JP7313108B2 - 縮合環化合物およびそれを含む有機発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、縮合環化合物およびそれを含む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、視野角が広く、コントラストに優れるだけではなく、応答時間が短く、輝度、駆動電圧および応答速度の特性に優れ、多色化が可能であるという長所を有している。
前記有機発光素子は、基板上部に第1電極が配置されており、前記第1電極の上部に正孔輸送領域、発光層、電子輸送領域および第2電極が順次に形成されている構造を有することができる。前記第1電極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、第2電極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。前記の正孔および電子のようなキャリアは、発光層領域で再結合して励起子を生成する。該励起子が励起状態から基底状態に変わりながら光が生成される。
韓国公開特許第2014-0145428号公報
本発明が解決しようとする課題は、新規な縮合環化合物およびそれを含む低駆動電圧、高効率、高輝度および長寿命を有する有機発光素子を提供することである。
本発明の一実施形態によれば、下記化学式1で表される縮合環化合物が提供される。
前記化学式1中、
およびXは、互いに独立して、酸素原子または硫黄原子であり、
~Rは、互いに独立して、下記化学式2で表される基、水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~60のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~60のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールチオ基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、または-Si(Q)(Q)(Q)で表される基であり、
前記化学式2中、
は、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価の非芳香族縮合多環基、または置換もしくは非置換の二価の非芳香族ヘテロ縮合多環基であり、
a1は、0~3の整数であり、a1が2以上である場合、2以上のLは、互いに同一であっても異なっていてもよく、
ArおよびArは、互いに独立して、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族縮合多環基、または置換もしくは非置換の一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基であり、
この際、R~Rのうち少なくとも一つは、前記化学式2で表される基であり、
置換された炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルキレン基、置換された炭素数3~10のシクロアルケニレン基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルケニレン基、置換された炭素数6~60のアリーレン基、置換された炭素数1~60のヘテロアリーレン基、置換された二価の非芳香族縮合多環基、置換された二価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、置換された炭素数1~60のアルキル基、置換された炭素数2~60のアルケニル基、置換された炭素数2~60のアルキニル基、置換された炭素数1~60のアルコキシ基、置換された炭素数3~10のシクロアルキル基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換された炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換された炭素数6~60のアリール基、置換された炭素数6~60のアリールオキシ基、置換された炭素数6~60のアリールチオ基、置換された炭素数1~60のヘテロアリール基、置換された一価の非芳香族縮合多環基、および置換された一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基が有する少なくとも1種の置換基は、
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q11)(Q12)(Q13)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素61~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q21)(Q22)(Q23)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;
または-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基であり、
この際、Q~Q、Q11~Q13、Q21~Q23、およびQ31~Q33は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、または一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
本発明の他の実施形態によれば、第1電極と、前記第1電極に対向した第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される発光層を含む有機層と、を含み、前記有機層が上記縮合環化合物の少なくとも1種を含む有機発光素子が提供される。
本発明によれば、新規な縮合環化合物が提供され、該縮合環化合物を含む有機発光素子は、低駆動電圧、高効率、高輝度および長寿命を有することができる。
本発明の一実施形態による有機発光素子の構造を概略的に示した図である。
本発明の一実施形態による縮合環化合物は、下記化学式1で表される。
前記化学式1中、
およびXは、互いに独立して、酸素原子または硫黄原子であり、XおよびXは、互いに同一であっても異なっていてもよい。たとえば、XおよびXは、共に酸素原子であり得るが、これに限定されるものではない。
前記化学式1中、R~Rは、互いに独立して、下記化学式2で表される基、水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~60のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~60のアルキニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のアルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールチオ基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族縮合多環基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、または-Si(Q)(Q)(Q)である。
前記化学式1のR~Rのうち少なくとも一つは、下記化学式2で表される基である。
前記化学式2中、
は、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリーレン基、置換もしくは非置換の二価の非芳香族縮合多環基、または置換もしくは非置換の二価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
たとえば、前記化学式2中、Lは、フェニレン基(phenylene)、ペンタレニレン基(pentalenylene)、インデニレン基(indenylene)、ナフチレン基(naphthylene)、アズレニレン基(azulenylene)、ヘプタレニレン基(heptalenylene)、インダセニレン基(indacenylene)、アセナフチレン基(acenaphthylene)、フルオレニレン基(fluorenylene)、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナレニレン基(phenalenylene)、フェナントレニレン基(phenanthrenylene)、アントラセニレン基(anthracenylene)、フルオランテニレン基(fluoranthenylene)、トリフェニレニレン基(triphenylenylene)、ピレニレン基(pyrenylene)、クリセニレン基(chrysenylene)、ナフタセニレン基(naphthacenylene)、ピセニレン基(picenylene)、ペリレニレン基(perylenylene)、ペンタフェニレン基(pentaphenylene)、ヘキサセニレン基(hexacenylene)、ペンタセニレン基(pentacenylene)、ルビセニレン基(rubicenylene)、コロネニレン基(coronenylene)、オバレニレン基(ovalenylene)、ピロリレン基(pyrrolylene)、チオフェニレン基(thiophenylene)、フラニレン基(furanylene)、イミダゾリレン基(imidazolylene)、ピラゾリレン基(pyrazolylene)、チアゾリレン基(thiazolylene)、イソチアゾリレン基(isothiazolylene)、オキサゾリレン基(oxazolylene)、イソオキサゾリレン基(isooxazolylene)、ピリジニレン基(pyridinylene)、ピラジニレン基(pyrazinylene)、ピリミジニレン基(pyrimidinylene)、ピリダジニレン基(pyridazinylene)、イソインドリレン基(isoindolylene)、インドリレン基(indolylene)、インダゾリレン基(indazolylene)、プリニレン基(purinylene)、キノリニレン基(quinolinylene)、イソキノリニレン基(isoquinolinylene)、ベンゾキノリニレン基(benzoquinolinylene)、フタラジニレン基(phthalazinylene)、ナフチリジニレン基(naphthyridinylene)、キノキサリニレン基(quinoxalinylene)、キナゾリニレン基(quinazolinylene)、シンノリニレン基(cinnolinylene)、カバゾリレン基(carbazolylene)、フェナントリジニレン基(phenanthridinylene)、アクリジニレン基(acridinylene)、フェナントロリニレン基(phenanthrolinylene)、フェナジニレン基(phenazinylene)、ベンゾイミダゾリレン基(benzoimidazolylene)、ベンゾフラニレン基(benzofuranylene)、ベンゾチオフェニレン基(benzothiophenylene)、イソベンゾチアゾリレン基(isobenzothiazolylene)、ベンゾオキサゾリレン基(benzooxazolylene)、イソベンゾオキサゾリレン基(isobenzooxazolylene)、トリアゾリレン基(triazolylene)、テトラゾリレン基(tetrazolylene)、オキサジアゾリレン基(oxadiazolylene)、トリアジニレン基(triazinylene)、ジベンゾフラニレン基(dibenzofuranylene)、ジベンゾチオフェニレン基(dibenzothiophenylene)、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、チアジアゾリレン基、イミダゾピリジニレン基、もしくはイミダゾピリミジニレン基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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、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-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、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、チアジアゾリル基、イミダゾピリジニル基、およびイミダゾピリミジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニレン基、ペンタレニレン基、インデニレン基、ナフチレン基、アズレニレン基、ヘプタレニレン基、インダセニレン基、アセナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、フルオランテニレン基、トリフェニレニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ナフタセニレン基、ピセニレン基、ペリレニレン基、ペンタフェニレン基、ヘキサセニレン基、ペンタセニレン基、ルビセニレン基、コロネニレン基、オバレニレン基、ピロリレン基、チオフェニレン基、フラニレン基、イミダゾリレン基、ピラゾリレン基、チアゾリレン基、イソチアゾリレン基、オキサゾリレン基、イソオキサゾリレン基、ピリジニレン基、ピラジニレン基、ピリミジニレン基、ピリダジニレン基、イソインドリレン基、インドリレン基、インダゾリレン基、プリニレン基、キノリニレン基、イソキノリニレン基、ベンゾキノリニレン基、フタラジニレン基、ナフチリジニレン基、キノキサリニレン基、キナゾリニレン基、シンノリニレン基、カルバゾリレン基、フェナントリジニレン基、アクリジニレン基、フェナントロリニレン基、フェナジニレン基、ベンゾイミダゾリレン基、ベンゾフラニレン基、ベンゾチオフェニレン基、イソベンゾチアゾリレン基、ベンゾオキサゾリレン基、イソベンゾオキサゾリレン基、トリアゾリレン基、テトラゾリレン基、オキサジアゾリレン基、トリアジニレン基、ジベンゾフラニレン基、ジベンゾチオフェニレン基、ベンゾカルバゾリレン基、ジベンゾカルバゾリレン基、チアジアゾリレン基、イミダゾピリジニレン基、もしくはイミダゾピリミジニレン基である。
本発明の好ましい一実施形態によれば、前記化学式2中、Lは、下記化学式3-1~3-41で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基である。
前記化学式3-1~3-41中、
は、互いに独立して、酸素原子、硫黄原子、C(Z)(Z)で表される基、N(Z)で表される基またはSi(Z)(Z)で表される基であり、
この際、Z~Zは、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、トリアジニル基、または-Si(Q33)(Q34)(Q35)で表される基であり、
33~Q35は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基またはナフチル基であり、
d2は、1または2であり、
d3は、1~3の整数であり、
d4は、1~4の整数であり、
d5は、1~5の整数であり、
d6は、1~6の整数であり、
d8は、1~8の整数であり、
*または*’は、隣接する原子との結合サイトである。
他の例として、前記化学式2中、Lは、
フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、ベンゾフラニレン基、ピリジニレン基、ピリミジニレン基、もしくはトリアジニレン基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、ベンゾフラニレン基、ピリジニレン基、ピリミジニレン基、もしくはトリアジニレン基であるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式2中、a1は、互いに独立して、0~3の整数である。a1は、上記化学式2において、Lの個数を示したものであり、a1が2以上である場合、2以上のLは、互いに同一であっても異なっていてもよい。たとえば、a1が0である場合、*-(La1-*’は、単結合となる。一実施形態によれば、a1は、0~2の整数であるが、これらに限定されるものではない。
一実施形態によれば、前記化学式2中、*-(La1-*’は、単結合であるか、または下記化学式4-1~4-36で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基であるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式4-1~4-36中、*および*’は、隣接する原子との結合サイトである。
前記化学式2中、ArおよびArは、互いに独立して、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族縮合多環基、または置換もしくは非置換の一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
たとえば、前記化学式2中、ArおよびArは、互いに独立して、
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ペンタレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアズレニル基、置換もしくは非置換のヘプタレニル基、置換もしくは非置換のインダセニル基、置換もしくは非置換のアセナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のスピロ-フルオレニル基、置換もしくは非置換のベンゾフルオレニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフルオレニル基、置換もしくは非置換のフェナレニル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフルオランテニル基、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レニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピセニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のペンタフェニル基、置換もしくは非置換のヘキサセニル基、置換もしくは非置換のペンタセニル基、置換もしくは非置換のルビセニル基、置換もしくは非置換のコロネニル基、置換もしくは非置換のオバレニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のイソチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のイソオキサゾリル基、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ラジニル基、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ピリダジニル基、置換もしくは非置換のイソインドリル基、置換もしくは非置換のインドリル基、置換もしくは非置換のインダゾリル基、置換もしくは非置換のプリニル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のベンゾキノリニル基、置換もしくは非置換のフタラジニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のシンノリニル基、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ェナントリジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナントロリニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のベンゾイミダゾリル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のイソベンゾチアゾリル基、置換もしくは非置換のベンゾオキサゾリル基、置換もしくは非置換のイソベンゾオキサゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のテトラゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾカルバゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾピリジニル基、置換もしくは非置換のイミダゾピリミジニル基、置換もしくは非置換のベンゾキサンテニル基、置換もしくは非置換のジベンゾジオキシニル基、または-Si(Q)(Q)(Q)で表される基であり、
置換されたフェニル基、置換されたビフェニル基、置換されたターフェニル基、置換されたペンタレニル基、置換されたインデニル基、置換されたナフチル基、置換されたアズレニル基、置換されたヘプタレニル基、置換されたインダセニル基、置換されたアセナフチル基、置換されたフルオレニル基、置換されたスピロ-フルオレニル基、置換されたベンゾフルオレニル基、置換されたジベンゾフルオレニル基、置換されたフェナレニル基、置換されたフェナントレニル基、置換されたアントラセニル基、置換されたフルオランテニル基、置換されたトリフェニレニル基、置換されたピレニル基、置換されたクリセニル基、置換されたナフタセニル基、置換されたピセニル基、置換されたペリレニル基、置換されたペンタフェニル基、置換されたヘキサセニル基、置換されたペンタセニル基、置換されたルビセニル基、置換されたコロネニル基、置換されたオバレニル基、置換されたピロリル基、置換されたチオフェニル基、置換されたフラニル基、置換されたイミダゾリル基、置換されたピラゾリル基、置換されたチアゾリル基、置換されたイソチアゾリル基、置換されたオキサゾリル基、置換されたイソオキサゾリル基、置換されたピリジニル基、置換されたピラジニル基、置換されたピリミジニル基、置換されたピリダジニル基、置換されたイソインドリル基、置換されたインドリル基、置換されたインダゾリル基、置換されたプリニル基、置換されたキノリニル基、置換されたイソキノリニル基、置換されたベンゾキノリニル基、置換されたフタラジニル基、置換されたナフチリジニル基、置換されたキノキサリニル基、置換されたキナゾリニル基、置換されたシンノリニル基、置換されたカルバゾリル基、置換されたフェナントリジニル基、置換されたアクリジニル基、置換されたフェナントロリニル基、置換されたフェナジニル基、置換されたベンゾイミダゾリル基、置換されたベンゾフラニル基、置換されたベンゾチオフェニル基、置換されたイソベンゾチアゾリル基、置換されたベンゾオキサゾリル基、置換されたイソベンゾオキサゾリル基、置換されたトリアゾリル基、置換されたテトラゾリル基、置換されたオキサジアゾリル基、置換されたトリアジニル基、置換されたベンゾカルバゾリル基、置換されたジベンゾカルバゾリル基、置換されたチアジアゾリル基、置換されたイミダゾピリジニル基、置換されたイミダゾピリミジニル基、置換されたベンゾキサンテニル基、および置換されたジベンゾジオキシニル基が有する少なくとも1種の置換基は、
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、およびリン酸基もしくはその塩の基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
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-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、ピレニル基、クリセニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、もしくはジベンゾカルバゾリル基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、及びピリジニル基のうち少なくとも一つで置換された、フェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基もしくはジベンゾカルバゾリル基;または
-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基であり、
この際、Q31~Q33は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、またはカルバゾリル基である。
好ましい一実施形態として、前記化学式2中、ArおよびArは、互いに独立して、下記化学式5-1~5-79で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基である。
前記化学式5-1~5-79中、
31およびY32は、互いに独立して、酸素原子、硫黄原子、C(Z33)(Z34)で表される基、N(Z35)で表される基、またはSi(Z36)(Z37)で表される基であり、
この際、Z31~Z37は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩、スルホン酸基もしくはその塩の基、およびリン酸基もしくはその塩の基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
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-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、ピレニル基、クリセニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、もしくはジベンゾカルバゾリル基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、およびピリジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基もしくはジベンゾカルバゾリル基;
または-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基;であり、
33およびZ34は、任意に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
この際、Q31~Q33は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、またはカルバゾリル基であり、
e2は、1または2であり、
e3は、1~3の整数であり、
e4は、1~4の整数であり、
e5は、1~5の整数であり、
e6は、1~6の整数であり、
e7は、1~7の整数であり、
e8は、1~8の整数であり、
e9は、1~9の整数であり、
*は、隣接する原子との結合サイトである。
好ましい一実施形態によれば、前記化学式2中、ArおよびArは、互いに独立して、下記化学式6-1~6-54で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基である。
前記化学式6-1~6-54中、*は、隣接する原子との結合サイトである。
前記化学式1中、R~Rは、互いに独立して、
前記化学式2で表される基、水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
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-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、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、イミダゾピリジニル基、もしくはイミダゾピリミジニル基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、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-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、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、イミダゾピリジニル基、イミダゾピリミジニル基、および-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、イミダゾピリジニル基、もしくはイミダゾピリミジニル基;または-Si(Q)(Q)(Q)で表される基;であり、
この際、Q~Q、およびQ31~Q33は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、またはナフチル基である。
たとえば、前記化学式1で、R~Rは、互いに独立して、
前記化学式2で表される基、水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、もしくは炭素数1~10のアルコキシ基;
フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、もしくはトリアジニル基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、および-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、もしくはトリアジニル基;または-Si(Q)(Q)(Q)で表される基;であり、
この際、Q~Q、およびQ31~Q33は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、またはナフチル基である、これらに限定されるものではない。
前記化学式1中、R~Rにおける任意の1個の置換基は、前記化学式2で表される基でもある。たとえば、前記化学式1中のRおよびRのうち少なくとも一つが、前記化学式2で表される基でもある。
たとえば、上記化学式1で表される縮合環化合物は、下記化学式1Aまたは化学式1Bで表される化合物であることが好ましい。
前記化学式1Aおよび1B中、X、X、L、a1、Ar、Ar、およびR~Rは、上記化学式1と同様の定義である。
一実施形態によれば、上記化学式1Aおよび1B中、
およびXは、互いに独立して、酸素原子または硫黄原子であり、
は、上記化学式3-1~3-41で表される基から選択される基であり、
a1は、0~2の整数であり、
ArおよびArは、互いに独立して、前記化学式5-1~5-79で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基であり、
~Rは、互いに独立して、
水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、もしくは炭素数1~10のアルコキシ基;
フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基もしくはトリアジニル基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、および-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、ピリジニル基、ピリミジニル基、もしくトリアジニル基;または-Si(Q)(Q)(Q)で表される基;であり、
この際、Q~Q、およびQ31~Q33は、互いに独立して、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、またはナフチル基であるが、これらに限定されるものではない。
他の実施形態によれば、前記化学式1Aおよび1B中、
およびXは、酸素原子であり、
~Rは、水素原子であり、
*-(La1-*’は、単結合であるか、または前記化学式4-1~4-36で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基であり、
ArおよびArは、互いに独立して、前記化学式6-1~6-54で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基である。
たとえば、前記化学式1で表される縮合環化合物は、下記化合物1~117で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式1で表される縮合環化合物は、下記化学式1’で表されるような縮合環コアを有するため、ガラス転移温度(Tg)または融点が高い。それにより、有機層内部、または有機層と電極との間で発生するジュール熱に対する耐熱性、および高温環境下での耐性が増大するので、前記化学式1で表される縮合環化合物を含む有機発光素子は、保存時および駆動時の耐久性に優れている。
また、上記化学式1で表される縮合環化合物は、XおよびXが互いに独立して、酸素原子または硫黄原子である。したがって、ジベンゾジオキサンまたはジベンゾジチアンの電子供与効果によって、正孔の注入および伝達が容易であるので、優秀な正孔輸送特性を有することができる。また、上記化学式1で表される縮合環化合物は、R~Rのうちの一つが、前記化学式2で表される基であるモノアミン系化合物であるので、上記縮合環化合物は、正孔輸送材料としての使用に適するエネルギーレベルおよびバンドギャップを有する。したがって、上記縮合環化合物を含む有機発光素子は、高効率および長寿命を有することができる。
前記化学式1で表される縮合環化合物は、公知の有機合成方法を利用して合成することができる。上記縮合環化合物の合成方法は、後述する実施例を参照して当業者が認識することができるであろう。
前記化学式1で表される縮合環化合物の少なくとも1種は、有機発光素子の1対の電極間に使用される。例えば、上記縮合環化合物は、正孔輸送領域、例えば、正孔輸送層に含まれてもよい。あるいは、上記縮合環化合物は、発光層に含まれてもよい。したがって、第1電極、前記第1電極に対向した第2電極、および前記第1電極と前記第2電極との間に配置される発光層を含む有機層を含むが、前記有機層は、前記のような化学式1で表される縮合環化合物を1種以上含む有機発光素子が提供される。
本明細書において、「(有機層が)縮合環化合物を1種以上含む」ということは、「(有機層が)前記化学式1で表される1種の縮合環化合物、または前記化学式1で表される互いに異なる2種以上の縮合環化合物を含んでもよい」と解釈される。
たとえば、上記有機層は、上記縮合環化合物として、上記化合物1のみを含んでもよい。このとき、上記化合物1は、前記有機発光素子の正孔輸送層に存在することができる。あるいは、前記有機層は、前記縮合環化合物として、上記化合物1と上記化合物2とを含んでもよい。このとき、上記化合物1と上記化合物2は、同一の層に存在(たとえば、上記化合物1と上記化合物2とは、いずれも正孔輸送層に存在することができる)してもよいし、互いに異なる層に存在(たとえば、上記化合物1は、正孔輸送層に存在し、上記化合物2は、発光層に存在する)してもよい。
前記有機層は、i)前記第1電極(アノード)と前記発光層との間に配置され、正孔注入層、正孔輸送層、バッファ層、および電子阻止層からなる群より選択される少なくとも1種の層を含む正孔輸送領域を含み、ii)前記発光層と前記第2電極(カソード)との間に配置され、正孔阻止層、電子輸送層、および電子注入層からなる群より選択される少なくとも1種の層を含む電子輸送領域を含んでもよい。前記正孔輸送領域および発光層の少なくとも一方の層に、前記化学式1で表される縮合環化合物の少なくとも1種が含まれることが好ましい。例えば、前記正孔輸送領域は、前記正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層は、前記化学式1で表される縮合環化合物のうち少なくとも一つを含んでもよい。
本明細書において、「有機層」は、前記有機発光素子において、第1電極と第2電極との間に配置された単一層および/または複数の全ての層を示す用語である。前記「有機層」の層に含まれる物質は、有機物に限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態による有機発光素子10の断面図を概略的に図示したものである。前記有機発光素子10は、第1電極110、有機層150および第2電極190を含む。
以下、図1を参照し、本発明の一実施形態による有機発光素子の構造および製造方法について説明すれば、次の通りである。
図1の第1電極110の下部、または第2電極190の上部には、基板が追加して配置される。前記基板は、機械的強度、熱安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性および防水性にすぐれるガラス基板または透明プラスチック基板を使用することができる。
前記第1電極110は、例えば、基板上部に、第1電極用物質を、蒸着法またはスパッタリングなどを利用して供給することによって形成される。前記第1電極110がアノードである場合、正孔注入が容易になるように、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。前記第1電極110は、反射型電極、半透過型電極または透過型電極でもある。第1電極用物質としては、透明であって伝導導電性にすぐれる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)などを利用することができる。あるいは、半透過型電極または反射型電極である第1電極110を形成するために、第1電極用物質として、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)、およびマグネシウム-銀(Mg-Ag)からなる群より選択される少なくとも1種を選択することができる。
前記第1電極110は、単層構造、または複数の層を有する多層構造を有することができる。例えば、前記第1電極110は、ITO/Ag/ITOの3層構造を有することができるが、これに限定されるものではない。
前記第1電極110の上部には、有機層150が配置されている。前記有機層150は、発光層を含む。
前記有機層150は、前記第1電極と前記発光層との間に配置される正孔輸送領域、および前記発光層と前記第2電極との間に配置される電子輸送領域をさらに含んでもよい。
前記正孔輸送領域は、正孔注入層(HIL)、正孔輸送層(HTL)、バッファ層、および電子阻止層(EBL)からなる群より選択される少なくとも1種の層を含み、前記電子輸送領域は、正孔阻止層(HBL)、電子輸送層(ETL)および電子注入層(EIL)からなる群より選択される少なくとも1種の層を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
前記正孔輸送領域は、単一物質からなる単層構造、複数の互いに異なる物質からなる単層構造、または複数の互いに異なる物質からなる複数の層を有する多層構造を有することができる。
例えば、前記正孔輸送領域は、複数の互いに異なる物質からなる単層構造を有するか、第1電極110から順に積層された正孔注入層/正孔輸送層、正孔注入層/正孔輸送層/バッファ層、正孔注入層/バッファ層、正孔輸送層/バッファ層または正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層の構造を有することができるが、これらに限定されるものではない。
前記正孔輸送領域が正孔注入層を含む場合、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB(Langmuir-Blodgett)法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI:laser induced thermal imaging)のような多様な方法を利用して、前記第1電極110上部に、前記正孔注入層を形成することができる。
真空蒸着法によって正孔注入層を形成する場合、蒸着条件は、例えば、100~500℃の蒸着温度、10-8~10-3torrの真空度、および0.01~100Å/secの蒸着速度の範囲内で、蒸着する正孔注入層用の化合物、および形成する正孔注入層の構造を考慮して選択される。
スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、コーティング条件は、2,000rpm~5,000rpmの回転数、および80℃~200℃の熱処理温度の範囲内で、蒸着する正孔注入層用の化合物、および形成する正孔注入層の構造を考慮して選択される。
前記正孔輸送領域が正孔輸送層を含む場合、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI)のような多様な方法を利用して、第1電極110上部または正孔注入層上部に、前記正孔輸送層を形成することができる。真空蒸着法およびスピンコーティング法によって正孔輸送層を形成する場合、正孔輸送層の蒸着条件およびコーティング条件は、前記正孔注入層の蒸着条件およびコーティング条件を参照して適用することができる。
前記正孔輸送領域は、前記化学式1で表される縮合環化合物を含むことが好ましい。例えば、前記正孔輸送領域は、正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層に、前記化学式1で表される縮合環化合物が含まれてもよい。
あるいは、前記正孔輸送領域は、m-MTDATA、TDATA、2-TNATA、NPB、β-NPB、TPD、Spiro-TPD、Spiro-NPB、methylated NPB、TAPC、HMTPD、4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Pani/DBSA)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Pani/CSA)、ポリアニリン/ポリ(4-スチレンスルホネート)(PANI/PSS)、下記化学式201で表される化合物、および下記化学式202で表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい(下記化学式参照)。
前記化学式201および化学式202中、
201~L205は、互いに独立して、Lに係わる説明を参照し、
xa1~xa4は、互いに独立して、0~3の整数であり、
xa5は、1~5の整数であり、
201~R204は、互いに独立して、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールオキシ基、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリールチオ基、置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の一価の非芳香族縮合多環基、または置換もしくは非置換の一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
例えば、前記化学式201および化学式202中、
201~L205は、互いに独立して、
フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレン基、ジベンゾフルオレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ピリジニレン基、ピラジニレン基、ピリミジニレン基、ピリダジニレン基、キノリニレン基、イソキノリニレン基、キノキサリニレン基、キナゾリニレン基、カルバゾリレン基、もしくはトリアジニレン基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、ピリジニレン基、ピラジニレン基、ピリミジニレン基、ピリダジニレン基、キノリニレン基、イソキノリニレン基、キノキサリニレン基、キナゾリニレン基、カルバゾリレン基、もしくはトリアジニレン基;であり、
xa1~xa4は、互いに独立して、0~2の整数であり、
xa5は、1~3の整数であり、
201~R204は、互いに独立して、
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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、もしくはトリアジニル基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、またはトリアジニル基;であるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式201で表される化合物は、下記化学式201Aで表示されてもよい:
例えば、前記化学式201で表される化合物は、下記化学式201A-1で表示されるが、それに限定されるものではない。
前記化学式202で表される化合物は、下記化学式202Aで表される化合物が、好ましいがこれに限定されるものではない。
前記化学式201A、201A-1および202A中、L201~L203、xa1~xa3、xa5、およびR202~R204は、前記化学式201および化学式202と同様の定義であり、R211およびR212は、前記化学式201および化学式202中のR203と同様の定義であり、R213~R216は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、または一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
前記化学式201で表される化合物、および前記化学式202で表される化合物は、下記化合物HT1~HT20からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
前記正孔輸送領域の厚みは、好ましくは100Å~10,000Å、より好ましくは100Å~1,000Åである。前記正孔輸送領域が、正孔注入層および正孔輸送層をいずれも含むならば、前記正孔注入層の厚みは、好ましくは100Å~10,000Å、より好ましくは100Å~1,000Åであり、前記正孔輸送層の厚みは、好ましくは50Å~2,000Å、より好ましくは100Å~1,500Åである。正孔輸送領域、正孔注入層、および正孔輸送層の厚みが前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を得ることができる。
正孔輸送領域は、前述のような物質以外に、導電性向上のために、電荷生成物質をさらに含んでもよい。前記電荷生成物質は、前記正孔輸送領域内に、均一または不均一に分散している。
前記電荷生成物質は、例えば、p-ドーパントである。前記p-ドーパントは、キノン誘導体、金属酸化物、およびシアノ基含有化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物が好ましいが、これらに限定されるものではない。例えば、前記p-ドーパントの非制限的な例としては、テトラシアノキノンジメタン(TCNQ)、および2,3,5,6-テトラフルオロ-テトラシアノ-1,4-ベンゾキノンジメタン(F4-TCNQ)などのキノン誘導体;タングステン酸化物およびモリブデン酸化物などの金属酸化物;ならびに下記化合物HT-D1などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
前記正孔輸送領域は、前述のような正孔注入層および正孔輸送層以外に、バッファ層および電子阻止層の少なくとも一方をさらに含んでもよい。前記バッファ層は、発光層から放出される光の波長による光学的共振距離を補償し、光放出効率を向上させる役割を果たす。前記バッファ層に含まれる物質としては、正孔輸送領域に含まれる物質を使用することができる。電子阻止層は、電子輸送領域からの電子注入を防止する役割を行う層である。
前記第1電極110上部または前記正孔輸送領域上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI)などの多様な方法を利用して発光層を形成する。真空蒸着法およびスピンコーティング法によって発光層を形成する場合、発光層の蒸着条件およびコーティング条件は、前記正孔注入層の蒸着条件およびコーティング条件を参照して適用することができる。
前記有機発光素子10がフルカラー有機発光素子である場合、発光層、個別副画素別に、赤色発光層、緑色発光層、および青色発光層にパターニングされる。あるいは、前記発光層は、赤色発光層、緑色発光層および青色発光層が積層された構造を有するか、赤色発光物質、緑色発光物質、および青色発光物質が層区分なしに混合された構造を有し、白色光を放出することができる。
前記発光層は、ホスト材料およびドーパントを含んでもよい。前記ホスト材料は、アントラセン系化合物、アリールアミン系化合物、およびスチリル系化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
あるいは、前記ホスト材料は、下記化学式301で表される化合物を含むことが好ましい。
前記化学式301中、
Ar301は、
ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、もしくはインデノアントラセン環;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q301)(Q302)(Q303)で表される基(Q301~Q303は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、または炭素数1~60のヘテロアリール基である)からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、またはインデノアントラセン環;であり、
301は、前記化学式2中のLと同様の定義であり、
301は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾール基、トリアジニル基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾール基、またはトリアジニル基;であり、
xb1は、0~3の整数であり、
xb2は、1~4の整数である。
例えば、前記化学式301中、
301は、
フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基、もしくクリセニレン基;または
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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、およびクリセニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニレン基、ナフチレン基、フルオレニレン基、スピロ-フルオレニレン基、ベンゾフルオレニレン基、ジベンゾフルオレニレン基、フェナントレニレン基、アントラセニレン基、ピレニレン基、もしくはクリセニレン基;であり、
301は、
炭素数1~20のアルキル基、もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、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-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、ピレニル基、およびクリセニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~20のアルキル基もしくは炭素数1~20のアルコキシ基;
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-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、ピレニル基、もしくはクリセニル基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、ピレニル基、およびクリセニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、もしくはクリセニル基;であるが、これらに限定されるものではない。
例えば、前記ホスト材料は、下記化学式301Aで表される化合物を含むことが好ましい。
前記化学式301A中、L301、R301、xb1、およびxb2は、前記化学式301で示す定義と同様である。
前記化学式301で表される化合物は、下記化合物H1~H42からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
あるいは、前記ホスト材料は、下記化合物H43~H49からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
あるいは、前記ホスト材料は、下記に示すTPBi(1,3,5-トリス(1-フェニル-1H-ベンゾイミダゾール-2-イル)ベンゼン)、TBADN、ADN(「DNA」ともいう)、CBP、CDBP、TCP、およびMADNからなる群より選択される少なくとも1種を含んでもよい。
前記発光層においてドーパントは、蛍光ドーパントおよびリン光ドーパントの少なくとも一方を含むことが好ましい。
例えば、前記リン光ドーパントは、イリジウム(Ir)、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)および銅(Cu)からなる群より選択される少なくとも1種を含む有機金属化合物を含んでもよい。
他の例として、前記リン光ドーパントは、下記化学式401で表される有機金属錯体を含むことが好ましい。
前記化学式401中、
Mは、イリジウム(Ir)、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)またはツリウム(Tm)であり、
401~X404は、互いに独立して、窒素原子または炭素原子であり、
401およびA402は、互いに独立して、置換もしくは非置換のベンゼン環、置換もしくは非置換のナフタレン環、置換もしくは非置換のフルオレン環、置換もしくは非置換のスピロ-フルオレン環、置換もしくは非置換のインデン環、置換もしくは非置換のピロール環、置換もしくは非置換のチオフェン環、置換もしくは非置換のフラン環、置換もしくは非置換のイミダゾール環、置換もしくは非置換のピラゾール環、置換もしくは非置換のチアゾール環、置換もしくは非置換のイソチアゾール環、置換もしくは非置換のオキサゾール環、置換もしくは非置換のイソオキサゾール環、置換もしくは非置換のピリジン環、置換もしくは非置換のピラジン、置換もしくは非置換のピリミジン環、置換もしくは非置換のピリダジン環、置換もしくは非置換のキノリン環、置換もしくは非置換のイソキノリン環、置換もしくは非置換のベンゾキノリン環、置換もしくは非置換のキノキサリン環、置換もしくは非置換のキナゾリン環、置換もしくは非置換のカルバゾール環、置換もしくは非置換のベンゾイミダゾール環、置換もしくは非置換のベンゾフラン環、置換もしくは非置換のベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のイソベンゾチオフェン環、置換もしくは非置換のベンゾオキサゾール環、置換もしくは非置換のイソベンゾオキサゾール環、置換もしくは非置換のトリアゾール環、置換もしくは非置換のオキサジアゾール環、置換もしくは非置換のトリアジン環、置換もしくは非置換のジベンゾフラン環、または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン環であり、
置換されたベンゼン環、置換されたナフタレン環、置換されたフルオレン環、置換されたスピロ-フルオレン環、置換されたインデン環、置換されたピロール環、置換されたチオフェン環、置換されたフラン環、置換されたイミダゾール環、置換されたピラゾール環、置換されたチアゾール環、置換されたイソチアゾール環、置換されたオキサゾール環、置換されたイソオキサゾール環、置換されたピリジン環、置換されたピラジン環、置換されたピリミジン環、置換されたピリダジン環、置換されたキノリン環、置換されたイソキノリン環、置換されたベンゾキノリン環、置換されたキノキサリン環、置換されたキナゾリン、置換されたカルバゾール環、置換されたベンゾイミダゾール環、置換されたベンゾフラン環、置換されたベンゾチオフェン環、置換されたイソベンゾチオフェン環、置換されたベンゾオキサゾール環、置換されたイソベンゾオキサゾール環、置換されたトリアゾール環、置換されたオキサジアゾール環、置換されたトリアジン環、置換されたジベンゾフラン、および置換されたジベンゾチオフェン環が有する少なくとも1種の置換基は、
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q401)(Q402)で表される基、-Si(Q403)(Q404)(Q405)で表される基、および-B(Q406)(Q407)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、-N(Q411)(Q412)で表される基、-Si(Q413)(Q414)(Q415)で表される基、および-B(Q416)(Q417)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;
-N(Q421)(Q422)で表される基、-Si(Q423)(Q424)(Q425)で表される基、または-B(Q426)(Q427)で表される基;であり、
401は、有機配位子であり、
xc1は、1~3の整数であり、
xc2は、0~3の整数である。
上記のQ401~Q407、Q411~Q417、およびQ421~Q427は、上記のQと同様の定義である。
401は、任意の一価、二価または三価の有機配位子でもある。例えば、L401は、ハロゲン配位子(例えば、Cl、F)、ジケトン配位子(例えば、アセチルアセトネート、1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオネート、2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオネート、ヘキサフルオロアセトネート)、カルボン酸配位子(例えば、ピコリネート、ジメチル-3-ピラゾールカルボキシレート、ベンゾエート)、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子リガンド、またはリン配位子(例えば、ホスフィン、ホスファイト)であるが、これらに限定されるものではない。
前記化学式401中、A401が2以上の置換基を有する場合、A401の2以上の置換基は互いに結合し、飽和環または不飽和環を形成することができる。
前記化学式401中、A402が2以上の置換基を有する場合、A402の2以上の置換基は互いに結合し、飽和環または不飽和環を形成することができる。
前記化学式401で、xc1が2以上である場合、化学式401で、Mに配位する複数のリガンド(下記化学式401’参照)は、互いに同一であっても異なっていてもよい。前記化学式401中、xc1が2以上である場合、A401およびA402は、それぞれ隣接する他のリガンドのA401およびA402と、それぞれ直接、あるいは連結基(例えば、炭素数1~5のアルキレン基、-N(R’)-(ここで、R’は、炭素数1~10のアルキル基または炭素数6~20のアリール基である)または-C(=O)-)を介して連結されてもよい。
前記リン光ドーパントは、下記化合物PD1~PD75からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましいが、これらに限定されるものではない。
あるいは、前記リン光ドーパントは、下記化合物PtOEP(白金オクタエチルポルフィリン)を含んでもよい。
上記蛍光ドーパントは、下記化合物(DPAVBi、BDAVBi、TBPe、DCM、DCJTB、Coumarin 6およびC545T)からなる群より選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
あるいは、前記蛍光ドーパントは、下記化学式501で表される化合物を含んでもよい。
前記化学式501中、
Ar501は、ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、インデノアントラセン環;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q501)(Q502)(Q503)で表される基(Q501~Q503は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、または炭素数1~60のヘテロアリール基である)からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、もしくはインデノアントラセン環;であり、
501~L503は、それぞれ独立して、上記Lと同様の定義であり、
501およびR502は、互いに独立して、
フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾール基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基、もしくはジベンゾチオフェニル基;または
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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基、およびジベンゾチオフェニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、トリアジニル基、ジベンゾフラニル基もしくはジベンゾチオフェニル基;であり、
xd1~xd3は、互いに独立して、0~3の整数であり、
xd4は、1~4の整数である。
上記蛍光ドーパントは、下記化合物FD1~FD9からなる群より選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
発光層におけるドーパントの含有量は、一般的に、ホスト材料100質量部に対して、0.01~15質量部が好ましいが、これに限定されるものではない。
発光層の厚みは、100Å~1,000Åが好ましく、200Å~600Åがより好ましい。発光層の厚みが前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、優秀な発光特性を示すことができる。
次に、発光層上部に電子輸送領域が配置される。
電子輸送領域は、正孔阻止層、電子輸送層(ETL)および電子注入層からなるい群より選択される少なくとも1種の層を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
例えば、電子輸送領域は、発光層から順に積層された電子輸送層/電子注入層または正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層の積層構造を有することができるが、これらに限定されるものではない。
一実施形態によれば、前記有機発光素子の有機層150は、発光層と第2電極190との間に介在された電子輸送領域を含んでもよい。
前記電子輸送領域が正孔阻止層を含む場合、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI)のような多様な方法を利用して、前記発光層上部に、前記正孔阻止層を形成することができる。真空蒸着法およびスピンコーティング法によって正孔阻止層を形成する場合、正孔阻止層の蒸着条件およびコーティング条件は、前記正孔注入層の蒸着条件およびコーティング条件を参照して適用することができる。
前記正孔阻止層は、例えば、下記化合物(BCPおよびBphen)の少なくとも一方を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
前記正孔阻止層の厚みは、好ましくは20Å~1,000Å、より好ましくは30Å~300Åである。正孔阻止層の厚みが前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を得ることができる。
前記電子輸送領域は、電子輸送層を含んでもよい。前記電子輸送層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI)のような多様な方法を利用して、前記発光層上部または前記正孔阻止層上部に形成される。真空蒸着法およびスピンコーティング法によって電子輸送層を形成する場合、電子輸送層の蒸着条件およびコーティング条件は、前記正孔注入層の蒸着条件およびコーティング条件を参照して適用することができる。
一方、前記電子輸送層は、下記化学式601で表される化合物、および下記化学式602で表される化合物の少なくとも一方を含んでもよい。
前記化学式601中、
Ar601は、
ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、もしくはインデノアントラセン環;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q301)(Q302)(Q303)で表される基(Q301~Q303は、互いに独立して、水素原子、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、または炭素数2~60のヘテロアリール基である)からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、ナフタレン環、ヘプタレン環、フルオレン環、スピロ-フルオレン環、ベンゾフルオレン環、ジベンゾフルオレン環、フェナレン環、フェナントレン環、アントラセン環、フルオランテン環、トリフェニレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、ピセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、もしくはインデノアントラセン環;であり、
601は、上記Lと同様の定義であり、
601は、
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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、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、もしくはイミダゾピリミジニル基;または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、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-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、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、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、およびイミダゾピリミジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、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、イソオキサゾリル基、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、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、カルバゾリル基、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、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、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またはイミダゾピリミジニル基であり、
xe1は、0~3の整数であり、
xe2は、1~4の整数である。
前記化学式602中、
611は、窒素原子またはC-(L611xe611-R611で表される基であり、X612は、窒素原子またはC-(L612xe612-R612で表される基であり、X613は、窒素原子またはC-(L613xe613-R613で表される基であり、X611~X613のうち少なくとも一つは、窒素原子であり、
この際、L611~L616は、互いに独立して、前記化学式2中のLと同様の定義である。
611~R616は、互いに独立して、
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-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、トリアジニル基、または
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のアルコキシ基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アズレニル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、およびトリアジニル基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、スピロ-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、ピレニル基、クリセニル基、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、キノリニル基、イソキノリニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、もしくはトリアジニル基であり、
xe611~xe616は、互いに独立して、0~3の整数である。
前記化学式601で表される化合物、および前記化学式602で表される化合物は、互いに独立して、下記化合物ET1~ET15からなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
あるいは、前記電子輸送層は、上記BCP、Bphen、ならびに下記Alq3、Balq、TAZ、およびNTAZのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記電子輸送層の厚みは、好ましくは100Å~1,000Å、より好ましくは150Å~500Åである。電子輸送層の厚みが前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を得ることができる。
前記電子輸送層は、前述のような物質以外に、金属含有物質をさらに含んでもよい。
前記金属含有物質は、Li錯体を含んでもよい。前記Li錯体は、たとえば、下記化合物ET-D1(リチウムキノレート(Liq))または下記化合物ET-D2を含んでもよい。
前記電子輸送領域は、第2電極190からの電子注入を容易にする電子注入層を含んでもよい。
前記電子注入層は、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、LB法、インクジェット印刷法、レーザ印刷法、レーザ熱転写法(LITI)のような多様な方法を利用して、前記電子輸送層上部に形成される。真空蒸着法およびスピンコーティング法によって電子注入層を形成する場合、電子注入層の蒸着条件およびコーティング条件は、前記正孔注入層の蒸着条件およびコーティング条件を参照して適用することができる。
前記電子注入層は、LiF、NaCl、CsF、LiO、BaO、およびLiqからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
前記電子注入層の厚みは、好ましくは1Å~100Å、より好ましくは3Å~90Åである。前記電子注入層の厚みが前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を得ることができる。
前述のような有機層150上部には、第2電極190が配置されている。前記第2電極190は、電子注入電極であるカソードでもあるが、このとき、前記第2電極190用物質としては、低い仕事関数を有する金属、合金、導電性化合物、およびそれらの混合物を使用することができる。第2電極190用物質の具体的な例としては、リチウム(Li)、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)などが挙げられる。あるいは、第2電極190用の物質として、ITOまたはIZOなどを使用することができる。前記第2電極190は、半透過型電極または透過型電極でもある。
以上、本発明に係る有機発光素子について、図1を参照して説明したが、これに限定されるものではない。
本明細書において、炭素数1~60のアルキル基は、炭素数1~60の直鎖状または分枝状の脂肪族炭化水素の一価の基を意味し、具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、ter-ブチル基、ペンチル基、iso-アミル基、ヘキシル基などが挙げられる。本明細書において、炭素数1~60のアルキレン基は、前記炭素数1~60のアルキル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数1~60のアルコキシ基は、-OA101(ここで、A101は、炭素数1~60のアルキル基である)の化学式で表される一価の基を意味し、その具体的な例としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基などが挙げられる。
本明細書において、炭素数2~60のアルケニル基は、炭素数2~60のアルキル基の中間または末端に、1以上の炭素-炭素二重結合を含む炭化水素基を意味し、その具体的な例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基などが挙げられる。本明細書において、炭素数2~60のアルケニレン基は、前記炭素数2~60のアルケニル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数2~60のアルキニル基は、炭素数2~60のアルキル基の中間または末端に、1以上の炭素-炭素三重結合を含む炭化水素基を意味し、その具体的な例としては、エチニル基、プロピニル基などが挙げられる。本明細書において、炭素数2~60のアルキニレン基は、前記炭素数2~60のアルキニル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数3~10のシクロアルキル基は、炭素数3~10の一価の飽和炭化水素の単環の基を意味し、その具体例としては、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が挙げられる。本明細書において、炭素数3~10のシクロアルキレン基は、前記炭素数3~10のシクロアルキル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基は、N、O、Si、P、およびSからなる群より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の一価の単環の基を意味し、その具体例としては、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が挙げられる。本明細書において、炭素数1~10のヘテロシクロアルキレン基は、前記炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数3~10のシクロアルケニル基は、炭素数3~10の一価の単環の基であり、環内に少なくとも1つの二重結合を有するが、芳香族性を有さない基を意味し、その具体例としては、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、炭素数3~10のシクロアルケニレン基は、前記炭素数3~10のシクロアルケニル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基は、N、O、Si、P、およびSからなる群より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の一価の単環の基であり、環内に少なくとも1つの二重結合を有する。前記炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基の具体例としては、2,3-ヒドロフラニル基、2,3-ヒドロチオフェニル基などを含む。本明細書において、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニレン基は、前記炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、炭素数6~60のアリール基は、炭素数6~60の芳香族炭素環を有する一価の基を意味し、炭素数6~60のアリーレン基は、炭素数6~60の芳香族炭素環を有する二価の基を意味する。炭素数6~60のアリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、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、クリセニル基などが挙げられる。前記炭素数6~60のアリール基および炭素数6~60のアリーレン基が2以上の環を含む場合、前記2以上の環は、互いに縮合されてもよい。
本明細書において、炭素数1~60のヘテロアリール基は、N、O、Si、PおよびSからなる群より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の芳香族炭素環を有する一価の基を意味する。炭素数1~60のヘテロアリーレン基は、N、O、PおよびSからなる群より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の芳香族炭素環を有する二価の基を意味する。前記炭素数1~60のヘテロアリール基の具体例としては、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が挙げられる。前記炭素数1~60のヘテロアリール基および炭素数1~60の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、互いに縮合されてもよい。
本明細書において、炭素数6~60のアリールオキシ基は、-OA102(ここで、A102は、炭素数6~60のアリール基である)で表される基を示し、炭素数6~60のアリールチオ基は、-SA103(ここで、A103は、炭素数6~60のアリール基である)で表される基を示す。
本明細書において、一価の非芳香族縮合多環基は、2以上の環が互いに縮合されており、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を有する一価の基(例えば、炭素数8~60の基)を意味する。一価の非芳香族縮合多環基の具体例としては、フルオレニル基などが挙げられる。本明細書において、二価の非芳香族縮合多環基は、前記一価の非芳香族縮合多環基と同様の構造を有する二価の基を意味する。
本明細書において、一価の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おり、環形成原子として炭素以外に、窒素原子(N)、酸素原子(O)、ケイ素原子(Si)、リン原子(P)、および硫黄原子(S)からなる群より選択される少なくとも1種のヘテロ原子を含み、分子全体が非芳香族性を有する一価の基(例えば、炭素数2~60の基)を意味する。前記一価の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、二価の非芳香族ヘテロ縮合多環基は、前記一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基と同様の構造を有する二価基を意味する。
本明細書において、置換された炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルキレン基、置換された炭素数3~10のシクロアルケニレン基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルケニレン基、置換された炭素数6~60のアリーレン基、置換された炭素数1~60のヘテロアリーレン基、置換された二価の非芳香族縮合多環基、置換された二価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、置換された炭素数1~60のアルキル基、置換された炭素数2~60のアルケニル基、置換された炭素数2~60のアルキニル基、置換された炭素数1~60のアルコキシ基、置換された炭素数3~10のシクロアルキル基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、置換された炭素数3~10のシクロアルケニル基、置換された炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、置換された炭素数6~60のアリール基、置換された炭素数6~60のアリールオキシ基、置換された炭素数6~60のアリールチオ基、置換された炭素数1~60のヘテロアリール基、置換された一価の非芳香族縮合多環基、及び置換された一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基が有する少なくとも1種の置換基は、
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q11)(Q12)(Q13)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、もしくは炭素数1~60のアルコキシ基;
炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;
重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基、および-Si(Q21)(Q22)(Q23)で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基で置換された、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数6~60のアリールオキシ基、炭素数6~60のアリールチオ基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、もしくは一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基;または-Si(Q31)(Q32)(Q33)で表される基;であり、
この際、Q~Q、Q11~Q13、Q21~Q23、およびQ31~Q33は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-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、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~60のアルキル基、炭素数2~60のアルケニル基、炭素数2~60のアルキニル基、炭素数1~60のアルコキシ基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルキル基、炭素数3~10のシクロアルケニル基、炭素数1~10のヘテロシクロアルケニル基、炭素数6~60のアリール基、炭素数1~60のヘテロアリール基、一価の非芳香族縮合多環基、または一価の非芳香族ヘテロ縮合多環基である。
本明細書において、「Ph」は、フェニル基を意味し、「Me」は、メチル基を意味し、「Et」は、エチル基を意味し、「tert-Bu」または「Bu」は、tert-ブチル基を意味する。
以下、合成例および実施例を挙げ、本発明の一実施形態による有機発光素子についてさらに具体的に説明する。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、Aのモル当量とBのモル当量とは互いに同一である。
合成例
(合成例1:化合物4の合成)
下記反応式1-1に従って化合物4を合成した。
<中間体A-1の合成>
2-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシン 2.18g(10mmol)、9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン 3.14g(15mmol)、Pd(dba) 0.45g(0.5mmol)、トリtert-ブチルホスフィン 0.1g(0.5mmol)および カリウムtert-ブトキシド 2.25g(20.0mmol)をトルエン250mlに溶かした後、85℃で7時間攪拌した。得られた反応混合物を常温まで冷却させた後、水150mLとジエチルエーテル150mLとの混合物で3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体A-1を3.32g(収率85%)得た。得られた中間体A-1の構造を、LC-MS(liquid chromatography-mass spectrometry)によって確認した:
2721NO:M 391.2。
<化合物4の合成>
中間体A-1 3.32g(8.5mmol)、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾール4.98g(13.5mmol)、Pd(dba) 0.45g(0.5mmol)、トリtert-ブチルホスフィン 0.1g(0.5mmol)およびカリウムtert-ブトキシド 2.25g(20.0mmol)をトルエン150mlに溶かした後、85℃で2時間撹拌した。前記反応混合物を常温に冷却させた後、水100mLとジエチルエーテル100mLとの混合物で3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、化合物4を4.35g(収率81%)得た。得られた化合物4の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4532:M 632.4。
(合成例2:化合物18の合成)
<化合物18の合成>
3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、3-ブロモ-ジベンゾ[b,d]フランを用いたという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物18を3.58g(収率75.6%)得た。得られた化合物18の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
3927NO:M 557.2。
(合成例3:化合物22の合成)
下記反応式1-2に従って化合物22を合成した。
<中間体A-2の合成>
9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、[1,1’-ビフェニル]-4-アミンを用いたという点を除いては、合成例1の中間体A-1の合成と同様の方法により、中間体A-2を3.08g(収率81%)得た。得られた中間体A-2の構造を、LC-MSによって確認した:
2417NO:M 351.1。
<化合物22の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体A-2を持ち多という点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物22 3.42g(収率84.1%)を合成した。得られた化合物22の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4228:M 592.3。
(合成例4:化合物29の合成)
下記反応式1-3に従って化合物29を合成した。
<中間体A-3の合成>
9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、ジベンゾ[b,d]フラン-3-アミンを使用したという点を除いては、合成例1の中間体A-1の合成と同様の方法により、中間体A-3 3.17g(収率78%)を得た。得られた中間体A-3の構造を、LC-MSによって確認した:
2415NO:M 365.1。
<化合物29の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体A-3を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物29 3.87g(収率87.3%)を得た。得られた化合物29の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4226:M 606.2。
(合成例5:化合物40の合成)
<中間体A-4の合成>
9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、9,9-ジフェニル-9H-フルオレン-2-アミンを用いたという点を除いては、合成例1の中間体A-1の合成と同様の方法により、中間体A-4 4.38g(収率84%)を得た。得られた中間体A-4の構造を、LC-MSによって確認した:
3725NO:M 515.2。
<化合物40の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体A-4を使用し、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、2-ブロモ-1,1’-ビフェニルを使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物40 2.49g(収率64.2%)を得た。得られた化合物40の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4933NO:M 667.4。
(合成例6:化合物44の合成)
<化合物44の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体A-4を使用し、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、4-ブロモジベンゾ[b,d]フランを使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物44 3.71g(収率80.5%)を得た。得られた化合物44の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4931NO:M 681.2。
(合成例7:化合物50の合成)
<化合物50の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体A-3を使用し、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、9-(4-ブロモフェニル)-9H-カルバゾールを使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物50 3.02g(収率71.4%)を得た。得られた化合物50の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4226:M 606.2。
(合成例8:化合物59の合成)
<化合物59の合成>
3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、2-ブロモジベンゾ[b,d]フランを使用したという点を除いては、前記合成例1の化合物4の合成と同一方法を利用し、化合物59 3.16g(収率77.4%)を得た。得られた化合物59の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
3927NO:M 557.2。
(合成例9:化合物69の合成)
下記反応式2-1に従って化合物69を合成した。
<中間体B-1の合成>
2-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシン 8.72g(40.0mmol)、ビス(ピノコラト)ジボロン 20.2g(80mmol)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)錯体 3.26g(4mmol)、および酢酸カリウム11.76g(120mmol)をトルエン500mlに溶かした後、70℃で5時間攪拌した。得られた反応混合物を常温に冷却し、水300mlを加えた後、エチルエーテル300mlで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体B-1 6.12g(収率49.3%)を得た。得られた中間体B-1の構造を、LC-MSによって確認した:
1819BO:M 310.2。
<中間体B-2の合成>
中間体B-1 6.12g(19.7mmol)、1-ブロモ-4-ヨードベンゼン8.46g(30mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)1.15g(1mmol)およびKCO 4.15g(30mmol)を、テトラヒドロフラン(THF)/HO(9/1体積比)混合溶液300mlに溶かした後、70℃で5時間攪拌した。得られた反応混合物を常温に冷却し、水150mlを加えた後、エチルエーテル150mlで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体B-2 4.64g(収率69.6%)を得た。得られた化合物の構造を、LC-MSによって確認した:
1811BrO:M 338.0。
<中間体B-3の合成>
中間体B-2 3.35g(9.5mmol)、9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン 3.14g(15mmol)、Pd(dba) 0.45g(0.5mmol)、トリtert-ブチルホスフィン 0.1g(0.5mmol)およびカリウムtert-ブトキシド 2.25g(20.0mmol)をトルエン250mlに溶かした後、85℃で7時間攪拌した。反応液を常温に冷やした後、水150mLおよびジエチルエーテル150mLで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体B-3 3.59g(収率80.9%)を得た。得られた中間体B-3の構造を、LC-MSによって確認した:
3325NO:M 467.2。
<化合物69の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体B-3を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物69 4.08g(収率74.9%)を合成した。生成した化合物69の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
5136:M 708.3。
(合成例10:化合物71の合成)
<化合物71の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体B-3を使用し、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、4-ブロモ-4’-フルオロ-1,1’-ビフェニルを使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物71 2.97g(収率61.7%)を得た。得られた化合物71の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4532FNO:M 637.2。
(合成例11:化合物76の合成)
下記反応式2-2に従って化合物76を合成した。
<中間体B-4の合成>
9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、ジベンゾ[b,d]フラン-3-アミンを使用したという点を除いては、合成例9の中間体B-3の合成と同様の方法により、中間体B-4 3.71g(収率78%)を得た。得られた中間体B-4の構造を、LC-MSによって確認した:
3019NO:M 441.2。
<化合物76の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体B-4を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物76 2.98g(収率71.8%)を得た。得られた化合物76を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4830:M 682.2。
(合成例12:化合物81の合成)
下記反応式2-3に従って化合物81を合成した。
<中間体B-5の合成>
1-ブロモ-4-ヨードベンゼンの代わりに、1,4-ビブロモナフタレンを使用したという点を除いては、合成例9の中間体B-2の合成と同様の方法により、中間体B-5 4.73g(収率67%)を得た。得られた中間体B-5の構造を、LC-MSによって確認した:
2213BrO:M 338.0。
<中間体B-6の合成>
中間体B-2の代わりに、中間体B-5を使用したという点を除いては、合成例9の中間体B-3の合成と同様の方法により、中間体B-6 4.04g(収率87%)を得た。得られた中間体B-6の構造を、LC-MSによって確認した:
3727NO:M 517.2。
<化合物81の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体B-6を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物81 3.39g(収率78.1%)を得た。得られた化合物81の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
5538:M 758.3。
(合成例13:化合物86の合成)
下記反応式2-4に従って化合物86を合成した。
<中間体B-7の合成>
1-ブロモ-4-ヨードベンゼンの代わりに、2,7-ジヨード-9,9-ジメチル-9H-フルオレンを使用したという点を除いては、合成例9の中間体B-2の合成と同様の方法により、中間体B-7 4.25g(収率70%)を得た。得られた中間体B-7の構造を、LC-MSによって確認した:
2719IO:M 502.1。
<中間体B-8の合成>
中間体B-2の代わりに、中間体B-7を使用し、9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、ジベンゾ[b,d]フラン-3-アミンを使用したという点を除いては、合成例9の中間体B-3の合成と同様の方法により、中間体B-8 4.20g(収率89%)を得た。得られた中間体B-8の構造を、LC-MSによって確認した:
3927NO:M 557.2。
<化合物86の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体B-8を使用し、3-ヨード-9-フェニル-9H-カルバゾールの代わりに、4-ブロモ-1,1’-ビフェニルを使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物86 3.39g(収率78.1%)を得た。得られた化合物86の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
5538:M 709.3。
(合成例14:化合物88の合成)
下記反応式3-1に従って化合物88を合成した。
<中間体C-1の合成>
2-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシンの代わりに、1-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシンを使用したという点を除いては、合成例1の中間体A-1の合成と同様の方法により、C-1 3.14g(収率70%)を合成した。得られた化合物を、LC-MSによって確認した:
2721NO:M 391.2
<化合物88の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体C-1を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物88 3.81g(収率83.7%)を得た。得られた化合物88の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
4532:M 632.3。
(合成例15:化合物95の合成)
下記反応式3-2に従って化合物95を合成した。
<中間体C-2の合成>
2-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシンの代わりに、1-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシンを使用し、9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミンの代わりに、9,9-ジフェニル-9H-フルオレン-2-アミンを使用したという点を除いては、合成例1の中間体A-1の合成と同様の方法により、C-2 3.91g(収率73%)を得た。得られた中間体C-2の構造を、LC-MSによって確認した:
3725NO:M 515.2。
<化合物95の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体C-2を使用したという点を除いては、前記合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物95 4.18g(収率82.1%)を得た。得られた化合物95の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
5536:M 756.3。
(合成例16:化合物108の合成)
下記反応式4-1に従って化合物108を合成した。
<中間体D-1の合成>
1-クロロジベンゾ[b,e][1,4]ダイオキシン 4.36g(20.0mmol)、ビス(ピノコラト)ジボロン 10.1g(40mmol)、[1,1’-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム(II)錯体 1.63g(2mmol)および酢酸カリウム 5.88g(60mmol)をトルエン300mlに溶かした後、70℃で5時間攪拌した。得られた反応混合物を常温に冷却し、水200mlを加えた後、エチルエーテル200mlで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体D-1 3.17g(収率51%)を得た。得られた中間体D-1の構造を、LC-MSによって確認した:
1819BO:M 310.1。
<中間体D-2の合成>
中間体D-1 3.17g(10.2mmol)、1-ブロモ-4-ヨードベンゼン4.23g(15mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)1.15g(1mmol)およびKCO 2.76g(20mmol)を、THF/HO(9/1体積比)混合溶液200mlに溶かした後、70℃で5時間攪拌した。得られた反応混合物を常温に冷却し、水80mlを加えた後、エチルエーテル80mlで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体D-2 2.28g(収率66%)を得た。得られた中間体D-2の構造を、LC-MSによって確認した:
1811BrO:M 338.0。
<中間体D-3の合成>
中間体D-2 2.28g(6.7mmol)、9,9-ジメチル-9H-フルオレン-2-アミン 2.1g(10mmol)、Pd(dba) 0.45g(0.5mmol)、トリtert-ブチルホスフィン 0.1g(0.5mmol)、およびカリウムtert-ブトキシド 2.25g(20.0mmol)をトルエン250mlに溶かした後、85℃で7時間攪拌した。反応液を常温に冷やした後、水150mLとジエチルエーテル150mLとで3回抽出した。そこから得た有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲルカラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体D-3 2.61g(収率83%)を得た。得られた中間体D-3の構造を、LC-MSによって確認した:
3327NO:M 469.2。
<化合物108の合成>
中間体A-1の代わりに、中間体D-3を使用したという点を除いては、合成例1の化合物4の合成と同様の方法により、化合物108 3.13g(収率79.4%)を得た。得られた化合物108の構造を、LC-MSおよびNMRによって確認した:
5136:M 708.3。
化合物のNMRおよびLC-MSの同定データを、下記表1-1および表1-2に示す。
(実施例1)
15Ω/cm(1,200Å)ITOガラス基板(コーニング(Corning)社製)を50mm×50mm×0.7mmのサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを用いて、それぞれ5分間超音波洗浄した後、30分間紫外線を照射してオゾンに露出させ、洗浄して真空蒸着装置に設けた。
前記ガラス基板のITOアノード上に、2-TNATA(4,4’,4”-tris(2-naphthylphenylamino)triphenylamine)を真空蒸着し、600Å厚の正孔注入層を形成し、前記正孔注入層上に化合物4を真空蒸着し、300Å厚の正孔輸送層を形成し、正孔輸送領域を形成した。
前記正孔輸送領域上に、9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン(ADN)(ホスト)およびN,N,N’,N’-テトラフェニル-ピレン-1,6-ジアミン(TPD)(ドーパント)を、質量比98:2で共蒸着し、300Å厚の発光層を形成した。
前記発光層上部に、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(Alq3)を真空蒸着し、300Å厚の電子輸送層を形成し、前記電子輸送層上部にLiFを蒸着し、10Å厚の電子注入層を形成し、電子輸送領域を形成した。
前記電子輸送領域上にAlを真空蒸着し、3,000Å厚のカソードを形成することによって、有機発光素子を作製した。
(実施例2~16、および比較例1~3)
正孔輸送層の形成時、化合物4の代わりに、下記表2に記載された化合物をそれぞれ使用したという点を除いては、実施例1と同様の方法により、有機発光素子を作製した。
(評価例)
実施例1~16、および比較例1~3で作製された有機発光素子の駆動電圧、電流密度、輝度、発光色、効率および半減期寿命(@100mA/cm)をPR650 Spectroscan Source Measurement Unit. (PhotoResearch社製)を用いて評価した。評価結果を下記表2に示す。
上記表2から、実施例1~16の有機発光素子は、比較例1~3の有機発光素子に比べ、低駆動電圧、高輝度、高効率および長寿命を有するということを確認することができる。
本発明について、前記合成例および実施例を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形、および均等な他の実施例が可能であるという点を理解するであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。
本発明の縮合環化合物、およびそれを含む有機発光素子は、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 有機発光素子、
110 第1電極、
150 有機層、
190 第2電極。

Claims (10)

  1. 下記化学式1で表される縮合環化合物:

    前記化学式1中、
    およびXは、酸素原子であり、
    は下記化学式2で表される基であり、R~R,R~Rは、互いに独立して、水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~20のアルキル基、または炭素数1~20のアルコキシ基であり、

    前記化学式2中、
    (L)a1は、単結合であり、
    ArおよびArは、互いに独立して、置換もしくは非置換の炭素数6~60のアリール基、または置換もしくは非置換の炭素数1~60のヘテロアリール基であり、
    該置換された炭素数1~60のヘテロアリール基が2以上の環を含む場合、前記2以上の環は互いに縮合されており、
    置換された炭素数6~60のアリール基、および置換された炭素数1~60のヘテロアリール基の置換基は、
    -F、フェニル基、ナフチル基、メチル基及びカルバゾリル基から選択される。
  2. 前記化学式2中のArおよびArは、互いに独立して、
    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インデニル基、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インダセニル基、置換もしくは非置換のアセナフチル基、置換もしくは非置換のフルオレニル基、置換もしくは非置換のスピロ-フルオレニル基、置換もしくは非置換のベンゾフルオレニル基、置換もしくは非置換のジベンゾフルオレニル基、置換もしくは非置換のフェナレニル基、置換もしくは非置換のフェナントレニル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフルオランテニル基、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レニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピセニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のペンタフェニル基、置換もしくは非置換のヘキサセニル基、置換もしくは非置換のペンタセニル基、置換もしくは非置換のルビセニル基、置換もしくは非置換のコロネニル基、置換もしくは非置換のオバレニル基、置換もしくは非置換のピロリル基、置換もしくは非置換のチオフェニル基、置換もしくは非置換のフラニル基、置換もしくは非置換のイミダゾリル基、置換もしくは非置換のピラゾリル基、置換もしくは非置換のチアゾリル基、置換もしくは非置換のイソチアゾリル基、置換もしくは非置換のオキサゾリル基、置換もしくは非置換のイソオキサゾリル基、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ラジニル基、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ピリダジニル基、置換もしくは非置換のインダゾリル基、置換もしくは非置換のプリニル基、置換もしくは非置換のキノリニル基、置換もしくは非置換のイソキノリニル基、置換もしくは非置換のベンゾキノリニル基、置換もしくは非置換のフタラジニル基、置換もしくは非置換のナフチリジニル基、置換もしくは非置換のキノキサリニル基、置換もしくは非置換のキナゾリニル基、置換もしくは非置換のシンノリニル基、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ェナントリジニル基、置換もしくは非置換のアクリジニル基、置換もしくは非置換のフェナントロリニル基、置換もしくは非置換のフェナジニル基、置換もしくは非置換のベンゾイミダゾリル基、置換もしくは非置換のベンゾフラニル基、置換もしくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換もしくは非置換のイソベンゾチアゾリル基、置換もしくは非置換のベンゾオキサゾリル基、置換もしくは非置換のイソベンゾオキサゾリル基、置換もしくは非置換のトリアゾリル基、置換もしくは非置換のテトラゾリル基、置換もしくは非置換のオキサジアゾリル基、置換もしくは非置換のトリアジニル基、置換もしくは非置換のベンゾカルバゾリル基、置換もしくは非置換のジベンゾカルバゾリル基、置換もしくは非置換のチアジアゾリル基、置換もしくは非置換のイミダゾピリジニル基、置換もしくは非置換のイミダゾピリミジニル基、置換もしくは非置換のベンゾキサンテニル基、または置換もしくは非置換のジベンゾジオキシニル基である、請求項1に記載の縮合環化合物。
  3. 前記ArおよびArは、互いに独立して、下記化学式5-1~5-7、5-9~5-79で表される基からなる群より選択される少なくとも1種の基である、請求項1または2に記載の縮合環化合物:




    前記化学式5-1~5-7、5-9~5-79中、
    31およびY32は、互いに独立して、酸素原子、硫黄原子、C(Z33)(Z34)で表される基、N(Z35)で表される基、またはSi(Z36)(Z37)で表される基であり、
    31~Z37は、互いに独立して、水素原子、-F、フェニル基、ナフチル基、及びカルバゾリル基から選択され、
    33およびZ34は、選択的に互いに連結され、飽和環または不飽和環を形成することができ、
    e2は、1または2であり、
    e3は、1~3の整数であり、
    e4は、1~4の整数であり、
    e5は、1~5の整数であり、
    e6は、1~6の整数であり、
    e7は、1~7の整数であり、
    e8は、1~8の整数であり、
    e9は、1~9の整数であり、
    は、隣接する原子との結合サイトである。
  4. 前記化学式1中のR~R,R4~Rは、互いに独立して、
    水素原子、重水素原子、-F、-Cl、-Br、-I、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、カルボン酸基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数1~10のアルキル基、もしくは炭素数1~10のアルコキシ基である、請求項1~3のいずれか1項に記載の縮合環化合物。
  5. 前記R~R,R~Rは、水素原子である、請求項1~4のいずれか1項に記載の縮合環化合物。
  6. 下記化合物1~68からなる群より選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1~5のいずれか1項に記載の縮合環化合物。











  7. 第1電極と、前記第1電極に対向した第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される発光層と、前記第1電極と前記第2電極との間に配置される有機層と、を含み、前記有機層は、請求項1~6のいずれか1項に記載の縮合環化合物を少なくとも1種含む、有機発光素子。
  8. 前記第1電極がアノードであり、
    前記第2電極がカソードであり、
    前記有機層が、i)前記第1電極と前記発光層との間に配置され、正孔注入層、正孔輸送層、バッファ層、および電子阻止層からなる群より選択される少なくとも1種を含む正孔輸送領域、ならびにii)前記発光層と前記第2電極との間に配置され、正孔阻止層、電子輸送層、および電子注入層からなる群より選択される少なくとも1種を含む電子輸送領域を含む、請求項7に記載の有機発光素子。
  9. 前記正孔輸送領域が、前記縮合環化合物を含む、請求項8に記載の有機発光素子。
  10. 前記正孔輸送領域が電荷生成物質をさらに含む、請求項9に記載の有機発光素子。
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