説明

有機光電素子用化合物およびこれを含む有機光電素子

本発明は、有機光電素子用化合物およびこれを含む有機光電素子を提供する。
前記有機光電素子用化合物は、優れた熱的安定性を有し、湿式工程への適用に適しており、特に有機光電素子の有機薄膜層に用いられる。また、低い駆動電圧でも高い発光効率を有し、寿命が向上した有機光電素子および表示装置を提供することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機光電素子用化合物およびこれを含む有機光電素子に関する。
【背景技術】
【0002】
光電素子(photoelectric device)は、広義には、光エネルギーを電気エネルギーに変換する、または逆に電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子である。有機光電素子の例としては、有機発光ダイオード(OLED:Organic Light Emitting Diode)、太陽電池、トランジスタなどが挙げられる。特に、有機発光ダイオードは、最近、フラットパネルディスプレイ(flat panel display)の需要が増加することに伴い、注目されている。
【0003】
有機発光ダイオードに電流を加えると、陽極からは正孔(hole)および陰極からは電子が注入され、注入された正孔と電子は、それぞれ正孔輸送層と電子輸送層を経て、発光層で再結合(recombination)し発光励起子(exciton)を形成する。このように形成された発光励起子は、基底状態(ground states)に遷移しながら光を放出する。前記光は、発光メカニズムに基づいて、一重項励起子を利用する蛍光と、三重項励起子を利用する燐光とに分けられ、前記蛍光および燐光は有機発光ダイオードの発光源として用いられる(D.F.O’Brienなど、Appl.Phys.Lett.,743,442,1999;M.A.Baldoなど、Appl.Phys.lett.,751,4,1999)。
【0004】
電子が基底状態から励起状態に遷移すると、項間交差(intersystem crossing)によって一重項励起子が三重項励起子に無輻射遷移し、前記三重項励起子は、再び基底状態に遷移して発光する。このとき発生する光を、燐光という。前記三重項励起子は、基底状態に直接遷移することができず(スピン禁則:spin forbidden)、必ず電子スピンのフリップ(flipping)段階を経なければならない。したがって、燐光は、蛍光よりも半減期(発光時間、lifetime)が長いという特性を持つ。
【0005】
また、正孔と電子が再結合して発光励起子を形成する場合、三重項励起子は一重項励起子の3倍程度多く生成される。したがって、一重項励起子のみを用いる蛍光は、一重項励起子の発生確率が25%で発光効率に限界がある。しかし、燐光は、三重項励起子の発生確率75%だけではなく、一重項励起子の発生確率である25%まで用いることができ、理論的に発光効率が100%まで可能になる。すなわち、燐光は、蛍光に比べて約4倍高い発光効率を達成できるという利点がある。
【0006】
一方、有機発光ダイオードの効率および安定性を向上させるために、発光層にホスト材料およびドーパントを一緒に添加してもよい。前記ホスト材料としては、4,4−N,N−ジカルバゾールビフェニル(CBP)が主に用いられていた。しかし、CBPは、構造的対称性が高く、結晶化し易く、熱的安定性が低いため、素子の耐熱試験の結果では、短絡または画素欠陥が発生する欠点があった。また、CBPなどのほとんどのホスト材料は、正孔の移動速度が電子の移動速度よりも速いため、発光層で効率的に再結合することができず、素子の発光効率が減少するという短所がある。
【0007】
また、低分子ホスト材料は、一般的に真空蒸着法によって作製されるため、湿式工程に比べて製造原価が高いという欠点がある。さらに、多くの低分子ホスト材料は、有機溶媒に対する溶解度が低いため、湿式工程に適用して優れた膜特性を有する有機薄膜層を形成し難い。
【0008】
したがって、効率および寿命に優れた有機光電素子を実現するためには、電気的および熱的安定性に優れ、正孔および電子の両方を適切に伝達することができるバイポーラ(bipolar)特性を有する燐光のホスト材料および電荷輸送材料を開発し、正孔または電子を適切に伝達できる物質を混合して用いることができるホスト材料の開発が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、熱的安定性に優れ、正孔および電子の両方を適切に伝達することができる有機光電素子用化合物を提供することを目的とする。
【0010】
また、本発明は、前記有機光電素子用化合物を含み、効率および駆動電圧特性に優れた有機光電素子を提供することを他の目的とする。
【0011】
さらに、本発明は、前記有機光電素子を含む表示装置を提供することをさらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様は、下記化学式(1)で表される有機光電素子用化合物を提供する。
【0013】
【化1】

【0014】
前記化学式(1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、前記ArおよびArは、互いに結合して縮合環を形成してもよく、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10の低級アルキル基である。
【0015】
また、前記化学式(1)のX〜Xは、すべてNであってもよい。
【0016】
また、前記化学式(1)のArおよびArのアリーレン基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、またはこれらの組み合わせであってもよく、Ar〜Arのアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラセン基、ピレン基、フルオレン基、またはこれらの組み合わせであってもよく、特に、Ar〜Arのアリール基は、下記化学式(2a)〜(2c)で表される置換基またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0017】
【化2】

【0018】
前記化学式(2a)〜(2c)において、
R’およびR’’は、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
【0019】
また、前記化学式(1)のArおよびArのヘテロアリール基は、フラン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0020】
また、前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(3a)または(3b)で表されるものであってもよい。
【0021】
【化3】

【0022】
【化4】

【0023】
前記化学式(3a)および(3b)において、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
aおよびbは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、1または2である。
【0024】
また、前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(4)〜(35)および化学式(ad−1)〜(ad−4)で表されるものであってもよい。
【0025】
【化5−1】

【0026】
【化5−2】

【0027】
【化5−3】

【0028】
【化5−4】

【0029】
【化5−5】

【0030】
【化6】

【0031】
本発明の他の態様は、下記化学式(A−1)で表される有機光電素子用化合物を提供する。
【0032】
【化7】

【0033】
前記化学式(A−1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
Arは、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
〜Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであるか、または互いに結合して、隣接した環と縮合環を形成する。
【0034】
前記化学式(A−1)のX〜Xは、すべてNであってもよい。
【0035】
前記化学式(A−1)のArのアリーレン基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0036】
前記化学式(A−1)のAr〜Arのアリール基は、下記化学式(2a)〜(2c)で表される置換基、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0037】
【化8】

【0038】
前記化学式(2a)〜(2c)において、
R’およびR’’は、互いに同一であるか異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
【0039】
前記化学式(A−1)のArおよびArのヘテロアリール基は、フラン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0040】
前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(ad−5)〜(ad−24)からなる群より選択されたいずれか1つで表されるものであってもよい。
【0041】
【化9−1】

【0042】
【化9−2】

【0043】
【化9−3】

【0044】
【化9−4】

【0045】
【化9−5】

【0046】
【化9−6】

【0047】
前記有機光電素子用化合物は、電荷輸送材料またはホスト材料として用いられてもよく、前記有機光電素子用化合物は、ガラス転移温度(T)が110℃以上であり、熱分解温度(T)が400℃以上であってもよい。
【0048】
本発明のさらに他の態様は、陽極、陰極、および前記陽極と前記陰極の間に介在する有機薄膜層を含む有機光電素子を提供する。前記有機薄膜層は、前記有機光電素子用化合物を含む。
【0049】
前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層、またはこれらの組み合わせであってもよく、前記有機薄膜層はドーパントをさらに含んでもよく、前記ドーパントは、赤色、緑色、青色、または白色の燐光ドーパントであってもよい。
【0050】
本発明のさらに他の態様では、前記有機光電素子を含む表示装置を提供する。
【0051】
その他、本発明の実施形態の具体的な事項は、以下、詳細に説明される。
【発明の効果】
【0052】
本発明に係る有機光電素子用化合物は、優れた熱的安定性を有し、湿式工程に適用することができる。特に本発明の有機光電素子用化合物は、有機光電素子の有機薄膜層に用いられる。また、低い駆動電圧でも高い発光効率を有し、寿命特性が向上した有機光電素子および表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む有機光電素子を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む有機光電素子を示す断面図である。
【図3】本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む有機光電素子を示す断面図である。
【図4】本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む有機光電素子を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む有機光電素子を示す断面図である。
【図6】実施例1〜3で合成された有機光電素子用化合物のDSC分析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【0054】
<図中の主要な要素を示す符号の説明>
100:有機光電素子 110:陰極
120:陽極 105:有機薄膜層
130:発光層 140:正孔輸送層
150:電子輸送層 160:電子注入層
170:正孔注入層 230:発光層+電子輸送層
【発明を実施するための形態】
【0055】
以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、これは例示として提示されるものに過ぎず、これらによって本発明が制限されることはなく、本発明は添付する特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。
【0056】
本明細書において、「置換」の語は、別途の定義がない限り、炭素数1〜30のアルキル基、炭素数1〜10のアルキルシリル基、炭素数3〜30のシクロアルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数1〜10のアルコキシ基、フルオロ基もしくはトリフルオロメチル基などの炭素数1〜10のトリフルオロアルキル基、またはシアノ基で置換されたものを意味する。
【0057】
本明細書において、「ヘテロ」の語は、別途の定義がない限り、1つの化合物または置換基内にN、O、S、およびPからなる群から選択されるヘテロ原子を1〜3つ含み、残りは炭素であるものを意味する。
【0058】
本明細書において、「これらの組み合わせ」の語は、別途の定義がない限り、2つ以上の互いに結合した置換基、または2つ以上の置換基が縮合したものを意味する。
【0059】
本明細書において、「アルキル基」の語は、別途の定義がない限り、いかなるアルケン基もしくはアルキン基も含んでいない「飽和アルキル基」、または少なくとも1つのアルケン基もしくはアルキン基を含んでいる「不飽和アルキル基」をすべて含むものを意味する。前記「アルケン基」とは、少なくとも2つの炭素原子が少なくとも1つの炭素−炭素二重結合で連結されている置換基を意味し、「アルキン基」とは、少なくとも2つの炭素原子が少なくとも1つの炭素−炭素三重結合で連結されている置換基を意味する。前記アルキル基は、分枝型、直鎖型、または環型であってもよい。
【0060】
前記アルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基であってもよく、より具体的には、炭素数1〜6の低級アルキル基、炭素数7〜10の中級アルキル基、炭素数11〜20の高級アルキル基であってもよい。
【0061】
例えば、炭素数1〜4のアルキル基は、アルキル鎖に1〜4個の炭素原子が存在し、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、およびt−ブチルからなる群より選択される。
【0062】
アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。
【0063】
「芳香族基」は、環状置換基の全ての要素がp−軌道を有しており、これらのp−軌道が共役(conjugation)している置換基を意味する。具体的な例としては、アリール基およびヘテロアリール基がある。
【0064】
「アリール基」は、単環または隣接する炭素原子対を共有する縮合環置換基を意味する。
【0065】
「ヘテロアリール基」は、アリール基内にN、O、S、およびPからなる群より選択されるヘテロ原子を1〜3つ含み、残りは炭素原子であることを意味する。前記アリール基が縮合環である場合、それぞれの環ごとに前記ヘテロ原子を1〜3つ含んでもよい。
【0066】
「スピロ(spiro)構造」は、複数の環が1つの炭素原子を接点として共有している構造を意味する。また、スピロ構造との語は、スピロ構造を含む化合物、またはスピロ構造を含む置換基を意味することができる。
【0067】
本発明の一態様によれば、下記化学式(1)または化学式(A−1)で表される有機光電素子用化合物が提供される。
【0068】
【化10】

【0069】
前記化学式(1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、前記ArおよびArは、互いに結合して縮合環を形成してもよく、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して水素または炭素数1〜10の低級アルキル基である。
【0070】
【化11】

【0071】
前記化学式(A−1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
Arは、単一結合または置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
〜Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであるか、または隣接する環と結合して、縮合環を形成する。
【0072】
前記化学式(1)または化学式(A−1)で表される有機光電素子用化合物は、下記化学式(1a)で表される置換基またはカルバゾリル基、および化学式(1b)で表される置換基を同時に含み、正孔と電子の両方を適切に伝達することができるバイポーラ(bipolar)特性を有してもよい。
【0073】
【化12】

【0074】
【化13】

【0075】
前記化学式(1a)および(1b)において、
〜XおよびAr〜Arの定義は、前記化学式(1)で定義したものと同じである。
【0076】
特に、前記化学式(1a)で表される置換基またはカルバゾリル基は、正孔の注入および輸送としての機能を果たし、前記化学式(1b)で表される置換基は、電子の注入および輸送の機能を果たす。前記正孔の注入および輸送としての機能とは、HOMO準位に応じた電導特性を有し、陽極で形成された正孔の発光層への注入および発光層からの移動を容易にする特性を有する機能である。また、前記電子の注入および輸送の機能とは、LUMO準位に応じた電導特性を有し、陰極で形成された電子の発光層への注入および発光層からの移動を容易にする特性を有する機能である。
【0077】
したがって、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、バイポーラ(bipolar)特性を有することができる。すなわち、前記有機光電素子用化合物は、双極性の性質を有するため、正孔と電子とが結合する有機光電素子の発光層で優れた界面特性および電荷輸送能力を示すことができる。
【0078】
また、前記化学式(1a)で表される置換基またはカルバゾリル基、および化学式(1b)で表される置換基は、互いに共役構造によって結合していないため、1つの化合物に結合していても、正孔の注入または輸送の特性および電子の注入または輸送の特性において、互いに影響を与えない。一般的に、共役構造によって長く連結した化合物の場合は、前記共役構造によって化合物のエネルギー準位が変化し、正孔および電子の注入/輸送特性を変化させることがある。しかし、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、前記化学式(1a)で表される置換基またはカルバゾリル基、および化学式(1b)で表される置換基が互いに共役構造によって結合していないため、優れたバイポーラ特性を有する。
【0079】
また、前記化学式(1a)で表される置換基またはカルバゾリル基、および化学式(1b)で表される置換基を同時に含む構造は、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物の全体的な構造に非対称性を付与し、容易に結晶化することを防止できる。すなわち、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、優れた熱的安定性を有するホスト材料、正孔伝達材料、または電子伝達材料として有用である。
【0080】
前記化学式(1)および化学式(A−1)において、X〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10の低級アルキル基である。このとき、前記X〜XがすべてNである場合には、電子輸送基としての機能をより好ましく果たすことができる。
【0081】
また、前記化学式(1)のArおよびArならびに前記化学式(A−1)のArのアリーレン基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、またはこれらの組み合わせを用いてもよいが、これらに限定されるものではない。
【0082】
また、前記化学式(1)のAr〜Arおよび前記化学式(A−1)のAr〜Arがそれぞれ独立してアリール基である場合には、置換基として炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせを持つことにより、溶媒に対する溶解性およびバイポーラ特性の安定性を維持することができる。
【0083】
特に、前記化学式(1)のAr〜Arおよび前記化学式(A−1)のAr〜Arのアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラセン基、ピレン基、フルオレン基、またはこれらの組み合わせであってもよいが、これらに限定されるものではない。
【0084】
また、前記化学式(1)のAr〜Arおよび前記化学式(A−1)のAr〜Arのアリール基は、下記化学式(2a)〜(2c)で表される置換基またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0085】
【化14】

【0086】
前記化学式(2a)〜(2c)において、
R’およびR’’は、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
【0087】
また、前記化学式(2a)において、置換基R’はパラ位置に結合することが好ましい。
【0088】
また、前記化学式(1)のArおよびArのヘテロアリール基もしくは前記化学式(A−1)のArおよびArのヘテロアリール基は、それぞれの環基内にN、O、S、P、またはこれらの組み合わせからなるヘテロ原子を1〜3つ含み、残りは炭素である。特に限定されないが、前記ヘテロアリール基はNを含むと、前記化学式(1b)で表される置換基が電子輸送基としての機能をより好ましく果たせる。前記化学式(1)のArおよびArのヘテロアリール基の具体的な例としては、フラン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、またはこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【0089】
また、前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(3a)または(3b)で表されるものであってもよい。
【0090】
【化15】

【0091】
【化16】

【0092】
前記化学式(3a)および(3b)において、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
aおよびbは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、1または2である。
【0093】
また、本発明の一実施形態に係る前記有機光電素子用化合物は、前記化学式(4)〜(35)および化学式(ad−1)〜(ad−4)からなる群より選択される1つの化学式で表されるものであってもよいが、これらに限定されない。
【0094】
また、本発明の他の一実施形態による前記有機光電素子用化合物は、前記化学式(ad−5)〜(ad−24)からなる群より選択される1つの化学式で表されるものであってもよい。ただしこれらに限定されない。
【0095】
本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物は、有機薄膜層に用い、広い波長領域で燐光を発生させ、有機光電素子の効率特性を向上させ、駆動電圧を低めることができる。また、寿命特性を向上させることができる。
【0096】
前記有機光電素子用化合物は、正孔および電子の輸送能力に優れた電荷輸送材料として用いられる。また、前記有機光電素子用化合物は、単独または、ドーパントと共にホスト材料として、用いることができる。
【0097】
前記ドーパントとは、それ自体が発光能力の高い化合物であり、ホストに微量を混合して用いるため、ゲストとも称する。すなわち、ドーパントは、ホスト材料にドーピングされ、発光を引き起こす物質である。一般的に、三重項状態以上に励起させる多重項励起(multiplet excitation)によって発光する金属錯体のような物質がドーパントとして用いられる。このようなドーパントとしては、当分野において一般的に用いられる赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、白色(W)の蛍光または燐光ドーパントがすべて使用できる。特に、赤色、緑色、青色、または白色の燐光ドーパントが好ましく用いられる。また、発光効率が高く、凝集し難く、ホスト材料内に均一に分布できるものを用いることができる。
【0098】
前記燐光ドーパントの例としては、Ir、Pt、Os、Ti、Zr、Hf、Eu、Tb、Tm、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、またはこれらの組み合わせを含む有機金属化合物が挙げられる。より具体的に、赤色燐光ドーパントとしては、白金−オクタエチルポルフィリン錯体(PtOEP)、Ir(Piq)(acac)、Ir(Piq)、UDC社のRD61などを用いてもよく、緑色燐光ドーパントとしては、Ir(PPy)(acac)、Ir(PPy)、Ir(mppy)、UDC社のGD48などを用いてもよく、青色燐光パントとしては、(4,6−FPPy)Irpic(参照文献:Appl.Phys.Lett.,79,2082−2084,2001)などを用いてもよい。この際、前記Piqは1−フェニルイソキノリン(1−phenylisoquinoline)を意味し、acacはアセチルアセトネートを意味し、PPyは2−フェニルピリジン(2−phenylpyridine)を意味し、picはピコリネートを意味し、mppyは2−(4−メチルフェニル)ピリジンを意味する。
【0099】
また、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物は、ガラス転移温度(T)が110℃以上であり、熱分解温度(T)が400℃以上であって、より具体的には、ガラス転移温度が110〜200℃の範囲であり、熱分解温度が400〜600℃の範囲であるものを用いてもよい。したがって、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物は、熱的安定性に優れるホスト材料または電荷輸送材料として用いられる。
【0100】
本発明の他の実施形態によれば、前記有機光電素子用化合物を含む有機光電素子が提供される。前記有機光電素子としては、有機発光素子、有機太陽電池、有機トランジスタ、有機感光体ドラム、有機メモリ素子などが挙げられる。有機太陽電池の場合には、前記有機光電素子用化合物は、電極または電極バッファ層に含まれ、これによって量子効率を増加させることができる。有機トランジスタの場合には、ゲート、ソース−ドレイン電極などで電極材料として用いられてもよい。
【0101】
以下、有機光電素子についてより詳細に説明する。
【0102】
本発明の他の実施形態によれば、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に配置される少なくとも1層の有機薄膜層を含む有機光電素子が提供される。前記有機薄膜層は、前記有機光電素子用化合物を含む。
【0103】
前記有機薄膜層としては、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層、またはこれらの組み合わせである層を含んでもよい。このうちで少なくとも1つの層は、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含む。より具体的に、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、またはこれらの組み合わせである層に、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物を含んでもよい。
【0104】
図1〜図5は、前記有機光電素子用化合物を含む有機光電素子の断面図である。
【0105】
図1〜図5を参照すれば、有機光電素子(100、200、300、400、および500)は、陽極(120)、陰極(110)、および当該陽極と陰極との間に介在する少なくとも1層の有機薄膜層(105)を含む構造を有する。
【0106】
有機光電素子に用いられる基板は、当分野において通常的に用いられるものであって、特に限定されないが、より具体的には、透明性、表面平滑性、取り扱いの容易性、および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板などの基板を用いてもよい。
【0107】
前記陽極(120)は、有機薄膜層に正孔注入を円滑にするように、仕事関数が大きい物質を含むことが好ましい。前記陽極の具体的な例としては、ニッケル、白金、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、および金などの金属またはこれら金属の合金、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物(indium tin oxide:ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)などの金属酸化物、ZnO/Al、SnO/Sbなどの金属酸化物と金属との組み合わせ、またはポリ(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またはPEDT)、ポリピロール、およびポリアニリンなどの導電性高分子などが挙げられる。ただし、前記陽極は、前記物質に限定されるものではない。前記陽極は、より具体的には、ITOを含む透明電極を用いることが好ましい。
【0108】
前記陰極(110)は、有機薄膜層に電子注入を円滑にするように、仕事関数が小さい物質を含むことが好ましい。前記陰極の具体的な例としては、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、鉛、セシウム、およびバリウムなどの金属もしくはこれらの合金、またはLiF/Al、LiO/Al、LiF/Ca、LiF/Al、BaF/Caなどの多層構造物質などが挙げられる。ただし、前記陰極は、前記物質に限定されない。前記陰極は、より具体的には、アルミニウムのような金属電極を用いることが好ましい。
【0109】
図1は、有機薄膜層(105)として発光層(130)のみが含まれる有機光電素子(100)を示す。前記有機薄膜層(105)は、発光層(130)のみを含んでもよい。
【0110】
図2は、有機薄膜層(105)として電子輸送層を含む発光層(230)および正孔輸送層(140)が含まれる2層型有機光電素子(200)を示す。前記有機薄膜層(105)は、発光層(230)および正孔輸送層(140)を含む2層型であってもよい。この場合に、発光層(130)は電子輸送層として機能し、正孔輸送層(140)はITOのような透明電極との結合性および正孔輸送性を向上させるために機能する。
【0111】
前記正孔輸送層(140)は、当分野において一般的に用いられるものであれば、特に限定されなく、例えば、ポリ(スチレンスルホン酸塩)(PSS)層にドーピングされたポリ(3,4−エチレンジオキシ−チオフェン)(PEDOT)であるPEDOT:PSS、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)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPB)などを、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物と共に用いてもよい。
【0112】
図3は、有機薄膜層(105)として電子輸送層(150)、発光層(130)、および正孔輸送層(140)が含まれる3層型有機光電素子(300)を示す。前記有機薄膜層(105)において、発光層(130)が独立に設置され、電子輸送性または正孔輸送性に優れた層(電子輸送層150または正孔輸送層140)が別々の層として積層される。
【0113】
前記電子輸送層(150)は、当分野において一般的に用いられるものであれば、特に限定されなく、例えば、アルミニウムトリス(8−ヒドロキシキノリン)(Alq)、2−(4−ビフェニル−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(PBD)のような1,3,4−オキサジアゾール誘導体、1,3,4−トリス[(3−フェニル−6−トリフルオロメチル)キノキサリン−2−イル]ベンゼン(TPQ)のようなキノキサリン誘導体、およびトリアゾール誘導体などを、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物と共に用いてもよい。
【0114】
図4は、有機薄膜層(105)として電子注入層(160)、発光層(130)、正孔輸送層(140)、および正孔注入層(170)が含まれる4層型有機光電素子(400)を示す。前記正孔注入層(170)は、陽極として用いられるITOとの結合性を向上させることができる。
【0115】
図5は、有機薄膜層(105)として電子注入層(160)、電子輸送層(150)、発光層(130)、正孔輸送層(140)、および正孔注入層(170)のようなそれぞれ異なる機能を果たす5層が含まれる5層型有機光電素子(500)を示す。前記有機光電素子(500)は電子注入層(160)を含むため、低電圧化に効果的である。
【0116】
前記発光層(130、230)の厚さは,5〜1000nm範囲であってもよく、前記正孔輸送層(140)および電子輸送層(150)の厚さは,それぞれ独立して、10〜10,000Åであってもよい。ただし、前記厚さの範囲に限定されない。
【0117】
前記図1〜図5において、前記有機薄膜層(105)をなす電子輸送層(150)、電子注入層(160)、発光層(130、230)、正孔輸送層(140)、正孔注入層(170)、またはこれらの組み合わせは、本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物を含むことができる。前記有機光電素子用化合物は、電子輸送層(150)または電子注入層(160)を含む電子輸送層(150)に用いられてもよい。電子輸送層に用いられる場合、さらなる正孔阻止層を必要としないため、より単純化した構造の有機光電素子を提供することができる。
【0118】
また、前記有機光電素子用化合物が発光層(130、230)内に含まれる場合、前記有機光電素子用化合物は、燐光ホストとして用いられてもよい。前記発光層(130、230)は、ドーパントをさらに含んでもよい。前記ドーパントは、赤色、緑色、青色、または白色の燐光ドーパントであってもよい。
【0119】
上述した有機光電素子は、基板に陽極を形成し、真空蒸着、スパッタリング、プラズマメッキ、およびイオンメッキなどのドライコーティング法、またはスピンコーティング、浸漬、フローコーティングなどのウエットコーティング法によって有機薄膜層を形成し、次いでその上に陰極を形成することによって製造することができる。
【0120】
本発明の他の実施形態によれば、前記有機光電素子を含む表示装置が提供される。
【0121】
以下、実施例を参照して本発明の実施態様をより詳細に説明する。ただし、以下は例となる実施形態であり、これによって本発明が制限されない。
【0122】
有機光電素子用化合物の合成
<実施例1:化学式(4)で表される化合物の合成>
本発明に係る有機光電素子用化合物の具体的な例として、化学式(4)で表される化合物を下記反応スキーム1の方法に従って合成した。
【0123】
【化17】

【0124】
第1工程:化合物Bの合成
窒素雰囲気下で、撹拌機付の250mLの丸底フラスコに5g(8.86mmol)の化合物Aを150mLのテトラヒドロフランと混合させた後、ドライアイスおよびアセトンを用いて反応器を冷却した。前記反応器に1.6Mのn−ブチルリチウム(n−BuLi)6.64mL(10.6mmol)を徐々に注入し、冷却用ドライアイスを除去して30分間攪拌した。次に、再び前記反応器を冷却し、反応器に2.47g(13.3mmol)の2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランを徐々に注入し、室温で8時間攪拌した。反応系に水を加え、反応を終結させた後、反応生成物を酢酸エチルで抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて水分および溶媒を除去した。得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化合物Bで表される中間生成物4.11g(収率:76%)を得た。
【0125】
第2工程:化学式(4)の合成
250mLの丸底フラスコに、化合物Bで表される中間生成物4g(6.5mmol)、化合物C2.1g(7.85mmol)、およびテトラヒドロフラン100mLを混合した。前記混合物に2M−炭酸カリウム水溶液80mL、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.15g(0.13mmol)を加えた。得られた混合物を窒素気流下で12時間加熱還流した。
【0126】
反応液を2層に分離した後、有機層を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機溶媒を減圧下で蒸留して除去した後、得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化学式(4)で表される化合物3.38g(収率:72%)を得た。
【0127】
得られた化学式(4)の化合物を元素分析によって分析した結果は、次のとおりである。
【0128】
元素分析(C5236
計算値:C87.12、H5.06、N7.82
実測値:C87.02、H5.11、N7.32
<実施例2:化学式(23)で表される化合物の合成>
本発明に係る有機光電素子用化合物の具体的な例として、化学式(23)で表される化合物を下記反応スキーム2の方法によって合成した。
【0129】
【化18】

【0130】
第1工程:化合物Fの合成
250mLの丸底フラスコに、化合物E5g(12.3mmol)、化合物D4.34g(12.3mmol)、およびテトラヒドロフラン100mLを混合した。前記混合物に2M炭酸カリウム水溶液80mL、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.28g(0.2mmol)を加えた。得られた混合物を窒素気流下で12時間加熱還流した。
【0131】
反応液を2層に分離した後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。有機溶媒を減圧下で蒸留して除去した後、得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化合物F3g(収率:40%)を得た。
【0132】
第2工程:化学式(23)の合成
250mLの丸底フラスコに、前記第1工程で合成した化合物F3g(4.7mmol)、化合物G2.1g(5.7mmol)、およびテトラヒドロフラン80mLを混合した。前記混合物に2M炭酸カリウム水溶液60mL、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.11g(0.1mmol)を加えた。得られた混合物を窒素気流下で12時間加熱還流した。
【0133】
分離した有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、有機溶媒を減圧下で蒸留して除去した。得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化学式(23)で表される化合物3.1g(収率:70%)を得た。
【0134】
得られた化学式(23)の化合物を元素分析によって分析した結果は、次のとおりである。
【0135】
元素分析(C5236
計算値:C88.67、H5.25、N6.08
実測値:C88.52、H5.01、N6.03
<実施例3:化学式(29)で表される化合物の合成>
本発明に係る有機光電素子用化合物の具体的な例として、化学式(29)で表される化合物を下記反応スキーム3の方法によって合成した。
【0136】
【化19】

【0137】
第1工程:化合物Jの合成
250mLの丸底フラスコに、化合物I6.36g(13.4mmol)、化合物H4g(13.4mmol)、塩化銅0.66g(6.7mmol)、および炭酸カリウム5.5g(40.1mmol)をジメチルスルホキシド(DMSO)100mLと共に混合した。反応容器を窒素気流下で24時間180℃で加熱攪拌した。反応終了後、反応溶媒を真空蒸留で除去した。得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製して、化合物J5.9g(収率:64%)を得た。
【0138】
第2工程:化合物Kの合成
窒素雰囲気下で、撹拌機付の250mLの丸底フラスコに、化合物J5g(7.2mmol)をテトラヒドロフラン150mLと混合させた後、ドライアイスおよびアセトンを用いて反応器を冷却した。前記反応器に1.6Mのn−ブチルリチウム(n−BuLi)5.4mL(8.64mmol)を徐々に注入し、冷却用ドライアイスを除去して30分間攪拌した。次に、再び前記反応器を冷却し、2g(10.8mmol)の2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロランを徐々に注入し、室温で8時間攪拌した。反応系に水を加え反応を終結させた後、反応生成物を酢酸エチルで抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて水分および溶媒を除去した。得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化合物Bで表される中間生成物4g(収率:75%)を得た。
【0139】
第3段階:化学式(29)の合成
250mLの丸底フラスコに、前記第2工程で合成された化合物K4g(5.39mmol)、化合物C1.73g(6.5mmol)、およびテトラヒドロフラン80mLを混合した。前記混合物に2M炭酸カリウム水溶液60mL、およびテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(0)0.12g(0.1mmol)を加えた後、窒素気流下で12時間加熱還流した。
【0140】
有機層を分離した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、有機溶媒を減圧下で蒸留して除去した。得られた残留物をシリカゲルクロマトグラフィによって精製し、化学式(29)で表される化合物3.21g(収率:70%)を得た。
【0141】
得られた化学式(29)の化合物を元素分析によって分析した結果は、次のとおりである。
【0142】
元素分析(C5236
計算値:C87.91、H5.47、N6.61
実測値:C87.52、H5.04、N6.32
<実験例1:熱的特性評価>
実施例1〜3で合成された化合物のガラス転移温度および熱分解温度はそれぞれ、示差走査熱量測定法(Differential Scanning Calorimetry:DSC)および熱重量分析器(Thermogravimetry:TGA)によって測定した。その結果を下記表1および図6に示す。
【0143】
【表1】

【0144】
表1および図6を参照すると、実施例1〜3の化合物は、DSC分析の結果において、すべての融点ピークが現れなかった。これにより、実施例1〜3の化合物が安定して非晶質状態で存在することが確認された。したがって、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物を含む有機光電素子は、駆動時にジュール熱による結晶化を防ぎ、既存の有機光電素子に比べて向上した寿命特性を示すと考えられる。
【0145】
有機発光素子の製造
<実施例4>
実施例1で合成した化合物をホストとして用い、Ir(PPy)をドーパントとして用いて、有機発光素子を製作した。陽極としては厚さ1000ÅのITOを用い、陰極としては厚さ1000Åのアルミニウム(Al)を用いた。
具体的に、陽極は15Ω/cmのシート抵抗値を有するITOガラス基板を50mm×50mm×0.7mmの大きさに切断し、アセトン、イソプロピルアルコール、および純水中で各15分間の超音波洗浄を行った後、30分間UVオゾン洗浄して、作製した。。
【0146】
次いで、前記基板上部に真空度650×10−7Pa、蒸着速度0.1〜0.3nm/sの条件下で、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPB)70nm)、および4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)(10nm)を蒸着して、800Å厚さの正孔輸送層を形成した。
【0147】
次に、同じ真空蒸着条件下で、前記実施例1で合成した化合物を利用して膜厚300Åの発光層を形成した。この際に、燐光ドーパントであるIr(PPy)を同時に蒸着した。ここで、燐光ドーパントの蒸着速度を調節し、発光層の全体量を100重量%としたとき、燐光ドーパントの配合量が7重量%となるように蒸着した。
【0148】
前記発光層上に同じ真空蒸着条件を利用し、ビス(8−ヒドロキシ−2−メチルキノリノラト)−アルミニウムビフェノキシド(BAlq)を蒸着し、膜厚50Åの正孔阻止層を形成した。
【0149】
次に、同じ真空蒸着条件下でAlqを蒸着し、膜厚200Åの電子輸送層を形成した。
【0150】
電子輸送層上に、LiFおよびAlを順に蒸着し、陰極を形成させ、有機発光素子を製作した。
【0151】
有機発光素子は、ITO/NPB(70nm)/TCTA(10nm)/EML(実施例1の化合物(93重量%)+Ir(PPy)(7重量%)、30nm)/Balq(5nm)/Alq(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の構造で製作した。
【0152】
<実施例5>
BAlqを蒸着し、膜厚50Åの正孔阻止層を形成する工程を行わないことを除いて、実施例4と同じ方法によって、有機発光素子を製作した。
【0153】
具体的に、有機発光素子は、ITO/NPB(70nm)/TCTA(10nm)/EML(実施例1の化合物(93重量%)+Ir(PPy)(7重量%)、30nm)/Alq(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の構造で製作した。
【0154】
<実施例6>
陽極としてはITO基板を用い、基板上にスピンコーティングし、ポリ(3,4−エチレンジオキシ−チオフェン)(PEDOT)を形成した。
【0155】
発光層は、前記PEDOTの上にスピンコーティングして形成された。より具体的に、発光層は、実施例1で合成された化合物をトルエンに溶かし、ホストとして用い、Ir(mppy)をドーパントとして用いた。このとき、Ir(mppy)ド−パントは、発光層の全体量を100重量%としたとき、13重量%を含むように混合して発光層を形成した。
【0156】
発光層の上にBAlqを真空蒸着し、厚さ50Åの正孔阻止層を形成した。また、正孔阻止層の上にAlqを真空蒸着し、200厚さの電子輸送層を形成した。
【0157】
電子輸送層の上に厚さ10Å(1nm)のLiFおよび厚さ1000ÅのAlを順に真空蒸着して陰極を形成することにより、有機発光素子を製作した。
【0158】
有機発光素子は、ITO/PEDOT(40nm)/EML(実施例1の化合物(87重量%)+Ir(PPy)(13重量%)、50nm)/BAlq(5nm)/Alq(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の構造で製作した。
【0159】
<比較例1>
実施例1で合成された化合物の代わりに、4,4−N,N−ジカルバゾールビフェニル(CBP)を発光層のホストとして用いたことを除いて、実施例4と同じ方法によって有機発光素子を製作した。
【0160】
<比較例2>
実施例1で合成された化合物の代わりに、50重量%のTCTA、および50重量%の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)の混合物を発光層のホストとして用いたことを除いて、実施例6と同じ方法によって有機発光素子を製作した。
【0161】
有機発光素子の構造は、ITO/PEDOT(40nm)/TCTA:TPBI(50:50重量比、87重量%):Ir(mppy)(13重量%)(50nm)/BAlq(5nm)/Alq(20nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)の構造で製作した。
【0162】
<実験例2:有機発光素子の性能評価>
実施例4〜6および比較例1〜2で製造されたそれぞれの有機発光素子に対し、電圧による電流密度変化、輝度変化、および発光効率を測定した。具体的な測定方法は下記のとおりであり、その結果は下記表2および表3に示した。
【0163】
(1)電圧変化による電流密度変化の測定
製造された有機発光素子に対し、電圧を0Vから10Vまで上昇させながら、電流−電圧計(Keithley 2400)を利用して、単位素子に流れる電流値を測定し、測定された電流値を面積で割って、電流密度を得た。
【0164】
(2)電圧変化による輝度変化の測定
製造された有機発光素子に対し、電圧を0Vから10Vまで上昇させ、輝度計(Minolta Cs−1000A)を利用し、その際の輝度を測定して結果を得た。
【0165】
(3)発光効率の測定
前記(1)および(2)から測定された輝度および電流密度ならびに電圧を利用し、同じ輝度(1000cd/m)の電流効率(cd/A)および電力効率(lm/W)を計算した。その結果を下記表2および3に示した。
【0166】
(4)色座標は、輝度計(Minolta Cs−100A)を利用して測定され、その結果を下記表2および3に示した。
【0167】
【表2】

【0168】
表2を参照すると、有機発光素子の特性評価の結果について、実施例4および5で製造された有機発光素子は、比較例1の有機発光素子と比べ、駆動電圧が2V以上低いが電流効率の測定値は同程度であった。すなわち、実施例4および5で製造された有機発光素子は、駆動電圧の減少による電力効率の低下が、極めて改善された素子性能を示すことが確認された。特に、実施例5の場合、正孔阻止層のBAlqを用いなかったにも係らず、極めて高い発光効率を示すことが確認された。これは、本発明の一実施形態に係る化合物は、有機薄膜層の減少による工程単価および工程時間の短縮にも大きな利点を持つ材料であることを意味する。
【0169】
【表3】

【0170】
表3を参照すると、実施例6で製造された有機発光素子は、比較例2で製造された有機発光素子に比べ、約2倍の発光効率を示した。TCTAは、正孔伝達特性に優れたホストであり、TPBIは電子伝達特性に優れたホストであるが、前記2つのホストを混合して用いた比較例2に係る有機発光素子と比べた結果、実施例1に係る化合物を用いた有機発光素子は、優れたバイポーラ特性を有するホストであることが確認された。
【0171】
以上、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、多様な形態で製造することができ、当業者は、本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態を実施できることが理解できるはずである。したがって、上述した実施形態はすべての面において例示的なものであり、決して本発明を限定的にするものではないことを理解しなければならない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記化学式(1)で表される、有機光電素子用化合物。
【化1】

前記化学式(1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリーレン基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、前記ArおよびArは、互いに結合して縮合環を形成してもよく、
ArおよびArは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10の低級アルキル基である。
【請求項2】
前記化学式(1)のX〜Xは、すべてNである、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項3】
前記化学式(1)のArおよびArのアリーレン基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項4】
前記化学式(1)のAr〜Arのアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラセン基、ピレン基、フルオレン基、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項5】
前記化学式(1)のAr〜Arのアリール基は、下記化学式(2a)〜(2c)で表される置換基またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【化2】

前記化学式(2a)〜(2c)において、
R’およびR’’は、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
【請求項6】
前記化学式(1)のArおよびArのヘテロアリール基は、フラン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、またはこれらの組み合わせである、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項7】
前記有機光電素子用化合物は、下記の化学式(3a)または(3b)で表される、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【化3】

【化4】

前記化学式(3a)および(3b)において、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10の低級アルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
aおよびbは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、1または2である。
【請求項8】
前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(4)〜(35)および(ad−1)〜(ad−4)からなる群より選択されたいずれか1つで表される、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【化5−1】

【化5−2】

【化5−3】

【化5−4】

【化5−5】

【化6】

【請求項9】
下記化学式(A−1)で表される、有機光電素子用化合物。
【化7】

前記化学式(A−1)において、
〜Xは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、NまたはCRであり、ただし、前記X〜Xの少なくとも1つはNであり、前記Rは水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
Arは、単一結合または置換もしくは非置換の炭素数6〜18のアリーレン基であり、
Ar〜Arは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであり、
〜Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜10のアルキル基であり、
およびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ水素、置換もしくは非置換の炭素数1〜30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数2〜30のヘテロアリール基、またはこれらの組み合わせであるか、または互いに結合して隣接した環と縮合環を形成する。
【請求項10】
前記化学式(A−1)のX〜Xは、すべてNである、請求項9に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項11】
前記化学式(A−1)のArのアリーレン基は、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセニレン基、またはこれらの組み合わせである、請求項9に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項12】
前記化学式(A−1)のAr〜Arのアリール基は、下記化学式(2a)〜(2c)で表される置換基またはこれらの組み合わせである、請求項9に記載の有機光電素子用化合物。
【化8】

前記化学式(2a)〜(2c)において、
R’およびR’’は、同一であるかまたは異なり、それぞれ独立して、水素、炭素数1〜10の低級アルキル基、炭素数6〜18のアリール基、またはこれらの組み合わせである。
【請求項13】
前記化学式(A−1)のArおよびArのヘテロアリール基は、フラン、ピロール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、トリアゾール、トリアジン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ピラジン、キノリン、イソキノリン、またはこれらの組み合わせである、請求項9に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項14】
前記有機光電素子用化合物は、下記化学式(ad−5)〜(ad−24)からなる群より選択されたいずれか1つで表される、請求項9に記載の有機光電素子用化合物。
【化9−1】

【化9−2】

【化9−3】

【化9−4】

【化9−5】

【化9−6】

【請求項15】
前記有機光電素子用化合物は、電荷輸送材料またはホスト材料として用いられる、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項16】
前記有機光電素子用化合物は、ガラス転移温度(T)が110℃以上であり、かつ熱分解温度(T)が400℃以上である、請求項1に記載の有機光電素子用化合物。
【請求項17】
陽極、
陰極、および
前記陽極と陰極の間に介在する有機薄膜層を含み、
前記有機薄膜層は、請求項1〜16のいずれか一項に記載された有機光電素子用化合物を含む、有機光電素子。
【請求項18】
前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層、電子阻止層、またはこれらの組み合わせを含む、請求項17に記載の有機光電素子。
【請求項19】
前記有機薄膜層はドーパントをさらに含む、請求項17に記載の有機光電素子。
【請求項20】
請求項17に記載の有機光電素子を含む、表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公表番号】特表2012−526804(P2012−526804A)
【公表日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−510757(P2012−510757)
【出願日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【国際出願番号】PCT/KR2010/003071
【国際公開番号】WO2010/131930
【国際公開日】平成22年11月18日(2010.11.18)
【出願人】(500005066)チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド (263)
【Fターム(参考)】