(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式 （１８）、（２３）、（２８）、（３４）、（３８）、（４３）および（
４８）で表される化合物のうち少なくとも１つを含む、有機光電素子用化合物。
【化４】
0005770637.tif 000021
【請求項２】
下記化学式 （１９）、（２４）、（２９）、（３５）、（３９）、（４４）および（４９）で表される化合物のうち少なくとも１つを含む、有機光電素子用化合物。
【化５】
0005770637.tif 000022
【請求項３】
下記化学式 （２０）〜（２２）、（２５）〜（２７）、（３０）〜（３３）、（３６）、（３７）、（４０）〜（４２）、（４５）〜（４７）および（５０）〜（５２）で表される化合物のうち少なくとも１つを含む、有機光電素子用化合物。
【化６−１】
0005770637.tif 000023
【化６−２】
0005770637.tif 000024
【化６−３】
0005770637.tif 000025
【請求項４】
陽極、陰極、および前記陽極と前記陰極との間に配置された少なくとも１層の有機薄膜層を含む有機光電素子であって、
前記有機薄膜層のうちの少なくとも１層は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機光電素子用化合物を含む、有機光電素子。
【請求項５】
前記有機光電素子用化合物がホスト材料または電荷輸送材料として用いられる、請求項４に記載の有機光電素子。
【請求項６】
前記有機薄膜層は、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項４または５に記載の有機光電素子。
【請求項７】
前記有機薄膜層のうちの少なくとも１層は、前記有機光電素子用化合物と共に還元性ドーパントをさらに含む、請求項４〜６のいずれか１項に記載の有機光電素子。
【請求項８】
前記還元性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類元素金属の酸化物、希土類元素金属のハロゲン化物、および希土類元素金属の有機錯体からなる群より選択される、請求項７に記載の有機光電素子。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１項に記載の有機光電素子を含む、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な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し、より詳細には、正孔および電子の輸送能力ならびに熱安定性が優れ、駆動電圧が低く、寿命および効率特性に優れた有機光電素子を提供することができる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】
有機光電素子とは、有機発光材料に電流を加えて電気エネルギーを光エネルギーに変換する素子であって、陽極（ａｎｏｄｅ）と陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）との間に機能性有機薄膜層が挿入された構造を有する。有機薄膜層は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層などを含んでもよく、発光層の発光特性を改善するために、電子阻止層または正孔阻止層をさらに含んでもよい。
【０００３】
有機光電素子の電気的な特性は発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅｓ：ＬＥＤ）と類似しており、陽極から正孔が注入され、陰極から電子が注入されて、正孔と電子とが互いに反対側の電極に向かって移動して再結合（ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）し、エネルギーが高い励起子（ｅｘｃｉｔｏｎ）を形成する。形成された励起子が基底状態（ｇｒｏｕｎｄ  ｓｔａｔｅ）に移動しながら特定の波長を有する光が発生する。
【０００４】
発光効率を向上させるためには、発光層内の正孔と電子との結合が円滑になされなければならない。しかしながら、一般的に有機材料では正孔の移動度が電子の移動度よりも速いため、正孔と電子との間の結合が不十分になる問題があり、素子の発光効率が減少するという問題がある。したがって、陰極からの電子注入および移動度を高めると同時に、正孔の移動を妨げることができる新規化合物が非常に必要とされている。
【０００５】
また、素子の寿命は、素子の駆動時に発生するジュール熱（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔ）によって材料が結晶化するため、寿命が短縮しうる。この問題を解決するために、電子の移動速度が速い２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（ＰＢＤ）（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２７，Ｌ２６９（１９８８））が提案されたが、熱安定性が不十分であり、そのため、依然として、素子の駆動時に結晶化するという問題点がある。また、正孔移動度を低くする特性に優れたバソクプロイン（ＢＣＰ）およびアルミニウムの混合配位錯体（ＢＡｌｑ，Ｂｉｓ（２−メチル−８−キノリノレート）−４−（フェニルフェノレート）アルミニウム）に対する研究も活発に進められた。しかしながら、このような材料は、正孔移動度を低くする特性が優れている反面、電子注入特性が低下し、素子の駆動時に結晶化するという問題点があるため、満足し得る素子特性が得られない。
【０００６】
したがって、有機発光ダイオードの効率および寿命特性を改善するために、電子の注入および移動度に優れ、熱安定性が高い有機化合物が強く求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一実施形態は、正孔および電子の輸送能力に優れた有機光電素子用化合物を提供する。
【０００８】
また、本発明の他の一実施形態は、前記有機光電素子用化合物を含むことによって、駆動電圧が低く、寿命および効率特性が優れた有機光電素子を提供する。
【０００９】
さらに、本発明のさらに他の一実施形態は、前記有機光電素子を含む表示装置を提供する。
【００１０】
本発明の実施形態は、上述した技術的課題に制限されるものではなく、当業者は他の技術的課題を理解するであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、下記化学式（１）で表される有機光電素子用化合物が提供される。
【００１２】
【化１】
0005770637.tif 000002
【００１３】
（前記化学式（１）において、
Ａ1〜Ａ10は互いに同一または異なり、それぞれ独立してＣＲ1〜ＣＲ10、ＳｉＲ1〜ＳｉＲ10、およびＮからなる群より選択され、このとき、隣接したＲ1〜Ｒ5は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、または、隣接したＲ6〜Ｒ10は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、
但し、Ａ1〜Ａ5のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ1〜ＳｉＲ5、およびＮからなる群より選択されるか、または、隣接したＲ1〜Ｒ5から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、Ａ6〜Ａ10のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ6〜ＳｉＲ10、およびＮからなる群より選択されるか、隣接したＲ6〜Ｒ10から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、
Ｒ1〜Ｒ10は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、ハロゲン、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、エステル基、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換のアルキニレン基、置換または非置換のシクロアルキル基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアリール基、および置換または非置換されたアリーレン基からなる群より選択され、
Ａｒ1は置換または非置換のアリーレン基であり、
Ａｒ2は置換または非置換のアリール基であり、
ｌおよびｍは１〜４の整数であり、ｌおよびｍが２以上である場合、それぞれの反復単位は相違していてもよい。）
本発明の他の一実施形態によれば、陽極、陰極、および前記陽極と陰極との間に配置された少なくとも１層の有機薄膜層を含む有機光電素子であって、前記有機薄膜層のうちの少なくとも１層は、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。
【００１４】
本発明のさらに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。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態を、以下に詳細に説明する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、置換基を調節してエネルギーレベルを調節することにより、正孔および電子の輸送能力を向上させることができる。特に、アリール基およびヘテロ環基が順に繰り返される構造を有する有機光電素子用化合物は、エネルギーレベルを低くし、したがって電子輸送能力を向上させる。これにより、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、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有機薄膜層に含まれ、電気化学的安定性および熱安定性および寿命特性に優れ、低い駆動電圧で高い発光効率を有する有機光電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の多様な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を示す断面図である。
【図２】本発明の多様な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を示す断面図である。
【図３】本発明の多様な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を示す断面図である。
【図４】本発明の多様な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を示す断面図である。
【図５】本発明の多様な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を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例１によって製造された化合物の１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図７】本発明の実施例２によって製造された化合物の１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図８】本発明の実施例３によって製造された化合物の１Ｈ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【図９】実施例４〜６および比較例１によって製造された有機発光素子の電圧−電流密度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の例示的な実施形態について詳しく説明する。ただし、これらの実施形態は例示として提示されたものに過ぎず、これによって本発明が制限されることはない。
【００１９】
本明細書において、別途の定義がない限り、「アルキル」とは炭素数１〜５０のアルキル、好ましくは炭素数１〜１５のアルキルを意味し、「アルコキシ」とは炭素数１〜５０のアルコキシ、好ましくは炭素数１〜１５のアルコキシを意味し、「アルケニル」とは炭素数２〜５０のアルケニル、好ましくは炭素数２〜１５のアルケニルを意味し、「シクロアルキル」とは炭素数３〜５０のシクロアルキル、好ましくは炭素数３〜１５のシクロアルキルを意味し、「アリール」とは炭素数６〜５０のアリール、好ましくは炭素数６〜２５のアリールを意味し、「ヘテロ環基」とは炭素数１〜５０のヘテロ環基、好ましくは炭素数１〜２５のヘテロ環基を意味する。
【００２０】
特に、本明細書において、「ヘテロ環基」とは、別途の定義がない限り、ヘテロ原子を含む炭素数３〜５０のヘテロアリール基、炭素数１〜５０のヘテロシクロアルキル基、炭素数１〜５０のヘテロシクロアルケニル基、炭素数１〜５０のヘテロシクロアルキニル基、またはこれらの縮合環基でありうることを意味する。前記ヘテロ環基は、ヘテロ原子を１〜２０、特には１〜１５をみうる。
【００２１】
本明細書において、別途の定義がない限り、「エステル」とはＣＯＯＲを意味し、「カルボニル」とは−ＣＯＲ’を意味する。ここで、ＲおよびＲ’はそれぞれ独立して、水素、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基、炭素数３〜２０のシクロアルキル基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数２〜１０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせである。
【００２２】
本明細書において、「置換基」とは、別途の定義がない限り、ハロゲン、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、エステル基、炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基、炭素数２〜１０のアルケニル基、炭素数２〜１０のアルキニル基、炭素数３〜１０のシクロアルキル基、または炭素数６〜２０のアリール基を意味する。
【００２３】
本明細書において、「ヘテロ原子」とは、別途の定義がない限り、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｓｅ、およびＳｉから選択されるものを意味する。
【００２４】
本明細書において、接頭語の「ヘテロ」とは、別途の定義がない限り、１つの環内にヘテロ原子を１〜３含み、残りは炭素であるものを意味する。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、アリール基およびヘテロ環基が順に繰り返される構造を有する下記化学式（１）で表される有機光電素子用化合物が提供される。
【００２６】
【化２】
0005770637.tif 000003
【００２７】
（前記化学式（１）において、
Ａ1〜Ａ10は互いに同一または異なり、それぞれ独立してＣＲ1〜ＣＲ10、ＳｉＲ1〜ＳｉＲ10、およびＮからなる群より選択され、このとき、隣接したＲ1〜Ｒ5は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、または、隣接したＲ6〜Ｒ10は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、
但し、Ａ1〜Ａ5のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ1〜ＳｉＲ5、およびＮからなる群より選択されるか、または、隣接したＲ1〜Ｒ5から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、Ａ6〜Ａ10のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ6〜ＳｉＲ10、およびＮからなる群より選択されるか、または、隣接したＲ6〜Ｒ10から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、
Ｒ1〜Ｒ10は互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、ハロゲン、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、エステル基、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換のアルキニレン基、置換または非置換のシクロアルキル基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアリール基、および置換または非置換のアリーレン基からなる群より選択され、
Ａｒ1は置換または非置換のアリーレン基であり、Ａｒ2は置換または非置換のアリール基であり、
ｌおよびｍは１〜４の整数であり、ｌおよびｍが２以上である場合、それぞれの反復単位は相違していてもよい。）
Ａ1〜Ａ5の少なくとも１つがＮを含む場合、またはＡ6〜Ａ10の少なくとも１つがＮを含む場合、ＬＵＭＯ（最低空軌道、Ｌｏｗｅｓｔ  ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｏｒｂｉｔａｌ）のエネルギー準位が低下し、化合物の電子親和力が高くなり、これによって電子輸送特性を向上させることができる。したがって、有機光電素子の駆動電圧が低下し、素子の発光効率が向上する。
【００２８】
Ａｒ1が置換または非置換のアリーレン基であり、Ａｒ2が置換または非置換のアリール基であり、前記アリールが炭素数６〜５０のアリールであって、フェニルのような単環式アリール、またはナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ピニレル、ペリレニル、ピレニルなどの多環式アリールである場合、前記化合物は有機光電素子の発光層として極めて有効に用いられうる。
【００２９】
ｌおよびｍがそれぞれ独立して２である場合、薄膜の結晶性が低下し、非晶質構造が形成され、有機光電素子の熱安定性が改善される。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、下記化学式（２）で表される化合物でありうる。
【００３１】
【化３】
0005770637.tif 000004
【００３２】
（前記化学式（２）において、
Ａ1、Ａ3、Ａ5、Ａ6〜Ａ15は互いに同一または異なり、それぞれ独立してＣＲ1、ＣＲ3、ＣＲ5、ＣＲ6〜ＣＲ15、ＳｉＲ1、ＳｉＲ3、ＳｉＲ5、ＳｉＲ6〜ＳｉＲ15、およびＮからなる群より選択され、このとき、隣接したＲ6〜Ｒ10は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、または、隣接したＲ11〜Ｒ15は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、
但し、Ａ1、Ａ3、およびＡ5のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ1、ＳｉＲ3、ＳｉＲ5、およびＮからなる群より選択され、Ａ6〜Ａ10のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ6〜ＳｉＲ10、およびＮからなる群より選択され、隣接したＲ6〜Ｒ10から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、Ａ11〜Ａ15のうち少なくとも１つは、ＳｉＲ11〜ＳｉＲ15、およびＮからなる群より選択されるか、または、隣接したＲ11〜Ｒ15から形成される縮合環の少なくとも１つの原子がヘテロ原子であり、
Ｒ1、Ｒ3、Ｒ5、Ｒ6〜Ｒ15は互いに同一または異なり、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、ニトリル基、シアノ基、ニトロ基、アミド基、カルボニル基、エステル基、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換のアルキレン基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置換のアルケニレン基、置換または非置換のアルキニル基、置換または非置換のアルキニレン基、置換または非置換のシクロアルキル基、置換または非置換のシクロアルキレン基、置換または非置換のアリール基、および置換または非置換のアリーレン基からなる群より選択され、
Ａｒ1は置換または非置換のアリーレン基であり、Ａｒ2およびＡｒ3は互いに同一または異なり、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基である。）
Ａ1、Ａ3、およびＡ5のうち少なくとも１つはＮを含み、Ａ6〜Ａ10のうち少なくとも１つはＮを含み、Ａ11〜Ａ15のうちから少なくとも１つ以上はＮを含むことが好ましい。
【００３３】
Ａｒ1が置換または非置換のアリーレン基であり、Ａｒ2およびＡｒ3が互いに同一または異なり、それぞれ独立して置換または非置換のアリール基であり、前記アリールは炭素数６〜５０のアリールであって、フェニルのような単環式アリール、またはナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ピニレル、ペリレニル、ピレニルなどの多環式アリールである場合、前記化合物は有機光電素子の発光層として有用でありうる。
【００３４】
化学式（１）のＲ1〜Ｒ10および化学式（２）のＲ1、Ｒ3、Ｒ5、Ｒ6〜Ｒ15が置換または非置換のアリール基、あるいは置換または非置換のアリーレン基である場合、前記アリールは炭素数６〜５０のアリールでありうる。特に、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、スチレニルなどの単環式アリール、またはナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ピレニル、ペリレニル、ピレニルなどの多環式アリールである場合、前記化合物は有機光電素子の発光層として有用でありうる。
【００３５】
化学式（１）において、隣接したＲ1〜Ｒ5は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、隣接したＲ6〜Ｒ10は互いに縮合して縮合環を形成してもよい。化学式（２）において、隣接したＲ6〜Ｒ10は互いに縮合して縮合環を形成してもよく、隣接したＲ11〜Ｒ15は互いに縮合して縮合環を形成してもよい。ここで、化学式（１）における、Ａ1〜Ａ5を含む縮合環およびＡ6〜Ａ10を含む縮合環、ならびに化学式（２）におけるＡ6〜Ａ10を含む縮合環およびＡ11〜Ａ15を含む縮合環は、置換または非置換のヘテロ環でありうる。
【００３６】
前記ヘテロ環基は、チオフェニル基、フラニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、トリアゾリル基、カルバゾリル基、ピリジニル基、ピリダジン基、キノリニル基、イソキノリニル基、アクリジル基、イミダゾピリジニル基、およびイミダゾピリミジニル基からなる群より選択されうる。
【００３７】
特に、前記イミダゾリル基またはトリアゾリル基の窒素（Ｎ）元素に結合する置換基は、置換または非置換のメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基などのアルキル基；置換または非置換のシクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基；置換または非置換のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基などのアリール基；および置換または非置換のヘテロ環基からなる群より選択される。前記ヘテロ環基は、ピリジル基、ビピリジル基、キノリル基、イソキノリル基などのヘテロアリール基であることが好ましい。
【００３８】
上述した化学式（１）および化学式（２）で表される上述の化合物の多様な置換基は、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物の本質的な物性を変化させない。
【００３９】
本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物の例として、下記化学式（３）〜化学式（５２）で表される化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
【化４−１】
0005770637.tif 000005
【００４１】
【化４−２】
0005770637.tif 000006
【００４２】
【化４−３】
0005770637.tif 000007
【００４３】
【化４−４】
0005770637.tif 000008
【００４４】
【化４−５】
0005770637.tif 000009
【００４５】
【化４−６】
0005770637.tif 000010
【００４６】
このような化合物を含む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るため、適切なドーパントと共に発光ホストとしての役割を果たすことができる。特に、前記ドーパントは還元性ドーパントでありうる。前記還元性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類元素金属の酸化物、希土類元素金属のハロゲン化物、および希土類元素金属の有機錯体からなる群より選択されうる。
【００４７】
このような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、有機光電素子の効率特性を向上させ、駆動電圧を低下させることができる。さらに、寿命特性を向上させることができる。
【００４８】
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。このような有機光電素子としては、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、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。特に、本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物は、有機太陽電池の電極または電極バッファ層に適用され、量子効率を増加させうる。または、有機トランジスタゲート、ソース−ドレイン電極などの電極材料に適用されうる。
【００４９】
以下、有機光電素子についてより詳細に説明する。
【００５０】
本発明の他の実施形態によれば、陽極と陰極と、前記陽極と陰極との間に配置された少なくとも１層の有機薄膜層とを含む有機光電素子であって、前記有機薄膜層のうちの少なくともいずれか一層が、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が提供される。
【００５１】
前記有機光電素子用化合物は、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のうち少なくとも１つの層を含む有機薄膜層に含まれうる。これらの有機薄膜層のうち少なくとも１つの層は、前記有機光電素子用化合物を含む。特に、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のうち少なくとも１つの層は本発明の一実施形態に係る有機光電素子用化合物を含みうる。
【００５２】
図１〜図５は、本発明の多様な実施形態による新規な有機光電素子用化合物を含む有機発光素子の断面図である。
【００５３】
図１〜図５を参照すれば、本発明の一実施形態に係る有機光電素子１００、２００、３００、４００、および５００は、陽極１２０と陰極１１０との間に配置された少なくとも１層の有機薄膜層１０５を含む。
【００５４】
陽極１２０は陽極材料を含み、この陽極材料は、有機薄膜層に正孔注入が円滑になされるように仕事関数が大きい材料である。陽極材料としては、ニッケル、白金、バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金など金属もしくはこれらの合金；亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、およびインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの金属酸化物；ＺｎＯ：Ａｌ、もしくはＳｎＯ2：Ｓｂのような金属と酸化物との組み合わせ；ポリ（３−メチルチオフェン）、ポリ［３，４−（エチレン−１，２−ジオキシ）チオフェン］（ｐｏｌｙ［３，４−（ｅｈｔｙｌｅｎｅ−１，２−ｄｉｏｘｙ）ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］：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が、これらに限定されるものではない。
【００５５】
陰極１１０は陰極材料を含み、この陰極材料としては、有機薄膜層に電子注入が容易になされるように仕事関数が小さい材料である。陰極材料としては、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、バリウムなどの金属もしくはこれらの合金；ＬｉＦ／Ａｌ、Ｌｉｑ／Ａｌ、ＬｉＯ2／Ａｌ、ＬｉＦ／Ｃａ、ＬｉＦ／Ａｌ、およびＢａＦ2／Ｃａなどの多層構造材料などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
図１を参照すれば、図１は有機薄膜層１０５が発光層１３０のみを含む有機光電素子１００を示したものであって、前記有機薄膜層１０５は発光層１３０のみで存在してもよい。
【００５７】
図２を参照すれば、図２は有機薄膜層１０５が電子輸送層を含む発光層２３０と正孔輸送層１４０とを含む、２層型有機光電素子２００を示すものであって、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、発光層１３０は電子輸送層の機能も有しし、正孔輸送層１４０はＩＴＯのような透明電極との優れた接合性および優れた正孔輸送性を有する。
【００５８】
図３を参照すれば、図３は有機薄膜層１０５が電子輸送層１５０、発光層１３０、および正孔輸送層１４０を含む、３層型有機光電素子３００を示すものであって、前記有機薄膜層１０５において、発光層１３０は独立して設置されており、電子輸送性または正孔輸送性に優れた膜（電子輸送層１５０および正孔輸送層１４０）を別途の層として積層した形態を示している。
【００５９】
図４を参照すれば、図４は有機薄膜層１０５が電子注入層１６０、発光層１３０、正孔輸送層１４０、および正孔注入層１７０を含む、４層型有機光電素子４００を示すものであって、前記正孔注入層１７０は陽極として用いられるＩＴＯとの接合性を向上させることができる。
【００６０】
図５を参照すれば、図５は有機薄膜層１０５が電子注入層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有する５つの層を含む、５層型有機光電素子５００を示すものであって、前記有機光電素子５００は電子注入層１６０を別途に形成するため低電圧化に効果的である。
【００６１】
上述した有機発光素子は、基板上に陽極を形成した後、真空蒸着法（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、プラズマメッキ、およびイオンメッキなどのような乾式成膜法、またはスピンコーティング（ｓｐｉｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）、浸漬法（ｄｉｐｐｉｎｇ）、およびフローコーティング法（ｆｌｏｗ  ｃｏａｔｉｎｇ）などのような湿式成膜法などによって有機薄膜層を形成した後、その上に陰極を形成することによって製造されうる。
【００６２】
本発明のさらに他の一実施形態によれば、上記実施形態による有機光電素子を含む表示装置が提供される。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を参照して実施形態をより詳細に説明する。ただし、下記に記載された実施例は、本発明の例示的な実施形態であり、本発明がこれに制限されてはならない。
【００６４】
有機光電素子用化合物の合成
＜実施例１：化学式（２８）の化合物の合成＞
本発明の一実施形態による有機光電素子用化合物の具体的な例として提示された前記化学式（２８）の化合物は、下記の反応式のような４段階によって合成された。
【００６５】
第１段階：中間体生成物（Ａ）の合成
【００６６】
【化５】
0005770637.tif 000011
【００６７】
トリブロモベンゼン（ｔｒｉｂｒｏｍｏｂｅｎｚｅｎｅ）２０ｇ（６３．５ｍｍｏｌ）、キノリン−３−ボロン酸（ｑｕｉｎｏｌｉｎｅ−３−ｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）２４．２ｇ（１３９．８ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））７．４ｇ（６．４ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）５２．７ｇ（３８１．２ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を３／１の体積比で混合して調製した溶媒８００ｍｌに溶解させ、８５℃で１８時間反応させた。取得した反応物を酢酸エチル（ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ）で抽出した後に溶媒を減圧下で除去した。得られた抽出物をカラムで分離した後に乾燥させて１３ｇ（Ｙ＝５０％）の固体を得た。
【００６８】
第２段階：中間体生成物（Ｂ）の合成
【００６９】
【化６】
0005770637.tif 000012
【００７０】
２−６−ジブロモ−４−ヨードピリジン（２−６−ｄｉｂｒｏｍｏ−４−ｉｏｄｏｐｙｒｉｄｉｎｅ）１０ｇ（３６．５ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）５００ｍｌに溶解させた後、溶液を７８℃に維持した。ここに、１．６Ｍのｎ−ブチルリチウム（ｎ−ｂｕｔｙｌｌｉｔｈｉｕｍ）溶液２２．８ｍｌ（３６．５１ｍｍｏｌ）を上記の溶液にゆっくりと滴下、混合物を７８℃で１時間攪拌した。次に、攪拌した混合物にホウ酸トリイソプロピル（ｔｒｉｉｓｏｐｒｏｐｙｌ  ｂｏｒａｔｅ）１０．１ｍｌ（４３．８ｍｍｏｌ）を添加し、ゆっくりと室温まで加熱し、攪拌しながら１８時間反応させた。反応混合物に水酸化ナトリウム水溶液（ｓｏｄｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ｗａｔｅｒ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を添加して１時間攪拌した後、塩酸（ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ  ａｃｉｄ）を用いて溶液全体の酸性度を中性に調節した。次いで、取得した反応物を酢酸エチル（ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ）で抽出、溶媒を減圧下で除去し、カラムで分離した後に乾燥させて２．８３ｇ（Ｙ＝４０％）の固体を得た。
【００７１】
第３段階：中間体生成物（Ｃ）の合成
【００７２】
【化７】
0005770637.tif 000013
【００７３】
前記１段階で得られた中間体生成物（Ａ）４．８１ｇ（１１．７ｍｍｏｌ）、前記２段階で得られた中間体（Ｂ）２．２１ｇ（１１．５２ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ−ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））１．２６ｇ（１．１ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）４．５２ｇ（３２．７ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を３／１の体積比で混合して調製した溶媒１８０ｍｌに溶解させ、７５℃で１８時間反応させた。取得した反応物を酢酸エチル（ｅｔｈｙｌａｃｅｔａｔｅ）で抽出し、溶媒を減圧下で除去した後、カラムで分離し、乾燥させて３．７４ｇ（Ｙ＝６８％）の固体を得た。
【００７４】
第４段階：化学式（２８）の化合物の合成
【００７５】
【化８】
0005770637.tif 000014
【００７６】
前記第３段階で製造された中間体生成物（Ｃ）３．７４ｇ（７．８２ｍｍｏｌ）、ナフタレン−２−ボロン酸（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）２．９６ｇ（１７．２ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））０．９ｇ（０．７８ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）６．４８ｇ（４６．９ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を３／１の体積比で混合して調製した溶媒１６０ｍｌに溶解させ、８５℃で３時間反応させた。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出し、溶媒を減圧下で除去した後、カラムで分離し、乾燥させて２ｇ（Ｙ＝３９％）の固体を得た。
【００７７】
＜実施例２：化学式（３０）の化合物の合成＞
有機光電素子用化合物の具体的な例として提示された前記化学式（３０）の化合物は、下記の反応式のような３段階によって合成された。
【００７８】
第１段階：中間体生成物（Ｄ）の合成
【００７９】
【化９】
0005770637.tif 000015
【００８０】
２，４，６−トリクロロピリミジン（２，４，６−ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）２０ｇ（１０９．０４ｍｍｏｌ）、ナフタレン−２−ボロン酸（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）３７．５ｇ（２１８．０４ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））６．３ｇ（５．４５ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）６０．３ｇ（４３６．２９ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を２／１の体積比で混合して調製した溶媒６００ｍｌに溶解させ、８０℃で６時間反応させた。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出し、溶媒を減圧下で除去した後、カラムで分離し、乾燥させて２９．５ｇ（Ｙ＝７４％）の固体を得た。
【００８１】
第２段階：中間体生成物（Ｅ）の合成
【００８２】
【化１０】
0005770637.tif 000016
【００８３】
前記中間体生成物（Ａ）２１．１１ｇ（５１．３３ｍｍｏｌ）、ビス（ピナコレート）ジボロン（ｂｉｓ（ｐｉｎａｃｏｌａｔｏ）ｄｉｂｏｒｏｎｅ）１５．６４ｇ（６１．５９ｍｍｏｌ）、［１、１’−ビス（ジフェニルフホスフィノ）フェロセン］ジクロロパラジウム（ＩＩ）（［１，１’−ｂｉｓ（ｄｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｏ）ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ］ｄｉｃｈｌｏｒｏｐａｌｌａｄｉｕｍ（ＩＩ））のジクロロメタンとの錯体２．１ｇ（２．５７ｍｍｏｌ）、酢酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ａｃｅｔａｔｅ）１５．１ｇ（１５３．９８ｍｍｏｌ）をトルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）５００ｍｌに溶解させ、溶液を８０℃で１８時間加熱した。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出、溶媒を減圧下で除去した後、カラムで分離し、乾燥させて２１．９ｇ（Ｙ＝９６％）の固体を得た。
【００８４】
第３段階：化学式（３０）の化合物の合成
【００８５】
【化１１】
0005770637.tif 000017
【００８６】
前記１段階で製造された中間体生成物（Ｄ）３ｇ（８．１８ｍｍｏｌ）、前記第２段階で製造された中間体生成物（Ｅ）３．２９ｇ（７．４４ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））０．４３ｇ（０．３７ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）３．０８ｇ（２２．３ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を３／１の体積比で混合して調製した溶媒１２０ｍｌに溶解させ、８５℃で１８時間反応させた。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出し、溶媒を減圧下で除去た後、カラムで分離した後に乾燥させて３．５ｇ（Ｙ＝７０％）の固体を得た。
【００８７】
＜実施例３：化学式（３１）の化合物の合成＞
有機光電素子用化合物の具体的な例として提示された前記化学式（３１）の化合物は、下記の反応式のような２段階によって合成された。
【００８８】
第１段階：中間体生成物（Ｆ）の合成
【００８９】
【化１２】
0005770637.tif 000018
【００９０】
中間体生成物（Ｆ）６ｇ（１３．０９ｍｍｏｌ）、２，４，６−トリクロロピリミジン２，４，６−ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ）２．４ｇ（１３．０９ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））０．３８ｇ（０．３３ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）３．６２ｇ（２６．１９ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ）を２／１の体積比で混合して調製した溶媒７２ｍｌに溶解させ、８０℃で６時間反応させた。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出し、溶媒を減圧下で除去した後、カラムで分離した後に乾燥させて４．９ｇ（Ｙ＝７８％）の固体を得た。
【００９１】
第２段階：化学式（３１）の化合物の合成
【００９２】
【化１３】
0005770637.tif 000019
【００９３】
前記１段階で製造された中間体生成物（Ｆ）４．９ｇ（１０．２２ｍｍｏｌ）、ナフタレン−２−ボロン酸（ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ−２−ｂｏｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）３．９ｇ（２２．６８ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｐａｌｌａｄｉｕｍ（０））０．６ｇ（０．５２ｍｍｏｌ）、および炭酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）５．７ｇ（４１．２４ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン／水／トルエン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ／Ｈ2Ｏ／ｔｏｌｕｅｎｅ）を３／２／２の体積比で混合して調製した溶媒３５０ｍｌに溶解させ、１１０℃で２４時間反応させた。取得した反応物をクロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）で抽出し、溶媒を減圧して除去した後、カラムで分離した後に乾燥させて３．９ｇ（Ｙ＝５８％）の固体を得た。
【００９４】
実施例１〜３で合成された化合物に対して1Ｈ  ＮＭＲ（核磁気共鳴分光法、ｎｕｃｌｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって分析した。結果をそれぞれ図６〜図８に示す。
【００９５】
有機発光素子の製造
＜実施例４＞
陽極は１５Ω／ｃｍ2、１２００ÅのＩＴＯガラス基板（コーニング社製）を５０ｍｍ×５０ｍｍ×ｍｍの大きさに切断してイソプロピルアルコールおよび純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶ−オゾン洗浄して作製した。
【００９６】
次いで、前記ガラス基板上に真空度６５０×１０-7Ｐａの条件で熱真空蒸着を行った。まず、Ｎ１，Ｎ１’−（ビフェニル−４，４’−ジイル）ビス（Ｎ１−（ナフタレン−２−イル）−Ｎ４，Ｎ４−ジフェニルベンゼン−１，４−ジアミン）（６５ｎｍ）の正孔注入層を蒸着し、次いで、その上にＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＮＰＢ）（４０ｎｍ）の正孔輸送層を蒸着した。
【００９７】
次に、その上にＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（３，４−ジメチルフェニル）クリセン−６，１２−ジアミン５重量％および９−（３−（ナフタレン−１−イル）フェニル）−１０−（ナフタレン−２−イル）アントラセン９５重量％を混合して調製した発光層（２５ｎｍ）を蒸着し、実施例１で製造された化合物を用いて調製した電子輸送層（３５ｎｍ）を蒸着した。
【００９８】
前記電子輸送層上に同じ蒸着条件下で電子注入層としてＬｉｑを０．５ｎｍの厚さに真空蒸着し、Ａｌを１００ｎｍの厚さに真空蒸着してＬｉｑ／Ａｌ電極を形成した。製造された有機発光素子の構造は図５に示すとおりである。
【００９９】
＜実施例５＞
電子輸送層として実施例２で製造された化合物を用いたことを除いては、前記実施例４と同じように実施して有機発光素子を作製した。
【０１００】
＜実施例６＞
電子輸送層として実施例３で製造された化合物を用いたことを除いては、前記実施例４と同じように実施して有機発光素子を作製した。
【０１０１】
＜比較例１＞
電子輸送層を形成する電子輸送材料としてＡｌｑ3を用いたことを除いては、前記実施例４と同じように実施して有機発光素子を作製した。
【０１０２】
物性測定結果および分析
１）駆動電圧、輝度、発光効率、および色座標測定
実施例４〜６および比較例１の有機発光素子に対して輝度計（Ｍｉｎｏｌｔａ  Ｃｓ−１０００Ａ）で１０００ｃｄ／ｍ2の輝度を発光するのに必要な駆動電圧（Ｖ）および色座標を測定し、同じ輝度を発光するための電流効率（ｃｄ／Ａ）および電力効率（ｌｍ／Ｗ）を測定し、結果を表１に示した。
【０１０３】
２）電圧変化による電流密度の測定
実施例４〜６および比較例１で製造されたそれぞれの有機発光素子に対し、電圧を０Ｖで１４Ｖ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計算した。結果を図９に示した。
【０１０４】
【表１】
0005770637.tif 000020
【０１０５】
表１および図９を参照すれば、実施例４〜６の有機発光素子は、比較例１の有機発光素子に比べて駆動電圧が著しく低い。また、本発明の実施例４〜６の有機発光素子は、駆動電圧が著しく低いが、電流効率および電力効率は極めて高い。
【０１０６】
このような測定結果は、発光層内の正孔と電子との均衡をなすことによって現れる結果であって、実施例４〜６で用いられた化合物が電子輸送材料であるＡｌｑ3に比べて優れた電子注入特性および輸送特性を有する。
【０１０７】
本発明を実際の例示的な実施形態であると現在考えられる実施形態と結びつけて説明したが、本発明は開示された実施形態に限定されず、本発明の精神および添付の特許請求の範囲に含まれる本発明の多様な変形および等価な変更を包含するものと理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００    有機光電素子：陰極
１２０    陽極：有機薄膜層
１３０    発光層：正孔輸送層
１５０    電子輸送層：電子注入層
１７０    正孔注入層：発光層＋電子輸送層
【図９】
0005770637.tif 000026
【図１】
0005770637.tif 000027
【図２】
0005770637.tif 000028
【図３】
0005770637.tif 000029
【図４】
0005770637.tif 000030
【図５】
0005770637.tif 000031
【図６】
0005770637.tif 000032
【図７】
0005770637.tif 000033
【図８】
0005770637.tif 000034