特表 2023-505518 ヘテロ環化合物及びこれを含む有機発光素子

(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】2023-02-09

(54)【発明の名称】ヘテロ環化合物及びこれを含む有機発光素子

(51)【国際特許分類】

   C07D 401/10 20060101AFI20230202BHJP

   C07D 401/14 20060101ALI20230202BHJP

   C07D 405/14 20060101ALI20230202BHJP

   H10K 50/00 20230101ALI20230202BHJP

   H10K 50/16 20230101ALI20230202BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20230202BHJP

【ＦＩ】

C07D401/10 CSP

C07D401/14

C07D405/14

H05B33/14 A

H05B33/22 B

H05B33/12 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022534452

(86)(22)【出願日】2020-12-09

(85)【翻訳文提出日】2022-06-07

(86)【国際出願番号】 KR2020017902

(87)【国際公開番号】W WO2021118217

(87)【国際公開日】2021-06-17

(31)【優先権主張番号】10-2019-0162705

(32)【優先日】2019-12-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】513298491

【氏名又は名称】エルティー・マテリアルズ・カンパニー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＴ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１１３－１９， Ｄａｎｇｈａ－Ｒｏ， Ｎａｍｓａ－Ｍｙｅｏｎ， Ｃｈｅｏｉｎ－Ｇｕ， Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ １７１１８， ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001508

【氏名又は名称】弁理士法人 津国

(72)【発明者】

【氏名】イ，ギ－ベク

(72)【発明者】

【氏名】ラ，ヒョン－ジュ

(72)【発明者】

【氏名】チョン，ウォン－ジャン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ドン－ジュン

【テーマコード（参考）】

3K107

4C063

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC04

3K107CC12

3K107CC21

3K107DD52

3K107DD75

3K107DD78

4C063AA01

4C063AA03

4C063BB01

4C063BB06

4C063CC29

4C063CC43

4C063CC76

4C063DD08

4C063DD12

4C063DD43

4C063EE05

(57)【要約】

本出願は、有機発光素子の寿命、効率、電気化学的安定性及び熱的安定性を大きく向上させることができるヘテロ環化合物及び前記ヘテロ環化合物が有機物層に含まれている有機発光素子を提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記式１で表されるヘテロ環化合物：

【化20】

前記式１において、
Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であり、
Ｘ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であり、
Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；ヘテロ原子としてＮを含む置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であり、
ｍ及びｎは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｍ及びｎがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。

【請求項2】

前記「置換もしくは非置換」とは、炭素数１～６０の直鎖または分岐鎖のアルキル基；炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖のアルケニル基；炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖のアルキニル基；炭素数３～６０の単環または多環のシクロアルキル基；炭素数２～６０の単環または多環のヘテロシクロアルキル基；炭素数６～６０の単環または多環のアリール基；炭素数２～６０の単環または多環のヘテロアリール基；シリル基；ホスフィンオキシド基；及びアミン基からなる群から選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、または前記例示の置換基の中から選択される２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味するものである、請求項１に記載のヘテロ環化合物。

【請求項3】

前記式１のＡｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；下記式２で表される基；置換もしくは非置換のカルバゾリル基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基である、請求項１に記載のヘテロ環化合物；

【化21】

前記式２において、
＊は、前記式１のＬ_１と結合する位置であり、
Ｙ_１～Ｙ_５は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ＮまたはＣＲａであり、ＣＲａが２以上の場合、それぞれのＲａは互いに同一または異なり、
前記Ｒａは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；及び置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基からなる群から選択されるか、または互いに隣接する２以上の基は互いに結合して置換もしくは非置換の炭素数６～６０の芳香族炭化水素環または置換もしくは非置換の炭素数２～６０ヘテロ環を形成する。

【請求項4】

前記式２は、下記式３～５のいずれかで表される、請求項３に記載のヘテロ環化合物：

【化22】

【化23】

【化24】

前記式３～５において、
＊は、前記式１のＬ_１と結合する位置であり、
Ｚ_１～Ｚ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ＮまたはＣＨであり、Ｚ_１～Ｚ_３のうちの少なくとも１以上はＮであり、
Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であり、
Ａｒ_２～Ａｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であり、
ｏ及びｐは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｏ及びｐがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【請求項5】

前記式１は、下記化合物のいずれかで表される、請求項１に記載のヘテロ環化合物；

【化25】

【請求項6】

第１の電極；第２の電極；及び前記第１の電極と前記第２の電極との間に備えられた１層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、請求項１～５のいずれか一項に記載のヘテロ環化合物を含む、有機発光素子。

【請求項7】

前記有機物層は、電子輸送層を含み、前記電子輸送層は前記ヘテロ環化合物を含む、請求項６に記載の有機発光素子。

【請求項8】

前記有機物層は、正孔ブロッキング層を含み、前記正孔ブロッキング層は前記ヘテロ環化合物を含む、請求項６に記載の有機発光素子。

【請求項9】

前記有機発光素子は、第１の電極；前記第１の電極上に備えられ、第１発光層を含む第１のスタック；前記第１のスタック上に備えられる電荷発生層；前記電荷発生層上に備えられ、第２発光層を含む第２のスタック及び前記第２のスタック上に備えられる第２の電極を含む、請求項６に記載の有機発光素子。

【請求項10】

前記電荷発生層は、前記ヘテロ環化合物を含む、請求項９に記載の有機発光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、２０１９年１２月０９日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０１９－０１６２７０５号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
本明細書は、ヘテロ環化合物及びこれを含む有機発光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

電界発光素子は、自発光型表示素子の一種であって、視野角が広く、コントラストに優れるだけでなく、応答速度が速いという長所がある。
有機発光素子は、２つの電極間に有機薄膜を配置させた構造を有する。このような構造の有機発光素子に電圧が印加されると、２つの電極から注入された電子と正孔が有機薄膜で結合して対をなした後、消滅しながら光を発する。前記有機薄膜は、必要に応じて単層または多層から構成されることができる。

【0003】

有機薄膜の材料は、必要に応じて発光機能を有していてもよい。例えば、有機薄膜の材料としては、それ自体が単独で発光層を構成できる化合物が使用されてもよく、またはホスト－ドーパント系発光層のホストまたはドーパントの役割を果たす化合物が使用されてもよい。その他にも、有機薄膜の材料として、正孔注入、正孔輸送、電子ブロック、正孔ブロック、電子輸送、電子注入などの役割を果たす化合物が使用されてもよい。
有機発光素子の性能、寿命または効率を向上させるために、有機薄膜の材料の開発が求められ続けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第４，３５６，４２９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書は、ヘテロ環化合物及びこれを含む有機発光素子を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本出願の一実施態様は、下記式１で表されるヘテロ環化合物を提供する。

【化1】

前記式１において、
Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であり、
Ｘ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であり、
Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；ヘテロ原子としてＮを含む置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であり、
ｍ及びｎは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｍ及びｎがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。

【0007】

また、本出願の一実施態様において、第１の電極；第２の電極；及び前記第１の電極と第２の電極との間に備えられた１層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は、前記式１で表されるヘテロ環化合物を含むものである、有機発光素子を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本明細書に記載のヘテロ環化合物は、有機発光素子の有機物層材料として使用することができる。前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子において正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料などの役割を果たすことができる。特に、前記ヘテロ環化合物を有機発光素子の電子輸送層材料、正孔ブロッキング層材料または電荷発生層材料として使用されてもよい。
具体的には、前記式１で表されるヘテロ環化合物を有機物層に用いる場合、素子の駆動電圧を低くし、光効率を向上させ、素子の寿命特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本出願の一実施態様による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。

【図2】本出願の一実施態様による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。

【図3】本出願の一実施態様による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。

【図4】本出願の一実施態様による有機発光素子の積層構造を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。

【0011】

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合された水素原子が他の置換基に置き換わることを意味し、置換される位置は、水素原子が置換される位置、すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定されず、２以上置換される場合、２以上の置換基は、互いに同一でも異なっていてもよい。

【0012】

本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、炭素数１～６０の直鎖または分岐鎖のアルキル基；炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖のアルケニル基；炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖のアルキニル基；炭素数３～６０の単環または多環のシクロアルキル基；炭素数２～６０の単環または多環のヘテロシクロアルキル基；炭素数６～６０の単環または多環のアリール基；炭素数２～６０の単環または多環のヘテロアリール基；シリル基；ホスフィンオキシド基；及びアミン基からなる群から選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換であるか、または前記例示の置換基の中から選択される２以上の置換基が連結された置換基で置換もしくは非置換であることを意味する。

【0013】

より具体的には、本明細書において、「置換もしくは非置換」とは、炭素数６～６０の単環または多環のアリール基；または炭素数２～６０の単環または多環のヘテロアリール基；群から選択される１以上の置換基で置換もしくは非置換であることを意味することができる。

【0014】

本明細書において、前記ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素であってもよい。

【0015】

本明細書において、前記アルキル基は、炭素数１～６０の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルキル基の炭素数は１～６０、具体的には１～４０、より具体的には１～２０であってもよい。具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、１－メチル－ブチル基、１－エチル－ブチル基、ペンチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ヘキシル基、ｎ－ヘキシル基、１－メチルペンチル基、２－メチルペンチル基、４－メチル－２－ペンチル基、３，３－ジメチルブチル基、２－エチルブチル基、ヘプチル基、ｎ－ヘプチル基、１－メチルヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、オクチル基、ｎ－オクチル基、ｔｅｒｔ－オクチル基、１－メチルヘプチル基、２－エチルヘキシル基、２－プロピルペンチル基、ｎ－ノニル基、２，２－ジメチルヘプチル基、１－エチル－プロピル基、１，１－ジメチル－プロピル基、イソヘキシル基、２－メチルペンチル基、４－メチルヘキシル基、５－メチルヘキシル基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

【0016】

本明細書において、前記アルケニル基は、炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルケニル基の炭素数は２～６０、具体的には２～４０、より具体的には２～２０であってもよい。具体例としては、ビニル基、１－プロフェニル基、イソプロフェニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、３－ブテニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、３－ペンテニル基、３－メチル－１－ブテニル基、１，３－ブタジエニル基、アリル基、１－フェニルビニル－１－イル基、２－フェニルビニル－１－イル基、２，２－ジフェニルビニル－１－イル基、２－フェニル－２－（ナフチル－１－イル）ビニル－１－イル基、２，２－ビス（ジフェニル－１－イル）ビニル－１－イル基、スチルベニル基、スチレニル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0017】

本明細書において、前記アルキニル基は、炭素数２～６０の直鎖または分岐鎖を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。前記アルキニル基の炭素数は２～６０、具体的には２～４０、より具体的には２～２０であってもよい。

【0018】

本明細書において、アルコキシ基は、直鎖、分岐鎖または環状鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数１～２０であることが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、ｎ－プロポキシ、イソプロポキシ、ｎ－ブトキシ、イソブトキシ、ｔｅｒｔ－ブトキシ、ｓｅｃ－ブトキシ、ｎ－ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ｎ－ヘキシルオキシ、３，３－ジメチルブチルオキシ、２－エチルブチルオキシ、ｎ－オクチルオキシ、ｎ－ノニルオキシ、ｎ－デシルオキシなどであってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0019】

本明細書において、前記シクロアルキル基は、炭素数３～６０の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。ここで、多環とは、シクロアルキル基が他の環基と直接結合または縮合した基を意味する。ここで、他の環基とは、シクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えばヘテロシクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記シクロアルキル基の炭素数は３～６０、具体的には３～４０、より具体的には５～２０であってもよい。具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、３－メチルシクロペンチル基、２，３－ジメチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、３－メチルシクロヘキシル基、４－メチルシクロヘキシル基、２，３－ジメチルシクロヘキシル基、３，４，５－トリメチルシクロヘキシル基、４－ｔｅｒｔ－ブチルシクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0020】

本明細書において、前記ヘテロシクロアルキル基は、ヘテロ原子としてＯ、Ｓ、Ｓｅ、ＮまたはＳｉを含み、炭素数２～６０の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。ここで、多環とは、ヘテロシクロアルキル基が他の環基と直接結合または縮合した基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロシクロアルキル基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記ヘテロシクロアルキル基の炭素数は２～６０、具体的には２～４０、より具体的には３～２０であってもよい。

【0021】

本明細書において、前記アリール基は、炭素数６～６０の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。ここで、多環とは、アリール基が他の環基と直接結合または縮合した基を意味する。ここで、他の環基とは、アリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、ヘテロアリール基などであってもよい。前記アリール基はスピロ基を含む。前記アリール基の炭素数は６～６０、具体的には６～４０、より具体的には６～２５であってもよい。前記アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、クリセニル基、フェナントレニル基、ペリレニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、インデニル基、アセナフチレニル基、ベンゾフルオレニル基、スピロビフルオレニル基、２，３－ジヒドロ－１Ｈ－インデニル基、これらの縮合環基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

【0022】

本明細書において、ホスフィンオキシド基は、－Ｐ（＝Ｏ）Ｒ１０１Ｒ１０２で表され、Ｒ１０１及びＲ１０２は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；シクロアルキル基；アリール基；及びヘテロ環基のうちの少なくとも１つからなる置換基であってもよい。前記ホスフィンオキシド基は、具体的にはジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0023】

本明細書において、シリル基はＳｉを含み、前記Ｓｉ原子がラジカルとして直接結合している置換基であり、－ＳｉＲ１０４Ｒ１０５Ｒ１０６で表され、Ｒ１０４～Ｒ１０６は互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；ハロゲン基；アルキル基；アルケニル基；アルコキシ基；シクロアルキル基；アリール基；及びヘテロ環基のうちの少なくとも１つからなる置換基であってもよい。シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ｔ－ブチルジメチルシリル基、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、これらに限定されるものではない。

【0024】

本明細書において、前記フルオレニル基は置換されてもよく、隣接する置換基が互いに結合して環を形成することができる。

【0025】

本明細書において、前記スピロ基は、スピロ構造を含む基であって、炭素数１５～６０であってもよい。例えば、スピロ基は、フルオレニル基に２，３－ジヒドロ－１Ｈ－インデン基またはシクロヘキサン基がスピロ結合している構造を含むことができる。具体的には、下記のスピロ基は、下記構造式の基のいずれかを含むことができる。

【化2】

【0026】

本明細書において、前記ヘテロアリール基は、ヘテロ原子としてＳ、Ｏ、Ｓｅ、ＮまたはＳｉを含み、炭素数２～６０の単環または多環を含み、他の置換基によってさらに置換されてもよい。ここで、前記多環とは、ヘテロアリール基が他の環基と直接結合または縮合した基を意味する。ここで、他の環基とは、ヘテロアリール基であってもよいが、他の種類の環基、例えば、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基などであってもよい。前記ヘテロアリール基の炭素数は２～６０、具体的には２～４０、より具体的には３～２５であってもよい。前記ヘテロアリール基の具体例としては、ピリジル基、ピロリル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、フラニル基、チオフェン基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、フラザニル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、ジチアゾリル基、テトラゾリル基、ピラニル基、チオピラニル基、ジアジニル基、オキサジニル基、チアジニル基、ジオキシニル基、トリアジニル基、テトラジニル基、キノリル基、イソキノリル基、キナゾリニル基、イソキナゾリニル基、キノゾリリル基、ナフチリジル基、アクリジニル基、フェナントリジニル基、イミダゾピリジニル基、ジアザナフタレニル基、トリアザインデン基、インドリル基、インドリジニル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチオフェン基、ベンゾフラン基、ジベンゾチオフェン基、ジベンゾフラン基、カルバゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、フェナジニル基、ジベンゾシロール基、スピロビ（ジベンゾシロール）、ジヒドロフェナジニル基、フェノキサジニル基、フェナントリジル基、イミダゾピリジニル基、チエニル基、インドロ［２，３－ａ］カルバゾリル基、インドロ［２，３－ｂ］カルバゾリル基、インドリニル基、１０，１１－ジヒドロ－ジベンゾ［ｂ，ｆ］アゼピン基、９，１０－ジヒドロアクリジニル基、フェナントラジニル基、フェノチアチアジニル基、フタラジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、ベンゾ［ｃ］［１，２，５］チアジアゾリル基、５，１０－ジヒドロジベンゾ［ｂ，ｅ］［１，４］アザシリニル、ピラゾロ［１，５－ｃ］キナゾリニル基、ピリド［１，２－ｂ］インダゾリル基、ピリド［１，２－ａ］イミダゾ［１，２－ｅ］インドリニル基、５，１１－ジヒドロインデノ［１，２－ｂ］カルバゾリル基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

【0027】

本明細書において、前記アミン基は、モノアルキルアミン基；モノアリールアミン基；モノヘテロアリールアミン基；－ＮＨ_２；ジアルキルアミン基；ジアリールアミン基；ジヘテロアリールアミン基；アルキルアリールアミン基；アルキルヘテロアリールアミン基；及びアリールヘテロアリールアミン基からなる群から選択されてもよく、炭素数は特に限定されないが、１～３０であるものが好ましい。前記アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、ジビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、９－メチル－アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、ビフェニルナフチルアミン基、フェニルビフェニルアミン基、ビフェニルフルオレニルアミン基、フェニルトリフェニレニルアミン基、ビフェニルトリフェニレニルアミン基などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

【0028】

本明細書において、アリーレン基は、アリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらはそれぞれ２価の基であることを除けば、前述したアリール基の説明が適用可能である。また、ヘテロアリーレン基は、ヘテロアリール基に結合位置が２つあるもの、すなわち２価の基を意味する。これらはそれぞれ２価の基であることを除けば、前述したヘテロアリール基の説明が適用可能である。

【0029】

本明細書において、「隣接する」基は、当該置換基が置換された原子と直接結合された原子に置換された置換基、当該置換基と立体構造的に最も近く位置した置換基、または当該置換基が置換された原子に置換された他の置換基を意味することができる。例えば、ベンゼン環においてオルト（ｏｒｔｈｏ）位に置換された２つの置換基及び脂肪族環において同一炭素に置換された２つの置換基は、互いに「隣接する」基として解釈されることができる。

【0030】

本明細書において、「化学式または化合物の構造において置換基が表示されていない場合」は、炭素原子に水素原子が結合されたことを意味する。ただし、重水素（^２Ｈ、Ｄｅｕｔｅｒｉｕｍ）は、水素の同位元素であるので、一部の水素原子は重水素であってもよい。

【0031】

本明細書において、「化学式または化合物の構造において置換基が表示されていない場合」は、置換基として置換可能な位置全部が水素または重水素であることを意味することができる。すなわち、重水素の場合、水素の同位元素であって、一部の水素原子は同位元素である重水素であってもよく、この場合、重水素の含有量は０％～１００％であってもよい。

【0032】

本出願の一実施態様において、「化学式または化合物の構造において置換基が表示されていない場合」において、重水素の含有量が０％、水素の含有量が１００％、置換基はいずれも水素などと重水素を明確に排除しない場合には、水素と重水素は化合物において混在して使用されてもよい。

【0033】

本出願の一実施態様において、重水素は水素の同位元素（ｉｓｏｔｏｐｅ）のうちの一つであって、陽子（ｐｒｏｔｏｎ）１個と中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）１個からなる重陽子（ｄｅｕｔｅｒｏｎ）を原子核（ｎｕｃｌｅｕｓ）として有する元素であり、水素－２と表すことができ、元素記号はＤまたは２Ｈとも書くことができる。

【0034】

本出願の一実施態様において、同位元素は原子番号（ａｔｏｍｉｃ ｎｕｍｂｅｒ、Ｚ）は同一であるが、質量数（ｍａｓｓ ｎｕｍｂｅｒ、Ａ）が異なる原子を意味する同位元素は同数の陽子（ｐｒｏｔｏｎ）を有するが、中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）の数が異なる元素としても解釈することができる。

【0035】

本出願の一実施態様において、特定の置換基の含有量Ｔ％の意味は、基本となる化合物が有し得る置換基の合計数をＴ１と定義し、そのうち、特定の置換基の個数をＴ２と定義する場合、Ｔ２／Ｔ１×１００＝Ｔ％と定義することができる。

【0036】

すなわち、一例において、

【化3】

で表されるフェニル基において、重水素の含有量２０％というのは、フェニル基が有し得る置換基の合計数は５（式中Ｔ１）個であり、そのうちの重水素の個数が１（式中Ｔ２）である場合、２０％で表示されることができる。すなわち、フェニル基において重水素の含有量２０％であるというのは、下記構造式で表されることができる。

【化4】

【0037】

また、本出願の一実施態様において、「重水素の含有量が０％であるフェニル基」の場合、重水素原子を含まない、すなわち、水素原子５個を有するフェニル基を意味することができる。

【0038】

本出願の一実施態様は、下記式１で表されるヘテロ環化合物を提供する。

【化5】

前記式１において、
Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であり、
Ｘ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であり、
Ａｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；ヘテロ原子としてＮを含む置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であり、
ｍ及びｎは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｍ及びｎがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なる。

【0039】

前記式１で表されるヘテロ環化合物は、ピリジン（Ｐｙｒｉｄｉｎｅ）構造に特定の置換基が結合して正孔特性が向上され、これによりホモ（ＨＯＭＯ、Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）エネルギーレベル（ｌｅｖｅｌ）とルモ（ＬＵＭＯ、Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）素子の有機物層に活用しやすいエネルギーレベルを有する。すなわち、適正エネルギーレベルとバンドギャップを形成し、発光領域内のエキシトンが増加するようになる。発光領域内のエキシトンが増加するということは、素子の駆動電圧と効率を増加させる効果を有することを意味する。

【0040】

また、高いＴ１値を有するようになり、優れた正孔輸送能力及び熱的安定性を備えた長寿命の素子を具現することができる。ここで、Ｔ１値は三重項状態（Ｔｒｉｐｌｅ ｓｔａｔｅ）のエネルギー準位値を意味する。

【0041】

本出願の一実施態様において、前記式１のＬ_１は、直接結合；置換もしくは非置換のアリーレン基；または置換もしくは非置換のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0042】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0043】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～４０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0044】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～２０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0045】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合；置換もしくは非置換のフェニレン基；置換もしくは非置換のビフェニレン基；置換もしくは非置換のナフチレン基；または置換もしくは非置換のアントラセニル基であってもよい。

【0046】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合；フェニレン基；ビフェニレン基；ナフチレン基；またはアントラセニル基であってもよい。

【0047】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、直接結合である。

【0048】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、フェニレン基である。

【0049】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、ビフェニレン基である。

【0050】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、ナフチレン基である。

【0051】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_１は、アントラセニル基である。

【0052】

本出願の一実施態様において、前記式１のＸ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であってもよい。

【0053】

本出願の一実施態様において、前記Ｘ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基；または置換もしくは非置換のビフェニル基であってもよい。

【0054】

本出願の一実施態様において、前記Ｘ_１～Ｘ_４は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、フェニル基；またはビフェニル基であってもよい。

【0055】

本出願の一実施態様において、前記Ｘ_１～Ｘ_４は、いずれもフェニル基である。

【0056】

本出願の一実施態様において、前記式１のＡｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；ヘテロ原子としてＮを含む置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であってもよい。

【0057】

本出願の一実施態様において、前記式１のＡｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；ヘテロ原子としてＮを含む置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であってもよい。

【0058】

本出願の一実施態様において、前記式１のＡｒ_１は、置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；下記式２で表される基；置換もしくは非置換のカルバゾリル基；または置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基であってもよい。

【化6】

前記式２において、
＊は、前記式１のＬ_１と結合する位置であり、
Ｙ_１～Ｙ_５は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ＮまたはＣＲａであり、ＣＲａが２以上の場合、それぞれのＲａは、互いに同一または異なり、
前記Ｒａは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；及び置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基からなる群から選択されるか、または互いに隣接する２以上の基は、互いに結合して置換もしくは非置換の炭素数６～６０の芳香族炭化水素環または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロ環を形成することができる

【0059】

本出願の一実施態様において、前記式２のＹ_１～Ｙ_５のうちの少なくとも１以上はＮであってもよい。

【0060】

本出願の一実施態様において、前記式２のＹ_１～Ｙ_５がいずれもＣＲａである場合、互いに隣接する２以上のＲａは、互いに結合して置換もしくは非置換の炭素数６～６０の芳香族炭化水素環または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロ環を形成することができ、前記芳香族炭化水素環またはヘテロ環は、少なくとも１以上のＮを含むものであってもよい。

【0061】

本出願の一実施態様において、前記式２は、下記式３～５のいずれかで表されることができる。

【化7】

【化8】

【化9】

前記式３～５において、
＊は、前記式１のＬ_１と結合する位置であり、
Ｚ_１～Ｚ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ＮまたはＣＨであり、Ｚ_１～Ｚ_３のうちの少なくとも１以上はＮであり、
Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であり、
Ａｒ_２～Ａｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であり、
ｏ及びｐは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｏ及びｐがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0062】

本出願の一実施態様において、前記式３のＺ_１～Ｚ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、ＮまたはＣＨであり、Ｚ_１～Ｚ_３のうちの少なくとも１以上はＮであってもよい。

【0063】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_１は、Ｎであり、Ｚ_２及びＺ_３は、ＣＨである。

【0064】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_２は、Ｎであり、Ｚ_１及びＺ_３は、ＣＨである。

【0065】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_３は、Ｎであり、Ｚ_１及びＺ_２は、ＣＨである。

【0066】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_１は、ＣＨであり、Ｚ_２及びＺ_３は、Ｎである。

【0067】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_２は、ＣＨであり、Ｚ_１及びＺ_３は、Ｎである。

【0068】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_３は、ＣＨであり、Ｚ_１及びＺ_２は、Ｎである。

【0069】

本出願の一実施態様において、前記Ｚ_１～Ｚ_３は、Ｎである。

【0070】

本出願の一実施態様において、前記式３のＬ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0071】

本出願の一実施態様において、前記Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～４０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0072】

本出願の一実施態様において、前記Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリーレン基；または置換もしくは非置換の炭素数２～２０のヘテロアリーレン基であってもよい。

【0073】

本出願の一実施態様において、前記Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；または置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリーレン基であってもよい。

【0074】

本出願の一実施態様において、前記Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；または置換もしくは非置換のフェニレン基であってもよい。

【0075】

本出願の一実施態様において、前記Ｌ_２及びＬ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、直接結合；またはフェニレン基であってもよい。

【0076】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_２は、直接結合である。

【0077】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_２は、フェニレン基である。

【0078】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_３は、直接結合である。

【0079】

また他の一実施態様において、前記Ｌ_３は、フェニレン基である。

【0080】

本出願の一実施態様において、前記式３のＡｒ_２及びＡｒ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であってもよい。

【0081】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_２及びＡｒ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であってもよい。

【0082】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_２及びＡｒ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～４０のヘテロアリール基であってもよい。

【0083】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_２及びＡｒ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニル基；置換もしくは非置換のビフェニル基；置換もしくは非置換のターフェニル基；置換もしくは非置換のトリフェニル基；置換もしくは非置換のジベンゾフラン基；置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基；または置換もしくは非置換のカルバゾリル基であってもよい。

【0084】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_２及びＡｒ_３は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、フェニル基；ビフェニル基；ターフェニル基；トリフェニル基；ジベンゾフラン基；ジベンゾチオフェン基；または置換もしくは非置換のカルバゾリル基であってもよい。

【0085】

本出願の一実施態様において、前記式１のｏ及びｐは、それぞれ独立して、０～２の整数であり、ｏ及びｐがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0086】

本出願の一実施態様において、前記ｏは、２である。

【0087】

本出願の一実施態様において、前記ｏは、１である。

【0088】

本出願の一実施形態において、前記ｏは、０である。

【0089】

本出願の一実施形態において、前記ｏが２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0090】

本出願の一実施態様において、前記ｐは、２である。

【0091】

本出願の一実施態様において、前記ｐは、１である。

【0092】

本出願の一実施態様において、前記ｐは、０である。

【0093】

本出願の一実施形態において、前記ｐが２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0094】

本出願の一実施態様において、前記式４のＡｒ_４は、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であってもよい。

【0095】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_４は、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～４０のヘテロアリール基であってもよい。

【0096】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_４は、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～２０のヘテロアリール基であってもよい。

【0097】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_４は、水素；重水素；または置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であってもよい。

【0098】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_４は、水素；重水素；または置換もしくは非置換のフェニル基であってもよい。

【0099】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_４は、水素；重水素；またはフェニル基であってもよい。

【0100】

本出願の一実施態様において、前記式５のＡｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～６０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～６０のヘテロアリール基であってもよい。

【0101】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～４０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～４０のヘテロアリール基であってもよい。

【0102】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基；または置換もしくは非置換の炭素数２～２０のヘテロアリール基であってもよい。

【0103】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；または置換もしくは非置換の炭素数６～２０のアリール基であってもよい。

【0104】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；または置換もしくは非置換のフェニル基であってもよい。

【0105】

本出願の一実施態様において、前記Ａｒ_５及びＡｒ_６は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素；重水素；またはフェニル基であってもよい。

【0106】

本出願の一実施態様において、前記式１のｍ及びｎはそれぞれ独立して、０～２の整数であり、ｍ及びｎがそれぞれ２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0107】

本出願の一実施態様において、前記ｍは、２である。

【0108】

本出願の一実施態様において、前記ｍは、１である。

【0109】

本出願の一実施態様において、前記ｍは、０である。

【0110】

本出願の一実施態様において、前記ｍが２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0111】

本出願の一実施態様において、前記ｎは、２である。

【0112】

本出願の一実施態様において、前記ｎは、１である。

【0113】

本出願の一実施態様において、前記ｎは、０である。

【0114】

本出願の一実施態様において、前記ｎが２の場合、括弧内の置換基は互いに同一または異なる。

【0115】

本出願の一実施態様において、前記式１は、下記化合物のいずれかで表されるものである、ヘテロ環化合物を提供する。

【化10】

【0116】

また、前記式１の構造に多様な置換基を導入することにより、導入された置換基固有の特性を有するヘテロ環化合物を合成することができる。例えば、有機発光素子の製造時、用いられる正孔注入層物質、正孔輸送層物質、発光層物質、電子輸送層物質及び電荷発生層材料に主に用いられる置換基を前記コア構造に導入することにより、各有機物層にて要求される条件を満たす材料を合成することができる。

【0117】

また、前記式１の構造に様々な置換基を導入することにより、エネルギーバンドギャップを微細に調整が可能であり、一方で有機物間の界面での特性を向上させ、物質の用途を多様にすることができる。

【0118】

一方、前記ヘテロ環化合物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高いので、熱的安定性に優れる。このような熱安定性の増加は、素子に駆動安定性を提供する重要な要因となる。

【0119】

本出願の一実施態様によるヘテロ環化合物は、多段階化学反応で製造することができる。一部の中間体化合物を先に製造し、その中間体化合物から式１の化合物を製造することができる。より具体的には、本出願の一実施態様によるヘテロ環化合物は、後述する製造例を基に製造することができる。

【0120】

本出願の他の実施態様は、前記式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供する。前記「有機発光素子」は、「有機発光ダイオード」、「ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ）」、「ＯＬＥＤ素子」、「有機電界発光素子」などの用語で表すことができる。

【0121】

本出願の一実施態様において、第１の電極；第２の電極；及び前記第１の電極と第２の電極との間に備えられた１層以上の有機物層を含む有機発光素子であって、前記有機物層のうちの１層以上は前記式１で表されるヘテロ環化合物を含むものである、有機発光素子を提供する。

【0122】

本出願の一実施態様において、前記第１の電極は陽極であってもよく、前記第２の電極は陰極であってもよい。

【0123】

本出願のまた他の一実施態様において、前記第１の電極は陰極であってもよく、前記第２の電極は陽極であってもよい。

【0124】

本出願のまた他の一実施態様において、前記有機発光素子は青色有機発光素子であってもよく、前記式１によるヘテロ環化合物は、前記青色有機発光素子の材料として使用することができる。

【0125】

本出願の一実施態様において、前記有機発光素子は緑色有機発光素子であってもよく、前記式１によるヘテロ環化合物は、前記緑色有機発光素子の材料として使用することができる。

【0126】

本出願のまた他の一実施態様において、前記有機発光素子は赤色有機発光素子であってもよく、前記式１によるヘテロ環化合物は前記赤色有機発光素子の材料として使用することができる。

【0127】

前記式１で表されるヘテロ環化合物についての具体的な内容は、前述したとおりである。

【0128】

本出願の有機発光素子は、上述のヘテロ環化合物を用いて１層以上の有機物層を形成することを除けば、通常の有機発光素子の製造方法及び材料によって製造することができる。

【0129】

前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法により有機物層に形成することができる。ここで、溶液塗布法とは、スピンコーティング、ディップコーティング、インクジェットプリンティング、スクリーンプリンティング、スプレー法、ロールコーティングなどを意味するが、これらのみに限定されるものではない。

【0130】

本出願の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなることもできるが、２層以上の有機物層が積層された多層構造からなることができる。例えば、本発明の有機発光素子は、有機物層として正孔注入層、正孔輸送層、正孔補助層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを含む構造を有することができる。しかし、有機発光素子の構造はこれらに限定されず、より少ない数の有機物層を含むことができる。

【0131】

本出願の有機発光素子において、前記有機物層は電子輸送層を含み、前記電子輸送層は前記ヘテロ環化合物を含むことができる。前記ヘテロ環化合物を電子輸送層に用いる場合、適正エネルギーレベルとバンドギャップを形成するようになり、発光領域内のエキシトンが増加し、素子の駆動電圧と効率が向上する。また、高いＴ１値を有するようになり、優れた正孔輸送能力及び熱的安定性を備えた長寿命の素子を具現することができる。

【0132】

本出願の有機発光素子において、前記有機物層は正孔ブロッキング層を含み、前記正孔ブロッキング層は前記ヘテロ環化合物を含むことができる。前記ヘテロ環化合物を正孔ブロッキング層に用いる場合、適正エネルギーレベルとバンドギャップを形成し、発光領域内のエキシトンが増加し、素子の駆動電圧と効率が向上される。また、高いＴ１値を有するようにより、優れた正孔輸送能力及び熱的安定性を備えた長寿命の素子を実現することができる。

【0133】

本発明の有機発光素子は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、正孔補助層及び正孔ブロッキング層からなる群から選択される１層または２層以上をさらに含むことができる。

【0134】

図１～３に本出願の一実施態様による有機発光素子の電極と有機物層の積層順序を例示した。しかし、これらの図面によって本出願の範囲が限定されることを意図したものではなく、当技術分野で知られている有機発光素子の構造を本出願にも適用可能である。

【0135】

図１によれば、基板１００上に陽極２００、有機物層３００及び陰極４００が順次積層された有機発光素子が示されている。しかし、このような構造のみに限定されるものではなく、図２のように、基板上に陰極、有機物層及び陽極が順次積層された有機発光素子を具現することもできる。

【0136】

図３は、有機物層が多層である場合を例示したものである。図３による有機発光素子は、正孔注入層３０１、正孔輸送層３０２、発光層３０３、正孔ブロッキング層３０４、電子輸送層３０５及び電子注入層３０６を含む。しかし、このような積層構造によって本出願の範囲が限定されるものではなく、必要に応じて発光層を除いた残りの層を省略してもよく、必要な他の機能層をさらに追加してもよい。

【0137】

前記式１で表されるヘテロ環化合物を含む有機物層は、必要に応じて他の物質をさらに含んでもよい。

【0138】

また、本出願の一実施態様による有機発光素子は、第１の電極；前記第１の電極上に備えられ、第１の発光層を含む第１のスタック；前記第１のスタック上に備えられた電荷発生層；前記電荷発生層上に備えられ、第２の発光層を含む第２のスタック；及び前記第２のスタック上に備えられた第２の電極を含む。

【0139】

このとき、前記電荷発生層は、前記式１で表されるヘテロ環化合物を含むことができる。前記ヘテロ環化合物を電荷発生層に用いる場合、有機発光素子の駆動、効率、及び寿命に優れることができる。

【0140】

また、前記第１のスタック及び第２のスタックは、それぞれ独立して、上述した正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などを１種以上さらに含んでもよい。

【0141】

前記電荷発生層は、Ｎ型電荷発生層であってもよく、前記電荷発生層は式１で表されるヘテロ環化合物以外に当該技術分野で知られたドーパントをさらに含んでもよい。

【0142】

本出願の一実施態様による有機発光素子として、２－スタックテンデム構造の有機発光素子を下記図４に概略的に示した。

【0143】

このとき、下記図４に記載の第１の電子ブロッキング層、第１の正孔ブロッキング層、及び第２の正孔ブロッキング層などは、場合によっては省略されてもよい。

【0144】

本出願の一実施態様による有機発光素子において、前記式１の化合物以外の材料を下記に例示するが、これらは例示のためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するためのものではなく、当技術分野で公知の材料に代替されてもよい。

【0145】

陽極材料としては、比較的仕事関数の大きい材料を用いることができ、透明導電性酸化物、金属または導電性高分子などを使用することができる。前記陽極材料の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金などの金属またはこれらの合金；酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、インジウム酸化亜鉛（ＩＺＯ）等の金属酸化物；ＺｎＯ：ＡｌまたはＳｎＯ_２：Ｓｂのような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］（ＰＥＤＯＴ）、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、これらのみに限定されるものではない。

【0146】

陰極材料としては、比較的仕事関数の低い材料を用いることができ、金属、金属酸化物または導電性高分子などを使用することができる。前記陰極材料の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタニウム、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、及び鉛などの金属またはそれらの合金；ＬｉＦ／ＡｌまたはＬｉＯ_２／Ａｌなどの多層構造材料などが挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。

【0147】

正孔注入材料としては、公知の正孔注入材料を用いることもできるが、例えば、米国特許第４，３５６，４２９号に開示された銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物または文献［Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，６，ｐ．６７７（１９９４）］に記載されているスターバースト型アミン誘導体、例えば、トリス（４－カルバゾイル－９－イルフェニル）アミン（ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’－トリ［フェニル（ｍ－トリル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍ－ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５－トリス［４－（３－メチルフェニルフェニルアミノ）フェニル］ベンゼン（ｍ－ＭＴＤＡＰＢ）、可溶性導電性高分子であるポリアニリン／ドデシルベンゼンスルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｄｏｄｅｃｙｌｂｅｎｚｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリ（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）（Ｐｏｌｙ（３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）／Ｐｏｌｙ（４－ｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ））、ポリアニリン／カンファースルホン酸（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｃａｍｐｈｏｒ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）またはポリアニリン／ポリ（４－スチレンスルホネート）（Ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ／Ｐｏｌｙ（４－ｓｔｙｒｅｎｅ－ｓｕｌｆｏｎａｔｅ））等を用いることができる。

【0148】

正孔輸送材料としては、ピラゾリン誘導体、アリールアミン系誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体などを用いることができ、低分子または高分子材料を用いることもできる。

【0149】

電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン及びその誘導体、ベンゾキノン及びその誘導体、ナフトキノン及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、テトラシアノアントラキノジメタン及びその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン及びその誘導体、ジフェノキノン誘導体、８－ヒドロキシキノリン及びその誘導体の金属錯体等を用いることができ、低分子材料だけでなく、高分子材料を用いることもできる。

【0150】

電子注入材料としては、例えば、ＬｉＦが当業界で代表的に使用されるが、本出願がこれに限定されるものではない。

【0151】

発光材料としては、赤色、緑色または青色発光材料を用いることができ、必要な場合、２以上の発光材料を混合して使用することができる。このとき、２以上の発光材料を個別の供給源として蒸着して使用するか、または予備混合して１つの供給源として蒸着して使用することもできる。また、発光材料として蛍光材料を用いることもできるが、燐光材料として用いることもできる。発光材料としては、単独として陽極と陰極からそれぞれ注入された正孔と電子を結合して発光させる材料が使用されてもよいが、ホスト材料とドーパント材料が共に発光に関与する材料が使用されてもよい。

【0152】

発光材料のホストを混合して使用する場合には、同一系列のホストを混合して使用してもよく、異なる系列のホストを混合して使用してもよい。例えば、ｎ型ホスト材料またはｐ型ホスト材料のいずれか２つ以上の材料を選択して発光層のホスト材料として用いることができる。

【0153】

本出願の有機発光素子において、前記有機物層は発光層を含み、前記発光層はヘテロ環化合物を発光材料のホスト材料として含むことができる。

【0154】

本出願の有機発光素子において、前記発光層は２つ以上のホスト材料を含むことができ、前記ホスト材料のうちの少なくとも１つは、前記ヘテロ環化合物を発光材料のホスト材料として含むことができる。

【0155】

本出願の有機発光素子において、前記発光層は、２つ以上のホスト材料を 含むことができ、前記２つ以上のホスト材料はそれぞれ１つ以上のｐ型ホスト材料及びｎ型ホスト材料を含み、前記ホスト材料のうちの少なくとも１つは、前記ヘテロ環化合物を発光材料のホスト材料を含むことができる。この場合、有機発光素子の駆動、効率、及び寿命に優れることができる。

【0156】

本出願の一実施態様による有機発光素子は、使用される材料によって前面発光型、後面発光型、または両面発光型であってもよい。

【0157】

本出願の一実施態様によるヘテロ環化合物は、有機太陽電池、有機感光体、有機トランジスタなどをはじめとする有機電子素子においても有機発光素子に適用されるものと同様の原理で作用することができる。

【実施例】

【0158】

以下、実施態様を通じて本明細書をより詳細に説明するが、これらは本出願を例示するためのものに過ぎず、本出願の範囲を限定するものではない。

【0159】

＜製造例＞
＜化合物１の製造＞

【化11】

【0160】

１）化合物１－２の製造
中間体（ａ）（２０ｇ、０．１ｍｏｌ、１ｅｑ）、中間体（ｂ）（４２．４ｇ、０．２１ｍｏｌ、２ｅｑ）、ＮＨ_４ＯＡｃ（７．５ｇ、０．０１６ｍｏｌ、１．５ｅｑ）、硝酸アンモニウムセリウム（Ｃｅｒｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｎｉｔｒａｔｅ、ＣＡＮ）（１１．８ｇ、０．０２ｍｏｌ、０．２ｅｑ）にエタノール（ＥｔＯＨ）（２００ｍｌ）を入れ、室温（「ＲＴ」と略す）で１２時間（ｈ）攪拌した。水を入れて反応を終了させた後、塩化メチレン（Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ、以下、ＭＣ）と水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ_２ＣＯ_３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して化合物１－２を２４ｇ、４０％の収率で得た。
前記室温は、約２０℃～約３０℃、約２２℃～約２７℃、約２５℃を意味する。

【0161】

２）化合物１－３の製造
化合物１－２（２８ｇ．０．０５２ｍｏｌ，１ｅｑ）、ビス（ピナコラート）ジボロン（ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎ）（１９．８ｇ，０．０７７ｍｏｌ，１．５ｅｑ）、ＫＯＡｃ（１５．３ｇ，０．１５５ｍｏｌ，３ｅｑ）Ｐｄ（ｄｐｐｆ）Ｃｌ_２（３．８ｇ，０．００５ｍｏｌ，０．１ｅｑ）を１，４－ジオキサン（１，４－Ｄｉｏｘａｎｅ）（２８０ｍｌ）に入れ、１００℃で７ｈ攪拌した。水を入れて反応を終了させた後、ＭＣと水を用いて抽出した。その後、無水Ｎａ_２ＣＯ_３で水分を除去した。シリカゲル（Ｓｉｌｉｃａｇｅｌ）カラムで分離して化合物１－３を２５ｇ、８２％の収率で得た。

【0162】

３）化合物１の製造
化合物１－３（８ｇ、０．０１３ｍｏｌ、１ｅｑ）、中間体（ｃ）（４ｇ、０．０１５ｍｏｌ、１．１ｅｑ）、Ｋ_３ＰＯ_４（５．８ｇ、０．０２６ｍｏｌ、２ｅｑ）、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４（０．４９ｇ）、０．０００４ｍｏｌ、０．０５ｅｑ）を、１，４－ジオキサン（１，４－Ｄｉｏｘａｎｅ）（１６０ｍｌ）、Ｈ_２Ｏ（４０ｍｌ）に入れ、８０℃で５時間攪拌した。得られた固体をフィルター乾燥後、化合物１を８ｇ、８５％の収率で得た。
前記製造例１において、前記中間体（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の代わりに下記表１の中間体Ａ及びＢを用いて同様の方法で製造して目的化合物を合成した。

【0163】

【表1】

【0164】

前記製造例と同様の方法で化合物を製造し、その合成確認結果を下記表２及び表３に示す。下記表２は^１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣＬ_３、２００Ｍｚ）の測定値であり、下記表３はＦＤ－質量分析計（ＦＤ－ＭＳ；Ｆｉｅｌｄ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）の測定値である。

【0165】

【表2】

【0166】

【表3】

【0167】

［実験例］
＜実験例１＞
１）有機発光素子の作製（比較例１）
ＯＬＥＤ用ガラス（サムスン－コーニング社製）から得られた透明電極ＩＴＯ薄膜をトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順次用いて各５分間超音波洗浄をした後、イソプロパノールに入れて保管した後に使用した。次に真空蒸着装置の基板フォルダにＩＴＯ基板を設け、真空蒸着装置内のセルに下記４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－（２－ナフチル）－フェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４’’－ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ－（２－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ａｍｉｎｅ；２－ＴＮＡＴＡ）を入れた。

【化12】

【0168】

次いでチャンバ内の真空度が１０^－６ｔｏｒｒに達するまで排気させた後、セルに電流を印加して、２－ＴＮＡＴＡを蒸発させ、ＩＴＯ基板上に６００Åの厚さの正孔注入層を蒸着した。真空蒸着装置内の他のセルに下記のＮ，Ｎ’－ビス（α－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジアミン（Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（α－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ；ＮＰＢ）を入れ、セルに電流を印加して蒸発させ、正孔注入層上に３００Åの厚さの正孔輸送層を蒸着した。

【化13】

【0169】

このように正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、その上に発光層として次のような構造の青色発光材料を蒸着させた。具体的には、真空蒸着装置内の一方のセルに青色発光ホスト材料であるＨ１を２００Åの厚さに真空蒸着させ、その上に青色発光ドーパント材料であるＤ１をホスト材料に対して５ｗｔ％真空蒸着させた。

【化14】

【0170】

次いで、電子輸送層として下記構造式Ｅ１の化合物を３００Åの厚さに蒸着した。

【化15】

【0171】

電子注入層としてフッ化リチウム（ｌｉｔｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着し、Ａｌ陰極を１，０００Åの厚さにして、ＯＬＥＤ素子（比較例１）を作製した。

【0172】

一方、ＯＬＥＤ素子作製に必要な全ての有機化合物は、材料別にそれぞれ１０^－６～１０^－８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製してＯＬＥＤ作製に使用した。実験例１において電子輸送層を形成する際に用いたＥ１の代わりに、表４に示す化合物を用いたこと以外は、実験例１と同様に行い、実施例１～１１、比較例２及び３の有機発光素子を製作した。

【0173】

２）有機発光素子の駆動電圧及び発光効率
前記と同様に製造された実施例１～１１及び比較例１～３の有機発光素子に対して、マックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもってマックサイエンス社で製造された寿命測定装置（Ｍ６０００）を通じて基準輝度が７００ｃｄ／ｍ^２のとき、Ｔ_９５を測定した。前記Ｔ_９５は、初期輝度対比９５％となる時間である寿命（単位；ｈ、時間）を意味する。

【0174】

本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、外部量子効率、色座標（ＣＩＥ）を測定した結果は、下記表４のとおりであった。

【0175】

【表4】

【0176】

前記表４の結果から分かるように、本発明の青色有機発光素子の電子輸送層材料を用いた有機発光素子は、比較例１、２及び３に比べて駆動電圧が低く、発光効率及び寿命が著しく改善された。特に化合物１、７、４１、７７及び２６７を用いた素子は、駆動、効率、寿命全部の面で優れていることが確認できた。

【0177】

このような結果の要因は、適切な長さと強度及び平坦な特性を有する発明された化合物が電子輸送層として使用されたとき、特定の条件下で電子を受けて励起された状態の化合物を作り、特に、化合物のヘテロ骨格部位の励起された状態が形成されると、励起されたヘテロ骨格部位が他の反応前に励起されたエネルギーが安定した状態に移動し、比較的安定した化合物は化合物の分解や破壊は起こらず、電子を効率的に伝達できるからと判断される。
参考までに、励起されたときに安定な状態を有するものは、アリールもしくはアセン類化合物もしくは多元環ヘテロ化合物であると考えられる。したがって、本発明の化合物が電子－輸送特性あるいは安定性を向上させ、駆動、効率、寿命全部の面で優れたと判断される。

【0178】

＜実験例２＞
１）有機発光素子の作製（比較例４）
ＯＬＥＤ用ガラス（サムスン－コーニング社製）から得られた透明電極インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）薄膜をトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、蒸留水を順次使用し、各５分間超音波洗浄を行った後、イソプロパノールに入れて保管した後に使用した。次に真空蒸着装置の基板フォルダにＩＴＯ基板を設け、真空蒸着装置内のセルに下記４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－（２－ナフチル）－フェニルアミノ）トリフェニルアミン（４，４’，４’’－ｔｒｉｓ（Ｎ，Ｎ－（２－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－ｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ ａｍｉｎｅ；２－ＴＮＡＴＡ）を入れた。

【化16】

【0179】

次いでチャンバ内の真空度が１０^－６ｔｏｒｒに達するまで排気させた後、セルに電流を印加し、２－ＴＮＡＴＡを蒸発させ、ＩＴＯ基板上に６００Åの厚さの正孔注入層を蒸着した。真空蒸着装置内の他のセルに下記のＮ，Ｎ’－ビス（α－ナフチル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－４，４’－ジアミン（Ｎ，Ｎ’－ｂｉｓ（α－ｎａｐｈｔｈｙｌ）－Ｎ，Ｎ’－ｄｉｐｈｅｎｙｌ－４，４’－ｄｉａｍｉｎｅ；ＮＰＢ）を入れ、セルに電流を印加して蒸発させ、正孔注入層上に３００Åの厚さの正孔輸送層を蒸着した。

【化17】

【0180】

このように正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、その上に発光層として次のような構造の青色発光材料を蒸着させた。具体的には、真空蒸着装置内の一方のセルに青色発光ホスト材料であるＨ１を２００Åの厚さに真空蒸着させ、その上に青色発光ドーパント材料であるＤ１をホスト材料に対して５ｗｔ％真空蒸着させた。

【化18】

【0181】

次いで、電子輸送層として下記構造式Ｅ１の化合物を３００Åの厚さに蒸着した。

【化19】

【0182】

電子注入層としてフッ化リチウム（ｌｉｔｉｕｍ ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＬｉＦ）を１０Åの厚さに蒸着し、Ａｌ陰極を１，０００Åの厚さにし、ＯＬＥＤ素子（比較例４）を作製した。一方、ＯＬＥＤ素子作製に必要な全ての有機化合物は、材料別にそれぞれ１０^－６～１０^－８ｔｏｒｒ下で真空昇華精製してＯＬＥＤ作製に使用した。

【0183】

前記実験例２にて発光層を蒸着した後、下記表５に示す化合物を厚さ５０Åとして正孔ブロッキング層を形成した後、前記正孔ブロッキング層の上部に電子輸送層Ｅ１の厚さを２５０Å形成したことを除けば、前記実験例２と同様に行い、実施例１２～２２、比較例５及び６の有機発光素子を作製した。

【0184】

２）有機発光素子の駆動電圧及び発光効率
前記と同様に製造された実施例１２～２２及び比較例４～６の有機発光素子に対して、マックサイエンス社のＭ７０００で電界発光（ＥＬ）特性を測定し、その測定結果をもってマックサイアンス社製の寿命測定装備（Ｍ６０００）を通じて基準輝度が７００ｃｄ／ｍ^２のとき、Ｔ_９５を測定した。前記Ｔ_９５は、初期輝度対比９５％となる時間の寿命（単位；ｈ、時間）を意味する。

【0185】

本発明により製造された青色有機発光素子の駆動電圧、発光効率、外部量子効率、色座標（ＣＩＥ）を測定した結果は、下記表５のとおりであった。

【0186】

【表5】

【0187】

前記表５の結果から分かるように、本発明の青色有機発光素子の正孔ブロッキング層材料を用いた有機発光素子は、比較例４、５及び６に比べて駆動電圧が低く、発光効率及び寿命が著しく改善された。正孔の場合、発光層で結合されず、電子輸送層を通過して陰極に移動すると、ＯＬＥＤ素子の効率及び寿命が減少する現象が発生する。このような現象を防ぐために、深いＨＯＭＯレベルを有する化合物を正孔ブロッキング層として用いると、発光層を通過して陰極に移動しようとする正孔が正孔ブロッキング層のエネルギー障壁に遮られる。したがって、正孔と電子がエキシトンを形成する確率が高くなり、発光層から光に放出される可能性が高くなり、有機発光素子の駆動、効率、寿命を向上させることができる。

【0188】

すなわち、本発明の化合物は、深いＨＯＭＯレベルを有する化合物であって、これを正孔ブロッキング層に用いる場合、上述の原理によってエキシトンを形成する確率が高くなることにより、有機発光素子の駆動、効率、寿命全部の面で優れたと判断される。

【符号の説明】

【0189】

１００ ・・・基板
２００ ・・・陽極
３００ ・・・有機物層
３０１ ・・・正孔注入層
３０２ ・・・正孔輸送層
３０３ ・・・発光層
３０４ ・・・正孔ブロッキング層
３０５ ・・・電子輸送層
３０６ ・・・電子注入層
４００ ・・・陰極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】