新規のヘテロ環化合物及びそれを含む有機発光素子
【課題】新規のヘテロ環化合物及びそれを含んだ有機発光素子の提供。
【解決手段】下記化学式で例示されるヘテロ環化合物及びそれを含んだ有機膜を具備した有機発光素子。
【解決手段】下記化学式で例示されるヘテロ環化合物及びそれを含んだ有機膜を具備した有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロ環化合物及びそれを含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置（light emitting device）は、自発光型表示素子であり、視野角が広く、コントラストにすぐれるだけではなく、応答時間が早いという長所を有しているために、大きな注目を集めている。この有機発光素子の種類は、発光層（emitting layer）に無機化合物を使用する無機発光素子と、有機化合物を使用する有機発光素子とがあり、このうち特に、有機発光素子は、無機発光素子に比べ、輝度、駆動電圧及び応答速度特性にすぐれ、多色化が可能であるという点で、多くの研究がなされている。有機発光素子は、一般的に、アノード／有機発光層／カソードの積層構造を有し、前記アノードと発光層との間、または発光層とカソードとの間に、正孔注入層及び／または正孔輸送層及び電子注入層をさらに積層し、アノード／正孔輸送層／有機発光層／カソードの構造、アノード／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／カソードなどの構造を有する。
【０００３】
このような有機発光層の材料として、例えば、アントラセン誘導体などが知られているが、これまで知られた有機発光材料を含んだ有機発光素子は、寿命、効率及び消費電力特性で、満足すべきレベルに達しておらず、改善の余地が多い。例えば、フェニルアントラセンの二量体または三量体の化合物を使用した有機発光素子が知られているが、このような化合物を利用した素子は、共役系を介して連結されたアントラセンを２個または３個含んでいるために、エネルギーギャップが小さくなり、青色発光の色純度が落ちるという問題点があった。
【０００４】
また、このような化合物は、酸化されやすいという弱点があり、不純物が生じやすく、精製面で困難であるという点があった。このような問題点を克服するために１，９の位置がナフタレンで置換されたアントラセン化合物や、フェニル基のｍ位置にアリール基が置換されたジフェニルアントラセン化合物を利用した有機発光素子が知られているが、発光効率が低いという短所があった。
【０００５】
また、ナフタレン置換されたモノアントラセン誘導体を使用した有機発光素子が知られているが、発光効率が１ｃｄ／Ａほどと低く、実用的ではなかった。また、フェニルアントラセン構造を有する化合物を使用した有機発光素子が知られているが、このような化合物は、ｍ位置がアリール基で置換されているために、耐熱性にはすぐれるが、発光効率特性が２ｃｄ／Ａほどと低く、満足すべきレベルに至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改善された電気的特性、電荷輸送能及び発光能を有する新規のヘテロ環化合物を提供することである。
本発明の他の目的は、前記ヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記有機発光素子を具備した平板表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によって、下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物が提供される：
【化１】
前記化学式（１）で、Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、または置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基である。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素である。
本発明の他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、または下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つである：
【化２】
前記化学式２ａないし２ｅで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つである：
【化３】
前記化学式３ａないし３ｊで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、ｒは、０ないし５の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、水素、重水素、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することができる：
【化４】
前記化学式４ａないし４ｇで、Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つである：
【化５】
前記化学式５ａないし５ｐで、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記ヘテロ環化合物は、下記化合物のうち一つである：
【化６】
本発明の他の側面によって、第１電極；第２電極；及び前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層；を具備した有機発光素子であって、前記有機層が、前記ヘテロ環化合物を含む第１層を含んだ有機発光素子が提供される。
本発明の一具現例によれば、前記第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記第１層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であり、前記第１層は、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層が、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記リン光ドーパントは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んだ有機金属錯体であってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記電子輸送層は、電子輸送性有機物質及び金属含有物質を含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記金属含有物質がＬｉ錯体を含んでもよい。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記有機発光素子の第１層は、前記ヘテロ環化合物を使用して湿式工程で形成されてもよい。
本発明のさらに他の側面によって、前記有機発光素子を具備し、前記有機発光素子の第１電極が薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結された平板表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一具現例によるヘテロ環化合物は、優秀な発光特性及び電荷輸送能を有しており、赤色、緑色、青色、白色などのほぼあらゆるカラーの蛍光とリン光との素子に適した電子注入材料または電子輸送材料として有用であり、特に、緑色、青色、白色の蛍光素子の発光材料として有用であり、これを利用し、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一具現例による有機発光素子の構造を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一側面によって、下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物が提供される：
【化７】
前記化学式（１）で、Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
【００１１】
本発明に一具現例による前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子用の発光材料、電子輸送材料または電子注入材料としての機能を有する。前記ヘテロ環化合物のように、分子内にヘテロ環を含有する化合物は、ヘテロ環の導入によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）や融点が高い。従って、発光時における有機層内、有機層間、あるいは有機層と金属電極との間で発生するジュール熱に対する耐熱性及び高温環境下での耐性が上昇する。
【００１２】
本発明の一具現例による前記ヘテロ環化合物を利用して製造された有機発光素子は、保存時及び駆動時の耐久性が高い。
【００１３】
前記ヘテロ環化合物の置換基について、さらに詳細に叙述する。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、あるいは置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基であってもよい。
【００１４】
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素であってもよい。
【００１５】
本発明の他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、または下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つであってもよい：
【化８】
前記化学式２ａないし２ｅで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１６】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つであってもよい：
【化９】
前記化学式３ａないし３ｊで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、ｒは、０ないし５の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１７】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、水素、重水素、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することができる：
【化１０】
前記化学式４ａないし４ｇで、Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１８】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つであってもよい：
【化１１】
前記化学式５ａないし５ｐで、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１９】
以下、本発明の化学式で使われた基のうち、代表的な基の定義について述べれば、次の通りである（置換基を限定する炭素数は、非限定的なものであり置換基の特性を制限するものではない）。
前記化学式で、非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基は、直鎖又は分枝型であって、その非限定的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ｉｓｏ−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノナニル基、ドデシル基などを挙げることができ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボン酸基やその塩、スルホン酸基やその塩、リン酸やその塩、Ｃ１−Ｃ１０アルキル基、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシ基、Ｃ２−Ｃ１０アルケニル基、Ｃ２−Ｃ１０アルキニル基、Ｃ６−Ｃ１６アリール基、またはＣ４−Ｃ１６ヘテロアリール基で置換されてもよい。
【００２０】
前記化学式で、非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基は、前記非置換のアルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素二重結合を含有しているものを意味する。例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基などがある。それら非置換のアルケニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述の置換されたアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２１】
前記化学式で、非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基は、前記定義されたようなアルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素三重結合を含有しているものを意味する。例としては、アセチレン基、プロピレン基、フェニルアセチレン基、ナフチルアセチレン基、イソプロピルアセチレン基、ｔ−ブチルアセチレン基、ジフェニルアセチレン基などがある。それらアルキニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述の置換されたアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２２】
前記化学式で、非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基は、Ｃ３−Ｃ６０環状のアルキル基を意味し、前記シクロアルキル基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２３】
前記化学式で、Ｃ１−Ｃ６０非置換のアルコキシ基とは、−ＯＡ（ここで、Ａは、前述のような非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基である）の構造を有する基であり、その非限定的な例として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基などを挙げることができる。それらアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２４】
前記化学式で、非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基は、一つ以上の環を含む炭素環芳香族系を意味し、２以上の環を有する場合、互いに融合されたり、単一結合などを介して連結される。アリールという用語は、フェニル、ナフチル、アントラセニルのような芳香族系を含む。また、前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基の例としては、フェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルキルフェニル基（例えば、エチルフェニル基）、ハロフェニル基（例えば、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基）、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビフェニル基、ハロビフェニル基、シアノビフェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルキルビフェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−トリル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、（α，α−ジメチルベンゼン）フェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、ハロナフチル基（例えば、フルオロナフチル基）、Ｃ１−Ｃ１０アルキルハロナフチル基（例えば、メチルナフチル基）、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシナフチル基（例えば、メトキシナフチル基）、シアノナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネリル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基などを挙げることができる。
【００２５】
前記化学式で、Ｃ３−Ｃ６０非置換のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうちから選択された１個、２個または３個のヘテロ原子を含み、２以上の環を有する場合、それらは、互いに融合されたり、単一結合などを介して連結される。非置換のＣ４−Ｃ６０ヘテロアリール基の例としては、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、カルバゾリル基、インドリル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ジベンゾチオフェン基などを挙げることができる。また、前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２６】
前記化学式で、Ｃ５−Ｃ６０非置換のアリールオキシ基とは、−ＯＡ１で表示される基であり、このときＡ１は、前記Ｃ５−Ｃ６０アリール基である。前記アリールオキシ基の例としては、フェノキシ基などを挙げることができる。前記アリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
前記化学式で、Ｃ５−Ｃ６０非置換のアリールチオ基は、−ＳＡ１で表示される基であり、このときＡ１は、前記Ｃ５−Ｃ６０アリール基である。前記アリールチオ基の例としては、ベンゼンチオ基、ナフチルチオ基などを挙げることができる。前記アリールチオ基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２７】
前記化学式で、非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基とは、一つ以上の芳香族環及び一つ以上の非芳香族環が互いに融合された２以上の環を含んだ置換基、または環内に不飽和基を有するが、共役構造を有することができない置換基を指すものであり、前記縮合多環基は、全体的には芳香性（aromaticity）を有さないという点で、アリール基またはヘテロアリール基と区別される。
【００２８】
以下、本発明の前記化学式（１）で表現される化合物の具体的な例として、下記化合物１ないし６５を挙げることができる。しかし、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物が、それら化合物に限定されるものではない。
【化１２−１】
【化１２−２】
【化１２−３】
【化１２−４】
【化１２−５】
【００２９】
本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極；第２電極；及び前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層；を具備し、前記有機層は、前記ヘテロ環化合物を含む第１層を含む。
【００３０】
前記ヘテロ環化合物を含んだ第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であってもよい。
【００３１】
本発明の一具現例によれば、前記第１層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であり、前記第１層は、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
【００３２】
前記電荷生成物質については後述する。
【００３３】
本発明の一具現例による有機発光素子の前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含んでもよいが、それらに制限されるものではない。前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層は、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物、公知の正孔注入材料及び公知の正孔輸送材料以外に、膜の伝導率などを向上させるために電荷生成物質をさらに含んでもよい。さらに含まれてもよい前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであって、前記リン光ドーパントは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んでもよい。
【００３４】
前記電荷生成物質は、例えば、ｐ型ドーパントであってもよい。前記ｐ型ドーパントの非限定的な例としては、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）や２，３，５，６−テトラフルオロ−テトラシアノ−１，４−ベンゾキノジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）のようなキノン誘導体；タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物；及び下記化合物１００のようなシアノ基含有化合物；などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。
【化１３】
【００３５】
前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層が、前記電荷生成物質をさらに含む場合、前記電荷生成物質は、前記層内に均一に分散したり、あるいは不均一に分布しているなど、多様な変形が可能である。
【００３６】
本発明の一具現例による有機発光素子の電子輸送層は、電子輸送性有機化合物及び金属含有物質を含んでもよい。前記電子輸送性有機化合物の非限定的な例としては、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び下記化合物１０１及び１０２のようなアントラセン系化合物などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。
【００３７】
【化１４】
【００３８】
前記金属含有物質は、Ｌｉ錯体を含んでもよい。前記Ｌｉ錯体の非限定的な例としては、キノリン酸リチウム（Ｌｉｑ）または下記化合物１０３などを挙げることができる：
【化１５】
【００３９】
一方、前記第１電極は、アノードであり、前記第２電極は、カソードであるあが、その反対の場合も可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または、前記有機発光素子は、第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または、前記有機発光素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極、第１電極／正孔注入層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極の構造を有することができる。
【００４０】
本発明の一具現例による有機発光素子は、前面発光型、背面発光型など多様な構造に適用可能である。
【００４１】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法について、図１に図示された有機発光素子を参照しつつ説明する。図１の有機発光素子は、基板、第１電極（アノード）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極（カソード）を具備している。
まず、基板上部に、大きい仕事関数を有する第１電極用物質を、蒸着法またはスパッタリング法などによって形成し、第１電極を形成する。前記第１電極は、アノードまたはカソードである。ここで、基板としては、一般的な有機発光素子で使われるものを使用するが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性にすぐれるガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。第１電極用物質としては、伝導性にすぐれる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇなどを利用することができ、透明電極または反射電極として形成される。
【００４２】
次に、前記第１電極の上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法のような多様な方法を利用し、正孔注入層（ＨＩＬ）を形成する。
真空蒸着法によって、正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性などによって異なるが、一般的に、蒸着温度１００ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００４３】
スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、約２，０００ｒｐｍないし５，０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後の溶媒除去のための熱処理温度は、約８０℃ないし２００℃の温度範囲で適切に選択することが望ましい。
【００４４】
前記正孔注入層物質としては、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用したり、または公知の正孔注入材料を使用することができるが、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、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）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス(Ｎ−(２−ナフチル)−ｎ−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン（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）またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１６】
【００４５】
前記正孔注入層の厚みは、約１００Åないし１０，０００Å、望ましくは１００Åないし１，０００Åである。前記正孔注入層の厚みが前記範囲を満足する場合、駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔注入特性を得ることができる。
次に、前記正孔注入層上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用し、正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって、正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００４６】
前記正孔輸送層物質は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用したり、あるいは公知の正孔輸送層物質を利用することができるが、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、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）などの芳香族縮合環を有するアミン誘導体などを使用することができる。
【化１７】
【００４７】
前記正孔輸送層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし６００Åである。前記正孔輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔輸送特性を得ることができる。
【００４８】
次に、前記正孔輸送層の上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような方法を利用し、発光層（ＥＭＬ）を形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって発光層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００４９】
前記発光層は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を含んでもよい。前記発光層は、公知の多様な発光物質を利用して形成することができるが、公知のホスト及びドーパントを利用して形成することもできる。前記ドーパントの場合、公知の蛍光ドーパント及び公知のリン光ドーパントをいずれも使用することができる。
【００５０】
例えば、公知のホストとしては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（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（Ｎ−カルバゾリル）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（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、Ｅ３、ジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１８】
【００５１】
一方、公知の赤色ドーパントとして、ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１９】
【００５２】
また、公知の緑色ドーパントとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７−８−ｉ，ｊ）キノリジン−１１−オン（Ｃ５４５Ｔ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２０】
【００５３】
一方、青色ドーパントとして、公知の青色ドーパントであるＦ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２１】
【００５４】
前記ドーパントの含有量は、発光層の形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントとの総重量は１００重量部である）を基準として、０．１ないし２０重量部、特に０．５〜１２重量部であることが望ましい。ドーパントの含有量が前記範囲を満足するならば、濃度消光現象が実質的に防止されもする。
【００５５】
前記発光層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは２００Åないし６００Åである。前記発光層の厚みが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な発光特性を得ることができる。
【００５６】
発光層がリン光ドーパントを含む場合、三重項励起子または正孔が電子輸送層に拡散する現象を防止するために、正孔阻止層（ＨＢＬ）を発光層の上部に形成することができる（図１には図示せず）。このとき、正孔阻止層の物質としては、特別に制限されるものではなく、公知の正孔阻止層物質のうちから任意に選択して利用することができる。例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）などを利用することができる。
【化２２】
【００５７】
前記正孔阻止層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし３００Åである。前記正孔阻止層の厚みが前記範囲である場合、正孔阻止層は、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔阻止特性を有することができる。
【００５８】
次に、電子輸送層（ＥＴＬ）を真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって電子輸送層を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００５９】
前記電子輸送層物質は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物であってもよい。または、公知の電子輸送層形成材料のうちから、任意に選択されてもよい。例えば、その例としては、キノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、Ｂａｌｑのような公知の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２３】
【００６０】
前記電子輸送層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし５００Åである。前記電子輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子輸送特性を得ることができる。
【００６１】
また、電子輸送層の上部に、カソードから電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層（ＥＩＬ）が積層されてもよい。
電子注入層としては、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物、またはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯのような電子注入層形成材料として公知の任意の物質を利用することができる。前記電子注入層の蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００６２】
前記電子注入層の厚みは、約１Åないし１００Å、望ましくは５Åないし９０Åである。前記電子注入層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子注入特性を得ることができる。
【００６３】
最後に、電子注入層の上部に、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用し、第２電極を形成する。前記第２電極は、カソードまたはアノードとして使われうる。前記第２電極形成用物質としては、小さい仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物を使用することができる。具体的な例としては、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−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを挙げることができる。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透明カソードを使用することもできる。
【００６４】
本発明による有機発光素子は、多様な形態の平板表示装置、例えば、受動マトリックス有機発光表示装置及び能動マトリックス有機発光表示装置に備わる。特に、能動マトリックス有機発光表示装置に備わる場合、基板側に備わった第１電極は、画素電極であり、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結される。また、前記有機発光素子は、両面に画面を表示することができる平板表示装置に備わりうる。
【００６５】
また、本発明の一具現例による有機発光素子の第１層は、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用し、蒸着方法で形成されたり、または溶液で製造された本発明の一具現例によるヘテロ環化合物をコーティングする湿式方法でも形成する。
【００６６】
[実施例]
以下、本発明について、化合物３，８，１８，３７，５３及び６５の望ましい合成例及び実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるということを意味するものではない。
【００６７】
合成例１．化合物３の合成
下記工程により中間体Ｉ−１及びＩ−２を合成した。
【化２４】
中間体Ｉ−１の合成
６−アミノクリセン２．４３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と、１，３−プロパンジオール７６０ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）とを、メシチレン（mesitylene）１０ｍｌに溶かした。前記溶液に、ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ ０．２４０ｇ（０．４ｍｍｏｌ）、２，２’−ビス−ジフェニルホスフィノ−１，１’−ビナフチル（ＢＩＮＡＰ）３６ｍｇ（０．６ｍｍｏｌ）及びＮａ２ＣＯ３ ０．０６４ｇ（０．６ｍｍｏｌ）を加え、１７０℃で１５時間撹拌した。濾液を濃縮し、残留物をシリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−１ ２．５６ｇ（収率９２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ／ＭＳ（liquid chromatography-mass spectroscopy）で確認した。
Ｃ２１Ｈ１３Ｎ計算値：２７９．１；実測値［Ｍ＋１］２８０．１
【００６８】
中間体Ｉ−２の合成
中間体Ｉ−１ ４．１９ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン１００ｍｌに溶かした後、０℃でブロム（Ｂｒ２）１．７５ｍｌ（１５．０ｍｍｏｌ）を徐々に滴加する。反応液を常温で１２時間撹拌した。反応液に水６０ｍＬと、チオ硫酸ナトリウム２０％水溶液３０ｍｌとを加え、ジクロロメタン８０ｍＬで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、ジクロロメタン／ヘキサン溶液で再結晶させ、中間体Ｉ−２ ３ｇ（収率５６％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２１Ｈ１２ＢｒＮ計算値：３５７．０；実測値［Ｍ＋１］３５８．０
【００６９】
別途、下記工程により、中間体Ｉ−３〜Ｉ−５を合成した。
【化２５】
中間体Ｉ−３の合成
４−ブロモピリジン３．１６ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）、アニリン２．７９ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３ ０．３７ｇ（０．４ｍｍｏｌ）、ＰｔＢｕ３ ０．０８ｇ（０．４ｍｍｏｌ）及びＫＯｔＢｕ ２．８８ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）をトルエン６０ｍｌに溶かした後、８５℃で４時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−３ １．４９ｇ（収率８８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１１Ｈ１０Ｎ計算値：１７０．１；実測値［Ｍ＋１］１７１．１
【００７０】
中間体Ｉ−４の合成
中間体Ｉ−３ ２．５５ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）、４−ブロモヨードベンゼン２．８３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３ ０．１８ｇ（０．２ｍｍｏｌ）、ＰｔＢｕ３ ０．０４ｇ（０．４ｍｍｏｌ）及びＫＯｔＢｕ １．４４ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をトルエン４０ｍｌに溶かした後、８５℃で４時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水３０ｍＬとジエチルエーテル３０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−４ ２．０４ｇ（収率６３％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１７Ｈ１３ＢｒＮ２計算値：３２４．０；実測値［Ｍ＋１］３２５．０
【００７１】
中間体Ｉ−５の合成
中間体Ｉ−４ ３．２５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコラト）ジボロン２．５４ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）２ ０．３６ｇ（０．５ｍｍｏｌ）及びＫＯＡｃ ２．９４ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）４０ｍｌに溶かした後、８０℃で６時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−５ ２．９７ｇ（収率８０％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２３Ｈ２５ＢＮ２Ｏ２計算値：３７２．２；実測値［Ｍ＋１］３７３．２
【００７２】
化合物３の合成
中間体Ｉ−２ １．７９ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、中間体Ｉ−５ １．８６ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）及びＫ２ＣＯ３ ２．０７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／Ｈ２Ｏ（２／１）混合溶液３０ｍｌに溶かした後、７０℃で５時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、化合物３１．４９ｇ（収率６９％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲ（nuclear magnetic resonance）を介して確認した。
Ｃ３２Ｈ２０Ｎ２計算値：４３２．１６２６；実測値［Ｍ＋１］４３７．１６２６
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、９．０２（ｓ，１Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３（ｄ，１Ｈ）、８．７５−８．７４（ｄ，２Ｈ）、８．６９−８．６７（ｍ，１Ｈ）、８．２５−８．２３（ｄ，１Ｈ）、８．１０（ｄ，１Ｈ）、７．８８−７．８６（ｄ，１Ｈ）、７．８４−７．８１（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．６７（ｍ，２Ｈ）、７．６０−７．５８（ｍ，１Ｈ）、７．５５−７．５３（ｄ，２Ｈ）、７．４２−７．４０（ｄｄ，１Ｈ）、７．３６−７．３２（ｔ，１Ｈ）、７．１９−７．１５（ｔ，１Ｈ）
【００７３】
合成例２．化合物８の合成
下記工程により中間体Ｉ−６を合成した。
【化２６】
中間体Ｉ−６の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、３，３’−（５−ブロモ−１，３−フェニレン）ジピリジンを使用し、中間体Ｉ−６ ２．８６ｇ（収率８０％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２２Ｈ２３ＢＮ２Ｏ２計算値：３５８．２；実測値［Ｍ＋１］３５９．２
【００７４】
化合物８の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−２と中間体Ｉ−６とを使用し、化合物８を合成した。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２３Ｎ３計算値：５０９．１８９２；実測値［Ｍ＋１］５１０．１８９２
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、８．９５（ｍ，３Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３−８．８０（ｄ，１Ｈ）、８．７２−８．６６（ｍ，３Ｈ）、８．４０−８．３８（ｄ，１Ｈ）、８．１０−８．０８（ｍ，３Ｈ）、８．０４（ｓ，２Ｈ）、７．９０−７．８９（ｄ，１Ｈ）、７．８４−７．８０（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．６７（ｔ，１Ｈ）、７．５０−７．４６（ｄｄ，２Ｈ）、７．４２−７．３９（ｄｄ，１Ｈ）、７．２５−７．２１（ｔ，１Ｈ））
【００７５】
合成例３．化合物１８の合成
下記工程により中間体Ｉ−７を合成した。
【化２７】
中間体Ｉ−７の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、２−（４−ブロモフェニル）−１−フェニル−ベンゾイミダゾールを使用し、中間体Ｉ−７ ３．０９ｇ（収率７８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２５Ｈ２５ＢＮ２Ｏ２計算値：３９６．３；実測値［Ｍ＋１］３９７．３
【００７６】
化合物１８の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−２と中間体Ｉ−７とを使用し、化合物１８ １．９３ｇ（収率７１％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ４０Ｈ２５Ｎ３計算値：５４７．６４６６；実測値［Ｍ＋１］５４８．６４６６
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、９．０９（ｓ，１Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３−８．８２（ｍ，２Ｈ）、８．７１−８．６７（ｍ，１Ｈ）、８．２０−８．１７（ｄ，２Ｈ）、７．８５−７．８２（ｍ，５Ｈ）、７．８０−７．７８（ｄ，１Ｈ）、７．７１−７．６６（ｄｄ，２Ｈ）、７．５７−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．３７（ｍ，４Ｈ）、７．３０（ｔ，１Ｈ）、７．２４−７．２１（ｔ，１Ｈ）、７．１６−７．１３（ｔ，１Ｈ））
【００７７】
合成例４．化合物３７の合成
下記工程により中間体Ｉ−８及びＩ−９を合成した。
【化２８】
中間体Ｉ−８の合成
中間体Ｉ−２ １．７９ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、２−ナフタレンボロン酸０．８５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）及びＫ２ＣＯ３ ２．０７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）を、ＴＨＦ／Ｈ２Ｏ（２／１）混合溶液３０ｍｌに溶かした後、７０℃で５時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−８ １．７８ｇ（収率８８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３１Ｈ１９Ｎ計算値：４０５．２；実測値［Ｍ＋１］４０６．２
【００７８】
中間体Ｉ−９の合成
中間体Ｉ−８ ６．０８ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン１００ｍｌに溶かした後、０℃でブロム（Ｂｒ２）１．７５ｍｌ（１５．０ｍｍｏｌ）を徐々に滴加する。反応液を常温で１２時間撹拌した。反応液に、水６０ｍＬとチオ硫酸ナトリウム２０％水溶液３０ｍｌとを加え、ジクロロメタン８０ｍＬで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、ジクロロメタン／ヘキサン溶液で再結晶させ、中間体Ｉ−９ ３．７７ｇ（収率５２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３１Ｈ１８ＢｒＮ計算値：４８３．１；実測値［Ｍ＋１］４８４．１
【００７９】
別途、下記工程により中間体Ｉ−１０を合成した。
【化２９】
中間体Ｉ−１０の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、６−ブロモ−３，４’−ビピリジンを使用し、中間体Ｉ−１０ ２．２８ｇ（収率８１％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１６Ｈ１９ＢＮ２Ｏ２計算値：２８２．２；実測値［Ｍ＋１］２８３．２
【００８０】
化合物３７の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−９と中間体Ｉ−１０とを使用し、化合物３７ ２．０９ｇ（収率７５％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ４１Ｈ２５Ｎ３計算値：５５９．２０４８；実測値［Ｍ＋１］５６０．２０４８
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７４（ｍ，１Ｈ）、９．６８（ｓ，１Ｈ）、９．３８（ｄ，１Ｈ）、９．１６（ｄ，１Ｈ）、９．１２（ｓ，１Ｈ）、８．７５−８．７１（ｍ，１Ｈ）、８．６７−８．６５（ｍ，２Ｈ）、８．３２−８．３０（ｄ，１Ｈ）、８．２１−８．１９（ｄ，１Ｈ）、８．１５（ｓ，１Ｈ）、８．０５−８．０３（ｄ，１Ｈ）、８．００−７．９８（ｄ，１Ｈ）、７．８８−７．８１（ｍ，６Ｈ）、７．７３−７．６９（ｔ，１Ｈ）、７．６０−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４３−７．４１（ｄ，２Ｈ）、７．１９−７．１５（ｔ，１Ｈ）
【００８１】
合成例５．化合物５３の合成
下記工程で、中間体Ｉ−１１及びＩ−１２を合成した。
【化３０】
中間体Ｉ−１１の合成
中間体Ｉ−８と同じ方法で、２−ナフタレンボロン酸の代わりに、２−ピレンボロン酸を使用し、中間体Ｉ−１１ １．８７ｇ（収率７８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２３Ｎ計算値：４８１．２；実測値［Ｍ＋１］４８２．２
【００８２】
中間体Ｉ−１２の合成
中間体Ｉ−９と同じ方法で、中間体Ｉ−１１を使用し、中間体Ｉ−１２ ４．６２ｇ（収率５５％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２２ＢｒＮ計算値：５５９．１；実測値［Ｍ＋１］５６０．１
【００８３】
化合物５３の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−７と中間体Ｉ−１２とを使用し、化合物５３ ２．６１ｇ（収率７０％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ５６Ｈ３３Ｎ３計算値：７４７．２６７４；実測値［Ｍ＋１］７４８．２６７４
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７３（ｍ，１Ｈ）、９．１４（ｓ，１Ｈ）、９．０９（ｓ，１Ｈ）、９．０４（ｓ，１Ｈ）、８．７５−８．７０（ｍ，１Ｈ）、８．４９−８．４７（ｄ，１Ｈ）、８．４１（ｓ，２Ｈ）、８．２３−８．２１（ｄ，２Ｈ）、８．１６−８．１４（ｍ，２Ｈ）、８．１０−８．０２（ｍ，４Ｈ）、７．９６−７．９４（ｄ，２Ｈ）、７．８５−７．７８（ｍ，４Ｈ）、７．７３−７．６９（ｔ，１Ｈ）、７．６６−７．６４（ｄ，１Ｈ）、７．５７−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．３５（ｍ，４Ｈ）、７．３２−７．２８（ｔ，１Ｈ）、７．２５−７．２１（ｔ，２Ｈ）
【００８４】
合成例６．化合物６５の合成
下記工程で、中間体Ｉ−１３及びＩ−１４を合成した。
【化３１】
中間体Ｉ−１３の合成
中間体Ｉ−８と同じ方法で、２−ナフタレンボロン酸の代わりに、２−（ピリジン−４−イル）−４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオサボロラン−２−イル）−１，３，５−テトラジンを使用し、中間体Ｉ−１３ １．５４ｇ（収率７１％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２９Ｈ１７Ｎ５計算値：４３５．１；実測値［Ｍ＋１］４３６．１
【００８５】
中間体Ｉ−１４の合成
中間体Ｉ−９と同じ方法で、中間体Ｉ−１３を使用し、中間体Ｉ−１４ ４．７８ｇ（収率６２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２９Ｈ１６ＢｒＮ５計算値：５１３．１；実測値［Ｍ＋１］５１４．１
【００８６】
化合物６５の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−１４と２−ナフタレンボロン酸とを使用し、化合物６５ ２．１６ｇ（収率７７％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＴを介して確認した。
Ｃ３９Ｈ２３Ｎ５計算値：５６１．１９５３；実測値［Ｍ＋１］５６２．１９５３
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７４（ｍ，１Ｈ）、９．６８（ｓ，１Ｈ）、９．４９（ｓ，１Ｈ）、９．１３（ｓ，１Ｈ）、９．０５−９．０４（ｍ，２Ｈ）、８．９１−８．８８（ｍ，１Ｈ）、８．８３−８．８１（ｍ，２Ｈ）、８．７０−８．６８（ｄ，１Ｈ）、８．３５−８．３４（ｍ，２Ｈ）、８．１３（ｓ，１Ｈ）、８．０１−７．９７（ｔ，２Ｈ）、７．９０−７．８０（ｍ，５Ｈ）、７．６４−７．５８（ｄｄ，２Ｈ）、７．５３−７．４９（ｍ，１Ｈ）
【実施例１】
【００８７】
アノードは、コーニング（Corning）１５Ω／ｃｍ２（１，２００Å）ＩＴＯガラス基板を、５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間紫外線を照射し、オゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置にこのガラス基板を設けた。
前記基板上部に、まず、正孔注入層として、公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（２−ＴＮＡＴＡ）を真空蒸着し、６００Å厚に形成した後、次に、正孔輸送性化合物として、公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）を３００Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
【化３２】
前記正孔輸送層の上部に、青色蛍光ホストとして、公知の化合物である９，１０−ジ−ナフタレン−２−イル−アントラセン（ＡＤＮ）を使用し、青色蛍光ドーパントとして、公知の化合物である１，４−ビス−（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を、重量比９８：２で同時蒸着し、３００Å厚に発光層を形成した。
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層として、本発明の化合物３を３００Å厚に蒸着した後、この電子輸送層の上部に、ハロゲン化アルカリ金属であるＬｉＦを電子注入層として１０Å厚に蒸着し、Ａｌを３，０００Å（カソード電極）厚に真空蒸着し、ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成することによって、有機発光素子を製造した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．２０Ｖ、発光輝度２，１８７ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は、４．３７ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２１５時間であった。
【実施例２】
【００８８】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物８を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．３８Ｖ、発光輝度２，２９５ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．５３ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２２６時間であった。
【実施例３】
【００８９】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物１８を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．４６Ｖ、発光輝度２，００５ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．６７ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２３５時間であった。
【実施例４】
【００９０】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物３７を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．２４Ｖ、発光輝度２，４４３ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．８６ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２２１時間であった。
【実施例５】
【００９１】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物５３を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．１８Ｖ、発光輝度２，７５８ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は５．５１ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２７５時間であった。
【実施例６】
【００９２】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物６５を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．４５Ｖ、発光輝度２，６８２ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は５．３６ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２４２時間であった。
【００９３】
＜比較例１＞
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、公知の物質であるＡｌｑ３を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
【化３３】
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧７．８５Ｖ、発光輝度１，５６０ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は３．１２ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で１１３時間であった。
【００９４】
本発明の一具現例による化合物を、電子輸送層の材料として有機発光装置に使用した結果、いずれも公知の物質であるＡｌｑ３と比較し、駆動電圧が１Ｖ以上低くなり、効率が向上した優秀なＩ−Ｖ−Ｌ特性を示し、輝度及び寿命改善効果にすぐれている。
各実施例の素子特性及び寿命結果を要約し、以下の表１に示した。
【表１】
【００９５】
本発明について、前記合成例及び実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘテロ環化合物及びそれを含む有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置（light emitting device）は、自発光型表示素子であり、視野角が広く、コントラストにすぐれるだけではなく、応答時間が早いという長所を有しているために、大きな注目を集めている。この有機発光素子の種類は、発光層（emitting layer）に無機化合物を使用する無機発光素子と、有機化合物を使用する有機発光素子とがあり、このうち特に、有機発光素子は、無機発光素子に比べ、輝度、駆動電圧及び応答速度特性にすぐれ、多色化が可能であるという点で、多くの研究がなされている。有機発光素子は、一般的に、アノード／有機発光層／カソードの積層構造を有し、前記アノードと発光層との間、または発光層とカソードとの間に、正孔注入層及び／または正孔輸送層及び電子注入層をさらに積層し、アノード／正孔輸送層／有機発光層／カソードの構造、アノード／正孔輸送層／有機発光層／電子輸送層／カソードなどの構造を有する。
【０００３】
このような有機発光層の材料として、例えば、アントラセン誘導体などが知られているが、これまで知られた有機発光材料を含んだ有機発光素子は、寿命、効率及び消費電力特性で、満足すべきレベルに達しておらず、改善の余地が多い。例えば、フェニルアントラセンの二量体または三量体の化合物を使用した有機発光素子が知られているが、このような化合物を利用した素子は、共役系を介して連結されたアントラセンを２個または３個含んでいるために、エネルギーギャップが小さくなり、青色発光の色純度が落ちるという問題点があった。
【０００４】
また、このような化合物は、酸化されやすいという弱点があり、不純物が生じやすく、精製面で困難であるという点があった。このような問題点を克服するために１，９の位置がナフタレンで置換されたアントラセン化合物や、フェニル基のｍ位置にアリール基が置換されたジフェニルアントラセン化合物を利用した有機発光素子が知られているが、発光効率が低いという短所があった。
【０００５】
また、ナフタレン置換されたモノアントラセン誘導体を使用した有機発光素子が知られているが、発光効率が１ｃｄ／Ａほどと低く、実用的ではなかった。また、フェニルアントラセン構造を有する化合物を使用した有機発光素子が知られているが、このような化合物は、ｍ位置がアリール基で置換されているために、耐熱性にはすぐれるが、発光効率特性が２ｃｄ／Ａほどと低く、満足すべきレベルに至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改善された電気的特性、電荷輸送能及び発光能を有する新規のヘテロ環化合物を提供することである。
本発明の他の目的は、前記ヘテロ環化合物を含む有機発光素子を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、前記有機発光素子を具備した平板表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によって、下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物が提供される：
【化１】
前記化学式（１）で、Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、または置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基である。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素である。
本発明の他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、または下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つである：
【化２】
前記化学式２ａないし２ｅで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つである：
【化３】
前記化学式３ａないし３ｊで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、ｒは、０ないし５の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、水素、重水素、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することができる：
【化４】
前記化学式４ａないし４ｇで、Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つである：
【化５】
前記化学式５ａないし５ｐで、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記ヘテロ環化合物は、下記化合物のうち一つである：
【化６】
本発明の他の側面によって、第１電極；第２電極；及び前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層；を具備した有機発光素子であって、前記有機層が、前記ヘテロ環化合物を含む第１層を含んだ有機発光素子が提供される。
本発明の一具現例によれば、前記第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記第１層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であり、前記第１層は、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層が、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記リン光ドーパントは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んだ有機金属錯体であってもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記電子輸送層は、電子輸送性有機物質及び金属含有物質を含んでもよい。
本発明の他の具現例によれば、前記金属含有物質がＬｉ錯体を含んでもよい。
本発明のさらに他の具現例によれば、前記有機発光素子の第１層は、前記ヘテロ環化合物を使用して湿式工程で形成されてもよい。
本発明のさらに他の側面によって、前記有機発光素子を具備し、前記有機発光素子の第１電極が薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結された平板表示装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一具現例によるヘテロ環化合物は、優秀な発光特性及び電荷輸送能を有しており、赤色、緑色、青色、白色などのほぼあらゆるカラーの蛍光とリン光との素子に適した電子注入材料または電子輸送材料として有用であり、特に、緑色、青色、白色の蛍光素子の発光材料として有用であり、これを利用し、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一具現例による有機発光素子の構造を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の一側面によって、下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物が提供される：
【化７】
前記化学式（１）で、Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
【００１１】
本発明に一具現例による前記ヘテロ環化合物は、有機発光素子用の発光材料、電子輸送材料または電子注入材料としての機能を有する。前記ヘテロ環化合物のように、分子内にヘテロ環を含有する化合物は、ヘテロ環の導入によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）や融点が高い。従って、発光時における有機層内、有機層間、あるいは有機層と金属電極との間で発生するジュール熱に対する耐熱性及び高温環境下での耐性が上昇する。
【００１２】
本発明の一具現例による前記ヘテロ環化合物を利用して製造された有機発光素子は、保存時及び駆動時の耐久性が高い。
【００１３】
前記ヘテロ環化合物の置換基について、さらに詳細に叙述する。
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、あるいは置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基であってもよい。
【００１４】
本発明の一具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素であってもよい。
【００１５】
本発明の他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、または下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つであってもよい：
【化８】
前記化学式２ａないし２ｅで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１６】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つであってもよい：
【化９】
前記化学式３ａないし３ｊで、Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、ｐは、１ないし１２の整数であり、ｒは、０ないし５の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１７】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、水素、重水素、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することができる：
【化１０】
前記化学式４ａないし４ｇで、Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１８】
本発明のさらに他の具現例によれば、前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つであってもよい：
【化１１】
前記化学式５ａないし５ｐで、Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、ｐは、１ないし６の整数であり、＊は、結合手を示す。
【００１９】
以下、本発明の化学式で使われた基のうち、代表的な基の定義について述べれば、次の通りである（置換基を限定する炭素数は、非限定的なものであり置換基の特性を制限するものではない）。
前記化学式で、非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基は、直鎖又は分枝型であって、その非限定的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ペンチル基、ｉｓｏ−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノナニル基、ドデシル基などを挙げることができ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子は、重水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボン酸基やその塩、スルホン酸基やその塩、リン酸やその塩、Ｃ１−Ｃ１０アルキル基、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシ基、Ｃ２−Ｃ１０アルケニル基、Ｃ２−Ｃ１０アルキニル基、Ｃ６−Ｃ１６アリール基、またはＣ４−Ｃ１６ヘテロアリール基で置換されてもよい。
【００２０】
前記化学式で、非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基は、前記非置換のアルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素二重結合を含有しているものを意味する。例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基などがある。それら非置換のアルケニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述の置換されたアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２１】
前記化学式で、非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基は、前記定義されたようなアルキル基の中間や末端に一つ以上の炭素三重結合を含有しているものを意味する。例としては、アセチレン基、プロピレン基、フェニルアセチレン基、ナフチルアセチレン基、イソプロピルアセチレン基、ｔ−ブチルアセチレン基、ジフェニルアセチレン基などがある。それらアルキニル基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述の置換されたアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２２】
前記化学式で、非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基は、Ｃ３−Ｃ６０環状のアルキル基を意味し、前記シクロアルキル基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２３】
前記化学式で、Ｃ１−Ｃ６０非置換のアルコキシ基とは、−ＯＡ（ここで、Ａは、前述のような非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基である）の構造を有する基であり、その非限定的な例として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基などを挙げることができる。それらアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述のアルキル基の場合と同じ置換基で置換可能である。
【００２４】
前記化学式で、非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基は、一つ以上の環を含む炭素環芳香族系を意味し、２以上の環を有する場合、互いに融合されたり、単一結合などを介して連結される。アリールという用語は、フェニル、ナフチル、アントラセニルのような芳香族系を含む。また、前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基の例としては、フェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルキルフェニル基（例えば、エチルフェニル基）、ハロフェニル基（例えば、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基）、シアノフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ビフェニル基、ハロビフェニル基、シアノビフェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルキルビフェニル基、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−トリル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、（α，α−ジメチルベンゼン）フェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、ハロナフチル基（例えば、フルオロナフチル基）、Ｃ１−Ｃ１０アルキルハロナフチル基（例えば、メチルナフチル基）、Ｃ１−Ｃ１０アルコキシナフチル基（例えば、メトキシナフチル基）、シアノナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネリル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基などを挙げることができる。
【００２５】
前記化学式で、Ｃ３−Ｃ６０非置換のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうちから選択された１個、２個または３個のヘテロ原子を含み、２以上の環を有する場合、それらは、互いに融合されたり、単一結合などを介して連結される。非置換のＣ４−Ｃ６０ヘテロアリール基の例としては、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、カルバゾリル基、インドリル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ジベンゾチオフェン基などを挙げることができる。また、前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２６】
前記化学式で、Ｃ５−Ｃ６０非置換のアリールオキシ基とは、−ＯＡ１で表示される基であり、このときＡ１は、前記Ｃ５−Ｃ６０アリール基である。前記アリールオキシ基の例としては、フェノキシ基などを挙げることができる。前記アリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
前記化学式で、Ｃ５−Ｃ６０非置換のアリールチオ基は、−ＳＡ１で表示される基であり、このときＡ１は、前記Ｃ５−Ｃ６０アリール基である。前記アリールチオ基の例としては、ベンゼンチオ基、ナフチルチオ基などを挙げることができる。前記アリールチオ基のうち一つ以上の水素原子は、前述のＣ１−Ｃ６０アルキル基の置換基と同じ置換基で置換可能である。
【００２７】
前記化学式で、非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基とは、一つ以上の芳香族環及び一つ以上の非芳香族環が互いに融合された２以上の環を含んだ置換基、または環内に不飽和基を有するが、共役構造を有することができない置換基を指すものであり、前記縮合多環基は、全体的には芳香性（aromaticity）を有さないという点で、アリール基またはヘテロアリール基と区別される。
【００２８】
以下、本発明の前記化学式（１）で表現される化合物の具体的な例として、下記化合物１ないし６５を挙げることができる。しかし、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物が、それら化合物に限定されるものではない。
【化１２−１】
【化１２−２】
【化１２−３】
【化１２−４】
【化１２−５】
【００２９】
本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極；第２電極；及び前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層；を具備し、前記有機層は、前記ヘテロ環化合物を含む第１層を含む。
【００３０】
前記ヘテロ環化合物を含んだ第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であってもよい。
【００３１】
本発明の一具現例によれば、前記第１層が、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であり、前記第１層は、電荷生成物質をさらに含んでもよい。
【００３２】
前記電荷生成物質については後述する。
【００３３】
本発明の一具現例による有機発光素子の前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含んでもよいが、それらに制限されるものではない。前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層は、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物、公知の正孔注入材料及び公知の正孔輸送材料以外に、膜の伝導率などを向上させるために電荷生成物質をさらに含んでもよい。さらに含まれてもよい前記発光層は、ホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであって、前記リン光ドーパントは、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んでもよい。
【００３４】
前記電荷生成物質は、例えば、ｐ型ドーパントであってもよい。前記ｐ型ドーパントの非限定的な例としては、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）や２，３，５，６−テトラフルオロ−テトラシアノ−１，４−ベンゾキノジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）のようなキノン誘導体；タングステン酸化物及びモリブデン酸化物のような金属酸化物；及び下記化合物１００のようなシアノ基含有化合物；などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。
【化１３】
【００３５】
前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層が、前記電荷生成物質をさらに含む場合、前記電荷生成物質は、前記層内に均一に分散したり、あるいは不均一に分布しているなど、多様な変形が可能である。
【００３６】
本発明の一具現例による有機発光素子の電子輸送層は、電子輸送性有機化合物及び金属含有物質を含んでもよい。前記電子輸送性有機化合物の非限定的な例としては、９，１０−ジ（ナフタレン−２−イル）アントラセン（ＡＤＮ）、及び下記化合物１０１及び１０２のようなアントラセン系化合物などを挙げることができるが、それらに限定されるものではない。
【００３７】
【化１４】
【００３８】
前記金属含有物質は、Ｌｉ錯体を含んでもよい。前記Ｌｉ錯体の非限定的な例としては、キノリン酸リチウム（Ｌｉｑ）または下記化合物１０３などを挙げることができる：
【化１５】
【００３９】
一方、前記第１電極は、アノードであり、前記第２電極は、カソードであるあが、その反対の場合も可能であることは言うまでもない。
例えば、本発明の一具現例による有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／発光層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または、前記有機発光素子は、第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層／発光層／電子輸送層／第２電極、または第１電極／正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を有することができる。または、前記有機発光素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極、第１電極／正孔注入層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層／第２電極の構造を有することができる。
【００４０】
本発明の一具現例による有機発光素子は、前面発光型、背面発光型など多様な構造に適用可能である。
【００４１】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法について、図１に図示された有機発光素子を参照しつつ説明する。図１の有機発光素子は、基板、第１電極（アノード）、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び第２電極（カソード）を具備している。
まず、基板上部に、大きい仕事関数を有する第１電極用物質を、蒸着法またはスパッタリング法などによって形成し、第１電極を形成する。前記第１電極は、アノードまたはカソードである。ここで、基板としては、一般的な有機発光素子で使われるものを使用するが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取扱容易性及び防水性にすぐれるガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。第１電極用物質としては、伝導性にすぐれる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｇなどを利用することができ、透明電極または反射電極として形成される。
【００４２】
次に、前記第１電極の上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法のような多様な方法を利用し、正孔注入層（ＨＩＬ）を形成する。
真空蒸着法によって、正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性などによって異なるが、一般的に、蒸着温度１００ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００４３】
スピンコーティング法によって正孔注入層を形成する場合、そのコーティング条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性によって異なるが、約２，０００ｒｐｍないし５，０００ｒｐｍのコーティング速度、コーティング後の溶媒除去のための熱処理温度は、約８０℃ないし２００℃の温度範囲で適切に選択することが望ましい。
【００４４】
前記正孔注入層物質としては、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用したり、または公知の正孔注入材料を使用することができるが、例えば、銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物、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）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、４，４’，４”−トリス｛Ｎ，Ｎジフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４”−トリス(Ｎ−(２−ナフチル)−ｎ−フェニル−アミノ)−トリフェニルアミン（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）またはポリアニリン／ポリ（４−スチレンスルホネート）（ＰＡＮＩ／ＰＳＳ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１６】
【００４５】
前記正孔注入層の厚みは、約１００Åないし１０，０００Å、望ましくは１００Åないし１，０００Åである。前記正孔注入層の厚みが前記範囲を満足する場合、駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔注入特性を得ることができる。
次に、前記正孔注入層上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用し、正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって、正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００４６】
前記正孔輸送層物質は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用したり、あるいは公知の正孔輸送層物質を利用することができるが、例えば、Ｎ−フェニルカルバゾール、ポリビニルカルバゾールなどのカルバゾール誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）、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）などの芳香族縮合環を有するアミン誘導体などを使用することができる。
【化１７】
【００４７】
前記正孔輸送層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし６００Åである。前記正孔輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔輸送特性を得ることができる。
【００４８】
次に、前記正孔輸送層の上部に、真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような方法を利用し、発光層（ＥＭＬ）を形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって発光層を形成する場合、その蒸着条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００４９】
前記発光層は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を含んでもよい。前記発光層は、公知の多様な発光物質を利用して形成することができるが、公知のホスト及びドーパントを利用して形成することもできる。前記ドーパントの場合、公知の蛍光ドーパント及び公知のリン光ドーパントをいずれも使用することができる。
【００５０】
例えば、公知のホストとしては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（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（Ｎ−カルバゾリル）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（ナフト−２−イル）アントラセン（ＴＢＡＤＮ）、Ｅ３、ジスチリルアリーレン（ＤＳＡ）などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１８】
【００５１】
一方、公知の赤色ドーパントとして、ＰｔＯＥＰ、Ｉｒ（ｐｉｑ）３、Ｂｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化１９】
【００５２】
また、公知の緑色ドーパントとして、Ｉｒ（ｐｐｙ）３（ｐｐｙ＝フェニルピリジン）、Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）、Ｉｒ（ｍｐｙｐ）３、１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−（１）ベンゾピロピラノ（６，７−８−ｉ，ｊ）キノリジン−１１−オン（Ｃ５４５Ｔ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２０】
【００５３】
一方、青色ドーパントとして、公知の青色ドーパントであるＦ２Ｉｒｐｉｃ、（Ｆ２ｐｐｙ）２Ｉｒ（ｔｍｄ）、Ｉｒ（ｄｆｐｐｚ）３、ｔｅｒ−フルオレン、４，４’−ビス（４−ジフェニルアミノスチリル）ビフェニル（ＤＰＡＶＢｉ）、２，５，８，１１−テトラ−ｔ−ブチルペリレン（ＴＢＰ）などを利用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２１】
【００５４】
前記ドーパントの含有量は、発光層の形成材料１００重量部（すなわち、ホストとドーパントとの総重量は１００重量部である）を基準として、０．１ないし２０重量部、特に０．５〜１２重量部であることが望ましい。ドーパントの含有量が前記範囲を満足するならば、濃度消光現象が実質的に防止されもする。
【００５５】
前記発光層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは２００Åないし６００Åである。前記発光層の厚みが前記範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な発光特性を得ることができる。
【００５６】
発光層がリン光ドーパントを含む場合、三重項励起子または正孔が電子輸送層に拡散する現象を防止するために、正孔阻止層（ＨＢＬ）を発光層の上部に形成することができる（図１には図示せず）。このとき、正孔阻止層の物質としては、特別に制限されるものではなく、公知の正孔阻止層物質のうちから任意に選択して利用することができる。例えば、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）のようなフェナントロリン誘導体、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−（ｐ−フェニルフェノラート）−アルミニウム（ＢＡｌｑ）などを利用することができる。
【化２２】
【００５７】
前記正孔阻止層の厚みは、約５０Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし３００Åである。前記正孔阻止層の厚みが前記範囲である場合、正孔阻止層は、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な正孔阻止特性を有することができる。
【００５８】
次に、電子輸送層（ＥＴＬ）を真空蒸着法、またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。真空蒸着法及びスピンコーティング法によって電子輸送層を形成する場合、その条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００５９】
前記電子輸送層物質は、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物であってもよい。または、公知の電子輸送層形成材料のうちから、任意に選択されてもよい。例えば、その例としては、キノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、１，２，４−トリアゾール誘導体（ＴＡＺ）、Ｂａｌｑのような公知の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【化２３】
【００６０】
前記電子輸送層の厚みは、約１００Åないし１，０００Å、望ましくは１００Åないし５００Åである。前記電子輸送層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子輸送特性を得ることができる。
【００６１】
また、電子輸送層の上部に、カソードから電子の注入を容易にする機能を有する物質である電子注入層（ＥＩＬ）が積層されてもよい。
電子注入層としては、前述のような本発明の一具現例によるヘテロ環化合物、またはＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯのような電子注入層形成材料として公知の任意の物質を利用することができる。前記電子注入層の蒸着条件及びコーティング条件は、使用する化合物によって異なるが、一般的に、正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲内から選択される。
【００６２】
前記電子注入層の厚みは、約１Åないし１００Å、望ましくは５Åないし９０Åである。前記電子注入層の厚みが前述のような範囲を満足する場合、実質的な駆動電圧の上昇なしに、優秀な電子注入特性を得ることができる。
【００６３】
最後に、電子注入層の上部に、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法を利用し、第２電極を形成する。前記第２電極は、カソードまたはアノードとして使われうる。前記第２電極形成用物質としては、小さい仕事関数を有する金属、合金、電気伝導性化合物及びそれらの混合物を使用することができる。具体的な例としては、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−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを挙げることができる。また、前面発光素子を得るために、ＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透明カソードを使用することもできる。
【００６４】
本発明による有機発光素子は、多様な形態の平板表示装置、例えば、受動マトリックス有機発光表示装置及び能動マトリックス有機発光表示装置に備わる。特に、能動マトリックス有機発光表示装置に備わる場合、基板側に備わった第１電極は、画素電極であり、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結される。また、前記有機発光素子は、両面に画面を表示することができる平板表示装置に備わりうる。
【００６５】
また、本発明の一具現例による有機発光素子の第１層は、本発明の一具現例によるヘテロ環化合物を使用し、蒸着方法で形成されたり、または溶液で製造された本発明の一具現例によるヘテロ環化合物をコーティングする湿式方法でも形成する。
【００６６】
[実施例]
以下、本発明について、化合物３，８，１８，３７，５３及び６５の望ましい合成例及び実施例を具体的に例示するが、本発明が下記の実施例に限定されるということを意味するものではない。
【００６７】
合成例１．化合物３の合成
下記工程により中間体Ｉ−１及びＩ−２を合成した。
【化２４】
中間体Ｉ−１の合成
６−アミノクリセン２．４３ｇ（１０ｍｍｏｌ）と、１，３−プロパンジオール７６０ｍｇ（１０ｍｍｏｌ）とを、メシチレン（mesitylene）１０ｍｌに溶かした。前記溶液に、ＩｒＣｌ３・Ｈ２Ｏ ０．２４０ｇ（０．４ｍｍｏｌ）、２，２’−ビス−ジフェニルホスフィノ−１，１’−ビナフチル（ＢＩＮＡＰ）３６ｍｇ（０．６ｍｍｏｌ）及びＮａ２ＣＯ３ ０．０６４ｇ（０．６ｍｍｏｌ）を加え、１７０℃で１５時間撹拌した。濾液を濃縮し、残留物をシリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−１ ２．５６ｇ（収率９２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ／ＭＳ（liquid chromatography-mass spectroscopy）で確認した。
Ｃ２１Ｈ１３Ｎ計算値：２７９．１；実測値［Ｍ＋１］２８０．１
【００６８】
中間体Ｉ−２の合成
中間体Ｉ−１ ４．１９ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン１００ｍｌに溶かした後、０℃でブロム（Ｂｒ２）１．７５ｍｌ（１５．０ｍｍｏｌ）を徐々に滴加する。反応液を常温で１２時間撹拌した。反応液に水６０ｍＬと、チオ硫酸ナトリウム２０％水溶液３０ｍｌとを加え、ジクロロメタン８０ｍＬで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、ジクロロメタン／ヘキサン溶液で再結晶させ、中間体Ｉ−２ ３ｇ（収率５６％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２１Ｈ１２ＢｒＮ計算値：３５７．０；実測値［Ｍ＋１］３５８．０
【００６９】
別途、下記工程により、中間体Ｉ−３〜Ｉ−５を合成した。
【化２５】
中間体Ｉ−３の合成
４−ブロモピリジン３．１６ｇ（２０．０ｍｍｏｌ）、アニリン２．７９ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３ ０．３７ｇ（０．４ｍｍｏｌ）、ＰｔＢｕ３ ０．０８ｇ（０．４ｍｍｏｌ）及びＫＯｔＢｕ ２．８８ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）をトルエン６０ｍｌに溶かした後、８５℃で４時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−３ １．４９ｇ（収率８８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１１Ｈ１０Ｎ計算値：１７０．１；実測値［Ｍ＋１］１７１．１
【００７０】
中間体Ｉ−４の合成
中間体Ｉ−３ ２．５５ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）、４−ブロモヨードベンゼン２．８３ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ２（ｄｂａ）３ ０．１８ｇ（０．２ｍｍｏｌ）、ＰｔＢｕ３ ０．０４ｇ（０．４ｍｍｏｌ）及びＫＯｔＢｕ １．４４ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をトルエン４０ｍｌに溶かした後、８５℃で４時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水３０ｍＬとジエチルエーテル３０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−４ ２．０４ｇ（収率６３％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１７Ｈ１３ＢｒＮ２計算値：３２４．０；実測値［Ｍ＋１］３２５．０
【００７１】
中間体Ｉ−５の合成
中間体Ｉ−４ ３．２５ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコラト）ジボロン２．５４ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）２ ０．３６ｇ（０．５ｍｍｏｌ）及びＫＯＡｃ ２．９４ｇ（３０．０ｍｍｏｌ）をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）４０ｍｌに溶かした後、８０℃で６時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−５ ２．９７ｇ（収率８０％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２３Ｈ２５ＢＮ２Ｏ２計算値：３７２．２；実測値［Ｍ＋１］３７３．２
【００７２】
化合物３の合成
中間体Ｉ−２ １．７９ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、中間体Ｉ−５ １．８６ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）及びＫ２ＣＯ３ ２．０７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／Ｈ２Ｏ（２／１）混合溶液３０ｍｌに溶かした後、７０℃で５時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、化合物３１．４９ｇ（収率６９％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲ（nuclear magnetic resonance）を介して確認した。
Ｃ３２Ｈ２０Ｎ２計算値：４３２．１６２６；実測値［Ｍ＋１］４３７．１６２６
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、９．０２（ｓ，１Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３（ｄ，１Ｈ）、８．７５−８．７４（ｄ，２Ｈ）、８．６９−８．６７（ｍ，１Ｈ）、８．２５−８．２３（ｄ，１Ｈ）、８．１０（ｄ，１Ｈ）、７．８８−７．８６（ｄ，１Ｈ）、７．８４−７．８１（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．６７（ｍ，２Ｈ）、７．６０−７．５８（ｍ，１Ｈ）、７．５５−７．５３（ｄ，２Ｈ）、７．４２−７．４０（ｄｄ，１Ｈ）、７．３６−７．３２（ｔ，１Ｈ）、７．１９−７．１５（ｔ，１Ｈ）
【００７３】
合成例２．化合物８の合成
下記工程により中間体Ｉ−６を合成した。
【化２６】
中間体Ｉ−６の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、３，３’−（５−ブロモ−１，３−フェニレン）ジピリジンを使用し、中間体Ｉ−６ ２．８６ｇ（収率８０％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２２Ｈ２３ＢＮ２Ｏ２計算値：３５８．２；実測値［Ｍ＋１］３５９．２
【００７４】
化合物８の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−２と中間体Ｉ−６とを使用し、化合物８を合成した。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２３Ｎ３計算値：５０９．１８９２；実測値［Ｍ＋１］５１０．１８９２
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、８．９５（ｍ，３Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３−８．８０（ｄ，１Ｈ）、８．７２−８．６６（ｍ，３Ｈ）、８．４０−８．３８（ｄ，１Ｈ）、８．１０−８．０８（ｍ，３Ｈ）、８．０４（ｓ，２Ｈ）、７．９０−７．８９（ｄ，１Ｈ）、７．８４−７．８０（ｍ，２Ｈ）、７．７１−７．６７（ｔ，１Ｈ）、７．５０−７．４６（ｄｄ，２Ｈ）、７．４２−７．３９（ｄｄ，１Ｈ）、７．２５−７．２１（ｔ，１Ｈ））
【００７５】
合成例３．化合物１８の合成
下記工程により中間体Ｉ−７を合成した。
【化２７】
中間体Ｉ−７の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、２−（４−ブロモフェニル）−１−フェニル−ベンゾイミダゾールを使用し、中間体Ｉ−７ ３．０９ｇ（収率７８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２５Ｈ２５ＢＮ２Ｏ２計算値：３９６．３；実測値［Ｍ＋１］３９７．３
【００７６】
化合物１８の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−２と中間体Ｉ−７とを使用し、化合物１８ １．９３ｇ（収率７１％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ４０Ｈ２５Ｎ３計算値：５４７．６４６６；実測値［Ｍ＋１］５４８．６４６６
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．５９−９．５４（ｍ，１Ｈ）、９．０９（ｓ，１Ｈ）、８．９０−８．８９（ｄ，１Ｈ）、８．８３−８．８２（ｍ，２Ｈ）、８．７１−８．６７（ｍ，１Ｈ）、８．２０−８．１７（ｄ，２Ｈ）、７．８５−７．８２（ｍ，５Ｈ）、７．８０−７．７８（ｄ，１Ｈ）、７．７１−７．６６（ｄｄ，２Ｈ）、７．５７−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．３７（ｍ，４Ｈ）、７．３０（ｔ，１Ｈ）、７．２４−７．２１（ｔ，１Ｈ）、７．１６−７．１３（ｔ，１Ｈ））
【００７７】
合成例４．化合物３７の合成
下記工程により中間体Ｉ−８及びＩ−９を合成した。
【化２８】
中間体Ｉ−８の合成
中間体Ｉ−２ １．７９ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、２−ナフタレンボロン酸０．８５ｇ（５．０ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．２９ｇ（０．２５ｍｍｏｌ）及びＫ２ＣＯ３ ２．０７ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）を、ＴＨＦ／Ｈ２Ｏ（２／１）混合溶液３０ｍｌに溶かした後、７０℃で５時間撹拌した。反応液を常温に冷やした後、水５０ｍＬとジエチルエーテル５０ｍＬとで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、中間体Ｉ−８ １．７８ｇ（収率８８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３１Ｈ１９Ｎ計算値：４０５．２；実測値［Ｍ＋１］４０６．２
【００７８】
中間体Ｉ−９の合成
中間体Ｉ−８ ６．０８ｇ（１５．０ｍｍｏｌ）をジクロロメタン１００ｍｌに溶かした後、０℃でブロム（Ｂｒ２）１．７５ｍｌ（１５．０ｍｍｏｌ）を徐々に滴加する。反応液を常温で１２時間撹拌した。反応液に、水６０ｍＬとチオ硫酸ナトリウム２０％水溶液３０ｍｌとを加え、ジクロロメタン８０ｍＬで３回抽出した。集められた有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させ、溶媒を蒸発させて得られた残留物を、シリカゲル・カラムクロマトグラフィで分離精製し、ジクロロメタン／ヘキサン溶液で再結晶させ、中間体Ｉ−９ ３．７７ｇ（収率５２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３１Ｈ１８ＢｒＮ計算値：４８３．１；実測値［Ｍ＋１］４８４．１
【００７９】
別途、下記工程により中間体Ｉ−１０を合成した。
【化２９】
中間体Ｉ−１０の合成
中間体Ｉ−５の合成と同じ方法で、６−ブロモ−３，４’−ビピリジンを使用し、中間体Ｉ−１０ ２．２８ｇ（収率８１％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ１６Ｈ１９ＢＮ２Ｏ２計算値：２８２．２；実測値［Ｍ＋１］２８３．２
【００８０】
化合物３７の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−９と中間体Ｉ−１０とを使用し、化合物３７ ２．０９ｇ（収率７５％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ４１Ｈ２５Ｎ３計算値：５５９．２０４８；実測値［Ｍ＋１］５６０．２０４８
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７４（ｍ，１Ｈ）、９．６８（ｓ，１Ｈ）、９．３８（ｄ，１Ｈ）、９．１６（ｄ，１Ｈ）、９．１２（ｓ，１Ｈ）、８．７５−８．７１（ｍ，１Ｈ）、８．６７−８．６５（ｍ，２Ｈ）、８．３２−８．３０（ｄ，１Ｈ）、８．２１−８．１９（ｄ，１Ｈ）、８．１５（ｓ，１Ｈ）、８．０５−８．０３（ｄ，１Ｈ）、８．００−７．９８（ｄ，１Ｈ）、７．８８−７．８１（ｍ，６Ｈ）、７．７３−７．６９（ｔ，１Ｈ）、７．６０−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４３−７．４１（ｄ，２Ｈ）、７．１９−７．１５（ｔ，１Ｈ）
【００８１】
合成例５．化合物５３の合成
下記工程で、中間体Ｉ−１１及びＩ−１２を合成した。
【化３０】
中間体Ｉ−１１の合成
中間体Ｉ−８と同じ方法で、２−ナフタレンボロン酸の代わりに、２−ピレンボロン酸を使用し、中間体Ｉ−１１ １．８７ｇ（収率７８％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２３Ｎ計算値：４８１．２；実測値［Ｍ＋１］４８２．２
【００８２】
中間体Ｉ−１２の合成
中間体Ｉ−９と同じ方法で、中間体Ｉ−１１を使用し、中間体Ｉ−１２ ４．６２ｇ（収率５５％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ３７Ｈ２２ＢｒＮ計算値：５５９．１；実測値［Ｍ＋１］５６０．１
【００８３】
化合物５３の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−７と中間体Ｉ−１２とを使用し、化合物５３ ２．６１ｇ（収率７０％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＲを介して確認した。
Ｃ５６Ｈ３３Ｎ３計算値：７４７．２６７４；実測値［Ｍ＋１］７４８．２６７４
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７３（ｍ，１Ｈ）、９．１４（ｓ，１Ｈ）、９．０９（ｓ，１Ｈ）、９．０４（ｓ，１Ｈ）、８．７５−８．７０（ｍ，１Ｈ）、８．４９−８．４７（ｄ，１Ｈ）、８．４１（ｓ，２Ｈ）、８．２３−８．２１（ｄ，２Ｈ）、８．１６−８．１４（ｍ，２Ｈ）、８．１０−８．０２（ｍ，４Ｈ）、７．９６−７．９４（ｄ，２Ｈ）、７．８５−７．７８（ｍ，４Ｈ）、７．７３−７．６９（ｔ，１Ｈ）、７．６６−７．６４（ｄ，１Ｈ）、７．５７−７．５２（ｍ，２Ｈ）、７．４４−７．３５（ｍ，４Ｈ）、７．３２−７．２８（ｔ，１Ｈ）、７．２５−７．２１（ｔ，２Ｈ）
【００８４】
合成例６．化合物６５の合成
下記工程で、中間体Ｉ−１３及びＩ−１４を合成した。
【化３１】
中間体Ｉ−１３の合成
中間体Ｉ−８と同じ方法で、２−ナフタレンボロン酸の代わりに、２−（ピリジン−４−イル）−４−（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオサボロラン−２−イル）−１，３，５−テトラジンを使用し、中間体Ｉ−１３ １．５４ｇ（収率７１％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２９Ｈ１７Ｎ５計算値：４３５．１；実測値［Ｍ＋１］４３６．１
【００８５】
中間体Ｉ−１４の合成
中間体Ｉ−９と同じ方法で、中間体Ｉ−１３を使用し、中間体Ｉ−１４ ４．７８ｇ（収率６２％）を得た。生成された化合物は、ＬＣ−ＭＳを介して確認した。
Ｃ２９Ｈ１６ＢｒＮ５計算値：５１３．１；実測値［Ｍ＋１］５１４．１
【００８６】
化合物６５の合成
化合物３の合成と同じ方法で、中間体Ｉ−１４と２−ナフタレンボロン酸とを使用し、化合物６５ ２．１６ｇ（収率７７％）を得た。生成された化合物は、ＨＲ−ＭＳ及びＮＭＴを介して確認した。
Ｃ３９Ｈ２３Ｎ５計算値：５６１．１９５３；実測値［Ｍ＋１］５６２．１９５３
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）δ（ｐｐｍ）９．７８−９．７４（ｍ，１Ｈ）、９．６８（ｓ，１Ｈ）、９．４９（ｓ，１Ｈ）、９．１３（ｓ，１Ｈ）、９．０５−９．０４（ｍ，２Ｈ）、８．９１−８．８８（ｍ，１Ｈ）、８．８３−８．８１（ｍ，２Ｈ）、８．７０−８．６８（ｄ，１Ｈ）、８．３５−８．３４（ｍ，２Ｈ）、８．１３（ｓ，１Ｈ）、８．０１−７．９７（ｔ，２Ｈ）、７．９０−７．８０（ｍ，５Ｈ）、７．６４−７．５８（ｄｄ，２Ｈ）、７．５３−７．４９（ｍ，１Ｈ）
【実施例１】
【００８７】
アノードは、コーニング（Corning）１５Ω／ｃｍ２（１，２００Å）ＩＴＯガラス基板を、５０ｍｍｘ５０ｍｍｘ０．７ｍｍサイズに切り、イソプロピルアルコールと純水とを利用し、それぞれ５分間超音波洗浄した後、３０分間紫外線を照射し、オゾンに露出させて洗浄し、真空蒸着装置にこのガラス基板を設けた。
前記基板上部に、まず、正孔注入層として、公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（２−ＴＮＡＴＡ）を真空蒸着し、６００Å厚に形成した後、次に、正孔輸送性化合物として、公知の物質である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＢ）を３００Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成した。
【化３２】
前記正孔輸送層の上部に、青色蛍光ホストとして、公知の化合物である９，１０−ジ−ナフタレン−２−イル−アントラセン（ＡＤＮ）を使用し、青色蛍光ドーパントとして、公知の化合物である１，４−ビス−（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）を、重量比９８：２で同時蒸着し、３００Å厚に発光層を形成した。
次に、前記発光層の上部に、電子輸送層として、本発明の化合物３を３００Å厚に蒸着した後、この電子輸送層の上部に、ハロゲン化アルカリ金属であるＬｉＦを電子注入層として１０Å厚に蒸着し、Ａｌを３，０００Å（カソード電極）厚に真空蒸着し、ＬｉＦ／Ａｌ電極を形成することによって、有機発光素子を製造した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．２０Ｖ、発光輝度２，１８７ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は、４．３７ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２１５時間であった。
【実施例２】
【００８８】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物８を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．３８Ｖ、発光輝度２，２９５ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．５３ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２２６時間であった。
【実施例３】
【００８９】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物１８を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．４６Ｖ、発光輝度２，００５ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．６７ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２３５時間であった。
【実施例４】
【００９０】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物３７を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．２４Ｖ、発光輝度２，４４３ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は４．８６ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２２１時間であった。
【実施例５】
【００９１】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物５３を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．１８Ｖ、発光輝度２，７５８ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は５．５１ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２７５時間であった。
【実施例６】
【００９２】
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、化合物６５を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧６．４５Ｖ、発光輝度２，６８２ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は５．３６ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で２４２時間であった。
【００９３】
＜比較例１＞
電子輸送層の形成時、前記化合物３の代わりに、公知の物質であるＡｌｑ３を利用したことを除いては、実施例１と同一に行い、有機発光素子を製作した。
【化３３】
前記素子は、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で駆動電圧７．８５Ｖ、発光輝度１，５６０ｃｄ／ｍ２の高輝度を示し、発光効率は３．１２ｃｄ／Ａ、半減寿命は、１００ｍＡ／ｃｍ２で１１３時間であった。
【００９４】
本発明の一具現例による化合物を、電子輸送層の材料として有機発光装置に使用した結果、いずれも公知の物質であるＡｌｑ３と比較し、駆動電圧が１Ｖ以上低くなり、効率が向上した優秀なＩ−Ｖ−Ｌ特性を示し、輝度及び寿命改善効果にすぐれている。
各実施例の素子特性及び寿命結果を要約し、以下の表１に示した。
【表１】
【００９５】
本発明について、前記合成例及び実施例を参考にして説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解することができるであろう。よって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まるものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物：
【化１】
前記化学式（１）で、
Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
【請求項２】
前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、あるいは置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基であることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物。
【請求項３】
前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘテロ環化合物。
【請求項４】
前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化２】
前記化学式２ａないし２ｅで、
Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、
Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、
Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし１２の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項５】
前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化３】
前記化学式３ａないし３ｊで、
Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、
Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、
Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、
ｐは、１ないし１２の整数であり、
ｒは、０ないし５の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項６】
前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化４】
前記化学式４ａないし４ｇで、
Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし６の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項７】
前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化５】
前記化学式５ａないし５ｐで、
Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし６の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項８】
前記化学式（１）の化合物が、下記化合物のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化６】
。
【請求項９】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層と、を具備した有機発光素子であって、
前記有機層が、請求項１〜８のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含む第１層を含んだ有機発光素子。
【請求項１０】
前記第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記第１層は、電荷生成物質をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層が、電荷生成物質をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記発光層がホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記リン光ドーパントが、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んだ有機金属錯体であることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記電子輸送層が、電子輸送性有機物質及び金属含有物質を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記金属含有物質がＬｉ錯体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記第１層は、前記ヘテロ環化合物を使用して湿式工程で形成されることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１９】
請求項９〜１８のいずれか１項に記載の有機発光素子を具備し、
前記有機発光素子の第１電極が、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結された平板表示装置。
【請求項１】
下記化学式（１）で表示されるヘテロ環化合物：
【化１】
前記化学式（１）で、
Ｒ１ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルキル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルケニル基、置換または非置換のＣ２−Ｃ６０アルキニル基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０シクロアルキル基、置換または非置換のＣ１−Ｃ６０アルコキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールオキシ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリールチオ基、置換または非置換のＣ５−Ｃ６０アリール基、Ｃ５−Ｃ６０アリール基またはＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基で置換されたアミノ基、置換または非置換のＣ３−Ｃ６０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ６０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、あるいはカルボン酸基であり、Ｒ１及びＲ２は、互いに結合して芳香族環を形成することができる。
【請求項２】
前記化学式（１）で、Ｒ１、Ｒ２及びＲ８はそれぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン原子、シアノ基、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、あるいは置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基であることを特徴とする請求項１に記載のヘテロ環化合物。
【請求項３】
前記化学式（１）で、Ｒ３ないしＲ７及びＲ９ないしＲ１３はそれぞれ独立して、水素または重水素であることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘテロ環化合物。
【請求項４】
前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、下記化学式２ａないし２ｅのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化２】
前記化学式２ａないし２ｅで、
Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、
Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、
Ｚ１、Ｚ２、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし１２の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項５】
前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式３ａないし３ｊのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化３】
前記化学式３ａないし３ｊで、
Ｑ１は、−Ｃ（Ｒ１４）（Ｒ１５）−、−Ｎ（Ｒ１６）−、−Ｓ−または−Ｏ−で表示される連結基であり、
Ｙ１、Ｙ２及びＹ３は互いに独立して、−Ｏ−、−Ｎ＝、−Ｎ（Ｒ１７）−または−Ｃ（Ｒ１８）＝で表示される連結基であり、
Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２、Ａｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
Ａｒ１１は、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキレン基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリーレン基、あるいは置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリーレン基であり、
ｐは、１ないし１２の整数であり、
ｒは、０ないし５の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項６】
前記化学式（１）で、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立して、下記化学式４ａないし４ｇのうちいずれか一つであるか、あるいは互いに結合してベンゼン環を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化４】
前記化学式４ａないし４ｇで、
Ｚ１及びＺ２は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし６の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項７】
前記化学式（１）で、Ｒ８は、下記化学式５ａないし５ｐのうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化５】
前記化学式５ａないし５ｐで、
Ｚ１、Ｚ２、Ａｒ１２及びＡｒ１３は互いに独立して、水素原子、重水素、置換または非置換のＣ１−Ｃ２０アルキル基、置換または非置換のＣ５−Ｃ２０アリール基、置換または非置換のＣ３−Ｃ２０ヘテロアリール基、置換または非置換のＣ６−Ｃ２０縮合多環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基またはカルボン酸基であり、
ｐは、１ないし６の整数であり、
＊は、結合手を示す。
【請求項８】
前記化学式（１）の化合物が、下記化合物のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物：
【化６】
。
【請求項９】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と第２電極との間に介在された有機層と、を具備した有機発光素子であって、
前記有機層が、請求項１〜８のいずれか１項に記載のヘテロ環化合物を含む第１層を含んだ有機発光素子。
【請求項１０】
前記第１層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、電子注入層、電子輸送層、または電子注入機能及び電子輸送機能を同時に有する機能層であることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記第１層は、電荷生成物質をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、またはそれらのうち２以上の組み合わせをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１３】
前記正孔注入層、前記正孔輸送層、または前記正孔注入機能及び正孔輸送機能を同時に有する機能層のうち少なくとも１層が、電荷生成物質をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１４】
前記発光層がホスト及びドーパントを含み、前記ドーパントは、蛍光ドーパントまたはリン光ドーパントであることを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１５】
前記リン光ドーパントが、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、またはそれらのうち２以上の組み合わせを含んだ有機金属錯体であることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光素子。
【請求項１６】
前記電子輸送層が、電子輸送性有機物質及び金属含有物質を含むことを特徴とする請求項１２に記載の有機発光素子。
【請求項１７】
前記金属含有物質がＬｉ錯体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の有機発光素子。
【請求項１８】
前記第１層は、前記ヘテロ環化合物を使用して湿式工程で形成されることを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項に記載の有機発光素子。
【請求項１９】
請求項９〜１８のいずれか１項に記載の有機発光素子を具備し、
前記有機発光素子の第１電極が、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極と電気的に連結された平板表示装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−１０７４２（Ｐ２０１３−１０７４２Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−７６１０１（Ｐ２０１２−７６１０１）
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【出願人】（５１２１８７３４３）三星ディスプレイ株式會社 (73)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】９５，Ｓａｍｓｕｎｇ ２ Ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【出願人】（５１２１８７３４３）三星ディスプレイ株式會社 (73)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】９５，Ｓａｍｓｕｎｇ ２ Ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−Ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−Ｃｉｔｙ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−Ｄｏ，Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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