(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-30
(45)【発行日】2022-12-08
(54)【発明の名称】含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子
(51)【国際特許分類】
H01L 51/50 20060101AFI20221201BHJP
C07D 487/04 20060101ALI20221201BHJP
C09K 11/06 20060101ALI20221201BHJP
【FI】
H05B33/22 D
C07D487/04 CSP
H05B33/14 B
C09K11/06 690
C07D487/04 157
(21)【出願番号】P 2018153294
(22)【出願日】2018-08-16
【審査請求日】2021-06-08
(31)【優先権主張番号】10-2017-0121419
(32)【優先日】2017-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】512187343
【氏名又は名称】三星ディスプレイ株式會社
【氏名又は名称原語表記】Samsung Display Co.,Ltd.
【住所又は居所原語表記】1, Samsung-ro, Giheung-gu, Yongin-si, Gyeonggi-do, Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110002619
【氏名又は名称】弁理士法人PORT
(72)【発明者】
【氏名】坂本 直也
【審査官】辻本 寛司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2016/182186(WO,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2016-0132582(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07D 487/04
H01L 51/50
C09K 11/06
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電極と、
前記第1電極と向かい合う第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極の間に配置され、発光層を含む複数の有機層と、を含み、
前記第1電極と前記第2電極は、それぞれ独立して、Ag、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、In、Zn、及びSnからなる群から選択されるいずれか一つ、これらの中から選択される複数を含む化合物、これらの中から選択される複数を含む混合物、またはこれらの中から選択される1つ以上の酸化物を含み、
前記複数の有機層のうち少なくとも一つの有機層は、下記化学式1で表される含窒素環化合物を含むものである、有機電界発光素子:
【化1】
前記化学式1において、
A
1~A
10はそれぞれ独立してCR
3またはNであり、
R
1~R
3はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホス
フィニル基、置換もしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、
a及びbはそれぞれ独立して0以上4以下の整数である。
【請求項2】
前記A
1~A
8のうち、Nの個数は0、1または2である、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項3】
前記A
9~A
10が互いに同じものである、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項4】
前記A
1~A
8のうち少なくとも一つはCR
3またはNであり、
前記R
3はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基である、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項5】
A
9
~A
10はNである請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項6】
A
9及びA
10はそれぞれ独立してCR
3であり、
R
3は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基である請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項7】
a及びbが0である請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項8】
a及びbのうち少なくとも一つが1以上であり、
R
1~R
2のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基である、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項9】
前記化学式1で表される含窒素
環化合物は、下記第1化合物群に示した化合物のうちから選択されるいずれか一つである、請求項1に記載の有機電界発光素子。
[第1化合物群]
【化2】
。
【請求項10】
前記発光層が、前記含窒素
環化合物を含むものである請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項11】
前記発光層はホスト及びドーパントを含み、
前記ホストは前記含窒素
環化合物を含む、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項12】
前記有機層は、
前記第1電極と前記発光層との間に配置された正孔輸送領域と、
前記発光層と前記第2電極の間に配置された電子輸送領域と、を含み、
前記正孔輸送領域は前記含窒素
環化合物を含む、請求項1に記載の有機電界発光素子。
【請求項13】
下記化学式1で表される含窒素環化合物:
【化3】
前記化学式1において、
A
1~A
10はそれぞれ独立してCR
3またはNであり、
R
1~R
3はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、
a及びbはそれぞれ独立して0以上4以下の整数である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子に関する。
【背景技術】
【0002】
映像表示装置として、有機電界発光素子(Organic Electroluminescence Display)の開発が活発に行われている。有機電界発光表示装置は液晶表示装置などとは異なって、第1電極及び第2電極から注入された正孔及び電子を発光層で再結合させることで、発光層に含まれる有機化合物である発光材料を発光させて表示を実現する、いわゆる自発光型表示装置である。
【0003】
有機電界発光素子としては、例えば、第1電極、第1電極の上に配置された正孔輸送層、正孔輸送層の上に配置された発光層、発光層の上に配置された電子輸送層、及び電子輸送層の上に配置された第2電極で構成された有機素子が知られている。第1電極からは正孔が注入され、注入された正孔は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。一方、第2電極からは電子が注入され、注入された電子は正孔輸送層を移動して発光層に注入される。発光層に注入された正孔と電子が再結合されることで、発光層内で励起子が生成される。有機電界発光素子は、その励起子が更に基底状態に落ちる際に発生する光を利用して発光する。また、有機電界発光素子は上述した構成に限らず、様々な変更が可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、含窒素化合物及びそれを含む有機電界発光素子を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施形態は、下記化学式1で表される含窒素環化合物を提供する。
【化1】
前記化学式1において、A
1~A
10はそれぞれ独立してCR
3またはNであり、R
1~R
3はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換または無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基、置換もしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、a及びbはそれぞれ独立して0以上4以下の整数である。
【0006】
A1~A8のうち、Nの個数は0、1または2であってもよい。
【0007】
A9~A10が互いに同じものであってもよい。
【0008】
A1~A8のうち少なくとも一つはCR3またはNであり、R3はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
【0009】
A3~A10はNであってもよい。
【0010】
A9~A10はそれぞれ独立してCR3であり、R3は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であってもよい。
【0011】
a及びbが0であってもよい。
【0012】
a及びbのうち少なくとも一つが1以上であり、R1~R2のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
【0013】
本発明の一実施形態は、第1電極、第1電極と向かい合う第2電極、及び第1電極と第2電極の間に配置され、発光層を含む複数の有機層を含み、有機層のうち少なくとも一つの有機層が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものである有機電界発光素子を提供する。
【0014】
発光層は、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
【0015】
発光層はホスト及びドーパントを含み、ホストが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
【0016】
有機層は第1電極と発光層の間に配置された正孔輸送領域、及び発光層と第2電極の間に配置された電子輸送領域を含み、正孔輸送領域が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
本発明の一実施形態に係る有機電界発光素子では、前記第1電極と前記第2電極は、それぞれ独立して、Ag、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、In、Zn、及びSnからなる群から選択されるいずれか一つ、これらの中から選択される複数を含む化合物、これらの中から選択される複数を含む混合物、またはこれらの中から選択される1つ以上の酸化物を含むようにしてもよい。
【発明の効果】
【0017】
発明の一実施形態による含窒素化合物は有機電界発光素子の有機物層の材料として使用されることができ、これを使用することで有機電界発光素子の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【
図2】本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【
図3】本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
上述した本発明の目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付した図面及び下記好ましい実施形態を介して容易に理解できるはずである。しかし、本発明はここで説明される実施形態に限らず、他の形態に具体化されてもよい。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された内容が徹底で完全なものになるように、そして通常の技術者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。
【0020】
各図面を説明しながら、類似した参照符号を類似した構成要素に対して使用している。添付した図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示している。第1、第2などの用語は多用な構成要素を説明するのに使用されるが、構成要素が用語に限定されない。用語は一つの構造要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながらも第1構成要素は第2構成要素と称されてもよく同様に第2構成要素も第1構成要素と称されてもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
【0021】
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書の上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないと理解すべきである。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるとする場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下部に」にあるとする場合、これは他の部分の「直下」にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。
【0022】
【0023】
本明細書において、「置換もしくは無置換の」とは重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、シリル基、ホウ素基、ホスフィニル基、アルキル基、アルケニル基、アリール基、及びヘテロ環基からなる群から選択される一つ以上の置換基に置換されるまたは置換されていないことを意味する。また、例示された置換基それぞれは、置換されるまたは置換されていないものであってもよい。例えば、ビフェニル基はアリール基と解釈されてもよく、フェニル基に置換されたフェニル基と解釈されてもよい。
【0024】
本明細書において、ハロゲン原子の例としては、フッ素原子、塩素原子、ブロム原子、またはヨウ素原子が挙げられる。
【0025】
本明細書において、アルキル基は直鎖、分枝鎖、または環鎖であってもよい。アルキル基の炭素数は、1以上30以下、1以上20以下、1以上10以下、または1以上6以下である。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、i-ブチル基、2-エチルブチル基、3、3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、i-ペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、シクロペンチル基、1-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2-エチルペンチル基、4-メチル-2-ペンチル基、n-ヘキシル基、1-メチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、2-ブチルヘキシル基、シクロヘキシル基、4-メチルシクロヘ
キシル基、4-t-ブチルシクロヘキシル基、n-ヘプチル基、1-メチルペプチル基、2、2-ジメチルヘプチル基、2-エチルヘプチル基、2-ブチルヘプチル基、n-オクチル基、tーオクチル基、2-エチルオクチル基、2-ブチルオクチル基、2-ヘキシルオクチル基、3、7-ジメチルオクチル基、シクロオクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、アダマンチル基、2ーエチルデシル基、2-ブチルデシル基、2-ヘキシルデシル基、2-オクチルデシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、2-エチルドデシル基、2-ブチルドデシル基、2-ヘキシルドデシル基、2-オクチルデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、2-エチルヘキサデシル基、2-ブチルヘキサデシル基、2-ヘキシルヘキサデシル基、2-オクチルヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-イコシル基、2-エチルイコシル基、2-ブチルイコシル基、2-ヘキシルイコシル基、2-オクチルイコシル基、n-ヘンイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、n-ペンタコシル基、n-ヘキサコシル基、n-ヘプタコシル基、n-オクタコシル基、n-ノナコシル基、及びn-トリアコンチル基などが挙げられるが、これに限らない。
【0026】
本明細書において、アリール基は芳香族炭化水素環から誘導された任意の官能基または置換基を意味する。アリール基は、単環式アリール基または多環式アリール基であってもよい。アリール基の環を形成する炭素数は、6以上30以下、6以上20以下、または6以上15以下である。アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、テルフェニル基、クォーターフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、ビフェニレニル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、ベンゾフルオランテニル基、クリセニル基などが挙げられるが、これに限らない。
【0027】
本明細書において、フルオレニル基は置換されてもよく、2つの置換基が互いに結合してスピロ構造を形成してもよい。フルオレニル基が置換される場合の例示は以下のようである。但し、これに限らない。
【0028】
【0029】
本明細書において、ヘテロアリール基はヘテロ原子としてO、N、P、Si及びSのうち一つ以上を含むヘテロアリール基である。ヘテロアリール基がヘテロ原子を2つ含む場合、2つのヘテロ原子は互いに同じであってもよく、異なってもよい。ヘテロアリール基の環を形成する炭素数は、2以上30以下、または2以上20以下である。ヘテロアリール基は、単環式ヘテロアリール基または多環式ヘテロアリール基であってもよい。多環式ヘテロアリール基は、例えば2環または3還構造を有するものであってもよい。ヘテロアリール基の例としては、チオフェニル基、フラニル基、ピロル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、ピリジニル基、ビピリジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピリジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フェノキサジニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジニル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、N-アリールカルバゾリル基、N-ヘテロアリールカルバゾリル基、N-アルキルカルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベン
ゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、チエノチオフェニル基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、ジベンゾシロリル基、及びジベンゾフラニル基などが挙げられるが、これに限らない。
【0030】
本明細書において、シリル基はアルキルシリル基及びアリールシリル基を含む。シリル基の例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などが挙げられるが、これに限らない。
【0031】
本明細書において、ホウ素基はアルキルホウ素基及びアリールホウ素基を含む。ホウ素基の例としては、トリメチルホウ素基、トリエチルホウ素基、t-ブチルジメチルホウ素基、トリフェニルホウ素基、ジフェニルホウ素基、フェニルホウ素基などが挙げられるが、これに限らない。
【0032】
本明細書において、アルケニル基は直鎖または分枝鎖であってもよい。炭素数は特に限らないが、2以上30以下、2以上20以下、または2以上10以下である。アルケニル基の例としては、ビニル基、1-ブテニル基、1-ペンテニル基、1、3-ブタジエニルアリール基、スチレニル基、スチリルビニル基などが挙げられるが、これに限らない。
【0033】
本明細書において、アミノ基の炭素数は特に限らないが、1以上30以下である。アミノ基は、アルキルアミノ基及びアリールアミノ基を含む。アミノ基の例としては、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、9-メチル-アントラセニルアミノ基、トリフェニルアミノ基などが挙げられるが、これに限らない。
【0034】
本明細書において、ホスフィニル基は、ホスフィンオキシド基またはホスフィンスルフィド基であってもよい。例えば、ホスフィニル基はアリール基に置換されたホスフィンオキシド基であってもよい。
【0035】
まず、本発明の一実施形態による含窒素化合物について説明する。
【0036】
本発明の一実施形態による含窒素化合物は、下記化学式1で表される。
【化3】
【0037】
化学式1において、A1~A10はそれぞれ独立してCR3またはNであり、R1~R3はそれぞれ独立して水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のシリル基、置換もしくは無置換のホスフィニル基
、置換もしくは無置換の炭素数1以上20以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数2以上30以下のヘテロアリール基であり、a及びbはそれぞれ独立して0以上4以下の整数である。
【0038】
aが2以上であれば、複数のR1は互いに同じであってもよいし、異なってもよい。bが2以上であれば、複数のR2は互いに同じであってもよいし、異なってもよい。
【0039】
A1~A8のうち、Nの個数は0、1または2であってもよい。但し、これに限らない。
【0040】
A9~A10が互いに同じものであってもよい。例えば、A9~A10はNであってもよい。他の例として、A9~A10がCR3で、R3が互いに同じものであってもよい。A9~A10がCR3であれば、隣接する2つのR3は互いに結合して環を形成しない。
【0041】
A9~A10はそれぞれ独立してCR3であり、R3は水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、または置換もしくは無置換のフェニル基であってもよい。
【0042】
A9~A10はそれぞれ独立してCR3であり、R3は水素原子、置換もしくは無置換のメチル基、無置換のフェニル基であってもよい。
【0043】
A1~A8のうち少なくとも一つはCR3またはNであり、R3はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールシリル基、置換もしくは無置換のホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、置換もしくは無置換の単環式アリール基、置換もしくは無置換の含窒素単環式へテロアリール基、または置換もしくは無置換の多環式へテロアリール基であってもよい。
【0044】
A1~A8のうち少なくとも一つはCR3またはNであり、R3はフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。置換もしくは無置換の炭素数1以上5以下のアルキル基の例としては、メチル基、n-ブチル基、t-ブチル基などが挙げられる。
【0045】
a及びbが0であってもよい。但し、これに限らず、a及びbのうち少なくとも一つが1以上であってもよい。この場合、R1~R2のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のアリールシリル基、置換もしくは無置換のホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換の単環式アリール基、置換もしくは無置換の含窒素単環式ヘテロアリール基、または置換もしくは無置換の多環式へテロアリール基であってもよい。例えば、R1~R2のうち少なくとも一つがフッ素原子、シアノ基、置換もしくは無置換のアリールアミノ基、置換もしくは無置換のトリフェニルシリル基、置換もしくは無置換のジフェニルホスフィンオキシド基、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のピリジニル基、置換もしくは無置換のトリアジニル基、置換もしくは無置換のカルバゾール基、置換もしくは無置換のジベンゾフラニル基、または置換もしくは無置換のジベンゾチオフェニル基であってもよい。
【0046】
化学式1で表される含窒素化合物は、線対称構造を有するものであってもよい。但し、これに限らず、化学式1で表される含窒素化合物は非対称構造を有するものであってもよい。
【0047】
R1~R3はそれぞれ独立して水素原子、フッ素原子、シアノ基、メチル基、t-ブチル基、または下記構造式のうちいずれか一つで表される。
【0048】
【0049】
前記構造式はそれぞれ置換されてもよくまたは置換されなくてもよく、置換される場合、置換基は、例えばアルキル基、アリール基、及びヘテロアリール基のうち少なくとも一つであってもよい。例えば、R
1~R
3のうち少なくとも一つがトリアジニル基で、前記トリアジニル基がフェニル基に置換されてもよく、より詳しくは、下記構造式で表されてもよい。
【化5】
【0050】
本発明の一実施形態による化学式1で表される含窒素化合物は、下記第1化合物群に示した化合物のうちから選択されるいずれか一つであってもよい。但し、これに限らない。
【0051】
【0052】
本発明の一実施形態による含窒素化合物は、高い三重項エネルギー準位を有する。それによって、有機電界発光素子に使用されれば高効率化に寄与することができる。また、高い三重項エネルギー準位を有することで、一重項エネルギー準位及び三重項エネルギー準位の差を小さくして、熱活性化遅延蛍光用材料としても適用することができる。
【0053】
以下では、本発明の一実施形態による有機電界発光素子について説明する。以下では上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物との差を中心に詳しく説明するが、説明されていない部分は上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物に従う。
【0054】
本発明の一実施形態による有機電界発光素子は、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。
【0055】
図1は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
図2は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
図3は、本発明の一実施形態による有機電界発光素子を概略的に示す断面図である。
【0056】
図1~
図3を参照すると、本発明の一実施形態による有機電界発光素子10は、第1電極EL1、正孔輸送領域HTR、発光層EML、電子輸送領域ETR、及び第2電極EL
2を含む。
【0057】
第1電極EL1及び第2電極EL2は互いに対向して配置され、第1電極EL1と第2電極EL2の間には複数の有機層が配置される。複数の有機層は正孔輸送領域HTR、発光層EML、及び電子輸送領域ETRを更に含む。
【0058】
本発明の一実施形態による有機発光素子10は、第1電極EL1と第2電極EL2の間に配置された複数の有機層の間のうち少なくとも一つの有機層に上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含んでもよい。例えば、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物は発光層EMLに含まれるものであってもよい。但し、これに限らない。
【0059】
第1電極EL1は導電性を有する。第1電極EL1画素電極または正極である。第1電極EL1透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第1電極EL1が透過型電極であれば、第1電極EL1は透明金属酸化物、例えば、ITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、ZnO(zinc
oxide)、ITZO(indium tin zinc oxide)などを含む。第1電極EL1が半透過型電極または反射型電極であれば、第1電極EL1はAg、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、またはこれらの化合物や混合物(例えば、AgとMgの混合物)を含む。また、前記物質で形成された反射膜や半透過膜、及びITO、IZO、ZnO、ITZOなどで形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。例えば、第1電極EL1はITO/Ag/ITOの3層構造を有してもよいが、これに限らない。
【0060】
第1電極EL1の厚さは、約100nm以上約1000nm以下、例えば約100nm以上約300nm以下であってもよい。
【0061】
正孔輸送領域HTRは第1電極EL1の上に提供される。正孔輸送領域HTRは、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTL、正孔バッファ層及び電子阻止層EBLのうち少なくとも一つを含む。
【0062】
正孔輸送領域HTRは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
【0063】
例えば、正孔輸送領域HTRは正孔注入層HILまたは正孔輸送層HTLの単一層の構造を有してもよく、正孔注入物質と正孔輸送物質で形成された単一構造を有してもよい。また、正孔輸送領域HTRは、複数の互いに異なる物質で形成された単一層の構造を有するか、第1電極EL1から順番に積層された正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL、正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/正孔バッファ層、正孔注入層HIL/正孔バッファ層、正孔輸送層HTL/正孔バッファ層、または正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/電子阻止層EBLの構造を有してもよいが、これに限らない。
【0064】
正孔輸送領域HTRは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法(Langmuir-Blodgett)、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法(Laser Induced Thermal Imaging、LITI)などのような多様な方法を利用して形成される。
【0065】
正孔輸送領域HTRは、上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。詳しくは、正孔輸送領域HTRは下記化学式1で表される含窒素化合物を含んでもよい。正孔
輸送領域HTRは、下記化学式1で表される含窒素化合物を1種または2種以上含んでもよい。
【化7】
前記化学式1において、A
1~A
10,R
1、R
2、a及びbに関する具体的な説明は上述した通りである。
【0066】
例えば、正孔輸送領域HTRは多層構造を有するものであってもよく、多層構造のうち発光層EMLと接する層が上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。例えば、正孔輸送領域HTRは第1電極EL1から順番に積層された正孔注入層HIL/正孔輸送層HTL/電子阻止層EBLの構造を含み、電子阻止層EBLが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。
【0067】
正孔注入層HTLは、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物と、DNTPD(N、N’-ジフェニル-N、N’-ビス-[4-フェニル-m-トリルーアミノ)-フェニル]-ビフェニル-4、4’-ジアミン)、m-MTDATA(4,4’,4”-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)、TDATA(4,4’,4”-トリス(N,N-ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン)、2-TNATA(4,4’,4”-トリス{N,-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ}-トリフェニルアミン)、PEDOT/PSS(ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルフォナート)、PANI/DBSA(ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸)、PANI/CSA(ポリアニリン/カンファースルホン酸)、PANI/PSS(ポリアニリン)/ポリ(4-スチレンスルフォナート)、NPD(N、N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N、N’-ジフェニル-ベンジジン)、トリフェニルアミンを含むポリエテールケトン(TPAPEK)、4-イソプロピル-4’-メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、HAT-CN(ジピラジノ[2,3-f:2’,3’-h]キノキサリン-2,3,6,7,10,11-ヘキサカルボニトリル)などが挙げられる。
【0068】
正孔輸送層HTLは、例えば、N-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、TPD(N、N’-ビス(3-メチルフェニル)-N、N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン)、TCTA(4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン)などのようなトリフェニルアミン系誘導体、NPD(N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン)、TAPC(4,4’-シクロへキシリデンビス[N、N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン])、HMTPD(4、4’-ビス[N、N’-(3-トリル)アミノ]-3、3’-ジメチルビフェニル)などを含んでもよい。
【0069】
電子阻止層EBLは、当該技術分野で知られている一般的な材料を含んでもよい。電子阻止層EBLは、例えば、N-フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカ
ルバゾール系誘導体、フルオレン系誘導体、TPD(N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニル-[1,1-ビフェニル]-4,4’-ジアミン)、TCTA(4,4’,4”-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン)などのようなトリフェニルアミン系誘導体、NPD(N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン)、TAPC(4,4’-シクロへキシリデンビス[N,N-ビス(4-メチルフェニル)ベンゼンアミン])、HMTPD(4,4’-ビス[N,N’-(3-トリル)アミノ]-3,3’-ジメチルビフェニル)、またはmCPなどを含んでもよい。また、上述したように、電子阻止層EBLは、本発明の一実施形態による含窒素化合物を含む。
【0070】
正孔輸送領域HTRの厚さは、約10nm以上約1000nm以下、例えば約10nm以上約500nm以下であってもよい。正孔注入層HILの厚さは、例えば約3nm以上約100nm以下であり、正孔輸送層HTLの厚さは、約3nm以上約100nm以下であってもよい。例えば、電子阻止層EBLの厚さは、例えば約1nm以上約100nm以下であってもよい。正孔輸送領域HTR、正孔注入層HIL、正孔輸送層HTL、及び電子阻止層EBLの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の正孔輸送特性が得られる。
【0071】
正孔輸送領域HTRは、上述した物質以外に導電性を向上するために電荷生成物質を更に含む。電荷発生物質は、正孔輸送領域HTR内に均一にまたは不均一に分散されている。電荷発生物質は、例えば、p-ドーパント(dopant)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いずれか一つであってもよいが、これに限らない。例えば、p-ドーパントの非制限的な例としては、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)及びF4-TCNQ(2,3,5,6-テトラフルオロ-テトラシアノキノジメタン)など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などが挙げられるが、これに限らない。
【0072】
上述したように、正孔輸送領域HTRは、正孔バッファ層及び電子阻止層のうち少なくとも一つを更に含む。正孔バッファ層は、発光層EMLから放出される光の波長による共振距離を補償して光放出効率を増加させる。正孔バッファ層に含まれる物質としては、正孔輸送領域HTRに含まれ得る物質を使用してもよい。電子阻止層は、電子輸送領域ETRから正孔輸送領域HTRへの電子の注入を防止する役割をする。
【0073】
発光層EMLは正孔輸送領域HTRの上に提供される。発光層EMLは、例えば、約10nm以上約約100nm以下、または約10nm以上約30nm以下の厚さを有するものであってもよい。発光層EMLは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
【0074】
発光層EMLは、上述した本発明の一実施形態による含窒素環化合物を含む。上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物は、正孔輸送領域HTL及び発光層EMLのうち少なくとも一つに含まれる。
【0075】
発光層EMLは、化学式1で表される含窒素化合物を1種または2種以上含んでもよい。発光層EMLは、化学式1で表される含窒素化合物以外の公知の材料を更に含むものであってもよい。例えば、スピロ-DPVBi、スピロ-6P(2,2’,7,7’-テトラキス(ビフェニル-4-イル)-9,9’-スピロビフルオレン(スピロ-セキシフェニル))、DSB(ジスチリル-ベンゼン)、DSA(ジスチリル-アリーレン)、PFO(ポリフルオレン)系高分子、及びPPV(ポリ(p-フェニレンビニレン)系高分子で形成される群から選択されたいずれか一つを含む蛍光物質を更に含んでもよい。但し、
これに限らない。
【0076】
発光層EMLは、熱活性遅延蛍光を放射する発光層であってもよい。例えば、発光層EMLは、熱活性遅延蛍光を介して青色光を発光する青色発光層であってもよい。
【0077】
発光層EMLはホスト及びドーパントを含み、ホストが上述した本発明の一実施形態による含窒素化合物を含むものであってもよい。但し、これに限らず、ホストは公知の物質を含むものであってもよい。例えば、Alq3(トリス(8-ヒドロキシキノリノ)アルミニウム)、CBP(4,4’-ビス(N-カルバゾリル)-1,1’-ビフェニル)、PVK(ポリ(n-ビニルカルバゾール)、ADN(9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン)、TCTA(4,4’,4”-トリス(9-カルバゾリル)-トリフェニルアミン)、TPBi(1,3,5-トリス(N-フェニルベンズイミダゾール-2-イル)ベンゼン)、TBADN(3-tert-ブチル-9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、DSA(ジスチリルアリーレン)、CDBP(4,4’-ビス(9-カルバゾリル)-2,2’-ジメチル-ビフェニル)、MADN(2-メチル-9,10-ビス(2-ナフチル)アントラセン)、DPEPO(ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキシド)、CP1(ヘキサフェニルシクロトリホスファゼン)、UGH2(1,4-ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン)、DPSiO3(ヘキサフェニルシクロトリシロキサン)、DPSiO4(オクタフェニルシクロテトラシロキサン)、PPF(2,8-ビス(ジフェニルホスフォリル)ジゼンゾフラン)を使用してもよい。
【0078】
ドーパントは、公知の物質であれば制限なく採用されてもよい。ドーパントは、蛍光ドーパントまたはりん光ドーパントを含んでもよい。ドーパントは熱活性遅延蛍光ドーパントを含むものであってもよく、例えば、ACRSA(10-フェニル-10H,10’H-スピロ[アクリジン-9,9’-アントラセン]-10’-オン)、4CzPN(3,4,5,6-テトラ-9H-カルバゾール-9-イル-1,2-ベンゼンジカルボニトリル)、4CzIPN(2,4,5,6-テトラ-9H-カルバゾール-9-イル-イソフタロニトリル)、DMAC-DPS(ビス[4-9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン)、またはPSZ-TRZ(2-フェノキサジン-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン)などを含んでもよい。
【0079】
電子輸送領域ETRは、発光層EMLの上に提供される。電子輸送領域ETRは、正孔阻止層、電子輸送層ETL及び電子注入層のEILうち少なくとも一つを含むが、これに限らない。
【0080】
電子輸送領域ETRは、単一物質で形成された単一層、複数の互いに異なる物質で形成された単一層、または複数の互いに異なる物質で形成された複数の層を有する多層構造を有する。
【0081】
例えば、電子輸送領域ETRは電子注入層のEILまたは電子輸送層ETLの単一層の構造を有してもよく、電子注入物質と電子輸送物質で形成された単一層構造を有してもよい。また、電子輸送領域ETRは、複数の互いに異なる物質で形成された単一層構造を有するか、発光層EMLから順番に積層された電子輸送層ETL/電子注入層EIL、正孔阻止層/電子輸送層ETL/電子注入層EILの構造を有してもよいが、これに限らない。電子輸送領域ETRの厚さは、例えば、約100nm以上約150nm以下であってもよい。
【0082】
電子輸送領域ETRは、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェットプリント法、レーザプリント法、レーザ熱転写法(LITI)などのような多様な
方法を利用して形成される。
【0083】
電子輸送領域ETRが電子輸送層ETLを含む場合、電子輸送領域ETRは、Alq3(トリス(8-ヒドロキシキノリナト)アルミニウム)、1,3,5-トリ[(3-ピリジル)-フェン-3-イル]ベンゼン、2,4,6-トリス(3’-ピリジン-3-イル)ビフェニル-3-イル)-1,3,5-トリアジン、DPEPO(ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキシド)、2-(4-(N-フェニルベンゾイミダゾリル-1-イルフェニル)-9,10-ジナフチルアントラセン、TPBi(1,3,5-トリ(1-フェニル-1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)フェニル)、BCP(2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Bphen(4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、TAZ(3-(4-ビフェニルイル)-4-フェニル-5-テルト-ブチルフェニル-1,2,4-トリアゾール)、NTAZ(4-(1-ナフチル)-3,5-ジフェニル-4H-1,2,4-トリアゾール)、tBu-PBD(2-(4-ビフェニルイル)-5-(4-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール)、BAlq(ビス(2-メチル-8-キノリノラト-N1,O8)-(1,1’-ビフェニル-4-オラト)アルミニウム)、Bebq2(ベリリウムビス(ベンゾキノリン-10-オラト)、ADN(9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン)、及びこれらの混合物を含むが、これに限らない。電子輸送層ETLの厚さは、約10nm以上約100nm以下、例えば約15nm以上約50nm以下であってもよい。電子輸送層HTLの厚さが上述したような範囲を満足すれば、実質的な駆動電圧の上昇なしに満足できる程度の電子輸送特性が得られる。
【0084】
電子輸送領域ETRが電子注入層EILを含む場合、電子輸送領域ETRは、LiF、LiQ(Lithum quinolate)、Li2O、BaO、NaCl、CsF、Ybのようなランタン族金属、またはRbCl、Rblのようなハロゲン化金属などが使用されてもよいが、これに限らない。電子注入層EILはまた、電子輸送物質と絶縁性の有機金属塩が混合された物質からなってもよい。有機金属塩は、エネルギーバンドギャップが約4eV以上の物質であってもよい。詳しくは、例えば、有機金属塩は、金属酢酸塩、安息香酸金属塩、金属アセト酢酸塩、金属アセチルアセトネート、またはステアリン酸金属塩を含む。電子注入層EILの厚さは、約1Å以上約10nm以下、例えば約3Å以上約9nm以下であってもよい。電子注入層EILの厚さが上述した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できる程度の電子注入特性が得られる。
【0085】
電子輸送領域ETRは、上述したように、正孔阻止層を含む。正孔阻止層は、例えば、BCP(2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、Bphen(4,7-ジフェニル-1,10-フェナントロリン)、またはDPEPO(ビス[2-(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキシド)などを含んでもよいが、これに限らない。
【0086】
第2電極EL2は電子輸送領域ETRの上に提供される。第2電極EL2は、共通電極または負極である。第2電極EL2は透過型電極、半透過型電極、または反射型電極である。第2電極EL2が透過型電極であれば、第2電極EL2は透明金属酸化物、例えば、ITO、IZO、ZnO、ITZOなどからなる。
【0087】
第2電極EL2が半透過型電極または反射型電極であれば、第2電極EL2はAg、Mg、Cu、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Mo、Ti、またはこれらを含む化合物や混合物(例えば、AgとMgの混合物)を含む。または、前記物質で形成された反射膜や半透過膜、及びITO、IZO、ZnO、ITZOなどで形成された透明導電膜を含む複数の層構造であってもよい。
【0088】
図示していないが、第2電極EL2は補助電極と連結される。第2電極EL2が補助電極と連結されれば、第2電極EL2の抵抗を減少させることができる。
【0089】
有機電解発光素子10において、第1電極EL1と第2電極EL2にそれぞれ電圧が印加されることで、第1電極EL1から注入された正孔(hole)は正孔輸送領域HTRを経て発光層EMLに移動し、第2電極EL2から注入された電子が電子輸送領域ETRを経て発光層EMLに移動する。電子と正孔は発光層EMLで再結合して励起子を生成し、励起子が励起状態から基底状態に落ちながら発光するようになる。
【0090】
有機電界発光素子10が前面発光型であれば、第1電極EL1は反射型電極であって、第2電極EL2は透過型電極または半透過型電極であってもよい。有機電界発光素子10が背面発光型であれば、第1電極EL1は透過型電極または半透過型電極であって、第2電極EL2は反射型電極であってもよい。
【0091】
本発明の一実施形態による有機電界発光素子10は、三重項エネルギー準位が比較的高い化学式1で表される含窒素化合物を含むことを特徴とし、それによって高効率化を実現することができる効果がある。
【実施例】
【0092】
以下、具体的な実施例及び比較例を介して本発明をより詳しく説明する。下記実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲はこれに限らない。
【0093】
(合成例)
本発明の一実施例による含窒素化合物は、例えば、下記のように合成してもよい。但し、本発明の一実施例による含窒素化合物の合成方法はこれに限らない。
【0094】
1.化合物2の合成
本発明の一実施例による含窒素化合物である化合物2は、例えば、下記反応によって合成されてもよい。
【化8】
【0095】
(化合物Aの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、4-ブロモ-2-クロロ-1-ヨードベンゼン(5.00g)、(2-クロロフェニル)ボロン酸(2.46g)、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、0.91g)、炭酸カリウム(K2CO3、4.35g)を脱気したトルエン/エタノール/水の混合溶媒(10:1:2、200mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応
後、水を加えてトルエンで抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Aを3.47g(収率73%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Aの分子量は301であった。
【0096】
(化合物Bの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物A(3.00g)、カルバゾール(1.66g)、ビス(ジヘンジリデンアセトン)パラジウム(0)(Pd(dba)2、0.29g)、トリ-tert-ブチルホスフィン(P(tBu)3、0.40g)、ナトリウム-tert-ブトキシド(NaO(tBu)、0.96g)を脱水トルエン(200mL)に溶解し、8時間加熱還流した。反応後、水を加えてトルエンで抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Bを3.32g(収率86%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Bの分子量は388であった。
【0097】
(化合物ac-1の合成)
【化9】
Bioorg.Med.Chem.24(2016)5103-5114を参照し、1H,1’H-2,2’-ビベンズ[d]イミダゾールである化合物ac-1を合成した。
【0098】
(化合物2の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物A(3.00g)、化合物ac-1(1.81g)、Pd(dba)2(0.89g)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル(SPhos、1.27g)、NaO(tBu)(1.50g)を脱水キシレン(200mL)で溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物2を1.02g(収率24%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物2の分子量は549であった。
【0099】
2.化合物7の合成
【化10】
(化合物Cの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、2,2’-ジブロモ-5.5’-ジクロロ-1,1’-ビフェニル(3.00g)、化合物ac-1(1.84g)、(Pd(dba)
2(0.91g)、SPhos(1.29g)、NaO(tBu)(1.51g)を脱水キシレン(200mL)で溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH
2Cl
2で抽出し、有機層を分離してMgSO
4で乾燥した後、溶媒を減圧
流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Cを1.18g(収率33%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Cの分子量は453であった。
【0100】
(化合物7の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物C(1.00g)、3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボラン-2-イル)ピリジン(1.00g)、(Pd(PPh3)4(0.50g)、K2CO3(1.52g)を脱気したトルエン/エタノール/水の混合溶媒(10:1:2、50mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物7を0.85g(収率80%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物7の分子量は538であった。
【0101】
【0102】
(化合物Dの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、4-ブロモ-3-クロロベンゾニトリル(3.00g)、ビス(ピナコラート)ジボロン(5.27g)、[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) ジクロロメタン付加物(Pd(dppf)Cl2、1.13g)、酢酸カリウム(KOAc、4.08g)を脱水1,4-ジオキサン(100mL)に溶解して、10℃で8時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Dを2.92g(収率80%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Dの分子量は263であった。
【0103】
(化合物Eの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物D(2.50g)、4-ブロモ-3-クロロベンゾニトリル(2.05g)、(Pd(PPh3)4(1.09g)、K2CO3(2.62g)を脱気したトルエン/エタノール/水の混合溶媒(10:1:2、100mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を加えてMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Eを1.94g(収率75%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Eの分子量は273であった。
【0104】
(化合物14の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物E(1.90g)、化合物ac-1(1.62g)、Pd(dba)2(0.80g)、SPhos(1.14g)、NaO(tBu)(1.34g)を脱水キシレン(200mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物14を0.97g(収率32%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物14の分子量は434であった。
【0105】
【0106】
(化合物Fの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、3-ブロモ-2-クロロピリジン(5.00g)、2-(クロロフェニル)ボロン酸(4.06g)、(Pd(PPh3)4(1.50g)、K2CO3(7.12g)を脱気したトルエン/エタノール/水の混合溶媒(10:1:2、130mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Fを4.08g(収率70%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Fの分子量は224であった。
【0107】
(化合物15の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物F(4.00g)、化合物ac-1(4.18g)、Pd(dba)2(2.05g)、SPhos(2.93g)、NaO(tBu)(3.43g)を脱水キシレン(100mL)に溶解し、8時間加熱還流した。水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物15を1.31g(収率19%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物15の分子量は385であった。
【0108】
【0109】
(化合物Gの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、2-ブロモ-3-クロロピリジン(5.00g)、2-(クロロフェニル)ボロン酸(4.07g)、(Pd(PPh3)4(1.50g)、K2CO3(7.15g)を脱気したトルエン/エタノール/
水の混合溶媒(10:1:2、130mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Gを4.19g(収率72%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Gの分子量は224であった。
【0110】
(化合物18の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物G(4.00g)、化合物ac-1(4.18g)、Pd(dba)2(2.06g)、SPhos(2.92g)、NaO(tBu)(3.45g)を脱水キシレン(100mL)に溶解し、8時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物18を1.17g(収率17%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物18の分子量は385であった。
【0111】
【0112】
(化合物Hの合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、5-ブロモ-4-クロロ-2-フェニルピリミジン(5.00g)、2-(クロロフェニル)ボロン酸(2.90g)、(Pd(PPh3)4(1.07g)、K2CO3(5.13g)を脱気したトルエン/エタノール/水の混合溶媒(10:1:2、100mL)に溶解して、80℃で16時間攪拌した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物Hを4.25g(収率76%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物Hの分子量は301であった。
【0113】
(化合物25の合成)
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物F(4.00g)、化合物ac-1(3.11g)、Pd(dba)2(1.53g)、SPhos(2.18g)、NaO(tBu)(2.55g)を脱水キシレン(200mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物25を1.23g(収率20%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物25の分子量は462であった。
【0114】
【0115】
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物ac-1(5.00g)、4,4’-ジクロロ-3.3’-ビピリジン(4.80g)、Pd(dba)2(2.46g)、SPhos(3.50g)、NaO(tBu)(4.10g)を脱水キシレン(100mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物26を1.73g(収率21%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物26の分子量は386であった。
【0116】
【0117】
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物ac-1(5.00g)、3,3’-ジブロモ-2.2’-ビピリジン(6.70g)、Pd(dba)2(2.44g)、SPhos(3.50g)、NaO(tBu)(4.15g)を脱水キシレン(100mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物27を1.32g(収率16%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物27の分子量は386であった。
【0118】
9.化合物48の合成
(化合物ac-2の合成)
【化17】
【0119】
テトラへドロン65(2009)10797-10815を参照し、3,3’-ジメチル-1H,1H’-2,2’-ビインドールである化合物ac-2を合成した。
【0120】
【0121】
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物ac-2(5.00g)、3,3’-ジブロモ-4,4’-ビピリジン(6.03g)、Pd(dba)2(2.20g)、SPhos(3.15g)、NaO(tBu)(3.69g)を脱水キシ
レン(220mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物48を1.66g(収率21%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物48の分子量は412であった。
【0122】
10.化合物60の合成
(化合物ac-3の合成)
【化19】
【0123】
テトラへドロン62(2006)3033-3039を参照し、3,3’-ジメチル-1H,1H’-2,2’-ビインドールである化合物ac-3を合成した。
【0124】
【0125】
アルゴン(Ar)雰囲気下、500mLの三口フラスコに、化合物ac-3(5.00g)、化合物E(3.55g)、Pd(dba)2(1.49g)、SPhos(2.13g)、NaO(tBu)(2.50g)を脱水キシレン(70mL)に溶解し、6時間加熱還流した。反応後、水を加えてCH2Cl2で抽出し、有機層を分離してMgSO4で乾燥した後、溶媒を減圧流去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィで精製し、化合物60を1.14g(収率15%)得た。FAB-MS測定で測定された化合物60の分子量は584であった。
【0126】
(素子作成例1)
上述した化合物2、7、14、15、18、25、26、27、48、及び60を発光層のホスト材料として使用し、実施例1~10の有機電界発光素子を製作した。
【0127】
【0128】
下記比較例化合物X-1~X-4を発光層のホスト材料として使用し、比較例1~4の有機電界発光素子を製作した。
【0129】
【0130】
実施例1~10、及び比較例1~4の有機電界発光素子は、ITOで150nm厚さの第1電極を形成し、HAT-CNで10nm厚さの正孔注入層を形成し、α-NPDで80nm厚さの正孔輸送層を形成し、mCPで5nm厚さの電子阻止層を形成し、実施例化合物または比較例化合物にACRSAを18%ドーピングした20nm厚さの発光層を形成し、DPEPOで10nmの厚さの正孔阻止層を形成し、TPBiで30nm厚さの電子輸送層を形成し、LiFで0.5nm厚さの電子注入層を形成し、Alで100nm厚さの第2電極を形成した。各層は、全て真空蒸着法で形成した。
【化23】
【0131】
【0132】
図1を参照すると、本発明の一実施例による含窒素化合物を有機電界発光素子の発光層ホスト材料に適用すれば、高効率を達成し得ることが分かる。詳しくは、比較例1、2及び実施例1~10を参照すると、より高効率化されていることが分かる。これは、実施例化合物が比較例化合物に比べ平面性が低く、高い三重項エネルギー準位を有していて、ドーパントからホストへのエネルギーの移動が抑制されるためである。それによって、効率的な熱活性遅延蛍光発光も可能になる。比較例3の場合、ビイミダゾールを含む八員環構造を含むが、アルキル基で環構造を形成しているため安定性が十分ではなく、実施例に比べ効率が落ちる。比較例4と実施例10を比べると、実施例化合物が八員環構造を有しているため、ビインドール部位のインドール間の二面角がねじられた状態で固定されて高い三重項エネルギー準位を有するようになり、高効率化を具現することができる。
【0133】
(素子作成例2)
上述した化合物2を電子阻止層の材料として使用し、実施例11の有機電界発光素子を
製作した。
【0134】
【0135】
比較例化合物mCP及びX-2電子阻止層の材料として使用して、比較例5及び6の有機電界発光素子を製作した。
【0136】
[比較例化合物]
【化25】
実施例11、比較例5~6の有機電界発光素子は、ITOで150nm厚さの第1電極を形成し、HAT-CNで10nm厚さの正孔注入層を形成し、α-NPDで80nm厚さの正孔輸送層を形成し、実施例化合物または比較例化合物で5nm厚さの電子阻止層を形成し、DPEPOにACRSAを18%ドーピングした20nm厚さの発光層を形成し、DPEPOで10nmの厚さの正孔阻止層を形成し、TPBiで30nm厚さの電子輸送層を形成し、LiFで0.5nm厚さの電子注入層を形成し、Alで100nm厚さの第2電極を形成した。各層は、全て真空蒸着法で形成した。
【0137】
【表2】
製作した有機電界発光素子の発光特性評価には、浜松ホトニクス社製C9920-11輝度配向特性測定装置を利用した。
【0138】
前記表2を参照すると、本発明の一実施例による含窒素化合物は、正孔輸送領域にも利用することができ、高い三重項エネルギー準位によって励起子が周辺層に拡散されることを抑制して、比較例に比べ高効率化されていることが分かる。
【0139】
これまで本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更せずとも、他の具体的な形態に実施され得ることを理解できるはずである。よって、上述した実施例は全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解すべきである。
【符号の説明】
【0140】
10:有機電界発光素子 EL1:第1電極
HTR:正孔輸送領域 HIL:正孔注入層
HTL:電子輸送層 EML:発光層
ETR:電子輸送領域 ETL:電子輸送層
EIL:電子注入層 EL2:第2電極