JP2020510999A - 複数のホスト材料及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイス - Google Patents

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Abstract

本開示は、複数のホスト材料及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイスに関する。本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスは、複数のホスト化合物の特定の組合せを含有することによって高い発光効率を維持しながらすぐれた寿命特性を示すことができる。【その他】選択図 図１

Description

本開示は、複数のホスト材料及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイスに関する。
エレクトロルミネセントデバイス（ＥＬデバイス）は、より広い視野角、より大きいコントラスト比及びより速い応答時間を提供するという利点を有する自発光ディスプレイデバイスである。発光層を形成するための材料として小さい芳香族ジアミン分子とアルミニウム錯体を用いて１９８７年にＥａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋによって最初の有機ＥＬデバイスが開発された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１、９１３、１９８７を参照されたい）。
有機ＥＬデバイス（ＯＬＥＤ）は、有機エレクトロルミネセント材料に電気を印加することによって電気エネルギーを光に変換し、通常、アノード、カソード及び２つの電極間に形成された有機層を含む。有機ＥＬデバイスの有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層（ホスト材料及びドーパント材料を含有する）、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等を含んでもよい。有機層において使用される材料は、それらの機能に応じて、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、電子注入材料等に分類され得る。有機ＥＬデバイスでは、電圧の印加により、アノードからの正孔とカソードからの電子とが発光層に注入され、正孔と電子との再結合により、高エネルギーを有する励起子が生成される。有機発光化合物は、有機発光化合物が励起状態から基底状態に戻るとき、エネルギーによって励起状態に移行し、エネルギーから光を発する。
有機ＥＬデバイスにおける発光効率を決定する最も重要な要因は発光材料である。発光材料には、高い量子効率、電子及び正孔の高い移動度、並びに形成された発光材料層の均一性及び安定性の特徴が要求される。発光材料は、発光色によって青色、緑色、及び赤色の発光材料に分類され、更に黄色又は橙色の発光材料が含まれる。更に、発光材料は、機能面でホスト材料とドーパント材料に分類される。近年、緊急の課題は、高効率及び長寿命を有する有機ＥＬデバイスの開発である。特に、中型及び大型のＯＬＥＤパネルに必要なＥＬ特性を考慮すると、従来の材料を凌ぐ非常に優れた発光材料の開発が急務である。このために、好ましくは、固体状態の溶媒及びエネルギー伝送器として、ホスト材料は、真空下で蒸着するために高い純度及び適した分子量を有するのがよい。さらに、ホスト材料は、熱安定性を達成するための高いガラス転移温度及び熱分解温度、長い寿命を達成するための高い電気化学安定性、非晶質薄膜の簡単な成形性、隣接した層との良い付着性を有すること、及び層間の移動がないことが必要とされる。
ホストとドーパントとの組合せとして発光材料を使用して、色純度、発光効率、及び安定性を改良することができる。一般的に、すぐれた特性を有するＥＬデバイスは、ドーパントをホストにドープすることによって形成される発光層を含む構造を有する。このようなドーパント／ホスト材料システムを発光材料として使用するとき、ホスト材料はＥＬデバイスの効率及び寿命に非常に影響を与えるので、それらの選択は重要である。
特開２００１−２３７７７号公報には、窒素を含有する５員ヘテロアリールがフェナントレン骨格の中間ベンゼン環で縮合されている化合物をホスト材料として使用する有機エレクトロルミネセントデバイスが開示されている。前記文献に開示された化合物を含む有機エレクトロルミネセントデバイスは、青色のすぐれた色純度特性を示す。しかしながら、前記文献は、燐光発光層の混合構造を開示せず、駆動電圧、電流効率、及び駆動寿命の改良をさらに必要とする。
本開示の目的は、高い発光効率を維持しながら長い寿命を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを提供することである。
上記の技術的問題を解決するための集中的な研究の結果として、本発明者は、前述の目的は、以下の式１又は２によって表される少なくとも１つの第１のホスト化合物と、以下の式３によって表される少なくとも１つの第２のホスト化合物とを含む複数のホスト材料によって達成することができることを見い出し、本発明を完成した。
Figure 2020510999
 （式中、
Ｘ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｙ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１は、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１が−ＮＲ７−を表すとき、Ｙ１は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｒ１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
Ｒ２〜Ｒ８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Ｌ１は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
ａは１を表し、ｂ及びｃはそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ及びｅはそれぞれ独立して、１〜４の整数を表し、
ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
Figure 2020510999
 （式中、
Ｘ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｙ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１１は、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１１が−ＮＲ１７−を表すとき、Ｙ１１は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｘは、Ｎ又はＣＨを表し、
Ｒ１１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
Ｒ１２〜Ｒ１８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Ｌ２は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
ａ’は１を表し、ｂ’及びｃ’はそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ’は１〜４の整数を表し、
ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
発明の有利な効果
本開示によるフェナントロオキサゾール系及びフェナントロチアゾール系化合物は、本質的に高い電気陰性度及び電子豊富基を有すると共に、フェナントレン及びオキサゾール、又はフェナントレン及びチアゾール等が縮合している構造として硬質な特性を有し、本開示の上記の化合物は分子間電荷遷移を促進する。さらに、このような分子間積層が強化される場合、水平分子配向の導入が容易になり、それによって速い電子電流特性を導入することができる。したがって、トリアジン及びピリミジン誘導体等の限られた構造物を発光材料として使用することによって電子輸送層と共に分子間積層効果を維持しながら、電流効率及び電力効率、並びに高純度色などの界面特性及びすぐれた発光効率を改良することによって比較的低い駆動電圧を示す有機エレクトロルミネセントデバイスを提供することができる。
さらに、第１のホストとしてフェナントロオキサゾール系化合物及びフェナントロチアゾール系化合物で置換された正孔型アミンと、第２のホストとしてフェナントロオキサゾール系化合物及びフェナントロチアゾール系化合物で置換された電子型アジン材料とを混合する発光材料を使用するとき、高い効率、長い寿命、及び速い駆動電圧を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを導入することができる。一般的に、燐光発光材料が、高い二面角を有するカルバゾール型誘導体などの他の置換基で置換されるとき、電子電流の遮断のために駆動電圧が増加し、効率が減少する。しかしながら、本開示による発光化合物を使用するとき、速い電流注入特性によって並びに分子間積層及び相互作用を改良することにより界面特性を改良して電流効率及び電力効率、並びに高純度色などの比較的低い駆動電圧及びすぐれた発光効率を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを製造することができる。
比較例２及びデバイス実施例１において製造された有機エレクトロルミネセントデバイスの輝度による電流効率を示す。
以下、本開示を詳細に説明する。しかしながら、以下の説明は、本開示を説明することを意図しており、決して本開示の範囲を限定することを意味しない。
上記の式１、２、又は３によって表される有機エレクトロルミネセント化合物を含む有機エレクトロルミネセントデバイスは、下記の通り、より詳細に説明される。
上記の式１及び２において、Ｘ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｙ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１は、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１が−ＮＲ７−を表すとき、Ｙ１は−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表す。本開示の一実施形態によれば、Ｘ１及びＹ１の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−ＮＲ７−、−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。さらに、本開示の別の実施形態によれば、Ｘ１及びＹ１の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。ここで、Ｘ１及びＹ１の両方が−Ｏ−又は−Ｓ−を表すことはできず、Ｘ１及びＹ１のどちらか一方が−Ｏ−であることができるとき、他方は−Ｓ−であることができない。例えば、Ｘ１は−Ｎ＝であることができ、且つＹ１は−Ｏ−であることができ、Ｘ１は−Ｏ−であることができ、且つＹ１は−Ｎ＝であることができるか、或いはＸ１は−Ｓ−であることができ、且つＹ１は−Ｎ＝であることができる。
上記の式１及び２において、Ｒ１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、より好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２０員）ヘテロアリールを表し、例えば、非置換フェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、メチルで置換されたフルオレニル、メチルで置換されたベンゾフルオレニル、非置換ジベンゾフラニル、非置換ジベンゾチオフェニル、スピロ［フルオレン−フルオレン］イル、或いはスピロ［フルオレン−ベンゾフルオレン］イルであることができる。
上記の式１及び２において、Ｒ２〜Ｒ６は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２５）アリール、置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ２５）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、より好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール、置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換ジ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素及び酸素から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、ヘテロアリールは、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含んでもよい。例えば、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立して、置換又は非置換フェニル、置換又は非置換ｍ−ビフェニル、置換又は非置換ｐ−ビフェニル、置換又は非置換フルオレニル、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フェナントレニル、或いは置換又は非置換ベンゾフルオレニルであることができる。
上記の式１及び２において、ａは１又は２を表し、好ましくは、１；ｂ及びｃはそれぞれ独立して、１又は２を表し、好ましくは、１；ｄ及びｅはそれぞれ独立して、１〜４の整数を表し、好ましくは、１又は２を表す。
上記の式１及び２において、Ｌ１は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレン、好ましくは、単結合、或いは置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ１８）アリーレン、より好ましくは、単結合、或いは非置換（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレンを表し、例えば、単結合、或いは非置換フェニレンであることができる。
式１又は２によって表される化合物は、以下の式１−１〜１−５の任意の１つによって表される：
Figure 2020510999
上記の式１−１〜１−５において、Ｒ１〜Ｒ６、Ｌ１及びａ〜ｅは、式１及び２に定義された通りである。
上記の式３において、Ｘ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｙ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１１は、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１１が−ＮＲ１７−を表すとき、Ｙ１１は−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表す。本開示の一実施形態によれば、Ｘ１１及びＹ１１の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−ＮＲ１７−、−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。さらに、本開示の別の実施形態によれば、Ｘ１１及びＹ１１の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。ここで、Ｘ１１及びＹ１１の両方が−Ｏ−又は−Ｓ−を表すことはできず、Ｘ１及びＹ１のどちらか一方が−Ｏ−であることができるとき、他方は−Ｓ−であることができない。
上記の式３において、Ｒ１１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、より好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２０員）ヘテロアリールを表し、例えば、非置換フェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、メチルで置換されたフルオレニル、置換又は非置換カルバゾリル、メチルで置換されたベンゾフルオレニル、非置換ジベンゾフラニル、非置換ジベンゾチオフェニル、非置換ベンゾナフトフラニル、スピロ［フルオレン−フルオレン］イル、或いはスピロ［フルオレン−ベンゾフルオレン］イルであることができる。
上記の式３において、Ｒ１２〜Ｒ１８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２５）アリール、置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ２５）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、より好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール、置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換ジ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、ヘテロアリールは、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む。例えば、Ｒ１５及びＲ１６は、それぞれ独立して、置換又は非置換フェニル、置換又は非置換ｏ−ビフェニル、置換又は非置換ｍ−ビフェニル、置換又は非置換ｐ−ビフェニル、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フルオレニル、置換又は非置換カルバゾリル、置換又は非置換ジベンゾチオフェニル、置換又は非置換ベンゾフルオレニル、置換又は非置換ベンゾカルバゾール、及び置換又は非置換ベンゾナフトチオフェンからなる群から選択されてもよい。
上記の式３において、ａ’は１又は２、好ましくは１を表し；ｂ’及びｃ’はそれぞれ独立して、１又は２、好ましくは１を表し；ｄ’は１〜４の整数を表し、好ましくは、１又は２を表す。
上記の式３において、ＸはＮ又はＣＨを表す。
上記の式３において、Ｌ２は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレン、好ましくは、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ１８）アリーレン、より好ましくは、単結合、非置換（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレンを表し、例えば、単結合又は非置換フェニレンであることができる。
式３によって表される化合物は、以下の式３−１〜３−６の任意の１つによって表される：
Figure 2020510999
上記の式３−１〜３−６において、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｌ２、Ｘ及びａ’〜ｄ’は、式３に定義された通りである。
本明細書において、「（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル」は、鎖を構成する１〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルキルであることを意図し、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、及びｔｅｒｔ−ブチル等を含む。「（Ｃ２〜Ｃ３０）アルケニル」は、鎖を構成する２〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは２〜２０、より好ましくは２〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルケニルであることを意図し、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−エニル等を含む。「（Ｃ２〜Ｃ３０）アルキニル」は、鎖を構成する２〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは２〜２０、より好ましくは２〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルキニルであることを意図し、エチニル、１−プロピニル、２−プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、３−ブチニル、１−メチルペント−２−イニル等を含む。「（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル」は、３〜３０の環骨格炭素原子（炭素原子数は好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜７である）を有する単環又は多環式炭化水素であることを意図し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を含む。「（３〜７員）ヘテロシクロアルキル」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰ、好ましくはＯ、Ｓ、及びＮからなる群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む、３〜７、好ましくは５〜７の環骨格原子を有するシクロアルキルであることを意図し、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等を含む。「（Ｃ６〜Ｃ６０）アリール（エン）」は、６〜６０の環骨格炭素原子（環骨格炭素原子数は好ましくは６〜３０、より好ましくは６〜２０である）を有する芳香族炭化水素に由来する単環式又は縮合環基であることを意図し、部分的に飽和していてもよく、スピロ構造を含んでもよい。上記のアリールとしては、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、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、トリフェニルエチレニル、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、フルオランテニル等を挙げることができる。「（３〜３０員）ヘテロアリール（ヘテロアリーレン）」という用語は、３〜３０の環骨格原子を有し、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ及びＰからなる群から選択される少なくとも１つ、好ましくは１〜４つのヘテロ原子を含むアリールであることを意図する。上記のヘテロアリールは、単環式環であるか、又は少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であり得、部分的に飽和され得、単結合を介してヘテロアリール基に少なくとも１つのヘテロアリール又はアリール基を結合することにより形成されるものであり得る。ヘテロアリールには、単環式環型ヘテロアリール、例えばフリル、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、イソキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等、及び縮合環型ヘテロアリール、例えばベンゾフラニル、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、ベンズイミダゾリル、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、ベンゾインドリル、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、ナフチリジル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル等が含まれる。「窒素を含有する（５〜３０員）ヘテロアリール」は、少なくとも１つのＮ、及び５〜３０の環骨格原子（環骨格原子の数は好ましくは５〜２０、より好ましくは５〜１５である）を有し、好ましくは１〜４のヘテロ原子を有するアリール基であることを意図し、単環式環、又は少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であってもよく、部分的に飽和していてもよく、少なくとも１つのヘテロアリール又はアリール基をヘテロアリール基に単結合によって結合することによって形成されるものであってもよく、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等の単環式環型ヘテロアリール、及びベンズイミダゾリル、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、フェナントリジニル等の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。
さらに、「置換又は非置換」という表現における「置換」は、特定の官能基中で水素原子が別の原子又は別の官能基（即ち、置換基）で置き換えられていることを意味する。式１〜３のＲ１〜Ｒ８、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｌ１、及びＬ２における置換アルキル、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）、置換トリアルキルシリル、置換トリアリールシリル、置換ジアルキルアリールシリル、置換アルキルジアリールシリル、置換モノ−又はジ−アルキルアミノ、置換モノ−又はジ−アリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、及び置換単環式環又は多環式環、脂環式環又は芳香環の置換基は、それぞれ独立して、ジュウテリウム；ハロゲン；シアノ；カルボキシル；ニトロ；ヒドロキシ；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル；ハロ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル；（Ｃ２〜Ｃ３０）アルケニル；（Ｃ２〜Ｃ３０）アルキニル；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルチオ；（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル；（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；（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール−又はジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール；シアノ−、（３〜３０員）ヘテロアリール−、又はトリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル置換又は非置換（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−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ；モノ−又はジ−（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、それぞれ独立して、（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキル；（Ｃ６〜Ｃ１８）アリール−置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール；シアノ−、トリ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールシリル−、又は（３〜２０員）ヘテロアリール−、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール；トリ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールシリル；及び（Ｃ１〜Ｃ２０）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。
式１又は２によって表される化合物は、より具体的には、下記の化合物によって示されてもよいが、それらに限定されない：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
式３によって表される化合物は、より具体的には、下記の化合物によって示されてもよいが、それらに限定されない：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
本開示による有機エレクトロルミネセントデバイスは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の少なくとも１つの有機層を含む。有機層は、ホストと燐光ドーパントとを含む発光層を含む。ホストは複数のホスト化合物を含み、複数のホスト化合物の少なくとも第１のホスト化合物は、上記の式１又は２によって表され、第２のホスト化合物は、上記の式３によって表される。
本開示において、発光層は、光を放出する層であり、単層であり得、又は２つ以上の層が積層される複数の層であり得る。発光層において、ホスト化合物に基づくドーパント化合物のドーピング濃度は、２０重量％未満であることが好ましい。
有機層は、発光層を含んでもよく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、中間層、正孔阻止層、及び電子阻止層から選択される少なくとも１つの層を更に含んでもよい。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、第１のホスト化合物の、第２のホスト化合物に対する重量比は１：９９〜９９：１の範囲である。
本開示による有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれるドーパントは、好ましくは少なくとも１つの燐光ドーパントである。本発明による有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれる燐光ドーパント材料は、特に限定されないが、好ましくはイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、銅（Ｃｕ）、及び白金（Ｐｔ）の金属化錯体化合物から選択されることができ、より好ましくは、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、銅（Ｃｕ）、及び白金（Ｐｔ）のオルト金属化錯体化合物から選択されることができ、さらにより好ましくはオルト金属化イリジウム錯体化合物であり得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれるドーパントは、以下の式１０１で表される化合物を含み得るが、これらに限定されない：
Figure 2020510999
 （式中、Ｌは以下の構造１又は２：
Figure 2020510999
 から選択され、Ｒ１００〜Ｒ１０３は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、シアノ、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、或いは置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシを表すか；或いはＲ１００〜Ｒ１０３は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環、例えば、置換又は非置換キノリン、置換又は非置換ベンゾフロピリジン、置換又は非置換ベンゾチエノピリジン、置換又は非置換インデノピリジン、置換又は非置換ベンゾフロキノリン、置換又は非置換ベンゾチエノキノリン、或いは置換又は非置換インデノキノリンを形成してもよく；Ｒ１０４〜Ｒ１０７は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、シアノ、或いは置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシを表すか；或いはＲ１０４〜Ｒ１０７は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環、例えば、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フルオレン、置換又は非置換ジベンゾチオフェン、置換又は非置換ジベンゾフラン、置換又は非置換インデノピリジン、置換又は非置換ベンゾフロピリジン、或いは置換又は非置換ベンゾチエノピリジンを形成してもよく；Ｒ２０１〜Ｒ２１１は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールを表すか；或いはＲ２０１〜Ｒ２１１は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環を形成してもよく；ｎは、１〜３の整数を表す）
ドーパント材料の具体例には、以下のものが含まれる：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機層中にアリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含んでもよい。
更に、本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、有機層は、１族の金属、２族の金属、４族の遷移金属、５族の遷移金属、周期律表のｄ−遷移元素のランタニド及び有機金属、前述の金属を含む少なくとも１つの錯体化合物からなる群から選択される少なくとも１つの金属を更に含み得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、一方又は両方の電極の内部表面にカルコゲナイド層、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（以下、「表面層」）を配置することが好ましい場合がある。具体的には、エレクトロルミネセント媒体層のアノード表面にシリコン又はアルミニウムのカルコゲナイド（酸化物を含む）層を配置することが好ましく、エレクトロルミネセント媒体層のカソード表面に金属ハロゲン化物層又は金属酸化物層を配置することが好ましい。このような表面層は、有機エレクトロルミネセントデバイスに動作安定性をもたらすことができる。好ましくは、前述のカルコゲナイドは、ＳｉＯＸ（１≦Ｘ≦２）、ＡｌＯＸ（１≦Ｘ≦１．５）、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等を含み、前述の金属ハロゲン化物は、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、希土類金属フッ化物等を含み、前述の金属酸化物は、Ｃｓ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ等を含む。
アノードと発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層、又は電子阻止層、或いはそれらの組合せから選択される層を用いてもよい。正孔注入層は、正孔注入障壁（又は正孔注入電圧）をアノードから正孔輸送層又は電子阻止層まで下げるために複数層から形成されてもよい。２つの化合物をそれぞれの層において同時に使用することができる。また、正孔輸送層又は電子阻止層は複数層から形成されてもよい。
発光層とカソードとの間に、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、又は電子注入層、又はそれらの組合せから選択される層を用いてもよい。電子緩衝層は、電子の注入を制御すると共に発光層と電子注入層との間の界面特性を高めるために複数層から形成されてもよい。２つの化合物をそれぞれの層において同時に使用することができる。また、正孔阻止層又は電子輸送層は複数層から形成されてもよく、それぞれの層は、２つ以上の化合物を含むことができる。
さらに、本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、電子輸送化合物と還元性ドーパントとの混合領域又は正孔輸送化合物と酸化性ドーパントとの混合領域は、電極の対の少なくとも一方の表面に配置されていることが好ましい。この場合、電子輸送化合物は、アニオンに還元されるため、混合領域からエレクトロルミネセント媒体への電子の注入及び輸送がより容易になる。更に、正孔輸送化合物は、カチオンに酸化されるため、混合領域からエレクトロルミネセント媒体への正孔の注入及び輸送がより容易になる。好ましくは、酸化性ドーパントは、種々のルイス酸及びアクセプター化合物を含み、還元性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属及びそれらの混合物を含む。還元性ドーパント層を電荷発生層として使用して、２つ以上の発光層を有し且つ白色光を放出する有機エレクトロルミネセントデバイスを調製することができる。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスの各層を形成するために、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ及びイオンプレーティングなどの乾式成膜方法又はインクジェット印刷、ノズル印刷、スロットコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング及びフローコーティングなどの湿式成膜方法を使用することができる。
湿式製膜法を用いる場合、各層を形成する材料をエタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等などの任意の適切な溶媒に溶解又は拡散させることによって薄膜を形成することができる。各層を形成する材料を溶解又は拡散させることができ、製膜能力に問題がない場合、溶媒は、任意の溶媒であり得る。
また、本開示の第１及び第２のホスト化合物は、同時蒸発又は混合蒸発され得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスを使用することによって、ディスプレイシステム又は照明システムを製造することができる。
以下に、本開示による有機エレクトロルミネセント化合物、その調製方法、及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイスの発光特性は、本開示を詳細に理解するために本開示の代表的な化合物に関して詳細に説明される。
実施例１：化合物Ｈ１−１の調製
Figure 2020510999
 化合物１−１（４ｇ、１２ｍｍｏｌ）、ビス（ビフェニル−４−イル）［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］−ジオキサボラン−２−イル）フェニル］アミン（６．８ｇ、１３ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）（０．３ｇ、１ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．９ｇ、２ｍｍｏｌ）、炭酸セシウム（１１．５ｇ、３５ｍｍｏｌ）、６０ｍＬのｏ−キシレン、１５ｍＬのエタノール、及び１５ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、３時間還流した。反応の終了後に、有機層を蒸留水で洗浄し、酢酸エチルで抽出した。次に、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で取り除き、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物Ｈ１−１を得た（２．２ｇ、収率：２７％）。
Figure 2020510999
実施例２：化合物Ｈ１−４２の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（４．８ｇ、１１．３４ｍｍｏｌ）、Ｎ−（４−ブロモフェニル）−Ｎ−フェニル−［１，１’−ビフェニル］−４−アミン（５ｇ、１２．４７ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．４ｇ、０．３４ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（３．０ｇ、２８．３５ｍｍｏｌ）、５７ｍＬのトルエン、１４ｍＬのエタノール、及び１４ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で４時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ１−４２を得た（１．４ｇ、収率：２０．０％）。
Figure 2020510999
実施例３：化合物Ｈ１−２７の調製
Figure 2020510999
 化合物３−１（４．５ｇ、１６．０９ｍｍｏｌ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（５．５ｇ、１９．３１ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）（０．２ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスフィン（０．８ｍＬ、１．６０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（２．３ｇ、２４．１４ｍｍｏｌ）、及び８０ｍＬのｏ−キシレンを反応器内に添加し、１２０℃で２時間還流した。反応の終了後に、混合物を室温に冷却し、得られた固体を濾過し、酢酸エチルで洗浄した。濾液を減圧下で蒸留し、得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ１−２７を得た（２．４ｇ、収率：２８％）。
Figure 2020510999
実施例４：化合物Ｈ２−１の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（１０ｇ、２３．７ｍｍｏｌ）、２−クロロ−４，６−ジフェニルトリアジン（ＣＡＳ：３８４２−５５−５、５．８ｇ、２１．６ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．２ｇ、１．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（７．５ｇ、５９ｍｍｏｌ）、９０ｍＬのトルエン、３０ｍＬのエタノール、及び３０ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で４時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ２−１を得た（５．７ｇ、収率：５０％）。
Figure 2020510999
実施例５：化合物Ｈ２−２の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（３．４８ｇ、８．３ｍｍｏｌ）、２−（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−４−クロロ−６−フェニル−１，３，５−トリアジン（ＣＡＳ：１４７２０６２−９４−４、３．５３ｇ、９．１ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．４８ｇ、０．４１ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（２．２ｇ、２０．７ｍｍｏｌ）、２８ｍＬのトルエン、７ｍＬのエタノール、及び７ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で５時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ２−２を得た（３．７ｇ、収率：７４％）。
Figure 2020510999
上記の実施例１及び３において合成された化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギー、ＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）エネルギー、及び三重項エネルギーは、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１ｇ（ｄ）レベルにおいて密度汎関数理論（ＤＦＴ）を使用して計算され、以下の表１に示される。
基本的には、上に記載されたように測定されたＬＵＭＯ及びＨＯＭＯエネルギー値は、負の値を有する；しかしながら、便宜上、絶対値で表される。さらに、ＬＵＭＯ／ＨＯＭＯエネルギー値の度合いを比較するとき、それはそれらの絶対値を比較する。
Figure 2020510999
上記の表１を参照して、一実施形態による第１のホスト化合物、すなわち、式１によって表される化合物Ｈ１−１、及び式２によって表される化合物Ｈ１−２７のデバイス特性を比較し、予想することができる。具体的には、化合物Ｈ１−２７は、化合物Ｈ１−１と同様なＨＯＭＯエネルギー値を有し、化合物Ｈ１−１よりも低いＬＵＭＯエネルギー値を有する。したがって、化合物Ｈ１−２７が使用されるときに電子キャリアが十分に閉じ込められることが予想される。さらに、ホスト化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７を強い電子電流特性を有するホストと組み合わせるとき、そのエネルギー値はエキシプレックス形成に問題はないことを確認することができる。さらに、化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７の三重項エネルギー値はそれぞれ、２．４ｅＶ及び２．５ｅＶであり、それらはドーパントの三重項エネルギーを阻止するために十分である。すなわち、一実施形態による第１のホスト化合物として化合物Ｈ１−１又はＨ１−２７を使用するとき、それらのうちの一方を含有するデバイスは他方を含有するデバイスと同様なデバイス特性を示すことを予想することができる。
したがって、以下のデバイス実施例において、代表的な第１のホスト化合物として式１によって表される化合物Ｈ１−１及びＨ１−４２だけを使用することによって有機エレクトロルミネセントデバイスを製造し、そのデバイスの特性を説明する。
比較例１：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
本開示によらないＯＬＥＤデバイスを作製した。最初に、ＯＬＥＤ用ガラス基板（ジオマテック株式会社、日本）の透明電極酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜（１０Ω／ｓｑ）を、アセトン、及びイソプロピルアルコールで順次超音波洗浄し、次いでイソプロパノール中に保存した。次に、ＩＴＯ基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着した。化合物ＨＩ−１を真空蒸着装置のセルに導入し、次いで、装置のチャンバー内の圧力を１０−７トールに制御した。その後、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これによりＩＴＯ基板に厚さ８０ｎｍの第１の正孔注入層を形成した。次に、化合物ＨＩ−２を真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加して、導入された材料を蒸発させ、それによって厚さ５ｎｍの第２の正孔注入層を第１の正孔注入層上に形成した。次に、化合物ＨＴ−１を真空蒸着装置の別のセル中に導入した。その後、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これにより第２の正孔注入層に厚さ１０ｎｍの第１の正孔輸送層を形成した。次いで、化合物ＨＴ−２を真空蒸着装置の別のセルに導入し、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これにより第１の正孔輸送層に厚さ６０ｎｍの第２の正孔輸送層を形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、発光層を以下の通り蒸着した。ホストとして化合物Ｈ１−１を真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして化合物Ｄ−３９を装置の別のセルに導入した。２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントをホストとドーパントの総量に基づいて３重量％のドープ量で蒸着させて、第２の正孔輸送層に厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。次に、５０：５０の重量比で電子輸送材料として化合物ＥＴＬ−１及びＥＩＬ−１を発光層上に蒸着させて、厚さ３５ｎｍの電子輸送層を形成した。次に、電子輸送層に電子注入層として化合物ＥＩＬ−１を２ｎｍの厚さに蒸着した後、別の真空蒸着装置で電子注入層に厚さ８０ｎｍのＡｌカソードを蒸着した。このようにして、ＯＬＥＤデバイスを作製した。ＯＬＥＤデバイスを作製するために使用された全ての材料を、１０−６トールで真空昇華によって精製した。
比較例２：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
発光材料としてＨ１−１の代わりに化合物Ｈ２−２を使用したこと以外、比較例１の場合と同じ方法でＯＬＥＤデバイスを製造した。
比較例３：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
発光材料としてＨ１−１の代わりに化合物Ｈ２−１を使用したこと以外、比較例１の場合と同じ方法でＯＬＥＤデバイスを製造した。
デバイスの実施例１〜３：本開示による赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
デバイス実施例１〜３において、ホストとして以下の表２に記載された第１のホスト化合物及び第２のホスト化合物のそれぞれを真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして化合物Ｄ−３９を装置の別のセルに導入したこと以外、ＯＬＥＤデバイスを比較例１の場合と同じ方法で製造した。２つのホスト材料を１：１の同じ比率で且つ同時に蒸発させ、ドーパントをホスト及びドーパントの総重量に基づいて３重量％のドーピング量で異なった速度で蒸発させ、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。
上記のように製造された比較例１〜３及びデバイス実施例１〜３の有機エレクトロルミネセントデバイスの、１，０００ニトの輝度での駆動電圧、発光効率、及びＣＩＥ色座標及び５，０００ニトの輝度で発光が１００％から９０％に低下されるためにかかった時間（寿命；Ｔ９０）を以下の表２に示す。さらに、比較例２及びデバイス実施例１において製造される有機エレクトロルミネセントデバイスの輝度による電流効率を図１に示す。
Figure 2020510999
上記のデバイス実施例１〜３から、本開示の化合物の組合せは、比較例の駆動電圧と同様な駆動電圧を維持しながら効率及び寿命特性を大幅に改良することができることが確認された。具体的には、図１を参照して、一実施形態による有機エレクトロルミネセントデバイスとして発光層の組合せは、単一発光層の組合せである、比較例と比べてロールオフの改良に大きな効果を示す。
比較例及びデバイスの実施例に用いた化合物を下記表３に示す。
Figure 2020510999
本開示は、複数のホスト材料及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイスに関する。
エレクトロルミネセントデバイス（ＥＬデバイス）は、より広い視野角、より大きいコントラスト比及びより速い応答時間を提供するという利点を有する自発光ディスプレイデバイスである。発光層を形成するための材料として小さい芳香族ジアミン分子とアルミニウム錯体を用いて１９８７年にＥａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋによって最初の有機ＥＬデバイスが開発された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１、９１３、１９８７を参照されたい）。
有機ＥＬデバイス（ＯＬＥＤ）は、有機エレクトロルミネセント材料に電気を印加することによって電気エネルギーを光に変換し、通常、アノード、カソード及び２つの電極間に形成された有機層を含む。有機ＥＬデバイスの有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層（ホスト材料及びドーパント材料を含有する）、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等を含んでもよい。有機層において使用される材料は、それらの機能に応じて、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、電子注入材料等に分類され得る。有機ＥＬデバイスでは、電圧の印加により、アノードからの正孔とカソードからの電子とが発光層に注入され、正孔と電子との再結合により、高エネルギーを有する励起子が生成される。有機発光化合物は、有機発光化合物が励起状態から基底状態に戻るとき、エネルギーによって励起状態に移行し、エネルギーから光を発する。
有機ＥＬデバイスにおける発光効率を決定する最も重要な要因は発光材料である。発光材料には、高い量子効率、電子及び正孔の高い移動度、並びに形成された発光材料層の均一性及び安定性の特徴が要求される。発光材料は、発光色によって青色、緑色、及び赤色の発光材料に分類され、更に黄色又は橙色の発光材料が含まれる。更に、発光材料は、機能面でホスト材料とドーパント材料に分類される。近年、緊急の課題は、高効率及び長寿命を有する有機ＥＬデバイスの開発である。特に、中型及び大型のＯＬＥＤパネルに必要なＥＬ特性を考慮すると、従来の材料を凌ぐ非常に優れた発光材料の開発が急務である。このために、好ましくは、固体状態の溶媒及びエネルギー伝送器として、ホスト材料は、真空下で蒸着するために高い純度及び適した分子量を有するのがよい。さらに、ホスト材料は、熱安定性を達成するための高いガラス転移温度及び熱分解温度、長い寿命を達成するための高い電気化学安定性、非晶質薄膜の簡単な成形性、隣接した層との良い付着性を有すること、及び層間の移動がないことが必要とされる。
ホストとドーパントとの組合せとして発光材料を使用して、色純度、発光効率、及び安定性を改良することができる。一般的に、すぐれた特性を有するＥＬデバイスは、ドーパントをホストにドープすることによって形成される発光層を含む構造を有する。このようなドーパント／ホスト材料システムを発光材料として使用するとき、ホスト材料はＥＬデバイスの効率及び寿命に非常に影響を与えるので、それらの選択は重要である。
特開２００１−２３７７７号公報には、窒素を含有する５員ヘテロアリールがフェナントレン骨格の中間ベンゼン環で縮合されている化合物をホスト材料として使用する有機エレクトロルミネセントデバイスが開示されている。前記文献に開示された化合物を含む有機エレクトロルミネセントデバイスは、青色のすぐれた色純度特性を示す。しかしながら、前記文献は、燐光発光層の混合構造を開示せず、駆動電圧、電流効率、及び駆動寿命の改良をさらに必要とする。
本開示の目的は、高い発光効率を維持しながら長い寿命を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを提供することである。
上記の技術的問題を解決するための集中的な研究の結果として、本発明者は、前述の目的は、以下の式１又は２によって表される少なくとも１つの第１のホスト化合物と、以下の式３によって表される少なくとも１つの第２のホスト化合物とを含む複数のホスト材料によって達成することができることを見い出し、本発明を完成した。
Figure 2020510999
 （式中、
Ｘ １ は、−Ｎ＝、−ＮＲ ７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｙ １ は、−Ｎ＝、−ＮＲ ８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ １ が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ １ は、−ＮＲ ８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ １ が−ＮＲ ７ −を表すとき、Ｙ １ は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｒ １ は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
Ｒ ２ 〜Ｒ ８ は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Ｌ １ は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
ａは１を表し、ｂ及びｃはそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ及びｅはそれぞれ独立して、１〜４の整数を表し、
ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
Figure 2020510999
 （式中、
Ｘ １１ は、−Ｎ＝、−ＮＲ １７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｙ １１ は、−Ｎ＝、−ＮＲ １８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ １１ が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ １１ は、−ＮＲ １８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ １１ が−ＮＲ １７ −を表すとき、Ｙ １１ は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
Ｘは、Ｎ又はＣＨを表し、
Ｒ １１ は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
Ｒ １２ 〜Ｒ １８ は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
Ｌ ２ は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
ａ’は１を表し、ｂ’及びｃ’はそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ’は１〜４の整数を表し、
ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
発明の有利な効果
本開示によるフェナントロオキサゾール系及びフェナントロチアゾール系化合物は、本質的に高い電気陰性度及び電子豊富基を有すると共に、フェナントレン及びオキサゾール、又はフェナントレン及びチアゾール等が縮合している構造として硬質な特性を有し、本開示の上記の化合物は分子間電荷遷移を促進する。さらに、このような分子間積層が強化される場合、水平分子配向の導入が容易になり、それによって速い電子電流特性を導入することができる。したがって、トリアジン及びピリミジン誘導体等の限られた構造物を発光材料として使用することによって電子輸送層と共に分子間積層効果を維持しながら、電流効率及び電力効率、並びに高純度色などの界面特性及びすぐれた発光効率を改良することによって比較的低い駆動電圧を示す有機エレクトロルミネセントデバイスを提供することができる。
さらに、第１のホストとしてフェナントロオキサゾール系化合物及びフェナントロチアゾール系化合物で置換された正孔型アミンと、第２のホストとしてフェナントロオキサゾール系化合物及びフェナントロチアゾール系化合物で置換された電子型アジン材料とを混合する発光材料を使用するとき、高い効率、長い寿命、及び速い駆動電圧を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを導入することができる。一般的に、燐光発光材料が、高い二面角を有するカルバゾール型誘導体などの他の置換基で置換されるとき、電子電流の遮断のために駆動電圧が増加し、効率が減少する。しかしながら、本開示による発光化合物を使用するとき、速い電流注入特性によって並びに分子間積層及び相互作用を改良することにより界面特性を改良して電流効率及び電力効率、並びに高純度色などの比較的低い駆動電圧及びすぐれた発光効率を有する有機エレクトロルミネセントデバイスを製造することができる。
比較例２及びデバイス実施例１において製造された有機エレクトロルミネセントデバイスの輝度による電流効率を示す。
以下、本開示を詳細に説明する。しかしながら、以下の説明は、本開示を説明することを意図しており、決して本開示の範囲を限定することを意味しない。
上記の式１、２、又は３によって表される有機エレクトロルミネセント化合物を含む有機エレクトロルミネセントデバイスは、下記の通り、より詳細に説明される。
上記の式１及び２において、Ｘ １ は、−Ｎ＝、−ＮＲ ７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｙ １ は、−Ｎ＝、−ＮＲ ８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ １ が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ １ は、−ＮＲ ８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ １ が−ＮＲ ７ −を表すとき、Ｙ １ は−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表す。本開示の一実施形態によれば、Ｘ １ 及びＹ １ の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−ＮＲ ７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。さらに、本開示の別の実施形態によれば、Ｘ １ 及びＹ １ の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。ここで、Ｘ １ 及びＹ １ の両方が−Ｏ−又は−Ｓ−を表すことはできず、Ｘ １ 及びＹ １ のどちらか一方が−Ｏ−であることができるとき、他方は−Ｓ−であることができない。例えば、Ｘ １ は−Ｎ＝であることができ、且つＹ １ は−Ｏ−であることができ、Ｘ １ は−Ｏ−であることができ、且つＹ １ は−Ｎ＝であることができるか、或いはＸ １ は−Ｓ−であることができ、且つＹ １ は−Ｎ＝であることができる。
上記の式１及び２において、Ｒ １ は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、より好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２０員）ヘテロアリールを表し、例えば、非置換フェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、メチルで置換されたフルオレニル、メチルで置換されたベンゾフルオレニル、非置換ジベンゾフラニル、非置換ジベンゾチオフェニル、スピロ［フルオレン−フルオレン］イル、或いはスピロ［フルオレン−ベンゾフルオレン］イルであることができる。
上記の式１及び２において、Ｒ ２ 〜Ｒ ６ は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２５）アリール、置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ２５）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、より好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール、置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換ジ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素及び酸素から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、ヘテロアリールは、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含んでもよい。例えば、Ｒ ５ 及びＲ ６ は、それぞれ独立して、置換又は非置換フェニル、置換又は非置換ｍ−ビフェニル、置換又は非置換ｐ−ビフェニル、置換又は非置換フルオレニル、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フェナントレニル、或いは置換又は非置換ベンゾフルオレニルであることができる。
上記の式１及び２において、ａは１又は２を表し、好ましくは、１；ｂ及びｃはそれぞれ独立して、１又は２を表し、好ましくは、１；ｄ及びｅはそれぞれ独立して、１〜４の整数を表し、好ましくは、１又は２を表す。
上記の式１及び２において、Ｌ １ は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレン、好ましくは、単結合、或いは置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ１８）アリーレン、より好ましくは、単結合、或いは非置換（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレンを表し、例えば、単結合、或いは非置換フェニレンであることができる。
式１又は２によって表される化合物は、以下の式１−１〜１−５の任意の１つによって表される：
Figure 2020510999
上記の式１−１〜１−５において、Ｒ １ 〜Ｒ ６ 、Ｌ １ 及びａ〜ｅは、式１及び２に定義された通りである。
上記の式３において、Ｘ １１ は、−Ｎ＝、−ＮＲ １７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｙ １１ は、−Ｎ＝、−ＮＲ １８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ １１ が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ １１ は、−ＮＲ １８ −、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ １１ が−ＮＲ １７ −を表すとき、Ｙ １１ は−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表す。本開示の一実施形態によれば、Ｘ １１ 及びＹ １１ の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−ＮＲ １７ −、−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。さらに、本開示の別の実施形態によれば、Ｘ １１ 及びＹ １１ の一方が−Ｎ＝であることができ、他方が−Ｏ−又は−Ｓ−であることができる。ここで、Ｘ １１ 及びＹ １１ の両方が−Ｏ−又は−Ｓ−を表すことはできず、Ｘ １ 及びＹ １ のどちらか一方が−Ｏ−であることができるとき、他方は−Ｓ−であることができない。
上記の式３において、Ｒ １１ は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、より好ましくは、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（５〜２０員）ヘテロアリールを表し、例えば、非置換フェニル、非置換ビフェニル、非置換ナフチル、メチルで置換されたフルオレニル、置換又は非置換カルバゾリル、メチルで置換されたベンゾフルオレニル、非置換ジベンゾフラニル、非置換ジベンゾチオフェニル、非置換ベンゾナフトフラニル、スピロ［フルオレン−フルオレン］イル、或いはスピロ［フルオレン−ベンゾフルオレン］イルであることができる。
上記の式３において、Ｒ １２ 〜Ｒ １８ は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２５）アリール、置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ２５）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、より好ましくは、それぞれ独立して、水素、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール、置換又は非置換（５〜２５員）ヘテロアリール、置換又は非置換ジ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ２５）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、ヘテロアリールは、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む。例えば、Ｒ １５ 及びＲ １６ は、それぞれ独立して、置換又は非置換フェニル、置換又は非置換ｏ−ビフェニル、置換又は非置換ｍ−ビフェニル、置換又は非置換ｐ−ビフェニル、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フルオレニル、置換又は非置換カルバゾリル、置換又は非置換ジベンゾチオフェニル、置換又は非置換ベンゾフルオレニル、置換又は非置換ベンゾカルバゾール、及び置換又は非置換ベンゾナフトチオフェンからなる群から選択されてもよい。
上記の式３において、ａ’は１又は２、好ましくは１を表し；ｂ’及びｃ’はそれぞれ独立して、１又は２、好ましくは１を表し；ｄ’は１〜４の整数を表し、好ましくは、１又は２を表す。
上記の式３において、ＸはＮ又はＣＨを表す。
上記の式３において、Ｌ ２ は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレン、好ましくは、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ１８）アリーレン、より好ましくは、単結合、非置換（Ｃ６〜Ｃ１２）アリーレンを表し、例えば、単結合又は非置換フェニレンであることができる。
式３によって表される化合物は、以下の式３−１〜３−６の任意の１つによって表される：
Figure 2020510999
上記の式３−１〜３−６において、Ｒ １１ 〜Ｒ １８ 、Ｌ ２ 、Ｘ及びａ’〜ｄ’は、式３に定義された通りである。
本明細書において、「（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル」は、鎖を構成する１〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルキルであることを意図し、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、及びｔｅｒｔ−ブチル等を含む。「（Ｃ２〜Ｃ３０）アルケニル」は、鎖を構成する２〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは２〜２０、より好ましくは２〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルケニルであることを意図し、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−エニル等を含む。「（Ｃ２〜Ｃ３０）アルキニル」は、鎖を構成する２〜３０の炭素原子（炭素原子数は好ましくは２〜２０、より好ましくは２〜１０である）を有する直鎖又は分岐アルキニルであることを意図し、エチニル、１−プロピニル、２−プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル、３−ブチニル、１−メチルペント−２−イニル等を含む。「（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル」は、３〜３０の環骨格炭素原子（炭素原子数は好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜７である）を有する単環又は多環式炭化水素であることを意図し、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等を含む。「（３〜７員）ヘテロシクロアルキル」は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰ、好ましくはＯ、Ｓ、及びＮからなる群から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む、３〜７、好ましくは５〜７の環骨格原子を有するシクロアルキルであることを意図し、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等を含む。「（Ｃ６〜Ｃ６０）アリール（エン）」は、６〜６０の環骨格炭素原子（環骨格炭素原子数は好ましくは６〜３０、より好ましくは６〜２０である）を有する芳香族炭化水素に由来する単環式又は縮合環基であることを意図し、部分的に飽和していてもよく、スピロ構造を含んでもよい。上記のアリールとしては、フェニル、ビフェニル、ターフェニル、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、トリフェニルエチレニル、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、フルオランテニル等を挙げることができる。「（３〜３０員）ヘテロアリール（ヘテロアリーレン）」という用語は、３〜３０の環骨格原子を有し、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ及びＰからなる群から選択される少なくとも１つ、好ましくは１〜４つのヘテロ原子を含むアリールであることを意図する。上記のヘテロアリールは、単環式環であるか、又は少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であり得、部分的に飽和され得、単結合を介してヘテロアリール基に少なくとも１つのヘテロアリール又はアリール基を結合することにより形成されるものであり得る。ヘテロアリールには、単環式環型ヘテロアリール、例えばフリル、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、イソキサゾリル、オキサゾリル、オキサジアゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、フラザニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等、及び縮合環型ヘテロアリール、例えばベンゾフラニル、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、ベンズイミダゾリル、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、ベンゾインドリル、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、ナフチリジル、カルバゾリル、フェノキサジニル、フェナントリジニル、ベンゾジオキソリル等が含まれる。「窒素を含有する（５〜３０員）ヘテロアリール」は、少なくとも１つのＮ、及び５〜３０の環骨格原子（環骨格原子の数は好ましくは５〜２０、より好ましくは５〜１５である）を有し、好ましくは１〜４のヘテロ原子を有するアリール基であることを意図し、単環式環、又は少なくとも１つのベンゼン環と縮合した縮合環であってもよく、部分的に飽和していてもよく、少なくとも１つのヘテロアリール又はアリール基をヘテロアリール基に単結合によって結合することによって形成されるものであってもよく、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、トリアジニル、テトラジニル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル等の単環式環型ヘテロアリール、及びベンズイミダゾリル、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、フェナントリジニル等の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。
さらに、「置換又は非置換」という表現における「置換」は、特定の官能基中で水素原子が別の原子又は別の官能基（即ち、置換基）で置き換えられていることを意味する。式１〜３のＲ １ 〜Ｒ ８ 、Ｒ １１ 〜Ｒ １８ 、Ｌ １ 、及びＬ ２ における置換アルキル、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）、置換トリアルキルシリル、置換トリアリールシリル、置換ジアルキルアリールシリル、置換アルキルジアリールシリル、置換モノ−又はジ−アルキルアミノ、置換モノ−又はジ−アリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、及び置換単環式環又は多環式環、脂環式環又は芳香環の置換基は、それぞれ独立して、ジュウテリウム；ハロゲン；シアノ；カルボキシル；ニトロ；ヒドロキシ；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル；ハロ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル；（Ｃ２〜Ｃ３０）アルケニル；（Ｃ２〜Ｃ３０）アルキニル；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ；（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルチオ；（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル；（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；（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール−又はジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール；シアノ−、（３〜３０員）ヘテロアリール−、又はトリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル置換又は非置換（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−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ；モノ−又はジ−（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、それぞれ独立して、（Ｃ１〜Ｃ２０）アルキル；（Ｃ６〜Ｃ１８）アリール−置換又は非置換（３〜２５員）ヘテロアリール；シアノ−、トリ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールシリル−、又は（３〜２０員）ヘテロアリール−、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ２０）アリール；トリ（Ｃ６〜Ｃ１８）アリールシリル；及び（Ｃ１〜Ｃ２０）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。
式１又は２によって表される化合物は、より具体的には、下記の化合物によって示されてもよいが、それらに限定されない：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
式３によって表される化合物は、より具体的には、下記の化合物によって示されてもよいが、それらに限定されない：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
本開示による有機エレクトロルミネセントデバイスは、アノード、カソード、及びアノードとカソードとの間の少なくとも１つの有機層を含む。有機層は、ホストと燐光ドーパントとを含む発光層を含む。ホストは複数のホスト化合物を含み、複数のホスト化合物の少なくとも第１のホスト化合物は、上記の式１又は２によって表され、第２のホスト化合物は、上記の式３によって表される。
本開示において、発光層は、光を放出する層であり、単層であり得、又は２つ以上の層が積層される複数の層であり得る。発光層において、ホスト化合物に基づくドーパント化合物のドーピング濃度は、２０重量％未満であることが好ましい。
有機層は、発光層を含んでもよく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、中間層、正孔阻止層、及び電子阻止層から選択される少なくとも１つの層を更に含んでもよい。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、第１のホスト化合物の、第２のホスト化合物に対する重量比は１：９９〜９９：１の範囲である。
本開示による有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれるドーパントは、好ましくは少なくとも１つの燐光ドーパントである。本発明による有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれる燐光ドーパント材料は、特に限定されないが、好ましくはイリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、銅（Ｃｕ）、及び白金（Ｐｔ）の金属化錯体化合物から選択されることができ、より好ましくは、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、銅（Ｃｕ）、及び白金（Ｐｔ）のオルト金属化錯体化合物から選択されることができ、さらにより好ましくはオルト金属化イリジウム錯体化合物であり得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスに含まれるドーパントは、以下の式１０１で表される化合物を含み得るが、これらに限定されない：
Figure 2020510999
 （式中、Ｌは以下の構造１又は２：
Figure 2020510999
 から選択され、Ｒ １００ 〜Ｒ １０３ は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、シアノ、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、或いは置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシを表すか；或いはＲ １００ 〜Ｒ １０３ は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環、例えば、置換又は非置換キノリン、置換又は非置換ベンゾフロピリジン、置換又は非置換ベンゾチエノピリジン、置換又は非置換インデノピリジン、置換又は非置換ベンゾフロキノリン、置換又は非置換ベンゾチエノキノリン、或いは置換又は非置換インデノキノリンを形成してもよく；Ｒ １０４ 〜Ｒ １０７ は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、シアノ、或いは置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシを表すか；或いはＲ １０４ 〜Ｒ １０７ は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環、例えば、置換又は非置換ナフチル、置換又は非置換フルオレン、置換又は非置換ジベンゾチオフェン、置換又は非置換ジベンゾフラン、置換又は非置換インデノピリジン、置換又は非置換ベンゾフロピリジン、或いは置換又は非置換ベンゾチエノピリジンを形成してもよく；Ｒ ２０１ 〜Ｒ ２１１ は、それぞれ独立して、水素、ジュウテリウム、ハロゲン、ハロゲン置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールを表すか；或いはＲ ２０１ 〜Ｒ ２１１ は、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換縮合環を形成してもよく；ｎは、１〜３の整数を表す）
ドーパント材料の具体例には、以下のものが含まれる：
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
Figure 2020510999
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスは、有機層中にアリールアミン系化合物及びスチリルアリールアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物をさらに含んでもよい。
更に、本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、有機層は、１族の金属、２族の金属、４族の遷移金属、５族の遷移金属、周期律表のｄ−遷移元素のランタニド及び有機金属、前述の金属を含む少なくとも１つの錯体化合物からなる群から選択される少なくとも１つの金属を更に含み得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、一方又は両方の電極の内部表面にカルコゲナイド層、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（以下、「表面層」）を配置することが好ましい場合がある。具体的には、エレクトロルミネセント媒体層のアノード表面にシリコン又はアルミニウムのカルコゲナイド（酸化物を含む）層を配置することが好ましく、エレクトロルミネセント媒体層のカソード表面に金属ハロゲン化物層又は金属酸化物層を配置することが好ましい。このような表面層は、有機エレクトロルミネセントデバイスに動作安定性をもたらすことができる。好ましくは、前述のカルコゲナイドは、ＳｉＯ Ｘ （１≦Ｘ≦２）、ＡｌＯ Ｘ （１≦Ｘ≦１．５）、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮ等を含み、前述の金属ハロゲン化物は、ＬｉＦ、ＭｇＦ ２ 、ＣａＦ ２ 、希土類金属フッ化物等を含み、前述の金属酸化物は、Ｃｓ ２ Ｏ、Ｌｉ ２ Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＣａＯ等を含む。
アノードと発光層との間に、正孔注入層、正孔輸送層、又は電子阻止層、或いはそれらの組合せから選択される層を用いてもよい。正孔注入層は、正孔注入障壁（又は正孔注入電圧）をアノードから正孔輸送層又は電子阻止層まで下げるために複数層から形成されてもよい。２つの化合物をそれぞれの層において同時に使用することができる。また、正孔輸送層又は電子阻止層は複数層から形成されてもよい。
発光層とカソードとの間に、電子緩衝層、正孔阻止層、電子輸送層、又は電子注入層、又はそれらの組合せから選択される層を用いてもよい。電子緩衝層は、電子の注入を制御すると共に発光層と電子注入層との間の界面特性を高めるために複数層から形成されてもよい。２つの化合物をそれぞれの層において同時に使用することができる。また、正孔阻止層又は電子輸送層は複数層から形成されてもよく、それぞれの層は、２つ以上の化合物を含むことができる。
さらに、本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスにおいて、電子輸送化合物と還元性ドーパントとの混合領域又は正孔輸送化合物と酸化性ドーパントとの混合領域は、電極の対の少なくとも一方の表面に配置されていることが好ましい。この場合、電子輸送化合物は、アニオンに還元されるため、混合領域からエレクトロルミネセント媒体への電子の注入及び輸送がより容易になる。更に、正孔輸送化合物は、カチオンに酸化されるため、混合領域からエレクトロルミネセント媒体への正孔の注入及び輸送がより容易になる。好ましくは、酸化性ドーパントは、種々のルイス酸及びアクセプター化合物を含み、還元性ドーパントは、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、希土類金属及びそれらの混合物を含む。還元性ドーパント層を電荷発生層として使用して、２つ以上の発光層を有し且つ白色光を放出する有機エレクトロルミネセントデバイスを調製することができる。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスの各層を形成するために、真空蒸着、スパッタリング、プラズマ及びイオンプレーティングなどの乾式成膜方法又はインクジェット印刷、ノズル印刷、スロットコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング及びフローコーティングなどの湿式成膜方法を使用することができる。
湿式製膜法を用いる場合、各層を形成する材料をエタノール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、ジオキサン等などの任意の適切な溶媒に溶解又は拡散させることによって薄膜を形成することができる。各層を形成する材料を溶解又は拡散させることができ、製膜能力に問題がない場合、溶媒は、任意の溶媒であり得る。
また、本開示の第１及び第２のホスト化合物は、同時蒸発又は混合蒸発され得る。
本開示の有機エレクトロルミネセントデバイスを使用することによって、ディスプレイシステム又は照明システムを製造することができる。
以下に、本開示による有機エレクトロルミネセント化合物、その調製方法、及びこれを含む有機エレクトロルミネセントデバイスの発光特性は、本開示を詳細に理解するために本開示の代表的な化合物に関して詳細に説明される。
実施例１：化合物Ｈ１−１の調製
Figure 2020510999
 化合物１−１（４ｇ、１２ｍｍｏｌ）、ビス（ビフェニル−４−イル）［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］−ジオキサボラン−２−イル）フェニル］アミン（６．８ｇ、１３ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）（０．３ｇ、１ｍｍｏｌ）、２−ジシクロヘキシルホスフィノ−２’，６’−ジメトキシビフェニル（０．９ｇ、２ｍｍｏｌ）、炭酸セシウム（１１．５ｇ、３５ｍｍｏｌ）、６０ｍＬのｏ−キシレン、１５ｍＬのエタノール、及び１５ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、３時間還流した。反応の終了後に、有機層を蒸留水で洗浄し、酢酸エチルで抽出した。次に、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。溶媒を回転蒸発器で取り除き、得られた生成物をカラムクロマトグラフィーによって精製して、化合物Ｈ１−１を得た（２．２ｇ、収率：２７％）。
Figure 2020510999
実施例２：化合物Ｈ１−４２の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（４．８ｇ、１１．３４ｍｍｏｌ）、Ｎ−（４−ブロモフェニル）−Ｎ−フェニル−［１，１’−ビフェニル］−４−アミン（５ｇ、１２．４７ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．４ｇ、０．３４ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（３．０ｇ、２８．３５ｍｍｏｌ）、５７ｍＬのトルエン、１４ｍＬのエタノール、及び１４ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で４時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ１−４２を得た（１．４ｇ、収率：２０．０％）。
Figure 2020510999
実施例３：化合物Ｈ１−２７の調製
Figure 2020510999
 化合物３−１（４．５ｇ、１６．０９ｍｍｏｌ）、９，９−ジメチル−Ｎ−フェニル−９Ｈ−フルオレン−２−アミン（５．５ｇ、１９．３１ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム（ＩＩ）（０．２ｇ、０．８０ｍｍｏｌ）、トリ−ｔ−ブチルホスフィン（０．８ｍＬ、１．６０ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（２．３ｇ、２４．１４ｍｍｏｌ）、及び８０ｍＬのｏ−キシレンを反応器内に添加し、１２０℃で２時間還流した。反応の終了後に、混合物を室温に冷却し、得られた固体を濾過し、酢酸エチルで洗浄した。濾液を減圧下で蒸留し、得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ１−２７を得た（２．４ｇ、収率：２８％）。
Figure 2020510999
実施例４：化合物Ｈ２−１の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（１０ｇ、２３．７ｍｍｏｌ）、２−クロロ−４，６−ジフェニルトリアジン（ＣＡＳ：３８４２−５５−５、５．８ｇ、２１．６ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（１．２ｇ、１．０ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム（７．５ｇ、５９ｍｍｏｌ）、９０ｍＬのトルエン、３０ｍＬのエタノール、及び３０ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で４時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ２−１を得た（５．７ｇ、収率：５０％）。
Figure 2020510999
実施例５：化合物Ｈ２−２の調製
Figure 2020510999
 化合物２−１（３．４８ｇ、８．３ｍｍｏｌ）、２−（［１，１’−ビフェニル］−４−イル）−４−クロロ−６−フェニル−１，３，５−トリアジン（ＣＡＳ：１４７２０６２−９４−４、３．５３ｇ、９．１ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０．４８ｇ、０．４１ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム（２．２ｇ、２０．７ｍｍｏｌ）、２８ｍＬのトルエン、７ｍＬのエタノール、及び７ｍＬの蒸留水を反応器内に添加し、１２０℃で５時間撹拌した。反応の終了後に、メタノールを混合物に滴下し、得られた固体を濾過した。得られた固体をカラムクロマトグラフィーによって精製して再結晶させ、化合物Ｈ２−２を得た（３．７ｇ、収率：７４％）。
Figure 2020510999
上記の実施例１及び３において合成された化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７のＬＵＭＯ（最低空分子軌道）エネルギー、ＨＯＭＯ（最高被占分子軌道）エネルギー、及び三重項エネルギーは、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１ｇ（ｄ）レベルにおいて密度汎関数理論（ＤＦＴ）を使用して計算され、以下の表１に示される。
基本的には、上に記載されたように測定されたＬＵＭＯ及びＨＯＭＯエネルギー値は、負の値を有する；しかしながら、便宜上、絶対値で表される。さらに、ＬＵＭＯ／ＨＯＭＯエネルギー値の度合いを比較するとき、それはそれらの絶対値を比較する。
Figure 2020510999
上記の表１を参照して、一実施形態による第１のホスト化合物、すなわち、式１によって表される化合物Ｈ１−１、及び式２によって表される化合物Ｈ１−２７のデバイス特性を比較し、予想することができる。具体的には、化合物Ｈ１−２７は、化合物Ｈ１−１と同様なＨＯＭＯエネルギー値を有し、化合物Ｈ１−１よりも低いＬＵＭＯエネルギー値を有する。したがって、化合物Ｈ１−２７が使用されるときに電子キャリアが十分に閉じ込められることが予想される。さらに、ホスト化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７を強い電子電流特性を有するホストと組み合わせるとき、そのエネルギー値はエキシプレックス形成に問題はないことを確認することができる。さらに、化合物Ｈ１−１及びＨ１−２７の三重項エネルギー値はそれぞれ、２．４ｅＶ及び２．５ｅＶであり、それらはドーパントの三重項エネルギーを阻止するために十分である。すなわち、一実施形態による第１のホスト化合物として化合物Ｈ１−１又はＨ１−２７を使用するとき、それらのうちの一方を含有するデバイスは他方を含有するデバイスと同様なデバイス特性を示すことを予想することができる。
したがって、以下のデバイス実施例において、代表的な第１のホスト化合物として式１によって表される化合物Ｈ１−１及びＨ１−４２だけを使用することによって有機エレクトロルミネセントデバイスを製造し、そのデバイスの特性を説明する。
比較例１：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
本開示によらないＯＬＥＤデバイスを作製した。最初に、ＯＬＥＤ用ガラス基板（ジオマテック株式会社、日本）の透明電極酸化インジウム錫（ＩＴＯ）薄膜（１０Ω／ｓｑ）を、アセトン、及びイソプロピルアルコールで順次超音波洗浄し、次いでイソプロパノール中に保存した。次に、ＩＴＯ基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着した。化合物ＨＩ−１を真空蒸着装置のセルに導入し、次いで、装置のチャンバー内の圧力を１０ −７ トールに制御した。その後、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これによりＩＴＯ基板に厚さ８０ｎｍの第１の正孔注入層を形成した。次に、化合物ＨＩ−２を真空蒸着装置の別のセルに導入し、電流をセルに印加して、導入された材料を蒸発させ、それによって厚さ５ｎｍの第２の正孔注入層を第１の正孔注入層上に形成した。次に、化合物ＨＴ−１を真空蒸着装置の別のセル中に導入した。その後、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これにより第２の正孔注入層に厚さ１０ｎｍの第１の正孔輸送層を形成した。次いで、化合物ＨＴ−２を真空蒸着装置の別のセルに導入し、セルに電流を流して上記導入された物質を蒸発させて、これにより第１の正孔輸送層に厚さ６０ｎｍの第２の正孔輸送層を形成した。正孔注入層及び正孔輸送層を形成した後、発光層を以下の通り蒸着した。ホストとして化合物Ｈ１−１を真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして化合物Ｄ−３９を装置の別のセルに導入した。２つの材料を異なる速度で蒸発させ、ドーパントをホストとドーパントの総量に基づいて３重量％のドープ量で蒸着させて、第２の正孔輸送層に厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。次に、５０：５０の重量比で電子輸送材料として化合物ＥＴＬ−１及びＥＩＬ−１を発光層上に蒸着させて、厚さ３５ｎｍの電子輸送層を形成した。次に、電子輸送層に電子注入層として化合物ＥＩＬ−１を２ｎｍの厚さに蒸着した後、別の真空蒸着装置で電子注入層に厚さ８０ｎｍのＡｌカソードを蒸着した。このようにして、ＯＬＥＤデバイスを作製した。ＯＬＥＤデバイスを作製するために使用された全ての材料を、１０ −６ トールで真空昇華によって精製した。
比較例２：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
発光材料としてＨ１−１の代わりに化合物Ｈ２−２を使用したこと以外、比較例１の場合と同じ方法でＯＬＥＤデバイスを製造した。
比較例３：本開示によらない赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
発光材料としてＨ１−１の代わりに化合物Ｈ２−１を使用したこと以外、比較例１の場合と同じ方法でＯＬＥＤデバイスを製造した。
デバイスの実施例１〜３：本開示による赤色発光有機エレクトロルミネセントデバイスの作製
デバイス実施例１〜３において、ホストとして以下の表２に記載された第１のホスト化合物及び第２のホスト化合物のそれぞれを真空蒸着装置の１つのセルに導入し、ドーパントとして化合物Ｄ−３９を装置の別のセルに導入したこと以外、ＯＬＥＤデバイスを比較例１の場合と同じ方法で製造した。２つのホスト材料を１：１の同じ比率で且つ同時に蒸発させ、ドーパントをホスト及びドーパントの総重量に基づいて３重量％のドーピング量で異なった速度で蒸発させ、厚さ４０ｎｍの発光層を形成した。
上記のように製造された比較例１〜３及びデバイス実施例１〜３の有機エレクトロルミネセントデバイスの、１，０００ニトの輝度での駆動電圧、発光効率、及びＣＩＥ色座標及び５，０００ニトの輝度で発光が１００％から９０％に低下されるためにかかった時間（寿命；Ｔ９０）を以下の表２に示す。さらに、比較例２及びデバイス実施例１において製造される有機エレクトロルミネセントデバイスの輝度による電流効率を図１に示す。
Figure 2020510999
上記のデバイス実施例１〜３から、本開示の化合物の組合せは、比較例の駆動電圧と同様な駆動電圧を維持しながら効率及び寿命特性を大幅に改良することができることが確認された。具体的には、図１を参照して、一実施形態による有機エレクトロルミネセントデバイスとして発光層の組合せは、単一発光層の組合せである、比較例と比べてロールオフの改良に大きな効果を示す。
比較例及びデバイスの実施例に用いた化合物を下記表３に示す。
Figure 2020510999

Claims (7)

  1. 第１のホスト化合物の少なくとも１つと第２のホスト化合物の少なくとも１つとを含む複数のホスト材料であって、前記第１のホスト化合物が以下の式１又は２：
    Figure 2020510999
     （式中、
    Ｘ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
    Ｙ１は、−Ｎ＝、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１は、−ＮＲ８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１が−ＮＲ７−を表すとき、Ｙ１は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
    Ｒ１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
    Ｒ２〜Ｒ８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    Ｌ１は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
    ａは１を表し、ｂ及びｃはそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ及びｅはそれぞれ独立して、１〜４の整数を表し、
    ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
    によって表され、前記第２のホスト化合物が以下の式３：
    Figure 2020510999
     （式中、
    Ｘ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１７−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
    Ｙ１１は、−Ｎ＝、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表すが、但し、Ｘ１１が−Ｎ＝を表すとき、Ｙ１１は、−ＮＲ１８−、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、Ｘ１１が−ＮＲ１７−を表すとき、Ｙ１１は、−Ｎ＝、−Ｏ−又は−Ｓ−を表し、
    Ｘは、Ｎ又はＣＨを表し、
    Ｒ１１は、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリールを表し、
    Ｒ１２〜Ｒ１８は、それぞれ独立して、水素、重水素、ハロゲン、シアノ、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール、置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール、置換又は非置換（Ｃ３〜Ｃ３０）シクロアルキル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルコキシ、置換又は非置換トリ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルシリル、置換又は非置換ジ（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換トリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ、置換又は非置換モノ−又はジ−（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ、或いは、置換又は非置換（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノを表すか、或いは、隣接する置換基と結合して、置換又は非置換の、（Ｃ３〜Ｃ３０）単環式又は多環式、脂環式又は芳香環を形成することができ、これらの炭素原子は、窒素、酸素、及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子で置き換えられてもよく、
    Ｌ２は、単結合、置換又は非置換（Ｃ６〜Ｃ３０）アリーレン、或いは置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリーレンを表し、
    ａ’は１を表し、ｂ’及びｃ’はそれぞれ独立して、１又は２を表し、ｄ’は１〜４の整数を表し、
    前記ヘテロアリール（エン）は、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、及びＰから選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含む）
    によって表される、複数のホスト材料。
  2. 前記式１又は２が以下の式１−１〜１−５：
    Figure 2020510999
     （式中、
    Ｒ１〜Ｒ６、Ｌ１、及びａ〜ｅは、式１で定義した通りである）のいずれか１つによって表される、請求項１に記載のホスト材料。
  3. 前記式３が以下の式３−１〜３−６：
    Figure 2020510999
     （式中、
    Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｌ２、Ｘ及びａ’〜ｄ’が請求項１に定義された通りである）のいずれか１つによって表される、請求項１に記載のホスト材料。
  4. Ｒ１〜Ｒ８、Ｒ１１〜Ｒ１８、Ｌ１及びＬ２における置換アルキル、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）、置換トリアルキルシリル、置換トリアリールシリル、置換ジアルキルアリールシリル、置換アルキルジアリールシリル、置換トリアリールシリル、置換モノ−又はジ−アルキルアミノ、置換モノ−又はジ−アリールアミノ、置換アルキルアリールアミノ、及び置換単環式又は多環式、脂環式、又は芳香環の置換基が、それぞれ独立して、ジュウテリウム；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；（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；（Ｃ６〜Ｃ３０）アリール−又はジ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールアミノ−置換又は非置換（３〜３０員）ヘテロアリール；シアノ−、（３〜３０員）ヘテロアリール−又はトリ（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールシリル−置換又は非置換（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−又はジ−（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキルアミノ；モノ−又はジ−（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）アル（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル；及び（Ｃ１〜Ｃ３０）アルキル（Ｃ６〜Ｃ３０）アリールからなる群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載のホスト材料。
  5. 式１又は２によって表される前記化合物は、
    Figure 2020510999
    Figure 2020510999
     からなる群から選択される、請求項１に記載のホスト材料。
  6. 式３によって表される前記化合物は、
    Figure 2020510999
    Figure 2020510999
    Figure 2020510999
     からなる群から選択される、請求項１に記載のホスト材料。
  7. アノード、カソード、及び前記アノードと前記カソードとの間の少なくとも１つの発光層を含む有機エレクトロルミネセントデバイスであって、前記発光層が、ホスト及び燐光ドーパントを含み、前記ホストが、請求項１に記載のホスト材料を含む、有機エレクトロルミネセントデバイス。
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