KR101010846B1

KR101010846B1 - 유기 금속착체 및 이것을 이용한 유기 전계 발광소자

Info

Publication number: KR101010846B1
Application number: KR1020087000400A
Authority: KR
Inventors: 토시히로 야마모토; 타카히로 카이; 마사키 코모리; 히로시 미야자키
Original assignee: 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2006-06-05
Publication date: 2011-01-25
Also published as: KR20080021121A; US8709614B2; JPWO2006132173A1; WO2006132173A1; US20090026923A1; CN101193875B; JP4976288B2; CN101193875A

Abstract

발광효율을 개선하고, 구동 안정성을 충분히 확보하며, 또한 간략한 구성을 가지는 유기 전계 발광소자(유기 EL소자) 및 그것에 적합한 유기 금속착체에 관한 것이다. 이 유기 금속착체는 하기 일반식(Ⅰ)으로 표현된다.

(식 중, Ar₁은 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 복소 방향족기를 나타내며, Ar₂, Ar₃은 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 복소 방향족기를 나타낸다. M은 3가의 금속을 나타내며, L은 M에 대하여 배위결합 가능한 질소를 적어도 하나 환 구성 원자로서 가지는 복소환 부위를 포함하는 아릴레이트 배위자를 나타낸다.)

이 유기 금속착체는 인광 발광 도펀트와 함께 유기 EL소자의 발광층을 구성하는 재료로서 적합하다.

유기 금속착체, 유기 전계 발광소자, 인광, 전자, 정공, 도펀트

Description

유기 금속착체 및 이것을 이용한 유기 전계 발광소자{ORGANIC METAL COMPLEX AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING SAME}

본 발명은 유기 금속착체 및 이것을 이용한 유기 전계 발광소자(이하, 유기 EL소자라 칭함)에 관한 것이다.

일반적으로, 유기물을 이용한 전계 발광소자는 그 가장 간단한 구조로서는 발광층 및 상기 층을 끼고 있는 한 쌍의 대향전극으로 구성되어 있다. 즉, 유기 EL소자에서는, 양 전극간에 전계가 인가되면, 음극으로부터 전자가 주입되고, 양극으로부터 정공이 주입되어, 이들이 발광층에 있어서 재결합 에너지 준위가 전도대로부터 가전자대로 돌아올 때에 에너지로서 빛을 방출하는 현상을 이용한다.

유기 EL소자 및 그것에 사용되는 유기 EL재료는 다수의 문헌에서 알려져 있다. 또한, 소자의 발광효율을 높이는 시도로서, 형광이 아닌 인광을 이용하는 것도 검토되고 있다. 즉, 삼중항 여기상태로부터의 발광을 이용하면, 종래의 형광(일중항)을 이용한 소자에 비하여, 3배 정도의 효율 향상이 기대된다. 이 목적을 위해 인광 발광 도펀트의 개발이 다수 행해지고 있다.

본 발명에 관련되는 문헌으로서는 다음의 특허문헌이 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특허공표 2003-515897호 공보

[특허문헌 2] 일본국 특허공개 2001-313178호 공보

[특허문헌 3] 일본국 특허공개 2002-305083호 공보

[특허문헌 4] 일본국 특허공개 2002-352957호 공보

특허문헌 1은 유기 EL소자용의 인광성 도펀트로서의 L₂MX착체가 나타나 있다. 여기서, L은 치환벤조옥사졸 등이며, M은 이리듐이며, X는 전자 또는 홀을 트랩(trap)하는 기능을 하는 배위자인 착체가 바람직한 것으로서 예시되어 있다. 그리고, 발광층에 이용하는 호스트 재료로서 제안되어 있는 것은 카르바졸화합물이며, 특히 4,4'-N,N-디카르바졸비페닐(CBP)이 바람직하다고 하고 있다.

특허문헌 2는 인광성의 이리듐착체를 0.5~8wt% 포함하는 발광층을 가지는 유기 EL소자를 개시하고 있다. 여기서, 이리듐착체로서는 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(Ir(ppy)3)이 발광층에 이용하는 호스트 재료로서는 CBP가 바람직한 것으로서 예시되어 있다.

호스트재는 인광성 도펀트를 포함하지 않는 경우는 형광 발광의 EL소자 재료로서 유용하지만, 상기와 같이 인광 발광의 EL소자는 발광효율이 높다고 하는 이점이 있다. 그래서, 인광 발광의 EL소자로 하는 경우는 인광성 도펀트와의 적합성이 중요해진다. 상기 CBP를 이용하면, CBP는 정공을 흐르기 쉽고 전자를 흐르기 어려운 특성상, 전하주입 밸런스가 무너져, 과잉의 정공은 전자 수송측으로 유출하여, 결과로서 Ir(ppy)3으로부터의 발광효율이 저하한다고 하는 문제점이 있다.

특허문헌 3은 인광 발광을 이용한 유기 EL소자이며, 7~11족의 금속을 포함하 는 유기 금속착체(1)와 [-A-B-O-]_n- _jM-L_j(여기서, A는 디아졸환과 같은 복소환이며, B는 벤젠환과 같은 환이며, M은 1~3족 또는 12~13족의 금속이며, L은 치환기이며, n은 M의 원자가(valence)임)로 표현되는 유기 금속착체(2)를 발광층에 포함하는 유기 EL소자가 개시되어 있다. 여기서, 유기 금속착체(1)로서는, Ir(ppy)3 등의 이리듐착체나 백금착체 등이 예시되어 있다. 그리고, 종래의 Ir(ppy)3 등의 이리듐착체와 CBP와 같은 호스트 재료의 조합으로 이루어지는 발광층에서는, CBP가 결정화하기 쉽기 때문에 막의 안정성이 좋지 않고, 구동 안정성에 문제가 있어, 유기 금속착체(2)를 호스트 재료로서 제안하고 있다. 그러나, 상기와 같은 식으로 표현되는 유기 금속착체(2)의 수는 L은 임의의 치환기로 하고 있기 때문에 무한히 가까울 정도로 있음에도 불구하고, 구체적으로 사용된 유기 금속착체(2)의 예는 A가 페닐치환 벤조디아졸환이며, B가 벤젠환이며, M이 아연이며, n이 2이며, j가 0인 착체와, A가 티아졸환이며, B가 벤젠환이며, M이 베릴륨이며, n이 2이며, j가 0인 착체의 두 예에 그친다. 즉, 임의의 치환기 L에 대한 검토는 이루어져 있지 않은 것과 다름없다고 할 수 있다.

특허문헌 4는, 인광 발광을 이용한 유기 EL소자이며, 발광층에 존재시키는 도펀트로서 공지의 Ir(ppy)3 등의 이리듐착체, 백금착체 등을 이용하여, 호스트 재료로서 옥사디아졸기 또는 트리아졸기를 가지는 화합물을 사용하는 것을 개시하고 있다. 옥사디아졸기 또는 트리아졸기를 가지는 화합물을 사용함으로써, 습식법에 의해 발광층을 형성할 수 있으며, 호스트 재료와 도펀트는 충분히 혼합되어 발광 불균일이 적은 고휘도의 발광을 얻을 수 있다고 하고 있다. 그러나, 호스트 재료로서의 옥사디아졸기 또는 트리아졸기를 가지는 화합물은 금속을 포함하지 않는 화합물만이 개시되어 있는 것에 그쳐, 금속착체인 것을 알리는 기재는 없다. 또한, 트리아졸기를 가지는 화합물로서 소개되어 있는 3-페닐-4-(1'-나프틸)-5-페닐-1,2,4-트리아졸(TAZ)은 전자를 흐르기 쉽고 정공을 흐르기 어려운 특성상, 발광영역이 정공 수송층측이 된다. 따라서, 정공 수송층의 재료에 따라서는 Ir(ppy)3과의 상성(相性)문제에 의해, Ir(ppy)3으로부터의 발광효율이 저하하는 경우도 생각된다. 예를 들면, 정공 수송층으로서 고성능, 고신뢰성, 고수명의 면에서 가장 많이 사용되고 있는 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아민)비페닐(NPB)은 Ir(ppy)3과의 상성이 맞지 않아, Ir(ppy)3으로부터 NPB로 에너지 천이(遷移)가 일어나, 발광효율이 저하한다는 문제가 있다.

상기의 해결수단으로서, 4,4'-비스(N,N'-(3-톨루일)아미노)-3,3'-디메틸비페닐(HMTPD)과 같은 Ir(ppy)3으로부터 에너지 천이가 일어나지 않는 재료를 정공 수송층으로서 이용하는 수단이 생각되지만, 발광효율 등의 면에서 우수한 것이라고는 할 수 없다.

유기 EL소자를 플랫패널디스플레이 등의 표시소자에 응용하기 위해서는, 소자의 발광효율을 개선함과 동시에 구동시의 안정성을 충분히 확보할 필요가 있다. 본 발명은 상기 현 상황을 감안하여, 고효율 또한 높은 구동 안정성을 가진 유기 EL소자 및 그것에 적합한 유기 금속착체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 예의 검토한 결과, 발광층의 정공 및 전자의 밸런스를 적정화함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 정공 수송성이 높은 트리페닐아민 골격을 금속착체에 도입함으로써, 착체 자신의 정공 수송성을 향상할 수 있으며, 그 결과, 전자와 정공의 밸런스가 적정화되고, 보다 넓은 발광영역을 가지는 것이 가능해져, 발광효율의 향상이 도모되는 것을 발견하여, 본 발명에 이른 것이다.

본 발명은 하기 일반식(Ⅰ)으로 표현되는 유기 EL용 유기 금속착체이다.

(식 중, Ar₁은 치환기를 가져도 되는 2가의 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 2가의 복소 방향족기를 나타낸다. Ar₂, Ar₃은 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 복소 방향족기를 나타내는데, Ar₂와 Ar₃이 결합하여 환을 형성하는 경우는 없다. M은 3가의 금속을 나타내며, L은 M에 대하여 배위결합 가능한 질소를 적어도 하나 환 구성 원자로서 가지는 복소환 부위를 포함하는 치환기를 가져도 되는 아릴레이트 또는 헤테로아릴레이트 배위자를 나타낸다.)

일반식(Ⅰ)에 있어서, L로서는 하기 일반식(Ⅱ)~(Ⅳ)로 표현되는 배위자가 예시된다.

(식 중, 환 A는 치환기를 가지고 있어도 되는 함질소 복소환을 나타내며, 환 B는 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타내며, 환 A 및 환 B가 각각의 환에 있어서 치환기를 2 이상 가지는 경우는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다. X는 탄소원자 또는 질소원자를 나타낸다.)

(식 중, R₁~R₈은 H 또는 임의의 치환기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다. X는 산소원자 또는 유황원자를 나타낸다.)

(식 중, R₁~R₈은 각각에, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 복소 방향족기를 나타낸다.)

일반식(Ⅰ)에 있어서, Ar₁로서는 하기 일반식(Ⅸ)으로 표현되는 기가 예시된다.

(식 중, R₉~R₁₂는 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 복소 방향족기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다.)

일반식(Ⅰ)에 있어서, Ar₂, Ar₃으로서는, 하기 일반식(Ⅹ)으로 표현되는 기가 예시된다.

(식 중, R₁₃~R₁₇은 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 복소 방향족기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다.)

또한, 본 발명은 상기의 유기 EL용 유기 금속착체를 포함하는 유기층을 가지는 유기 전계 발광소자이다. 이 유기 EL용 유기 금속착체를 포함하는 유기층이 또한 인광 발광 도펀트를 함유하는 발광층이면 인광 발광성의 유기 EL소자가 얻어진다.

이하, 본 발명을 더 설명한다.

본 발명의 유기 금속착체는 상기 일반식(Ⅰ)으로 표현된다. 일반식(Ⅰ)에 있어서, L, Ar₁, Ar₂ 또는 Ar₃으로서는, 일반식(Ⅱ), (Ⅲ), (Ⅳ), (Ⅸ) 또는 (Ⅹ)으로 표현되는 기를 바람직한 것으로서 들 수 있다. 또한, 일반식(Ⅲ), (Ⅳ)에 있어서, R₁~R₈은 상기와 같은데, 바람직하게는 수소원자, 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 1~6의 알콕실기, 탄소수 1~6의 알킬기가 치환해도 되는 페닐기이다.

Ar₁은 상기와 같은데, 치환기를 가져도 되는 2가의 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 2가의 복소 방향족기로서는 페닐렌기, 나프틸렌기, 피리딜렌기 등의 방향족 탄화수소기 또는 복소 방향족기가 바람직하게 예시되며, 보다 바람직하게는 페닐렌기 또는 탄소수 1~6의 알킬기가 치환된 페닐렌기를 들 수 있다.

Ar₂, Ar₃은 상기와 같은데, 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기로서는 페닐기, 나프틸기, 아세나프틸기, 안트릴기 등의 방향족 탄화수소기가 바람직하게 예시되며, 보다 바람직하게는 페닐기, 나프틸기를 들 수 있다. 치환기를 가져도 되는 복소 방향족기로서는, 피리딜기, 퀴노릴기, 티에닐기, 카르바졸기, 인돌릴기, 푸릴기 등의 복소 방향족기가 바람직하게 예시되며, 보다 바람직하게는 피리딜기 또는 퀴노릴기를 들 수 있다. 방향족 탄화수소기 및 복소 방향족기가 치환기를 가지는 경우, 치환기로서는 탄소수 1~6의 저급 알킬기, 탄소수 1~6의 저급 알콕시기, 페녹시기, 메틸페닐옥시기, 벤질옥시기, 페닐기, 나프틸기, 디메틸아미노기 등을 들 수 있다.

또한, Ar₁, Ar₂, Ar₃은 각각이 N과 결합하여 트리아릴아민구조를 형성한다. 이 트리아릴아민구조는 어느 종의 정공 수송성 유기화합물이 가지는 구조이며, 이러한 정공 수송성 유기화합물로부터도 바람직한 Ar₁, Ar₂, Ar₃을 이해할 수 있다. 그리고, 이러한 정공 수송성 유기화합물은 특허문헌 1~4 등에 있어서 다수 알려져 있다.

M은 3가의 금속을 나타낸다. 바람직한 3가의 금속으로서는, 알루미늄, 갈륨, 인듐 등을 들 수 있다.

일반식(Ⅰ)에 있어서, L은 금속 M과 O(산소원자)를 통하여 결합하고 있는데, 또한 금속 M과 배위결합 가능한 헤테로원자를 포함하는 복소환을 가진다. 그리고, 상기 O는 방향족 환 구성 탄소에 직접결합하고 있어, 배위결합 가능한 헤테로원자는 환 구성 원자로서 존재한다. 그리고, M과 결합하는 O와, M과 배위결합하는 헤테로원자는 근접위에 존재하게 된다. 여기서, 헤테로원자는 상기와 같은데, 바람직하게는 질소원자이다. 또한, M과 배위결합하는 헤테로원자 이외의 헤테로원자를 가질 수도 있어, 이 경우 이들은 동일해도, 달라도 된다. 또한, 2개의 L은 동일해도, 달라도 지장 없는데, 합성의 면에서는 동일한 것이 용이하며 유리하다. 그러나, 유기 EL재료의 용도와는 직접적인 관계는 없다.

L로서는, 일반식(Ⅱ), (Ⅲ), (Ⅳ)로 표현되는 배위자를 바람직한 것으로서 들 수 있다.

일반식(Ⅱ)에 있어서, 환 A는 M과 배위결합 가능한 헤테로원자를 가지는 환이며, 환 B는 O와 결합하는 환 구성 탄소를 가지는 환이다. 환 A 및 환 B는 그 외의 헤테로원자를 가져도 되며, 치환기를 가져도 된다. X는 상기와 같은데, 바람직하게는 C(탄소원자)이다.

일반식(Ⅱ)으로 표현되는 기는 특허문헌 3 등에서 알려져 있는 것이 있다. 바람직하게는, 일반식(Ⅲ), 보다 바람직하게는 일반식(Ⅳ)으로 표현되는 기이다.

일반식(Ⅱ)에 있어서, 바람직한 환 A로서는, 치환기를 가지고 있어도 되는 5원환 또는 6원환의 함질소 복소환이 있으며, 이 환에 5 또는 6원환의 방향족 탄화수소환 또는 복소환이 1 또는 2개 축합하여 축합환을 형성하고 있어도 된다. 그리고, 이 환은 상기와 같은 치환기를 가질 수 있다. 또한, 바람직한 환 B로서는, 치환기를 가져도 되는 6원환의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환이며, 이 환에 5 또는 6원환의 방향족 탄화수소환 또는 복소환이 1 또는 2개 축합하여 축합환을 형성하고 있어도 된다. 그리고, 이 환은 상기와 같은 치환기를 가질 수 있다.

구체적으로는, 바람직한 환 A로서는, 각각 치환기를 가지고 있어도 되는 디아졸환, 티아졸환, 옥사졸환, 티아디아졸환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 피리딘환, 디아진환, 트리아진환 등과 이들과 벤젠환이 축합한 벤조디아졸환, 벤조티아졸환, 벤조티아디아졸환, 벤조옥사디아졸환, 벤조트리아졸환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 벤조디아진환, 벤조트리아진환 등이 있다. 바람직한 환 B로서는, 각각 치환기를 가지고 있어도 되는 벤젠환, 피리딘환, 디아진환, 트리아진환 등과 이들과 벤젠환이 축합한 환이 있다.

일반식(Ⅳ)에 있어서, R₁~R₈은 상기와 같은데, 바람직하게는 수소, 탄소수 1~6의 알킬 또는 탄소수 1~6의 알킬이 치환해도 되는 페닐기이다.

본 발명의 유기 금속착체는 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄트리알콕시드와 같은 금속 M의 트리알콕시드화합물과, 2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸과 같은 페놀환과 헤테로환의 양자를 가지는 화합물을 반응시켜서 중간체로서의 착체를 얻고, 이 착체에 4-디페닐아미노페놀과 같은 트리아릴아민형의 페놀화합물과 반응시킴으로써, 본 발명의 유기 금속착체를 얻는다.

이것을 화학식으로 표현하면 다음과 같이 된다. 우선, M(OR)₃으로 표현되는 금속 M의 트리알콕시드화합물과, 2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸과 같은 페놀환과 헤테로환의 양자를 가지는 화합물을 반응시켜서 중간체로서의 착체(XI)를 일단 형성시키고, 그 후 Ar₂Ar₃N-Ar_l-OH로 표현되는 화합물과 반응시킴으로써 제조할 수 있다.

본 발명의 유기 금속착체의 바람직한 구체예를 이하에 나타내는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명의 유기 금속착체를 이용한 유기 EL소자에 대하여 설명한다. 본 발명의 유기 EL소자는 기판상에 양극 및 음극과, 이들 사이에 형성된 유기층을 가지며, 상기 유기층의 적어도 1층이 상기 유기 금속착체를 함유한다. 본 발명의 유기 금속착체를 포함하는 유기층은 발광층에 적합하고, 특히 인광 발광 도펀트를 포함하는 발광층에 적합하다. 발광층에 사용하는 경우, 본 발명의 유기 금속착체는 발광층에 있어서의 주성분인 것이 바람직하며, 특히, 이 발광층은 상기 유기 금속착체를 호스트 재료로 하고, 상기 호스트 재료에 대하여 인광 발광 도펀트를 도프(dope)하여 이루어지는 발광층인 것이 바람직하다.

인광 발광 도펀트 재료로서는, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속착체를 함유하는 것이 예시된다. 이러한 유기 금속착체는 상기 특허문헌 등에서 공지이며, 이들이 선택되어 사용 가능하다.

바람직한 인광 발광 도펀트로서는, Ir 등의 귀금속 원소를 중심금속으로서 가지는 Ir(ppy)3 등의 착체류, Ir(bt)2·acac3 등의 착체류, PtOEt3 등의 착체류를 들 수 있다. 이들 착체류의 구체예를 이하에 나타내는데, 하기의 화합물에 한정되지 않는다.

인광 발광 도펀트가 발광층 중에 함유되는 경우, 그 양은 5~10중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다.

도 1은 유기 EL소자의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.

<부호의 설명>

1: 기판 2: 양극

3: 정공 주입층 4: 정공 수송층

5: 발광층 6: 전자 수송층

7: 음극

다음으로, 본 발명의 유기 EL소자의 구조에 대하여, 도면을 참조하면서 설명하는데, 본 발명의 유기 EL소자의 구조는 전혀 도시한 것에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 일반적인 유기 EL소자를 모식적으로 나타내는 단면도이며, 1은 기판, 2는 양극, 3은 정공 주입층, 4는 정공 수송층, 5는 발광층, 6은 전자 수송층, 7은 음극을 각각 나타낸다. 유기 EL소자는 기판, 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 필수의 층으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 정공 주입층(3) 등은 생략 가능하며, 또한 필요에 의해 정공 저지층 등의 다른 층을 설치해도 된다.

또한, 도 1과는 반대의 구조, 즉, 기판(1)상에 음극(7), 전자 수송층(6), 발광층(5), 정공 수송층(4), 양극(2)의 순으로 적층하는 것도 가능하며, 적어도 한 쪽이 투명성이 높은 2매의 기판 사이에 본 발명의 유기 EL소자를 설치하는 것도 가능하다.

본 발명은 유기 EL소자가 단일의 소자, 어레이(array)상으로 배치된 구조로 이루어지는 소자, 양극과 음극이 X-Y 매트릭스상으로 배치된 구조의 어느 쪽에 있어서도 적용할 수 있다.

<실시예>

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하는데, 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 화합물 번호는 본 발명의 유기 금속착체의 바람직한 구체예로서 든 화학식에 붙인 번호에 대응한다.

실시예 1

탈기 질소치환한 100㎖ 삼구 플라스크에 알루미늄트리이소프로폭시드 3.0g, 2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸 6.2g을 첨가하고, 이것에 무수톨루엔 50㎖를 첨가하여 용해시켰다. 그 후 60℃까지 가열하고, 30분 교반하였다. 이것에 4-디페닐아미노페놀 3.8g을 녹인 무수톨루엔 50㎖을 서서히 적하하여, 그대로 60℃에서 3시간 교반하였다. 실온까지 냉각한 후, 발생한 백색 침전을 여과채취한 후, 여과액을 1/2 양까지 농축하였다. 1/2 양까지 농축한 여과액 중에 석출한 결정을 여과분리하고, 톨루엔으로 세정하였다. 이것을 감압 건조하여 황색 분말(화합물 1; M=Al) 9.0g을 얻었다. 이 일부를 승화 정제하고, 소자 작성에 이용하였다.

화합물 1의 EI-MS(M+1)은 708, 융점은 274℃였다.

실시예 2

유리기판상에 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10^-4Pa의 조건에서 화합물 1과 Ir(ppy)3을 다른 증착원으로부터 증착하고, Ir(ppy)3의 농도가 7.0%인 박막을 1.0Å/초로 50㎚의 두께로 형성하였다.

작성한 박막을 형광 측정장치로 평가하였다. 여기파장은 화합물 1의 극대 흡수파장이며, 그때에 나오는 빛을 관찰하였다. 호스트로부터의 발광이 아니라, 도펀 트로부터의 발광이 관측되었다.

비교예 1

박막 주성분인 화합물 1을 Alq3으로 바꾸어 박막을 작성한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 평가하였다. 호스트로부터의 발광이 관측되고, 도펀트로부터의 발광은 관측되지 않았다.

실시예 3

도 1에 있어서, 정공 주입층을 생략하고, 전자 주입층을 추가한 구성의 유기 EL소자를 작성하였다. 막 두께 150㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리기판상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10^-4Pa로 적층시켰다. 우선, ITO상에 정공 수송층으로서 NPB를 60㎚의 두께로 형성하였다.

다음으로, 정공 수송층상에, 발광층으로서 화합물 1과 Ir(ppy)₃을 다른 증착원으로부터, 공증착하고, 25㎚의 두께로 형성하였다. Ir(ppy)₃의 농도는 7.0%였다. 다음으로, 전자 수송층으로서 Alq3을 50㎚의 두께로 형성하였다. 또한, 전자 수송층상에, 전자 주입층으로서 불화리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성하였다. 마지막으로, 전자 주입층상에, 전극으로서 알루미늄(Al)을 170㎚의 두께로 형성하고, 유기 EL소자를 작성하였다.

얻어진 유기 EL소자에 외부 전원을 접속하여 직류전압을 인가한 결과, 표 1과 같은 발광특성을 가지는 것이 확인되었다. 표 1에 있어서, 휘도, 전압 및 발광효율은 10㎃/㎠에서의 값을 나타낸다. 또한, 소자 발광 스펙트럼의 최대 파장은 517㎚이며, Ir(ppy)₃으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다.

비교예 2

정공 수송층으로서 HMTPD를 발광층의 주성분으로서 TAZ를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 유기 EL소자를 작성하였다.

비교예 3

발광층의 주성분으로서, TAZ를 이용한 것 이외에는 실시예 3과 동일하게 하여 유기 EL소자를 작성하였다.

본 발명의 유기 EL소자는 저전압에 있어서 고휘도·고효율로 발광시키는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명에 의한 유기 EL소자를 플랫패널디스플레이(예를 들면, OA 컴퓨터용이나 벽걸이 TV), 차재(車載) 표시장치, 휴대전화 표시나 면 발광체로서의 특징을 살린 광원(예를 들면, 복사기의 광원, 액정 디스플레이나 계기류의 백라이트 광원), 표시판, 표식등 등에의 응용이 넓어진다.

Claims

하기 일반식(Ⅰ)으로 표현되는 것을 특징으로 하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, Ar₁은 치환기를 가져도 되는 2가의 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 2가의 복소 방향족기를 나타낸다. Ar₂, Ar₃은 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 복소 방향족기를 나타내는데, Ar₂와 Ar₃이 결합하여 환을 형성하는 경우는 없다. M은 3가의 금속을 나타내며, L은 M에 대하여 배위결합 가능한 질소를 적어도 하나 환 구성 원자로서 가지는 복소환 부위를 포함하는 치환기를 가져도 되는 아릴레이트 또는 헤테로아릴레이트 배위자를 나타낸다.)
제1항에 있어서, L이 하기 일반식(Ⅱ)으로 표현되는 배위자인 것을 특징으로 하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, 환 A는 치환기를 가지고 있어도 되는 함질소 복소환을 나타내며, 환 B는 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타내며, 환 A 및 환 B가 각각의 환에 있어서 치환기를 2 이상 가지는 경우는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다. X는 탄소원자 또는 질소원자를 나타낸다.)
제1항에 있어서, L이 하기 일반식(Ⅲ)으로 표현되는 배위자인 것을 특징으로 하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, R₁~R₈은 H 또는 임의의 치환기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다. X는 산소원자 또는 유황원자를 나타낸다.)
제1항에 있어서, L이 하기 일반식(Ⅳ)으로 표현되는 배위자인 것을 특징으로하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, R₁~R₈은 각각에, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 복소 방향족기를 나타낸다.)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Ar₁이 하기 일반식(Ⅸ)으로 표현되는 것을 특징으로 하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, R₉~R₁₂는 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가져도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가져도 되는 복소 방향족기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다.)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, Ar₂, Ar₃이 하기 일반식(Ⅹ)으로 표현되는 아릴기인 것을 특징으로 하는 유기 EL용 유기 금속착체.

(식 중, R₁₃~R₁₇은 독립적으로, 수소원자, 할로겐원자, 알킬기, 아랄킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 디아랄킬아미노기, 아미노기, 니트로기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕실기, 알킬술포닐기, 할로알킬기, 수산기, 아미드기, 치환기를 가지고 있어도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가지고 있어도 되는 복소 방향족기를 나타내며, 서로 이웃하는 치환기는 서로 결합하여 환을 구성해도 된다.)
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 유기 EL용 유기 금속착체를 포함하는 유기층을 가지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.
제7항에 있어서, 유기 EL용 유기 금속착체를 포함하는 유기층이, 또한 인광 발광 도펀트를 함유하는 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광소자.