JP6788581B2 - 新規な有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイス - Google Patents

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Description

本開示は、新規な有機電界発光化合物及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。
電界発光デバイス(ELデバイス)は、それが、より広い視角、より優れたコントラスト比、及びより高速な応答時間を提供するという点で、利点を有する自己発光デバイスである。初の有機ELデバイスは、芳香族ジアミン小分子、及び発光層を形成するための材料としてアルミニウム錯体を用いることによって、Eastman Kodakによって開発された[Appl.Phys.Lett.51,913,1987]。
有機ELデバイス(OLED)は、電気を有機電界発光材料に印加することにより電気エネルギーを光に変えるデバイスであって、一般に、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の有機層を備える構造を有する。有機ELデバイスの有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子遮断層、発光層(ホスト及びドーパント材料を含む)、電子緩衝層、正孔遮断層、電子輸送層、電子注入層等を備えてもよく、有機層に使用される材料が、それらの機能によって、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子遮断材料、発光材料、電子緩衝材料、正孔遮断材料、電子輸送材料、電子注入材料等に分類される。有機ELデバイスにおいて、電圧の印加に起因して、正孔がアノードから発光層に注入され、電子がカソードから発光層に注入され、正孔と電子との再結合によって高エネルギーの励起子が形成される。このエネルギーによって、発光有機化合物が励起状態に達し、発光有機化合物の励起状態が基底状態に戻ることに起因するエネルギーで光を放出することで発光が生じる。
有機ELデバイスにおいて発光効率を決定する最も重要な要因は、発光材料である。発光材料は、高量子効率、電子及び正孔の高移動度を有する必要があり、形成された発光材料層は、均一かつ安定である必要がある。発光材料は、発光の色に応じて、青色、緑色、及び赤色の発光材料、さらに黄色または橙色の発光材料に分類される。加えて、発光材料はまた、それらの機能に応じて、ホスト及びドーパント材料に分類され得る。最近、高効率及び長期寿命を提供する有機ELデバイスの開発は喫緊の課題である。特に、中型または大型のOLEDパネル用のEL特徴要件を考慮すると、従来のものよりも良好な特徴を示す材料を早急に開発しなければならない。固体状態で溶媒として作用しエネルギーを伝達するホスト材料は、高純度、及び真空蒸着に適切な分子量を有する必要がある。さらに、ホスト材料は、熱安定性を得るための高ガラス転移温度及び高熱劣化温度と、長期寿命、非晶性薄膜を形成する容易性、隣接する層の材料への良好な粘着、及び他の層への非移動性を得るための電気化学的高安定性とを有する必要がある。
イリジウム(III)錯体は、(acac)Ir(btp)ビス(2−(2’−ベンゾチエニル)−ピリジナト−N,C3’)イリジウム(アセチルアセトネート))、Ir(ppy)トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、及びFirpic(ビス(4,6−ジフルオロフェニルピリジナト−N,C2)ピコリネートイリジウム)を、それぞれ、赤色、緑色、及び青色の発光材料として含む、リン光性材料として広く知られている。
発光材料は、色純度、発光効率、及び安定性を改善するために、ホスト及びドーパントの組み合わせとして使用され得る。ホスト/ドーパント材料系を発光材料として用いる場合に、ホスト材料はELデバイスの効率及び寿命に多大な影響を及ぼすため、それらの選択は重要である。現在のところ、4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル(CBP)が、リン光性ホスト材料として最も広く知られている。最近、Pioneer(Japan)らが、正孔遮断材料として知られていたバソクプロイン(BCP)及びアルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリネート)(4−フェニルフェノレート)(BAlq)等をホスト材料として使用する高性能有機ELデバイスを開発した。
これらの材料は良好な発光特徴を提供するが、これらは、以下の欠点を有する:(1)それらの低ガラス転移温度及び熱安定性の低さに起因して、真空での高温沈着処理中にそれらの分解が生じ得る。(2)有機ELデバイスの電力効率は、[(π/電圧)×発光効率]によって得られ、この電力効率は、電圧に反比例する。リン光性ホスト材料を含む有機ELデバイスは蛍光材料を含むものよりも高い発光効率(cd/A)を提供するが、極めて高い駆動電圧が必要である。したがって、電力効率(lm/W)の観点では利点がない。(3)さらに、有機ELデバイスの動作寿命は短く、依然として発光効率を改善する必要がある。
したがって、有機ELデバイスの優れた特性を具現化するために、デバイス内の有機層を構成する材料、特に、発光材料を構成するホストまたはドーパント材料が、好適に選択されるべきである。これに関連して、国際公開第2013/146942A1号は、アリーレン基によって2つのカルバゾールと連結した化合物をホスト材料として開示している。しかしながら、上記の公報に挙げられているこれらの化合物を含む有機ELデバイスは、依然として効率、寿命等を十分に満足させていない。
これに関連して、本発明者らは、従来のホスト材料と比べて優位な効率及び長期寿命を提供できるホスト化合物を発見しようと努力し、本開示の化合物が、高発光効率及び長期寿命をデバイスに提供することを発見した。
本開示の目的は、第一に、高発光効率を有する有機電界発光化合物を提供することであり、第二に、改善された長期寿命である、発光層に有機電界発光化合物を含む有機電界発光デバイスを提供することである。
本発明者らは、上述の目的が、以下の式1によって表される有機電界発光化合物によって達成され得ることを発見し、
式中、
Arは、置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、
Lは、置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレンを表し、
は水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、
aは、0〜4の整数を表し、aが2以上の整数である場合、Rのそれぞれは同じかまたは異なってもよい。
本開示の有機電界発光化合物は、高効率及び改善された寿命を有する有機電界発光デバイスを提供することができる。
これより、本開示を詳細に説明する。しかしながら、以下の説明は、本開示を説明することを意図するものであり、決して本開示の範囲を制限することを意味するものではない。
本開示は、式1によって表される有機電界発光化合物、この有機電界発光化合物を含む有機電界発光材料、及びこの有機電界発光材料を含む有機電界発光デバイスに関する。
式1中、好ましくは、Arは、置換もしくは非置換(C6−C15)アリールを表し、Lは、置換もしくは非置換(C6−C15)アリーレンを表し、Rは、水素、置換もしくは非置換(C1−C10)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C15)アリールを表す。
式1中、より好ましくは、Arは、非置換、または(C1−C10)アルキル、ハロゲン、シアノ、もしくは重水素で置換された(C6−C15)アリールを表し、Lは、非置換(C6−C15)アリーレンを表し、Rは、水素または非置換(C6−C15)アリールを表す。
本明細書において、「(C1−C30)アルキル」は、鎖を構成する1〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキルであることを意味し、その炭素原子の数が好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜10個であり、これには、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル等が含まれ、「(C2−C30)アルケニル」は、鎖を構成する2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルケニルであることを意味し、その炭素原子の数が好ましくは2〜20個、より好ましくは2〜10個であり、これには、ビニル、1−プロペニル、2−プロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、2−メチルブタ−2−エニル等が含まれ、「(C2−C30)アルキニル」は、鎖を構成する2〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルキニルであることを意味し、その炭素原子の数が好ましくは2〜20個、より好ましくは2〜10個であり、これには、エチニル、1−プロピニル、2−プロピニル、1−ブチニル、2−ブチニル、3−ブチニル、1−メチルペント−2−イニル等が含まれ、「(C1−C30)アルコキシ」は、鎖を構成する1〜30個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖アルコキシであることを意味し、その炭素原子の数が好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10個であり、これには、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、1−エチルプロポキシ等が含まれ、「(C3−C30)シクロアルキル」は、3〜30個の環骨格炭素原子を有する単環式または多環式炭化水素であり、その炭素原子の数が好ましくは3〜20個、より好ましくは3〜7個であり、これには、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が含まれ、「5〜7員ヘテロシクロアルキル」は、B、N、O、S、Si、及びP、好ましくはO、S、及びNから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含む、5〜7個の環骨格原子を有するシクロアルキルであり、これには、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピラン等が含まれ、「(C6−C30)アリール(エン)」は、6〜30個の環骨格炭素原子を有する芳香族炭化水素に由来する単環式環または縮合環であり、その炭素原子の数が、好ましくは6〜20個、より好ましくは6〜15個であり、これには、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、フルオレニル、フェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル(triphenylenyl)、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニル等が含まれ、「3〜30員ヘテロアリール(エン)」は、B、N、O、S、Si、及びPからなる群から選択される少なくとも1個、好ましくは1〜4個のヘテロ原子を含む、3〜30個の環骨格原子、好ましくは3〜20個の環骨格原子、より好ましくは3〜15個の環骨格原子を有するアリールであり、これは単環式環、または少なくとも1つのベンゼン環と縮合した縮合環であり、部分的に飽和であり得、少なくとも1つのヘテロアリールまたはアリール基を単結合(複数可)によってヘテロアリール基に連結させることによって形成されるものであり得、これには、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等を含む単環式環型ヘテロアリール、及びベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル等を含む縮合環型ヘテロアリールが含まれる。さらに、「ハロゲン」には、F、Cl、Br、及びIが含まれる。
本明細書において、「置換もしくは非置換」という表現における「置換」とは、ある特定の官能基中の水素原子が、別の原子または基、すなわち置換基で置き換えられることを意味する。式中の置換アルキル、置換アルケニル、置換アルキニル、置換アルコキシ、置換シクロアルキル、置換アリール(エン)、置換ヘテロアリール、置換された単環式もしくは多環式、脂環式、または芳香族の環の置換基は、それぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシ、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C1−C30)アルコキシ、(C1−C30)アルキルチオ、(C3−C30)シクロアルキル、(C3−C30)シクロアルケニル、3〜7員ヘテロシクロアルキル、(C6−C30)アリールオキシ、(C6−C30)アリールチオ、非置換もしくは(C6−C30)アリールで置換された3〜30員ヘテロアリール、非置換または3〜30員ヘテロアリール、シアノもしくは(C1−C30)アルキルで置換された(C6−C30)アリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、アミノ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキルカルボニル、(C1−C30)アルコキシカルボニル、(C6−C30)アリールカルボニル、ジ(C6−C30)アリールボロニル、ジ(C1−C30)アルキルボロニル、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、ならびに(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールからなる群から選択される少なくとも1つである。
本開示に従う有機電界発光化合物は、以下の化合物を含むが、これらに限定されない。
本開示に従う有機電界発光化合物は、当業者に既知の方法によって調製することができ、例えば、以下の反応スキーム1に従って調製することができ、
式中、
Ar、L、R、及びaは、式1で定義される通りであり、Halはハロゲンを表す。
本開示は、式1の有機電界発光化合物を含む有機電界発光材料、及び有機電界発光材料を含む有機電界発光デバイスをさらに提供する。有機電界発光材料は、本開示の有機電界発光化合物を単独で含んでもよく、あるいは有機電界発光材料に一般的に使用される従来の材料をさらに含んでもよい。
本開示の有機電界発光デバイスは、第1の電極、第2の電極、及び第1の電極と第2の電極との間の少なくとも1つの有機層を備え得る。有機層は、少なくとも1つの式1の化合物を含み得る。
第1及び第2の電極の一方はアノードであり得、他方はカソードであり得る。有機層は発光層を備え得、また、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、中間層、正孔遮断層、電子緩衝層、及び電子遮断層から選択される少なくとも1つの層をさらに備え得る。
本開示の有機電界発光化合物は、発光層に含まれ得る。発光層に使用される場合、本開示の有機電界発光化合物は、ホスト材料として含まれ得る。
本開示の有機電界発光化合物を含む有機電界発光デバイスは、式1の化合物以外の1つ以上の化合物をさらに含み得、少なくとも1つのドーパントをさらに含み得る。
本開示の有機電界発光化合物がホスト材料(第1のホスト材料)として発光層に含まれるとき、第2のホスト材料として別の化合物がさらに含まれ得、その第1のホスト材料対第2のホスト材料の重量比は、1:99〜99:1の範囲であり得る。
第2のホスト材料は、任意の既知のリン光性ホスト材料であってもよく、好ましくは、発光効率の観点で以下の式2の化合物からなる群から選択される。
式中、
Maは、置換もしくは非置換5〜11員窒素含有ヘテロアリールを表し、
Laは、単結合、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリーレンを表し、
Xa〜Xhは、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルケニル、置換もしくは非置換(C2−C30)アルキニル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、置換もしくは非置換(C6−C60)アリール、置換もしくは非置換3〜30員ヘテロアリール、置換もしくは非置換トリ(C1−C30)アルキルシリル、置換もしくは非置換トリ(C6−C30)アリールシリル、置換もしくは非置換ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、または置換もしくは非置換モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノを表すか、あるいは、互いに連結して、その炭素原子(複数可)が窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも1つのヘテロ原子と置き換えられ得る、置換もしくは非置換の、単環式もしくは多環式、(C3−C30)脂環式、または芳香族の環を形成してもよく、
ヘテロアリールは、B、N、O、S、Si、及びPから選択される少なくとも1つのヘテロ原子を含有する。
具体的には、第2のホスト材料は、好ましくは以下のものを含む。
ドーパントは、好ましくは、少なくとも1つのリン光性ドーパントである。本開示に従う有機電界発光デバイスに適用されるドーパント材料は、限定されるものではないが、好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、及び白金(Pt)の金属化錯体化合物から選択され得、より好ましくは、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、銅(Cu)、及び白金(Pt)のオルト−金属化錯体化合物から選択され得、さらにより好ましくは、オルト−金属化イリジウム錯体化合物であり得る。
リン光性ドーパントは、好ましくは、以下の式101〜103によって表される化合物から選択される。
式中、Lは、以下の構造から選択され、
100は、水素、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表し、
101〜R109、及びR111〜R123は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲン(複数可)で置換された(C1−C30)アルキル、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルコキシ、置換もしくは非置換(C6−C30)アリール、または置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキルを表し、R106〜R109の隣接する置換基は、互いに連結して、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成し得、R120〜R123の隣接する置換基は、互いに連結して、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換またはアルキルもしくはアリールで置換されたキノリンを形成し得、
124〜R127は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、R124〜R127の隣接する置換基は、互いに連結して、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成し得、
201〜R211は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、非置換もしくはハロゲン(複数可)で置換された(C1−C30)アルキル、置換もしくは非置換(C3−C30)シクロアルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、R208〜R211の隣接する置換基は、互いに連結して、置換もしくは非置換縮合環、例えば、非置換もしくはアルキルで置換されたフルオレン、非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾチオフェン、または非置換もしくはアルキルで置換されたジベンゾフランを形成し得、
r及びsは、それぞれ独立して、1〜3の整数を表し、rまたはsが2以上の整数である場合、R100のそれぞれは、同じかまたは異なってもよく、
eは1〜3の整数を表す。
具体的には、リン光性ドーパント材料は、以下のものを含む。
本開示の追加の態様に従い、有機電界発光デバイスを作製するための材料が提供される。材料は、本開示の化合物を含む。
本開示の有機電界発光デバイスは、第1の電極、第2の電極、及び第1の電極と第2の電極との間に配置される少なくとも1つの有機層を備え得、有機層は発光層を備え、発光層は、本開示の有機電界発光デバイスのための材料を含み得る。
本開示の有機電界発光デバイスは、式1の化合物に加えて、アリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含み得る。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、有機層は、式1の化合物に加えて、周期表の第1族の金属、第2族の金属、第4周期の遷移金属、第5周期の遷移金属、ランタニド、及びd軌道遷移元素の有機金属からなる群から選択される少なくとも1つの金属、またはその金属を含む少なくとも1つの錯体化合物をさらに含み得る。有機層は、1つ以上の追加の発光層、及び電荷発生層をさらに備え得る。
加えて、本開示の有機電界発光デバイスは、本開示の化合物の他に、当該技術分野で既知の青色電界発光化合物、赤色電界発光化合物、または緑色電界発光化合物を含む、少なくとも1つの発光層をさらに備えることにより、白色光を放出し得る。必要であれば、それは、黄色発光層または橙色発光層をさらに備えてもよい。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、好ましくは、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層、及び金属酸化物層から選択される少なくとも1つの層(以降、「表面層」)が、一方または両方の電極(複数可)の内部表面(複数可)に設置され得る。具体的には、シリコンまたはアルミニウムのカルコゲニド(酸化物を含む)層は、好ましくは、電界発光媒体層のアノード表面に設置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層は、好ましくは、電界発光媒体層のカソード表面に設置される。そのような表面層は、有機電界発光デバイスに操作の安定性を提供する。好ましくは、カルコゲニドは、SiO(1≦X≦2)、AlO(1≦X≦1.5)、SiON、SiAlON等を含み、金属ハロゲン化物層は、LiF、MgF、CaF、希土類金属フッ化物等を含み、金属酸化物は、CsO、LiO、MgO、SrO、BaO、CaO等を含む。
本開示の有機電界発光デバイスにおいて、電子輸送化合物と還元性ドーパントとの混合領域、または正孔輸送化合物と酸化性ドーパントとの混合領域が、1対の電極の少なくとも1つの表面上に設置され得る。この場合、電子輸送化合物が還元されてアニオンとなり、それによって、混合領域から電界発光媒体に電子を注入及び輸送するのがより容易となる。さらに、正孔輸送化合物が酸化されてカチオンとなり、それによって、混合領域から電界発光媒体に正孔を注入及び輸送するのがより容易となる。好ましくは、酸化性ドーパントには、様々なルイス酸及び受容体化合物が含まれ、還元性ドーパントには、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの混合物が含まれる。還元性ドーパント層は、2つ以上の発光層を有し、白色光を発光する、電界発光デバイスを作製するために、電荷発生層として用いられ得る。
本開示の有機電界発光デバイスの各層を形成するためには、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ及びイオンプレーティング法等の乾式成膜法、またはインクジェット印刷、ノズル印刷、スロットコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング、及びフローコーティング法等の湿式成膜法が使用され得る。
湿式成膜法を用いる場合、各層を形成する材料を、エタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の任意の好適な溶媒中に溶解または拡散させることによって、薄膜が形成され得る。溶媒は、各層を形成する材料が溶解または拡散され得、かつ成膜能力に何の問題もない、任意の溶媒であり得る。
これより、本開示の化合物、本化合物の調製方法、及びデバイスの発光特性を、以下の実施例を参照して詳細に説明する。
実施例1:化合物H−1の調製
化合物1−1の調製
(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)ボロン酸30g(104.49mmol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン30g(104.49mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)3.6g(3.13mmol)、炭酸ナトリウム28g(261.23mmol)、トルエン520mL、及びエタノール130mLを反応容器に導入した後、蒸留水130mLをそこに添加し、次いで、混合物を120℃で4時間、還流下で攪拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水で洗浄し、酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、回転式蒸発器を使用して溶媒をそこから除去し、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、27gの化合物1−1(65%)を得た。
化合物1−2の調製
カルバゾール20g(120mmol)、2−ブロモナフタレン30g(143mmol)、ヨウ化銅(I)(CuI)11.7g(59.81mmol)、エチレンジアミン(EDA)8mL(120mmol)、NaOt−Bu64g(299mmol)、及びトルエン600mLを反応容器に導入した後、混合物を120℃で8時間、還流下で攪拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水で洗浄し、酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、回転式蒸発器を使用して溶媒をそこから除去し、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、13gの化合物1−2(37%)を得た。
化合物1−3の調製
13gの化合物1−2(44mmol)を反応容器内でジメチルホルムアミド(DMF)中に溶解させた後、N−ブロモスクシンアミド(NBS)をジメチルホルムアミド中に溶解させて、反応混合物に導入した。混合物を室温で4時間撹拌した後、混合物を蒸留水で洗浄し、酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、回転式蒸発器を使用して溶媒をそこから除去し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、14gの化合物1−3(83%)を得た。
化合物1−4の調製
14gの化合物1−3(36mmol)、ビス(ピナコラト)ジボラン11g(44mmol)、ビス(トリフェニルホスフィン)二塩化パラジウム(II)(PdCl(PPh)1.3g(2mmol)、酢酸カリウム(KOAc)9g(91mmol)、及び1,4−ジオキサン180mLを反応容器に導入した後、次いで、混合物を140℃で2時間、還流下で攪拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水で洗浄し、酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、回転式蒸発器を使用して溶媒をそこから除去し、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、8gの化合物1−4(52%)を得た。
化合物H−1の調製
7gの化合物1−1(17mmol)、8gの化合物1−4(19mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)0.6g(0.5mmol)、炭酸ナトリウム4.5g(43mmol)、トルエン100mL、及びエタノール25mLを反応容器に導入した後、蒸留水25mLをそこに添加し、次いで、混合物を120℃で4時間、還流下で攪拌した。反応が完了した後、混合物を蒸留水で洗浄し、酢酸エチル(EA)で抽出した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、回転式蒸発器を使用して溶媒をそこから除去し、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、4gの化合物H−1(37%)を得た。
[表]
実施例2:化合物H−2の調製
化合物2−1の調製
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)−9H−カルバゾール30g(102.3mmol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン13.2g(46.5mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)2.7g(2.3mmol)、KCO32.1g(232mmol)、トルエン300mL、EtOH100mL、及びHO100mLをフラスコに導入した後、次いで、混合物を撹拌した。還流下で6時間撹拌した後、混合物を室温に冷却し、次いで、EA及び蒸留水で抽出した。得られた有機層を減圧下で蒸留し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、18gの化合物2−1(91%)を得た。
化合物H−2の調製
18gの化合物2−1(44.1mmol)、2−ブロモナフタレン27.4g(132.2mmol)、酢酸パラジウム(II)(Pd(OAc))1.0g(4.4mmol)、50%トリ−tert−ブチルホスフィン(P(t−Bu))4.3mL(8.8mmol)、NaOt−Bu21g(220.3mmol)、及びトルエン600mLをフラスコに導入した後、次いで、混合物を還流下で3時間撹拌した。混合物を室温に冷却し、次いで、EA及び蒸留水で抽出した。得られた有機層を減圧下で蒸留し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、5.8gの化合物H−2(20%)を得た。
[表]
実施例3:化合物H−16の調製
化合物3−1の調製
(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)ボロン酸13.5g(46.9mmol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン26.5g(93.8mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)2.7g(2.35mmol)、炭酸カリウム(KCO)16.2g(117.3mmol)、トルエン180mL、EtOH30mL、及びHO60mLをフラスコ内で溶解させた後、次いで、混合物を120℃で5時間還流下においた。反応が完了した後、混合物を減圧下で塩化メチレン(MC)を用いて濾過し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって精製した。メタノールを導入することによって生成された固体を減圧下で濾過し、14.0gの化合物3−1(75%)を得た。
化合物3−2の調製
14.0gの化合物3−1(35.2mmol)、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)−9H−カルバゾール9.4g(31.9mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)1.84g(1.6mmol)、炭酸カリウム(KCO)11g(79.8mmol)、トルエン120mL、EtOH20mL、及びHO40mLをフラスコ内で溶解させた後、次いで、混合物を120℃で4時間還流下においた。反応が完了した後、混合物を減圧下で塩化メチレン(MC)を用いて濾過し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって精製した。メタノールを導入することによって生成された固体を減圧下で濾過し、9.2gの化合物3−2(60%)を得た。
化合物H−16の調製
9.14gの化合物3−2(18.9mmol)、2−ヨードナフタレン5.9g(28.3mmol)、CuI1.8g(9.43mmol)、エチレンジアミン(EDA)1.27mL(18.86mmol)、KPO10.0g(47.2mmol)、及びo−キシレン95mLをフラスコ内で溶解させた後、次いで、混合物を150℃で5時間還流下においた。反応が完了した後、混合物を減圧下で塩化メチレン(MC)を用いて濾過し、次いで、カラムクロマトグラフィーによって精製した。メタノールを導入することによって生成された固体を減圧下で濾過し、10.5gの化合物H−16(91%)を得た。
[表]
実施例4:化合物H−61の調製
化合物4−1の調製
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)−9H−カルバゾール30g(102.30mmol)、1,3−ジブロモベンゼン6.4mL(51.20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(Pd(PPh)7.10g(6.14mmol)、炭酸カリウム(KCO)70.7g(511.50mmol)、トルエン512mL、EtOH128mL、及びHO128mLをフラスコ内で溶解させた後、次いで、混合物を120℃で2日間還流下においた。反応が完了した後、得られた有機層を酢酸エチルで抽出して濃縮し、次いで、残った生成物をMeOHで洗浄して、15.2gの化合物4−1(73%)を得た。
化合物H−61の調製
21gの化合物4−1(51.20mmol)、2−ブロモナフタレン27g(127.9mmol)、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(Pd(dba))2.4g(2.56mmol)、P(t−Bu)2.5mL(5.12mmol)、及びNaOt−Bu15g(153.6mmol)をトルエン256mL中に溶解させた後、次いで、混合物を5時間還流下においた。反応が完了した後、カラムクロマトグラフィーによって残った生成物を精製して、8.7gの化合物H−61(26%)を得た。
[表]
デバイス例1:本開示の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
OLEDデバイスを、本開示に従う有機電界発光化合物を使用して製造した。有機発光ダイオード(OLED)デバイス用のガラス基板上の透明電極インジウムスズ酸化物(ITO)薄膜(10Ω/sq)(Geomatec)を、アセトン、エタノール、及び蒸留水での超音波洗浄に供した後、イソプロパノール中で保管した。ITO基板を、次いで、真空蒸着装置の基板ホルダに載置した。化合物HI−1を、該真空蒸着装置のセルに導入し、次いで、該装置のチャンバ内の圧力を10−6トルに制御した。その後、電流をセルに印加して上述の導入材料を蒸発させ、それによってITO基板上に80nmの厚さを有する第1の正孔注入層を形成した。次いで、化合物HI−2を該真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加することによって蒸発させ、それによって、第1の正孔注入層上に5nmの厚さを有する第2の正孔注入層を形成した。次いで、化合物HT−1を該真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加することによって蒸発させ、それによって、第2の正孔注入層上に10nmの厚さを有する第1の正孔輸送層を形成した。次いで、化合物HT−3を該真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加することによって蒸発させ、それによって、第1の正孔輸送層上に60nmの厚さを有する第2の正孔輸送層を形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、その上に以下のように発光層を形成した:化合物H−1を該真空蒸着装置の1つのセルに第1のホストとして導入し、化合物H2−41を別のセルに第2のホストとして導入し、化合物D−96を別のセルにドーパントとして導入した。2つのホスト材料をそれぞれ50重量%の量で同じ速度で蒸発させ、ドーパントはホスト材料とは異なる速度で蒸発させた結果、ドーパントがホスト及びドーパントの総量に基づいて3重量%のドーピング量で堆積され、同時蒸着して、第2の正孔輸送層上に40nmの厚さを有する発光層が形成された。次いで、化合物ET−1及びEI−1を真空蒸着装置の2つのセルにそれぞれ導入し、1:1の速度で蒸発させ、発光層上に30nmの厚さを有する電子輸送層を形成した。化合物EI−1を電子輸送層上に2nmの厚さを有する電子注入層として堆積させた後、80nmの厚さを有するAlカソードを別の真空蒸着装置によって堆積させた。このように、OLEDを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.1Vで7,000cd/mの輝度及び27.2cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、98時間であった。
デバイス例2:本開示の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
化合物HT−3の代わりに化合物HT−2を第2の正孔輸送層として使用したこと、ならびにそれぞれをセルに導入することによる同時蒸着ではなく、化合物H−1及び化合物H2−41を、堆積前に1つのセルで混合させてから堆積させたことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.4Vで7,000cd/mの輝度及び25.8cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、113時間であった。
デバイス例3:本開示の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
化合物H−2を発光材料の第1のホストとして使用したことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.0Vで7,000cd/mの輝度及び27.4cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、76時間であった。
デバイス例4:本開示の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
化合物H−61を発光材料の第1のホストとして使用したことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.0Vで7,000cd/mの輝度及び26.5cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、41時間であった。
デバイス例5:本開示の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
化合物H−16を発光材料の第1のホストとして使用したことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.1Vで7,000cd/mの輝度及び24.7cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、101時間であった。
比較例1:従来の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
以下に示す化合物Xを発光材料の第1のホストとして使用したことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.4Vで7,000cd/mの輝度及び26.8cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、10時間であった。
比較例2:従来の有機電界発光化合物を使用するOLEDデバイスの作製
化合物HT−3の代わりに化合物HT−2を第2の正孔輸送層として使用したこと、以下に示す化合物Yを発光材料の第1のホストとして使用したこと、及び化合物H2−41の代わりに化合物H2−48を発光材料の第2のホストとして使用したことを除き、デバイス例1と同じ方式でOLEDデバイスを製造した。
製造したOLEDデバイスは、5.4Vで7,000cd/mの輝度及び22.4cd/Aの発光効率を有する赤色の発光を示した。5,000nitで輝度が97%に低下する最短時間は、33時間であった。
本開示に従う有機電界発光化合物は、従来のデバイスと比較して同様またはよりよい効率を有しながら、改善された駆動寿命の利点を示す。特に、本開示に従う有機電界発光化合物は、長期寿命を有し、かつ高発光効率を維持することにより、超高解像度(UHD)が求められる近年の動向において有利な特徴である。

Claims (6)

  1. 以下の式1によって表される有機電界発光化合物であって、
    式中、
    Ar置換もしくは非置換(C10−C30)アリールを表し、Ar の前記置換(C10−C30)アリールの置換基は、
    ではなく、
    Lは、フェニレンを表し、
    は水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換(C1−C30)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C30)アリールを表し、
    aは、0〜4の整数を表し、aが2以上の整数である場合、Rのそれぞれは、同じかまたは異なってもよい、有機電界発光化合物。
  2. Ar置換もしくは非置換(C10−C15)アリールを表し、Lは、フェニレンを表し、Rは、水素、置換もしくは非置換(C1−C10)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C15)アリールを表す、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  3. Ar(C1−C10)アルキル、ハロゲン、シアノ、もしくは重水素で置換されたもしくは非置換の2−ナフチルを表し、Lは、1,3−フェニレン又は1,4−フェニレンを表し、Rは、水素または非置換(C6−C15)アリールを表す、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  4. 前記 置換(C1−C30)アルキル前記 置換(C6−C30)アリール、または前記Ar の置換(C10−C30)アリールの置換基は、それぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、(C1−C30)アルキル、ハロ(C1−C30)アルキル、(C2−C30)アルケニル、(C2−C30)アルキニル、(C1−C30)アルコキシ、(C1−C30)アルキルチオ、(C3−C30)シクロアルキル、(C3−C30)シクロアルケニル、(3〜7員)ヘテロシクロアルキル、(C6−C30)アリールオキシ、(C6−C30)アリールチオ、非置換もしくは(C6−C30)アリールで置換された(3〜30員)ヘテロアリール、非置換もしくは(3〜30員)ヘテロアリールで置換された(C6−C30)アリール、トリ(C1−C30)アルキルシリル、トリ(C6−C30)アリールシリル、ジ(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールシリル、(C1−C30)アルキルジ(C6−C30)アリールシリル、アミノ、モノもしくはジ(C1−C30)アルキルアミノ、モノもしくはジ(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールアミノ、(C1−C30)アルキルカルボニル、(C1−C30)アルコキシカルボニル、(C6−C30)アリールカルボニル、ジ(C6−C30)アリールボロニル、ジ(C1−C30)アルキルボロニル、(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールボロニル、(C6−C30)アリール(C1−C30)アルキル、及び(C1−C30)アルキル(C6−C30)アリールからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  5. 式1によって表される前記化合物は、以下からなる群から選択される、請求項1に記載の有機電界発光化合物。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の化合物を含む、有機電界発光デバイス。
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