JP2014118410A - 有機光電子素子用化合物並びにこれを含む有機発光素子及び有機発光素子を備える表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
有機光電子素子は、動作原理によって、下記のように2種類に大別できる。
先ず、一つは、外部の光源から素子に流入した光子によって有機物層において励起子が形成され、この励起子が電子と正孔とに分離され、この電子と正孔がそれぞれ異なる電極に伝達されて電流源(電圧源)として用いられるタイプの電子素子である。
もう一つは、2以上の電極に電圧又は電流を加えて電極と界面を形成する有機物半導体に正孔又は電子を注入し、注入された電子と正孔によって動作するタイプの電子素子である。
特に、有機発光素子(organic light emitting diode:OLED)は、近年、フラットパネルディスプレイの需要が高まるにつれて注目を集めている。一般に、有機発光現象とは、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに変換することをいう。
ここで、有機物層は、有機発光素子の効率と安定性を高めるために、異なる物質からなる多層構造を有する場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなり得る。
かような有機発光素子の構造において、両電極の間に電圧をかけると、正極からは正孔が、且つ、負極からは電子が有機物層に注入され、注入された正孔と電子とが遭遇して再結合して高エネルギーの励起子を形成することとなる。このときに形成された励起子が再び基底状態に遷移しながら特定の波長を有する光を発光する。
また、発光材料は、発光色によって、青色、緑色、赤色の発光材料と、より良好な天然色を得るために必要な黄色及び燈色の発光材料とに分けられる。
有機発光素子が上述した優れた特徴を十分に発揮するためには、素子内の有機物層を構成する物質、例えば、正孔注入物質、正孔輸送物質、発光物質、電子輸送物質、電子注入物質、発光材料の内、ホスト及び/又はドーパントなどが安定的で且つ効率的な材料によって裏付けられることが先行されなければならず、これまで安定的で且つ効率的な有機発光素子用有機物層材料の開発が十分になされていないのが現状であり、この理由から、新規な材料の開発が求め続けられている。このような材料の開発は、上述した他の有機光電子素子にも同様に求め続けられている。
低分子有機発光素子及び高分子有機発光素子は、両方とも、自己発光、高速応答、広視野角、超薄型、高画質、耐久性、広い駆動温度範囲などのメリットを有していることから、次世代のディスプレイとして注目を集めている。特に、既存の液晶ディスプレイ(LCD)と比較して自己発光型であることから暗所や外光の入射に拘わらずに視認性が良く、バックライトが不要であることからLCDの1/3レベルまで厚さ及び重さを減らすことができる。
したがって、近年の本格的なマルチメディア時代を迎えて最適なディスプレイとして脚光を浴びることが期待され、これらのメリットを基に、1980年代の後半に、最初に開発されて以来に効率80倍、寿命100倍以上に至る急激な技術発展を成し遂げてきており、最近には、40インチの有機発光素子パネルが発表されるなど大型化が急速に進んでいる。
大型化のためには、発光効率の増大及び素子の寿命向上が伴われる必要がある。このとき、素子の高い発光効率は、発光層内の正孔と電子との結合が円滑に行われなければ得られない。
また、寿命特性の向上させるためには素子の駆動時に生じるジュール熱によって材料が結晶化することも防止ししなければならない。この理由から、電子の注入性及び移動性に優れており、しかも、電気化学的な安定性の高い有機化合物の開発が切望されているという問題がある。
また、本発明の他の目的は、寿命、効率、駆動電圧、電気化学的な安定性及び熱的安定性に優れた有機発光素子及びこれを備える表示装置を提供することにある。
[化学式1]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Lは、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルケニレン基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルキニレン基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。)
また、このような化合物は、発光層の正孔注入/輸送材料、ホスト材料、又は電子注入/輸送材料として使用可能である。
これを用いた有機光電子素子は、優れた電気化学的及び熱的安定性を有して寿命特性に優れており、低い駆動電圧下でも高い発光効率を有することができるという効果がある。
本明細書において、「置換」とは、特に断りのない限り、置換基又は化合物のうちの少なくとも一つの水素が重水素、ハロゲン基、ヒドロキシ基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C30のアミン基、ニトロ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、C1〜C30のアルキル基、C1〜C10のアルキルシリル基、C3〜C30のシクロアルキル基、C6〜C30のアリール基、C1〜C20のアルコキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基などのC1〜C10のトリフルオロアルキル基またはシアノ基で置換されることを意味する。
本明細書において、「これらの組み合わせ」とは、特に断りのない限り、2以上の置換基が連結基で結合されているか、あるいは、2以上の置換基が縮合して結合されているものを意味する。
本明細書において、「アルキル基」とは、特に断りのない限り、脂肪族炭化水素基を意味する。アルキル基は、いかなる二重結合や三重結合を含んでいない「飽和アルキル基」であってもよい。
アルキル基は、分岐鎖状、直鎖状又は環状のものであってもよい。
アルキル基は、C1〜C20のアルキル基であってもよい。より具体的に、アルキル基は、C1〜C10のアルキル基又はC1〜C6のアルキル基であってもよい。
例えば、C1〜C4のアルキル基とは、アルキル鎖に1〜4個の炭素原子が存在するものを意味し、すなわち、アルキル鎖は、メチル、エチル、プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチル及びt−ブチルよりなる群から選ばれるものを意味する。
具体例を挙げると、アルキル基は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを意味する。
「アリール基」は、単一環又は融合環(すなわち、炭素原子の隣り合う対を共有する環)官能基を含む。
「ヘテロアリール基」とは、アリール基内にN、O、S及びPよりなる群から選ばれるヘテロ原子を1〜3個含み、且つ、残部は炭素であるものを意味する。ヘテロアリール基が融合環である場合、それぞれの環ごとにヘテロ原子を1〜3個含んでいてもよい。
また、電子特性とは、LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:最低未占有分子軌道)準位に応じて伝導特性を有して負極において形成された電子の発光層への注入及び発光層における移動を容易にする特性を意味する。より具体的に、電子を引き寄せる特性とほとんど同様である。
コア構造は、有機光電子素子の発光材料、正孔注入材料又は正孔輸送材料として利用可能である。特に、電子注入材料又は電子輸送材料に好適に利用可能である。
また、有機光電子素子用化合物は、コア部分とコア部分に置換された置換基に種々の他の置換基を導入することにより、様々なエネルギーバンドギャップを有する化合物になり得る。
[化学式1]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Lは、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルケニレン基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルキニレン基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
より具体的には、Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のフェニル基、置換若しくは非置換のナフチル基、置換若しくは非置換のアントラセニル基、置換若しくは非置換のフェナントリル基、置換若しくは非置換のナフタセニル基、置換若しくは非置換のピレニル基、置換若しくは非置換のビフェニリル基、置換若しくは非置換のp−ターフェニル基、置換若しくは非置換のm−ターフェニル基、置換若しくは非置換のクリセニル基、置換若しくは非置換のトリフェニレニル基、置換若しくは非置換のフェリレニル基、置換若しくは非置換のインデニル基、置換若しくは非置換のフラニル基、置換若しくは非置換のチオフェニル基、置換若しくは非置換のピロリル基、置換若しくは非置換のピラゾリル基、置換若しくは非置換のイミダゾリル基、置換若しくは非置換のトリアゾリル基、置換若しくは非置換のオキサゾリル基、置換若しくは非置換のチアゾリル基、置換若しくは非置換のオキサジアゾリル基、置換若しくは非置換のチアジアゾリル基、置換若しくは非置換のピリジル基、置換若しくは非置換のピリミジニル基、置換若しくは非置換のピラジニル基、置換若しくは非置換のトリアジニル基、置換若しくは非置換のベンゾフラニル基、置換若しくは非置換のベンゾチオフェニル基、置換若しくは非置換のベンズイミダゾリル基、置換若しくは非置換のインドリル基、置換若しくは非置換のキノリニル基、置換若しくは非置換のイソキノリニル基、置換若しくは非置換のキナゾリニル基、置換若しくは非置換のキノキサリニル基、置換若しくは非置換のナフチリジニル基、置換若しくは非置換のベンズオキサジニル基、置換若しくは非置換のベンズチアジニル基、置換若しくは非置換のアクリジニル基、置換若しくは非置換のフェナジニル基、置換若しくは非置換のフェノチアジニル基、置換若しくは非置換のフェノキサジニル基、又はこれらの組み合わせであってもよいが、これらに何ら制限されない。
これにより、有機光電素子が必要とする材料の特性を実現することができる。
なお、オルト、パラ、メタの結合位置を変更することによっても三重項エネルギーバンドギャップを調節することができる。
置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基の具体例としては、キノリニレン基、イソキノリニレン基、ピリジニレン基、ピリミジニレン基、トリアジニレン基、ピロリレン基、ピラゾリレン基、イミダゾリレン基、イミダゾリニレン基、ピラジニレン基、インドリレン基、フリニレン基、インダゾリレン基、チオフェニレン基、ベンゾチオフェニレン基、イソチアゾリレン基などが挙げられる。
[化学式2]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
[化学式3]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
[化学式4]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
この場合、化合物が折れ曲がり構造を有することにより溶解度が高まり、共役長さを減らすことにより高い三重項エネルギー値を有することができる。
[化学式5]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
[化学式6]
式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
R1〜R4及びR’は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。
これにより、高効率の有機光電素子が実現可能である。
すなわち、有機光電子素子用化合物は、リン光又は蛍光のホスト材料、青色の発光ドーパント材料、または電子輸送材料として使用可能である。
これにより、本発明一実施形態による有機光電子素子用化合物を含む有機光電子素子を提供することができる。
このとき、有機光電子素子とは、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスター、有機感光体ドラム、有機メモリ素子などを意味する。特に、有機太陽電池の場合には、本発明の一実施形態による有機光電子素子用化合物が電極や電極バッファ層に含まれて量子効率を増大させ、有機トランジスターの場合にはゲート、ソース−ドレイン電極などにおいて電極物質として使用可能である。
本発明の一実施形態による有機発光素子は、正極と、負極と、正極と負極との間に挟持される少なくとも1層以上の有機薄膜層とを備える有機発光素子において、有機薄膜層のうちの少なくともいずれか1層は本発明の一実施形態による有機光電子素子用化合物を含むものである。
特に、正孔輸送層又は正孔注入層に本発明の一実施形態による有機光電子素子用化合物を含めてもよい。
また、有機光電子素子用化合物が発光層内に含まれる場合に、有機光電子素子用化合物はリン光又は蛍光ホストとして含まれてもよく、特に、蛍光青色ドーパント材料として含まれてもよい。
図1〜図5を参照すると、本発明の一実施形態による有機発光素子(100、200、300、400、500)は、正極120と、負極110と、これらの正極と負極との間に挟持された少なくとも1層の有機薄膜層105と、を備える。
正極物質の具体例としては、ニッケル、白金、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属又はこれらの合金、亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などの金属酸化物、ZnOとAl又はSnO2とSbなどの金属と酸化物の組み合わせ、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ[3、4−(エチレン−1、2−ジオキシ)チオフェン](polyehtylenedioxythiophene:PEDT)、ポリピロール及びポリアニリンなどの導電性高分子などが挙げられるが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。好ましくは、正極として、インジウム錫酸化物(ITO)を含む透明電極を用いてもよい。
負極物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、錫、鉛、セシウム、バリウムなどの金属又はこれらの合金、LiF/Al、LiO2/Al、LiF/Ca、LiF/Al及びBaF2/Caなどの多層構造物質などが挙げられるが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。好ましくは、負極として、アルミニウムなどの金属電極を用いてもよい。
図1を参照すると、有機薄膜層105は、発光層130だけで存在している。
図2は、有機薄膜層105として電子輸送層付き発光層230と正孔輸送層140が存在する2層型有機発光素子200を示すものである。
図2を参照すると、有機薄膜層105は、電子輸送層付き発光層230及び正孔輸送層140を備える2層型であってもよい。この場合、発光層130は、電子輸送層としての機能し、正孔輸送層140は、インジウム錫酸化物(ITO)などの透明電極との接合性及び正孔輸送性を向上させる機能をする。
図3を参照すると、有機薄膜層105において発光層130は独立しており、電子輸送性や正孔輸送性に優れた膜(電子輸送層150及び正孔輸送層140)を別途に積層している。
図4は、有機薄膜層105として電子注入層160と、発光層130と、正孔輸送層140と、正孔注入層170とが存在する4層型有機発光素子400を示すものである。
図4を参照すると、正孔注入層170は、正極として用いられるインジウム錫酸化物(ITO)との接合性を向上させることができる。
図5を参照すると、有機発光素子500は、電子注入層160を別設して低電圧化に有利である。
このとき、有機光電子素子用化合物は、電子輸送層150又は電子注入層160を有する電子輸送層150に使用可能であり、中でも、電子輸送層に含まれる場合に、正孔遮断層(図示せず)を別設する必要がないため、より単純化された構造の有機発光素子を提供することができるので好ましい。
上述した有機発光素子は、基板に正極を形成した後、真空蒸着法、スパッターリング、プラズマプレーティング及びイオンプレーティングなどの乾式成膜法、又はスピンコート、浸漬法、流動コート法などの湿式成膜法などにより有機薄膜層を形成した後、その上に負極を形成して製造することができる。
以下に、本発明の具体的な実施例を挙げる。
但し、下記の実施例は本発明を具体的に例示したり説明したりするためのものに過ぎず、これらに本発明が制限されることはない。
{実施例1:A−1の合成}
本発明の有機光電子素子用化合物の、より具体的な例として挙げられた上記化学式[A−1]の化合物を、下記の反応式1に示す経路を経て合成した。
[反応式1]
2−(3−ブロモフェニル)−4、6−ジフェニルピリミジン(2−(3−bromophenyl)−4、6−diphenylpyrimidine)5.00g(12.9mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(bis(pinacolato)diboron)3.94g(15.5mmol)、PdCl2(dppf).C.H2Cl2527mg(0.645mmol)とポタシウムアセテート(potassium acetate)3.80g(38.7mmol)をDMF100mLに入れた後に100℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をエチルアセテート(ethyl acetate)/トルエンの条件下で再結晶により精製して目的化合物である中間体(A)4.59g(歩留まり82%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3)(AVANCE DIGITAL 300,Bruker Co.):9.09(s,1H);8.82(dt,1H);8.31−8.28(m,4H);8.00(s,1H),7.97(dt,1H);7.60−7.50(m,7H);1.99(s,12H)>
中間体(A)1.80g(4.14mmol)、3−ブロモカルバゾール(3−bromocarbazole)1.02g(4.14mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(Pd(PPh3)4)478mg(0.414mmol)と炭酸カルシウム(potassium carbonate)1.72g(12.4mmol)をトルエン(toluene)8mL、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)8mL、水8mLの混合溶液に入れた後に還流攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、抽出により水溶液層を除去した後に、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン(n−hexane)=1:5<v/v>)して目的化合物である中間体(B)1.43g(歩留まり73%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):9.04(s,1H);8.72(d,1H);8.42(s,1H);8.33−8.31(m,4H);8.16(t,2H);8.06(s,1H);7.84−7.81(m,2H);7.66(d,1H);7.60−7.50(m,6H);7.48−7.44(m,2H);7.27−7.24(m,2H)>
カルバゾール(carbazole)2.00g(12.0mmol)、1−ブロモ−3−ヨードベンゼン(1−bromo−3−iodobenzene)2.02mL(15.8mmol)、銅(Cu)2.29g(36.0mmol)と炭酸カルシウム4.98g(36.0mmol)をDMF30mLに入れた後に130℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、エチルアセテートで希釈した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:20<v/v>)して目的化合物である中間体(C)3.80g(歩留まり98%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):8.16−8.13(d,1H),7.75−7.69(m,2H),7.57−7.40(m,7H),7.33−7.30(m,2H)>
中間体(B)474mg(1.00mmol)、中間体(C)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:4<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノール(Methanol)の条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−01) 465mg(歩留まり65%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):9.05(t,1H);8.73(dt,1H);8.50(d,1H);8.34−8.30(m,4H);8.23(d,1H);8.17(d.2H);8.06(s,1H);7.88−7.83(m,4H);7.77−7.72(m,2H);7.69−7.63(m,2H);7.61−7.52(m,8H);7.50−7.43(m,3H);7.33(dd,3H);7.17(d,1H)>
中間体(A)1.80g(4.14mmol)、2−ブロモカルバゾール(2−bromocarbazole)1.02g(4.14mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(Pd(PPh3)4)478mg(0.414mmol)と炭酸カルシウム(potassium carbonate)1.72g(12.4mmol)をトルエン(toluene)8mL、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)8mL、水8mLの混合溶液に入れた後に還流攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、抽出により水溶液層を除去した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン(n−hexane)=1:5<v/v>)して目的化合物である中間体(D)1.52g(歩留まり78%)を得た。
中間体(D)474mg(1.00mmol)、中間体(C)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:4<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノールの条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−02) 515mg(歩留まり72%)を得た。
2−(3−ブロモフェニル)−4、6−ジフェニル−1、3、5−トリアジン(2−(3−bromophenyl)−4、6−diphenyl−1、3、5−triazine)5.00g(12.9mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(bis(pinacolato)diboron)3.94g(15.5mmol)、PdCl2(dppf).C.H2Cl2527mg(0.645mmol)とポタシウムアセテート(potassium acetate)3.80g(38.7mmol)をDMF100mLに入れた後に100℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をエチルアセテート(ethyl acetate)/トルエンの条件下で再結晶により精製して目的化合物である中間体(E)4.25g(歩留まり76%)を得た。
中間体(E)2.00g(4.59mmol)、3−ブロモカルバゾール(3−bromocarbazole)1.13g(4.59mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(Pd(PPh3)4)530mg(0.459mmol)と炭酸カルシウム(potassium carbonate)1.91g(13.8mmol)をトルエン(toluene)10mL、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)10mL、水10mLの混合溶液に入れた後に還流攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、抽出により水溶液層を除去した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン(n−hexane)=1:4<v/v>)して目的化合物である中間体(F)1.50g(歩留まり69%)を得た。
中間体(F)475mg(1.00mmol)、中間体(C)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:3<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノールの条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−03) 422mg(歩留まり59%)を得た。
アクリドン(acridone)2.00g(10.2mmol)、1−ブロモ−3−ヨードベンゼン(1−bromo−3−iodobenzene)1.95mL(15.3mmol)、ジピバロイルメタン(dipivaloylmethane)1.06mL(5.10mmol)、ヨード化銅(CuI)389mg(2.04mmol)と炭酸カルシウム2.82g(20.4mmol)をDMF50mLに入れた後に還流攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、エチルアセテートで希釈した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:10<v/v>)して目的化合物である中間体(G)2.85g(歩留まり80%)を得た。
中間体(B)474mg(1.00mmol)、中間体(G)420mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:3<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノールの条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−04) 387mg(歩留まり52%)を得た。
フェノキサジン(phenoxazine)2.00g(10.9mmol)、1−ブロモ−3−ヨードベンゼン(1−bromo−3−iodobenzene)2.08mL(16.4mmol)、銅(Cu)2.08g(32.7mmol)と炭酸カルシウム4.52g(32.7mmol)をDMF30mLに入れた後に130℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、エチルアセテートで希釈した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:20<v/v>)して目的化合物である中間体(H)1.52g(歩留まり41%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):7.62(ddd,1H);7.53(t,1H);7.47(t,1H);7.31(ddd,1H);6.71−6.58(m,8H);5.92(dd,2H)>
中間体(B)474mg(1.00mmol)、中間体(H)406mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:5<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノールの条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−05) 497mg(歩留まり68%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):9.04(t.1H);8.73(dt,1H);8.48(d.1H);8.33−8.30(m,4H);8.23(d,1H);8.05(s.1H);7.89−7.76(m,4H);7.68−7.65(m,2H);7.63−7.52(m,6H);7.49−7.43(m,2H);7.36−7.31(m,1H);7.25−7.16(m,2H);6.75−6.67(m,6H);6.17−6.11(m,2H)>
カルバゾール(carbazole)2.00g(12.0mmol)、1−ブロモ−3−ヨードベンゼン(1−bromo−3−iodobenzene)2.02mL(15.8mmol)、銅(Cu)2.29g(36.0mmol)と炭酸カルシウム4.98g(36.0mmol)をDMF30mLに入れた後に130℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、エチルアセテートで希釈した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:20<v/v>)して目的化合物である中間体(I)3.68g(歩留まり95%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):8.22(d,2H),7.84−7.76(m,2H),7.55−7.41(m,6H),7.39−7.31(m,2H)>
中間体(B)474mg(1.00mmol)、中間体(I)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:4<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノール(Methanol)の条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−06) 386mg(歩留まり54%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):9.08(t.1H);8.74(dt,1H);8.53(d,1H);8.34−8.31(m,4H);8.27(d,1H);8.17(d,2H);8.06(s,1H);7.91−7.81(m,6H);7.69(d,2H);7.65−7.53(m,8H);7.49−7.46(m,3H);7.40−7.32(m,3H);7.20(dd, 1H)>
2−(4−ブロモフェニル)−4、6−ジフェニルピリミジン(2−(4−bromophenyl)−4、6−diphenylpyrimidine)5.00g(12.9mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン(bis(pinacolato)diboron)3.94g(15.5mmol)、PdCl2(dppf).C.H2Cl2527mg(0.645mmol)とポタシウムアセテート(potassium acetate)3.80g(38.7mmol)をDMF100mLに入れた後に100℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をエチルアセテート(ethyl acetate)/トルエンの条件下で再結晶により精製して目的化合物である中間体(J)4.81g(歩留まり86%)を得た。
中間体(J)1.80g(4.14mmol)、3−ブロモカルバゾール(3−bromocarbazole)1.02g(4.14mmol)、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)(Pd(PPh3)4)478mg(0.414mmol)と炭酸カルシウム(potassiumcarbonate)1.72g(12.4mmol)をトルエン(toluene)8mL、テトラヒドロフラン(tetrahydrofuran)8mL、水8mLの混合溶液に入れた後に還流攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、抽出により水溶液層を除去した後にシリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン(n−hexane)=1:5<v/v>)して目的化合物である中間体(K)1.12g(歩留まり57%)を得た。
中間体(K)474mg(1.00mmol)、中間体(I)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:4<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノール(Methanol)の条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−07) 444mg(歩留まり62%)を得た。
中間体(K)474mg(1.00mmol)、中間体(C)387mg(1.20mmol)、Pd2(dba)391.6mg(0.100mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine、ttbp)100μL(50%トルエン溶液、0.200mmol)とソジウム−tert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)192mg(2.00mmol)をキシレン(xylene)10mLに入れた後に145℃において加熱攪拌した。
反応が終わった後に、常温まで冷却させ、シリカゲルに通させて減圧ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。
生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィにより分離(エチルアセテート:n−ヘキサン=1:4<v/v>)した。生成物をトルエン/メタノール(Methanol)の条件下で再結晶により精製して目的化合物である化学式(A−08) 559mg(歩留まり78%)を得た。
<1H−NMR(300MHz,CDCl3):8.54(d,2H);8.46(d,1H),8.34−8.30(m,4H);8.24(d,1H);8.16(d,2H);8.02(s,1H);7.91−7.85(m,4H);7.80(dd,1H);7.72−7.69(m,2H);7.60(d,1H);7.59−7.53(m,8H);7.49−7.40(m,3H);7.37−7.28(m,3H);7.25−7.16(m,1H)>
{実施例9:有機発光素子の製造}
(ステップ1:有機光電素子用組成物の製造)
上記実施例1に従い合成されたホスト化合物にドーパントとしてのIr(ppy)3を10重量%ドープして発光層形成用混合物として用いた。
発光層形成用混合物1重量%をトルエン溶媒に溶かして有機光電素子用組成物を製造した。
先ず、インジウム錫酸化物(ITO)をガラス基板の上にコートした透明電極基板をきれいに洗浄した後、インジウム錫酸化物(ITO)を感光性樹脂とエッチング液を用いて所望の形状にパターニングし、再びきれいに洗浄した。
インジウム錫酸化物(ITO)の上部にPEDOT(バイエル社製のBatron P4083)を約55nmの範囲の厚さに揃えてコートした後、180℃において約1時間ベークして正孔注入層を形成した。
このとき、発光層形成用組成物をスピンコートする前に0.2mmのフィルタによりろ過した。
発光層の厚さは、発光層形成用組成物の濃度とスピンコート速度を調節することにより、約45nmにした。
有機発光素子は、具体的には、ITO/PEDOT:PSS(55nm)/EML(ホスト化合物(90重量%)+ドーパント化合物(10重量%)、45nm)/ET202(15nm)/LiQ(15nm)/Al(120nm)の構造に製作した。
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例2に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
{実施例11:有機発光素子の製造}
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例3に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
{実施例12:有機発光素子の製造}
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例4に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
{実施例13:有機発光素子の製造}
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例5に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例6に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
{実施例15:有機発光素子の製造}
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例7に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
{実施例16:有機発光素子の製造}
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに実施例8に従い合成されたホスト化合物を用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
実施例1に従い合成されたホスト化合物の代わりに、下記の化学式で表されるPVK(polyvinylcarbazole)とPBD(2−(4−biphenyl)−5−(4−t−butylphenyl)−1、3、4−oxadiazole)の1:1重量比の混合物をホストとして用いた以外は、実施例9の方法と同様にして有機発光素子を製造した。
有機発光素子の製作に用いられたIr(ppy)3、PVK、PBDの構造は、下記の通りである。
上記実施例9〜16と比較例1に従い製造されたそれぞれの有機発光素子に対して、電圧による電流密度変化、輝度変化及び発光効率を測定した。
具体的な測定方法は、下記の通りであり、その結果を下記の表1に示す。
(1)電圧変化による電流密度変化の測定
製造された有機発光素子に対し、電圧を0Vから10Vまで上げながら電流−電圧計(Keithley 2400)を用いて単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で割って結果を得た。
(2)電圧変化による輝度変化の測定
製造された有機発光素子に対し、電圧を0Vから10Vまで上げながら輝度計(Minolta Cs−1000A)を用いてそのときの輝度を測定して結果を得た。
(3)発光効率の測定
上記(1)及び(2)から測定された輝度と電流密度及び電圧を用いて、同じ電流密度(10mA/cm2)の電流効率(cd/A)を計算した。
より具体的には、実施例14及び15は、駆動電圧、電流効率、電力効率において全て比較例1に比べて優れた素子性能を示した。
これを基に、低電圧、高効率、高輝度、長寿命の特性を有する有機発光素子を製作することができた。
110 負極
120 正極
105 有機薄膜層
130 発光層
140 正孔輸送層
150 電子輸送層
160 電子注入層
170 正孔注入層
230 電子輸送層付き発光層
Claims (20)
- 有機光電子素子用の化合物であって、
下記の化学式1で表されることを特徴とする有機光電子素子用化合物。
[化学式1]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Lは、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルケニレン基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルキニレン基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリーレン基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリーレン基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記X4は、単一結合であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記X4は、−CR’R”−であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記X4は、−O−であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記X4は、−S−であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記X4は、−C(=O)−であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式2で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
[化学式2]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式3で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
[化学式3]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式4で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
[化学式4]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式5で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
[化学式5]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
X4は、単一結合、−CR’R”−、−O−、−S−、−S(=O)−、−S(=O)2−、−SiR’R”−又は−C(=O)−であり、
R1〜R4、R’及びR”は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記有機光電子素子用化合物は、下記の化学式6で表されることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
[化学式6]
(式中、X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちの少なくともいずれか一つはNであり、
R1〜R4及びR’は、互いに独立して、水素、重水素、ハロゲン基、シアノ基、ヒドロキシル基、アミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアミン基、ニトロ基、カルボキシル基、フェロセニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキル基、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基、置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルコキシ基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールオキシ基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリルオキシ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアシル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニル基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルオキシ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアシルアミノ基、置換若しくは非置換のC2〜C20のアルコキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC7〜C20のアリールオキシカルボニルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルファモイルアミノ基、置換若しくは非置換のC1〜C20のスルホニル基、置換若しくは非置換のC1〜C20のアルキルチオール基、置換若しくは非置換のC6〜C20のアリールチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のヘテロシクロチオール基、置換若しくは非置換のC1〜C20のウレイド基、置換若しくは非置換のC3〜C40のシリル基、又はこれらの組み合わせであり、
Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基又は置換若しくは非置換のC2〜C30のヘテロアリール基である。) - 前記Ar1及びAr2は、互いに独立して、置換若しくは非置換のC6〜C30のアリール基であることを特徴とする請求項11に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記X1〜X3は、互いに独立して、CR’又はNであり、前記X1〜X3のうちのいずれか二つはNであることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 前記有機光電子素子は、有機光電素子、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスター、有機感光体ドラム及び有機メモリ素子よりなる群から選ばれるいずれか一種であることを特徴とする請求項1に記載の有機光電子素子用化合物。
- 正極と、
負極と、
前記正極と負極との間に挟持される少なくとも1層以上の有機薄膜層とを備える有機発光素子において、
前記有機薄膜層のうちの少なくともいずれか1層は、請求項1乃至15に記載の有機光電子素子用化合物を含むものであることを特徴とする有機発光素子。 - 前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、正孔遮断層及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれるいずれか一つであることを特徴とする請求項16に記載の有機発光素子。
- 前記有機光電子素子用化合物は、発光層内に含まれるものであることを特徴とする請求項16に記載の有機発光素子。
- 前記有機光電子素子用化合物は、発光層内にリン光又は蛍光ホスト材料として用いられるものであることを特徴とする請求項16に記載の有機発光素子。
- 請求項16乃至19に記載の有機発光素子を備えることを特徴とする表示装置。
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