(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-12-09
(54)【発明の名称】化合物、並びに有機半導体層、有機電子デバイス、表示デバイス及びそれを含む照明デバイス
(51)【国際特許分類】
C07D 401/10 20060101AFI20221202BHJP
C07D 471/04 20060101ALI20221202BHJP
C07D 251/24 20060101ALI20221202BHJP
C07D 401/04 20060101ALI20221202BHJP
C07D 405/14 20060101ALI20221202BHJP
C07D 241/42 20060101ALI20221202BHJP
C07D 241/12 20060101ALI20221202BHJP
C07D 239/74 20060101ALI20221202BHJP
H01L 51/50 20060101ALI20221202BHJP
H01L 27/32 20060101ALI20221202BHJP
【FI】
C07D401/10 CSP
C07D471/04 105E
C07D251/24
C07D401/04
C07D405/14
C07D241/42
C07D241/12
C07D239/74
H05B33/14 A
H01L27/32
H05B33/22 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022521153
(86)(22)【出願日】2020-10-08
(85)【翻訳文提出日】2022-06-07
(86)【国際出願番号】 EP2020078287
(87)【国際公開番号】W WO2021069595
(87)【国際公開日】2021-04-15
(32)【優先日】2019-10-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】503180100
【氏名又は名称】ノヴァレッド ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
(72)【発明者】
【氏名】ガラン ガルシア,エレナ
(72)【発明者】
【氏名】シュルツェ,ベンヤミン
(72)【発明者】
【氏名】パヴィチッチュ,ドマゴイ
(72)【発明者】
【氏名】マリン,リディア
【テーマコード(参考)】
3K107
4C063
4C065
【Fターム(参考)】
3K107AA01
3K107BB01
3K107BB02
3K107CC21
3K107CC45
3K107DD74
3K107DD76
3K107DD78
4C063AA01
4C063AA03
4C063BB01
4C063BB06
4C063CC29
4C063CC31
4C063CC34
4C063CC43
4C063CC76
4C063DD12
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4C063DD29
4C063DD43
4C063EE10
4C065AA03
4C065AA18
4C065BB06
4C065CC09
4C065DD02
4C065EE02
4C065HH01
4C065JJ01
4C065KK02
4C065LL01
4C065PP03
4C065PP11
(57)【要約】
本発明は、以下の式(I)
【化1】
を有する化合物、この化合物を含む半導体層、前記有機半導体層を含む有機電子デバイス、および前記有機電子デバイスを含むデバイスに関連する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(I)を有する化合物であって、
【化1】
式中、
- Aは、少なくとも1つの6員環を含む、置換または非置換のC
3~C
14ヘテロアリーレンであり、前記6員環は少なくとも2個のN原子を含み、1つ以上の置換基は、基A中に存在する場合、C
1~C
7アルキル、C
1~C
7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R
1、R
2、Q-Ar
1およびZ-Yは、AのC原子に結合され;
- Q-Ar
1およびZ-Yは、Aの少なくとも2個のN原子を含む6員環のC原子に結合され;
- R
1は、H、置換または非置換のC
6~C
18アリール、および置換または非置換のC
2~C
18ヘテロアリールからなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R
1中に存在する場合、C
1~C
7アルキル、C
1~C
7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R
2は、H、置換または非置換のC
6~C
18アリール、および置換または非置換のC
2~C
18ヘテロアリールからなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R
2中に存在する場合、C
1~C
7アルキル、C
1~C
7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択されるか;またはAがC
3ヘテロアリーレンである場合は存在せず;
- Qは、AとAr
1との間の単結合を表すか、または式(II)もしくは式(III)を有している基であり;
【化2】
- 式(II)および式(III)中、「*」記号は、それぞれAおよびAr
1への結合位置を表し;
- Xは、H、C
1~C
7アルキルであるか、または一般式(IV)によって表され;
【化3】
- 式(IV)中、
- Ar
2~Ar
6のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar
2およびAr
6のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;または
- a~eが同時に0である場合、XはAr
1に対するオルト位にあり;
- Ar
1は、置換または非置換のC
6~C
60アリール、CNで置換されたフェニルおよび置換または非置換のN含有C
3~C
20ヘテロアリールからなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar
1中に存在する場合、C
1~C
7アルキル、C
1~C
7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- Ar
1は、Aとは異なり;
- Zは、AとYとの間の単結合、または式(V)もしくは(VI)を有する基を表し;
【化4】
- 式(V)および(VI)中、「*」記号は、それぞれAおよびYへの結合位置を表し;
- Yは、H、C
1~C
7アルキルであるか、または一般式(VII)によって表され;
【化5】
- 式(VII)中、
- Ar
7~Ar
11のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar
7およびAr
11のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;
- XおよびYは、同時にHおよび/またはC
1~C
7アルキルであることはできず;
- QおよびYは、C
1~C
7アルキル、C
1~C
7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群より選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
- 2≦a+b+c+d+e+f+g+h+i+k≦5であれば、a~kは独立して0または1であり;
- Ar
2~Ar
11は、置換または非置換の、C
6~C
12アリールおよびC
4~C
10ヘテロアリールからなる群から独立して選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar
2~Ar
11の1つ以上において存在する場合、C
1~C
6アルキル、C
1~C
6アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC
1~C
6アルキル、一部または全部を重水素置換したC
1~C
6アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
6アルキル、一部または全部をフッ素置換したC
1~C
6アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- 式(IV)および式(VII)はどちらも縮合芳香環を含まず;並びに
- 以下の式を有する化合物は除外される、
【化6】
化合物。
【請求項2】
Aの6員環が2~3個のN原子を含む、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
Qが式(II)または(III)を有する基を表し、および/またはZが式(V)または(VI)を有する基を表す、請求項1または2に記載の化合物。
【請求項4】
Qが式(II)を有する基を表し、および/またはZが式(V)を有する基を表す、先行する請求項のいずれかに記載の化合物。
【請求項5】
Qが式(II)を有する基を表し、およびZが式(V)を有する基を表す、先行する請求項のいずれかに記載の化合物。
【請求項6】
Aが、トリアジニレン、ピリミジニレン、ピラジニレン、キノキサリニル、キナゾリニレン、およびベンゾキナゾリニレンからなる群より選択される、先行する請求項のいずれかに記載の化合物。
【請求項7】
Ar
1が、フェニル、ナフチル、フェナントレン、ピリジニル、キノリニル、イソキノリニル、アザフェナントレニル、カルバゾリル、ベンゾ-ニトリリル、
【化7】
からなる群より選択される、先行する請求項のいずれかに記載の化合物。
【請求項8】
式(I)の化合物に含まれる芳香環の総数が7~14である、先行する請求項のいずれかに記載の化合物。
【請求項9】
先行する請求項のいずれかに記載の式(I)の化合物を含む有機半導体層。
【請求項10】
前記有機半導体層が電荷発生層である、請求項9に記載の有機半導体層を含む有機電子デバイス。
【請求項11】
前記有機半導体層が電子輸送層であり、且つ前記電子輸送層が1つ以上の添加剤を含み、
前記添加剤がn型ドーパントであってもよい、請求項9に記載の有機半導体層を含む有機電子デバイス。
【請求項12】
前記有機半導体層が電子輸送層であり、且つ前記電子輸送層が式(I)の化合物からなる、請求項9に記載の有機半導体層を含む有機電子デバイス。
【請求項13】
請求項10に記載の有機電子デバイスを含む表示デバイス。
【請求項14】
請求項10に記載の有機電子デバイスを含む照明デバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、化合物及びそれを含む有機半導体層に関する。本発明はさらに、有機半導体層、それぞれ化合物を含む有機電子デバイスに関する。さらに、本発明は、有機電子デバイスを含む表示デバイスまたは照明デバイスに関する。
【0002】
〔背景技術〕
自己発光デバイスである有機発光ダイオード(OLED)は、広い視野角、優れたコントラスト、迅速な応答性、高明度(brightness)、優れた駆動電圧特性、および色再現性を有している。典型的なOLEDはアノード、正孔輸送層(HTL)、発光層(EML)、電子輸送層(ETL)、およびカソードを含み、これらは基板上に順次積層される。この点に関して、HTL、EML、およびETLは、有機化合物および/または有機金属化合物から形成された薄膜である。
【0003】
アノード及びカソードに電圧を印加すると、アノード電極から注入された正孔はHTLを介してEMLに移動し、カソード電極から注入された電子はETLを介してEMLに移動する。正孔及び電子は、EML内で再結合して励起子を生成する。励起子が励起状態から基底状態に落ちると、光が放出される。正孔及び電子の注入及びフローはバランスが保たれる必要がある。その結果、上記の構成を有しているOLEDは効率に優れる。
【0004】
窒素原子を含むヘテロアリール基、トリアジン基を含む化合物は当技術分野で公知であり、有機エレクトロニクス用途、特に電子輸送材料として使用される。
【0005】
しかしながら、有機電子デバイスにおいて使用するためのそれぞれの化合物の電子特性を改善すること、特に、当該技術分野において公知の化合物と比較して改善された真空加工性を有する化合物を提供する必要性が依然として存在する。さらに、有機電子デバイスの性能を改善するために、特にその効率、寿命、および駆動電圧、とりわけ寿命の点を改善するために適切な化合物を提供する必要性が依然として存在する。
【0006】
したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点を克服する、新規な有機電子デバイスおよびその中で使用するための化合物を提供することであり、特に、改善された特性、とりわけ真空加工性を有し、特に、有機電子デバイスの電子輸送層に使用される場合に有機電子デバイスの寿命および安定性を改善するのに適し得る、新規な化合物を提供することである。
【0007】
〔発明の概要〕
上記目的は、一般式(I)を有する化合物によって達成される:
【0008】
【0009】
式中、
- Aは、少なくとも1つの6員環を含む、置換または非置換のC3~C14ヘテロアリーレンであり、前記6員環は少なくとも2個のN原子を含み、1つ以上の置換基は、基A中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R1、R2、Q-Ar1およびZ-Yは、AのC原子に結合され;
- Q-Ar1およびZ-Yは、Aの少なくとも2個のN原子を含む6員環のC原子に結合され;
- R1は、H、置換または非置換のC6~C18アリール(好ましくはフェニル、ナフチルまたはビフェニル、最も好ましくはフェニル)、および置換または非置換のC2~C18ヘテロアリール(好ましくは置換または非置換のC5~C12ヘテロアリール、最も好ましくはピリジル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェン-イル、またはベンゾチオフェン-イル)からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R2は、H、置換または非置換のC6~C18アリール(好ましくはフェニル、ナフチルまたはビフェニル、最も好ましくはフェニル)、および置換または非置換のC2~C18ヘテロアリール(好ましくは置換または非置換のC5~C12ヘテロアリール、最も好ましくはピリジル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェン-イル、またはベンゾチオフェン-イル)からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R2中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;またはAがC3ヘテロアリーレンである場合は存在せず;
- Qは、AとAr1との間の単結合、または式(II)もしくは式(III)を有している基を表し;
【0010】
【0011】
- 式(II)及び式(III)中、「*」記号は、それぞれ、AおよびAr1への結合位置を表し;
- Xは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(IV)によって表され;
【0012】
【0013】
- 式(IV)中、
- Ar2~Ar6のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar2およびAr6のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;または
- a~eが同時に0である場合、XはAr1に対するオルト位にあり;
- Ar1は、置換または非置換のC6~C60アリール、CNで置換されたフェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリールからなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- Ar1は、Aとは異なり、
- Zは、AとYとの間の単結合、または式(V)もしくは式(VI)を有している基を表し;
【0014】
【0015】
- 式(V)及び式(VI)中、「*」記号は、それぞれ、AおよびYへの結合位置を表し;
- Yは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(VII)によって表され;
【0016】
【0017】
- 式(VII)中、
- Ar7~Ar11のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar7およびAr11のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;
- XおよびYは、同時にHおよび/またはC1~C7アルキルであることはできず;
- QおよびYは、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、H、FおよびCNからなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
- 2≦a+b+c+d+e+f+g+h+i+k≦5であれば、a~kは独立して0または1であり;
- Ar2~Ar11は、置換または非置換の、C6~C12アリールおよびC4~C10ヘテロアリールからなる群から独立して選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar2~Ar11の1つ以上において存在する場合、C1~C6アルキル、C1~C6アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- 式(IV)及び式(VII)はどちらも縮合芳香環を含まず;ならびに
- 以下の式を有する化合物は除外される。
【0018】
【0019】
驚くべきことに、上記式(I)の化合物は、当該技術分野において公知の化合物と比較して改善された真空加工性を有していることが、本発明者らによって見出された。さらに、驚くべきことに、このような化合物を含む有機電子デバイスは改善された性能を示すこと、具体的には、改善された寿命および動作電圧安定性を示すことが見出された。
【0020】
真空加工性に関する改善および(それに加えて)改善された寿命および動作電圧安定性は、驚くべきことに、以下に記載される好ましい実施形態についてさらにいっそう顕著であることが見出され、好ましい実施形態のうちの2つ以上を組み合わせた場合に、最良の効果が達成された。
【0021】
本発明の化合物は、一般式(I)によって表される。
【0022】
【0023】
式(I)において、Aは、(少なくとも)1つの6員環を含む置換または非置換のC3~C14ヘテロアリーレンである。6員環は、少なくとも2個のN原子を含む。この点に関して、Aは少なくとも2つのN原子を含む6員環に加えて、1つ以上のさらなる環、好ましくは芳香環、さらにより好ましくはさらなるヘテロ原子、特にN原子を含まない6員芳香環を含むことが提供されてもよい。Aが「少なくとも2個のN原子を含む6員環」中に2個または3個のN原子を含むことが提供されてもよい。
【0024】
Aは、トリアジニレン、ジアジニレン、ピリミジニレン、ピラジニレン、キノキサリニル、キナゾリニレン、およびベンゾキナゾリニレンからなる群から選択されてもよい。
【0025】
好ましい基Aは、以下の基である。
【0026】
【0027】
式中、それぞれの基のボールド表示部分は、少なくとも2個のN原子を含む6員環である。
【0028】
分子計算において、少なくとも2個のN原子を含む6員環の結合位置がフェニル環によって占められる場合、-1.50eV~2.00eV、さらにより好ましくは-1.55eV~-1.90eVの計算されたLUMOエネルギー準位を有する基Aが特に好ましい。これを表4に示す。
【0029】
1つ以上の置換基は、基A中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択される。
【0030】
R1、R2、Q-Ar1およびZ-Yは、AのC原子に結合される。Q-Ar1およびZ-Yは、Aの少なくとも2個のN原子を含む6員環のC原子に結合される。例えば、Aが
【0031】
【0032】
である場合、Q-Ar1およびZ-Yは、位置1および2に結合され、R1およびR2は、それぞれ位置3~6に結合される。
【0033】
R1およびR2は、H、置換または非置換のC6~C18アリール(好ましくはフェニル、ナフチルまたはビフェニル、最も好ましくはフェニル)および置換または非置換のC2~C18ヘテロアリール(好ましくは置換または非置換のC5~C12ヘテロアリール、最も好ましくはピリジル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェン-イル、またはベンゾチオフェン-イル)からなる群から独立して選択される。
【0034】
1つ以上の置換基は、基R1および/またはR2中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択される。
【0035】
AがC3ヘテロアリーレンである場合、式(I)にR2はない。例えば、Aが
【0036】
【0037】
である場合、式(I)の化合物は、以下の構造を有する。
【0038】
【0039】
Qは、AとAr1との間の単結合を表すか、または式(II)もしくは式(III)を有する基である。
【0040】
【0041】
上記式(II)および(III)において、「*」およびXは、当然ながら、異なる「*」およびXが同じ原子に結合されないことが提供される限りは、フェニレンの炭素原子のいずれか、それぞれビフェニレン部分に結合されてもよい。
【0042】
式(II)および(III)において、「*」記号は、それぞれ、AおよびAr1との結合の位置を表す。
【0043】
Xは、H、C1~C7アルキルであるか、または一般式(IV)によって表される。
【0044】
【0045】
式(IV)において、「*」記号は、基Qへの結合位置、またはQが単結合である場合には基Aへの結合位置を表す。
【0046】
式(IV)において、Ar2~Ar6のうちの少なくとも2つは互いにオルト位にあり、および/またはAr2およびAr6のうちの少なくとも1つは、*位置に対してオルト位にある。あるいは、a~eが同時に0である場合は、XはAr1に対してオルト位にある。
【0047】
「Ar2~Ar6のうちの少なくとも2つは互いにオルト位にある」場合を参照すると、例えば、Ar2およびAr3は互いにオルト位にあり、すなわち、式(IV)は、この場合に、次の式を有していてもよい。
【0048】
【0049】
「Ar2およびAr6のうちの少なくとも1つは、*位置に対してオルト位にある」場合では、式(IV)は次のとおりであってもよい。
【0050】
【0051】
「a~eが同時に0であり、XはAr1に対してオルト位にある」場合では、部分Q-Ar1は次のとおりである:
【0052】
【0053】
式中、残りの「*」は、Aへの結合位置であり、Qの自由位置のいずれかにあってよい。
【0054】
Ar1は、CN置換されたフェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリールからなる群から選択される。CN置換フェニルは、さらに置換されていてもよい。
【0055】
CN置換フェニルは、
【0056】
【0057】
であってもよく、ここで、「*」は、Qに対する結合位置である。
【0058】
Ar1が置換または非置換のアリールである場合、アリールは、少なくとも6個の炭素原子、または少なくとも7個の炭素原子、または少なくとも8個の炭素原子、または少なくとも9個の炭素原子、または少なくとも10個の炭素原子、または少なくとも11個の炭素原子、または少なくとも12個の炭素原子、または少なくとも13個の炭素原子、または少なくとも14個の炭素原子、または少なくとも15個の炭素原子、または少なくとも16個の炭素原子、または少なくとも17個の炭素原子、または少なくとも18個の炭素原子、または少なくとも19個の炭素原子、または少なくとも20個の炭素原子、または少なくとも21個の炭素原子、または少なくとも22個の炭素原子、または少なくとも23個の炭素原子、または少なくとも24個の炭素原子、または少なくとも25個の炭素原子、または少なくとも26個の炭素原子、または少なくとも27個の炭素原子、または少なくとも28個の炭素原子、または少なくとも29個の炭素原子、または少なくとも30個の炭素原子、または少なくとも31個の炭素原子、または少なくとも32個の炭素原子、または少なくとも33個の炭素原子、または少なくとも34個の炭素原子、または少なくとも35個の炭素原子、または少なくとも36個の炭素原子、または少なくとも37個の炭素原子、または少なくとも38個の炭素原子、または少なくとも39個の炭素原子、または少なくとも40個の炭素原子、または少なくとも41個の炭素原子、または少なくとも42個の炭素原子、または少なくとも43個の炭素原子、または少なくとも44個の炭素原子、または少なくとも45個の炭素原子、または少なくとも46個の炭素原子、または少なくとも47個の炭素原子、または少なくとも48個の炭素原子、または少なくとも49個の炭素原子、または少なくとも50個の炭素原子、または少なくとも51個の炭素原子、または少なくとも52個の炭素原子、または少なくとも53個の炭素原子、または少なくとも54個の炭素原子、または少なくとも55個の炭素原子、または少なくとも56個の炭素原子、または少なくとも57個の炭素原子、または少なくとも58個の炭素原子、または少なくとも59個の炭素原子を含むことが提供されてもよい。
【0059】
上記段落において、Ar1中の炭素原子の数は、存在する場合、Ar1の置換基中の炭素原子の数を含まない。
【0060】
Ar1が置換または非置換のアリールである場合、アリールは、60個以下の炭素原子、または59個以下の炭素原子、または58個以下の炭素原子、または57個以下の炭素原子、または56個以下の炭素原子、または55個以下の炭素原子、または54個以下の炭素原子、または53個以下の炭素原子、または52個以下の炭素原子、または51個以下の炭素原子、または50個以下の炭素原子、または49個以下の炭素原子、または48個以下の炭素原子、または47個以下の炭素原子、または46個以下の炭素原子、または45個以下の炭素原子、または44個以下の炭素原子、または43個以下の炭素原子、または42個以下の炭素原子、または41個以下の炭素原子、または40個以下の炭素原子、または39個以下の炭素原子、または38個以下の炭素原子、または37個以下の炭素原子、または36個以下の炭素原子、または35個以下の炭素原子、または34個以下の炭素原子、または33個以下の炭素原子、または32個以下の炭素原子、または31個以下の炭素原子、または30個以下の炭素原子、または29個以下の炭素原子、または28個以下の炭素原子、または27個以下の炭素原子、または26個以下の炭素原子、または25個以下の炭素原子、または24個以下の炭素原子、または23個以下の炭素原子、または22個以下の炭素原子、または21個以下の炭素原子、または20個以下の炭素原子、または19個以下の炭素原子、または18個以下の炭素原子、または17個以下の炭素原子、または16個以下の炭素原子、または15個以下の炭素原子、または14個以下の炭素原子、または13個以下の炭素原子、または12個以下の炭素原子、または11個以下の炭素原子、または10個以下の炭素原子、または9個以下の炭素原子、または8個以下の炭素原子、または7個以下の炭素原子、または6個以下の炭素原子を含むことが提供されてもよい。
【0061】
上記段落において、Ar1中の炭素原子の数は、存在する場合、Ar1の置換基中の炭素原子の数を含まない。
【0062】
Ar1は、置換または非置換のC6~C54アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C42アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C36アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C30アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C24アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C18アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C15ヘテロアリール;置換または非置換のC6~C12アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C15ヘテロアリール;置換または非置換のC12~C18アリール、CN置換フェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C15ヘテロアリール、から選択されてもよい。
【0063】
Ar1は、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、o-テルフェニル、m-テルフェニル、p-テルフェニル、フェナレニル、ピレニル、テトラセニル、クリセニル、ペリレニル、ベンゾフルオランテニル、アンタントレニル、、、ペンタセニル、ペンタフェニル、フルオレニル、スピロ-フルオレニル、トリフェニル、フルオランテニルからなる群から選択されてもよい。
【0064】
Ar1は、ピリジニル、キノリニル、イソキノリニル、ベンゾキノリニル、アザフェナントレニル、キナゾリニル、ベンゾキナゾリニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンズイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ジベンゾチアゾリル、ベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ベンゾ[4,5]チエノ[3,2-d]ピリミジニル、カルバゾリル、キサンテニル、スピロ-キサンテニル、フェノキサジニル、ベンゾアクリジニル、ジベンゾアクリジニル、ベンゾ-ニトリリル(benzo-nitrilyl)、
【0065】
【0066】
からなる群から選択されてもよい。
【0067】
Ar1が置換される場合、1つ以上の置換基は、基Ar1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択されてもよい。
【0068】
Ar1は、フェニル、ナフチル、フェナントレン、ピリジニル、キノリニル、イソキノリニル、アザフェナントレニル、カルバゾリル、ベンゾ-ニトリリル、
【0069】
【0070】
からなる群から選択されてもよい。
【0071】
1つ以上の置換基は、基Ar1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択される。
【0072】
Ar1はAとは異なっている。すなわち、Ar1が置換または非置換のN含有C3~C20ヘテロアリールである場合、この基は、Aのために選択されたC3~C20ヘテロアリールと同一ではない。Ar1は、N原子を1個のみ含有するC3~C20ヘテロアリール、例えば、
【0073】
【0074】
であることが提供されてもよい(ただし、必ずしもそうではない)。
【0075】
Zは、AとYとの間の単結合、または式(V)もしくは(VI)を有する基を表す。
【0076】
【0077】
上記式(V)および(VI)において、「*」は、当然ながら、異なる「*」が同じ原子に結合されないことが提供される限りは、フェニレンの炭素原子のいずれか、それぞれビフェニレン部分に結合されてもよい。
【0078】
式(V)および(VI)において、「*」記号は、それぞれ、AおよびYとの結合のための位置を表す。
【0079】
Yは、H、C1~C7アルキルであるか、または一般式(VII)によって表される。
【0080】
【0081】
式(VII)において、Ar7~Ar11のうちの少なくとも2つは互いにオルト位にあり、および/またはAr7およびAr11のうちの少なくとも1つは、*位置に対してオルト位にある。
【0082】
「Ar7~Ar11のうちの少なくとも2つは互いにオルト位にある」場合を参照すると、例えば、Ar7~Ar11は互いにオルト位にあり、すなわち、式(VII)は、この場合に、次の式を有していてもよい。
【0083】
【0084】
「Ar7およびAr11のうちの少なくとも1つは、*位置に対してオルト位にある」場合では、式(VII)は次のとおりであってもよい。
【0085】
【0086】
式(I)の化合物は、少なくとも1つのオルト位を有する。
【0087】
XおよびYは、同時にHおよび/またはC1~C7アルキルであることができない。すなわち、XおよびYのうちの少なくとも一方は、式(IV)(Xの場合)または式(VII)(Yの場合)を有する。同様に、Xが式(IV)を有すると同時にYが式(VII)を有することが提供されてもよく、ここでは、本発明の化合物に関するさらなる制限が順守されなければならない。
【0088】
QおよびZは、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、F、およびCNからなる群から選択された1つ以上の置換基で置換されてもよい。
【0089】
2≦a+b+c+d+e+f+g+h+i+k≦5であれば、a~kは独立して0または1である。式(I)の化合物に含まれる芳香環の総数は、7~14個、または8~12個、または8~11個であることがさらに提供されてもよい。この点に関して、Xが大きくなるとYは小さくなること、およびその逆もまた同様であることが提供されてもよい。さらに、芳香環の数が基QおよびZの一方または両方で増加するとXおよびYは小さくなること、およびその逆もまた同様であることが提供されてもよい。
【0090】
例えば、式(VII)を有している基が、以下の構造
【0091】
【0092】
を有している場合、式(IV)を有している基は
【0093】
【0094】
であり、それと同時にQおよびZは、式(I)の化合物中の芳香環の総数を低く保つために単結合であってもよいことが提供されてもよい。
【0095】
別の例において、式(IV)および式(VII)の両方が、以下の構造
【0096】
【0097】
を有している場合、QおよびZは、十分な数の芳香環を確保するために、フェニレンなどの芳香族基であることが提供されてもよい。しかしながら、この点に関して、基A、基R1などにすでに含まれている芳香環の数にも配慮しなければならない。式(I)中の芳香環の総数のバランスを保つことによって、特に良好な真空加工性が達成され得る。
【0098】
Ar2~Ar11は、置換または非置換のC6~C12アリールおよび置換または非置換のC4~C10ヘテロアリールからなる群から独立して選択される。
【0099】
1つ以上の置換基は、基Ar2~Ar11のうちの1つ以上において存在する場合、C1~C6アルキル、C1~C6アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルコキシ、D、F、およびCNからなる群から独立して選択される。
【0100】
式(IV)および式(VII)のいずれも縮合芳香環を含まない。「縮合芳香環」という用語は、例えばナフチルなどの、2個の炭素原子を互いに共有することによって互いに縮合される少なくとも2つの芳香環を含むアリール基を指す。この点に関して、縮合アリール基(または縮合アリーレン基)は3つ以上の縮合環を含み、当該環の各々は、この1つの(またはそれより多い)さらなる環と2個の炭素原子を共有することによって、縮合アリール(アリーレン)の少なくとも1つの他のアリール環と縮合されることが提供されてもよい。そのような縮合アリール基の非限定的な例は、フルオランテニル、クリセニル、ピレニルなどである。
【0101】
以下の式を有する化合物は、本発明の範囲から除外される。
【0102】
【0103】
Qは、式(II)または(III)を有する基を表してもよく、および/またはZは、式(V)または(VI)を有する基を表す。Qは、式(II)を有する基を表してもよく、および/またはZは、式(V)を有する基を表す。Qは、式(II)を有する基を表してもよく、およびZは、式(V)を有する基を表す。
【0104】
一実施形態において、式(I)の化合物は、0.9デバイよりも大きい、さらに好ましくは1.1デバイよりも大きい計算分子双極子モーメントを有する。
【0105】
1つの好ましい実施形態において、一般式(I)を有する化合物が提供される;
【0106】
【0107】
ここで、
- Aは、少なくとも1つの6員環を含む、置換または非置換のC3~C14ヘテロアリーレンであり、6員環は少なくとも2個のN原子を含み、1つ以上の置換基は、基A中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R1、R2、Q-Ar1およびZ-Yは、AのC原子に結合され;
- Q-Ar1およびZ-Yは、Aの少なくとも2個のN原子を含む6員環のC原子に結合され;
- R1は、H、フェニル、ナフチルまたはビフェニル(最も好ましくはフェニル)からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R2は、H、フェニル、ナフチルまたはビフェニルからなる群から選択され、最も好ましくはフェニルであり、ここで、1つ以上の置換基は、基R2中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;またはAがC3ヘテロアリーレンである場合は存在せず;
- Qは、AとAr1との間の単結合、または式(II)もしくは式(III)を有する基を表し;
【0108】
【0109】
- 式(II)および式(III)中、「*」記号は、それぞれ、AおよびAr1との結合位置を表し;
- Xは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(IV)によって表され;
【0110】
【0111】
- 式(IV)中、
- Ar2~Ar6のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar2およびAr6のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;または
- a~eが同時に0である場合、XはAr1に対するオルト位にあり;
- Ar1は、置換または非置換のC6~C18アリール、CN置換されたフェニルおよび置換または非置換のN含有C3~C15ヘテロアリールからなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- Ar1は、Aとは異なり;
- Zは、AとYとの間の単結合、または式(V)もしくは式(VI)を有する基を表し;
【0112】
【0113】
- 式(V)および(VI)において、「*」記号は、それぞれ、AおよびYに結合するための位置を表し;
- Yは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(VII)によって表され;
【0114】
【0115】
- 式(VII)において、
- Ar7~Ar11のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar7およびAr11のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;
- XおよびYは、同時にHおよび/またはC1~C7アルキルであることはできず;
- QおよびZは、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、F及びCNからなる群から選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
- 2≦a+b+c+d+e+f+g+h+i+k≦5であれば、a~kは独立して0または1であり;
- Ar2~Ar11は、置換または非置換のC6~C12アリールおよびC4~C10ヘテロアリールからなる群から独立して選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar2~Ar11の1つ以上において存在する場合、C1~C6アルキル、C1~C6アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- 式(IV)および式(VII)はいずれも縮合芳香環を含まず;ならびに
- 以下の式を有する化合物は除外される。
【0116】
【0117】
1つの好ましい実施形態において、一般式(I)を有する化合物が提供される;
【0118】
【0119】
式中、
- Aは、少なくとも1つの6員環を含む、置換または非置換のC3~C14ヘテロアリーレンであり、6員環は少なくとも2個のN原子を含み、ここで、1つ以上の置換基は、基A中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R1、R2、Q-Ar1およびZ-Yは、AのC原子に結合され;
- Q-Ar1およびZ-Yは、Aの少なくとも2個のN原子を含む6員環のC原子に結合され;
- R1は、H、および置換または非置換のC6~C18アリール(好ましくはフェニル、ナフチルまたはビフェニル、最も好ましくはフェニル)からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- R2は、H、および置換または非置換のC6~C18アリール(好ましくはフェニル、ナフチルまたはビフェニル、最も好ましくはフェニル)からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基R2中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;またはAがC3ヘテロアリーレンである場合は存在せず;
- Qは、AとAr1との間の単結合、または式(II)もしくは式(III)を有する基を表し;
【0120】
【0121】
- 式(II)および(III)中、「*」記号は、それぞれ、AおよびAr1との結合位置を表し;
- Xは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(IV)によって表現され;
【0122】
【0123】
- 式(IV)において、
- Ar2~Ar6のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar2およびAr6のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;または
- a~eが同時に0である場合、XはAr1に対するオルト位にあり;
- Ar1は、置換または非置換であり、且つフェニル、ナフチル、フェナントレン、ピリジニル、キノリニル、イソキノリニル、アザフェナントレニル、カルバゾリル、ベンゾ-ニトリリル、
【0124】
【0125】
からなる群から選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar1中に存在する場合、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- Ar1は、Aとは異なり;
- Zは、AとYとの間の単結合、または式(V)もしくは(VI)を有する基を表し;
【0126】
【0127】
- 式(V)および(VI)において、「*」記号は、それぞれ、AおよびYに結合するための位置を表し;
- Yは、H、C1~C7アルキルである、または一般式(VII)によって表され;
【0128】
【0129】
- 式(VII)において、
- Ar7~Ar11のうちの少なくとも2つは、互いにオルト位にあり;および/または
- Ar7およびAr11のうちの少なくとも1つは、*位置に対するオルト位にあり;
- XおよびYは、同時にHおよび/またはC1~C7アルキルであることはできず;
- QおよびYは、C1~C7アルキル、C1~C7アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C7アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C7アルコキシ、D、FおよびCNからなる群より選択される1つ以上の置換基で置換されていてもよく;
- 2≦a+b+c+d+e+f+g+h+i+k≦5であれば、a~kは独立して0または1であり;
- Ar2~Ar11は、置換または非置換の、C6~C12アリールおよびC4~C10ヘテロアリールからなる群から独立して選択され、ここで、1つ以上の置換基は、基Ar2~Ar11の1つ以上において存在する場合、C1~C6アルキル、C1~C6アルコキシ、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルキル、一部または全部を重水素置換したC1~C6アルコキシ、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルキル、一部または全部をフッ素置換したC1~C6アルコキシ、D、FおよびCNからなる群から独立して選択され;
- 式(IV)および式(VII)はいずれも縮合芳香環を含まず;ならびに
- 以下の式を有する化合物は除外される。
【0130】
【0131】
特に好ましい式(I)の化合物は、以下の化合物1~74である。
【0132】
【0133】
目的は、本明細書で定義付けされた式(I)の化合物を含む有機半導体層によってさらに達成される。有機半導体層が式(I)の化合物からなることが提供されてもよい。一実施形態において、有機半導体層は、ドーパントまたは添加剤を含まない。別の実施形態において、有機半導体層がドーパントまたは添加剤を含むことが提供されてもよい。有機半導体層は、少なくとも1つの第2の成分をさらに含むことができる。
【0134】
本明細書で定義付けされた式(I)の化合物を含む有機半導体層は、(第2の成分として)金属、代替的にアルカリ金属、金属塩、代替的にアルカリ土類金属塩および/または希土類金属塩、または有機アルカリ金属錯体、代替的にアルカリ金属錯体、代替的にLiF、LiCl、LiBr、LiI、LiQまたは金属ホウ酸塩をさらに含んでいてもよい。
【0135】
有機半導体層は、非発光性であってもよい。
【0136】
目的は、本明細書で定義付けされた有機半導体層を含む有機電子デバイスによってさらに達成される。
【0137】
有機電子デバイスは、第1の電極および第2の電極をさらに含んでいてもよく、有機半導体層は、第1の電極と第2の電極との間に配置されてもよい。
【0138】
有機電子デバイスは、補助電子輸送層をさらに含んでいてもよく、有機半導体層は、補助電子輸送層と直接接触している。
【0139】
有機電子デバイスは、発光層をさらに含んでいてもよく、有機半導体層は、発光層と直接接触していてもよい。
【0140】
有機電子デバイスは、電子輸送層をさらに含んでいてもよく、有機半導体層は、電子輸送層と直接接触していてもよい。
【0141】
有機電子デバイスは、カソードをさらに含んでいてもよく、有機半導体層は、カソードと直接接触していてもよい。
【0142】
有機電子デバイスは、複数のミッション層(mission layer)を含んでいてもよく、有機半導体層は、2つの発光層の間に配置されてもよい。
【0143】
有機半導体層は、電荷発生層であってもよい。
【0144】
有機半導体層は、p‐n接合部内に含まれてもよい。
【0145】
有機半導体層は、電子輸送層であってもよく、電子輸送層は、1つ以上の添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、n型ドーパントであってもよい。
【0146】
有機半導体層は、電子輸送層であってもよく、電子輸送層は、式(1)の化合物からなっていてもよい。この場合、有機半導体層は、正孔ブロッキング層(HBL)であってもよい。
【0147】
有機電子デバイスは、アノード、カソード、および少なくとも1つの発光層をさらに含んでいてもよく、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、少なくとも1つの発光層とカソードとの間に配置される。
【0148】
代替的に、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、補助電子輸送層とカソードとの間に配置されてもよい。補助電子輸送層はまた、正孔ブロッキング層として記載されてもよい。
【0149】
代替的に、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、第1の発光層と第2の発光層との間に配置されてもよい。
【0150】
有機電子デバイスは、有機発光デバイスであってもよい。
【0151】
目的は、本明細書で定義付けされた有機電子デバイスを含む表示デバイスによってさらに達成される。
【0152】
最後に、目的は、本明細書で定義付けされた有機電子デバイスを含む照明デバイスによって達成される。
【0153】
(さらなる層)
本発明によれば、有機電子デバイスは、既に上述した層に加えて、さらなる層を含んでもよい。各層の例示的な実施形態について以下に説明する:
基材
基材は、有機発光ダイオードなどの電子デバイスの製造において一般的に使用されるあらゆる基材であってもよい。光が基材を通って放出される場合、基材は、例えばガラス基材または透明プラスティック基材などの、透明または半透明の材料でなければならない。光が最上面を通って放出される場合、基材は、例えばガラス基材、プラスティック基材、金属基材またはシリコン基材などの、透明材料および不透明材料であってもよい。
【0154】
アノード電極
本発明の有機電子デバイス中に含まれる第1の電極または第2の電極は、アノード電極であってもよい。アノード電極は、アノード電極を形成するために使用される材料を堆積またはスパッタリングすることによって形成されてもよい。アノード電極を形成するために使用される材料は、正孔注入を容易にするように、高仕事関数材料であってもよい。アノード材料はまた、低仕事関数材料(すなわち、アルミニウム)から選択されてもよい。アノード電極は、透明または反射性の電極であってもよい。酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、二酸化スズ(SnO2)、酸化アルミニウム亜鉛(AlZO)および酸化亜鉛(ZnO)などの透明導電性酸化物は、アノード電極を形成するために使用されてもよい。アノード電極はまた、金属、典型的には銀(Ag)、金(Au)、または金属合金を用いて形成されてもよい。
【0155】
正孔注入層
正孔注入層(HIL)は、真空堆積、スピンコーティング、印刷、キャスティング、スロットダイコーティング、Langmuir-Blodgett(LB)堆積などによってアノード電極上に形成されてもよい。HILが真空堆積を使用して形成される場合、堆積条件は、HILを形成するために使用される化合物、ならびにHILの所望の構造および熱特性に応じて変化してもよい。しかしながら、一般に、真空堆積のための条件は、100℃~500℃の堆積温度、10-8~10-3Torr(1Torrは133.322Paに等しい)の圧力、および0.1~10nm/秒の堆積速度を含んでいてもよい。
【0156】
HILがスピンコーティングまたは印刷を使用して形成される場合、コーティング条件は、HILを形成するために使用される化合物、ならびにHILの所望の構造および熱特性に応じて変化してもよい。例えば、コーティング条件は、約2000rpm~約5000rpmのコーティングスピード、および約80℃~約200℃の熱処理温度を含んでいてもよい。熱処理は、コーティングが行われた後に溶媒を除去する。
【0157】
HILは、HILを形成するために一般的に使用されるあらゆる化合物から形成されてもよい。HILを形成するために使用することができる化合物の例は、フタロシアニン化合物(例えば、銅フタロシアニン(CuPc)など)、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(m-MTDATA)、TDATA、2T-NATA、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)、およびポリアニリン)/ポリ(4-スチレンスルホネート(PANI/PSS)を含む。
【0158】
HILは、p型ドーパントを含んでもよく、またはp型ドーパントからなってもよく、p型ドーパントは、テトラフルオロ-テトラシアノキノンジメタン(F4TCNQ)、2,2’-(ペルフルオロナフタレン-2,6-ジイリデン)ジマロノニトリルまたは2,2’,2''-(シクロプロパン-1,2,3-トリイリデン)トリス(2-(p-シアノテトラフルオロフェニル)アセトニトリル)から選択されてもよいが、これに限定されない。HILは、p型ドーパントでドープされた正孔輸送マトリックス化合物から選択されてもよい。公知のドープ正孔輸送材料の典型的な例は、テトラフルオロ-テトラシアノキノンジメタン(F4TCNQ)(LUMO準位が約-5.2eV)でドープされた、銅フタロシアニン(CuPc)(HOMO準位が約-5.2eV);F4TCNQでドープされた亜鉛フタロシアニン(ZnPc)(HOMO=-5.2eV);F4TCNQでドープされたα-NPD(N,N’-ビス(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ビス(フェニル)-ベンジジン)である。2,2’-(ペルフルオロナフタレン-2,6-ジイリデン)ジマロノニトリルでドープされたα-NPD。p型ドーパント濃度は、1~20重量%、より好ましくは3重量%~10重量%から選択され得る。
【0159】
HILの厚さは、約1nm~約100nm(例えば、約1nm~約25nm)の範囲にあってもよい。HILの厚さがこの範囲内にある場合、HILは、駆動電圧における実質的なペナルティ無しに、優れた正孔注入特性を有し得る。
【0160】
正孔輸送層
正孔輸送層(HTL)は、真空堆積、スピンコーティング、スロットダイコーティング、印刷、キャスティング、Langmuir-Blodgett(LB)堆積などによってHIL上に形成されてもよい。HTLが真空堆積またはスピンコーティングによって形成される場合、堆積およびコーティングのための条件は、HILの形成のための条件と同様であってもよい。しかしながら、真空堆積または溶液堆積のための条件は、HTLを形成するために使用される化合物に応じて変化してもよい。
【0161】
HTLは、HTLを形成するために一般に使用されるあらゆる化合物から形成されてもよい。適切に使用され得る化合物は、例えば、Yasuhiko Shirota and Hiroshi Kageyama, Chem. Rev. 2007, 107, 953-1010に開示されており、参照によって組み込まれる。HTLを形成するために使用することができる化合物の例は、N-フェニルカルバゾールまたはポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体;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(TPD)、またはN,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(α-NPD)などのベンジジン誘導体;および4,4’,4''-トリス(N-カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)などのトリフェニルアミン系化合物である。これらの化合物の中で、TCTAは、正孔を輸送することができ、且つ励起子がEML中に拡散することを抑制することができる。
【0162】
HTLの厚さは、約5nm~約250nm、好ましくは約10nm~約200nm、さらに好ましくは約20nm~約190nm、さらに好ましくは約40nm~約180nm、さらに好ましくは約60nm~約170nm、さらに好ましくは約80nm~約160nm、さらに好ましくは約100nm~約160nm、さらに好ましくは約120nm~約140nmの範囲にあってもよい。HTLの好ましい厚さは、170nm~200nmであってもよい。
【0163】
HTLの厚さがこの範囲内にある場合、HTLは、駆動電圧における実質的なペナルティ無しに、優れた正孔輸送特性を有し得る。
【0164】
電子阻止層
電子阻止層(EBL)の機能は、電子が発光層から正孔輸送層へと移行することを阻止し、それによって電子を発光層に閉じ込めることである。これにより、効率、動作電圧および/または寿命が改善される。典型的には、電子阻止層は、トリアリールアミン化合物を含む。トリアリールアミン化合物は、正孔輸送層のLUMO準位よりも真空準位に近いLUMO準位を有し得る。電子阻止層は、正孔輸送層のHOMO準位と比較して、真空準位からさらに離れたHOMO準位を有し得る。電子阻止層の厚さは、2~20nmの間で選択されてもよい。
【0165】
電子阻止層が高い三重項準位を有する場合、それは三重項制御層として説明され得る。
【0166】
三重項制御層の機能は、燐光性の緑色または青色の発光層が使用される場合、三重項の消光を減少させることである。これにより、燐光発光層からのより高い発光効率を達成することができる。三重項制御層は、隣接する発光層における燐光エミッタの三重項レベルより上の三重項レベルを有するトリアリールアミン化合物から選択される。三重項制御層のために適切な化合物、具体的には、トリアリールアミン化合物は、EP2722908 A1に記載されている。
【0167】
発光層(EML)
EMLは、真空堆積、スピンコーティング、スロットダイコーティング、印刷、キャスティング、LB堆積などによって、HTL上に形成されてもよい。EMLが真空堆積またはスピンコーティングを用いて形成される場合、堆積およびコーティングのための条件は、HILの形成のための条件と同様であり得る。しかし、EMLを形成するために使用される化合物に応じて、堆積およびコーティングの条件は変化してもよい。
【0168】
発光層は、式(I)の化合物を含まないことが提供されてもよい。
【0169】
発光層(EML)は、ホストドーパントとエミッタドーパントとの組み合わせから形成されてもよい。ホストの例は、Alq3、4,4’-N,N’-ジカルバゾール-ビフェニル(CBP)、ポリ(n-ビニルカルバゾール)(PVK)、9,10-ジ(ナフタレン-2-イル)アントラセン(ADN)、4,4’,4''-トリス(カルバゾール-9-イル)-トリフェニルアミン(TCTA)、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(TPBI)、3-tert-ブチル-9,10-ジ-2-ナフチルアントラセン(TBADN)、ジスチリルアリーレン(DSA)およびビス(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾ-チアゾラート)亜鉛(Zn(BTZ)2)である。
【0170】
エミッタドーパントは、燐光または蛍光エミッタであってもよい。燐光エミッタおよび熱活性化遅延蛍光(TADF)メカニズムを介して光を放出するエミッタは、それらのより高い効率のために好ましいことがある。エミッタは、小分子またはポリマーであってもよい。
【0171】
赤色エミッタドーパントの例は、PtOEP、Ir(piq)3、およびBtp2lr(acac)であるが、これらに限定されない。これらの化合物は、燐光エミッタであるが、蛍光赤色エミッタドーパントもまた使用され得る。
【0172】
燐光緑色エミッタドーパントの例は、Ir(ppy)3(ppy=フェニルピリジン)、Ir(ppy)2(acac)、Ir(mpyp)3である。
【0173】
燐光性青色エミッタドーパントの例は、F2Irpic、(F2ppy)2Ir(tmd)およびIr(dfppz)3およびter-フルオレンである。4,4’-ビス(4-ジフェニルアミオスチリル)ビフェニル(DPAVBi),2,5,8,11-テトラ-tert-ブチルペリレン(TBPe)は蛍光青色エミッタドーパントの例である。
【0174】
エミッタドーパントの量は、ホストの100重量部に基づき、約0.01~約50重量部の範囲であってよい。代替的に、発光層が発光ポリマーからなってもよい。EMLは、約10nm~約100nm(例えば、約20nm~約60nm)の厚さを有することができる。EMLの厚さがこの範囲内にあるとき、EMLは、駆動電圧における実質的なペナルティ無しに、優れた発光を有することができる。
【0175】
正孔阻止層(HBL)
正孔阻止層(HBL)は、ETLへの正孔の拡散を防止するために、真空堆積、スピンコーティング、スロットダイコーティング、印刷、キャスティング、LB堆積などを使用することによって、EML上に形成されてもよい。EMLが燐光ドーパントを含む場合、HBLは、三重項励起子阻止機能も有することができる。正孔阻止層は、上で規定したように一般式(I)によって表される本発明の化合物を含むか、またはそれからなる本発明の有機半導体層であってもよい。
【0176】
HBLはまた、補助ETLまたはa-ETLと命名されてもよい。
【0177】
HBLが真空堆積またはスピンコーティングを用いて形成される場合、堆積およびコーティングのための条件は、HILの形成のための条件と同様であり得る。しかしながら、堆積およびコーティングのための条件は、HBLを形成するために使用される化合物に応じて変化し得る。HBLを形成するために一般に使用されるあらゆる化合物が使用されてもよい。HBLを形成するための化合物の例は、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、およびフェナントロリン誘導体を含む。
【0178】
HBLは、約5nm~約100nm(例えば、約10nm~約30nm)の範囲の厚さを有することができる。HBLの厚さがこの範囲内にある場合、HBLは、駆動電圧における実質的なペナルティ無しに、優れた正孔阻止特性を有し得る。
【0179】
電子輸送層(ETL)
本発明によるOLEDは、電子輸送層(ETL)を含んでいてもよい。本発明の一実施形態によれば、電子輸送層は、本明細書で定義付けされたように一般式(I)によって表される本発明の化合物を含む本発明の有機半導体層であってもよい。
【0180】
種々の実施形態によれば、OLEDは、電子輸送層、または少なくとも第1の電子輸送層(ETL-1)および少なくとも第2の電子輸送層(ETL-2)を含む電子輸送積層を含むことができる。
【0181】
ETLの特定の層のエネルギー準位を適切に調整することによって、電子の注入および輸送を制御することができ、正孔を効率的に阻止することができる。したがって、OLEDは、長い寿命、改善された性能および安定性を有することができる。
【0182】
有機電子デバイスの電子輸送層は、有機電子輸送マトリックス(ETM)材料として、上で定義付けされたような一般式(I)によって表される化合物を含むことができる。電子輸送層は、一般式(I)によって表される化合物に加えてまたはその代わりに、当技術分野で公知のさらなるETM材料を含むことができる。同様に、電子輸送層は、唯一の電子輸送マトリックス材料として、一般式(I)によって表される化合物を含んでもよい。本発明の有機電子デバイスが2つ以上の電子輸送層を含む場合、一般式(I)によって表される化合物は、複数の電子輸送層のうちの1つのみにおいて、複数の電子輸送層のうちの2つ以上において、または複数の電子輸送層のすべてに含まれてもよい。本発明によれば、電子輸送層は、ETM材料に加えて、以下に定義付けされるような少なくとも1つの添加剤を含むことができる。
【0183】
さらに、電子輸送層は、1つ以上の添加剤を含んでもよい。添加剤は、n型ドーパントであってもよい。添加剤は、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、遷移金属、遷移金属化合物または希土類金属であり得る。別の実施形態において、金属は、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、およびYbからなる群から選択される1つであり得る。別の実施形態において、n型ドーパントは、Cs、K、Rb、Mg、Na、Ca、Sr、EuおよびYbからなる群から選択される1つであり得る。一実施形態において、アルカリ金属化合物は、8-ヒドロキシキノリノラート-リチウム(LiQ)、リチウムテトラ(1H-ピラゾール-1-イル)ボラートまたはリチウム2-(ジフェニルホスホリル)フェノラートであってもよい。ETMのために適切な化合物(上で定義付けされたような一般式(I)によって表される本発明の化合物に加えて用いられ得る)は、特に限定されない。一実施形態において、電子輸送マトリックス化合物は、共有結合した原子からなる。好ましくは、電子輸送マトリックス化合物は、少なくとも6個、より好ましくは少なくとも10個の非局在化電子の共役系を含む。一実施形態において、非局在化電子の共役系は、例えば、文書EP1970371 A1またはWO2013/079217 A1に開示されたような、芳香族またはヘテロ芳香族の構造部分に含まれてもよい。
【0184】
電子注入層(EIL)
任意のEILは、カソードからの電子の注入を容易にすることができるが、ETL上に(好ましくは電子輸送層上に直接)形成されてもよい。EILを形成するための材料の例は、当技術分野において公知のリチウム8-ヒドロキシキノリノラート(LiQ)、LiF、NaCl、CsF、Li2O、BaO、Ca、Ba、Yb、Mgを含む。EILを形成するための堆積およびコーティング条件は、HILの形成のためのものと同様であるが、堆積およびコーティング条件は、EILを形成するために使用される材料に応じて変化し得る。EILは、式(I)の化合物を含む有機半導体層であってもよい。
【0185】
EILの厚さは、約0.1nm~約10nmの範囲内(例えば、約0.5nm~約9nmの範囲内)であり得る。EILの厚さがこの範囲内である場合、EILは、駆動電圧における実質的なペナルティ無しに、十分な電子注入特性を有することができる。
【0186】
カソード電極
カソード電極は、存在する場合はEIL上に形成される。カソード電極は、金属、合金、導電性化合物、またはそれらの混合物から形成されてもよい。カソード電極は、低い仕事関数を有していてもよい。例えば、カソード電極は、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(Al)-リチウム(Li)合金、カルシウム(Ca)、バリウム(Ba)、イッテルビウム(Yb)、マグネシウム(Mg)-インジウム(In)合金、マグネシウム(Mg)-銀(Ag)合金などから形成されてもよい。または、カソード電極は、ITOまたはIZOなどの透明導電酸化物から形成されてもよい。
【0187】
カソード電極の厚さは、約5nm~約1000nmの範囲(例えば約10nm~約100nmの範囲)であり得る。カソード電極の厚さが約5nm~約50nmの範囲にある場合、カソード電極は、金属または金属合金から形成されたとしても、透明または半透明であってもよい。
【0188】
カソード電極は、電子注入層または電子輸送層の一部ではないことが理解されるべきである。
【0189】
電荷発生層/正孔発生層
電荷発生層(CGL)は、p型層およびn型層を含むことができる。中間層は、p型層とn型層との間に配置されてもよい。
【0190】
典型的には、電荷発生層は、n型電荷発生層(電子発生層)と正孔発生層とを接合するpn接合部である。pn接合部のn側は、電子を発生させ、且つアノードの方向に隣接する層にそれらを注入する。同様に、p‐n接合部のp側は、正孔を発生させ、且つカソードの方向に隣接する層にそれらを注入する。
【0191】
電荷発生層は、タンデム型デバイスにおいて、例えば、2つの電極の間に2つ以上の発光層を含むタンデム型OLEDにおいて、使用される。2つの発光層を含むタンデム型OLEDにおいて、n型電荷発生層は、アノード近傍に配置された第1の発光層のための電子を提供し、一方、正孔発生層は、第1の発光層とカソードとの間に配置された第2の発光層に正孔を提供する。
【0192】
正孔発生層のための適切なマトリックス材料は、正孔注入および/または正孔輸送マトリックス材料として従来使用されている材料であってもよい。また、正孔発生層のために使用されるp型ドーパントは、従来の材料を採用することができる。例えば、p型ドーパントは、テトラフルオレ-7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン(tetrafluore-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)(F4-TCNQ)、テトラシアノキノジメタンの誘導体、ラジアレン誘導体、ヨウ素、FeCl3、FeF3、およびSbCl5からなる群から選択される1つであり得る。また、ホストは、N,N’-ジ(ナフタレン-1-イル)-N,N-ジフェニル-ベンジジン(NPB)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-1,1-ビフェニル-4,4’-ジアミン(TPD)およびN,N’,N’-テトラナフチル-ベンジジン(TNB)からなる群から選択される1つであり得る。p型電荷発生層は、CNHATからなることができる。
【0193】
n型電荷発生層は、式(I)の化合物を含む層であってもよい。n型電荷発生層は、例えば正電荷を有する金属の、ニートn型ドーパントの層であり得る、またはn型ドーパントでドープされた有機マトリックス材料から成ることができる。一実施形態において、n型ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属化合物、遷移金属、遷移金属化合物または希土類金属であり得る。別の実施形態において、金属は、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ce、Sm、Eu、Tb、Dy、およびYbからなる群から選択される1つであり得る。より具体的には、n型ドーパントは、Cs、K、Rb、Mg、Na、Ca、Sr、EuおよびYbからなる群から選択される1つであり得る。電子発生層のために適切なマトリックス材料は、電子注入または電子輸送層のためのマトリックス材料として従来使用されている材料であり得る。マトリックス材料は、例えば、トリアジン化合物、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウムなどのヒドロキシキノリン誘導体、ベンザゾール誘導体、およびシロール誘導体からなる群から選択される1つであり得る。
【0194】
正孔発生層は、n型電荷発生層に直接接触して配置される。
【0195】
有機発光ダイオード(OLED)
本発明による有機電子デバイスは、有機発光デバイスであってもよい。
【0196】
本発明の一態様によれば、基材と;基材上に形成されたアノード電極と;正孔注入層と、正孔輸送層と、発光層と、式(I)の化合物を含む有機半導体層と、カソード電極とを備える有機発光ダイオード(OLED)が提供される。
【0197】
本発明の別の態様によれば、基材と;基材上に形成されたアノード電極と;正孔注入層と、正孔輸送層と、電子阻止層と、発光層と、正孔阻止層と、式(I)の化合物を含む有機半導体層と、カソード電極とを備える有機発光ダイオードが提供される。
【0198】
本発明の別の態様によれば、基材と;基材上に形成されたアノード電極と;正孔注入層と、正孔輸送層と、電子阻止層と、発光層と、正孔阻止層と、式(I)の化合物を含む有機半導体層と、電子注入層と、カソード電極とを備える有機発光ダイオードが提供される。
【0199】
本発明の種々の実施形態によれば、上述の層間、基材上または最上部電極上に配置されたOLED層が提供されてもよい。
【0200】
一態様によると、OLEDはアノード電極に隣接して配置される基材の層構造を含むことができ、アノード電極は第1の正孔注入層に隣接して配置され、第1の正孔注入層は第1の正孔輸送層に隣接して配置され、第1の正孔輸送層は第1の電子阻止層に隣接して配置され、第1の電子阻止層は第1の発光層に隣接して配置され、第1の発光層は第1の電子輸送層に隣接して配置され、第1の電子輸送層はn型電荷発生層に隣接して配置され、n型電荷発生層は正孔発生層に隣接して配置され、正孔発生層は第2の正孔輸送層に隣接して配置され、第2の正孔輸送層は第2の電子阻止層に隣接して配置され、第2の電子阻止層は第2の発光層に隣接して配置され、第2の発光層とカソード電極との間には任意の電子輸送層および/または任意の注入層が配置される。
【0201】
本発明による有機半導体層は、電子輸送層、第1の電子輸送層、n型電荷発生層および/または第2電子輸送層であってもよい。
【0202】
例えば、
図2によるOLEDは、基材(110)上に、アノード(120)、正孔注入層(130)、正孔輸送層(140)、電子阻止層(145)、発光層(150)、正孔阻止層(155)、電子輸送層(160)、電子注入層(180)およびカソード電極(190)がその順に形成されるプロセスによって形成されてもよい。
【0203】
(有機電子デバイス)
本発明による有機電子デバイスは、式(I)による化合物を含む有機半導体層を含む。
【0204】
一実施形態による有機電子デバイスは、基材と、アノード層と、式(I)の化合物を含む有機半導体層と、カソード層とを備えていてもよい。
【0205】
一実施形態による有機電子デバイスは、少なくとも1つの式(I)の化合物を含む少なくとも1つの有機半導体層と、少なくとも1つのアノード層と、少なくとも1つのカソード層と、少なくとも1つの発光層とを備え、有機半導体層は、発光層とカソード層との間に好ましくは配置される。
【0206】
本発明による有機発光ダイオード(OLED)は、アノードと、正孔輸送層(HTL)と、発光層(EML)と、少なくとも1つの式(I)の化合物を含む電子輸送層(ETL)と、カソードとを含むことができ、これらは、基材上に順次積層される。この点に関して、HTL、EML、およびETLは、有機化合物から形成された薄膜である。
【0207】
一実施形態による有機電子デバイスは、発光デバイス、薄膜トランジスタ、電池、表示デバイスまたは光電池、好ましくは発光デバイスであり得る。
【0208】
本発明の別の態様によれば、有機電子デバイスの製造方法が提供され、当該方法は、以下を使用する:
- 少なくとも1つの堆積源、好ましくは2つの堆積源、より好ましくは少なくとも3つの堆積源。
【0209】
適切であり得る堆積方法は以下を含む:
- 真空熱蒸発による堆積;
- 溶液処理による堆積、好ましくは、前記処理は、スピンコーティング、印刷、キャスティングから選択される;および/または
- スロットダイコーティング。
【0210】
本発明の種々の実施形態によれば、
- 本発明による式(I)の化合物を放出するための第1の堆積源、および
- 金属、金属塩、またはアルカリまたはアルカリ土類金属錯体;代替的に、有機アルカリまたはアルカリ土類金属錯体;代替的に、8-ヒドロキシキノリノラートリチウムまたはアルカリホウ酸塩を放出するための第2の堆積源;
を使用する方法が提供され:
本方法は、有機半導体層を形成する工程を含み、これによって有機発光ダイオード(OLED)を形成する場合、有機半導体層は、第1の堆積源から本発明による式(I)の化合物を放出し、且つ第2の堆積源から、金属、金属塩、またはアルカリまたはアルカリ土類金属錯体;代替的に、有機アルカリまたはアルカリ土類金属錯体;代替的に、8-ヒドロキシキノリノラートリチウムまたはアルカリホウ酸塩を放出することによって形成される。
【0211】
本発明の種々の実施形態によれば、本方法は、アノード電極上に、発光層および少なくとも1つの層を形成することをさらに含むことができ、少なくとも1つの層を形成することは、アノード電極と第1の電子輸送層との間に、正孔注入層を形成すること、正孔輸送層を形成すること、または正孔阻止層を形成することからなる群から選択される。
【0212】
本発明の種々の実施形態によれば、本方法は、有機発光ダイオード(OLED)を形成するための工程をさらに含んでいてもよく、ここでは、
- 基材上に、第1のアノード電極が形成され、
- 第1のアノード電極上に、発光層が形成され、
- 発光層上に、電子輸送積層が形成され、任意で、正孔阻止層が発光層上に形成され、かつ、有機半導体層が形成され、
- 最後に、カソード電極が形成され、
- 任意の正孔注入層、正孔輸送層および正孔阻止層が、第1のアノード電極と発光層との間にその順に形成され、
- 任意の電子注入層が、有機半導体層とカソード電極との間に形成される。
【0213】
本発明の種々の実施形態によれば、本方法は、有機半導体層上に電子注入層を形成することをさらに含んでいてもよい。しかしながら、本発明のOLEDの種々の実施形態によれば、OLEDは、電子注入層を含まなくてもよい。
【0214】
種々の実施形態によれば、OLEDは、以下の層構造を有していてもよく、層は、以下の順序を有する:
アノード、正孔注入層、第1の正孔輸送層、第2の正孔輸送層、発光層、任意の正孔阻止層、本発明による式(I)の化合物を含む有機半導体層、任意の電子注入層、およびカソード。
【0215】
本発明の別の態様によれば、本出願全体にわたって記載されたあらゆる実施形態による少なくとも1つの有機発光デバイスを含む電子デバイス、好ましくは、本出願全体にわたって記載された実施形態のうちの1つにおける有機発光ダイオードを含む電子デバイスが提供される。より好ましくは、電子デバイスは、表示デバイスである。
【0216】
一実施形態において、式(I)による化合物を含む有機半導体層を含む、本発明による有機電子デバイスは、ラジアレン化合物および/またはキノジメタン化合物を含む層をさらに含んでいてもよい。
【0217】
一実施形態において、ラジアレン化合物および/またはキノジメタン化合物は、1つ以上のハロゲン原子および/または1つ以上の電子求引基で置換されていてもよい。電子吸引基は、ニトリル基、ハロゲン化アルキル基から、または全ハロゲン化アルキル基から、または全フッ素化アルキル基から選択され得る。電子求引基の他の例は、アシル、スルホニル基またはホスホリル基であってもよい。
【0218】
代替的に、アシル基、スルホニル基および/またはホスホリル基は、ハロゲン化および/または全ハロゲン化ヒドロカルビルを含んでもよい。一実施形態において、全ハロゲン化ヒドロカルビルは、全フッ素化ヒドロカルビルであってもよい。全フッ素化ヒドロカルビルの例は、全フッ素化メチル、全フッ素化エチル、全フッ素化プロピル、全フッ素化イソプロピル、全フッ素化ブチル、全フッ素化フェニル、全フッ素化トリルであり得;ハロゲン化ヒドロカルビルを含むスルホニル基の例は、トリフルオロメチルスルホニル、ペンタフルオロエチルスルホニル、ペンタフルオロフェニルスルホニル、ヘプタフルオロプロピルスルホニル、ノナフルオロブチルスルホニルなどであってもよい。
【0219】
一実施形態において、ラジアレンおよび/またはキノジメタン化合物は、正孔注入層、正孔輸送層および/または正孔発生層に含まれてもよい。
【0220】
一実施形態において、ラジアレン化合物は、式(XX)を有していてもよく、および/またはキノジメタン化合物は、式(XXIa)または(XXIb)を有していてもよい:
【0221】
【0222】
ここで、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R11、R12、R15、R16、R20、R21は、上述の電子求引基から独立して選択され、およびR9、R10、R13、R14、R17、R18、R19、R22、R23およびR24は、H、ハロゲンおよび上述の電子求引基から独立して選択される。
【0223】
以下、実施例を参照して実施形態をより詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。ここで、例示的な態様を詳細に参照する。
【0224】
(本発明の詳細および定義)
本明細書において、定義が別段提供されない場合、「アルキル基」は、脂肪族炭化水素基を指してもよい。アルキル基は、二重結合または三重結合を有さない「飽和アルキル基」を指してもよい。本明細書で使用される場合、用語「アルキル」は、直鎖、分枝鎖および環状アルキルを包含するものとする。例えば、C3-アルキルは、n-プロピルおよびイソプロピルから選択され得る。同様に、C4-アルキルは、n-ブチル、sec-ブチルおよびt-ブチルを包含する。同様に、C6-アルキルは、n-ヘキシルおよびシクロヘキシルを包含する。
【0225】
本明細書で使用される場合、他に明示的に言及されない限り、アスタリスク記号「*」は、それに応じて標識された部分が別の部分に結合される結合位置を表す。
【0226】
Cn中の下付き数字nは、それぞれのアルキル基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはアリール基中の炭素原子の総数に関する。
【0227】
本明細書で使用される場合、用語「アリール」または「アリーレン」は、フェニル(C6-アリール)、縮合芳香族化合物(例えば、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセンなど)を包含するものとする。ビフェニル、オリゴフェニルおよびポリフェニル(例えば、テルフェニル、フェニル置換ビフェニル、フェニル置換テルフェニル(テトラフェニルベンゾール基など)など)がさらに包含される。それぞれ「アリーレン」、「ヘテロアリーレン」は、2つのさらなる部分が結合されている基を指す。本明細書において、用語「アリール基」または「アリーレン基」は、少なくとも1つの炭化水素芳香族部分を含む基を指してもよく、炭化水素芳香族部分の全ての要素は、共役を形成するp軌道を有してもよく、例えば、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、ピリニル基、フルオレニル基などが挙げられる。9,9’-スピロビ[9H-フルオレン]イルなどの2つの芳香族部分がスピロ原子を介して互いに連結されているスピロ化合物がさらに包含される。アリール基またはアリーレン基は、単環または縮合環多環(すなわち、隣接する炭素原子対を共有する連結)の官能基を含み得る。
【0228】
用語「ヘテロアリール」は、本明細書中で使用される場合、少なくとも1つの炭素原子がヘテロ原子で置換されているアリール基を指す。用語「ヘテロアリール」は、少なくとも1つのヘテロ原子を有する芳香族複素環を指してもよく、炭化水素ヘテロ芳香族部分のすべての要素は、共役を形成するp軌道を有していてもよい。ヘテロ原子は、N、O、S、B、Si、P、Seから、好ましくはN、OおよびSから選択され得る。ヘテロアリーレン環は、少なくとも1~3個のヘテロ原子を含んでいてもよい。好ましくは、ヘテロアリーレン環は、N、Sおよび/またはOから個々に選択される少なくとも1~3個のヘテロ原子を含んでいてもよい。「アリール」/「アリーレン」の場合と全く同様に、用語「ヘテロアリール」は、例えば、スピロ[フルオレン-9,9’-キサンテン]などの、2つの芳香族部分が互いに連結されているスピロ化合物を含む。さらなる例示的なヘテロアリール基は、ジアジン、トリアジン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフラン、アクリジン、ベンゾアクリジン、ジベンゾアクリジンなどである。
【0229】
用語「アルケニル」は、本明細書で使用される場合、炭素-炭素二重結合を含む基-CR1=CR2R3を指す。
【0230】
用語「全ハロゲン化」は、本明細書中で使用される場合、ヒドロカルビル基の水素原子の全てがハロゲン(F、Cl、Br、I)原子によって置き換えられているヒドロカルビル基を指す。
【0231】
用語「アルコキシ」は、本明細書中で使用される場合、式-ORの構造断片を指し、Rはヒドロカルビル、好ましくはアルキルまたはシクロアルキルである。
【0232】
用語「チオアルキル」は、本明細書中で使用される場合、式-SRの構造断片を指し、Rはヒドロカルビル、好ましくはアルキルまたはシクロアルキルである。
【0233】
Cn-ヘテロアリールにおける下付き数字nは、単に、ヘテロ原子の数を除く炭素原子の数を指す。この文脈において、C3ヘテロアリーレン基は、ピラゾール、イミダゾール、オキサゾール、チアゾールなどの3個の炭素原子を含む芳香族化合物であることは明らかである。
【0234】
用語「ヘテロアリール」は、本明細書中で使用される場合、ピリジン、キノリン、ベンゾキノリン、キナゾリン、ベンゾキナゾリン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、ベンズイミダゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾ[4,5]チエノ[3,2-d]ピリミジン、カルバゾール、キサンテン、フェノキサジン、ベンゾアクリジン、ジベンゾアクリジンなどを包含するものとする。
【0235】
本明細書において、用語「単結合」は、直接結合を指す。
【0236】
用語「フッ素化」は、本明細書中で使用される場合、炭化水素基に含まれる水素原子の少なくとも1つがフッ素原子によって置換されている炭化水素基を指す。その水素原子の全てがフッ素原子によって置換されているフッ素化基は、全フッ素化基と称され、特に用語「フッ素化」で呼ばれる。
【0237】
本発明に関して、ある基に含まれる水素原子の1つが別の基によって置き換えられる場合、その基は、別の基で「置換されている」(ここで、別の基は置換基である)。
【0238】
本発明に関して、2つの他の層の間にある1つの層に関する「間」という表現は、1つの層と2つの他の層のうちの1つとの間に配置されていてもよいさらなる層の存在を排除しない。本発明に関して、互いに直接接触している2つの層に関して「直接接触している」という表現は、これら2つの層の間にさらなる層が配置されていないことを意味する。別の層の最上部に堆積された1つの層は、この層と直接接触していると見なされる。
【0239】
本発明の有機半導体層および本発明の化合物に関して、実験の部において述べた化合物が最も好ましい。
【0240】
本発明の有機電子デバイスは、有機エレクトロルミネセントデバイス(OLED)、有機光起電力デバイス(OPV)、照明デバイス、または有機電界効果トランジスタ(OFET)であってもよい。照明デバイスは、照明、照射、シグナリング、または投影のために使用される装置のいずれかであってもよい。それらは、照明デバイス、照射デバイス、シグナリングデバイス、および投影デバイスとして、対応して分類される。照明デバイスは、通常、光学放射源、放射束を所望の方向に空間に伝達するデバイス、および部品を単一のデバイスに連結し、且つ放射源および光伝達システムを損傷および周囲の影響から保護するハウジングからなる。
【0241】
別の態様によれば、本発明による有機エレクトロルミネセントデバイスは、2つ以上の発光層、好ましくは2つまたは3つの発光層を含んでいてもよい。2つ以上の発光層を含むOLEDはまた、タンデム型OLEDまたは積層OLEDとして記載される。
【0242】
有機エレクトロルミネセントデバイスは、底部発光デバイスまたは頂部発光デバイスであってもよい。
【0243】
別の態様は、少なくとも1つの有機エレクトロルミネセントデバイス(OLED)を含むデバイスを対象とする。
【0244】
有機発光ダイオードを含むデバイスは、例えば、表示パネルまたは照明パネルである。
【0245】
本発明において、特許請求の範囲または本明細書の他の箇所において別の定義が与えられない限り、以下で定義付けられた用語、これらの定義が適用されるものとする。
【0246】
本明細書の文脈において、マトリックス材料との関連における用語「別の」または「異なる」は、マトリックス材料がその構造式において異なることを意味する。
【0247】
用語「OLED」および「有機発光ダイオード」は、同時に使用され、同じ意味を有する。用語「有機エレクトロルミネセントデバイス」は、本明細書で使用される場合、有機発光ダイオードおよび有機発光トランジスタ(OLET)の両方を含むことができる。
【0248】
本明細書中で使用される場合、「重量パーセント(weight percent)」、「重量%(wt.-%)」、「重量パーセント(percent by weight)」、「重量%(% by weight)」およびそれらの変形は、各電子輸送層のその成分、物質または薬剤の重量を、その各電子輸送層の総重量で除し且つ100を掛けたものとしての組成物、成分、物質または薬剤を指す。各電子輸送層および電子注入層のすべての成分、物質および薬剤の総重量パーセント量は、100重量%を超えないように選択されることが理解される。
【0249】
本明細書中で使用される場合、「体積パーセント(volume percent)」、「体積%(vol.-%)」、「体積パーセント(percent by volume)」、「体積%(% by volume)」およびそれらの変形は、各電子輸送層のその成分、物質または薬剤の体積を、その各電子輸送層の総体積で除し且つ100を掛けたものとしての組成物、成分、物質または薬剤を指す。カソード層のすべての成分、物質および薬剤の総体積パーセント量は、100体積%を超えないように選択されることが理解される。
【0250】
すべての数値は、明示的に示されているか否かにかかわらず、用語「約」によって修飾されることが本明細書において前提とされる。本明細書中で使用される場合、用語「約」は、生じ得る数量における変動をいう。用語「約」によって修飾されるか否かにかかわらず、特許請求の範囲は、等価量を含む。
【0251】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、内容が別段の明確な指示をしない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。
【0252】
用語「含まない(free of)」、「含まない(does not contain)」、「含まない(does not comprise)」は、不純物を除外しない。不純物は、本発明によって達成される目的に対して技術的な影響を有さない。
【0253】
本明細書の文脈において、用語「本質的に非発光性」または「非発光性」は、デバイスからの可視発光スペクトルに対する化合物または層の寄与が、可視発光スペクトルに対して10%未満、好ましくは5%未満であることを意味する。可視発光スペクトルは、約380nm~約780nmの波長を有する発光スペクトルである。
【0254】
好ましくは、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、本質的に非発光性または非発光性である。
【0255】
動作電圧(Uとも呼ばれる)は、10ミリアンペア/平方センチメートル(mA/cm2)で、ボルト(V)で測定される。
【0256】
アンペアあたりのカンデラ効率(cd/A効率とも呼ばれる)は、10ミリアンペア/平方センチメートル(mA/cm2)で、アンペアあたりのカンデラで測定される。
【0257】
外部量子効率(EQEとも呼ばれる)は、パーセント(%)で測定される。
【0258】
色空間は、座標CIE-xおよびCIE-y(International Commission on Illumination 1931)によって記述される。青色発光については、CIE-yが特に重要である。より小さいCIE-yは、より深い青色を示す。
【0259】
最高占有分子軌道(HOMOとも呼ばれる)、および最低非占有分子軌道(LUMOとも呼ばれる)は、電子ボルト(eV)で測定される。
【0260】
用語「OLED」、「有機発光ダイオード」、「有機発光デバイス」、「有機光電子デバイス」および「有機発光ダイオード」は、同時に使用され、同じ意味を有する。
【0261】
用語「存続期間」および「寿命」は、同時に使用され、同じ意味を有する。
【0262】
アノード電極およびカソード電極は、アノード電極/カソード電極またはアノード電極/カソード電極またはアノード電極層/カソード電極層として記述されてもよい。
【0263】
室温(周囲温度とも呼ばれる)は、23℃である。
【0264】
〔図面の簡単な説明〕
本発明のこれらの態様および/または他の態様ならびに利点は、添付の図面と併せて、例示的な実施形態の以下の記載から明らかになり、より容易に理解されるであろう:
図1は、本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオードの概略断面図である;
図2は、本発明の例示的な実施形態によるOLEDの概略断面図である;
図3は、本発明の例示的な実施形態による電荷発生層を含むタンデム型OLEDの概略断面図である。
【0265】
〔詳細な説明〕
ここで、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、例示的な実施形態は添付の図面に示され、ここで、類似の参照番号は、全体を通して類似の要素を指す。例示的な実施形態は、図を参照することによって、本発明の態様を説明するために、以下に記載される。
【0266】
本明細書では、第1の要素が第2の要素「上に(on)」または「上に(onto)」形成されるまたは配置されると言及される場合、第1の要素は第2の要素上に直接配置され得るか、または1つ以上の他の要素がそれらの間に配置されてもよい。第1の要素が第2の要素「上に直接(directly on)」または「上に直接(directly onto)」形成されるまたは配置されると言及される場合、他の要素はそれらの間に配置されない。
【0267】
図1は、本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオード(OLED)100の概略断面図である。OLED100は、基板110と、アノード120と、正孔注入層(HIL)130と、正孔輸送層(HTL)140と、発光層(EML)150と、電子輸送層(ETL)160とを含む。電子輸送層(ETL)160は、EML150上に形成される。電子輸送層(ETL)160上には、電子注入層(EIL)180が配置されている。カソード190は、電子注入層(EIL)180上に直接配置される。
【0268】
単一の電子輸送層160の代わりに、任意選択で、電子輸送積層(ETL)を使用することができる。
【0269】
図2は、本発明の別の例示的な実施形態によるOLED100の概略断面図である。
図2は、
図2のOLED100が電子阻止層(EBL)145および正孔阻止層(HBL)155を含む点で
図1と異なる。
【0270】
図2を参照すると、OLED100は、基板110と、アノード120と、正孔注入層(HIL)130と、正孔輸送層(HTL)140と、電子阻止層(EBL)145と、発光層(EML)150と、正孔ブロッキング層(HBL)155と、電子輸送層(ETL)160と、電子注入層(EIL)180と、カソード電極190とを含む。
【0271】
好ましくは、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、ETLであってもよい。
【0272】
図3は、本発明の別の例示的な実施形態によるタンデム型OLED200の概略断面図である。
図3は、
図3のOLED100が電荷発生層(CGL)および第2の発光層(151)をさらに含む点で、
図2と異なる。
【0273】
図3を参照すると、OLED200は、基板110、アノード120、第1の正孔注入層(HIL)130、第1の正孔輸送層(HTL)140、第1の電子阻止層(EBL)145、第1の発光層(EML)150、第1の正孔阻止層(HBL)155、第1の電子輸送層(ETL)160、n型電荷発生層(n型CGL)185、正孔発生層(p型電荷発生層;p型GCL)135、第2の正孔輸送層(HTL)141、第2の電子阻止層(EBL)146、第2の発光層(EML)151、第2の正孔阻止層(EBL)156、第2の電子輸送層(ETL)161、第2の電子注入層(EIL)181およびカソード190を含む。
【0274】
好ましくは、式(I)の化合物を含む有機半導体層は、第1のETL、n型CGLおよび/または第2のETLであってもよい。
【0275】
図1、
図2および
図3には示されていないが、OLED100および200を封止するために、カソード電極190上に封止層がさらに形成されてもよい。加えて、種々の他のの変形がそれらに適用されてもよい。
【0276】
以下に、本発明の1つ以上の例示的な実施形態を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。しかし、これらの実施例は、本発明の1つ以上の例示的な実施形態の目的および範囲を限定することを意図するものではない。
【0277】
〔実験データ〕
(融点)
融点(mp)は、上記のTGA-DSC測定のDSC曲線から、または別個のDSC測定から、ピーク温度として決定される(Mettler Toledo DSC822e、試料を室温から加熱して、純粋な窒素のストリーム下で、10K/分の加熱速度で融解を完了させる。試料量4~6mgを、蓋付きの40μLのMettler Toledoアルミニウムパンに入れ、<1mmの孔が蓋に穿孔される。)。
【0278】
(ガラス転移温度)
ガラス転移温度(Tg)はDIN EN ISO 11357(2010年3月発行)に記載されているように、窒素下で、Mettler Toledo DSC 822e示差走査熱量計において10K/分の加熱速度を用いて測定される。
【0279】
(速度開始温度)
速度開始温度(TRO)は、100mgの化合物をVTEソースに装填することによって決定される。VTE源として、有機材料のためのポイントソースを、Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com)またはCreaPhys GmbH(http://www.creaphys.com)によって提供されるように使用することができる。VTE源は、10-5ミリバール未満の圧力で15K/分の一定速度で加熱され、VTE源内部の温度は熱電対を用いて測定される。化合物の蒸発は、QCM検出器を用いて検出される。QCM検出器は、検出器の水晶振動子上の化合物の堆積を検出する。水晶振動子上の堆積速度は、オングストローム/秒で測定される。速度開始温度を決定するために、堆積速度は、VTE源温度に対してプロットされる。速度開始は、QCM検出器上の目立った堆積が生じる温度である。正確な結果のために、VTE源は、3回加熱および冷却され、速度開始温度を決定するために第2の実行および第3の実行からの結果のみが使用される。
【0280】
有機化合物の蒸発速度についての良好な制御を達成するために、速度開始温度は、200~255℃の範囲であってもよい。速度開始温度が200℃未満であると、蒸発が速すぎて制御が困難になることがある。速度開始温度が255℃を超えると、蒸発速度が低すぎて、タクトタイムが低くなり、高温に長時間露出されるために、VTE源中の有機化合物の分解が起こることがある。
【0281】
速度開始温度は、化合物の揮発性の間接的測定である。速度開始温度が高いほど、化合物の揮発性は低い。
【0282】
(還元電位)
還元電位は、定電位デバイスMetrohm PGSTAT30およびソフトウェアMetrohm Autolab GPESを用いて、室温でサイクリックボルタンメトリーによって決定される。特定の化合物で与えられた酸化還元電位を、アルゴン脱気された試験物質のドライ0.1MTHF溶液中、アルゴン雰囲気下で、白金作用電極間の0.1Mヘキサフルオロリン酸テトラブチルアンモニウム支持電解質と、塩化銀によって被覆され且つ測定溶液中に直接浸漬された銀線からなるAg/AgCl疑似標準電極(Metrohm Silver棒電極)とを用いて、走査速度100mV/sで測定した。第1の実行は、作用電極に設定された電位の最も広い範囲で行われ、次いで、その範囲はその後の実験内で適切に調整された。最後の3回の実行は、標準としてフェロセン(0.1M濃度)を添加して行われた。研究された化合物のカソードピークおよびアノードピークに対応する電位の平均は、標準的なFc+/Fc酸化還元対について観察されたカソード電位およびアノード電位の平均を差し引いた後に、上記に報告された値を最終的に与えた。全ての研究された化合物および報告された比較化合物は、十分に定義付けされた可逆的電気化学的挙動を示した。
【0283】
(双極子モーメント)
N原子を含む分子の双極子モーメント
【0284】
【0285】
は、下記式によって与えられる:
【0286】
【0287】
ここで、
【0288】
【0289】
は、分子中の原子iの部分電荷および位置である。
【0290】
双極子モーメントは、半経験的分子軌道法によって決定される。
【0291】
分子構造の幾何学は、プログラムパッケージTURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)に実装されているように、気相中で、6-31G*基底関数系を伴うハイブリッド関数B3LYPを用いて最適化される。2つ以上の配座が実行可能である場合、最も低い総エネルギーを有する配座が、分子の結合長を決定するために選択される。
【0292】
(計算されたHOMOおよびLUMO)
HOMOおよびLUMOは、プログラムパッケージTURBOMOLE V6.5(TURBOMOLE GmbH, Litzenhardtstrasse 19, 76135 Karlsruhe, Germany)を用いて計算される。分子構造の最適化された幾何学ならびにHOMOおよびLUMOエネルギー準位は、気相中で、6-31G*基底関数系を伴うハイブリッド関数B3LYPを適用することによって決定される。2つ以上の配座が実行可能である場合、最も低い総エネルギーを有する配座が選択される。OLED性能の測定
OLEDデバイスの性能を評価するために、電流効率が20℃で測定される。電流-電圧特性は、Keithley 2635ソースメジャーユニットを使用し、V単位の電圧を供給し且つ試験用デバイスを流れるmA単位の電流を測定することによって、決定される。デバイスに印加する電圧は、0V~10Vの範囲で0.1Vずつで変化させる。同様に、輝度(luminance)-電圧特性およびCIE座標は、計器システムCAS-140CTアレイスペクトロメータ(Deutsche Akkreditierungsstelle(DAkkS)によって較正されている)を用いて、電圧値のそれぞれについて、cd/m2単位の輝度を測定することによって決定される。10mA/cm2でのcd/A効率は、それぞれ、輝度-電圧特性および電流-電圧特性を補間することによって決定される。
【0293】
デバイスの寿命LTは、周囲条件(20℃)および30mA/cm2で、Keithley 2400ソースメータを使用して測定され、時間単位で記録される。
【0294】
デバイスの明度は、較正されたフォトダイオードを使用して測定される。寿命LTは、デバイスの明度がその初期値の97%に減少するまでの時間として定義付けされる。
【0295】
動作電圧における増加ΔUは、デバイスの動作電圧安定性の尺度として使用される。この増加は、LT測定中に、50時間後の動作電圧からデバイスの動作開始時の動作電圧を差し引くことによって決定される。
【0296】
ΔU=[U(50h)-U(0h)]
ΔUの値が小さいほど、動作電圧安定性が良好である。
【0297】
〔合成手順〕
【0298】
【0299】
化合物(1)を、標準的なSuzuki-Miyaura手順(参照KR2017093023A)に従って合成した。
【0300】
2-クロロ-4-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(3)
フラスコを窒素でフラッシュし、2-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1’’-テルフェニル]-4-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(1)(100g、196.7mmol)、2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(2)(68.0g,295mmol)、Pd(dppf)Cl2(7.2g、9.8mmol)、およびK2CO3(67.9g、491.7mmol)を入れた。脱気したトルエン/THF/水(1:1:1、1200mL)の混合物を加え、反応混合物を窒素雰囲気下で一晩65℃に加熱した。溶媒を減圧下で部分的に蒸発させ、得られた析出物を吸引濾過によって単離し、水(600mL)、メタノール(20mL)およびヘキサン(20mL)で十分に洗浄した。粗生成物をトルエン(600mL)に溶解し、シリカゲルパッドで濾過した。追加のトルエンでリンスした後、溶媒を部分的に除去し、懸濁液を一晩撹拌したままにした。析出物を濾過し、ヘキサンで洗浄し、トルエン中で2回再結晶化し、真空下で乾燥させて、乾燥後に36.5g(32%)の白色固体を得た。HPLC:99%。
【0301】
【0302】
2-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-4-フェニル-6-(3-(ピリジン-3-イル)フェニル)-1,3,5-トリアジン(M-1)
【0303】
【0304】
フラスコを窒素でフラッシュし、2-クロロ-4-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(3)(15.5g、26.4mmol)、3-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)ピリジン(4)(7.4g、26.4mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.4g、0.5mmol)、およびK2CO3(7.3g、52.8mmol)を入れた。脱気したTHF/水(4:1、132mL)の混合物を加え、反応混合物を窒素雰囲気下で一晩75℃に加熱した。溶媒を減圧下で蒸発させ、化合物(シリカゲル中に包埋)を、勾配溶離剤(ジクロロメタン/ヘキサン(1:2)からジクロロメタンへ)を使用するシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって精製した。溶媒を減圧下で蒸発させ、得られた固体をメタノール中で粉砕して、乾燥後に6.2g(32%)の白色固体を得た。昇華によって最終精製を達成した。HPLC/ESI-MS:99.97%、m/z=691([M+H]+)。
【0305】
【0306】
4-クロロ-6-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-2-フェニルピリミジン(6)
【0307】
【0308】
フラスコを窒素でフラッシュし、2-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1’’-テルフェニル]-4-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(1)(100g、196.7mmol)、4,6-ジクロロ-2-フェニルピリミジン(5)(66.4g、295.0mmol)、Pd(dppf)Cl2(7.2g、9.8mmol)、およびK2CO3(67.9g、491.7mmol)を入れた。脱気したTHF/トルエン/水(1:1:1、1200mL)の混合物を加え、反応混合物を窒素雰囲気下で一晩60℃に加熱した。室温に冷却した後、得られた析出物を吸引濾過によって単離し、水(3L)、メタノール(2×70mL)およびヘキサン(2×50mL)で十分に洗浄した。次いで、粗生成物を、最初にトルエン/THF1:1(600mL)中で粉砕し、次いでトルエン(500mL)中で粉砕して、乾燥後に白色固体71.2g(60%)を得た。HPLC:99%。
【0309】
4-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-2-フェニル-6-(3-(ピリジン-3-イル)フェニル)ピリミジン(M-2)
フラスコを窒素でフラッシュし、4-クロロ-6-(2’,6’-ジフェニル-[1,1’:4’,1''-テルフェニル]-4-イル)-2-フェニルピリミジン(6)(20g、35.0mmol)、3-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)ピリジン(4)(10.8g、38.5mmol)、Pd(PPh3)4(0.8g、0.7mmol)、およびK2CO3(9.7g、70.0mmol)を入れた。ジオキサン/水の混合物(280:35mL)を添加し、反応混合物を窒素雰囲気下で2日間にわたって75℃に加熱した。室温まで冷却した後、得られた析出物を吸引濾過によって単離し、水(600mL)、メタノール(20mL)およびヘキサン(20mL)で十分に洗浄した。粗生成物をジクロロメタン(1.6L)に溶解し、シリカゲルパッドで濾過した。追加のジクロロメタン(2L)およびジクロロメタン:メタノール(100:5)でリンスした後、溶媒を減圧下で部分的に除去し、ヘキサン(300mL)を添加して析出を誘導した。析出物を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空下で乾燥させて、乾燥後に16g(66%)の白色固体を得た。昇華によって最終精製を達成した。HPLC/ESI-MS:100%、m/z=690([M+H]+)。
【0310】
【0311】
2,4-ジフェニル-6-(4’-フェニル-5-(ピリジン-3-イル)-[1,1’:3’,1''-テルフェニル]-3-イル)-1,3,5-トリアジン(M3)
フラスコを窒素でフラッシュし、2-(3-クロロ-5-(ピリジン-3-イル)フェニル)-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(7)(5.0g、11.9mmol)、2-([1,1’:2’,1’’-テルフェニル]-4’-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(8)(5.5g、15.4mmol)、クロロ(クロチル)(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)パラジウム(II)(0.14g、0.2mmol)、およびK3PO4(5.0g,23.8mmol)を入れた。ジオキサン/水(4:1、68mL)の混合物を加え、反応混合物を窒素雰囲気下で一晩45℃に加熱した。室温に冷却した後、得られた析出物を吸引濾過によって単離し、水(400mL)、メタノール(20mL)およびヘキサン(20mL)で十分に洗浄した。粗生成物をジクロロメタン:ヘキサン(1:1、800mL)に溶解し、シリカゲルパッドで濾過した。追加のジクロロメタン/ヘキサン(1:1、800mL)およびジクロロメタン(500mL)でリンスした後、溶媒を減圧下で部分的に除去し、ヘキサン(300mL)を添加して析出を誘導した。析出物を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空下で乾燥させて、乾燥後に白色固体5.8g(80%)を得た。昇華によって最終精製を達成した。HPLC/ESI-MS:99.9%、m/z=615([M+H]+)。
【0312】
【0313】
【0314】
2-クロロ-4-フェニル-6-(3’,4’,5’-トリフェニル-[1,1’:2’,1’’-テルフェニル]-3-イル)-1,3,5-トリアジン(10)
【0315】
【0316】
フラスコを窒素でフラッシュし、4,4,5,5-テトラメチル-2-(3’,4’,5’-トリフェニル-[1,1’:2',1''-テルフェニル]-3-イル)-1,3,2-ジオキサボロラン(9)(60.0g、102.6mmol),2,4-ジクロロ-6-フェニル-1,3,5-トリアジン(2)(27.3g、120.8mmol)、Pd(dppf)Cl2(4.4g、6.0mmol)およびK2CO3(41.7g、301.9mmol)を入れた。トルエン/THF/水(1:1:1、1050mL)の混合物を添加し、反応混合物を窒素雰囲気下で一晩65℃に加熱した。室温に冷却した後、水相をデカントし、有機相を水(2×250ml)で洗浄し、Mg2SO4上で乾燥させた。乾燥剤を濾別し、溶媒を減圧下で除去した。残渣をジクロロメタンに溶解し、シリカゲルパッドで濾過した。ヘキサン/酢酸エチル(20:1)でリンスした後、溶媒を減圧下で除去して、乾燥後に24g(36%)の固体を得た。HPLC:99%。
【0317】
2-フェニル-4-(3-(ピリジン-3-イル)フェニル)-6-(3’,4’,5’-トリフェニル-[1,1’:2’,1''-テルフェニル]-3-イル)-1,3,5-トリアジン(M-4)
【0318】
【0319】
フラスコを窒素でフラッシュし、2-クロロ-4-フェニル-6-(3’,4’,5’-トリフェニル-[1,1’:2',1''-テルフェニル]-3-イル)-1,3,5-トリアジン(10)(11.9g、18.4mmol)、3-(3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)ピリジン(4)、(5.7g、20.2mmol)、Pd(dppf)Cl2(0.3g、0.37mmol)およびK2CO3(5.1g、36.8mmol)を入れた。THF/水(4:1、125mL)の混合物を添加し、反応混合物を窒素雰囲気下で75℃に2時間加熱した。室温に冷却した後、溶媒を減圧下で除去した。粗生成物をジクロロメタン(400mL)に溶解し、水(3×300mL)で洗浄し、Mg2SO4上で乾燥させ、fluorisilパッドで直接的に濾過した。追加のジクロロメタン/メタノール(100:2、2.5L)でリンスした後、溶媒を減圧下で部分的に除去し、イソプロパノール(400mL)を添加して析出を誘導した。析出物を濾過し、イソプロパノールで洗浄した。固体をトルエン(40mL)に溶解し、メタノール(200mL)を添加して析出を誘導した。析出物を濾過し、メタノールで洗浄し、真空下で乾燥させて、乾燥後に4.4g(32%)の淡ピンク色固体を得た。昇華によって最終精製を達成した。HPLC/ESI-MS:99.6%、m/z=767([M+H]+)。
【0320】
〔OLEDの製造のための一般的な手順〕
実施例-1~実施例-3および比較例のトップエミッションOLEDデバイスについて、150mm×150mm×0.7mmの寸法を有する基材を、Deconex FPD211の2%水溶液を用いて7分間超音波洗浄し、次いで純水で5分間超音波洗浄し、スピンリンスドライヤー中で15分間乾燥させた。その後、Agを10-5~10-7mbarの圧力でアノードとして堆積させた。
【0321】
次いで、HT-1およびD-1をアノード上に真空共堆積させて、HILを形成した。次いで、HT-1をHIL上に真空堆積させて、HTLを形成した。次いで、HTL上にHT-2を真空堆積させて、電子阻止層(EBL)を形成した。
【0322】
その後、ホスト-1およびエミッタ-1の共堆積によってEBL上に発光層を形成した。
【0323】
次いで、ET-1を発光層上に真空堆積させて、正孔阻止層(HBL)を形成した。次に、実施例-1~実施例-3のために、式(I)の化合物とLiQとを1:1の重量%比率で共堆積させることによって、電子輸送層を正孔阻止層上に形成した。比較例のために、比較例1の化合物とLiQとを1:1の重量%比で共堆積させることによって、電子輸送層を正孔阻止層上に形成した。
【0324】
次に、Ybを堆積することによって、電子輸送層上に電子注入層を形成する。
【0325】
次いで、Ag:Mgを10-7mbarで0.01~1Å/sの速度で蒸発させて、カソードを形成する。
【0326】
カソード上にHT-1のキャップ層を形成する。
【0327】
トップエミッションOLEDデバイスにおける積層の詳細を以下に示す。スラッシュ「/」は、個々の層を分離する。層の厚さは角括弧[...]で与えられ、重量%での混合比は丸括弧(...)で与えられる:
積層詳細:
Ag[100nm]/HT-1:D-1(重量%92:8)[10nm]/HT-1[118nm]/HT-2[5nm]/H09:BD200(重量%97:3)[20nm]/ET-1[5nm]/式(I)の化合物:LiQ(重量%1:1)[31nm]/Yb[2nm]/Ag:Mg(重量%90:10)[11nm]/HT-1[70nm]
〔発明の技術的効果〕
本発明によるOLEDデバイスは、比較化合物の代わりに式(I)の化合物を電子輸送層に使用した場合に、同等の電圧で改善された効率および寿命を示す。電圧安定性も改善される。
【0328】
【0329】
【0330】
【0331】
【0332】
【0333】
前述の説明および従属請求項において開示された特徴は、個別におよびそれらの任意の組合せの両方において、独立請求項においてなされた開示の態様をその多様な形態において実現するための材料であり得る。
【図面の簡単な説明】
【0334】
【
図1】
図1は、本発明の例示的な実施形態による有機発光ダイオードの概略断面図である。
【
図2】
図2は、本発明の例示的な実施形態によるOLEDの概略断面図である。
【
図3】
図3は、本発明の例示的な実施形態による電荷発生層を含むタンデム型OLEDの概略断面図である。
【国際調査報告】