KR101659104B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 가지고 이루어지고, 상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 특정한 함질소 복소 고리 유도체에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 특정한 전자 수송성 인광 발광 재료를 함유하는 유기 전계 발광 소자이다.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은, 유기 전계 발광 소자 (이하, 「유기 일렉트로 루미네센트 소자」, 「유기 EL 소자」라고 하는 경우도 있다) 에 관한 것이다.
유기 EL 소자는, 자발광, 고속 응답 등의 특징을 갖고, 플랫 패널 디스플레이에 대한 적용이 기대되고 있고, 특히, 정공 수송성의 유기 박막 (정공 수송층) 과 전자 수송성의 유기 박막 (전자 수송층) 을 적층한 2 층형 (적층형) 인 것이 보고된 이후, 10 V 이하의 저전압으로 발광하는 대면적 발광 소자로서 관심을 모으고 있다. 적층형의 유기 EL 소자는, 정극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/부극을 기본 구성으로 하고, 이 중 발광층은, 상기 2 층형인 경우와 같이 상기 정공 수송층 또는 상기 전자 수송층에 그 기능을 겸하게 해도 된다.
이러한 유기 EL 소자에 있어서, 저전압화와 높은 발광 효율의 양립을 실현하기 위해, 여러 가지 검토가 이루어지고 있다. 예를 들어 특허문헌 1 에서는, 전자 주입층 및 전자 수송층에 고전자 수송성 재료로서 특정한 함(含)질소 복소 고리 유도체를 사용함으로써, 저전압화와 고효율화가 가능해진다고 되어 있다. 확실히, 특허문헌 1 의 고전자 수송성 재료를 사용하면 구동 전압을 낮출 수 있지만, 발광층에 인광 발광 재료를 사용한 경우에는, 발광 효율 저하를 야기하는 문제점이 있었다. 이것은 일반적으로 사용되는 정공 수송성 재료를 호스트로 한 경우, 인광 발광 재료도 그 다수가 정공 수송성이고, 전자 수송성 재료를 사용하여 발광층에 대한 전자의 주입이 지나치게 높아지면, 발광층 내에서 전자의 흐름이 정체되므로, 전자와 정공의 캐리어 밸런스가 무너지고, 그 결과, 발광 효율의 저하가 일어난 것으로 생각된다.
이와 같이 특허문헌 1 에는, 형광 발광 소자를 사용한 실시예는 나타나 있지만, 인광 발광 재료를 사용한 실시예는 없고, 인광 발광 재료를 사용한 경우의 발광 효율 저하의 문제점 등에 관해서도 지적되어 있지 않고, 인광 발광 재료를 사용하는 경우에 필요하게 되는 기술에 관해서는 개시도 시사도 되어 있지 않은 것이 현재의 상황이다.
일본 공개특허공보 2004-217547호
본 발명은, 구동 전압의 저전압화를 도모할 수 있음과 함께, 높은 발광 효율을 유지하는 것이 가능해지는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 전자 수송성이 높은 인광 발광 재료와, 고전자 수송성 재료를 조합하여 사용함으로써, 발광층에서의 전자의 흐름이 높아지고, 정공과 전자의 캐리어 밸런스가 개선되어, 저전압화와 고발광 효율을 양립시키는 것이 가능해지고, 특히, 4 좌 배위자 백금 착물의 인광 발광 재료를 사용한 경우, 높은 발광 효율과 낮은 구동 전압을 실현할 수 있는 것을 지견하였다.
본 발명은, 본 발명자들에 의한 상기 지견에 기초하는 것으로, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로는 이하와 같다. 즉,
<1> 양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 가지고 이루어지고,
상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 전자 수송성 인광 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 1]
Figure 112011053696421-pct00001
단, 상기 일반식 (1) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다. L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다. R 은, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, n 은 0∼5 의 정수이고, n 이 2 이상인 경우, 복수의 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 또한, 인접하는 복수의 R 기끼리 결합하여, 탄소 고리형 지방족 고리 또는 탄소 고리형 방향족 고리를 형성하고 있어도 된다.
[화학식 2]
Figure 112011053696421-pct00002
단, 상기 일반식 (2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. X5, X6, X7, X8, X9 및 X10 은, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X11 및 X12 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X11, X12, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<2> 일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체가, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인 상기 <1> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 3]
Figure 112011053696421-pct00003
단, 상기 일반식 (3) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이고, Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
R' 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다.
<3> 일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체가, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인 상기 <2> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 4]
Figure 112011053696421-pct00004
단, 상기 일반식 (4) 중, A1 및 A2 는, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다.
Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
R' 및 R'' 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, R' 및 R'' 는 동일해도 되고 상이해도 된다.
<4> 일반식 (1), (3), 및 (4) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, 상기 L1 및 L2 중 적어도 어느 하나가, 하기 구조식으로 나타내는 기에서 선택되는 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 5]
Figure 112011053696421-pct00005
<5> 일반식 (1), (3), 및 (4) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, Ar1 이, 하기 일반식 (5) 내지 (14) 중 어느 것으로 나타내는 기인 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 6]
Figure 112011053696421-pct00006
단, 상기 식 중, R1∼R92 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 12∼80 의 디아릴아미노기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼40 의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 18∼120 의 디아릴아미노아릴기를 나타낸다. L3 은, 단결합, 또는 하기 구조식으로 나타내는 치환기를 나타낸다.
[화학식 7]
Figure 112011053696421-pct00007
<6> 일반식 (2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15) 로 나타내는 화합물인 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 8]
Figure 112011053696421-pct00008
단, 상기 일반식 (15) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X11 및 X12 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X11, X12, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<7> 일반식 (15) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15a-1) 로 나타내는 화합물인 상기 <6> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 9]
Figure 112011053696421-pct00009
단, 상기 일반식 (15a-1) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53, X54 및 X55 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53, X54 및 X55 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<8> 일반식 (15a-1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15a-2) 로 나타내는 화합물인 상기 <7> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 10]
Figure 112011053696421-pct00010
단, 상기 일반식 (15a-2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53 및 X54 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53 및 X54 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. R75 는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<9> 일반식 (15a-2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15a-3) 으로 나타내는 화합물인 상기 <8> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 11]
Figure 112011053696421-pct00011
단, 상기 일반식 (15a-3) 중, X1, X2 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53 및 X54 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53 및 X54 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. R75 는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<10> 일반식 (15) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15b-1) 로 나타내는 화합물인 상기 <6> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 12]
Figure 112011053696421-pct00012
단, 상기 일반식 (15b-1) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X61 은, 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X61, 탄소 원자, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<11> 일반식 (15b-1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15b-2) 로 나타내는 화합물인 상기 <10> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 13]
Figure 112011053696421-pct00013
단, 상기 일반식 (15b-2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X94 및 X95 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X94 및 X95 중 적어도 어느 일방은, 탄소 원자를 나타낸다. R93 은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<12> 일반식 (15b-2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15b-3) 으로 나타내는 화합물인 상기 <11> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
[화학식 14]
Figure 112011053696421-pct00014
단, 상기 일반식 (15b-3) 중, X1, X2 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X94 및 X95 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X94 및 X95 중 적어도 어느 일방은, 탄소 원자를 나타낸다. R93 은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
<13> 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물, 그리고 일반식 (15), (15a-1), (15a-2), (15a-3), (15b-1), (15b-2), 및 (15b-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물 중 적어도 1 종이 발광층에 함유되는 상기 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
<14> 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물, 그리고 일반식 (15), (15a-1), (15a-2), (15a-3), (15b-1), (15b-2), 및 (15b-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물 중 적어도 1 종과, 적어도 1 종의 호스트 재료가 발광층에 함유되는 상기 <1> 내지 <13> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
<15> 적어도 1 종의 호스트 재료가 정공 수송성인 상기 <14> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
<16> 함질소 복소 고리 유도체가, 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 것으로서 사용되고 있는 상기 <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
<17> 함질소 복소 고리 유도체를 함유하는 층이, 환원성 도펀트를 함유하는 상기 <1> 내지 <16> 중 어느 하나에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
<18> 환원성 도펀트가, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물, 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리 금속의 유기 착물, 알칼리 토금속의 유기 착물, 및 희토류 금속의 유기 착물에서 선택되는 적어도 1 종인 상기 <17> 에 기재된 유기 전계 발광 소자이다.
본 발명에 의하면, 종래에 있어서의 문제를 해결할 수 있고, 구동 전압의 저전압화를 도모할 수 있음과 함께, 높은 발광 효율을 유지하는 것이 가능해지는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 층 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
(유기 전계 발광 소자)
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 가지고 이루어지고,
상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 특정한 함질소 복소 고리 유도체에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 특정한 전자 수송성 인광 발광 재료를 함유한다.
<함질소 복소 고리 유도체>
상기 함질소 복소 고리 유도체로는, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에서 선택되는 적어도 1 종을 함유한다.
[화학식 15]
Figure 112011053696421-pct00015
단, 상기 일반식 (1) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다. L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다. R 은, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, n 은 0∼5 의 정수이고, n 이 2 이상인 경우, 복수의 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 또한, 인접하는 복수의 R 기끼리 결합하여, 탄소 고리형 지방족 고리 또는 탄소 고리형 방향족 고리를 형성하고 있어도 된다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체로는, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인 것이 바람직하다.
[화학식 16]
Figure 112011053696421-pct00016
단, 상기 일반식 (3) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이고, Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
R' 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다.
상기 일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체로는, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인 것이 바람직하다.
[화학식 17]
Figure 112011053696421-pct00017
단, 상기 일반식 (4) 중, A1 및 A2 는, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다.
Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
R' 및 R'' 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, R' 및 R'' 는 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (1), (3), 및 (4) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, 상기 L1 및 L2 중 적어도 어느 하나가, 하기 구조식으로 나타내는 기에서 선택되는 것이 바람직하다.
[화학식 18]
Figure 112011053696421-pct00018
상기 일반식 (1), (3), 및 (4) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, Ar1 이, 하기 일반식 (5) 내지 (14) 중 어느 것으로 나타내는 기인 것이 바람직하다.
[화학식 19]
Figure 112011053696421-pct00019
단, 상기 식 중, R1∼R92 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 12∼80 의 디아릴아미노기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼40 의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 18∼120 의 디아릴아미노아릴기를 나타낸다. L3 은, 단결합, 또는 하기 구조식으로 나타내는 치환기를 나타낸다.
[화학식 20]
Figure 112011053696421-pct00020
본 발명에 사용할 수 있는 함질소 복소 고리 유도체의 구체예로서, 이하의 화합물을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 21]
Figure 112011053696421-pct00021
상기 함질소 복소 고리 유도체는, 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 것으로서 사용되는 것이 바람직하다.
상기 함질소 복소 고리 유도체는, 유기층에 있어서의 적어도 1 층에 함유되는데, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 어느 하나가 바람직하다.
상기 전자 주입층 및 전자 수송층은, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측에 수송하는 기능을 갖는 층이다.
상기 함질소 복소 고리 유도체를 함유하는 층 (유기층, 전자 주입층, 전자 수송층) 은, 환원성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 환원성 도펀트로는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물, 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리 금속의 유기 착물, 알칼리 토금속의 유기 착물, 및 희토류 금속의 유기 착물에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다.
상기 환원성 도펀트의 사용량은, 재료의 종류에 따라 상이한데, 전자 수송층 재료 또는 전자 주입층 재료에 대하여 0.1 질량%∼99 질량% 인 것이 바람직하고, 0.3 질량%∼80 질량% 인 것이 보다 바람직하고, 0.5 질량%∼50 질량% 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 전자 수송층 및 전자 주입층은, 공지된 방법에 따라서 형성할 수 있는데, 예를 들어 증착법, 습식 제막법, MBE (분자선 에피탁시) 법, 클러스터 이온 빔법, 분자 적층법, LB 법, 인쇄법, 전사법 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 전자 수송층의 두께는, 1 ㎚∼200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 1 ㎚∼100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 1 ㎚∼50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 전자 주입층의 두께는, 1 ㎚∼200 ㎚ 가 바람직하고, 1 ㎚∼100 ㎚ 가 보다 바람직하고, 1 ㎚∼50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
<전자 수송성 인광 발광 재료>
상기 전자 수송성 인광 발광 재료로는, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 전자 수송성 인광 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
[화학식 22]
Figure 112011053696421-pct00022
단, 상기 일반식 (2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. X5, X6, X7, X8, X9 및 X10 은, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X11 및 X12 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X11, X12, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 23]
Figure 112011053696421-pct00023
단, 상기 일반식 (15) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X11 및 X12 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X11, X12, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15a-1) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 24]
Figure 112011053696421-pct00024
단, 상기 일반식 (15a-1) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53, X54 및 X55 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53, X54 및 X55 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15a-1) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15a-2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 25]
Figure 112011053696421-pct00025
단, 상기 일반식 (15a-2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53 및 X54 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53 및 X54 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. R75 는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15a-2) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15a-3) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 26]
Figure 112011053696421-pct00026
단, 상기 일반식 (15a-3) 중, X1, X2 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53 및 X54 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53 및 X54 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. R75 는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15b-1) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 27]
Figure 112011053696421-pct00027
단, 상기 일반식 (15b-1) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X61 은, 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X61, 탄소 원자, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15b-1) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15b-2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 28]
Figure 112011053696421-pct00028
단, 상기 일반식 (15b-2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X94 및 X95 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X94 및 X95 중 적어도 어느 일방은, 탄소 원자를 나타낸다. R93 은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
상기 일반식 (15b-2) 로 나타내는 화합물로는, 하기 일반식 (15b-3) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 29]
Figure 112011053696421-pct00029
단, 상기 일반식 (15b-3) 중, X1, X2 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X94 및 X95 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X94 및 X95 중 적어도 어느 일방은, 탄소 원자를 나타낸다. R93 은, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
본 발명에 사용할 수 있는 전자 수송성 인광 발광 재료의 구체예로서, 이하의 화합물을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 30]
Figure 112011053696421-pct00030
[화학식 31]
Figure 112011053696421-pct00031
[화학식 32]
Figure 112011053696421-pct00032
상기 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물, 그리고 일반식 (15), (15a-1), (15a-2), (15a-3), (15b-1), (15b-2), 및 (15b-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물 중 적어도 1 종은, 유기층에 있어서의 적어도 1 층에 함유되는데, 발광층에 함유되는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물, 그리고 일반식 (15), (15a-1), (15a-2), (15a-3), (15b-1), (15b-2), 및 (15b-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물 중 적어도 1 종과, 적어도 1 종의 호스트 재료가 발광층에 함유되는 것이 바람직하고, 아다만탄 등의 첨가제가 포함되어도 된다.
이 경우, 상기 발광성 도펀트로서의 전자 수송성 인광 발광 재료의 함유량은, 발광층 중에 일반적으로 발광층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대하여, 0.1 질량%∼90 질량% 인 것이 바람직하고, 1 질량%∼50 질량% 가 보다 바람직하고, 1 질량%∼25 질량% 가 더욱 바람직하다.
상기 호스트 재료로는, 전자 수송성 호스트 및 정공 수송성 호스트 모두 바람직하게 사용할 수 있고, 전자 수송성 호스트와 정공 수송성 호스트를 병용해도 된다.
<전자 수송성 호스트 재료>
본 발명에 사용되는 전자 수송성 호스트 재료로는, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서, 전자 친화력 Ea 가 2.5 eV 이상 3.5 eV 이하인 것이 바람직하고, 2.6 eV 이상 3.4 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.8 eV 이상 3.3 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서, 이온화 포텐셜 Ip 가 5.7 eV 이상 7.5 eV 이하인 것이 바람직하고, 5.8 eV 이상 7.0 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.9 eV 이상 6.5 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다.
바람직한 최저 3 중항 여기 준위 (이하 T1 로 한다) 는 바람직하게는 2.2 eV 이상 3.7 eV 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.4 eV 이상 3.7 eV 이하이고, 가장 바람직하게는 2.4 eV 이상 3.4 eV 이하이다.
이러한 전자 수송성 호스트로는, 구체적으로는, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄, 디스티릴피라진, 불소 치환 방향족 화합물, 나프탈렌, 페릴렌 등의 방향 고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 및 그들의 유도체 (다른 고리와 축합 고리를 형성해도 된다), 8-자일리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물 등을 들 수 있다.
전자 수송성 호스트로서 바람직하게는, 금속 착물, 아졸 유도체 (벤즈이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체 등), 아진 유도체 (피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체 등) 이고, 그 중에서도, 본 발명에 있어서는 내구성 면에서 금속 착물 화합물이 바람직하다. 금속 착물 화합물은 금속에 배위되는 적어도 1 개의 질소 원자 또는 산소 원자 또는 황 원자를 갖는 배위자를 갖는 금속 착물이 보다 바람직하다.
금속 착물 중의 금속 이온은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 베릴륨 이온, 마그네슘 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온이고, 보다 바람직하게는 베릴륨 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온이고, 더욱 바람직하게는 알루미늄 이온, 아연 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온이다.
상기 금속 착물 중에 포함되는 배위자로는 여러 가지 공지된 배위자가 있는데, 예를 들어 「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」, Springer-Verlag 사, H. Yersin 저, 1987 년 발행, 「유기 금속 화학-기초와 응용-」, 쇼카보사, 야마모토 아키오 저, 1982 년 발행 등에 기재된 배위자를 들 수 있다.
상기 배위자로서, 바람직하게는 함질소 헤테로 고리 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 2∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 3∼15 이고, 단좌 배위자여도 되고, 2 좌 이상의 배위자여도 된다. 바람직하게는 2 좌 이상 6 좌 이하의 배위자이다. 또한, 2 좌 이상 6 좌 이하의 배위자와 단좌의 혼합 배위자도 바람직하다.
배위자로는, 예를 들어 아진 배위자 (예를 들어, 피리딘 배위자, 비피리딜 배위자, 터피리딘 배위자 등을 들 수 있다), 하이드록시페닐아졸 배위자 (예를 들어, 하이드록시페닐벤즈이미다졸 배위자, 하이드록시페닐벤즈옥사졸 배위자, 하이드록시페닐이미다졸 배위자, 하이드록시페닐이미다조피리딘 배위자 등을 들 수 있다), 알콕시 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼10 이고, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 부톡시, 2-에틸헥실옥시 등을 들 수 있다), 아릴옥시 배위자 (바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼12 이고, 예를 들어 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 2,4,6-트리메틸페닐옥시, 4-비페닐옥시 등을 들 수 있다), 헤테로아릴옥시 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12 이고, 예를 들어 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시 등을 들 수 있다), 알킬티오 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12 이고, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오 등을 들 수 있다), 아릴티오 배위자 (바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼12 이고, 예를 들어 페닐티오 등을 들 수 있다), 헤테로아릴티오 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12 이고, 예를 들어 피리딜티오, 2-벤즈이미졸릴티오, 2-벤즈옥사졸릴티오, 2-벤즈티아졸릴티오 등을 들 수 있다), 실옥시 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 3∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼20 이고, 예를 들어 트리페닐실옥시기, 트리에톡시실옥시기, 트리이소프로필실옥시기 등을 들 수 있다), 방향족 탄화수소 아니온 배위자 (바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼20 이고, 예를 들어 페닐 아니온, 나프틸 아니온, 안트라닐 아니온 등을 들 수 있다), 방향족 헤테로 고리 아니온 배위자 (바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 2∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 2∼20 이고, 예를 들어 피롤 아니온, 피라졸 아니온, 트리아졸 아니온, 옥사졸 아니온, 벤조옥사졸 아니온, 티아졸 아니온, 벤조티아졸 아니온, 티오펜 아니온, 벤조티오펜 아니온 등을 들 수 있다), 인돌레닌 아니온 배위자 등을 들 수 있고, 바람직하게는 함질소 헤테로 고리 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시기, 또는 실옥시 배위자이고, 더욱 바람직하게는 함질소 헤테로 고리 배위자, 아릴옥시 배위자, 실옥시 배위자, 방향족 탄화수소 아니온 배위자, 또는 방향족 헤테로 고리 아니온 배위자이다.
금속 착물 전자 수송성 호스트 재료의 예로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-235076호, 일본 공개특허공보 2004-214179호, 일본 공개특허공보 2004-221062호, 일본 공개특허공보 2004-221065호, 일본 공개특허공보 2004-221068호, 일본 공개특허공보 2004-327313호 등에 기재된 화합물을 들 수 있다.
이러한 전자 수송성 호스트 재료로는, 구체적으로는, 예를 들어 이하의 재료를 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 33]
Figure 112011053696421-pct00033
[화학식 34]
Figure 112011053696421-pct00034
[화학식 35]
Figure 112011053696421-pct00035
<정공 수송성 호스트 재료>
본 발명의 발광층에 사용되는 정공 수송성 호스트 재료로는, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서, 이온화 포텐셜 Ip 가 5.1 eV 이상 6.4 eV 이하인 것이 바람직하고, 5.4 eV 이상 6.2 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.6 eV 이상 6.0 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서, 전자 친화력 Ea 가 1.2 eV 이상 3.1 eV 이하인 것이 바람직하고, 1.4 eV 이상 3.0 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.8 eV 이상 2.8 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다.
바람직한 최저 3 중항 여기 준위 (이하 T1 로 한다) 는 바람직하게는 2.2 eV 이상 3.7 eV 이하이고, 더욱 바람직하게는 2.4 eV 이상 3.7 eV 이하이고, 가장 바람직하게는 2.4 eV 이상 3.4 eV 이하이다.
상기 정공 수송성 호스트 재료로는, 예를 들어 피롤, 인돌, 카르바졸, 아자인돌, 아자카르바졸, 피라졸, 이미다졸, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노 치환 칼콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 하이드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리덴계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 유기 실란, 카본막, 또는 그들의 유도체 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 아자인돌 유도체, 아자카르바졸 유도체, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 티오펜 유도체가 바람직하고, 특히 분자 내에 인돌 골격, 카르바졸 골격, 아자인돌 골격, 아자카르바졸 골격, 또는 방향족 제 3 급 아민 골격을 복수 개 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는 호스트 재료의 수소를 일부 또는 전부 중수소로 치환한 호스트 재료를 사용할 수 있다 (일본 특허출원 2008-126130호 명세서, 일본 공표특허공보 2004-515506호).
이러한 정공 수송성 호스트 재료로서의 구체적 화합물로는, 예를 들어 하기의 것을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 36]
Figure 112011053696421-pct00036
[화학식 37]
Figure 112011053696421-pct00037
[화학식 38]
Figure 112011053696421-pct00038
[화학식 39]
Figure 112011053696421-pct00039
[화학식 40]
Figure 112011053696421-pct00040
상기 발광층은, 전계 인가시에, 양극, 정공 주입층, 또는 정공 수송층으로부터 정공을 수취하고, 음극, 전자 주입층, 또는 전자 수송층으로부터 전자를 수취하고, 정공과 전자의 재결합 장소를 제공하여 발광시키는 기능을 갖는 층이다.
상기 발광층은, 특별히 제한은 없고, 공지된 방법에 따라서 형성할 수 있는데, 예를 들어 증착법, 스퍼터법 등의 건식 제막법, 습식 도포 방식, 전사법, 인쇄법, 잉크젯 방식 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 발광층의 두께는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 2 ㎚∼500 ㎚ 가 바람직하고, 외부 양자 효율의 관점에서, 3 ㎚∼200 ㎚ 가 보다 바람직하고, 10 ㎚∼200 ㎚ 가 더욱 바람직하다. 또, 상기 발광층은 1 층이어도 되고, 2 층 이상이어도 되고, 각각의 층이 상이한 발광색으로 발광해도 된다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극 및 음극 사이에, 발광층을 포함하는 유기층을 가지고 이루어지고, 목적에 따라 그 밖의 층을 갖고 있어도 된다.
상기 유기층은, 적어도 상기 발광층을 갖고, 전자 수송층, 전자 주입층, 또한 필요에 따라, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층 등을 갖고 있어도 된다.
<전자 주입층, 전자 수송층>
상기 전자 주입층, 전자 수송층은, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측에 수송하는 기능을 갖는 층이다.
상기 전자 수송층으로는, 상기 전자 수송성 호스트 재료, 상기 전자 공여성 도펀트 등의 재료를 포함하여 형성된다.
상기 전자 주입층, 전자 수송층의 두께로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 구동 전압을 낮춘다는 관점에서, 각각 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상기 전자 수송층의 두께로는, 1 ㎚∼500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚∼200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎚∼100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 전자 주입층의 두께로는, 0.1 ㎚∼200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 0.2 ㎚∼100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 0.5 ㎚∼50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 전자 주입층, 전자 수송층은, 1 종 또는 2 종 이상의 재료로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 (異種) 조성의 복수 층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
<정공 주입층, 정공 수송층>
상기 정공 주입층 및 정공 수송층은, 양극 또는 양극측으로부터 정공을 수취하여 음극측에 수송하는 기능을 갖는 층이다. 그 정공 주입층 및 정공 수송층은, 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수 층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
이들 층에 사용되는 정공 주입 재료, 또는 정공 수송 재료로는, 저분자 화합물이어도 되고, 고분자 화합물이어도 된다.
상기 정공 주입 재료, 또는 정공 수송 재료로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 피롤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 티오펜 유도체, 유기 실란 유도체, 카본 등을 들 수 있다. 이들은, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
상기 정공 주입층, 및 정공 수송층에는, 전자 수용성 도펀트를 함유시킬 수 있다.
상기 전자 수용성 도펀트로는, 전자 수용성이고 유기 화합물을 산화하는 성질을 가지면, 무기 화합물이라도, 유기 화합물이라도 사용할 수 있다.
상기 무기 화합물로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 염화 제 2 철, 염화알루미늄, 염화갈륨, 염화인듐, 5 염화안티몬 등의 할로겐화 금속 ; 5 산화바나듐, 3 산화몰리브덴 등의 금속 산화물 등을 들 수 있다.
상기 유기 화합물로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 치환기로서 니트로기, 할로겐, 시아노기, 트리플루오로메틸기 등을 갖는 화합물 ; 퀴논계 화합물, 산 무수물계 화합물, 플러렌 등을 들 수 있다.
이들 전자 수용성 도펀트는, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 사용해도 된다.
상기 전자 수용성 도펀트의 사용량은, 재료의 종류에 따라 상이한데, 정공 수송층 재료 또는 정공 주입 재료에 대하여 0.01 질량%∼50 질량% 가 바람직하고, 0.05 질량%∼20 질량% 가 보다 바람직하고, 0.1 질량%∼10 질량% 가 더욱 바람직하다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층은, 공지된 방법에 따라서 형성할 수 있는데, 예를 들어 증착법, 스퍼터법 등의 건식 제막법, 습식 도포 방식, 전사법, 인쇄법, 잉크젯 방식 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께는, 1 ㎚∼500 ㎚ 가 바람직하고, 5 ㎚∼200 ㎚ 가 보다 바람직하고, 10 ㎚∼100 ㎚ 가 더욱 바람직하다.
<정공 블록층, 전자 블록층>
상기 정공 블록층은, 양극측으로부터 발광층에 수송된 정공이 음극측으로 빠져 나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이고, 통상, 발광층과 음극측에서 인접하는 유기 화합물층으로서 형성된다.
상기 전자 블록층은, 음극측으로부터 발광층에 수송된 전자가 양극측으로 빠져 나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이고, 통상, 발광층과 양극측에서 인접하는 유기 화합물층으로서 형성된다.
상기 정공 블록층을 구성하는 화합물의 예로는, BAlq 등의 알루미늄 착물, 트리아졸 유도체, BCP 등의 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.
상기 전자 블록층을 구성하는 화합물의 예로는, 예를 들어 전술한 정공 수송 재료로서 예시한 것을 이용할 수 있다.
상기 전자 블록층 및 정공 블록층은, 특별히 제한은 없고, 공지된 방법에 따라서 형성할 수 있는데, 예를 들어 증착법, 스퍼터법 등의 건식 제막법, 습식 도포 방식, 전사법, 인쇄법, 잉크젯 방식 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 정공 블록층 및 전자 블록층의 두께는, 1 ㎚∼200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 1 ㎚∼50 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 3 ㎚∼10 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또 정공 블록층 및 전자 블록층은, 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수 층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
<전극>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 한 쌍의 전극, 즉 양극과 음극을 포함한다. 상기 유기 전계 발광 소자의 성질상, 양극 및 음극 중 적어도 일방의 전극은 투명한 것이 바람직하다. 통상, 양극은 유기 화합물층에 정공을 공급하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 되고, 음극은 유기 화합물층에 전자를 주입하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 된다.
상기 전극으로는, 그 형상, 구조, 크기 등에 관해서는 특별히 제한은 없고, 유기 전계 발광 소자의 용도, 목적에 따라 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다.
상기 전극을 구성하는 재료로는, 예를 들어 금속, 합금, 금속 산화물, 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 바람직하게 들 수 있다.
-양극-
상기 양극을 구성하는 재료로는, 예를 들어 안티몬이나 불소 등을 도프한 산화주석 (ATO, FTO), 산화주석, 산화아연, 산화인듐, 산화인듐주석 (ITO), 산화아연인듐 (IZO) 등의 도전성 금속 산화물 ; 금, 은, 크롬, 니켈 등의 금속 ; 이들 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물 또는 적층물 ; 요오드화구리, 황화구리 등의 무기 도전성 물질 ; 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등의 유기 도전성 재료, 또는 이들과 ITO 의 적층물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 도전성 금속 산화물이 바람직하고, 생산성, 고도전성, 투명성 등의 점에서는 ITO 가 특히 바람직하다.
-음극-
상기 음극을 구성하는 재료로는, 예를 들어 알칼리 금속 (예를 들어 Li, Na, K, Cs 등), 알칼리 토금속 (예를 들어 Mg, Ca 등), 금, 은, 납, 알루미늄, 나트륨-칼륨 합금, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-은 합금, 인듐, 이테르븀 등의 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이들은, 1 종 단독으로 사용해도 되는데, 안정성과 전자 주입성을 양립시키는 관점에서는, 2 종 이상을 바람직하게 병용할 수 있다.
이들 중에서도, 전자 주입성 면에서, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이 바람직하고, 보존 안정성이 우수한 점에서, 알루미늄을 주체로 하는 재료가 바람직하다.
상기 알루미늄을 주체로 하는 재료란, 알루미늄 단독, 알루미늄과 0.01 질량%∼10 질량% 의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 합금 또는 이들의 혼합물 (예를 들어, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-알루미늄 합금 등) 을 말한다.
상기 전극의 형성 방법에 관해서는, 특별히 제한은 없고, 공지된 방법에 따라 실시할 수 있고, 예를 들어 인쇄 방식, 코팅 방식 등의 습식 방식 ; 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 물리적 방식 ; CVD, 플라즈마 CVD 법 등의 화학적 방식 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 상기 전극을 구성하는 재료와의 적성을 고려하여, 적절히 선택한 방법에 따라서 상기 기판 상에 형성할 수 있다. 예를 들어, 양극의 재료로서 ITO 를 선택하는 경우에는, 직류 또는 고주파 스퍼터법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법 등에 따라서 형성할 수 있다. 음극의 재료로서 금속 등을 선택하는 경우에는, 그 1 종 또는 2 종 이상을 동시 또는 순차로 스퍼터법 등에 따라서 형성할 수 있다.
또, 상기 전극을 형성할 때 패터닝을 실시하는 경우에는, 포토리소그래피 등에 의한 화학적 에칭에 의해 실시해도 되고, 레이저 등에 의한 물리적 에칭에 의해 실시해도 되고, 또한, 마스크를 겹쳐 진공 증착이나 스퍼터 등을 하여 실시해도 되고, 리프트 오프법이나 인쇄법에 의해 실시해도 된다.
<기판>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 기판 상에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 전극과 기판이 직접 접하는 형으로 형성되어 있어도 되고, 중간층을 개재하는 형으로 형성되어 있어도 된다.
상기 기판의 재료로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 이트리아 안정화 지르코니아 (YSZ), 유리 (무알칼리 유리, 소다라임 유리 등) 등의 무기 재료 ; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르 ; 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리시클로올레핀, 노르보르넨 수지, 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 등의 유기 재료 등을 들 수 있다.
상기 기판의 형상, 구조, 크기 등에 관해서는, 특별히 제한은 없고, 발광 소자의 용도, 목적 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 일반적으로는, 기판의 형상으로는, 판상인 것이 바람직하다. 기판의 구조로는, 단층 구조여도 되고, 적층 구조여도 되고, 또한, 단일 부재로 형성되어 있어도 되고, 2 이상의 부재로 형성되어 있어도 된다. 기판은 투명해도 되고, 불투명해도 되고, 투명한 경우에는 무색 투명이어도 되고, 유색 투명이어도 된다.
상기 기판에는, 그 표면 또는 이면에 투습 방지층 (가스 배리어층) 을 형성할 수 있다.
상기 투습 방지층 (가스 배리어층) 의 재료로는, 예를 들어 질화규소, 산화규소 등의 무기물 등을 들 수 있다.
상기 투습 방지층 (가스 배리어층) 은, 예를 들어 고주파 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다.
-보호층-
유기 전계 발광 소자 전체는, 보호층에 의해 보호되어 있어도 된다.
상기 보호층에 포함되는 재료로는, 수분이나 산소 등의 소자 열화를 촉진하는 것이 소자 내에 들어가는 것을 억지하는 기능을 갖고 있는 것이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti, Ni 등의 금속 ; MgO, SiO, SiO2, Al2O3, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe2O3, Y2O3, TiO2 등의 금속 산화물 ; SiNx, SiNxOy 등의 금속 질화물 ; MgF2, LiF, AlF3, CaF2 등의 금속 불화물 ; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레아, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌과 디클로로디플루오로에틸렌의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌과 적어도 1 종의 코모노머를 포함하는 모노머 혼합물을 공중합시켜 얻어지는 공중합체, 공중합 주사슬에 고리형 구조를 갖는 함불소 공중합체, 흡수율 (吸水率) 1 % 이상의 흡수성 물질, 흡수율 0.1 % 이하의 방습성 물질 등을 들 수 있다.
상기 보호층의 형성 방법으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, MBE (분자선 에피탁시) 법, 클러스터 이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법 (고주파 여기 이온 플레이팅법), 플라즈마 CVD 법, 레이저 CVD 법, 열 CVD 법, 가스 소스 CVD 법, 코팅법, 인쇄법, 전사법 등을 들 수 있다.
-봉지 용기-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 봉지 용기를 사용하여 소자 전체가 봉지되어 있어도 된다. 또한, 상기 봉지 용기와 유기 전계 발광 소자 사이의 공간에는, 수분 흡수제 또는 불활성 액체를 봉입해도 된다.
상기 수분 흡수제로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 산화바륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 5 산화인, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화구리, 불화세슘, 불화니오브, 브롬화칼슘, 브롬화바나듐, 몰레큘러시브, 제올라이트, 산화마그네슘 등을 들 수 있다.
상기 불활성 액체로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 파라핀류, 유동 파라핀류 ; 퍼플루오로알칸, 퍼플루오로아민, 퍼플루오로에테르 등의 불소계 용제 ; 염소계 용제, 실리콘 오일류 등을 들 수 있다.
-수지 봉지층-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 대기로부터의 산소나 수분에 의한 소자 성능 열화를 수지 봉지층에 의해 봉지함으로써 억제하는 것이 바람직하다.
상기 수지 봉지층의 수지 소재로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 고무계 수지, 에스테르계 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 수분 방지 기능 면에서 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 상기 에폭시 수지 중에서도 열경화형 에폭시 수지, 또는 광경화형 에폭시 수지가 바람직하다.
상기 수지 봉지층의 제조 방법으로는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 수지 용액을 도포하는 방법, 수지 시트를 압착 또는 열압착하는 방법, 증착이나 스퍼터링 등에 의해 건식 중합하는 방법 등을 들 수 있다.
-봉지 접착제-
본 발명에 사용되는 봉지 접착제는, 단부 (端部) 로부터의 수분이나 산소의 침입을 방지하는 기능을 갖는다.
상기 봉지 접착제의 재료로는, 상기 수지 봉지층에서 사용하는 재료와 동일한 것을 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 수분 방지 면에서 에폭시계 접착제가 바람직하고, 광경화형 접착제 또는 열경화형 접착제가 특히 바람직하다.
상기 봉지 접착제에 필러를 첨가하는 것도 바람직하다. 상기 필러로는, 예를 들어 SiO2, SiO (산화규소), SiON (산질화규소), SiN (질화규소) 등의 무기 재료가 바람직하다. 그 필러의 첨가에 의해, 봉지 접착제의 점도가 상승하여, 가공 적정이 향상되고, 및 내습성이 향상된다.
상기 봉지 접착제는, 건조제를 함유해도 된다. 상기 건조제로는, 예를 들어 산화바륨, 산화칼슘, 산화스트론튬 등을 들 수 있다. 상기 건조제의 첨가량은, 상기 봉지 접착제에 대하여 0.01 질량%∼20 질량% 가 바람직하고, 0.05 질량%∼15 질량% 가 보다 바람직하다. 상기 첨가량이 0.01 질량% 미만이면, 건조제의 첨가 효과가 약해지고, 20 질량% 를 초과하면, 봉지 접착제 중에 건조제를 균일 분산시키는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 건조제가 들어간 봉지 접착제를 디스펜서 등에 의해 임의량 도포하고, 도포 후 제 2 기판을 겹쳐 경화시킴으로써 봉지할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 층 구성의 일례를 나타내는 개략도이다. 유기 EL 소자 (10) 는, 유리 기판 (1) 상에 형성된 양극 (2) (예를 들어 ITO 전극) 과, 정공 주입층 (3) 과, 정공 수송층 (4) 과, 발광층 (5) 과, 전자 수송층 (6) 과, 전자 주입층 (7) 과, 음극 (8) (예를 들어 Al-Li 전극) 을 이 순서로 적층하여 이루어지는 층 구성을 갖는다. 또, 양극 (2) (예를 들어 ITO 전극) 과 음극 (8) (예를 들어 Al-Li 전극) 은 전원을 개재하여 서로 접속되어 있다.
-구동-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극과 음극 사이에 직류 (필요에 따라 교류 성분을 포함해도 된다) 전압 (통상 2 볼트∼15 볼트), 또는 직류 전류를 인가함으로써, 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 박막 트랜지스터 (TFT) 에 의해 액티브 매트릭스에 적용할 수 있다. 박막 트랜지스터의 활성층으로서 아모르퍼스 실리콘, 고온 폴리실리콘, 저온 폴리실리콘, 미결정 실리콘, 산화물 반도체, 유기 반도체, 카본나노 튜브 등을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 예를 들어 WO2005/088726호 팜플렛, 일본 공개특허공보 2006-165529호, 미국 특허 출원 공개 2008/0237598A1 명세서 등에 기재된 박막 트랜지스터를 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 특별히 제한은 없고, 여러 가지 공지된 연구에 의해, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 기판 표면 형상을 가공하는 (예를 들어 미세한 요철 패턴을 형성하는) 기판, ITO 층, 유기층의 굴절률을 제어하는 기판, ITO 층, 유기층의 막두께를 제어하는 것 등에 의해, 광의 취출 효율을 향상시키고, 외부 양자 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자로부터의 광 취출 방식은, 톱 에미션 방식이어도 되고, 보텀 에미션 방식이어도 된다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 공진기 구조를 가져도 된다. 예를 들어, 투명 기판 상에, 굴절률이 상이한 복수의 적층막으로 이루어지는 다층막 미러, 투명 또는 반투명 전극, 발광층, 및 금속 전극을 겹쳐 갖는다. 발광층에서 발생한 광은 다층막 미러와 금속 전극을 반사판으로 하여 그 사이에서 반사를 반복 공진한다.
다른 바람직한 양태에서는, 투명 기판 상에, 투명 또는 반투명 전극과 금속 전극이 각각 반사판으로서 기능하여, 발광층에서 발생한 광은 그 사이에서 반사를 반복 공진한다.
공진 구조를 형성하기 위해서는, 2 개의 반사판의 유효 굴절률, 반사판 사이의 각 층의 굴절률과 두께로부터 결정되는 광로 길이를 원하는 공진 파장을 얻기에 최적인 값이 되도록 조정된다. 제 1 양태의 경우의 계산식은, 일본 공개특허공보 평9-180883호에 기재되어 있다. 제 2 양태의 경우의 계산식은, 일본 공개특허공보 2004-127795호에 기재되어 있다.
-용도-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표지, 간판, 인테리어, 광통신 등에 바람직하게 이용할 수 있다.
상기 유기 EL 디스플레이를 풀 컬러 타입인 것으로 하는 방법으로는, 예를 들어 「월간 디스플레이」, 2000 년 9 월호, 33∼37 페이지에 기재되어 있는 바와 같이, 색의 3 원색 (청색 (B), 녹색 (G), 적색 (R)) 에 대응하는 광을 각각 발광하는 유기 EL 소자를 기판 상에 배치하는 3 색 발광법, 백색 발광용 유기 전계 발광 소자에 의한 백색 발광을 컬러 필터를 통해서 3 원색으로 나누는 백색법, 청색 발광용 유기 전계 발광 소자에 의한 청색 발광을 형광 색소층을 통해서 적색 (R) 및 녹색 (G) 으로 변환하는 색 변환법 등이 알려져 있다. 또한, 상기 방법에 의해 얻어지는 상이한 발광색의 유기 전계 발광 소자를 복수 조합하여 사용함으로써, 원하는 발광색의 평면형 광원을 얻을 수 있다. 예를 들어, 청색 및 황색의 발광 소자를 조합한 백색 발광 광원, 청색, 녹색, 적색의 발광 소자를 조합한 백색 발광 광원 등을 들 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 설명하는데, 본 발명은, 이들 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다.
(비교예 1)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
0.5 ㎜ 두께, 가로 세로 2.5 ㎝ 의 유리 기판을 세정 용기에 넣고, 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30 분간 UV-오존 처리를 실시하였다. 이 유리 기판 상에 진공 증착법으로 이하의 각 층을 증착하였다. 또, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 증착 속도는, 특별히 언급이 없는 경우에는 0.2 ㎚/초이다. 증착 속도는 수정 진동자를 사용하여 측정하였다. 또한, 이하의 각 층두께는 수정 진동자를 사용하여 측정하였다.
먼저, 유리 기판 상에, 양극으로서 ITO (Indium Tin Oxide) 를 두께 100 ㎚ 로 스퍼터 증착하였다.
다음으로, 양극 (ITO) 상에, 정공 주입층으로서 2-TNATA(4,4',4''-Tris(N-(2-naphtyl)-N-phenyl-amino)-triphenylamine) 를 두께 140 ㎚ 로 증착하였다.
다음으로, 정공 주입층 상에, 정공 수송층으로서 α-NPD(Bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl]benzidine) 를 두께 7 ㎚ 로 증착하였다.
다음으로, 정공 수송층 상에, 제 2 정공 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 아민 화합물 1 을 두께 3 ㎚ 로 증착하였다.
[화학식 41]
Figure 112011053696421-pct00041
다음으로, 제 2 정공 수송층 상에, 정공 수송성 호스트 재료인 하기 구조식으로 나타내는 H-4[mCP;(N,N'-dicarbazolyl-3,5-benzene)] 과, 그 mCP 에 대하여 6.0 질량% 의 정공 수송성 인광 발광 재료인 Firpic[iridium(III)bis[4,6-di-fluorophenyl]-pyridinato-)picolinate] 를 도프한 발광층을 30 ㎚ 의 두께가 되도록 증착하였다.
[화학식 42]
Figure 112011053696421-pct00042
다음으로, 발광층 상에, 전자 수송층으로서 일반식 (1) 에 포함되는 고전자 수송성 재료인 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 1 을 두께 40 ㎚ 로 증착하였다.
[화학식 43]
Figure 112011053696421-pct00043
다음으로, 전자 수송층 상에, 전자 주입층으로서 LiF 를 두께 1 ㎚ 가 되도록 증착하였다.
다음으로, 전자 주입층 상에, 음극으로서 패터닝한 마스크 (발광 영역이 2 ㎜×2 ㎜ 가 되는 마스크) 를 설치하고, 금속 알루미늄을 두께 100 ㎚ 가 되도록 증착하였다.
이상에 의해 제조한 적층체를, 아르곤 가스로 치환한 글로브 박스 내에 넣고, 스테인리스제의 봉지 캔, 및 자외선 경화형 접착제 (XNR5516HV, 나가세 치바 주식회사 제조) 를 사용하여 봉지하였다. 이상에 의해, 비교예 1 의 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(비교예 2)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
비교예 1 에 있어서, 전자 수송층으로서 저전자 수송성 재료인 BAlq[Bis-(2-methyl-8-quinolinolato)-4-(phenyl-phenolate)-aluminium-(III)] 를 사용한 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(비교예 3)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
비교예 2 에 있어서, 발광 재료로서 일반식 (2) 에 포함되는 전자 수송성 인광 발광 재료인 하기 구조식으로 나타내는 D-1 을 사용한 것 이외에는, 비교예 2 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 44]
Figure 112011053696421-pct00044
(실시예 1)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
비교예 1 에 있어서, 발광 재료로서 Firpic 대신에 상기 구조식으로 나타내는 D-1 을 사용한 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(실시예 2)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 전자 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 45]
Figure 112011053696421-pct00045
(실시예 3)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 전자 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 46]
Figure 112011053696421-pct00046
(실시예 4)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 전자 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 4 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 47]
Figure 112011053696421-pct00047
(실시예 5)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 48]
Figure 112011053696421-pct00048
(실시예 6)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 5 에 있어서, 호스트 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 H-24 를 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 49]
Figure 112011053696421-pct00049
(실시예 7)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 5 에 있어서, 호스트 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 H-27 을 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 50]
Figure 112011053696421-pct00050
(실시예 8)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 호스트 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 H-17 을 사용하고, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-3 을 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 4 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 51]
Figure 112011053696421-pct00051
[화학식 52]
Figure 112011053696421-pct00052
(실시예 9)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-4 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 53]
Figure 112011053696421-pct00053
(실시예 10)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 9 에 있어서, 호스트 재료로서 상기 구조식으로 나타내는 H-24 를 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 9 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(실시예 11)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-5 를 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 54]
Figure 112011053696421-pct00054
(실시예 12)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-9 를 사용하고, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 4 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 55]
Figure 112011053696421-pct00055
(실시예 13)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 12 에 있어서, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 1 을 사용한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(실시예 14)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 2 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-10 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 56]
Figure 112011053696421-pct00056
(실시예 15)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 14 에 있어서, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 14 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(실시예 16)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 4 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-14 를 사용한 것 이외에는, 실시예 4 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 57]
Figure 112011053696421-pct00057
(실시예 17)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 1 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-15 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 58]
Figure 112011053696421-pct00058
(실시예 18)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 2 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-23 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 59]
Figure 112011053696421-pct00059
(실시예 19)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 3 에 있어서, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 D-24 를 사용한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 60]
Figure 112011053696421-pct00060
(실시예 20)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 19 에 있어서, 전자 수송층으로서 상기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 4 를 사용한 것 이외에는, 실시예 19 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
다음으로, 제조한 실시예 1∼20 및 비교예 1∼3 에 관해서, 이하와 같이 하여 구동 전압, 및 외부 양자 효율을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
<구동 전압의 측정>
도요 테크니카 주식회사 제조 소스 메저 유닛 2400 을 사용하여, 직류 전압을 각 소자에 인가하고, 발광시켰다. 전류가 10 mA/㎠ 가 되었을 때의 전압을 구동 전압으로서 측정하였다.
<외부 양자 효율의 측정>
도요 테크니카 주식회사 제조 소스 메저 유닛 2400 을 사용하여, 직류 전압을 각 소자에 인가하고, 발광시켰다. 발광 스펙트럼·휘도는 톱콘사 제조 스펙트럼 애널라이저 SR-3 을 사용하여 측정하고, 이들 수치를 기초로 전류가 10 mA/㎠ 에 있어서의 외부 양자 효율을 휘도 환산법에 의해 산출하였다.
Figure 112011053696421-pct00061
표 1 의 결과로부터, 비교예 1 과 비교예 2 를 비교한 경우, 정공 수송성 인광 발광 재료인 Firpic 을 사용한 경우에는, 전자 수송층을 저전자 수송성 재료인 BAlq 로부터 고전자 수송성 재료인 함질소 복소 고리 유도체 1 로 바꾼 결과, 확실히 구동 전압은 저하되었지만, 외부 양자 효율의 저하가 발생하여, 애써 얻은 인광 발광에 의한 높은 양자 효율과 저전압화를 양립시킬 수 없었다.
그러나, 전자 수송성 인광 발광 재료인 4 좌 배위자 백금 착물 (D-1) 을 사용한 비교예 3 과 실시예 1 을 비교하면, 전자 수송층을 BAlq 로부터 함질소 복소 고리 유도체 1 로 바꿈으로써, 대폭적인 저전압화가 보이고, 또한 외부 양자 효율은 높은 효율을 유지시킬 수 있었다. 또한, 실시예 2∼4 에서는 일반식 (1) 을 만족하는 함질소 복소 고리 유도체 3 종류에서 동일한 효과가 확인되고, 실시예 5∼20 에서는 일반식 (2) 를 만족하는 전자 수송성 인광 발광 재료에 있어서 역시 동일한 효과가 확인되었다.
(비교예 4)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
비교예 1 에 있어서, 정공 주입층의 2-TNATA 를, DNTPD(N,N'-bis-[4-(di-m-tolylamino)phenyl]-N,N'-diphenylbiphenyl-4,4'-diamine) 으로 바꾼 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(실시예 21)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
비교예 4 에 있어서, 발광 재료로서 Firpic 을 하기 구조식으로 나타내는 D-1 로 바꾼 것 이외에는, 비교예 4 와 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 61]
Figure 112011053696421-pct00062
(실시예 22)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 21 에 있어서, 전자 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 21 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 62]
Figure 112011053696421-pct00063
(실시예 23)
-유기 전계 발광 소자의 제조-
실시예 21 에 있어서, 전자 수송층으로서 하기 구조식으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 21 과 동일하게 하여 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
[화학식 63]
Figure 112011053696421-pct00064
얻어진 비교예 4 및 실시예 21∼23 에 관해서, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 구동 전압 및 외부 양자 효율을 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
Figure 112011053696421-pct00065
산업상 이용 가능성
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 구동 전압의 저전압화를 도모할 수 있음과 함께, 높은 발광 효율을 유지하는 것이 가능해지기 때문에, 예를 들어 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표지, 간판, 인테리어, 광통신 등에 바람직하게 사용된다.

Claims (18)

  1. 양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 가지고 이루어지고,
    상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하고, 또한 상기 유기층에 있어서의 적어도 1 층이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 전자 수송성 인광 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 64]
    Figure 112011053696421-pct00066

    단, 상기 일반식 (1) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다. L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다. R 은, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, n 은 0∼5 의 정수이고, n 이 2 이상인 경우, 복수의 R 은 동일해도 되고 상이해도 되며, 또한, 인접하는 복수의 R 기끼리 결합하여, 탄소 고리형 지방족 고리 또는 탄소 고리형 방향족 고리를 형성하고 있어도 된다.
    [화학식 65]
    Figure 112011053696421-pct00067

    단, 상기 일반식 (2) 중, X1, X2, X3 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X1, X2, X3 및 X4 중, 어느 하나 이상은, 질소 원자를 나타낸다. X5, X6, X7, X8, X9 및 X10 은, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. X11 및 X12 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X13, X14 및 X15 는, 각각 독립적으로 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타내고, X11, X12, X13, X14 및 X15 에 의해 나타내는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 2 이하이다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체가, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 66]
    Figure 112011053696421-pct00068

    단, 상기 일반식 (3) 중, A1∼A3 은, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다. Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이고, Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
    L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
    R' 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체가, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 67]
    Figure 112011053696421-pct00069

    단, 상기 일반식 (4) 중, A1 및 A2 는, 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다.
    Ar1 은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기이다. Ar2 는, 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이다. 단, Ar1 및 Ar2 중 어느 일방은, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 10∼60 의 축합 고리기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 모노헤테로 축합 고리기이다.
    L1 및 L2 는, 각각 독립적으로 단결합, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴렌기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 플루오레닐렌기이다.
    R' 및 R'' 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼60 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼60 의 헤테로아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기이고, R' 및 R'' 는 동일해도 되고 상이해도 된다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, L1 및 L2 중 적어도 어느 하나가, 하기 구조식으로 나타내는 기에서 선택되는, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 68]
    Figure 112016013781719-pct00070
  5. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, Ar1 이, 하기 일반식 (5) 내지 (14) 중 어느 것으로 나타내는 기인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 69]
    Figure 112016013781719-pct00071

    단, 상기 식 중, R1∼R92 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 12∼80 의 디아릴아미노기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼40 의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 18∼120 의 디아릴아미노아릴기를 나타낸다. L3 은, 단결합, 또는 하기 구조식으로 나타내는 치환기를 나타낸다.
    [화학식 70]
    Figure 112016013781719-pct00072
  6. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (15a-3) 으로 나타내는 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 71]
    Figure 112011066608765-pct00073

    단, 상기 일반식 (15a-3) 중, X1, X2 및 X4 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. R41, R42, R43, R44, R45 및 R46 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X53 및 X54 는, 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, X53 및 X54 를 함유하는 5 원자 고리 골격에 포함되는 질소 원자의 수는 1 또는 2 이다. R75 는, 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다.
  7. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물이 발광층에 함유되는, 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 다좌 배위자의 금속 착물 화합물과, 적어도 1 종의 호스트 재료가 발광층에 함유되는, 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 1 종의 호스트 재료가 정공 수송성인, 유기 전계 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    함질소 복소 고리 유도체가, 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료 중 적어도 어느 것으로서 사용되고 있는, 유기 전계 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    함질소 복소 고리 유도체를 함유하는 층이, 환원성 도펀트를 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    환원성 도펀트가, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물, 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리 금속의 유기 착물, 알칼리 토금속의 유기 착물, 및 희토류 금속의 유기 착물에서 선택되는 적어도 1 종인, 유기 전계 발광 소자.
  13. 제 2 항에 있어서,
    일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, L1 및 L2 중 적어도 어느 하나가, 하기 구조식으로 나타내는 기에서 선택되는, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 68]
    Figure 112016013781719-pct00075
  14. 제 3 항에 있어서,
    일반식 (4) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, L1 및 L2 중 적어도 어느 하나가, 하기 구조식으로 나타내는 기에서 선택되는, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 68]
    Figure 112016013781719-pct00076
  15. 제 2 항에 있어서,
    일반식 (3) 으로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, Ar1 이, 하기 일반식 (5) 내지 (14) 중 어느 것으로 나타내는 기인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 69]
    Figure 112016013781719-pct00077

    단, 상기 식 중, R1∼R92 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 12∼80 의 디아릴아미노기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼40 의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 18∼120 의 디아릴아미노아릴기를 나타낸다. L3 은, 단결합, 또는 하기 구조식으로 나타내는 치환기를 나타낸다.
    [화학식 70]
    Figure 112016013781719-pct00078
  16. 제 3 항에 있어서,
    일반식 (4) 로 나타내는 함질소 복소 고리 유도체에 있어서, Ar1 이, 하기 일반식 (5) 내지 (14) 중 어느 것으로 나타내는 기인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 69]
    Figure 112016013781719-pct00079

    단, 상기 식 중, R1∼R92 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼20 의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 12∼80 의 디아릴아미노기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6∼40 의 아릴기, 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 3∼40 의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 18∼120 의 디아릴아미노아릴기를 나타낸다. L3 은, 단결합, 또는 하기 구조식으로 나타내는 치환기를 나타낸다.
    [화학식 70]
    Figure 112016013781719-pct00080
  17. 제 6 항에 있어서,
    일반식 (15a-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물이 발광층에 함유되는, 유기 전계 발광 소자.
  18. 제 6 항에 있어서,
    일반식 (15a-3) 으로 나타내는 4 좌 배위자의 백금 착물 화합물과, 적어도 1 종의 호스트 재료가 발광층에 함유되는, 유기 전계 발광 소자.
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