p-ドーパントは、正孔輸送領域12に、均一又は不均一にドーピングされる。
一具現例によると、p-ドーパントのLUMO(lowest unoccupied molecular orbital)エネルギーレベルは、-3.5eV以下である。
p-ドーパントは、キノン誘導体、金属酸化物、及びシアノ基含有化合物のうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。
例えば、p-ドーパントは、
テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、2,3,5,6-テトラフルオロ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(F4-TCNQ)、F6-TCNNQのようなキノン誘導体;
タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物;
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(HAT-CN);及び
下記化学式221で表される化合物;のうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000088
Figure 0007120856000089
化学式221で、
221ないしR223は、それぞれ独立して、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、及び置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択されるが、R221ないしR223のうち少なくとも一つは、シアノ基、-F、-Cl、-Br、-I、-Fで置換されたC-C20アルキル基、-Clで置換されたC-C20アルキル基、-Brで置換されたC-C20アルキル基、及び-Iで置換されたC-C20アルキル基のうちから選択される少なくとも1つの置換基を有する。
正孔輸送領域12の厚みは約100Å~約10,000Å、例えば約400Å~約2,000Åであり、発光層15の厚みは、約100Å~約3,000Å、例えば約300Å~約1,000Åである。正孔輸送領域12及び発光層15の厚みが上述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき正孔輸送特性及び/又は発光特性が得られる。
[電子輸送領域17]
有機発光素子10において、発光層15と第2電極19との間には、電子輸送領域17が配置される。
電子輸送領域17は、単層構造又は多層構造を有する。
例えば、電子輸送領域17は、電子輸送層、電子輸送層/電子注入層、バッファ層/電子輸送層、正孔阻止層/電子輸送層、バッファ層/電子輸送層/電子注入層、又は正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層の構造を有するが、それらに限定されるものではない。
電子輸送領域17は、公知された電子輸送物質を含む。
電子輸送領域(例えば、電子輸送領域において、バッファ層、正孔阻止層、電子調節層、又は電子輸送層)は、π電子欠乏性含窒素環式基を少なくとも一つ含む金属非含有化合物を含む。π電子欠乏性含窒素環式基に関する説明は、本明細書に記載された箇所を参照する。
例えば、電子輸送領域は、下記化学式601で表される化合物を含む。
[化601]
[Ar601xe11-[(L601xe1-R601xe21
化学式601で、
Ar601及びL601は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC-C60炭素環式基、又は置換若しくは非置換のC-C60ヘテロ環式基であり、
xe11は、1、2、又は3であり、
xe1は、0~5の整数のうちから選択され、
601は、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換若しくは非置換のC-C10シクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換若しくは非置換のC-C60アリール基、置換若しくは非置換のC-C60アリールオキシ基、置換若しくは非置換のC-C60アリールチオ基、置換若しくは非置換のC-C60ヘテロアリール基、置換若しくは非置換の一価非芳香族縮合多環基、置換若しくは非置換の一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-Si(Q601)(Q602)(Q603)、-C(=O)(Q601)、-S(=O)(Q601)、及び-P(=O)(Q601)(Q602)のうちから選択され、
601ないしQ603は、それぞれ独立して、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、又はナフチル基であり、
xe21は、1~5の整数のうちから選択される。
一具現例によると、xe11個のAr601、及びxe21個のR601のうちの少なくとも一つは、上述のようなπ電子欠乏性含窒素環式基を含む。
一具現例によると、上記化学式601で、環Ar601及びL601は、互いに独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、-Si(Q31)(Q32)(Q33)、-S(=O)(Q31)、及び-P(=O)(Q31)(Q32)のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、ベンゼン基、ナフタレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタフェン基、インデノアントラセン基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、カルバゾール基、イミダゾール基、ピラゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサゾール基、イソキサゾール基、ピリジン基、ピラジン基、ピリミジン基、ピリダジン基、インダゾール基、プリン基、キノリン基、イソキノリン基、ベンゾキノリン基、フタラジン基、ナフチリジン基、キノキサリン基、キナゾリン基、シンノリン基、フェナントリジン基、アクリジン基、フェナントロリン基、フェナジン基、ベンゾイミダゾール基、イソベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、イソベンゾオキサゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基、オキサジアゾール基、トリアジン基、チアジアゾール基、イミダゾピリジン基、イミダゾピリミジン基、及びアザカルバゾール基のうちから選択され、
31ないしQ33は、それぞれ独立して、C-C10アルキル基、C-C10アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、及びナフチル基のうちから選択される。
上記化学式601で、xe11が2以上である場合、2以上のAr601は、単一結合を介してそれぞれ連結される。
他の具現例によると、上記化学式601で、Ar601は、アントラセン基である。
更に他の具現例によると、上記化学式601で表される化合物は、下記化学式601-1で表される。
Figure 0007120856000090
上記化学式601-1で、
614は、N又はC(R614)であり、X615は、N又はC(R615)であり、X616は、N又はC(R616)であり、X614ないしX616のうちの少なくとも一つは、Nであり、
611ないしL613は、それぞれ独立して、L601に関する説明を参照し、
xe611ないしxe613は、それぞれ独立して、xe1に関する説明を参照し、
611ないしR613は、それぞれ独立して、R601に関する説明を参照し、
614ないしR616は、それぞれ独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、及びナフチル基のうちから選択される。
他の具現例によると、上記化学式601及び601-1で、xe1、及びxe611ないしxe613は、それぞれ独立して、0、1、又は2である。
更に他の具現例によると、化学式601及び601-1で、R601、及びR611ないしR613は、それぞれ独立して、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、C-C20アルキル基、C-C20アルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、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、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基、及びアザカルバゾリル基のうちから選択される少なくとも一つで置換されたか、或いは置換されない、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-ビフルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、ジベンゾフルオレニル基、フェナントレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ヘキサセニル基、ペンタセニル基、チオフェニル基、フラニル基、カルバゾリル基、インドリル基、イソインドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジベンゾシロリル基、ピリジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソキサゾリル基、チアジアゾリル基、オキサジアゾリル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、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、ベンゾキノリニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル基、フェナジニル基、ベンゾイミダゾリル基、イソベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、イソベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基、及びアザカルバゾリル基;並びに
-S(=O)(Q601)及び-P(=O)(Q601)(Q602);のうちから選択され、
601及びQ602に関する説明は、本明細書に記載された箇所を参照する。
電子輸送領域は、下記化合物ET1~ET36のうちから選択される少なくとも1つの化合物を含むが、それらに限定されるものではない。
Figure 0007120856000091
Figure 0007120856000092
Figure 0007120856000093
或いは、電子輸送領域は、2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(BCP)、4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン(Bphen)、Alq3、BAlq、3-(ビフェニル-4-イル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-4-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾール(TAZ)、及びNTAZのうちから選択される少なくとも1つの化合物を含む。
Figure 0007120856000094
バッファ層、正孔阻止層、又は電子調節層の厚みは、それぞれ独立して、約20Å~約1,000Å、例えば約30Å~約300Åである。バッファ層、正孔阻止層、又は電子調節層の厚みが上述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔阻止特性又は電子調節特性が得られる。
電子輸送層の厚みは、約100Å~約1,000Å、例えば約150Å~約500Åである。電子輸送層の厚みが上述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき電子輸送特性が得られる。
電子輸送領域17(例えば、電子輸送領域における電子輸送層)は、上述のような物質以外に、金属含有物質を更に含む。
金属含有物質は、アルカリ金属錯体及びアルカリ土類金属錯体のうちから選択される少なくとも一つを含む。アルカリ金属錯体の金属イオンは、Liイオン、Naイオン、Kイオン、Rbイオン、及びCsイオンのうちから選択され、アルカリ土類金属錯体の金属イオンは、Beイオン、Mgイオン、Caイオン、Srイオン、及びBaイオンのうちから選択される。アルカリ金属錯体及びアルカリ土類金属錯体の金属イオンに配位されるリガンドは、それぞれ独立して、ヒドロキシキノリン、ヒドロキシイソキノリン、ヒドロキシベンゾキノリン、ヒドロキシアクリジン、ヒドロキシフェナントリジン、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジフェニルオキサジアゾール、ヒドロキシジフェニルチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、ビピリジン、フェナントロリン、及びシクロペンタジエンのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
例えば、金属含有物質は、Li錯体を含む。Li錯体は、例えば下記化合物ET-D1(リチウムキノレート(LiQ))又はET-D2を含む。
Figure 0007120856000095
電子輸送領域17は、第2電極19からの電子注入を容易にする電子注入層を含む。電子注入層は、第2電極19に直接(directly)接触する。
電子注入層は、i)単一物質からなる単一層からなる単層構造、ii)複数の異なる物質からなる単一層からなる単層構造、或いはiii)複数の異なる物質からなる複層を有する多層構造を有する。
電子注入層は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体、又はそれらのうちの任意の組み合わせを含む。
アルカリ金属は、Li、Na、K、Rb、及びCsのうちから選択される。一具現例によると、アルカリ金属は、Li、Na、又はCsである。他の具現例によると、アルカリ金属は、Li又はCsであるが、それらに限定されるものではない。
アルカリ土類金属は、Mg、Ca、Sr、及びBaのうちから選択される。
希土類金属は、Sc、Y、Ce、Tb、Yb、及びGdのうちから選択される。
アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、及び希土類金属化合物は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属の酸化物、及びハロゲン化物(例えば、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物など)のうちから選択される。
アルカリ金属化合物は、LiO、CsO、KOのようなアルカリ金属酸化物、及びLiF、NaF、CsF、KF、LiI、NaI、CsI、KIのようなアルカリ金属ハロゲン化物のうちから選択される。一具現例によると、アルカリ金属化合物は、LiF、LiO、NaF、LiI、NaI、CsI、KIのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
アルカリ土類金属化合物は、BaO、SrO、CaO、BaSr1-xO(0<x<1)、BaCa1-xO(0<x<1)のようなアルカリ土類金属化合物のうちから選択される。一具現例によると、アルカリ土類金属化合物は、BaO、SrO、及びCaOのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
希土類金属化合物は、YbF、ScF、ScO、Y、Ce、GdF3、及びTbFのうちから選択される。一具現例によると、希土類金属化合物は、YbF、ScF、TbF、YbI、ScI、TbIのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、及び希土類金属錯体は、上述のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、及び希土類金属のイオンを含み、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、及び希土類金属錯体の金属イオンに配位されるリガンドは、それぞれ独立して、ヒドロキシキノリン、ヒドロキシイソキノリン、ヒドロキシベンゾキノリン、ヒドロキシアクリジン、ヒドロキシフェナントリジン、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジフェニルオキサジアゾール、ヒドロキシジフェニルチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシフェニルベンゾチアゾール、ビピリジン、フェナントロリン、及びシクロペンタジエンのうちから選択されるが、それらに限定されるものではない。
電子注入層は、上述のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体、又はそれらのうちの任意の組み合わせのみからなるか、或いは有機物を更に含む。電子注入層が有機物を更に含む場合、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、希土類金属化合物、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属錯体、希土類金属錯体、又はそれらのうちの任意の組み合わせは、有機物からなるマトリックスに、均一又は不均一に分散する。
電子注入層の厚みは、約1Å~約100Å、例えば約3Å~約90Åである。電子注入層の厚みが上述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、満足すべき電子注入特性が得られる。
[第2電極19]
上述のような有機層10Aの上部には、第2電極19が配置される。第2電極19は、電子注入電極であるカソードであり、ここで、第2電極19用物質としては、低い仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物、及びそれらの組み合わせが使用される。
第2電極19は、リチウム(Li)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、アルミニウム-リチウム(Al-Li)、カルシウム(Ca)、マグネシウム-インジウム(Mg-In)、マグネシウム-銀(Mg-Ag)、ITO、及びIZOのうちから選択される少なくとも一つを含むが、それらに限定されるものではない。第2電極19は、透過型電極、半透過型電極、又は反射型電極である。
第2電極19は、単一層である単層構造、又は複層を有する多層構造を有する。
≪図3に関する説明≫
図3は、他の具現例による有機発光素子100の断面を概略的に示した図である。
図3の有機発光素子100は、第1電極110、第1電極110に対向する第2電極190、第1電極100と第2電極190との間に積層された第1発光ユニット151及び第2発光ユニット152を含む。第1発光ユニット151と第2発光ユニット152との間には電荷生成層141が配置され、電荷生成層141はn型電荷生成層141-N及びp型電荷生成層141-Pを含む。電荷生成層141は、電荷を生成して隣接する発光ユニットに供給する役割を担う層であり、公知の物質が使用される。
第1発光ユニット151は第1発光層151-EMを含み、第2発光ユニット152は第2発光層152-EMを含む。第1発光ユニット151で放出される光の最大発光波長は、第2発光ユニット152で放出される光の最大発光波長と異なる。例えば、第1発光ユニット151で放出される光と第2発光ユニット152で放出される光との混合光は、白色光であるが、それに限定されるものではない。
第1発光ユニット151と第1電極110との間には正孔輸送領域120が配置され、第2発光ユニット152は、第1電極110側に配置された第1正孔輸送領域121を含む。
第2発光ユニット152と第2電極190との間には電子輸送領域170が配置され、第1発光ユニット151は、電荷生成層141と第1発光層151-EMとの間に配置された第1電子輸送領域171を含む。
第1発光層151-EMはホスト及びドーパントを含み、第1発光層151-EMはリン光を放出し、ドーパントは有機金属化合物である。ここで、第1発光層151-EMに含まれるドーパントの発光量子効率(PLQY)は0.8以上1.0以下であり、第1発光層151-EMに含まれるドーパントの減衰時間(decay time)は0.1μs以上2.9μs以下であり、第1発光層151-EMに含まれるホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、HOMO(dopant)はドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、HOMO(host)は、第1発光層151-EMに含まれるホストが1種のホストを含む場合(例えば、第1発光層151-EMに含まれるホストが1種のホストからなる場合)、1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルである。ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー、ドーパントの発光量子効率、ドーパントの減衰時間、HOMO(dopant)、及びHOMO(host)測定方法は、それぞれ本明細書に記載された箇所を参照する。
例えば、第1発光層151-EMに含まれるドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは2.31eV以上2.48eV以下であり、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー測定方法は、本明細書に記載された箇所を参照する。
第2発光層152-EMはホスト及びドーパントを含み、第2発光層152-EMはリン光を放出し、ドーパントは有機金属化合物である。ここで、第2発光層152-EMに含まれるドーパントの発光量子効率(PLQY)は0.8以上1.0以下であり、第2発光層152-EMに含まれるドーパントの減衰時間は0.1μs以上2.9μs以下であり、第2発光層152-EMに含まれるホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、HOMO(dopant)はドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、HOMO(host)は、第2発光層152-EMに含まれるホストが1種のホストを含む場合(第2発光層152-EMに含まれるホストが1種のホストからなる場合)、1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルである。ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー、ドーパントの発光量子効率、ドーパントの減衰時間、HOMO(dopant)、及びHOMO(host)測定方法は、それぞれ本明細書に記載された箇所を参照する。
例えば、第2発光層152-EMに含まれるドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは2.31eV以上2.48eV以下であり、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー測定方法は、本明細書に記載された箇所を参照する。
上述のように、有機発光素子100の第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMのそれぞれは、本明細書に記載されたようなドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を「同時に」「いずれも」満足することから、高輝度有機発光素子100を具現するために相対的に低い電流駆動条件を選択し、第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMにおける励起子の拡散距離が低減し、第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMにおける励起子密度が低下するが、有機発光素子100は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
これに加えて、有機発光素子100の第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMのそれぞれが本明細書に記載されたようにドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー範囲を更に満足することにより、第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMに含まれるホスト及び/又はドーパントが分解される確率が低下するため、有機発光素子100は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
図3において、第1電極110及び第2電極190に関する説明は、それぞれ図1における第1電極11及び第2電極19に関する説明を参照する。
図3において、第1発光層151-EM及び第2発光層152-EMに関する説明は、それぞれ図1における発光層15に関する説明を参照する。
図3において、正孔輸送領域120及び第1正孔輸送領域121に関する説明は、それぞれ図1における正孔輸送領域12に関する説明を参照する。
図3において、電子輸送領域170及び第1電子輸送領域171に関する説明は、それぞれ図1における電子輸送領域17に関する説明を参照する。
以上、図3を参照し、第1発光ユニット151及び第2発光ユニット152が、いずれも本明細書に記載されたようなドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を満足する有機発光素子について説明したが、図3の有機発光素子の第1発光ユニット151及び第2発光ユニット152のうちの一つは、公知された任意の発光ユニットに交替されたり、3以上の発光ユニットを含んだりするように、多様な変形例が可能である。
≪図4に関する説明≫
図4は、更に他の具現例による有機発光素子200の断面を概略的に示した図である。
有機発光素子200は、第1電極210、第1電極210に対向する第2電極290、並びに第1電極210と第2電極290との間に積層された第1発光層251及び第2発光層252を含む。
第1発光層251で放出される光の最大発光波長は、第2発光層252で放出される光の最大発光波長と異なる。例えば、第1発光階251で放出される光と第2発光層252で放出される光との混合光は、白色光であるが、それに限定されるものではない。
一方、第1発光層251と第1電極210との間には正孔輸送領域220が配置され、第2発光層252と第2電極290との間には電子輸送領域270が配置される。
第1発光層251はホスト及びドーパントを含み、第1発光層251はリン光を放出し、ドーパントは有機金属化合物である。ここで、第1発光層251に含まれるドーパントの発光量子効率(PLQY)は0.8以上1.0以下であり、第1発光層251に含まれるドーパントの減衰時間は0.1μs以上2.9μs以下であり、第1発光層251に含まれるホスト及びドーパントは0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、HOMO(dopant)はドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、HOMO(host)は、第1発光層251に含まれるホストが1種のホストを含む場合(第1発光層251に含まれるホストが1種のホストからなる場合)、1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルである。ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー、ドーパントの発光量子効率、ドーパントの減衰時間、HOMO(dopant)、及びHOMO(host)測定方法は、それぞれ本明細書に記載された箇所を参照する。
例えば、第1発光層251に含まれるドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは2.31eV以上2.48eV以下であり、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー測定方法は、本明細書に記載された箇所を参照する。
第2発光層252はホスト及びドーパントを含み、第2発光層252はリン光を放出し、ドーパントは有機金属化合物である。ここで、第2発光層252に含まれるドーパントの発光量子効率(PLQY)は0.8以上1.0以下であり、第2発光層252に含まれるドーパントの減衰時間は0.1μs以上2.9μs以下であり、第2発光層252に含まれるホスト及びドーパントは0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、HOMO(dopant)はドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、HOMO(host)は、第2発光層252に含まれるホストが1種のホストを含む場合(第2発光層252に含まれるホストが1種のホストからなる場合)、1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルである。ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー、ドーパントの発光量子効率、ドーパントの減衰時間、HOMO(dopant)、及びHOMO(host)測定方法は、それぞれ本明細書に記載された箇所を参照する。
例えば、第2発光層252に含まれるドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは2.31eV以上2.48eV以下であり、ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギー測定方法は、本明細書に記載された箇所を参照する。
上述のように、有機発光素子200の第1発光層251及び第2発光層252のそれぞれは、本明細書に記載されたような、ドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を「同時に」「いずれも」満足することから、高輝度有機発光素子200を具現するために相対的に低い電流駆動条件を選択し、第1発光層251及び第2発光層252における励起子の拡散距離が低減し、第1発光層251及び第2発光層252における励起子密度が低下するが、有機発光素子200は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
これに加えて、上述のように有機発光素子200の第1発光層251及び第2発光層252のそれぞれが、本明細書に記載されたようにドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーの範囲を更に満足することにより、第1発光層251及び第2発光層252に含まれるホスト及び/又はドーパントが分解される確率が減少するため、有機発光素子200は、顕著に向上した長寿命特性を有する。
図4において、第1電極210、正孔輸送領域220、及び第2電極290に関する説明は、それぞれ図1における第1電極11、正孔輸送領域12、及び第2電極19に関する説明を参照する。
図4において、第1発光層251及び第2発光層252に関する説明は、それぞれ図1における発光層15に関する説明を参照する。
図4において、電子輸送領域270に関する説明は、図1における電子輸送領域17に関する説明を参照する。
以上、図4を参照し、第1発光層251及び第2発光層252が、いずれも本明細書に記載されたようなドーパントの発光量子効率範囲、ドーパントの減衰時間範囲、及びHOMO(dopant)-HOMO(host)範囲を満足する有機発光素子について説明したが、図4の第1発光層251及び第2発光層252において、任意の1個は、公知の層で代替されたり、3層以上の発光層を含んだり、互いに隣接する発光層間に中間層が追加されて配置されたりするなど、多様な変形例が可能である。
≪用語に関する説明≫
本明細書において、C-C60アルキル基は、炭素数1~60の線状又は分枝状の飽和脂肪族炭化水素一価基を意味し、具体的な例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、iso-アミル基、ヘキシル基などが含まれる。本明細書において、C-C60アルキレン基は、C-C60アルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C60アルコキシ基は、-OA101(ここで、A101はC-C60アルキル基である)の化学式を有する一価基を意味し、その具体的な例には、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基などが含まれる。
本明細書において、C-C60アルケニル基は、C-C60アルキル基の中間又は末端に1以上の炭素・炭素二重結合を含む構造を有し、その具体的な例には、エテニル基、プロぺニル基、ブテニル基などが含まれる。本明細書において、C-C60アルケニレン基は、C-C60アルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C60アルキニル基は、C-C60アルキル基の中間又は末端に1以上の炭素・炭素三重結合を含む構造を有し、その具体的な例には、エチニル基、プロピニル基などが含まれる。本明細書において、C-C60アルキニレン基は、C-C60アルキニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C10シクロアルキル基は、炭素数3~10の一価飽和炭化水素単環式基を意味し、その具体例は、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、シクロヘプチル基などを含む。本明細書において、C-C10シクロアルキレン基は、C-C10シクロアルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C10ヘテロシクロアルキル基は、N、O、P、Si、及びSのうちから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含む炭素数1~10の一価単環式基を意味し、その具体例は、テトラヒドロフラニル基、テトラヒドロチオフェニル基などを含む。本明細書において、C-C10ヘテロシクロアルキレン基は、C-C10ヘテロシクロアルキル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C10シクロアルケニル基は、炭素数3~10の一価単環式基であり、環内に少なくとも1つの炭素・炭素二重結合を有するが、芳香族性(aromaticity)を有さない基を意味し、その具体例は、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基などを含む。本明細書において、C-C10シクロアルケニレン基は、C-C10シクロアルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C10ヘテロシクロアルケニル基は、N、O、P、Si、及びSのうちから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含む炭素数1~10の一価単環式基であり、環内に少なくとも1つの二重結合を有する。C-C10ヘテロシクロアルケニル基の具体例は、2,3-ジヒドロフラニル基、2,3-ジヒドロチオフェニル基などを含む。本明細書において、C-C10ヘテロシクロアルケニレン基は、C-C10ヘテロシクロアルケニル基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C60アリール基は炭素原子数6~60の炭素環式芳香族系を有する一価基を意味し、C-C60アリーレン基は炭素原子数6~60の炭素環式芳香族系を有する二価基を意味する。C-C60アリール基の具体例は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ピレニル基、クリセニル基などを含む。C-C60アリール基及びC-C60アリーレン基が2以上の環を含む場合、2以上の環は、それぞれ融合される。
本明細書において、C-C60ヘテロアリール基は、N、O、P、Si、及びSのうちから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含み、炭素数1~60の環式芳香族系を有する一価基を意味し、C-C60ヘテロアリーレン基は、N、O、P、Si、及びSのうちから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を環形成原子として含み、炭素数1~60の炭素環式芳香族系を有する二価基を意味する。C-C60ヘテロアリール基の具体例は、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、イソキノリニル基などを含む。C-C60ヘテロアリール基及びC-C60ヘテロアリーレン基が2以上の環を含む場合、2以上の環は、それぞれ融合される。
本明細書において、C-C60アリールオキシ基は、-OA102(ここで、A102はC-C60アリール基である)を示し、C-C60アリールチオ基は、-SA103(ここで、A103はC-C60アリール基である)を示す。
本明細書において、一価非芳香族縮合多環基は、2以上の環がそれぞれ縮合されて、環形成原子として炭素のみを含み、分子全体が非芳香族性(non-aromaticity)を有する一価基(例えば、8~60の炭素数を有する)を意味する。一価非芳香族縮合多環基の具体例は、フルオレニル基などを含む。本明細書において、二価非芳香族縮合多環基は、一価非芳香族縮合多環基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基は、2以上の環が互いに縮合されて、環形成原子として炭素以外に、N、O、P、Si、及びSのうちから選択されるヘテロ原子を含み、分子全体が非芳香族性を有する一価基(例えば、1~60の炭素数を有する)を意味する。一価非芳香族ヘテロ縮合多環基は、カルバゾリル基などを含む。本明細書において、二価非芳香族ヘテロ縮合多環基は、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基と同一構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、C-C30炭素環式基は、環形成原子として、5個~30個の炭素のみを有する飽和又は不飽和の環式基を示す。C-C30炭素環式基は、単環式基又は多環式基である。
本明細書において、C-C30ヘテロ環式基は、環形成原子として、1個~30個の炭素以外に、N、O、P、Si、及びSのうちから選択されるヘテロ原子を、少なくとも一つ有する飽和又は不飽和の環式基を示す。C-C30ヘテロ環式基は、単環式基又は多環式基である。
本明細書において、置換されたC-C30炭素環式基、置換されたC-C30ヘテロ環式基、置換されたC-C60アルキル基、置換されたC-C60アルケニル基、置換されたC-C60アルキニル基、置換されたC-C60アルコキシ基、置換されたC-C10シクロアルキル基、置換されたC-C10ヘテロシクロアルキル基、置換されたC-C10シクロアルケニル基、置換されたC-C10ヘテロシクロアルケニル基、置換されたC-C60アリール基、置換されたC-C60アリールオキシ基、置換されたC-C60アリールチオ基、置換されたC-C60ヘテロアリール基、置換された一価非芳香族縮合多環基、及び置換された一価非芳香族ヘテロ縮合多環基の置換基のうちの少なくとも一つは、
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-CD、-CDH、-CDH、-CF、-CFH、-CFH、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C60アルキル基、C-C60アルケニル基、C-C60アルキニル基、及びC-C60アルコキシ基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-CD、-CDH、-CDH、-CF、-CFH、-CFH、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C10シクロアルキル基、C-C10ヘテロシクロアルキル基、C-C10シクロアルケニル基、C-C10ヘテロシクロアルケニル基、C-C60アリール基、C-C60アリールオキシ基、C-C60アリールチオ基、C-C60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q11)(Q12)、-Si(Q13)(Q14)(Q15)、-B(Q16)(Q17)、及び-P(=O)(Q18)(Q19)のうちから選択される少なくとも一つで置換された、C-C60アルキル基、C-C60アルケニル基、C-C60アルキニル基、及びC-C60アルコキシ基;
-C10シクロアルキル基、C-C10ヘテロシクロアルキル基、C-C10シクロアルケニル基、C-C10ヘテロシクロアルケニル基、C-C60アリール基、C-C60アリールオキシ基、C-C60アリールチオ基、C-C60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基;
重水素、-F、-Cl、-Br、-I、-CD、-CDH、-CDH、-CF、-CFH、-CFH、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C60アルキル基、C-C60アルケニル基、C-C60アルキニル基、C-C60アルコキシ基、C-C10シクロアルキル基、C-C10ヘテロシクロアルキル基、C-C10シクロアルケニル基、C-C10ヘテロシクロアルケニル基、C-C60アリール基、C-C60アリールオキシ基、C-C60アリールチオ基、C-C60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、一価非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q21)(Q22)、-Si(Q23)(Q24)(Q25)、-B(Q26)(Q27)、及び-P(=O)(Q28)(Q29)のうちから選択される少なくとも一つで置換された、C-C10シクロアルキル基、C-C10ヘテロシクロアルキル基、C-C10シクロアルケニル基、C-C10ヘテロシクロアルケニル基、C-C60アリール基、C-C60アリールオキシ基、C-C60アリールチオ基、C-C60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基;並びに
-N(Q31)(Q32)、-Si(Q33)(Q34)(Q35)、-B(Q36)(Q37)及び-P(=O)(Q38)(Q39);のうちから選択され、
ないしQ、Q11ないしQ19、Q21ないしQ29、及びQ31ないしQ39は、それぞれ独立して、水素、重水素、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、アミジノ基、ヒドラジン基、ヒドラゾン基、カルボン酸基又はその塩、スルホン酸基又はその塩、リン酸基又はその塩、C-C60アルキル基、重水素・C-C60アルキル基及びC-C60アリール基のうちの少なくとも一つで置換されたC-C60アルキル基、C-C60アルケニル基、C-C60アルキニル基、C-C60アルコキシ基、C-C10シクロアルキル基、C-C10ヘテロシクロアルキル基、C-C10シクロアルケニル基、C-C10ヘテロシクロアルケニル基、C-C60アリール基、重水素・C-C60アルキル基、及びC-C60アリール基のうちの少なくとも一つで置換されたC-C60アリール基、C-C60アリールオキシ基、C-C60アリールチオ基、C-C60ヘテロアリール基、一価非芳香族縮合多環基、及び一価非芳香族ヘテロ縮合多環基のうちから選択される。
本明細書において、「ビフェニル基、ターフェニル基、及びテトラフェニル基」は、それぞれ2個、3個、又は4個のフェニル基がそれぞれ単一結合を介して連結された一価基を意味する。
本明細書において、「シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、及びシアノ含有テトラフェニル基」は、それぞれ、少なくとも1つのシアノ基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、及びテトラフェニル基を意味する。「シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、及びシアノ含有テトラフェニル基」におけるシアノ基は、任意の位置に置換され、「シアノ含有フェニル基、シアノ含有ビフェニル基、シアノ含有ターフェニル基、及びシアノ含有テトラフェニル基」は、シアノ基以外に、他の置換基を更に含む。例えば、シアノ基で置換されたフェニル基、並びにシアノ基及びメチル基で置換されたフェニル基は、いずれも「シアノ含有フェニル基」に属する。
以下、合成例及び実施例を挙げ、本発明の一具現例による化合物及び有機発光素子について更に具体的に説明するが、本発明は、下記の合成例及び実施例に限定されるものではない。下記合成例において、「『A』の代わりに『B』を使用した」という表現において、「B」の使用量と「A」の使用量は、モル当量基準で同一である。
[実施例]
≪合成例1:化合物1-8の合成≫
Figure 0007120856000096
≪中間体1-8(5)の合成≫
出発物質1-8(6)(0.024mol)及びビス(ピナコラト)ジボロン9.0g(0.036mol、1.5当量)をフラスコに入れ、酢酸カリウム4.6g(0.048mol、2当量)及びPdCl(dppf)0.96g(0.05当量)を添加した後、トルエン(100mL)を入れて100℃で一晩還流した。そこから得られた結果物の温度を室温まで冷却させた後、沈殿物を濾過して得られた濾液を、酢酸エチル(EA)/HOで洗浄し、カラムクロマトグラフィを遂行して中間体1-8(5)を得た。
≪中間体1-8(4)の合成≫
中間体1-8(5)(0.014mol、1.2当量)、2-ブロモ-4-フェニルピリジン(0.012mol、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)0.61g(0.001mol、0.07当量)、炭酸カリウム3.1g(0.036mol、3当量)を、テトラハイドロフラン(THF)と蒸溜水(H2O)とを3:1比率で混ぜた溶媒に溶かして(25mL、0.8M)12時間還流した。そこから得られた結果物の温度を室温まで冷却させた後、沈殿物を濾過して得られた濾液を、EA/HOで洗浄し、カラムクロマトグラフィ(塩化メチレン(MC)/ヘキサン(Hex)25%~50%に上げてカラム)を遂行して中間体1-8(4)を得た。
≪中間体1-8(3)の合成≫
中間体1-8(4)(0.009mol)及びビス(ピナコラト)ジボロン3.6g(0.014mol、1.5当量)をフラスコに入れ、酢酸カリウム1.9g(0.019mol、2当量)及びPdCl(dppf)0.39g(0.05当量)を添加した後、トルエン(32mL)を入れて100℃で一晩還流した。そこから得られた結果物の温度を室温まで冷却させた後、沈殿物を濾過して得られた濾液を、EA/HOで洗浄し、カラムクロマトグラフィを遂行して中間体1-8(3)を得た。
≪中間体1-8(1)の合成≫
中間体1-8(3)(0.005mol、1.2当量)、中間体1-8(2)(0.004mol、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)0.35g(0.001mol、0.07当量)、炭酸カリウム1.8g(0.013mol、3当量)を、テトラハイドロフラン(THF)と蒸溜水(H2O)とを3:1比率で混ぜた溶媒20mLに溶かして12時間還流した。そこから得られた結果物の温度を室温まで冷却させた後、沈殿物を濾過して得られた濾液を、EA/HOで洗浄し、カラムクロマトグラフィ(EA/Hex20%~35%に上げてカラム)を遂行して中間体1-8(1)を得た。
≪化合物1-8の合成≫
中間体1-8(1)(2.5mmol)とKPtCl 1.23g(3mmol、1.2当量)とを、AcOH 20mLとHO 5mLとを混ぜた溶媒に溶かして(25mL)16時間還流した。そこから得られた結果物の温度を室温まで冷却させた後、沈殿物を濾過し、沈殿物を更にMCに溶かしてHOで洗浄し、カラムクロマトグラフィ(MC 40%、EA 1%、Hex 59%)を遂行して化合物1-8を得た。
≪合成例2:化合物1-12の合成≫
Figure 0007120856000097
≪中間体1-12(1)の合成≫
中間体1-8(3)の代わりに、中間体1-12(3)を使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体1-12(1)を得た。
≪化合物1-12の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体1-12(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物1-12を得た。
≪合成例3:化合物1-89の合成≫
Figure 0007120856000098
≪中間体1-89(1)の合成≫
中間体1-8(3)の代わりに、中間体1-89(3)を使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体1-89(1)を得た。
≪化合物1-89の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体1-89(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物1-89を得た。
≪合成例4:化合物3-225の合成≫
Figure 0007120856000099
≪中間体3-225(1)の合成≫
中間体1-8(3)及び中間体1-8(2)の代わりに、中間体1-12(3)及び中間体3-225(2)をそれぞれ使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体3-225(1)を得た。
≪化合物3-225の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体3-225(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物3-225を得た。
≪合成例5:化合物1-90の合成≫
Figure 0007120856000100
≪中間体1-90(1)の合成≫
中間体1-8(2)の代わりに、中間体1-90(2)を使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体1-90(1)を得た。
≪化合物1-90の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体1-90(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物1-90を得た。
≪合成例6:化合物1-91の合成≫
Figure 0007120856000101
≪中間体1-91(1)の合成≫
中間体1-8(2)の代わりに、中間体1-91(2)を使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体1-91(1)を得た。
≪化合物1-91の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体1-91(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物1-91を得た。
≪合成例7:化合物1-36の合成≫
Figure 0007120856000102
≪中間体1-36(1)の合成≫
中間体1-8(3)及び中間体1-8(2)の代わりに、中間体1-12(3)及び中間体1-36(2)をそれぞれ使用したという点を除いては、合成例1の中間体1-8(1)の合成方法と同一方法を利用して中間体1-36(1)を得た。
≪化合物1-36の合成≫
中間体1-8(1)の代わりに、中間体1-36(1)を使用したという点を除いては、合成例1の化合物1-8の合成方法と同一方法を利用して化合物1-36を得た。
≪評価例1:最大発光波長の発光エネルギー及び発光量子効率の測定≫
クォーツ基板上に、下記表1に記載された化合物を、表1に記載された重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着し、40nm厚のフィルムA(1)、B(1)、C(1)、D(1)、E(1)、F(1)、G(1)、1-8(1)、1-12(1)、1-89(1)、3-225(1)、1-90(1)、1-91(1)、及び1-36(1)を製作し、表2に記載された化合物を、表2に記載された重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着し、40nmの厚さのフィルムA(3)、B(3)、C(3)、D(3)、E(3)、F(3)、G(3)、1-8(3)、1-12(3)、1~89(3)、3-225(3)、1-90(3)、1-91(3)、1-36(3)、及び1-8(4)を製作した。
フィルムA(1)、B(1)、C(1)、D(1)、E(1)、F(1)、G(1)、1-8(1)、1-12(1)、1-89(1)、3-225(1)、1-90(1)、1-91(1)、1-36(1)、A(3)、B(3)、C(3)、D(3)、E(3)、F(3)、G(3)、1-8(3)、1-12(3)、1-89(3)、3-225(3)、1-90(3)、1-91(3)、1-36(3)、及び1-8(4)のそれぞれの発光スペクトルを、Hamamatsu社のQuantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometer(キセノン光源(xenon light source)、モノクロメーター(monochromator)、フォトニックマルチチャネル分析器(photonic multichannel analyzer)、及び積分球(integrating sphere)を装着し、PLQY measurement software(Hamamatsu Photonics,Ltd.,静岡、日本)を採用)を利用して測定した。測定時には、励起波長を320nm~380nmまで10nm間隔でスキャンして測定し、そのうちの340nmの励起波長で測定されたスペクトルを取った。その後、各フィルムに含まれるドーパントの最大発光波長の発光エネルギーを求め、下記表1に示した。
次に、フィルムA(1)、B(1)、C(1)、D(1)、E(1)、F(1)、G(1)、1-8(1)、1-12(1)、1-89(1)、3-225(1)、1-90(1)、1-91(1)、1-36(1)、A(3)、B(3)、C(3)、D(3)、E(3)、F(3)、G(3)、1-8(3)、1-12(3)、1~89(3)、3-225(3)、1-90(3)、1-91(3)、1-36(3)、及び1-8(4)のそれぞれの発光量子効率を、Hamamatsu社のQuantaurus-QY Absolute PL quantum yield spectrometerを利用し、励起波長を320nm~380nmまで10nm間隔でスキャンして測定した後、最大値で測定された各フィルムに含まれるドーパントの発光量子効率を表1及び表2にそれぞれ示した。
Figure 0007120856000103
Figure 0007120856000104
Figure 0007120856000105
Figure 0007120856000106
≪評価例2:減衰時間測定≫
フィルムA(1)、B(1)、C(1)、D(1)、E(1)、F(1)、G(1)、1-8(1)、1-12(1)、1-89(1)、3-225(1)、1-90(1)、1-91(1)、1-36(1)、A(3)、B(3)、C(3)、D(3)、E(3)、F(3)、G(3)、1-8(3)、1-12(3)、1-89(3)、3-225(3)、1-90(3)、1-91(3)、1-36(3)、及び1-8(4)のそれぞれに対して、PicoQuant社のTRPL(time-resolved photoluminescence)測定系であるFluoTime300と、PicoQuant社のpumping sourceであるPLS340(励起波長=340nm、スペクトル幅=20nm)を利用し、PLスペクトルを常温で評価した後、スペクトルの主ピークの波長を決定し、PLS340がそれぞれのフィルムに加えるフォトンパルス(パルス幅=500ps)により、それぞれのフィルムから主ピークの波長で放出されるフォトンの個数を、TCSPC(Time-Correlated Single Photon Counting)を基に、経時的に測定することを反復し、fittingが十分に可能なTRPLカーブを求めた。そこから得られた結果に、1以上のexponential decay functionをfittingさせ、フィルムA(1)、B(1)、C(1)、D(1)、E(1)、F(1)、G(1)、1-8(1)、1-12(1)、1-89(1)、3-225(1)、1-90(1)、1-91(1)、1-36(1)、A(3)、B(3)、C(3)、D(3)、E(3)、F(3)、G(3)、1-8(3)、1-12(3)、1-89(3)、3-225(3)、1-90(3)、1-91(3)、1-36(3)、及び1-8(4)のそれぞれのTdecay(Ex)、即ち減衰時間を求め、その結果を表3及び表4にそれぞれ記載した。Fittingに使用されるfunctionは、下記数式20の通りであり、fittingに使用された各exponential decay functionから得られたTdecayの平均値をTdecay(Ex)として取った。このとき、TRPLカーブを求めるための測定時間と同一測定時間の間、同一測定をdark状態(所定のフィルムに入射されるpumping signalを遮断した状態)で更に一度反復し、baselineカーブ或いはbackgroundsignalカーブを得て、fittingにbaselineとして使用した。
Figure 0007120856000107
Figure 0007120856000108
Figure 0007120856000109
≪評価例3:HOMO(highest occupied molecular orbital)エネルギーレベル測定≫
ITO基板上に、下記表5に記載された化合物を、表5に記載された重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着し、40nm厚のフィルムA(2)、B(2)、C(2)、D(2)、E(2)、F(2)、G(2)、1-8(2)、1-12(2)、1-89(2)、3-225(2)、1-90(2)、1-91(2)、1-36(2)、H-H1、H-E1、H-H2、H-H17、及びH-E43を製作した後、各フィルムに対して、Riken Keiki社の大気下光電子分光装置であるAC3を利用し、光電子放出を測定した。測定時には、AC3のUV(ultraviolet)光源の強度を10nWに固定し、測定範囲を-4.5eV~-7.0eVまで0.05eV間隔で測定した。このとき、各ポイントを測定する時間は10秒である。HOMOエネルギーレベルは、測定された光電子放出の強度値に立方根を適用し、光電子効率スペクトルを求めた後、最初の傾きに対する接線を引き、baselineと接線との接点値として求め、その結果を下記表5に示した。このとき、baselineは、AC3装置に内在された光源補正機能を活用して補正した。
Figure 0007120856000110
≪比較例A≫
ITOガラス基板を、50mm×50mm×0.5mmサイズに切り、アセトンイソプロピルアルコールと純水との中で、それぞれ15分間超音波洗浄した後、30分間UVオゾン洗浄した。
次に、ガラス基板上のITO電極(アノード)上に、F6-TCNNQを蒸着し、100Å厚の正孔注入層を形成し、正孔注入層上にHT1を蒸着し、1,260Å厚の正孔輸送層を形成し、正孔輸送領域を形成した。
次に、正孔輸送領域上に、ホストとして正孔輸送性ホストであるH-H1、及び電子輸送性ホストであるH-E1(正孔輸送性ホストと電子輸送性ホストとの重量比は5:5である)、並びにドーパントである化合物Aを共蒸着して(ホストとドーパントとの重量比は90:10である)400Å厚の発光層を形成した。
その次に、発光層上に、化合物ET1とLiqとを5:5の重量比で共蒸着し、360Å厚の電子輸送層を形成した後、電子輸送層上に、LiFを蒸着し、5Å厚の電子注入層を形成した後、電子注入層上に、Alを真空蒸着し、800Å厚の第2電極(カソード)を形成することにより、ITO/F6-TCNNQ(100Å)/HT1(1,260Å)/(H-H1+H-E1):化合物A(10wt%)(400Å)/ET1:Liq(50wt%)(360Å)/LiF(5Å)/Al(800Å)構造を有する有機発光素子を製作した。
Figure 0007120856000111
≪比較例A~G及び実施例1~7≫
発光層の形成時、正孔輸送性ホスト、電子輸送性ホスト、及びドーパントとして、表6にそれぞれ示される化合物を使用したという点を除いては、比較例Aと同一方法を利用して有機発光素子を製作した。
≪比較例1A~1G及び実施例11~18≫
発光層の形成時、正孔輸送性ホスト、電子輸送性ホスト、及びドーパントとして、表7にそれぞれ示される化合物を使用したという点を除いては、比較例Aと同一方法を利用して有機発光素子を製作した。
≪評価例4:OLED寿命測定≫
比較例A~G、実施例1~7、比較例1A~1G、及び実施例11~18で製造されたそれぞれの有機発光素子に対して、寿命(T95)(at 6,000cd/m)をそれぞれ評価し、その結果を表6及び表7に示した。評価装置として、輝度計(Minolta Cs-1000A)を使用し、寿命(T95)(at 6,000nit)は、初期輝度100%対比で95%の輝度になるのにかかる時間を評価し、寿命(T95)は、実施例1の寿命データ対比の相対値(%)で示した(即ち、実施例1の寿命(T95)が100%である)。
Figure 0007120856000112
Figure 0007120856000113
Figure 0007120856000114
Figure 0007120856000115
表6から、実施例1~7の有機発光素子は、比較例A~Gの有機発光素子に比べて、向上した寿命特性を有し、表7から、実施例11~18の有機発光素子は、比較例1A~1Gの有機発光素子に比べて、改善された寿命特性を有することが確認される。
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明の有機発光素子は、例えば発光関連の技術分野に効果的に適用可能である。
10、100、200 有機発光素子
10A 有機層
11、110、210 第1電極
12、120、220 正孔輸送領域
15 発光層
17、170、270 電子輸送領域
19、190、290 第2電極
121 第1正孔輸送領域
141 電荷生成層
151 第1発光ユニット
152 第2発光ユニット
171 第1電子輸送領域
251 第1発光層
252 第2発光層

Claims (17)

  1. 有機発光素子の発光層であって、
    記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、
    前記発光層は、リン光を放出し、
    前記ドーパントは、有機金属化合物であり、
    前記ドーパントは、金属M、及び3個のシクロメタル化環を形成する四配座有機リガンドを含み、
    前記金属Mは、白金(Pt)であり、
    前記ドーパントの発光量子効率(PLQY)は、0.8以上1.0以下であり、
    前記ドーパントの減衰時間は、0.1μs以上2.9μs以下であり、
    前記ホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.4eVを満足し、
    前記HOMO(dopant)は、前記ドーパントのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、
    前記HOMO(host)は、前記発光層に含まれるホストが1種のホストを含む場合、前記1種のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)であり、前記発光層に含まれるホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、前記2種以上のホストのHOMOエネルギーレベル(eV)のうちの最も高いエネルギーレベルであり、
    前記ドーパントの発光量子効率は、フィルム1に対する発光量子効率を評価したものであり、
    前記ドーパントの減衰時間は、フィルム1に対するTRPL(time-resolved photoluminescece)スペクトルから計算された値であり、
    前記フィルム1は、クォーツ基板上に、前記発光層に含まれるホストとドーパントとを90:10の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムであり、
    前記HOMO(dopant)は、ITO(indium tin oxide)基板上に1,4-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼンと前記発光層に含まれるドーパントとを85:15の重量比で、10-7torrの真空度で真空共蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値であり、
    前記HOMO(host)は、i)前記ホストが1種のホストを含む場合、ITO基板上に、前記1種のホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値であり、ii)前記ホストが2種以上の異なるホストの混合物である場合、ITO基板上に、それぞれのホストを、10-7torrの真空度で真空蒸着して得られた40nm厚のフィルムに対して、大気下で光電子分光装置を利用して測定された負数値のうちの最大の負数値であることを特徴とする有機発光素子の発光層
  2. 前記ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは、2.31eV以上2.48eV以下であり、
    前記ドーパントの発光スペクトルの最大発光波長の発光エネルギーは、前記フィルム1に対する発光スペクトルの最大発光波長から計算されることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  3. 前記ドーパントの発光量子効率は、0.9以上1.0以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  4. 前記ドーパントの減衰時間は、1.0μs以上2.9μs以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  5. 前記ホスト及びドーパントは、0.1eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eVを満足することを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  6. 前記ドーパントの発光量子効率は、0.975以上1.0以下であり、
    前記ドーパントの減衰時間は、2.0μs以上2.5μs以下であり、
    前記ホスト及びドーパントは、0.15eV≦HOMO(dopant)-HOMO(host)≦0.25eVを満足することを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  7. 前記ドーパントは、四角平面コーディネーション構造を有することを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層。
  8. 前記四配座有機リガンドがピリジル基を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層。
  9. 前記四配座有機リガンド、ベンズイミダゾール基及びピリジン基を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
  10. 前記ホストは、電子輸送性ホスト及び正孔輸送性ホストを含み、
    前記電子輸送性ホストは、電子輸送性モイエティを少なくとも一つ含み、
    前記正孔輸送性ホストは、電子輸送性モイエティを含まず、
    前記電子輸送性モイエティは、π電子欠乏性含窒素環式基、及び下記化学式のうちの一つで表される基のうちから選択されることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子の発光層
    Figure 0007120856000116
    (前記化学式で、*、*’、及び*”は、それぞれ隣接する任意の原子との結合サイトである。)
  11. 前記電子輸送性ホストは、少なくとも1つのπ電子欠乏性窒素非含有環式基及び少なくとも1つの電子輸送性モイエティを含み、
    前記正孔輸送性ホストは、少なくとも1つのπ電子欠乏性窒素非含有環式基を含み、電子輸送性モイエティを含まず、
    前記電子輸送性モイエティは、シアノ基又はπ電子欠乏性含窒素環式基であることを特徴とする請求項10に記載の有機発光素子の発光層
  12. 前記π電子欠乏性含窒素環式基は、イミダゾール基、ピラゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、オキサゾール基、イソキサゾール基、ピリジン基、ピラジン基、ピリダジン基、ピリミジン基、インダゾール基、プリン基、キノリン基、イソキノリン基、ベンゾキノリン基、ベンゾイソキノリン基、フタラジン基、ナフチリジン基、キノキサリン基、ベンゾキノキサリン基、キナゾリン基、シンノリン基、フェナントリジン基、アクリジン基、フェナントロリン基、フェナジン基、ベンゾイミダゾール基、イソベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、イソベンゾオキサゾール基、トリアゾール基、テトラゾール基、オキサジアゾール基、トリアジン基、チアジアゾール基、イミダゾピリジン基、イミダゾピリミジン基、アザカルバゾール基、又は前記基のうちの少なくとも一つと任意環式基とが互いに縮合された縮合環基であり、
    前記π電子欠乏性窒素非含有環式基は、ベンゼン基、ヘプタレン基、インデン基、ナフタレン基、アズレン基、インダセン基、アセナフチレン基、フルオレン基、スピロ-ビフルオレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナレン基、フェナントレン基、アントラセン基、フルオランテン基、トリフェニレン基、ピレン基、クリセン基、ナフタセン基、ピセン基、ペリレン基、ペンタセン基、ヘキサセン基、ペンタセン基、ルビセン基、コロネン基、オバレン基、ピロール基、イソインドール基、インドール基、フラン基、チオフェン基、ベンゾフラン基、ベンゾチオフェン基、ベンゾカルバゾール基、ジベンゾカルバゾール基、ジベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェンスルホン基、カルバゾール基、ジベンゾシロール基、インデノカルバゾール基、インドロカルバゾール基、ベンゾフロカルバゾール基、ベンゾチエノカルバゾール基、ベンゾシロールロカルバゾール基、又はトリインドロベンゼン基であることを特徴とする請求項11に記載の有機発光素子の発光層
  13. 前記電子輸送性ホストは、i)シアノ基、ピリミジン基、ピラジン基、及びトリアジン基のうちの少なくとも一つ、及びii)トリフェニレン基を含み、
    前記正孔輸送性ホストは、カルバゾール基を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機発光素子の発光層
  14. 請求項1ないし13のうちのいずれか1項に記載の発光層を含む有機発光素子であって、
    前記有機発光素子は、
    第1電極と、
    前記第1電極に対向する第2電極と、を含み、
    前記発光層は、前記第1電極と前記第2電極との間に配置されたことを特徴とする有機発光素子。
  15. 前記第1電極と発光層との間に配置された正孔輸送領域をさらに含み、
    前記正孔輸送領域は、アミン含有化合物を含むことを特徴とする請求項14記載の有機発光素子。
  16. 請求項1ないし13のうちのいずれか1項に記載の発光層を含む有機発光素子であって、
    前記有機発光素子は、
    第1電極と、
    前記第1電極に対向する第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に積層されm個の発光ユニットと、
    前記m個の発光ユニットのうちの互いに隣接する2個の発光ユニット間に配置されてn
    型電荷生成層及びp型電荷生成層を含むm-1個の電荷生成層と、を有し、
    前記mは、2以上の整数であり、
    前記m個の発光ユニットのうちの少なくとも1つの発光ユニットで放出される光の最大発光波長は、残りの発光ユニットのうちの少なくとも1つの発光ユニットで放出される光の最大発光波長と異なり、
    前記m個の発光ユニットのうちの少なくとも1つが前記発光層を含むことを特徴とする有機発光素子。
  17. 請求項1ないし13のうちのいずれか1項に記載の発光層を含む有機発光素子であって、
    前記有機発光素子は、
    第1電極と、
    前記第1電極に対向する第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に積層されたm個の発光層と、を有し、
    前記mは、2以上の整数であり、
    前記m個の発光層のうちの少なくとも1層の発光層で放出される光の最大発光波長は、残りの発光層のうちの少なくとも1層の発光層で放出される光の最大発光波長と異なり、
    前記m個の発光ユニットのうちの少なくとも1つが前記発光層であることを特徴とする有機発光素子。
JP2018166152A 2017-09-05 2018-09-05 有機発光素子およびその発光層 Active JP7120856B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170113561 2017-09-05
KR10-2017-0113561 2017-09-05
KR1020180105124A KR102637102B1 (ko) 2017-09-05 2018-09-04 유기 발광 소자
KR10-2018-0105124 2018-09-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019047124A JP2019047124A (ja) 2019-03-22
JP7120856B2 true JP7120856B2 (ja) 2022-08-17

Family

ID=65762273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018166152A Active JP7120856B2 (ja) 2017-09-05 2018-09-05 有機発光素子およびその発光層

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11289668B2 (ja)
JP (1) JP7120856B2 (ja)
KR (1) KR102637102B1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102637792B1 (ko) * 2018-03-22 2024-02-19 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함한 전자 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170025630A1 (en) 2015-07-23 2017-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-Emitting Element, Display Device, Electronic Device, and Lighting Device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101299233B1 (ko) * 2006-10-31 2013-08-22 삼성디스플레이 주식회사 유기 금속 착물 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
TWI481308B (zh) 2007-09-27 2015-04-11 Semiconductor Energy Lab 發光元件,發光裝置,與電子設備
US8815411B2 (en) 2007-11-09 2014-08-26 The Regents Of The University Of Michigan Stable blue phosphorescent organic light emitting devices
DE102010048497A1 (de) 2010-10-14 2012-04-19 Merck Patent Gmbh Formulierungen für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen
JP2012167028A (ja) 2011-02-10 2012-09-06 Chemiprokasei Kaisha Ltd 置換フェニルピリジンイリジウム錯体、該錯体よりなる発光材料及び該錯体を用いた有機el素子
WO2013152727A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 The University Of Hong Kong Platinum(ii) complexes for oled applications
KR101649683B1 (ko) * 2013-09-06 2016-08-19 제일모직 주식회사 유기광전자소자용 조성물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치
US9666822B2 (en) 2013-12-17 2017-05-30 The Regents Of The University Of Michigan Extended OLED operational lifetime through phosphorescent dopant profile management
US10403830B2 (en) 2014-05-08 2019-09-03 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10144867B2 (en) 2015-02-13 2018-12-04 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR101844434B1 (ko) 2015-04-21 2018-04-02 에스에프씨주식회사 장수명 특성을 갖는 유기 발광 소자
EP3266790B1 (en) * 2016-07-05 2019-11-06 Samsung Electronics Co., Ltd Organometallic compound, organic light-emitting device including the same, and diagnostic composition including the organometallic compound

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170025630A1 (en) 2015-07-23 2017-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-Emitting Element, Display Device, Electronic Device, and Lighting Device
JP2017168803A (ja) 2015-07-23 2017-09-21 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bin Wang, et al.,Strongly phosphorescent platinum(II) complexes supported by tetradentate benzazole-containing ligands,Journal of Materials Chemistry C,2015年07月17日,Vol.3,pp.8212-8218,DOI:10.1039/c5tc01449b

Also Published As

Publication number Publication date
US11289668B2 (en) 2022-03-29
KR20190026618A (ko) 2019-03-13
US20190074468A1 (en) 2019-03-07
KR102637102B1 (ko) 2024-02-20
JP2019047124A (ja) 2019-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7364767B2 (ja) 有機発光素子
EP3447062B1 (en) Organometallic compound, organic light-emitting device including the organometallic compound, and organic light-emitting apparatus including the organic light-emitting device
CN109326733B (zh) 有机发光器件
JP6751287B2 (ja) 有機金属化合物及びそれを含む有機発光素子
JP7228504B2 (ja) 有機金属化合物及びそれを含む有機発光素子
JP6579725B2 (ja) 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
KR102486392B1 (ko) 유기 발광 소자 및 이의 제조 방법
CN108794533B (zh) 杂环化合物和包括该杂环化合物的有机发光器件
CN108727429B (zh) 杂环化合物和包括该杂环化合物的有机发光器件
CN111224005A (zh) 杂环化合物和包括该杂环化合物的有机发光器件
JP7227704B2 (ja) 有機金属化合物及びそれを含んだ有機発光素子並びにそれを含んだ診断用組成物
KR20240081454A (ko) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR20200113482A (ko) 유기금속 화합물, 이를 포함한 유기 발광 소자 및 이를 포함한 진단용 조성물
KR20180097573A (ko) 신규 화합물, 유기 전기발광 소자용 재료 및 유기 전기발광 소자
EP4141012A1 (en) Heterocyclic compound, organic light-emitting device including the heterocyclic compound, and electronic apparatus including the organic light-emitting device
TWI700275B (zh) 有機發光裝置
CN110800122A (zh) 有机电致发光器件
JP7120856B2 (ja) 有機発光素子およびその発光層
CN111326667A (zh) 有机金属化合物和包含所述有机金属化合物的有机发光装置
KR20190118821A (ko) 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
EP3451403B1 (en) Organic light-emitting device
CN110998890B (zh) 有机电致发光元件及电子设备
CN111952482A (zh) 有机金属化合物以及包括其的有机发光器件
EP4273126A1 (en) Heterocyclic compound, organic light-emitting device including the same, and electronic apparatus including the organic light-emitting device
EP3909964A2 (en) Organometallic compound, organic light-emitting device including the same, and electronic apparatus including the organic light-emitting device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210415

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220404

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7120856

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150