JP6729858B2 - スピロ型化合物およびこれを含む有機発光素子 - Google Patents

スピロ型化合物およびこれを含む有機発光素子 Download PDF

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Description

本出願は、2015年10月6日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10−2015−0140436号、および2016年6月8日付で韓国特許庁に出願された韓国特許出願第10−2016−0071269号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。
本明細書は、スピロ型化合物およびこれを含む有機発光素子に関する。
一般的に、有機発光現象とは、有機物質を用いて電気エネルギーを光エネルギーに変換させる現象をいう。有機発光現象を利用する有機発光素子は、通常、陽極および陰極と、それらの間に有機物層とを含む構造を有する。ここで、有機物層は、有機発光素子の効率と安定性を高めるために、それぞれ異なる物質で構成された多層の構造からなる場合が多く、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などからなる。このような有機発光素子の構造において、2つの電極の間に電圧をかけると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が有機物層に注入され、注入された正孔と電子が接した時、エキシトン(exciton)が形成され、このエキシトンが再び基底状態に落ちる時に光を発する。
前記のような有機発光素子のための新たな材料の開発が要求され続けている。
国際特許出願公開公報第2003−012890号
本明細書は、スピロ型化合物およびこれを含む有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、下記化学式1で表されるスピロ型化合物を提供する。
[化学式1]
前記化学式1において、
X1は、OまたはSであり、
R1〜R4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であり、
L1〜L3は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、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り、
Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、Ar1とAr2;Ar3とAr4;およびAr5とAr6のうちの1以上は互いに結合して、置換もしくは非置換の環を形成し、
r1、r2、r3およびr4はそれぞれ、1〜4の整数であり、
m、nおよびpはそれぞれ、0〜3の整数であり、
m+n+p≧2であり、
r1、r2、r3、r4、m、nおよびpがそれぞれ2以上の整数の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
また、本明細書の一実施態様によれば、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層と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、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含むものである有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様に係るスピロ型化合物は、有機発光素子の有機物層の材料として使用可能であり、これを使用することにより、有機発光素子において効率の向上、低い駆動電圧および/または寿命特性の向上が可能である。
本明細書の一実施態様に係る有機発光素子10を示すものである。 本明細書のもう一つの実施態様に係る有機発光素子11を示すものである。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
本明細書は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を提供する。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。
本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。
前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合し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、水素原子の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せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;イミド基;アミド基;カルボニル基;エステル基;ヒドロキシ基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;および置換もしくは非置換のヘテロ環基からなる群より選択された1または2以上の置換基で置換されているか、前記例示された置換基のうちの2以上の置換基が連結された置換基で置換されているか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。
本明細書において、
は、他の置換基または結合部に結合する部位を意味する。
本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。
本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30であることが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数1〜30の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30であることが好ましい。具体的には、下記のような構造の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1〜25の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。具体的には、下記構造式の化合物になってもよいが、これに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜30であることが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、ペンチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、2−メチルペンチル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3〜30であることが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3−メチルシクロペンチル、2,3−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、3,4,5−トリメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30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、i−プロピルオキシ、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、ベンジルオキシ、p−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アミン基は、−NH;アルキルアミン基;N−アルキルアリールアミン基;アリールアミン基;N−アリールヘテロアリールアミン基;N−アルキルヘテロアリールアミン基、およびヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、1〜30であることが好ましい。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、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、N−フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、N−フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基、N−フェニルビフェニルアミン基;N−フェニルナフチルアミン基;N−ビフェニルナフチルアミン基;N−ナフチルフルオレニルアミン基;N−フェニルフェナントレニルアミン基;N−ビフェニルフェナントレニルアミン基;N−フェニルフルオレニルアミン基;N−フェニルターフェニルアミン基;N−フェナントレニルフルオレニルアミン基;N−ビフェニルフルオレニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、N−アルキルアリールアミン基は、アミン基のNにアルキル基およびアリール基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、N−アリールヘテロアリールアミン基は、アミン基のNにアリール基およびヘテロアリール基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、N−アルキルヘテロアリールアミン基は、アミン基のNにアルキル基およびヘテロアリールアミン基が置換されたアミン基を意味する。
本明細書において、アルキルアミン基、N−アリールアルキルアミン基、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基、N−アルキルヘテロアリールアミン基中のアルキル基は、前述のアルキル基の例示と同じである。具体的には、アルキルチオキシ基としては、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、tert−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基などがあり、アルキルスルホキシ基としては、メシル、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2〜30であることが好ましい。具体例としては、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、3−メチル−1−ブテニル、1,3−ブタジエニル、アリル、1−フェニルビニル−1−イル、2−フェニルビニル−1−イル、2,2−ジフェニルビニル−1−イル、2−フェニル−2−(ナフチル−1−イル)ビニル−1−イル、2,2−ビス(ジフェニル−1−イル)ビニル−1−イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、シリル基は、具体的には、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あるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ホウ素基は、−BR100101であってもよいし、前記R100およびR101は、同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン;ニトリル基;置換もしくは非置換の炭素数3〜30の単環もしくは多環のシクロアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;および置換もしくは非置換の炭素数2〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。
本明細書において、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基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリール基は特に限定されないが、炭素数6〜50であることが好ましく、前記アリール基は、単環式もしくは多環式であってもよい。
前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数6〜50であることが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数10〜50であることが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、トリフェニル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した基が互いに結合して環を形成してもよい。
前記フルオレニル基が置換される場合、
などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
本明細書において、「隣接した」基は、当該置換基が置換された原子と直接連結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、ベンゼン環におけるオルト(ortho)位に置換された2個の置換基、および脂肪族環における同一炭素に置換された2個の置換基は、互いに「隣接した」基と解釈されてもよい。
本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基、N−アリールアルキルアミン基、N−アリールヘテロアリールアミン基、およびアリールホスフィン基中のアリール基は、前述のアリール基の例示と同じである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、p−トリルオキシ基、m−トリルオキシ基、3,5−ジメチル−フェノキシ基、2,4,6−トリメチルフェノキシ基、p−tert−ブチルフェノキシ基、3−ビフェニルオキシ基、4−ビフェニルオキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メチル−1−ナフチルオキシ基、5−メチル−2−ナフチルオキシ基、1−アントリルオキシ基、2−アントリルオキシ基、9−アントリルオキシ基、1−フェナントリルオキシ基、3−フェナントリルオキシ基、9−フェナントリルオキシ基などがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、2−メチルフェニルチオキシ基、4−tert−ブチルフェニルチオキシ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、p−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリアリールアミン基がある。前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってもよく、多環式アリール基であってもよい。前記アリール基が2以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、または単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記アリールアミン基中のアリール基は、前述のアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、ヘテロアリール基は、炭素でない原子、異種原子を1以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、O、N、Se、およびSなどからなる群より選択される原子を1以上含むことができる。炭素数は特に限定されないが、炭素数2〜50であることが好ましく、前記ヘテロアリール基は、単環式もしくは多環式であってもよい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラニル基、ピロール基、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、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、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、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジル基、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、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、 フェナントロリン基(phenanthroline)、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、ベンゾチアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。
本明細書において、ヘテロアリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノヘテロアリールアミン基、置換もしくは非置換のジヘテロアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリヘテロアリールアミン基がある。前記ヘテロアリール基が2以上を含むヘテロアリールアミン基は、単環式ヘテロアリール基、多環式ヘテロアリール基、または単環式ヘテロアリール基と多環式ヘテロアリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基は、前述のヘテロアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、N−アリールヘテロアリールアミン基およびN−アルキルヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基の例示は、前述のヘテロアリール基の例示と同じである。
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、前述のアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、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、前述のヘテロアリール基の説明が適用可能である。
本明細書において、隣接した基が互いに結合して形成される置換もしくは非置換の環において、「環」は、置換もしくは非置換の炭化水素環;または置換もしくは非置換のヘテロ環を意味する。
本明細書において、環は、置換もしくは非置換の炭化水素環;または置換もしくは非置換のヘテロ環を意味する。
本明細書において、炭化水素環は、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族の縮合環であってもよいし、前記1価でないものを除き、前記シクロアルキル基またはアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、芳香族環は、単環もしくは多環であってもよいし、1価でないものを除き、前記アリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書において、ヘテロ環は、炭素でない原子、異種原子を1以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、O、N、Se、およびSなどからなる群より選択される原子を1以上含むことができる。前記ヘテロ環は、単環もしくは多環であってもよいし、芳香族、脂肪族、または芳香族と脂肪族の縮合環であってもよいし、1価でないものを除き、前記ヘテロアリール基の例示の中から選択されてもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化学式1−1または1−2で表される。
[化学式1−1]
[化学式1−2]
前記化学式1−1および1−2において、
X1、R1〜R4、L1〜L3、Ar1〜Ar6、r1〜r4、m、nおよびpの定義は、前記化学式1と同じである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化学式1−3〜1−6のうちのいずれか1つで表される。
[化学式1−3]
[化学式1−4]
[化学式1−5]
[化学式1−6]
前記化学式1−3〜1−6において、
R1〜R4、L1〜L3、Ar1〜Ar6、r1〜r4、m、nおよびpの定義は、前記化学式1と同じである。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、R1〜R4は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、L1〜L3は、直接結合;または置換もしくは非置換のアリーレン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、L1〜L3は、直接結合;またはアリーレン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、L1〜L3は、直接結合;またはフェニレン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数6〜50のアリール基;または置換もしくは非置換の炭素数2〜50のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基、アリール基、またはヘテロアリール基で置換もしくは非置換のアリール基;またはヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、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ナフチル基;置換もしくは非置換のフェナントレニル基;置換もしくは非置換のフルオレニル基;置換もしくは非置換のスピロビフルオレニル基;置換もしくは非置換のカルバゾリル基;置換もしくは非置換のジベンゾフラニル基;または置換もしくは非置換のジベンゾチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アリール基、またはヘテロアリール基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基;フェナントレニル基;アルキル基、またはアリール基で置換もしくは非置換のフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;カルバゾリル基;ジベンゾフラニル基;またはジベンゾチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、フェニル基、またはカルバゾリル基で置換もしくは非置換のフェニル基;ビフェニル基;ナフチル基、フェナントレニル基;メチル基、またはフェニル基で置換されたフルオレニル基;スピロビフルオレニル基;カルバゾリル基;ジベンゾフラニル基;またはジベンゾチオフェン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1とAr2;Ar3とAr4;およびAr5とAr6のうちの1以上は互いに結合して、置換もしくは非置換の環を形成する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1とAr2;Ar3とAr4;およびAr5とAr6のうちの1以上は互いに結合して、置換もしくは非置換のヘテロ環を形成する。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1において、Ar1とAr2;Ar3とAr4;およびAr5とAr6のうちの1以上は互いに結合して、下記化学式Aの構造で表される環を形成する。
[化学式A]
前記化学式Aにおいて、
X2は、CRR'、NR"、O、またはSであり、
R、R'、R"、R201およびR202は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基であり、
r201およびr202はそれぞれ、1〜4の整数であり、
前記r201およびr202がそれぞれ2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
は、前記化学式AのL1、L2またはL3に結合する部位である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、RおよびR'は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、RおよびR'は、メチル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R"は、置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R"は、アリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R"は、フェニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R201およびR202は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;または置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R201およびR202は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;またはアリール基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aにおいて、R201およびR202は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;またはフェニル基である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記化学式Aは、下記構造のうちのいずれか1つで表される。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1は、下記化合物の中から選択される。
本明細書の一実施態様によれば、第1電極と、前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、前記第1電極と第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層と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、前述のスピロ型化合物を含むものである有機発光素子を提供する。
本明細書の一実施態様によれば、本明細書の有機発光素子の有機物層は、単層構造からなってもよいが、2層以上の有機物層が積層された多層構造からなってもよい。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、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、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に限定されず、より少ないか多い数の有機層を含んでもよい。
例えば、本明細書の有機発光素子の構造は、図1および図2に示されたような構造を有することができるが、これにのみ限定されるものではない。
図1には、基板20上に、第1電極30、発光層40、および第2電極50が順次に積層された有機発光素子10の構造が例示されている。前記図1は、本明細書の一実施態様に係る有機発光素子の例示的な構造であり、他の有機物層をさらに含んでもよい。
図2には、基板20上に、第1電極30、正孔注入層60、正孔輸送層70、発光層40、電子輸送層80、電子注入層90、および第2電極50が順次に積層された有機発光素子の構造が例示されている。前記図2は、本明細書の実施態様に係る例示的な構造であり、他の有機物層をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、正孔注入層を含み、前記正孔注入層は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、正孔輸送層を含み、前記正孔輸送層は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、正孔調節層を含み、前記正孔調節層は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を発光層のドーパントとして含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、下記化学式1−Aで表される化合物を含む。
[化学式1−A]
前記化学式1−Aにおいて、
n1は、1以上の整数であり、
Ar7は、置換もしくは非置換の1価以上のベンゾフルオレン基;置換もしくは非置換の1価以上のフルオランテン基;置換もしくは非置換の1価以上のピレン基;または置換もしくは非置換の1価以上のクリセン基であり、
L4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り、
Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリールアルキル基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよいし、
n1が2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記化学式1−Aで表される化合物を発光層のドーパントとして含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記L4は、直接結合である。
本明細書の一実施態様によれば、前記n1は、2である。
本明細書の一実施態様において、前記Ar7は、重水素、メチル基、エチル基、イソプロピル基、またはtert−ブチル基で置換もしくは非置換の2価のピレン基;または重水素、メチル基、エチル基、またはtert−ブチル基で置換もしくは非置換の2価のクリセン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ニトリル基、またはアルキル基で置換されたシリル基で置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換されたシリル基で置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、トリメチルシリル基で置換もしくは非置換のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、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;または置換もしくは非置換のターフェニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ニトリル基、またはトリメチルシリル基で置換もしくは非置換のフェニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ニトリル基、またはトリメチルシリル基で置換もしくは非置換のビフェニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ニトリル基、またはトリメチルシリル基で置換もしくは非置換のターフェニル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ニトリル基、アルキル基で置換されたシリル基、またはフェニル基で置換もしくは非置換のヘテロアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、tert−ブチル基、ニトリル基、トリメチルシリル基、またはフェニル基で置換もしくは非置換のジベンゾフラン基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1−Aは、下記化合物の中から選択される。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、下記化学式2−Aで表される化合物を含む。
[化学式2−A]
前記化学式2−Aにおいて、
Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基であり、
G1〜G8は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記化学式2−Aで表される化合物を発光層のホストとして含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の多環のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の炭素数10〜30の多環のアリール基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のナフチル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換の1−ナフチル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記Ar11およびAr12は、1−ナフチル基である。
本明細書の一実施態様によれば、前記G1〜G8は、水素である。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式2−Aは、下記化合物である。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、発光層を含み、前記発光層は、前記化学式1−Aで表される化合物を発光層のドーパントとして含み、前記化学式2−Aで表される化合物を発光層のホストとして含む。
本明細書の一実施態様によれば、前記有機物層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層からなる群より選択される1層以上をさらに含んでもよい。
本明細書の有機発光素子は、有機物層のうちの1層以上が本明細書のスピロ型化合物、すなわち、前記化学式1で表されるスピロ型化合物を含むことを除けば、当技術分野で知られている材料および方法で製造できる。
前記有機発光素子が複数の有機物層を含む場合、前記有機物層は、同一の物質または異なる物質で形成される。
例えば、本明細書の有機発光素子は、基板上に、第1電極、有機物層、および第2電極を順次に積層させることにより製造することができる。この時、スパッタリング法(sputtering)や電子ビーム蒸発法(e−beam evaporation)のような物理蒸着方法(PVD:Physical Vapor Deposition)を利用して、基板上に金属または導電性を有する金属酸化物またはこれらの合金を蒸着させて第1電極を形成し、その上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、および電子輸送層を含む有機物層を形成した後、その上に第2電極として使用可能な物質を蒸着させることにより製造できる。この方法以外にも、基板上に、第2電極物質から有機物層、第1電極物質を順に蒸着させて有機発光素子を作ることができる。また、前記化学式1で表されるスピロ型化合物は、有機発光素子の製造時、真空蒸着法だけでなく、溶液塗布法によって有機物層に形成される。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、ドクターブレーディング、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、これらにのみ限定されるものではない。
本明細書の一実施態様によれば、前記第1電極は、陽極であり、前記第2電極は、陰極である。
本明細書のもう一つの実施態様によれば、前記第1電極は、陰極であり、前記第2電極は、陽極である。
前記陽極物質としては、通常、有機物層に正孔注入が円滑となるように仕事関数の大きい物質が好ましい。本発明で使用可能な陽極物質の具体例としては、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO:Sbのような金属と酸化物との組み合わせ;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)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記陰極物質としては、通常、有機物層に電子注入が容易となるように仕事関数の小さい物質であることが好ましい。陰極物質の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金;LiF/AlまたはLiO/Al、Mg/Agのような多層構造の物質などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔注入層は、正孔注入物質としては、電極から正孔を注入する層で、正孔注入物質としては、正孔を輸送する能力を有し、陽極からの正孔注入効果、発光層、または発光材料に対して優れた正孔注入効果を有し、発光層で生成された励起子の電子注入層または電子注入材料への移動を防止し、また、薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。正孔注入物質のHOMO(highest occupied molecular orbital)が陽極物質の仕事関数と周辺有機物層のHOMOとの間であることが好ましい。正孔注入物質の具体例としては、金属ポルフィリン(porphyrin)、オリゴチオフェン、アリールアミン系の有機物、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン系の有機物、キナクリドン(quinacridone)系の有機物、ペリレン(perylene)系の有機物、アントラキノン、およびポリアニリンとポリチオフェン系の導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔輸送層は、正孔注入層から正孔を受け取って発光層まで正孔を輸送する層で、正孔輸送物質としては、陽極や正孔注入層から正孔を受けて発光層に移し得る物質で、正孔に対する移動性の大きい物質が好適である。具体例としては、アリールアミン系の有機物、導電性高分子、および共役部分と非共役部分が共にあるブロック共重合体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記正孔調節層は、正孔輸送層から正孔が効果的に伝達され、正孔移動度を調節する役割を果たして、発光層に伝達される正孔の量を調節する役割を果たす。また、発光層から供給される電子が正孔輸送層に移らないようにする電子障壁の役割を同時に果たすことができる。これは、発光層で正孔と電子のバランスを極大化させて発光効率を増加させることができ、正孔調節層の電子安定性により素子の寿命を向上させることができ、当技術分野で知られた材料を使用することができる。
前記発光層の発光物質としては、正孔輸送層と電子輸送層から正孔と電子をそれぞれ受けて結合させることにより可視光線領域の光を発し得る物質であって、蛍光や燐光に対する量子効率の良い物質が好ましい。具体例としては、8−ヒドロキシ−キノリンアルミニウム錯体(Alq);カルバゾール系化合物;二量体化スチリル(dimerized styryl)化合物;BAlq;10−ヒドロキシベンゾキノリン−金属化合物;ベンズオキサゾール、ベンゾチアゾールおよびベンズイミダゾール系の化合物;ポリ(p−フェニレンビニレン)(PPV)系の高分子;スピロ(spiro)化合物;ポリフルオレン、ルブレンなどがあるが、これらにのみ限定されるものではない。
前記発光層は、ホスト材料およびドーパント材料を含むことができる。ホスト材料は、縮合芳香族環誘導体またはヘテロ環含有化合物などがある。具体的には、縮合芳香族環誘導体としては、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、ナフタレン誘導体、ペンタセン誘導体、フェナントレン化合物、フルオランテン化合物などがあり、ヘテロ環含有化合物としては、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ラダー型フラン化合物、ピリミジン誘導体などがあるが、これらに限定されない。
前記ドーパント材料としては、芳香族アミン誘導体、スチリルアミン化合物、ホウ素錯体、フルオランテン化合物、金属錯体などがある。具体的には、芳香族アミン誘導体としては、置換もしくは非置換のアリールアミノ基を有する縮合芳香族環誘導体であって、アリールアミノ基を有するピレン、アントラセン、クリセン、ペリフランテンなどがあり、スチリルアミン化合物としては、置換もしくは非置換のアリールアミンに少なくとも1個のアリールビニル基が置換されている化合物で、アリール基、シリル基、アルキル基、シクロアルキル基、およびアリールアミノ基からなる群より1または2以上選択される置換基が置換もしくは非置換である。具体的には、スチリルアミン、スチリルジアミン、スチリルトリアミン、スチリルテトラアミンなどがあるが、これらに限定されない。また、金属錯体としては、イリジウム錯体、白金錯体などがあるが、これらに限定されない。
前記電子輸送層の電子輸送物質としては、電子注入層から電子を受け取って発光層まで電子を輸送する層で、電子輸送物質としては、陰極から電子がよく注入されて発光層に移し得る物質であって、電子に対する移動性の大きい物質が好適である。具体例としては、8−ヒドロキシキノリンのAl錯体;Alqを含む錯体;有機ラジカル化合物;ヒドロキシフラボン−金属錯体などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。電子輸送層は、従来技術により使用されているように、任意の所望するカソード物質と共に使用することができる。特に、適切なカソード物質の例は、低い仕事関数を有し、アルミニウム層またはシルバー層が後に続く通常の物質である。具体的には、セシウム、バリウム、カルシウム、イッテルビウム、およびサマリウムであり、各場合、アルミニウム層またはシルバー層が後に続く。
前記電子注入層は、電極から電子を注入する層で、電子を輸送する能力を有し、陰極からの電子注入効果、発光層または発光材料に対して優れた電子注入効果を有し、発光層で生成された励起子の正孔注入層への移動を防止し、また、薄膜形成能力の優れた化合物が好ましい。具体的には、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フルオレニリデンメタン、アントロンなどとそれらの誘導体、金属錯体化合物、および含窒素5員環誘導体などがあるが、これらに限定されない。
前記金属錯体化合物としては、8−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(2−ナフトラート)ガリウムなどがあるが、これらに限定されない。
本明細書に係る有機発光素子は、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。
本明細書の一実施態様によれば、前記化学式1で表されるスピロ型化合物は、有機発光素子以外にも、有機太陽電池または有機トランジスタに含まれてもよい。
以下、本明細書を具体的に説明するために実施例を挙げて詳細に説明する。しかし、本明細書に係る実施例は種々の異なる形態に変形可能であり、本明細書の範囲が以下に詳述する実施例に限定されると解釈されない。本明細書の実施例は、当業界における平均的な知識を有する者に本明細書をより完全に説明するために提供されるものである。
製造例
製造例A−1.化合物A−1の製造
ベンゾフラン−2−ボロン酸(20g、123.4mmol)と1−ブロモ−3−クロロ−6−ヨードベンゼン(39.36g、124.6mmol)をジオキサン(300ml)に添加した後、2Mポタシウムカーボネート水溶液(100ml)を添加し、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(2.85g、2mol%)を入れた後、4時間加熱撹拌した。常温に温度を下げて反応を終結した後、ポタシウムカーボネート溶液を除去して層分離した。溶媒除去後、ヘキサンでカラムして、前記化合物A−1(33.97g、収率90%)を製造した。
MS[M+H]=306.94
製造例A−2.化合物A−2の製造
前記製造例A−1において、1−ブロモ−3−クロロ−6−ヨードベンゼンの代わりに1−ブロモ−4−クロロ−2−ヨードベンゼンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物A−2を製造した。
MS[M+H]=306.94
製造例A−3.化合物A−3の製造
前記製造例A−2において、ベンゾフラン−2−ボロン酸の代わりにベンゾフラン−3−ボロン酸を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物A−3を製造した。
MS[M+H]=306.94
製造例A−4.化合物A−4の製造
前記製造例A−1において、1−ブロモ−3−クロロ−6−ヨードベンゼンの代わりに1−ブロモ−3−クロロ−2−ヨードベンゼンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物A−4を製造した。
MS[M+H]=306.94
製造例A−5.化合物A−5の製造
前記製造例A−1において、ベンゾフラン−2−ボロン酸の代わりにベンゾチオフェン−2−ボロン酸を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物A−5を製造した。
MS[M+H]=323.92
製造例A−6.化合物A−6の製造
前記製造例A−1において、ベンゾフラン−2−ボロン酸の代わりにベンゾチオフェン−3−ボロン酸を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物A−6を製造した。
MS[M+H]=323.92
製造例B−1.化合物B−1の製造
化合物A−1(20g、65.37mmol)をテトラヒドロフラン(250ml)に溶解した後、温度を−78℃に下げた後、2.5M n−BuLi(34ml)を滴加し、30分後に2−ブロモ−9H−フルオレン−9−オンを入れてRTに上げた後、1時間撹拌した。1N HCl(200ml)を入れて30分間撹拌した後、層分離し、溶媒除去後、エチルアセテートで再結晶して、化合物B−1(28.5g、90%)を製造した。
MS[M+H]=487.00
製造例B−2.化合物B−2の製造
前記製造例B−1において、2−ブロモ−9H−フルオレン−9−オンの代わりに4−ブロモ−9H−フルオレン−9−オンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−2を製造した。
MS[M+H]=487.00
製造例B−3.化合物B−3の製造
前記製造例B−1において、化合物A−1の代わりに化合物A−2を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−3を製造した。
MS[M+H]=487.00
製造例B−4.化合物B−4の製造
前記製造例B−3の合成において、化合物A−1の代わりに化合物A−3を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−4を製造した。
MS[M+H]=487.00
製造例B−5.化合物B−5の製造
前記製造例B−1において、化合物A−1の代わりに化合物A−4を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−5を製造した。
MS[M+H]=487.00
製造例B−6.化合物B−6の製造
前記製造例B−1において、化合物A−1の代わりに化合物A−5を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−6を製造した。
MS[M+H]=502.98
製造例B−7.化合物B−7の製造
前記製造例B−1において、化合物A−1の代わりに化合物A−6を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物B−7を製造した。
MS[M+H]=502.98
製造例C−1.化合物C−1の製造
化合物B−1(20g、41.15mmol)を酢酸(250ml)に入れた後、トリフルオロ酢酸10mlを滴加して撹拌還流した。常温に温度を下げて水で中和した後、濾過した固体をエチルアセテートで再結晶して、化合物C−1(16.37g、85%)を製造した。
MS[M+H]=468.99
製造例C−2.化合物C−2の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−2を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−2を製造した。
MS[M+H]=468.99
製造例C−3.化合物C−3の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−3を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−3を製造した。
MS[M+H]=468.99
製造例C−4.化合物C−4の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−4を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−4を製造した。
MS[M+H]=468.99
製造例C−5.化合物C−5の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−5を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−5を製造した。
MS[M+H]=468.99
製造例C−6.化合物C−6の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−6を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−6を製造した。
MS[M+H]=484.97
製造例C−7.化合物C−7の製造
前記製造例C−1において、化合物B−1の代わりに化合物B−7を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物C−7を製造した。
MS[M+H]=484.97
製造例1.化合物1の製造
化合物C−1(15g、32.05mmol)と、ジフェニルアミン(10.94g、64.74mmol)、ソジウム−t−ブトキシド(8.6g、89.74mmol)をキシレンに入れて加熱撹拌した後、還流させ、[ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)]パラジウム(330mg、2mmol%)を入れる。常温に温度を下げて反応を終結した後、テトラヒドロフランとエチルアセテートを用いて再結晶して、化合物1を製造した。
MS[M+H]=691.27
製造例2.化合物2の製造
1)化合物D−1の製造
化合物C−2(15g、32.05mmol)と、ジフェニルアミン(5.47g、32.37mmol)、ソジウム−t−ブトキシド(4.3g、44.87mmol)をトルエンに入れて加熱撹拌した後、還流させ、[ビス(トリ−t−ブチルホスフィン)]パラジウム(165mg、2mmol%)を入れる。常温に温度を下げて反応を終結した後、テトラヒドロフランとエチルアセテートを用いて再結晶して、化合物D−1を製造した。
MS[M+H]=558.15
2)化合物2の製造
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−1を用い、ジフェニルアミンの代わりにN−フェニルナフタレン−1−アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物2を製造した。
MS[M+H]=741.28
製造例3.化合物3の製造
1)化合物D−2の製造
前記製造例2の1)化合物D−1の製造において、化合物C−2の代わりにC−3を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物D−2を製造した。
MS[M+H]=558.15
2)化合物3の製造
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−2を用い、ジフェニルアミンの代わりにN−([1,1'−ビフェニル]−4−イル)−[1,1''−ビフェニル]−3−アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物3を製造した。
MS[M+H]=843.33
製造例4.化合物4の製造
1)化合物D−3の製造
前記製造例2の1)化合物D−1の製造において、化合物C−2の代わりにC−4を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物D−3を製造した。
MS[M+H]=558.15
2)化合物4の製造
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−3を用い、ジフェニルアミンの代わりにジ([1,1'−ビフェニル]−4−イル)アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物4を製造した。
MS[M+H]=843.33
製造例5.化合物5の製造
1)化合物D−4の製造
前記製造例2の1)化合物D−1の製造において、化合物C−2の代わりにC−4を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物D−4を製造した。
MS[M+H]=558.15
2)化合物5の製造
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−4を用い、ジフェニルアミンの代わりにN−([1,1'−ビフェニル]−2−イル)−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物5を製造した。
MS[M+H]=883.36
製造例6.化合物6の製造
1)化合物D−5の製造
前記製造例2の1)化合物D−1の製造において、化合物C−2の代わりにC−5を用い、ジフェニルアミンの代わりにN−フェニル−[1,1'−ビフェニル]−3−アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物D−5を製造した。
MS[M+H]=634.19
2)化合物6の合成
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−5を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物6を製造した。
MS[M+H]=767.30
製造例7.化合物7の製造
1)化合物D−6の製造
前記製造例2の1)化合物D−1の製造において、化合物C−2の代わりにC−6を用い、ジフェニルアミンの代わりに9,9−ジメチル−N−フェニル−9H−フルオレン−2−アミンを用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物D−6を製造した。
MS[M+H]=690.19
2)化合物7の製造
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−6を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物7を製造した。
MS[M+H]=823.31
製造例8.化合物8の製造
1)化合物D−7の製造
化合物C−7(15g、30.99mmol)と(4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル)ボロン酸(9.08g、31.61mmol)をテトラヒドロフラン(300ml)に添加した後、2Mポタシウムカーボネート水溶液(100ml)を添加し、テトラキストリフェニル−ホスフィノパラジウム(1.07g、2.5mol%)を入れた後、4時間加熱撹拌した。常温に温度を下げて反応を終結した後、ポタシウムカーボネート溶液を除去して層分離した。溶媒除去後、エチルアセテートで再結晶して、前記化合物D−7(13.04g、収率65%)を製造した。
MS[M+H]=648.15
2)化合物8の合成
前記製造例1において、化合物C−1の代わりにD−7を用いたことを除けば、同様の方法で合成して、化合物8を製造した。
MS[M+H]=782.26
実施例1−1
ITO(インジウムスズ酸化物)が1,000Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板(corning 7059 glass)を、分散剤を溶かした蒸留水に入れて超音波洗浄した。洗剤はFischer Co.の製品を使用し、蒸留水はMillipore Co.製品のフィルタ(Filter)で2回濾過した蒸留水を使用した。ITOを30分間洗浄した後、蒸留水で2回繰り返し超音波洗浄を10分間進行させた。蒸留水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール溶剤の順に超音波洗浄をし乾燥させた。
こうして用意されたITO透明電極上に、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン(hexanitrile hexaazatriphenylene)を500Åの厚さに熱真空蒸着して、正孔注入層を形成した。その上に正孔を輸送する物質である前記化合物1(900Å)を真空蒸着した後、次に、前記正孔輸送層上にHT2を膜厚さ100Åに真空蒸着して、正孔調節層を形成した。発光層としてホストH1とドーパントD1の化合物(25:1)を300Åの厚さに真空蒸着した。その後、E1化合物(300Å)を電子注入および輸送層として順次に熱真空蒸着した。前記電子輸送層上に、順次に、12Åの厚さのリチウムフルオライド(LiF)と、2,000Åの厚さのアルミニウムを蒸着して陰極を形成して、有機発光素子を製造した。
前記過程で、有機物の蒸着速度は1Å/secを維持し、リチウムフルオライドは0.2Å/sec、アルミニウムは3〜7Å/secの蒸着速度を維持した。
実施例1−2
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに化合物2を用いたことを除けば、同様に実験した。
実施例1−3
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに化合物4を用いたことを除けば、同様に実験した。
実施例1−4
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに化合物5を用いたことを除けば、同様に実験した。
実施例1−5
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに化合物7を用いたことを除けば、同様に実験した。
実施例1−6
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに化合物8を用いたことを除けば、同様に実験した。
比較例1−1
前記実施例1−1において、正孔輸送層として化合物1の代わりに下記のHT1を用いたことを除けば、同様に実験した。
前記実施例1−1〜1−6および比較例1−1の有機発光素子の素子評価結果を下記表1に示した。
前記表1のように、本明細書の一実施態様に係るスピロ型化合物を用いて作製した実施例1−1〜1−6の有機発光素子は、ベンジジンタイプの物質である比較例1−1より、低電圧、高効率の特性を示すことが分かる。
実施例2−1
ITO(インジウムスズ酸化物)が1,000Åの厚さに薄膜コーティングされたガラス基板(corning 7059 glass)を、分散剤を溶かした蒸留水に入れて超音波洗浄した。洗剤はFischer Co.の製品を使用し、蒸留水はMillipore Co.製品のフィルタ(Filter)で2回濾過した蒸留水を使用した。ITOを30分間洗浄した後、蒸留水で2回繰り返し超音波洗浄を10分間進行させた。蒸留水洗浄が終わった後、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール溶剤の順に超音波洗浄をし乾燥させた。
こうして用意されたITO透明電極上に、ヘキサニトリルヘキサアザトリフェニレン(hexanitrile hexaazatriphenylene)を500Åの厚さに熱真空蒸着して、正孔注入層を形成した。その上に正孔を輸送する物質であるHT1(900Å)を真空蒸着した後、前記正孔輸送層上に前記化合物2を膜厚さ100Åに真空蒸着して、正孔調節層を形成した。発光層としてホストH1とドーパントD1の化合物(25:1)を300Åの厚さに真空蒸着した。その後、E1(300Å)を電子注入および輸送層として順次に熱真空蒸着した。前記電子輸送層上に、順次に、12Åの厚さのリチウムフルオライド(LiF)と、2,000Åの厚さのアルミニウムを蒸着して陰極を形成して、有機発光素子を製造した。
前記過程で、有機物の蒸着速度は1Å/secを維持し、リチウムフルオライドは0.2Å/sec、アルミニウムは3〜7Å/secの蒸着速度を維持した。
実施例2−2
前記実施例2−1において、正孔調節層として化合物2の代わりに化合物3を用いたことを除けば、同様に実験した。
実施例2−3
前記実施例2−1において、正孔調節層として化合物2の代わりに化合物6を用いたことを除けば、同様に実験した。
比較例2−1
前記実施例2−1において、正孔調節層として化合物2の代わりにHT2を用いたことを除けば、同様に実験した。
前記実施例2−1〜2−3および比較例2−1の有機発光素子の素子評価結果を下記表2に示した。
前記表2のように、本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるスピロ型化合物を用いて作製した実施例2−1〜2−3の有機発光素子は、カルバゾールタイプの物質であるHT2を用いた比較例2−1の有機発光素子より、低電圧、高効率の特性を示すことが分かる。
特に、本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるスピロ型化合物の分子構造で酸素族元素が前記化合物6のように形成される場合、これは、正孔調節層として用いた場合、化合物6が高い三重項エネルギーを有することにより素子性能を向上させる効果がある。
本明細書の一実施態様に係る化学式1で表されるスピロ型化合物は、有機発光素子をはじめとする有機電子素子において正孔輸送および正孔調節の役割を果たすことができ、本明細書に係る有機発光素子は、効率、駆動電圧、安定性の面で優れた特性を示す。
10、11:有機発光素子
20:基板
30:第1電極
40:発光層
50:第2電極
60:正孔注入層
70:正孔輸送層
80:電子輸送層
90:電子注入層

Claims (16)

  1. 下記化学式1で表されるスピロ型化合物:
    [化学式1]
    前記化学式1において、
    X1は、OまたはSであり、
    R1〜R4は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、水素;又は重水素であり、
    L1〜L3は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、直接結合;または非置換のアリーレン基であり、
    Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、非置換のアリール基;またはAr1とAr2;Ar3とAr4;およびAr5とAr6のうちの1以上は互いに結合して、非置換の環を形成し、
    r1、r2、r3およびr4はそれぞれ、1〜4の整数であり、
    mおよびpはそれぞれ、0〜1の整数であり、
    nは、0〜2の整数であり、
    m+n+p=2であり、
    mが1のとき、nが0であり、
    mが0のとき、nは1又は2であり、
    r1、r2、r3、r4、m、nおよびpがそれぞれ2以上の整数の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
  2. 前記化学式1は、下記化学式1−1または1−2で表されるものである、
    請求項1に記載のスピロ型化合物:
    [化学式1−1]
    [化学式1−2]
    前記化学式1−1および1−2において、
    X1、R1〜R4、L1〜L3、Ar1〜Ar6、r1〜r4、m、nおよびpの定義は、
    前記化学式1と同じである。
  3. 前記化学式1は、下記化学式1−3〜1−6のうちのいずれか1つで表されるものである、
    請求項1に記載のスピロ型化合物:
    [化学式1−3]
    [化学式1−4]
    [化学式1−5]
    [化学式1−6]
    前記化学式1−3〜1−6において、
    R1〜R4、L1〜L3、Ar1〜Ar6、r1〜r4、m、nおよびpの定義は、
    前記化学式1と同じである。
  4. 前記Ar1〜Ar6は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、非置換のフェニル基;非置換のビフェニル基;非置換のナフチル基;非置換のフェナントレニル基;非置換のフルオレニル基;又は非置換のスピロビフルオレニル基である、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のスピロ型化合物。
  5. 前記化学式1は、下記化合物の中から選択されるものである、
    請求項1に記載のスピロ型化合物:
  6. 第1電極と、
    前記第1電極に対向して備えられた第2電極と、
    前記第1電極と前記第2電極との間に備えられた1層以上の有機物層と
    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から5のいずれか1項に記載のスピロ型化合物を含むものである有機発光素子。
  7. 前記有機物層は、正孔注入層を含み、
    前記正孔注入層は、前記スピロ型化合物を含むものである、
    請求項6に記載の有機発光素子。
  8. 前記有機物層は、正孔輸送層を含み、
    前記正孔輸送層は、前記スピロ型化合物を含むものである、
    請求項6または7に記載の有機発光素子。
  9. 前記有機物層は、正孔調節層を含み、
    前記正孔調節層は、前記スピロ型化合物を含むものである、
    請求項6から8のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  10. 前記有機物層は、発光層を含み、
    前記発光層は、前記スピロ型化合物を含むものである、
    請求項6から9のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  11. 前記有機物層は、発光層を含み、
    前記発光層は、前記スピロ型化合物を発光層のドーパントとして含むものである、
    請求項6から10のいずれか1項に記載の有機発光素子。
  12. 前記有機物層は、発光層を含み、
    前記発光層は、下記化学式1−Aで表される化合物を含むものである、
    請求項6から11のいずれか1項に記載の有機発光素子:
    [化学式1−A]
    前記化学式1−Aにおいて、
    n1は、1以上の整数であり、
    Ar7は、置換もしくは非置換の1価以上のベンゾフルオレン基;置換もしくは非置換の1価以上のフルオランテン基;置換もしくは非置換の1価以上のピレン基;または置換もしくは非置換の1価以上のクリセン基であり、
    L4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り、
    Ar8およびAr9は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアリール基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアリールアルキル基;または置換もしくは非置換のヘテロアリール基であるか、互いに結合して置換もしくは非置換の環を形成してもよいし、
    n1が2以上の場合、2以上の括弧内の構造は、互いに同一または異なる。
  13. 前記L4は、直接結合であり、
    前記Ar7は、2価のピレン基であり、
    前記Ar8および前記Ar9は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、アルキル基で置換されたシリル基で置換もしくは非置換のアリール基であり、
    n1は、2である、
    請求項12に記載の有機発光素子。
  14. 前記有機物層は、発光層を含み、
    前記発光層は、下記化学式2−Aで表される化合物を含むものである、
    請求項6から11のいずれか1項に記載の有機発光素子:
    [化学式2−A]
    前記化学式2−Aにおいて、
    Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基であり、
    G1〜G8は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基である。
  15. 前記Ar11および前記Ar12は、1−ナフチル基であり、
    前記G1〜G8は、水素である、
    請求項14に記載の有機発光素子。
  16. 前記発光層は、下記化学式2−Aで表される化合物を含むものである、
    請求項12に記載の有機発光素子:
    [化学式2−A]
    前記化学式2−Aにおいて、
    Ar11およびAr12は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基であり、
    G1〜G8は、互いに同一または異なり、
    それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換の単環のアリール基;または置換もしくは非置換の多環のアリール基である。
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