(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下からなる群から選択される化合物を含む電子輸送材料。
【化１】
0006644708.tif 000013
【請求項２】
請求項１に記載の電子輸送材料を含む、有機電界発光デバイス。
【請求項３】
還元ドーパントをさらに含む、請求項２に記載の有機電界発光デバイス。
【請求項４】
前記還元ドーパントが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、希土類金属酸化物、希土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、及び希土類金属の有機錯体からなる群から選択される少なくとも１つである、請求項３に記載の有機電界発光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された電子輸送能力を有する電子輸送材料及びそれを含む有機電界発光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電界発光（ＥＬ）デバイスは、より広い視覚野、より高いコントラスト比、及びより速い反応時間を提供するという利点を有する自発光デバイスである。最初の有機ＥＬデバイスは、発光層（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３，１９８７を参照）を形成するための材料として小量の芳香族ジアミン分子及びアルミニウム錯体を使用することによって、Ｅａｓｔｍａｎ  Ｋｏｄａｋによって開発された。
【０００３】
有機ＥＬデバイスは、有機発光材料内への電荷の注入により電気エネルギーを光に変化させ、陽極、陰極、及び２つの電極間に形成された有機層を一般的に備える。有機ＥＬデバイスの有機層は、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子阻止層（ＥＢＬ）、発光層（ＥＭＬ）（ホスト及びドーパント材料を含有する）、電子緩衝層、正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）などから構成され得、有機層内に使用される材料は、機能に応じて、正孔注入材料、正孔輸送材料、電子阻止材料、発光材料、電子緩衝材料、正孔阻止材料、電子輸送材料、電子注入材料などに分類され得る。有機ＥＬデバイス内では、陽極からの正孔及び陰極からの電子が、電圧によって発光層内に注入され、高いエネルギーを有する励起子が、正孔と電子との再結合によって生成される。このエネルギーによって有機発光化合物は励起状態に移り、有機発光化合物が励起状態から基底状態に戻るとエネルギーから光を発する。
【０００４】
有機ＥＬデバイス内の発光効率を決定する最も重要な要素は、発光材料である。発光材料は、以下の特徴：高い量子効率、電子及び正孔の高い移動度、形成された発光材料層の均一性及び安定性を有する必要がある。発光材料は、発光色により青色、緑色、及び赤色発光材料に分類され、黄色または橙色発光材料をさらに含む。さらに発光材料は、機能性の面でホスト材料及びドーパント材料に分類される。近年、高い効率性及び長い動作寿命を有する有機ＥＬデバイスの開発が急務とされている。特に、中型及び大型のＯＬＥＤパネルに必要とされるＥＬ特質を考慮すると、従来の発光材料と比べて非常に優れた発光材料の開発は急を要する。このためにホスト材料は、好ましくは、固体状態の溶媒及びエネルギー伝達材料として、真空下で堆積するために高純度及び好適な分子量を有するべきである。さらに、ホスト材料は、熱安定性、長寿命のための高い電気化学的安定性、非晶質の薄いフィルムの容易な形成能、隣接する層との良好な接着性、及び層間で移動がないことを保証するために、高いガラス遷移温度及び熱分解温度を有する必要がある。
【０００５】
一方、有機ＥＬデバイス内で、電子輸送材料が陰極から発光層へ電子を能動的に輸送し、発光層内における正孔と電子との再結合の機会を増加させるために発光層内で再結合しない正孔の輸送を阻害する。したがって、電子親和性材料が電子輸送材料として使用される。Ａｌｑ３などの発光機能を有する有機金属錯体は、電子輸送において優れており、そのため電子輸送材料として従来使用されてきた。しかし、Ａｌｑ３は、それが他の層へ移動し、青色発光デバイスで使用されるときに色純度の低減を示す点で問題を有する。それ故に、上記の問題を有せず、高度に電子親和性であり、かつ有機ＥＬデバイス内に電子を素早く輸送し、高い発光効率を有する有機ＥＬデバイスを提供する、新たな電子輸送材料が必要とされている。
【０００６】
韓国特許出願公開第ＫＲ２０１０−０１３０１９７Ａ号は、窒素含有ヘテロ環がインデノカルバゾール骨格の窒素原子と結合する化合物を開示する。しかし、それは電子輸送材料としてこの化合物を使用する有機ＥＬデバイスを開示していない。
【０００７】
本発明者は、カルバゾールの窒素原子が電子輸送材料として窒素含有ヘテロ環と結合する、インデノカルバゾール骨格を有する特定の構造の化合物を使用するとき、有機ＥＬデバイスの高い効率性及び長い寿命が提供されることを発見した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、高い効率性及び長い寿命を有する有機ＥＬデバイスを生成できる電子輸送材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、以下の式１によって表される化合物を含む電子輸送材料によって達成することができ：
【００１０】
【化１】
0006644708.tif 000002
【００１１】
式中、
Ａは、置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリール基を表し、
Ｌは、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリーレンを表し、
Ｘは、ＣＲ１１Ｒ１２を表し、
Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、
Ｒ３は、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリールを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、
Ｒ１１及びＲ１２は、各々独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリールを表すか、あるいは互いに結合して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、
ａ及びｂは、各々独立して、１〜４の整数を表し、ａまたはｂが２以上の整数である場合、Ｒ１の各々及びＲ２の各々は同じかまたは異なり得、
ｃは１〜２の整数を表し、ｃが２である場合、Ｒ３の各々は同じかまたは異なり得、
ヘテロアリール（エン）基は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ（＝Ｏ）、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に従う電子輸送材料を使用することによって、高い効率性及び長い寿命を有する有機ＥＬデバイスが提供され、この有機ＥＬデバイスを使用してディスプレイデバイスまたは照明デバイスを生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に従う電子輸送材料を含む電子輸送層を含む有機電界発光デバイスの概略断面図を示す。
【図２】本発明の一実施形態に従う有機電界発光デバイスと従来の有機電界発光デバイスとの間の電流効率の比較を示す。
【図３】本発明の一実施形態に従う有機電界発光デバイスの層間のエネルギーギャップ関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以降、本発明を詳述する。しかしながら、以下の記載は本発明の説明を目的とするものであり、決して本発明の範囲の制限を目的とするものではない。
【００１５】
以降、式１によって表される化合物を詳述する。
【００１６】
本明細書において、「（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル」は、１〜３０個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐鎖アルキル（ここで炭素原子の数は、好ましくは１〜１０個、より好ましくは１〜６個である）であることを意味し、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチルなどを含む。「（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル」は、２〜３０個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐鎖アルケニル（ここで炭素原子の数は、好ましくは２〜２０個、より好ましくは２〜１０個である）であることを意味し、ビニル、１−プロペニル、２−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、２−メチルブタ−２−エニルなどを含む。「（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル」は、２〜３０個の炭素原子を有する直鎖もしくは分岐鎖アルキニル（ここで炭素原子の数は、好ましくは２〜２０個、より好ましくは２〜１０個である）であり、エチニル、１−プロピニル、２−プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、３−ブチニル、１−メチルペンタ−２−イニルなどを含む。「（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル」は、３〜３０個の炭素原子を有する単環式もしくは多環式の炭化水素（ここで炭素原子の数は、好ましくは３〜２０個、より好ましくは３〜７個である）であり、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどを含む。「３〜７員ヘテロシクロアルキル」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ（＝Ｏ）、Ｓｉ、及びＰ、好ましくはＯ、Ｓ、及びＮから選択される少なくとも１個のヘテロ原子と、３〜７個の環骨格原子とを有するシクロアルキルであり、テトラヒドロフラン、ピロリジン、チオラン、テトラヒドロピランなどを含む。「（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（エン）」は、６〜３０個の炭素原子を有する芳香族炭化水素から誘導される単環式環または縮合環（ここで炭素原子の数は、好ましくは６〜２０個、より好ましくは６〜１５個である）であり、フェニル、ビフェニル、テルフェニル、ナフチル、ビナフチル、フェニルナフチル、ナフチルフェニル、フルオレニル、フェニルフルオレニル、ベンゾフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、フェナントレニル、フェニルフェナントレニル、アントラセニル、インデニル、トリフェニレニル、ピレニル、テトラセニル、ペリレニル、クリセニル、ナフタセニル、フルオランテニルなどを含む。「５〜３０員ヘテロアリール（エン）」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ（＝Ｏ）、Ｓｉ、及びＰからなる群から選択される少なくとも１個、好ましくは１〜４個のヘテロ原子と、５〜３０個の環骨格原子とを有するアリール基であり、単環式環、または少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であり、部分的に飽和し得、単結合（複数可）を介して少なくとも１つのヘテロアリールまたはアリール基をヘテロアリール基に連結させることによって形成されるものであり得、フリル、チオフェニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、チアジアゾリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニルなどを含む単環式環型ヘテロアリール、及び、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、イソベンゾフラニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ベンゾナフトチオフェニル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソオキサゾリル、ベンゾオキサゾリル、イソインドリル、インドリル、インダゾリル、ベンゾチアジアゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリルなどを含む縮合環型ヘテロアリールを含む。「ハロゲン」はＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩを含む。
【００１７】
式１の化合物は、以下の式２〜７のうちの１つによって表され得：
【００１８】
【化２】
0006644708.tif 000003
【００１９】
式中、Ａ、Ｌ、Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ１１、Ｒ１２、ａ、ｂ、及びｃは式１で定義された通りである。
【００２０】
本明細書において、「置換もしくは非置換の」という表現における「置換」とは、ある特定の官能基内の水素原子が、別の原子または基、すなわち置換基で置換されることを意味する。Ａ、Ｌ、Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ１１、及びＲ１２内の置換アルキル、置換アルコキシ、置換シクロアルキル、置換アリール（エン）、置換ヘテロアリール（エン）、置換アルキルシリル、置換アリールシリル、置換アリールアルキルシリル、置換アリールアミノ、置換アルキルアミノ、置換アルキルアリールアミノ、及び置換アリールアルキルの置換基は、各々独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、カルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、ハロ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルケニル、（Ｃ２−Ｃ３０）アルキニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルチオ、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルケニル、３〜７員ヘテロシクロアルキル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールオキシ、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールチオ、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ３０）アリールで置換された３〜３０員ヘテロアリール、（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、３〜３０員ヘテロアリールで置換された（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、トリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、トリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、トリ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、トリ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、アミノ、モノもしくはジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、モノもしくはジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルカルボニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシカルボニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリールカルボニル、ジ（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、ジ（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルボロニル、（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールボロニル、（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、及び（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つであり、好ましくは各々独立して、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、５〜２０員ヘテロアリールで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、トリ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、トリ（Ｃ６−Ｃ２０）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、及び（Ｃ１−Ｃ６）アルキル（Ｃ６−Ｃ２０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つである。
【００２１】
式１において、Ａは置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリールを表し、好ましくは置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリールを表し、より好ましくは、非置換の５〜２０員ヘテロアリール、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、５〜２０員ヘテロアリールで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、トリ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、トリ（Ｃ６−Ｃ２０）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、または（Ｃ１−Ｃ６）アルキル（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールを表す。
【００２２】
Ａの定義において、５〜３０員ヘテロアリールは、好ましくは窒素含有ヘテロアリールであり、より好ましくは置換もしくは非置換のピリジン、置換もしくは非置換のピリミジン、置換もしくは非置換のトリアジン、置換もしくは非置換のピラジン、置換もしくは非置換のキノリン、置換もしくは非置換のキナゾリン、置換もしくは非置換のキノキサリン、置換もしくは非置換のナフチリジン、または置換もしくは非置換のフェナントロリンである。
【００２３】
Ｌは、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリーレン、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリーレンを表し、好ましくは単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリーレン、または置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリーレンを表し、より好ましくは単結合、非置換（Ｃ６−Ｃ２０）アリーレン、または非置換の５〜２０員ヘテロアリーレンを表す。
【００２４】
Ｘは、ＣＲ１１Ｒ１２を表す。
【００２５】
Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリール、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ３−Ｃ３０）シクロアルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルコキシ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルシリル、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキルアミノ、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノ、または置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル（Ｃ６−Ｃ３０）アリールアミノを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、好ましくは各々独立して、水素、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリールを表し、より好ましくは各々独立して、水素、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ１２）アリールで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、または非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールを表す。
【００２６】
Ｒ３は、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリールを表すか、あるいは隣接する置換基（複数可）に連結して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、好ましくは水素を表す。
【００２７】
Ｒ１１及びＲ１２は、各々独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ３０）アルキル、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ３０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜３０員ヘテロアリールを表すか、あるいは互いに結合して、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で炭素原子（複数可）が置換され得る、単環式もしくは多環式の（Ｃ３−Ｃ３０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、好ましくは各々独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリールを表すか、あるいは互いに連結して、単環式もしくは多環式の（Ｃ５−Ｃ２０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、より好ましくは各々独立して、非置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、または非置換（Ｃ６−Ｃ２０）アリールを表すか、あるいは互いに連結して、単環式もしくは多環式の（Ｃ５−Ｃ２０）脂環式環もしくは芳香族環を形成する。
【００２８】
ａ及びｂは、各々独立して、１〜４の整数、好ましくは１〜２の整数を表し、ａまたはｂが２以上の整数である場合、Ｒ１の各々及びＲ２の各々は同じかまたは異なり得る。
【００２９】
ｃは１〜２の整数を表し、好ましくは１である。
【００３０】
ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ（＝Ｏ）、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１個のヘテロ原子を含有する。
【００３１】
本発明の一実施形態に従って、式１において、Ａは、置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリールを表し、Ｌは、単結合、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリーレン、または置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリーレンを表し、Ｘは、ＣＲ１１Ｒ１２を表し、Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、水素、置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、または置換もしくは非置換の５〜２０員ヘテロアリールを表し、Ｒ３は水素を表し、Ｒ１１及びＲ１２は各々独立して、置換もしくは非置換の（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、または置換もしくは非置換の（Ｃ６−Ｃ２０）アリールを表すか、あるいは互いに連結して、単環式もしくは多環式の（Ｃ５−Ｃ２０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、ａ及びｂは各々独立して、１〜２の整数を表し、ｃは１を表す。
【００３２】
本発明の別の実施形態に従って、式１において、Ａは、非置換の５〜２０員ヘテロアリール、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、５〜２０員ヘテロアリールで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、トリ（Ｃ１−Ｃ６）アルキルシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、トリ（Ｃ６−Ｃ２０）アリールシリルで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリール、または（Ｃ１−Ｃ６）アルキル（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールを表し、Ｌは、単結合、非置換（Ｃ６−Ｃ２０）アリーレン、または非置換の５〜２０員ヘテロアリーレンを表し、Ｘは、ＣＲ１１Ｒ１２を表し、Ｒ１及びＲ２は、各々独立して、水素、非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ１２）アリールで置換された（Ｃ６−Ｃ２０）アリール、または非置換もしくは（Ｃ６−Ｃ２０）アリールで置換された５〜２０員ヘテロアリールを表し、Ｒ３は水素を表し、Ｒ１１及びＲ１２は、各々独立して、非置換（Ｃ１−Ｃ６）アルキル、または非置換（Ｃ６−Ｃ２０）アリールを表すか、あるいは互いに連結して、単環式もしくは多環式の（Ｃ５−Ｃ２０）脂環式環もしくは芳香族環を形成し、ａ及びｂは、各々独立して、１〜２の整数を表し、ｃは１を表す。
【００３３】
式１の化合物は、以下の化合物からなる群から選択され得るが、これらに限定されない。
【００３４】
【化３−１】
0006644708.tif 000004
【００３５】
【化３−２】
0006644708.tif 000005
【００３６】
本発明に従う電子輸送材料内に含まれる式１の化合物は、当業者に既知の方法によって調製することができ、例えば以下の反応スキームに従って調製できる。
【００３７】
【化４】
0006644708.tif 000006
【００３８】
式中、
Ａ、Ｌ、Ｘ、Ｒ１〜Ｒ３、ａ、ｂ、及びｃは、式１で定義された通りであり、Ｈａｌはハロゲンを表す。
【００３９】
本発明は、式１の化合物を含む電子輸送材料、及び該材料を含む有機ＥＬデバイスを提供する。電子輸送材料は式１の化合物単独からなり得るか、または電子輸送層用の混合物もしくは組成物であり得、それは電子輸送材料に一般的に含まれる従来の材料をさらに含む。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に従う電子輸送材料を含む電子輸送層を含む有機電界発光デバイスの、概略断面図を示す。
【００４１】
本発明による有機ＥＬデバイスは、陽極、陰極、及び２つの電極間の少なくとも１つの有機層を備え、該有機層はホスト及びドーパントを含有する発光層を含む。発光層は光を発し、単層または２つ以上の層を有する多層であり得る。発光層内のホスト化合物に対するドーパント化合物のドーピング濃度は、好ましくは２０重量％未満である。
【００４２】
本発明の有機ＥＬデバイスは、電子輸送材料を有機層内に含む得、発光層のドーパントとして還元ドーパントを使用する。還元ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ土類金属ハロゲン化物、希土類金属酸化物、希土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、及び希土類金属の有機錯体からなる群から選択される１つ以上である。
【００４３】
本発明の有機ＥＬデバイスは、アリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を有機層内にさらに含み得る。
【００４４】
本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、有機層は、周期表の第１族の金属、第２族の金属、第４周期の遷移金属、第５周期の遷移金属、ランタニド、及びｄ遷移元素の有機金属からなる群から選択される少なくとも１つの金属、またはその金属を含む少なくとも１つの錯体化合物をさらに含み得る。
【００４５】
好ましくは、本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、カルコゲニド層、金属ハロゲン化物層、及び金属酸化物層から選択される少なくとも１つの層（以降、「表面層」）が、一方または両方の電極（複数可）の内面（複数可）上に配置され得る。具体的には、シリコンまたはアルミニウムのカルコゲニド（酸化物を含む）層が、発光媒体層の陽極表面上に配置され、金属ハロゲン化物層または金属酸化物層が、電界発光媒体層の陰極表面上に配置されることが好ましい。この表面層は、有機ＥＬデバイスの動作安定性をもたらす。好ましくは、カルコゲニドは、ＳｉＯＸ（１≦Ｘ≦２）、ＡｌＯＸ（１≦Ｘ≦１．５）、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮなどを含み、金属ハロゲン化物は、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、希土類金属フッ化物などを含み、金属酸化物は、Ｃｓ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯなどを含む。
【００４６】
正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、電子阻止層（ＥＢＬ）、またはそれらの組み合わせが、陽極と発光層との間に使用され得る。正孔注入層は、陽極から正孔輸送層または電子阻止層への正孔注入障壁（または正孔注入電圧）を低下させるために多層であり得、この多層の各々は同時に２つの化合物を使用し得る。正孔輸送層または電子阻止層も多層であり得る。
【００４７】
電子緩衝層、正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、またはそれらの組み合わせが、発光層と陰極との間に使用され得る。電子緩衝層は、電子の注入を制御し、また発光層と電子注入層との間の界面特質を改善させるために多層であり得、この多層の各々は同時に２つの化合物を使用し得る。正孔阻止層または電子輸送層も多層であり得、この多層の各々は多成分の化合物を使用し得る。
【００４８】
好ましくは、本発明の有機ＥＬデバイスにおいて、電子輸送化合物と還元ドーパントとの混合領域、または正孔輸送化合物と酸化ドーパントとの混合領域が、一対の電極の少なくとも１つの表面上に配置され得る。この場合、電子輸送化合物はアニオンに還元され、したがって、電子を注入して混合領域から発光媒体へと輸送することがより容易になる。さらに、正孔輸送化合物はカチオンに酸化され、したがって、正孔を注入して混合領域から発光媒体へと輸送することがより容易になる。好ましくは、酸化ドーパントは、様々なルイス酸及び受容体化合物を含み、還元ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの混合物を含む。２つ以上の発光層を有し、かつ白色光を発する有機ＥＬデバイスを調製するために、還元ドーパント層を電荷生成層として用い得る。
【００４９】
本発明の有機ＥＬデバイスを構成する各層を形成するために、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ法、イオンめっき法などの乾式フィルム形成法、またはスピンコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法などの湿式フィルム形成法が使用され得る。
【００５０】
湿式フィルム形成法を使用する際、例えばエタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの好適な溶媒中に、各層を構成する材料を溶解または分散させることによって薄いフィルムが形成される。溶媒は、各層を構成する材料がその溶媒中で可溶性または分散性であり、層の形成の際に問題を引き起こさない限り特に限定されない。
【００５１】
以降、本発明の化合物、その調製法、及び該化合物を含む電子輸送材料を含むデバイスの発光特質が、以下の実施例を参照しながら詳細に説明される。
【００５２】
実施例１：化合物ＥＴＬ−７５の調製
【００５３】
【化５】
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【００５４】
化合物１−１の調製
２−ブロモ−９，９−ジフェニル−９Ｈ−フルオレン（８ｇ、０．０２０ｍｏｌ）と、２−クロロアニリン（３．１ｍＬ、０．０３０ｍｏｌ）と、Ｐｄ（ＯＡｃ）２（１８１ｍｇ、０．８０５ｍｏｌ）と、Ｐ（ｔ−Ｂｕ）３（５０％）（０．８ｍＬ、１．６１ｍｍｏｌ）と、ＮａＯｔ−Ｂｕ（４．８ｇ、０．０５６ｍｏｌ）と、５８ｍＬのトルエンとをフラスコ内に導入した後、混合物を１４０℃で４時間撹拌した。反応後、混合物を蒸留水で洗浄し、有機層をエチルアセテート（ＥＡ）で抽出した。次いで有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発装置で除去し、残留生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物１−１（７．３ｇ、８２％）を得た。
【００５５】
化合物１−２の調製
フラスコ内に化合物１−１（７．３ｇ、０．０１６ｍｏｌ）を導入した後、Ｐｄ（ＯＡｃ）２（１９０ｍｇ、０．８４ｍｍｏｌ）、トリシクロヘキシルホスホニウムテトラフルオロホウ酸塩（６２０ｍｇ、０．００１６ｍｏｌ）、Ｃｓ２ＣＯ３（１６ｇ、０．０５０ｍｏｌ）、及び８５ｍＬのジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）を混合物に添加した。反応混合物を１９０℃まで加熱し、５時間撹拌した。反応後、混合物を蒸留水で洗浄し、有機層をＥＡで抽出した。次いで有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発装置で除去し、残留生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物１−２（４．８ｇ、５９％）を得た。
【００５６】
化合物ＥＴＬ−７５の調製
フラスコ内に化合物１−２（４．８ｇ、０．０１１ｍｏｌ）を導入した後、２−（［１，１’−ビフェニル］−３−イル）−４−クロロ−６−フェニル−１，３，５−トリアジン（４．８ｇ、０．０１４ｍｏｌ）、ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）（７２０ｍｇ、０．００５ｍｍｏｌ）、Ｋ２ＣＯ３（４．０ｇ、０．０２９ｍｏｌ）、及びジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１２０ｍＬを、混合物に添加した。反応混合物を１２０℃まで加熱し、３時間撹拌した。反応後、混合物を蒸留水で洗浄し、有機層をＥＡで抽出した。次いで有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発装置で除去し、残留生成物をカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物ＥＴＬ−７５（６．９ｇ、８２％）を得た。
【００５７】
化合物ＥＴＬ−１〜ＥＴＬ−８６を、実施例１と同じ合成方法を使用して調製した。それらの中でも代表的な化合物の特定の物性データが、以下の通り表１に示される。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
デバイス実施例１：本発明に従う電子輸送材料を含むＯＬＥＤデバイスの生成
ＯＬＥＤデバイスを、本発明の電子輸送材料を使用して生成した。ＯＬＥＤデバイス用の、ガラス基材上（Ｇｅｏｍａｔｅｃ  Ｃｏ．，ＬＴＤ．，Ｊａｐａｎ）の透明電極酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の薄いフィルム（１５Ω／ｓｑ）を、連続してトリクロロエチレン、アセトン、エタノール、及び蒸留水を用いた超音波洗浄に供し、次いでイソプロパノール内に貯蔵した。次いで、真空蒸着装置の基材ホルダ上にＩＴＯ基材を載置した。Ｎ４，Ｎ４’−ジフェニル−Ｎ４，Ｎ４’−ビス（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミンを真空蒸着装置のセル内に導入し、次いで装置のチャンバ内の圧力を１０−６トルに制御した。その後、このセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、６０ｎｍの厚さを有する正孔注入層１をＩＴＯ基材上に形成した。次いで、１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン−ヘキサカルボニトリルを真空蒸着装置の別のセル内に導入し、次いでこのセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、５ｎｍの厚さを有する正孔注入層２を正孔注入層１上に形成した。Ｎ−（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−９，９−ジメチル−Ｎ−（４−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）フェニル）−９Ｈ−フルオレン−２−アミンを真空蒸着装置の１つのセル内に導入した。その後、このセルに電流を印加して導入した材料を蒸発させ、それにより、２０ｎｍの厚さを有する正孔輸送層１を正孔注入層２上に形成した。次いで、Ｎ，Ｎ−ジ（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−４’−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−［１，１’−ビフェニル］−４−アミンを真空蒸着装置の別のセル内に導入し、このセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、５ｎｍの厚さを有する正孔輸送層２を正孔輸送層１上に形成した。その後、ホストとしてＢＨ−１を真空蒸着装置の１つのセル内にそれぞれ導入し、ドーパントとしてＢＤ−１を別のセル内に導入した。これら２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントを異なる速度で蒸発させ、またホスト及びドーパントの総重量に基づいて２重量％のドープ量で堆積させて、２０ｎｍの厚さを有する発光層を正孔輸送層上に形成した。次いで、化合物ＥＴＬ−７５を、１つのセル上で蒸発させ、３５ｎｍの厚さを有する電子輸送層を発光層上に形成した。電子輸送層上の電子注入層として４ｎｍの厚さを有するリチウムキノレートを堆積させた後、別の真空蒸着装置により、電子注入層上に８０ｎｍの厚さを有するＡｌ陰極を堆積させた。このようにして、ＯＬＥＤデバイスを生成した。ＯＬＥＤデバイスを生成するために使用した全ての材料を、使用前に１０−６トルで真空昇華によって精製した。
【００６０】
【化６】
0006644708.tif 000009
【００６１】
デバイス実施例２：本発明に従う電子輸送材料を含むＯＬＥＤデバイスの生成
ＯＬＥＤデバイスを、化合物ＥＴＬ−７８を電子輸送層内で使用したことを除いて、デバイス実施例１と同じ様式で生成した。
【００６２】
デバイス実施例３：本発明に従う電子輸送材料を含むＯＬＥＤデバイスの生成
ＯＬＥＤデバイスを、化合物ＥＴＬ−８０を電子輸送層内で使用したことを除いて、デバイス実施例１と同じ様式で生成した。
【００６３】
デバイス実施例４：本発明に従う電子輸送材料を含むＯＬＥＤデバイスの生成
ＯＬＥＤデバイスを、化合物ＥＴＬ−８４を電子輸送層内で使用したことを除いて、デバイス実施例１と同じ様式で生成した。
【００６４】
比較実施例１：従来の電子輸送材料を含むＯＬＥＤデバイスの生成
ＯＬＥＤデバイスを、以下の比較化合物を電子輸送層内で使用したことを除いて、デバイス実施例１と同じ様式で生成した。
【００６５】
【化７】
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【００６６】
上記の生成されたＯＬＥＤデバイスの輝度値に従う電流効率が、図２に示される。
【００６７】
さらに、１，０００ニトの輝度での駆動電圧、発光効率、ＣＩＥ色座標、及び２，０００ニトでの輝度が上記のように生成されたＯＬＥＤの定電流で１００％から９０％に低減するためにかかる時間が、以下の表２に示される。
【００６８】
上記のデバイス実施例１〜４及び比較実施例１のデータは、「電子輸送層の電子親和力（Ａｂ）＞ホストの電子親和力（Ａｈ）」の条件下で決定される。デバイス実施例１〜４の電子輸送層は、比較実施例１のものよりも高いＬＵＭＯ（最低空軌道）を有する。図３に描写されるように、本発明に従うデバイスは、電子を輸送する過程において、発光層と電子輸送層との間に、比較実施例１のデバイスと比べて大きい障壁を有する。しかし、ジフェニル構造の速い電子流特性に従って、本発明のデバイスは、比較実施例１のデバイスと比較してより低い駆動電圧及びより高い効率性を有する。
【００６９】
ＬＵＭＯエネルギー値及びＨＯＭＯ（最高被占軌道）エネルギー値は、本質的に負の数を有するが、本発明におけるＬＵＭＯエネルギー値及びＨＯＭＯエネルギー値は、それらの絶対値で都合よく表現される。さらに、ＬＵＭＯエネルギー値の間の比較はそれらの絶対値に基づく。本発明におけるＬＵＭＯエネルギー値及びＨＯＭＯエネルギー値は、密度汎関数理論（ＤＦＴ）によって計算される。
【００７０】
【表２】
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【００７１】
本発明の有機電界発光化合物は、従来の材料と比較して、より低い駆動電圧、より高い効率性、及びより長い寿命を有する。
【００７２】
加えて、発光層内で生成された励起子及び正孔担体の移動は、図３に示されるように効率的に制限される。これに従い、本発明の化合物は、比較実施例１の比較化合物と比較して純青色に最も近い色座標を示すとみなされる。
【００７３】
比較化合物と本発明の化合物との電子流特性の比較
本発明に従うデバイス内の電子輸送層の速い電子流特性を論証するために、電圧特質を電子の単電荷デバイス（ＥＯＤ）を調製することによって比較した。
【００７４】
本デバイスを以下のように生成した：バリウム，２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＢＣＰ）を真空蒸着装置のセル内に導入した。その後、このセルに電流を印加して導入された材料を蒸発させ、それにより、１０ｎｍの厚さを有する正孔阻止層（ＨＢＬ）をＩＴＯ基材上に形成した。次に、ホストとしてＢＨ−１を真空蒸着装置の１つのセル内にそれぞれ導入し、ドーパントとしてＢＤ−１を別のセル内に導入した。これら２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントを異なる速度で蒸発させ、またホスト及びドーパントの総重量に基づいて２重量％のドープ量で堆積させて、２０ｎｍの厚さを有する発光層を正孔輸送層上に形成した。次いで、下の表内の化合物を蒸発させ、３３ｎｍの厚さを有する電子輸送層を発光層上に形成した。電子輸送層上の電子注入層として４ｎｍの厚さを有するリチウムキノレートを堆積させた後、別の真空蒸着装置により、電子注入層上に８０ｎｍの厚さを有するＡｌ陰極を堆積させた。このようにして、ＯＬＥＤデバイスを生成した。ＯＬＥＤデバイスを生成するために使用した全ての材料を、使用前に１０−６トルで真空昇華によって精製した。各電子輸送材料に従う１０及び５０ｍＡ／ｃｍ２での電圧が、下の表３に示される。
【００７５】
【表３】
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【００７６】
上の表３に示されるように、本発明の化合物は、比較化合物と比較して、両方の電圧（１０及び５０ｍＡ／ｃｍ２）でより速い電子流特性を有する。ＥＯＤは、本発明の化合物がデバイスの低い駆動電圧及び高い効率性を提供するために好適であることを実証する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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