KR101672608B1

KR101672608B1 - 이리듐 착체 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료, 유기 일렉트로루미네센스 소자, 조명 장치 및 표시 장치

Info

Publication number: KR101672608B1
Application number: KR1020147021259A
Authority: KR
Inventors: 신야 오츠; 가오리 오노; 에사쿠 가토
Original assignee: 코니카 미놀타 가부시키가이샤
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2016-11-03
Also published as: JP2013177361A; US20130200340A1; JP5978843B2; EP2623508B1; EP2623508A1; KR20140117466A; WO2013114674A1

Abstract

유기 EL 소자는, 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1층의 유기층이 끼움 지지되고, 유기층 중 적어도 1층에 화학식 (1)로 나타내어지는 유기 금속 착체가 함유되어 있다. [Am, An, Bm 및 Bn은 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타내고, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타낸다. Ra, Rb 및 Rc는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. m 및 n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. Ir에 배위한 3개의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]

Description

이리듐 착체 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료, 유기 일렉트로루미네센스 소자, 조명 장치 및 표시 장치 {IRIDIUM COMPLEX COMPOUND, MATERIAL FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT, ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT, LIGHTING DEVICE, AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 이리듐 착체 화합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료, 유기 일렉트로루미네센스 소자, 조명 장치 및 표시 장치에 관한 것이다.

유기 일렉트로루미네센스 소자(이하, 유기 EL 소자라고도 함)는, 발광하는 화합물을 함유하는 발광층을, 음극과 양극 사이에 끼운 구성을 가지며, 전계를 인가함으로써, 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자를 발광층 내에서 재결합시킴으로써 여기자(엑시톤)를 생성시키고, 이 엑시톤이 실활할 때의 광의 방출(형광·인광)을 이용한 발광 소자이다. 또한, 유기 EL 소자는, 전극과 전극 사이를 두께 불과 서브마이크로미터 정도의 유기 재료의 막으로 구성하는 전체 고체 소자이며, 수 V 내지 수십 V 정도의 전압으로 발광이 가능한 점에서, 차세대의 평면 디스플레이나 조명에의 이용이 기대되고 있다.

실용화를 향한 유기 EL 소자의 개발로서는, 프린스턴 대학에서, 여기 삼중항으로부터의 인광 발광을 사용하는 유기 EL 소자의 보고가 되어(예를 들어, 비특허문헌 1 참조), 그때부터, 실온에서 인광을 나타내는 재료의 연구가 활발해지게 되었다.

또한, 인광 발광을 이용하는 유기 EL 소자는, 이전의 형광 발광을 이용하는 유기 EL 소자에 비해 원리적으로 약 4배의 발광 효율이 실현 가능한 점에서, 그 재료 개발을 비롯해서, 발광 소자의 층 구성이나 전극의 연구 개발이 전세계에서 행해지고 있다. 예를 들어, 이리듐 착체계 등 중금속 착체를 중심으로 많은 화합물이 합성 검토되고 있다.

이와 같이, 인광 발광 방식은 매우 포텐셜이 높은 방식이지만, 인광 발광을 이용하는 유기 EL 디바이스에 있어서는, 형광 발광을 이용하는 유기 EL 디바이스와는 크게 다르며, 발광 중심의 위치를 컨트롤하는 방법, 특히 발광층의 내부에서 재결합을 행하여, 어떻게 발광을 안정적으로 행하게 할 수 있을지가, 소자의 효율·수명을 파악하는 데 있어서 중요한 기술적인 과제로 되고 있다.

따라서 최근, 발광층에 인접하는 형태로, 발광층의 양극측에 위치하는 정공 수송층과 발광층의 음극측에 위치하는 전자 수송층을 구비한 다층 적층형 소자가 잘 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 또한, 발광층에는 호스트 화합물과 도펀트로서의 인광 발광성 화합물을 사용한 혼합층이 많이 사용되고 있다.

한편, 재료의 관점에서는 높은 캐리어 수송성이나 열적, 전기적으로 안정된 재료가 요구되고 있다. 특히 청색 인광 발광을 이용함에 있어서는, 청색 인광 발광성 화합물 자체가 높은 삼중항 여기 에너지(T1)를 갖고 있기 때문에, 적용 가능한 주변 재료의 개발과 정밀한 발광 중심의 제어가 강하게 요구되고 있다.

대표적인 청색 인광 발광성 화합물로서는 Flrpic이 알려져 있으며, 주 배위자의 페닐피리딘에 불소 치환을 하는 것 및 부 배위자로서 피콜린산을 사용함으로써 단파화가 실현되고 있다. 이들 도펀트는 카르바졸 유도체나 트리아릴실란류를 호스트 화합물로서 조합함으로써 고효율의 소자를 달성하고 있지만, 소자의 발광 수명은 대폭으로 열화되기 때문에, 그 트레이드오프의 개선이 요구되고 있었다.

또한, 최근, 높은 포텐셜을 갖는 청색 인광 발광성 화합물로서, 특정한 배위자를 갖는 금속 착체가 특허문헌 2나 특허문헌 3에 개시되고 있다.

이들 문헌에는, 공액을 확장한 꼬임 아릴 성분을 갖는 2-페닐이미다졸 배위자를 갖는 청색 인광 발광성 화합물과 특정한 호스트 화합물을 병용함으로써, 유기 EL 소자의 안정성이 향상되어 높은 발광 효율과 저구동 전압을 실현할 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 이미다졸환과 결합한 꼬임 아릴 성분의 오르토 자리에 분기 알킬기 등의 벌키나 치환기를 도입함으로써, 그 입체 효과에 의해 분자간의 패킹을 저해하여, 분해물이 적고 보다 낮은 온도에서의 승화가 가능하게 된 것이 기재되어 있다.

그러나, 이들 청색 인광 발광 재료를 포함하는 복수의 발광 재료를 병용해서 다른 발광색, 예를 들어 백색 발광을 나타내는 소자를 제작한 경우, 새로운 과제로서 소자의 연속 구동 시에서의 색도의 안정성 문제(색도 어긋남)가 발생했다.

또한 유기 EL 소자는, 발광층 중 인광 발광 재료의 도프 농도가 수% 내지 수십%로 변화하면, 소자의 발광 효율이나 발광 수명이 변동한다. 도프 농도가 낮은 경우에는 캐리어의 수송성이나 재결합 확률이 저하되어, 구동 전압의 상승이나 발광 효율의 저하를 야기하기 쉽고, 그때문에 캐리어 수송성의 개량이 필요하다.

또한 한편으로 고도프 농도 시에는 발광 재료가 응집하기 쉬워, 삼중항-삼중항 소멸(T-T 소멸)이나, 에너지 준위가 낮은 트랩 사이트의 생성 등이 원인으로 되고, 그 결과, 발광 효율이나 발광 수명의 저하가 야기된다고 하는 과제가 있다. 특히 청색 인광 발광 재료의 경우에는 높은 T1을 갖고 있기 때문에, 트랩 사이트 등의 외인의 영향을 받기 쉬워, 농도의 조정에만 의하지 않고, 발광 재료간의 응집을 억제하여 균일하게 분산시키는 것이 중요하다.

또한, 생산 적성의 면에서 고려하면, 이들 소자 성능에 대하여 도프 농도 의존성이 큰 재료는, 생산 시의 약간의 도프 농도의 변화가 소자의 성능에 영향을 미치기 때문에, 생산 적성이 낮아 바람직하다고는 할 수 없다.

또한, 발광 재료의 분산성이 낮으면 발광층 내에서의 캐리어의 수송성도 저하되고, 그 결과, 소자의 발광 수명의 저하를 야기하는 경향이 있다.

일본 특허 공개 제2005-112765호 공보 미국 특허 출원 공개 제2011/0057559호 명세서 미국 특허 출원 공개 제2011/0204333호 명세서

M. A. Baldo et al., nature, 395권, 151 내지 154페이지(1998년)

그러나, 상기 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 기재된 기술에 있어서는, 유기 EL 소자의 발광 효율 및 발광 수명은 개선되었지만, 유기 EL 소자 재료인 금속 착체의 열 안정성 및 승화성에 과제가 있고, 그 금속 착체를 사용해서 증착에 의해 유기층을 형성할 때 분해물이 발생함으로써 소자의 발광 수명이 저하하는 경우가 있다.

나아가서는 복수의 발광 재료를 사용한 백색 발광 유기 EL 소자에 있어서의 연속 구동 시의 색도의 안정성이나 소자 성능에 대한 도프 농도 의존성의 과제, 또한 발광 재료의 분산성과 수명의 관계에 대해서는 기재되어 있지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료로서의 유기 금속 착체의 열 안정성 및 승화성을 향상함으로써, 발광 효율이 높고 장수명인 유기 일렉트로루미네센스 소자, 그 소자를 사용한 조명 장치 및 표시 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 가일층의 목적은, 백색 발광 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 연속 구동 시의 색도의 안정성의 과제(색도 어긋남)를 해소하고, 소자 성능에 있어서의 도프 농도 의존성을 개량하는 것이다. 또한, 높은 분산성을 갖는 이리듐 착체 화합물을 제공함으로써, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 장수명화를 달성한다.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따르면,

하기 화학식 (1)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물이 제공된다.

화학식 (1) 중, 환Am, 환An, 환Bm 및 환Bn은 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타내고, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면,

하기 화학식 (2)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물이 제공된다.

화학식 (2) 중, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물이 제공된다.

화학식 (3) 중, R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rc 및 Ra3은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nR3은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

하기 화학식 (1)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

하기 화학식 (2)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1층의 유기층이 끼움 지지된 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서,

상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (2)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

상기 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 또 다른 형태에 따르면,

상기 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 열 안정성 및 승화성이 우수한 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료로서의 유기 금속 착체를 제공할 수 있으며, 이것을 사용함으로써 발광 효율이 높고 장수명인 유기 일렉트로루미네센스 소자, 그 소자를 사용한 조명 장치 및 표시 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 화합물은 높은 캐리어 수송성과 분산성을 갖고 있으며, 그 결과, 캐리어 밸런스의 향상에 의해 유기 일렉트로루미네센스 소자의 가일층의 장수명화를 달성할 수 있다. 또한, 복수의 발광 재료를 사용한 백색 발광 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 연속 구동 시의 색도 어긋남이 적고, 발광 재료의 도프 농도 의존성이 작은 유기 일렉트로루미네센스 소자, 그 소자를 사용한 조명 장치 및 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 유기 EL 소자로 구성되는 표시 장치의 일례를 도시한 모식도이다.
도 2는 표시부 A의 모식도이다.
도 3은 화소의 모식도이다.
도 4는 패시브 매트릭스 방식 풀컬러 표시 장치의 모식도이다.
도 5는 조명 장치의 개략도이다.
도 6은 조명 장치의 모식도이다.
도 7a는 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.
도 7b는 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.
도 7c는 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.
도 7d는 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.
도 7e는 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

《유기 EL 소자의 구성층》

본 발명의 유기 EL 소자의 구성층에 대해서 설명한다. 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 양극과 음극 사이에 끼움 지지되는 각종 유기층의 층 구성의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

(ⅰ) 양극/발광층 유닛/전자 수송층/음극

(ⅱ) 양극/정공 수송층/발광층 유닛/전자 수송층/음극

(ⅲ) 양극/정공 수송층/발광층 유닛/정공 저지층/전자 수송층/음극

(ⅳ) 양극/정공 수송층/발광층 유닛/정공 저지층/전자 수송층/음극 버퍼층/음극

(ⅴ) 양극/양극 버퍼층/정공 수송층/발광층 유닛/정공 저지층/전자 수송층/음극 버퍼층/음극

또한, 발광층 유닛은 복수의 발광층 사이에 비발광성의 중간층을 갖고 있어도 되고, 그 중간층이 전하 발생층인 멀티포톤 유닛 구성이어도 된다. 이 경우, 전하 발생층으로서는, ITO(인듐·주석 산화물), IZO(인듐·아연 산화물), ZnO₂, TiN, ZrN, HfN, TiO_x, VO_x, CuI, InN, GaN, CuAlO₂, CuGaO₂, SrCu₂O₂, LaB₆, RuO₂ 등의 도전성 무기 화합물층이나, Au/Bi₂O₃ 등의 2층막이나, SnO₂/Ag/SnO₂, ZnO/Ag/ZnO, Bi₂O₃/Au/Bi₂O₃, TiO₂/TiN/TiO₂, TiO₂/ZrN/TiO₂ 등의 다층막, 또한 C60 등의 풀러렌류, 올리고티오펜 등의 도전성 유기물층, 금속 프탈로시아닌류, 무금속 프탈로시아닌류, 금속 포르피린류, 무금속 포르피린류 등의 도전성 유기 화합물층 등을 들 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의 발광층으로서는 백색 발광층인 것이 바람직하고, 이들을 사용한 조명 장치인 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 EL 소자를 구성하는 각 층에 대해서 이하 설명한다.

《발광층》

본 발명에 따른 발광층은, 전극 또는 전자 수송층 및 정공 수송층으로부터 주입되어 오는 전자 및 정공이 재결합해서 발광하는 층이며, 발광하는 부분은 발광층의 층 내이든 발광층과 인접층의 계면이든 상관없다.

발광층의 막 두께의 총합은 특별히 제한은 없지만, 막의 균질성이나, 발광 시에 불필요한 고전압을 인가하는 것을 방지하고, 또한, 구동 전류에 대한 발광색의 안정성 향상의 관점에서, 바람직하게는 2㎚ 내지 5㎛의 범위로 조정되고, 더욱 바람직하게는 2㎚ 내지 200㎚의 범위로 조정되고, 특히 바람직하게는 5㎚ 내지 100㎚의 범위로 조정된다.

발광층의 제작에는, 후술하는 발광 도펀트나 호스트 화합물을 사용해서, 예를 들어 진공 증착법, 습식법(웨트프로세스라고도 하며, 예를 들어 스핀 코트법, 캐스트법, 다이 코트법, 블레이드 코트법, 롤 코트법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코트법, 커튼 코트법, LB법(랭뮤어-블로젯(Langmuir Blodgett)법) 등을 들 수 있음) 등에 의해 성막해서 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 6좌 배위형 오르토 메탈 이리듐 착체를 발광층의 재료로서 사용하는 경우, 웨트프로세스에서 성막하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 EL 소자의 발광층에는, 발광 도펀트(인광 발광성 도펀트(인광 도펀트, 인광 발광성 도펀트기라고도 함)나 형광 도펀트 등) 화합물과, 발광 호스트 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.

(1) 발광성 도펀트 화합물

발광성 도펀트 화합물(발광 도펀트, 도펀트 화합물, 간단히 도펀트라고도 함)에 대해서 설명한다.

발광성 도펀트로서는, 형광 도펀트(형광성 화합물이라고도 함), 인광 도펀트(인광 발광체, 인광성 화합물, 인광 발광성 화합물 등이라고도 함)를 사용할 수 있다.

(1.1) 인광 도펀트(인광 발광 도펀트라고도 함)

본 발명에 따른 인광 도펀트에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 인광 도펀트 화합물은, 여기 삼중항으로부터의 발광이 관측되는 화합물이며, 구체적으로는 실온(25℃)에서 인광 발광하는 화합물이며, 인광 양자 수율이, 25℃에 있어서 0.01 이상의 화합물이라고 정의되지만, 바람직한 인광 양자 수율은 0.1 이상이다.

상기 인광 양자 수율은, 제4판 실험 화학 강좌 7의 분광 Ⅱ의 398페이지(1992년판, 마루젠)에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다. 용액 중에서의 인광 양자 수율은 여러 용매를 사용하여 측정할 수 있지만, 본 발명에 따른 인광 도펀트는, 임의의 용매 중 어느 하나에 있어서 상기 인광 양자 수율(0.01 이상)이 달성되면 된다.

인광 도펀트의 발광은 원리로서는 2종 들 수 있으며, 하나는 캐리어가 수송되는 호스트 화합물 상에서 캐리어의 재결합이 일어나서 발광성 호스트 화합물의 여기 상태가 생성되고, 이 에너지를 인광 도펀트로 이동시킴으로써 인광 도펀트로부터의 발광을 얻는다고 하는 에너지 이동형이다. 다른 하나는 인광 도펀트가 캐리어 트랩으로 되어, 인광 도펀트 상에서 캐리어의 재결합이 일어나서, 인광 도펀트 화합물로부터의 발광이 얻어진다고 하는 캐리어 트랩형이다. 모든 경우에 있어서도, 인광 도펀트의 여기 상태 에너지는 호스트 화합물의 여기 상태의 에너지보다 낮은 것이 조건이다.

여기서, 본 발명자들은, 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 유기 EL 소자의 유기층에, 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 도펀트를 함유시킴으로써, 유기 EL 소자의 열 안정성 및 승화성을 향상시킬 수 있는 것이 밝혀졌다. 즉, 이리듐 원자에 배위하는 복수의 배위자 중 어느 하나의 구조를 서로 다르게 하고, 또한 화학식 (1)에서의 R1m, R2m, R1n 및 R2n을 탄소수 2 이상의 치환기로 함으로서, 이리듐 착체간의 상호 작용을 완화해서 승화성을 개량하고, 나아가서는 이리듐 착체의 열 안정성의 향상에 이르렀다. 이에 의해, 당해 이리듐 착체 도펀트를 증착에 의해 성막해서 유기층을 형성할 때, 연속 반복 증착이 가능하게 되었다. 또한, 당해 이리듐 착체 도펀트가 유기 EL 소자에 함유되어 있음으로써, 유기 EL 소자의 고발광 휘도와 발광 수명의 장수명화를 달성할 수 있는 것을 알아내었다.

따라서, 본 발명의 유기 EL 소자는, 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 유기 EL 소자 재료로서 함유되어 구성되어 있는 것이며, 바람직하게는 유기층 중 발광층에, 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 유기 EL 소자 재료로서 함유되어 구성되어 있는 것이다.

(1.1.1) 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물

본 발명의 유기 EL 소자에, 유기 EL 소자 재료로서 함유되는 이리듐 착체 화합물에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 이리듐 착체 화합물은 하기 화학식 (1)로 나타내어진다.

화학식 (1)에 있어서, 환An, 환Am, 환Bn 및 환Bm은, 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환을 나타낸다.

화학식 (1)에 있어서, 환An, 환Am, 환Bn 및 환Bm으로 나타내어지는 5원 또는 6원의 방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들어 벤젠환을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, 환An, 환Am, 환Bn 및 환Bm으로 나타내어지는 5원 또는 6원의 방향족 복소환으로서는, 예를 들어 푸란환, 티오펜환, 옥사졸환, 피롤환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환 등을 들 수 있다. 바람직하게는 환Bn 및 Bm 중 적어도 한쪽이 벤젠환이며, 보다 바람직하게는 환An 및 Am 중 적어도 한쪽이 벤젠환이다.

화학식 (1)에 있어서, Ar은, 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다.

화학식 (1)에 있어서, Ar로 나타내어지는 방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들어 벤젠환, 비페닐환, 나프탈렌환, 아줄렌환, 안트라센환, 페난트렌환, 피렌환, 크리센환, 나프타센환, 트리페닐렌환, o-터페닐환, m-터페닐환, p-터페닐환, 아세나프텐환, 코로넨환, 플루오렌환, 플루오란텐환, 나프타센환, 펜타센환, 페릴렌환, 펜타펜환, 피센환, 피렌환, 피란트렌환, 안스라안트렌환 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, Ar로 나타내어지는 방향족 복소환으로서는, 예를 들어 실롤환, 푸란환, 티오펜환, 옥사졸환, 피롤환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환, 옥사디아졸환, 트리아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 티아졸환, 인돌환, 벤즈이미다졸환, 벤즈티아졸환, 벤즈옥사졸환, 퀴녹살린환, 퀴나졸린환, 프탈라진환, 티에노티오펜환, 카르바졸환, 아자카르바졸환(카르바졸환을 구성하는 탄소 원자의 임의의 1개 이상이 질소 원자로 치환된 것을 나타냄), 디벤조실롤환, 디벤조푸란환, 디벤조티오펜환, 벤조티오펜환이나 디벤조푸란환을 구성하는 탄소 원자의 임의의 1개 이상이 질소 원자로 치환된 환, 벤조디푸란환, 벤조디티오펜환, 아크리딘환, 벤조퀴놀린환, 페나진환, 페난트리딘환, 페난트롤린환, 사이클라딘환, 퀸돌린환, 테페니진환, 퀴닌돌린환, 트리페노디티아진환, 트리페노디옥사진환, 페난트라딘환, 안트라딘환, 페리미딘환, 나프토푸란환, 나프토티오펜환, 나프토디푸란환, 나프토디티오펜환, 안트라푸란환, 안트라디푸란환, 안트라티오펜환, 안트라디티오펜환, 티안트렌환, 페노크산틴환, 디벤조카르바졸환, 인돌로카바졸환, 디티에노벤젠환 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, Ar로 나타내어지는 비방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들어 시클로알칸(예를 들어, 시클로펜탄환, 시클로헥산환 등), 시클로알콕시기(예를 들어, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기 등), 시클로알킬티오기(예를 들어, 시클로펜틸티오기, 시클로헥실티오기 등), 시클로헥실아미노술포닐기, 테트라히드로나프탈렌환, 9,10-디히드로안트라센환, 비페닐렌환 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, Ar로 나타내어지는 비방향족 복소환으로서는, 예를 들어 에폭시환, 아지리딘환, 티이란환, 옥세탄환, 아제티딘환, 티에탄환, 테트라히드로푸란환, 디옥솔란환, 피롤리딘환, 피라졸리딘환, 이미다졸리딘환, 옥사졸리딘환, 테트라히드로티오펜환, 술포란환, 티아졸리딘환, ε-카프로락톤환, ε-카프로락탐 환, 피페리딘환, 헥사히드로피리다진환, 헥사히드로피리미딘환, 피페라진환, 모르폴린환, 테트라히드로피란환, 1,3-디옥산환, 1,4-디옥산환, 트리옥산환, 테트라히드로티오피란환, 티오모르폴린환, 티오모르폴린-1,1-디옥시드환, 피라노오스환, 디아자비시클로[2,2,2]-옥탄환, 페녹사진환, 페노티아진환, 옥산트렌환, 티옥산텐환, 페노크산틴환 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, Ar로 나타내어지는 이 환은, 치환기를 갖고 있어도 되고, 또한 그 치환기끼리가 서로 결합해서 환을 형성해도 된다.

화학식 (1)에 있어서, Ar은, 바람직하게는 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환이며, 보다 바람직하게는 방향족 탄화수소환이며, 더욱 바람직하게는 벤젠환이다.

화학식 (1)에 있어서, R1m 및 R2m은, 각각 독립적으로, 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다.

화학식 (1)에 있어서, R1m 및 R2m으로 나타내어지는 알킬기로서는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 트리플루오로메틸기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-헥실기, 2-메틸헥실기, 펜틸기, 아다만틸기, n-데실기, n-도데실기 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, R1m 및 R2m으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기로서는, 상술한 화학식 (1)에 있어서 Ar로 나타내어지는 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환으로부터 도출되는 1가의 기를 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, R1m 및 R2m으로 나타내어지는 탄소수 2 이상의 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 방향족 복소환기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기가 더 갖고 있어도 되는 치환기로서는, 예를 들어 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기 등을 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서는, R1m 및 R2m이 모두 탄소 원자수 2 이상의 알킬기 또는 시클로알킬기인 것이 바람직하고, 또한, R1m 및 R2m 중 어느 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것도 바람직하다. 또한, R1m 및 R2m이 모두 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것이 더욱 바람직하다.

화학식 (1)에 있어서, R1n 및 R2n은, 상술한 화학식 (1)에서의 R1m 및 R2m과 동의이다.

화학식 (1)에 있어서, Ra, Rb 및 Rc는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rb 및 Rc가 각각 복수 존재하는 경우는, Ra, Rb 및 Rc는 각각 동일해도 되고 달라도 된다.

화학식 (1)에 있어서, Ra, Rb 및 Rc로 나타내어지는 아릴기 및 헤테로아릴기로서는, 상술한 화학식 (1)에 있어서 Ar로 나타내어지는 방향족 탄화수소환 및 방향족 복소환으로부터 도출되는 1가의 기를 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, Ra, Rb 및 Rc로 나타내어지는 비방향족 탄화수소환기 및 비방향족 복소환기로서는, 상술한 화학식 (1)에 있어서 Ar로 나타내어지는 비방향족 탄화수소환 및 비방향족 복소환으로부터 도출되는 1가의 기를 들 수 있다.

화학식 (1)에 있어서, na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다.

화학식 (1)에 있어서, m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다.

또한, 화학식 (1)에 있어서, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

(1.1.2) 화학식 (2)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물

상술한 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물은, 하기 화학식 (2)로 나타내어지는 것이 바람직하다.

화학식 (2)에 있어서, Ar, R1m, R2m, R1n, R2n, Ra, Rc, na, nc, m 및 n은, 화학식 (1)에 있어서의 Ar, R1m, R2m, R1n, R2n, Ra, Rc, na, nc, m 및 n과 동의이다.

또한, 화학식 (2)에 있어서, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

또한, 본 발명에 따른 화학식 (1), (2)로 각각 표현되는 이리듐 착체 화합물은, 국제 공개 제2006/121811호 등에 기재된 공지된 방법을 참조함으로써 합성 가능하다.

(1.1.3) 화학식 (3)으로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물

상술한 화학식 (1) 또는 (2)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물은, 하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.

화학식 (3)에 있어서, R1m, R2m, R1n, R2n, Ra, Rc, na, nc, m 및 n은, 화학식 (1)에서의 R1m, R2m, R1n, R2n, Ra, Rc, na, nc, m 및 n과 동의이다.

화학식 (3)에 있어서, Ra3은, 화학식 (1)에서의 Ra, Rb 및 Rc와 동의이다.

화학식 (3)에 있어서, nR3은, 1 내지 5의 정수를 나타낸다.

또한, 화학식 (3)에 있어서, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.

(1.1.6) 구체예

이하에, 화학식 (1) 내지 (3)으로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물의 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(1.1.7) 합성예

이하에, 화학식 (1) 내지 (3)으로 나타내어지는 화합물의 합성예를 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 상기한 구체예 중 DP-1의 합성 방법을 예로 들어 이하에 설명한다.

DP-1은 이하의 스킴에 따라서 합성할 수 있다.

(공정 1)

삼구 플라스크에, 중간체 A를 5g, 염화이리듐을 1.9g, 에톡시에탄올을 100㎖, 물을 30㎖ 넣어, 질소 분위기 하에서 100℃에서 4시간 가열 교반했다.

석출한 결정을 여과 취출하고, 여과 취출한 결정을 메탄올 세정하여, 중간체 B를 4.5g 얻었다.

(공정 2)

삼구 플라스크에, 공정 1에서 얻어진 중간체 B를 4.0g, 아세틸아세톤을 2.5g, 탄산칼륨을 7g, 에톡시에탄올을 100㎖ 넣고, 질소 분위기 하에서 80℃에 5시간 가열 교반했다.

석출한 결정을 여과 취출하고, 여과 취출한 결정을 메탄올 세정한 후, 수세하고, 중간체 C를 2.8g 얻었다.

(공정 3)

삼구 플라스크에, 공정 2에서 얻어진 중간체 C를 2.8g, 중간체 D를 1.6g, 에틸렌글리콜을 50㎖ 넣고, 질소 분위기 하에서 150℃에 7시간 가열 교반했다.

석출한 결정을 여과 취출하고, 여과 취출한 결정을 메탄올 세정한 후, 실리카겔크로마토그래피에서 분리 정제하여 DP-1을 0.7g 얻었다.

화합물 예 DP-1의 구조는 매스 스펙트럼 및 ¹H-NMR으로 확인했다.

MASS spectrum(ESI):m/z=1179[M⁺]

¹H-NMR(CD₂Cl₂, 400㎒)δ:7.71(2H, d, J=28.3㎐), 7.42(1H, ｔ, J=28.3㎐), 7.33-7.57(6H, m), 7.34(4H, ｔ, J=33.2㎐), 6.96(2H, S), 6.81-6.86(6H, m), 6.69(2H, d, J=33.2㎐), 6.56-6.60(2H, m), 6.44(1H, ｔ, J=23.4㎐), 6.38(2H, d, J=17.6㎐), 6.32(1H, d, J=23.4㎐), 6.16(2H, d, J=44.9㎐), 2.65-2.80(3H, m, CH of iso-Pr), 2.29-2.41(3H, m, CH of iso-Pr), 1.26(3H, d, J=26.3Hz, CH₃ of iso-Pr), 1.21(6H, d, J=20.5㎐, CH₃ of iso-Pr), 0.92-1.08(m, 27H, CH₃ of iso-Pr)

(1.2) 형광 도펀트(형광성 화합물이라고도 함)

형광 도펀트로서는, 쿠마린계 색소, 피란계 색소, 시아닌계 색소, 크로코늄계 색소, 스쿠아릴륨계 색소, 옥소벤즈안트라센계 색소, 플루오레세인계 색소, 로다민계 색소, 피릴륨계 색소, 페릴렌계 색소, 스틸벤계 색소, 폴리티오펜계 색소 또는 희토류 착체계 형광체 등이나, 레이저 색소로 대표되는 형광 양자 수율이 높은 화합물을 들 수 있다.

(1.3) 종래 공지된 도펀트와의 병용

또한, 본 발명에 따른 발광 도펀트는, 복수종의 화합물을 병용해서 사용해도 되고, 구조가 다른 인광 도펀트끼리의 조합이나, 인광 도펀트와 형광 도펀트를 조합해서 사용해도 된다.

여기서, 발광 도펀트로서, 본 발명에 따른 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물과 병용해서 사용해도 되는 종래 공지된 발광 도펀트의 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

또한, 발광 도펀트로서, 본 발명에 따른 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물과 병용해서 사용해도 되는 종래 공지된 발광 도펀트로서, 또한, 이하의 특허 공보에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

예를 들어, US2006835469, US20060202194, US20070087321, WO2009100991, WO2008101842, WO2003040257, US20050244673, US20020034656, US7332232, US20090108737, US20090039776, US6921915, US6687266, US20070190359, US2006008670, WO2009050290, US20090165846, US20080015355, US7250226, US7396598, WO2002015645, US20060263635, WO2009000673, US20030138657, US20030152802, US7090928, WO2002002714, WO2006009024, WO2007097149, WO2006056418, WO2005019373, US7534505, US7445855, US20070190359, US20080297033, US7338722, US20020134984, WO2005123873, WO2007004380, WO2006082742, US7279704, WO2006098120, WO2006103874, US20110057559, WO2011063083, US20110204333, US20110215710, WO2005076380, WO2010032663, WO2008140115, 일본 특허 공개 제2012-069737호 공보, 일본 특허 출원 제2011-181303, WO2007052431, 일본 특허 공개 제2009-114086호 공보, WO2011134013, WO2011157339, WO2010086089, WO2009113646, WO2012020327, WO2011051404, US7544426, US6821645, 일본 특허 공개 제2003-81988호 공보, 일본 특허 공개 제2002-302671, 일본 특허 공개 제2002-363552호 공보, WO2011004639 등이다.

(2) 발광 호스트 화합물(발광 호스트, 호스트 화합물이라고도 함)

본 발명에 있어서 호스트 화합물은, 발광층에 함유되는 화합물 내에서, 그 층 중에서의 질량비가 20% 이상이며, 또한 실온(25℃)에 있어서 인광 발광의 인광 양자 수율이, 0.1 미만인 화합물이라 정의된다. 바람직하게는 인광 양자 수율이 0.01 미만이다. 또한, 발광층에 함유되는 화합물 중에서, 그 층 중에서의 질량비가 20% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 사용할 수 있는 발광 호스트로서는, 특별히 제한은 없고, 종래 유기 EL 소자에서 사용되는 화합물을 사용할 수 있다. 대표적으로는 카르바졸 유도체, 트릴아릴아민 유도체, 방향족 유도체, 질소 함유 복소환 화합물, 티오펜 유도체, 푸란 유도체, 올리고 아릴렌 화합물 등의 기본 골격을 갖는 것 또는, 카르볼린 유도체나 디아자카르바졸 유도체(여기서, 디아자카르바졸 유도체란, 카르볼린 유도체의 카르볼린환을 구성하는 탄화수소환 중 적어도 1개의 탄소 원자가 질소 원자로 치환되었음을 나타냄) 등을 들 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 공지된 발광 호스트로서는 정공 수송능, 전자 수송능을 가지면서, 또한, 발광의 장파장화를 방지하고, 게다가 고Tg(유리 전이 온도)인 화합물이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 종래 공지된 발광 호스트를 단독으로 사용해도 되고, 또는 복수종 병용해서 사용해도 된다. 발광 호스트를 복수종 사용함으로써 전하의 이동을 조정하는 것이 가능하고, 유기 EL 소자를 고효율화할 수 있다. 또한, 상기 인광 도펀트로서 사용되는 본 발명의 금속 착체 및/또는 종래 공지된 화합물을 복수종 사용함으로써 다른 발광을 섞는 것이 가능하게 되고, 이에 의해 임의의 발광색을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 발광 호스트로서는, 저분자 화합물에서도, 반복 단위를 갖는 고분자 화합물이어도 되고, 비닐기나 에폭시기와 같은 중합성기를 갖는 저분자 화합물(중합성 발광 호스트)이어도 되고, 이러한 화합물을 1종 또는 복수종 사용해도 된다.

공지된 발광 호스트의 구체예로서는, 이하의 문헌에 기재된 화합물을 들 수 있다.

일본 특허 공개 제2001-257076호 공보, 이 제2002-308855호 공보, 이 제2001-313179호 공보, 이 제2002-319491호 공보, 이 제2001-357977호 공보, 이 제2002-334786호 공보, 이 제2002-8860호 공보, 이 제2002-334787호 공보, 이 제2002-15871호 공보, 이 제2002-334788호 공보, 이 제2002-43056호 공보, 이 제2002-334789호 공보, 이 제2002-75645호 공보, 이 제2002-338579호 공보, 이 제2002-105445호 공보, 이 제2002-343568호 공보, 이 제2002-141173호 공보, 이 제2002-352957호 공보, 이 제2002-203683호 공보, 이 제2002-363227호 공보, 이 제2002-231453호 공보, 이 제2003-3165호 공보, 이 제2002-234888호 공보, 이 제2003-27048호 공보, 이 제2002-255934호 공보, 이 제2002-260861호 공보, 이 제2002-280183호 공보, 이 제2002-299060호 공보, 이 제2002-302516호 공보, 이 제2002-305083호 공보, 이 제2002-305084호 공보, 이 제2002-308837호 공보 등.

이하, 본 발명의 유기 EL 소자의 발광층의 발광 호스트로서 사용되는 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 유기 EL 소자의 발광층의 발광 호스트로서 특히 바람직한 것은, 하기 화학식 (B) 또는 화학식 (E)로 나타내어지는 화합물이다.

화학식 (B) 및 (E) 중, Xa는 O 또는 S를 나타내고, Xb, Xc, Xd 및 Xe는, 각각 수소 원자, 치환기 또는 하기 화학식 (C)로 나타내어지는 기를 나타내고, Xb, Xc, Xd 및 Xe 중 적어도 1개는 하기 화학식 (C)로 나타내어지는 기를 나타내고, 하기 화학식 (C)로 나타내어지는 기 중 적어도 1개는 Ar이 카르바졸릴기를 나타낸다.

화학식 (C)

화학식 (C) 중, L₄는 방향족 탄화수소환 또는 방향족 복소환으로부터 도출되는 2가의 연결기를 나타낸다. n은 0 내지 3의 정수를 나타내고, n이 2 이상의 경우, 복수의 L₄는 동일해도 되고 달라도 된다. *은 화학식 (B) 또는 (E)의 연결 부위를 나타낸다. Ar은 하기 화학식 (D)로 나타내어지는 기를 나타낸다.

화학식 (D) 중, Xf는 N(R"), O 또는 S를 나타내고, E₁ 내지 E₈은 C(R"1) 또는 N을 나타내고, R" 및 R"₁은 수소 원자, 치환기 또는 화학식 (C)에 있어서의 L₄의 연결 부위를 나타낸다. *은 화학식 (C)에 있어서의 L₄의 연결 부위를 나타낸다.

상기 화학식 (B)로 나타내어지는 화합물에 있어서는, 바람직하게는 Xb, Xc, Xd 및 Xe 중 적어도 2개가 화학식 (C)로 나타내어지고, 보다 바람직하게는 Xc가 화학식 (C)로 나타내어지고 또한 화학식 (C)의 Ar이 치환기를 가져도 되는 카르바졸릴기를 나타낸다.

이하에, 본 발명의 유기 EL 소자의 발광층의 호스트 화합물(발광 호스트라고도 함)로서 바람직하게 사용되는 화학식 (B)로 나타내어지는 화합물의 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 유기 EL 소자의 발광층의 발광 호스트로서, 하기 화학식 (B')로 나타내어지는 화합물도, 특히 바람직하게 사용된다.

화학식 (B') 중, Xa는 O 또는 S를 나타내고, Xb 및 Xc는 각각 치환기 또는 상기한 화학식 (C)로 나타내어지는 기를 나타낸다.

Xb 및 Xc 중 적어도 1개는 상기한 화학식 (C)로 나타내어지는 기를 나타내고, 그 화학식 (C)로 나타내어지는 기 중 적어도 1개는 Ar이 카르바졸릴기를 나타낸다.

상기 화학식 (B')로 나타내어지는 화합물에 있어서는, 바람직하게는 화학식 (C)의 Ar이 치환기를 가져도 되는 카르바졸릴기를 나타내고, 보다 바람직하게는, 화학식 (C)의 Ar이 치환기를 가져도 되고 또한 N 자리에서 화학식 (C)에 있어서의 L₄와 연결한 카르바졸릴기를 나타낸다.

본 발명의 유기 EL 소자의 발광층의 호스트 화합물(발광 호스트라고도 함)로서 바람직하게 사용되는 화학식 (B')로 나타내어지는 화합물은, 구체적으로는, 먼저 발광 호스트로서 사용되는 구체예로서 든, OC-9, OC-11, OC-12, OC-14, OC-18, OC-29, OC-30, OC-31, OC-32를 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

《전자 수송층》

전자 수송층과는 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료를 포함하고, 넓은 의미에서 전자 주입층, 정공 저지층도 전자 수송층에 포함된다. 전자 수송층은 단층 혹은 복수층을 형성할 수 있다.

전자 수송층은 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 되고, 전자 수송층의 구성 재료로서는 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택하여 병용하는 것도 가능하다.

전자 수송층에 사용되는 종래 공지된 재료(이하, 전자 수송 재료라 함)의 예로서는, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 다환 방향족 탄화수소, 복소환 테트라카르복실산 무수물, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 옥사디아졸 유도체, 카르볼린 유도체 또는, 그 카르볼린 유도체의 카르볼린환을 구성하는 탄화수소환의 탄소 원자 중 적어도 1개가 질소 원자로 치환되고 있는 환 구조를 갖는 유도체, 헥사아자트리페닐렌 유도체 등을 들 수 있다.

또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서, 옥사디아졸환의 산소 원자를 황 원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자 흡인성기로서 알려져 있는 퀴녹살린환을 갖는 퀴녹살린 유도체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다.

이들 재료를 고분자쇄에 도입하거나 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.

또한, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(Alq), 트리스(5,7-디클로로-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5,7-디브로모-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(2-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 트리스(5-메틸-8-퀴놀리놀)알루미늄, 비스(8-퀴놀리놀)아연(Znq) 등 및 이들 금속 착체의 중심 금속이 In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga 또는 Pb로 치환된 금속 착체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다.

그 외에, 메탈프리 혹은 메탈프탈로시아닌 또는 그들 말단이 알킬기나 술폰산기 등으로 치환되어 있는 것도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다.

또한, n형-Si, n형-SiC 등의 무기 반도체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다.

전자 수송층은 전자 수송 재료를, 예를 들어 진공 증착법, 습식법(웨트프로세스라고도 하며, 예를 들어 스핀 코트법, 캐스트법, 다이 코트법, 블레이드 코트법, 롤 코트법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코트법, 커튼 코트법, LB법(랭뮤어-블로젯(Langmuir Blodgett)법) 등을 들 수 있음) 등에 의해, 박막화함으로써 형성하는 것이 바람직하다.

전자 수송층의 막 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5000㎚ 정도, 바람직하게는 5㎚ 내지 200㎚이다. 이 전자 수송층은 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 일층 구조여도 된다.

또한, 금속 착체나 할로겐화 금속 등 금속 화합물 등의 n형 도펀트를 도프해서 사용해도 된다.

이하, 본 발명의 백색 유기 EL 소자의 전자 수송층의 형성에 바람직하게 사용되는 종래 공지된 화합물(전자 수송 재료)의 구체예를 들지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

또한, 본 발명의 백색 유기 EL 소자의 전자 수송층의 형성에 바람직하게 사용되는 종래 공지된 화합물(전자 수송 재료)로서, 또한, 이하의 특허 공보에 기재되어 있는 화합물 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

예를 들어, US20050025993, W02008132085, W02003060956, US7230107, US6S28187, US20090179554, US20090115316, US20090101870, US20040036077, 일본 특허 공개 제2010-251675호 공보, 일본 특허 공개 제2009-209133호 공보, 일본 특허 공개 제2009-124114호 공보, 일본 특허 공개 제2008-277810호 공보, 일본 특허 공개 제2006-156445호 공보, 일본 특허 공개 제2005-340122호 공보, 일본 특허 공개 제2003-45662호 공보, 일본 특허 공개 제2003-31367호 공보, 일본 특허 공개 제2003-282270호 공보, WO2011086935, WO2010150593, WO2010047707, WO2009069442, WO2009066779, WO2009054253, WO2008114690, WO2007/086552, WO2006067931, WO2005085387, WO2004080975, WO2004063159, US7964293, US2009030202, EP2311826, 일본 특허 출원 제2011-272858호 등이다.

《음극》

한편, 음극으로서는 일함수가 작은(4eV 이하) 금속(전자 주입성 금속이라고 칭함), 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al₂O₃) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이들 중에서 전자 주입성 및 산화 등에 대한 내구성의 관점에서, 전자 주입성 금속과 이보다 일함수의 값이 크고 안정적인 금속인 제2 금속과의 혼합물, 예를 들어 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al₂O₃) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물, 알루미늄 등이 적합하다.

음극은 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써, 제작할 수 있다. 또한, 음극으로서의 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 10㎚ 내지 5㎛, 바람직하게는 50㎚ 내지 200㎚의 범위에서 선택된다.

또한, 발광한 광을 투과시키기 위해서, 유기 EL 소자의 양극 또는 음극 중 어느 한쪽이 투명 또는 반투명하면 발광 휘도가 향상해 바람직하다.

또한, 음극에 상기 금속을 1㎚ 내지 20㎚의 막 두께에서 제작한 후에, 후술하는 양극의 설명에서 예로 든 도전성 투명 재료를 그 위에 제작함으로써, 투명 또는 반투명의 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극의 양쪽이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.

《주입층: 전자 주입층(음극 버퍼층), 정공 주입층》

주입층은 필요에 따라서 설치하고, 전자 주입층과 정공 주입층이 있고, 상기와 같이 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시켜도 된다.

주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해서 전극과 유기층간에 설치되는 층으로, 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 N·T·S사 발행)」의 제2편 제2장 「전극 재료」(123페이지 내지 166페이지)에 상세하게 기재되어 있으며, 정공 주입층(양극 버퍼층)과 전자 주입층(음극 버퍼층)이 있다.

양극 버퍼층(정공 주입층)은, 일본 특허 공개 평9-45479호 공보, 이 9-260062호 공보, 이 8-288069호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있으며, 구체예로서, 구리프탈로시아닌으로 대표되는 프탈로시아닌 버퍼층, 일본 특허 공표 제2003-519432호나 일본 특허 공개 제2006-135145호 등에 기재되어 있는 헥사아자트리페닐렌 유도체 버퍼층, 산화바나듐으로 대표되는 산화물 버퍼층, 아몰퍼스 카본 버퍼층, 폴리아닐린(에메랄딘)이나 폴리티오펜 등의 도전성 고분자를 사용한 고분자 버퍼층, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체 등으로 대표되는 오르토 메탈화 착체층 등을 들 수 있다.

음극 버퍼층(전자 주입층)은, 일본 특허 공개 평6-325871호 공보, 이 9-17574호 공보, 이 10-74586호 공보 등에도 그 상세가 기재되어 있으며, 구체적으로는 스트론튬이나 알루미늄 등으로 대표되는 금속 버퍼층, 불화 리튬, 불화칼륨으로 대표되는 알칼리 금속 화합물 버퍼층, 불화마그네슘, 불화세슘으로 대표되는 알칼리 토금속 화합물 버퍼층, 산화알루미늄으로 대표되는 산화물 버퍼층 등을 들 수 있다. 상기 버퍼층(주입층)은 매우 얇은 막인 것이 바람직하고, 소재에 따라 다르지만 그 막 두께는 0.1㎚ 내지 5㎛의 범위가 바람직하다.

《저지층: 정공 저지층, 전자 저지층》

저지층은, 상기와 같이 유기 화합물 박막의 기본 구성층 외에 필요에 따라서 설치되는 것이다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평11-204258호 공보, 이 11-204359호 공보 및 「유기 EL 소자와 그 공업화 최전선(1998년 11월 30일 N·T·S사 발행)」의 237페이지 등에 기재되어 있는 정공 저지(홀 블록)층이 있다.

정공 저지층이란 넓은 의미에서는 전자 수송층의 기능을 갖고, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료를 포함하고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다.

또한, 전술하는 전자 수송층의 구성을 필요에 따라, 본 발명에 관한 정공 저지층으로서 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자의 정공 저지층은, 발광층에 인접해서 설치되어 있는 것이 바람직하다.

정공 저지층에는, 전술한 호스트 화합물로서 예로 든, 카르바졸 유도체, 카르볼린 유도체, 디아자카르바졸 유도체(여기서, 디아자카르바졸 유도체란, 카르볼린환을 구성하는 탄소 원자 중 어느 하나가 질소 원자로 치환된 것을 나타냄)를 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서는, 복수의 발광색이 다른 복수의 발광층을 갖는 경우, 그 발광 극대 파장이 가장 단파에 있는 발광층이, 전체 발광층 중, 가장 양극에 가까운 것이 바람직하지만, 이러한 경우, 상기 최단파층과 상기 층의 다음에 양극에 가까운 발광층 사이에 정공 저지층을 추가해서 설치하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 상기 위치에 설치되는 정공 저지층에 함유되는 화합물에 50질량% 이상이, 상기 최단파 발광층의 호스트 화합물에 대하여 그 이온화 포텐셜이 0.3eV 이상 큰 것이 바람직하다.

이온화 포텐셜은 화합물의 HOMO(최고 점유 궤도) 레벨에 있는 전자를 진공 준위에 방출하는 데 필요한 에너지로 정의되며, 예를 들어 하기에 도시한 바와 같은 방법에 의해 구할 수 있다.

(1) 미국 Gaussian사 제조의 분자 궤도 계산용 소프트웨어인 Gaussian 98(Gaussian98, Revision A.11.4, M. J. Frisch, et al, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2002.)을 사용하여, 키워드로서 B3LYP/6-31G*를 사용해서 구조 최적화를 행함으로써 산출한 값(eV 단위 환산값)으로서 구할 수 있다. 이 계산값이 유효한 배경으로는, 이 방법으로 구한 계산값과 실험값의 상관이 높기 때문이다.

(2) 이온화 포텐셜은 광전자 분광법으로 직접 측정하는 방법에 의해 구할 수도 있다. 예를 들어, 리껜게이끼사 제조의 저에너지 전자 분광 장치 「Model AC-1」을 사용하여, 혹은 자외광 전자 분광으로서 알려져 있는 방법을 적절하게 사용할 수 있다.

한편, 전자 저지층이란 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 갖고, 정공을 수송하는 기능을 가지면서 전자를 수송하는 능력이 현저하게 작은 재료를 포함하고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다.

또한, 후술하는 정공 수송층의 구성을 필요에 따라서 전자 저지층으로서 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 정공 저지층, 전자 수송층의 막 두께로서는, 바람직하게는 3㎚ 내지 100㎚이며, 더욱 바람직하게는 5㎚ 내지 30㎚이다.

《정공 수송층》

정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료를 포함하고, 넓은 의미에서 정공 주입층, 전자 저지층도 정공 수송층에 포함된다. 정공 수송층은 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.

정공 수송 재료로서는, 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알케인 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또한 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있다.

또한, 일본 특허 공표 제2003-519432호 공보나 일본 특허 공개 제2006-135145호 공보 등에 기재되어 있는 아자트리페닐렌 유도체도 마찬가지로 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.

정공 수송 재료로서는 상기의 것을 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴 아민 화합물, 특히 방향족 제3급 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물의 대표예로서는, N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노페닐; N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD); 2,2-비스(4-디-p-트릴아미노페닐)프로판; 1,1-비스(4-디-p-트릴아미노페닐)시클로헥산; N,N,N',N'-테트라-p-트릴-4,4'-디아미노비페닐; 1,1-비스(4-디-p-트릴아미노페닐)-4-페닐시클로헥산; 비스(4-디메틸아미노-2-메틸페닐)페닐메탄; 비스(4-디-p-트릴아미노페닐)페닐메탄; N,N'-디페닐-N,N'-디(4-메톡시페닐)-4,4'-디아미노비페닐; N,N,N',N'-테트라페닐-4,4'-디아미노디페닐에테르; 4,4'-비스(디페닐아미노)쿼드리페닐; N,N,N-트리(p-트릴)아민; 4-(디-p-트릴아미노)-4'-[4-(디-p-트릴아미노)스티릴]스틸벤; 4-N,N-디페닐아미노-(2-디페닐비닐)벤젠; 3-메톡시-4'-N,N-디페닐아미노스틸벤; N-페닐카르바졸, 나아가서는 미국 특허 제5,061,569호 명세서에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족환을 분자 내에 갖는 것, 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPD), 일본 특허 공개 평4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민유닛이 3개 문어발 형태로 연결된 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(MTDATA) 등을 예로 들 수 있다.

또한 이들 재료를 고분자쇄에 도입하거나 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.

또한, p형-Si, p형-SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입 재료, 정공 수송 재료로서 사용할 수 있다.

또한, 일본 특허 공개 평11-251067호 공보, J. Huang et. al. 저 문헌(Applied Physics Letters 80(2002), p.139)에 기재되어 있는, 소위 p형 정공 수송 재료를 사용할 수도 있다. 본 발명에 있어서는, 보다 고효율의 발광 소자가 얻어지는 것부터 이들 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

정공 수송층은 상기 정공 수송 재료를, 예를 들어 진공 증착법, 스핀 코트법, 캐스트법, 잉크젯법을 포함하는 인쇄법, LB법 등의 공지된 방법에 의해, 박막화함으로써 형성할 수 있다.

정공 수송층의 막 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5㎚ 내지 5㎛정도, 바람직하게는 5㎚ 내지 200㎚이다. 이 정공 수송층은 상기 재료의 1종 또는 2종 이상을 포함하는 일층 구조여도 된다.

또한, 불순물을 도프한 p성이 높은 정공 수송층을 사용할 수도 있다. 그 예로서는, 일본 특허 공개 평4-297076호 공보, 일본 특허 공개 제2000-196140호 공보, 이 제2001-102175호 공보의 각 공보, J. Appl. Phys., 95, 5773(2004) 등에 기재된 것을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 이러한 p성이 높은 정공 수송층을 사용하는 것이, 보다 저소비 전력의 소자를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.

《양극》

유기 EL 소자에 있어서의 양극으로서는, 일함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, Au 등의 금속, CuI, 인듐 틴 옥사이드(ITO), SnO₂, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다.

또한, IDIXO(In₂O₃-ZnO) 등 비정질로 투명 도전막을 제작 가능한 재료를 사용해도 된다. 양극은 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시켜서, 포토리소그래피법으로 원하는 형상의 패턴을 형성해도 되고, 혹은 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않는 경우에는(100㎛ 이상 정도), 상기 전극 물질의 증착이나 스퍼터링 시에 원하는 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 된다.

혹은, 유기 도전성 화합물과 같이 도포 가능한 물질을 사용하는 경우에는, 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 사용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 취출하는 경우에는, 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또한 양극으로서의 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하다. 또한 막 두께는 재료에 따라 다르지만, 통상 10㎚ 내지 1000㎚, 바람직하게는 10㎚ 내지 200㎚의 범위에서 선택된다.

《지지 기판》

본 발명의 유기 EL 소자에 사용할 수 있는 지지 기판(이하, 기체, 기판, 기재, 지지체 등이라고도 함)으로서는, 유리, 플라스틱 등의 종류에는 특별히 한정은 없고, 또한 투명하여도 불투명해도 된다. 지지 기판측으로부터 광을 취출하는 경우에는, 지지 기판은 투명한 것이 바람직하다. 바람직하게 사용되는 투명한 지지 기판으로서는, 유리, 석영, 투명 수지 필름을 들 수 있다. 특히 바람직한 지지 기판은, 유기 EL 소자에 가요성을 부여하는 것이 가능한 수지 필름이다.

수지 필름으로서는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀로판, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(CAP), 셀룰로오스아세테이트프탈레이트(TAC), 셀룰로오스나이트레이트 등의 셀룰로오스에스테르류 또는 그들의 유도체, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌비닐알코올, 신디오택틱폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 노르보르넨 수지, 폴리메틸펜텐, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌술피드, 폴리술폰류, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤이미드, 폴리아미드, 불소 수지, 나일론, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴 혹은 폴리아릴레이트류, 아톤(상품명 JSR사 제조) 혹은 아펠(상품명 미쯔이가가꾸사 제조)과 같은 시클로올레핀계 수지 등을 들 수 있다.

수지 필름의 표면에는, 무기물, 유기물의 피막 또는 그 양자의 하이브리드 피막이 형성되어 있어도 되고, JIS K 7129-1992에 준거한 방법으로 측정된, 수증기 투과도(25± 0.5℃, 상대 습도(90±2)% RH)이 0.01g/(㎡·24h) 이하의 배리어성 필름인 것이 바람직하고, 나아가서는, JIS K 7126-1987에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가, 10^-3㎖/(㎡·24h·atm) 이하, 수증기 투과도가, 10^-5g/(㎡·24h) 이하의 고배리어성 필름인 것이 바람직하다.

배리어막을 형성하는 재료로서는, 수분이나 산소 등 소자의 열화를 초래하기는 해도 침입을 억제하는 기능을 갖는 재료라면 상관없으며, 예를 들어 산화규소, 이산화규소, 질화규소 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 막의 취약성을 개량하기 위해서, 이들 무기층과 유기 재료를 포함하는 층의 적층 구조를 갖게 하는 것이 보다 바람직하다. 무기층과 유기층의 적층순에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 양자를 교대로 복수회 적층시키는 것이 바람직하다.

배리어막의 형성 방법에 대해서는 특별히 한정은 없으며, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 분자선 애피택시법, 클러스터 이온 빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법, 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열 CVD법, 코팅법 등을 사용할 수 있지만, 일본 특허 공개 제2004-68143호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 대기압 플라즈마 중합법에 의한 것이 특히 바람직하다.

불투명한 지지 기판으로서는, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속판, 필름이나 불투명 수지 기판, 세라믹제의 기판 등을 들 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자의 발광 실온에 있어서의 외부 취출 효율은, 1% 이상인 것이 바람직하고, 5% 이상이면 보다 바람직하다.

여기서, 외부 취출 양자 효율(%)=유기 EL 소자 외부에 발광한 광자수/유기 EL 소자에 흘린 전자수×100이다.

또한, 컬러 필터 등의 색상 개량 필터 등을 병용해도, 유기 EL 소자로부터의 발광색을 형광체를 사용해서 다색으로 변환하는 색 변환 필터를 병용해도 된다. 색 변환 필터를 사용하는 경우에 있어서는, 유기 EL 소자의 발광 λmax는 480㎚ 이하가 바람직하다.

《유기 EL 소자의 제작 방법》

유기 EL 소자의 제작 방법의 일례로서, 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/정공 저지층/전자 수송층/음극 버퍼층(전자 주입층)/음극을 포함하는 소자의 제작 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 적당한 기체 상에 원하는 전극 물질, 예를 들어 양극용 물질을 포함하는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 10㎚ 내지 200㎚의 막 두께가 되도록 형성시켜서, 양극을 제작한다.

이어서, 이 위에 소자 재료인 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 정공 저지층, 전자 수송층, 음극 버퍼층 등의 유기 화합물을 함유하는 박막을 형성시킨다.

박막의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 진공 증착법, 습식법(웨트프로세스라고도 함) 등에 의해 성막해서 형성할 수 있다.

습식법으로서는, 스핀 코트법, 캐스트법, 다이 코트법, 블레이드 코트법, 롤 코트법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코트법, 커튼 코트법, LB법 등이 있지만, 정밀한 박막이 형성 가능하고, 또한 고생산성의 점에서, 다이 코트법, 롤 코트법, 잉크젯법, 스프레이 코트법 등의 롤·투·롤 방식 적성이 높은 방법이 바람직하다. 또한, 층마다 다른 성막법을 적용해도 된다.

본 발명에 따른 유기 EL 재료를 용해 또는 분산하는 액 매체로서는, 예를 들어 메틸에틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산 에틸 등의 지방산 에스테르류, 디클로로벤젠 등의 할로겐화 탄화수소류, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌, 시클로헥실벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 시클로헥산, 데칼린, 도데칸 등의 지방족 탄화수소류, DMF, DMSO 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.

또한, 분산 방법으로서는, 초음파, 고전단력 분산이나 미디어 분산 등의 분산 방법에 의해 분산할 수 있다.

이들 층의 형성 후, 그 위에 음극용 물질을 포함하는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 50 내지 200㎚의 범위의 막 두께가 되게 형성시켜서, 음극을 설치함으로써 원하는 유기 EL 소자가 얻어진다.

또한, 순서를 반대로 해서, 음극, 음극 버퍼층, 전자 수송층, 정공 저지층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 양극의 순서대로 제작하는 것도 가능하다.

본 발명의 유기 EL 소자의 제작은, 1회의 진공화로 일관하여 정공 주입층으로부터 음극까지 제작하는 것이 바람직하지만, 도중에 취출해서 다른 성막법을 실시해도 상관없다. 그때, 작업을 건조 불활성 가스 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.

《밀봉》

본 발명에 사용되는 밀봉 수단으로서는, 예를 들어 밀봉 부재와 전극, 지지 기판을 접착제로 접착하는 방법을 들 수 있다.

밀봉 부재로서는, 유기 EL 소자의 표시 영역을 덮도록 배치되어 있으면 되고, 오목판 형상이든 평판 형상이든 상관없다. 또한 투명성, 전기 절연성은 특별히 상관없다.

구체적으로는, 유리판, 중합체판·필름, 금속판·필름 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다석회유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다.

또한, 중합체판으로서는, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등으로 형성된 것을 들 수 있다.

금속판으로서는, 스테인리스, 철, 구리, 알루미늄, 마그네슘, 니켈, 아연, 크롬, 티타늄, 몰리부텐, 실리콘, 게르마늄 및 탄탈륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 것을 예로 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 소자를 박막화할 수 있는 점에서 중합체 필름, 금속 필름을 바람직하게 사용할 수 있다.

나아가서는, 중합체 필름은, JIS K 7126-1987에 준거한 방법으로 측정된 산소 투과도가 1×10^-3㎖/(㎡·24h·atm) 이하, JIS K 7129-1992에 준거한 방법으로 측정된, 수증기 투과도(25± 0.5℃, 상대 습도(90±2)% RH)이, 1×10^-3g/(㎡·24h) 이하인 것인 것이 바람직하다.

밀봉 부재를 오목 형상으로 가공하는 것은, 샌드블라스트 가공, 화학 에칭 가공 등이 사용된다.

접착제로서 구체적으로는, 아크릴산계 올리고머, 메타크릴산계 올리고머의 반응성 비닐기를 갖는 광경화 및 열경화형 접착제, 2-시아노아크릴산 에스테르 등의 습기 경화형 등의 접착제를 들 수 있다. 또한, 에폭시계 등의 열 및 화학 경화형(2액 혼합)을 들 수 있다. 또한, 핫 멜트형 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀을 들 수 있다. 또한, 양이온 경화 타입의 자외선 경화형 에폭시 수지 접착제를 들 수 있다.

또한, 유기 EL 소자가 열처리에 의해 열화되는 경우가 있으므로, 실온으로부터 80℃까지 접착 경화할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착제 중에 건조제를 분산시켜 두어도 된다. 밀봉 부분에의 접착제의 도포는 시판되고 있는 디스펜서를 사용해도 되고, 스크린 인쇄와 같이 인쇄해도 된다.

또한, 유기층을 끼워 지지 기판과 대향하는 측의 전극 외측에 그 전극과 유기층을 피복하고, 지지 기판과 접하는 형태로 무기물, 유기물의 층을 형성하여 밀봉막으로 하는 것을 적절하게 할 수 있다. 이 경우, 상기 막을 형성하는 재료로서는, 수분이나 산소 등 소자의 열화를 초래하기는 해도 침입을 억제하는 기능을 갖는 재료라면 상관없으며, 예를 들어 산화규소, 이산화규소, 질화규소 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 막의 취약성을 개량하기 위해서, 이들 무기층과 유기 재료를 포함하는 층의 적층 구조를 갖게 하는 것이 바람직하다. 이들 막의 형성 방법에 대해서는, 특별히 한정은 없고, 예를 들어 진공 증착법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 분자선 애피택시법, 클러스터 이온 빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법, 대기압 플라즈마 중합법, 플라즈마 CVD법, 레이저 CVD법, 열 CVD법, 코팅법 등을 사용할 수 있다.

밀봉 부재와 유기 EL 소자의 표시 영역의 간극에는, 기상 및 액상에서는, 질소, 아르곤 등의 불활성 기체나 불화 탄화수소, 실리콘 오일과 같은 불활성 액체를 주입하는 것이 바람직하다. 또한 진공으로 하는 것도 가능하다. 또한, 내부에 흡습성 화합물을 봉입할 수도 있다.

흡습성 화합물로서는, 예를 들어 금속 산화물(예를 들어, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 산화바륨, 산화마그네슘, 산화알루미늄 등), 황산염(예를 들어, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산 코발트 등), 금속 할로겐화물(예를 들어, 염화칼슘, 염화마그네슘, 불화세슘, 불화탄탈륨, 브롬화세륨, 브롬화마그네슘, 옥화바륨, 옥화마그네슘 등), 과염소산류(예를 들어, 과염소산바륨, 과염소산마그네슘 등) 등을 들 수 있고, 황산염, 금속 할로겐화물 및 과염소산류에 있어서는 무수염이 적절하게 사용된다.

《보호막, 보호판》

유기층을 끼워 지지 기판과 대향하는 측의 상기 밀봉막, 혹은 상기 밀봉용 필름의 외측에, 소자의 기계적 강도를 높이기 위해서 보호막, 혹은 보호판을 설치해도 된다. 특히 밀봉이 상기 밀봉막에 의해 행해지고 있는 경우에는, 그 기계적 강도는 반드시 높은 것은 아니기 때문에, 이러한 보호막, 보호판을 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 사용할 수 있는 재료로서는, 상기 밀봉에 사용한 것과 마찬가지인 유리판, 중합체판·필름, 금속판·필름 등을 사용할 수 있지만, 경량이면서 박막화라고 하는 점에서 중합체 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

《광 취출》

유기 EL 소자는 공기보다 굴절률이 높은(굴절률이 1.7 내지 2.1 정도) 층의 내부에서 발광하고, 발광층에서 발생한 광 중 15% 내지 20% 정도의 광밖에 취출할 수 없는 것이 일반적이라고 할 수 있다. 이것은, 임계각 이상의 각도θ에서 계면(투명 기판과 공기의 계면)에 입사하는 광은, 전반사를 일으켜 소자 외부로 취출할 수 없거나, 투명 전극 내지 발광층과 투명 기판 사이에서 광이 전반사를 일으켜서, 광이 투명 전극 내지 발광층을 도파하고, 그 결과로서 광이 소자 측면 방향으로 달아나기 때문이다.

이 광의 취출 효율을 향상시키는 방법으로서는, 예를 들어 투명 기판 표면에 요철을 형성하고, 투명 기판과 공기 계면에서의 전반사를 방지하는 방법(미국 특허 제4,774,435호 명세서), 기판에 집광성을 갖게 함으로써 효율을 향상시키는 방법(일본 특허 공개 소63-314795호 공보), 소자의 측면 등에 반사면을 형성하는 방법(일본 특허 공개 평1-220394호 공보), 기판과 발광체 사이에 중간의 굴절률을 갖는 평탄층을 도입하고, 반사 방지막을 형성하는 방법(일본 특허 공개 소62-172691호 공보), 기판과 발광체의 사이에 기판보다 저굴절률을 갖는 평탄층을 도입하는 방법(일본 특허 공개 제2001-202827호 공보), 기판, 투명 전극층이나 발광층 중 어느 하나의 층간(포함하는, 기판과 외계간)에 회절격자를 형성하는 방법(일본 특허 공개 평11-283751호 공보) 등이 있다.

본 발명에 있어서는, 이들 방법을 본 발명의 유기 EL 소자와 조합해서 사용할 수 있지만, 기판과 발광체의 사이에 기판보다 저굴절률을 갖는 평탄층을 도입하는 방법, 혹은 기판, 투명 전극층이나 발광층 증 어느 하나의 층간(포함하는, 기판과 외계간)에 회절 격자를 형성하는 방법을 적절하게 사용할 수 있다.

본 발명은 이들 수단을 조합함으로써, 또한 고휘도 혹은 내구성이 우수한 소자를 얻을 수 있다.

투명 전극과 투명 기판 사이에 저굴절률의 매질을 광의 파장보다 긴 두께로 형성하면, 투명 전극으로부터 나온 광은, 매질의 굴절률이 낮을수록 외부로의 취출 효율이 높아진다.

저굴절률층으로서는, 예를 들어 에어로 겔, 다공질 실리카, 불화마그네슘, 불소계 중합체 등을 들 수 있다. 투명 기판의 굴절률은 일반적으로 1.5 내지 1.7정도이므로, 저굴절률층은 굴절률이 약 1.5 이하인 것이 바람직하다. 또한, 1.35 이하인 것이 더 바람직하다.

또한, 저굴절률 매질의 두께는 매질 중 파장의 2배 이상으로 되는 것이 바람직하다. 이것은 저굴절률 매질의 두께가, 광의 파장 정도가 되어 에바네센트로 스며나온 전자파가 기판 내로 들어가는 막 두께가 되면, 저굴절률층의 효과가 약해지기 때문이다.

전반사를 일으키는 계면 혹은 어느 하나의 매질 중에 회절격자를 도입하는 방법은, 광 취출 효율의 향상 효과가 높다고 하는 특징이 있다. 이 방법은 회절격자가 1차 회절이나 2차 회절과 같은 소위 브래그 회절에 의해, 광의 방향을 굴절과는 다른 특정한 방향으로 바꿀 수 있는 성질을 이용하여, 발광층으로부터 발생한 광 중 층간에서의 전반사 등에 의해 밖으로 나올 수 없는 광을, 어느 하나의 층간 혹은, 매질 중(투명 기판 내나 투명 전극 내)에 회절격자를 도입함으로써 광을 회절시켜, 광을 밖으로 취출하려고 하는 것이다.

도입하는 회절격자는, 이차원적인 주기 굴절률을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이것은 발광층에서 발광하는 광은 모든 방향으로 랜덤하게 발생하므로, 어떤 방향에만 주기적인 굴절률 분포를 갖고 있는 일반적인 1차원 회절격자에서는, 특정한 방향으로 진행하는 광밖에 회절되지 않아, 광의 취출 효율이 그다지 높아지지 않는다.

그러나, 굴절률 분포를 이차원적인 분포로 함으로써, 모든 방향으로 진행하는 광이 회절되어, 광의 취출 효율이 높아진다.

회절격자를 도입하는 위치로서는 전술한 바와 같이, 어느 하나의 층간 혹은 매질 중(투명 기판 내나 투명 전극 내)이어도 되지만, 광이 발생하는 장소인 유기 발광층의 근방이 바람직하다.

이때, 회절격자의 주기는 매질 중 광의 파장 약 1/2 내지 3배 정도가 바람직하다.

회절격자의 배열은 정사각형의 래티스 형상, 삼각형의 래티스 형상, 하니컴 래티스 형상 등, 2차원적으로 배열이 반복되는 것이 바람직하다.

《집광 시트》

본 발명의 유기 EL 소자는 기판의 광 취출측에, 예를 들어 마이크로렌즈 어레이 형상의 구조를 설치하도록 가공하거나, 혹은 소위 집광 시트와 조합함으로써, 특정 방향, 예를 들어 소자 발광면에 대하여 정면 방향으로 집광함으로써, 특정 방향상의 휘도를 높일 수 있다.

마이크로렌즈 어레이의 예로서는, 기판의 광 취출측에 1변이 30㎛이고 그 꼭지각이 90도로 되는 사각추를 2차원으로 배열한다. 1변은 10㎛ 내지 100㎛가 바람직하다. 이보다 작아지면 회절의 효과가 발생해서 색을 띠게 되고, 지나치게 크면 두께가 두꺼워져서 바람직하지 않다.

집광 시트로서는, 예를 들어 액정 표시 장치의 LED 백라이트에서 실용화되어 있는 것을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 시트로서, 예를 들어 스미또모쓰리엠사 제조 휘도 상승 필름(BEF) 등을 사용할 수 있다.

프리즘 시트의 형상으로서는, 예를 들어 기재에 꼭지각 90도, 피치 50㎛의 △ 형상의 스트라이프가 형성된 것이어도 되고, 꼭지각이 둥그스름한 형상, 피치를 랜덤하게 변화시킨 형상, 그 외의 형상이어도 된다.

또한, 발광 소자로부터의 광 방사각을 제어하기 위해서, 광 확산판·필름을 집광 시트와 병용해도 된다. 예를 들어, (주)기모토 제조 확산 필름(라이트 업) 등을 사용할 수 있다.

《용도》

본 발명의 유기 EL 소자는, 표시 디바이스, 디스플레이, 각종 발광 광원으로서 사용할 수 있다. 발광 광원으로서, 예를 들어 조명 장치(가정용 조명, 차내 조명), 시계나 액정용 백라이트, 간판 광고, 신호기, 광 기억 매체의 광원, 전자 사진 복사기의 광원, 광 통신 처리기의 광원, 광 센서의 광원 등을 들 수 있는데 이것에 한정하는 것은 아니지만, 특히 액정 표시 장치의 백라이트, 조명용 광원으로서의 용도로 유효하게 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는, 필요에 따라 성막 시에 메탈 마스크나 잉크젯 프린팅법 등으로 패터닝을 실시해도 된다. 패터닝하는 경우에는, 전극만을 패터닝해도 되고, 전극과 발광층을 패터닝해도 되고, 소자 전체층을 패터닝해도 되고, 소자의 제작에 있어서는, 종래 공지된 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자나 본 발명에 따른 화합물의 발광하는 색은, 「신편색채 과학 핸드북」(일본 색채 학회 편, 동경 대학 출판회, 1985)의 108페이지의 도 4.16에 있어서, 분광 방사 휘도계 CS-1000(코니카미놀타센싱(주) 제조)으로 측정한 결과를 CIE 색도 좌표에 적용시켰을 때의 색으로 결정된다.

또한, 본 발명의 유기 EL 소자가 백색 소자인 경우에는, 백색이란, 2도 시야각 정면 휘도를 상기 방법에 의해 측정했을 때, 1000cd/㎡에서의 CIE1931 표색계에서의 색도가 X=0.33±0.07, Y=0.33±0.1의 영역 내에 있는 것을 말한다.

《표시 장치》

본 발명의 표시 장치에 대해서 설명한다. 본 발명의 표시 장치는, 본 발명의 유기 EL 소자를 구비한 것이다. 본 발명의 표시 장치는 단색이든 다색이든 상관없지만, 여기에서는 다색 표시 장치에 대해서 설명한다.

다색 표시 장치의 경우에는 발광층 형성 시에만 쉐도우 마스크를 설치하여, 한면에 증착법, 캐스트법, 스핀 코트법, 잉크젯법, 인쇄법 등으로 막을 형성할 수 있다.

발광층만 패터닝을 행하는 경우, 그 방법에 한정은 없지만, 바람직하게는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법, 인쇄법이다.

표시 장치에 구비되는 유기 EL 소자의 구성은, 필요에 따라서 상기 유기 EL 소자의 구성예 중에서 선택된다.

또한, 유기 EL 소자의 제조 방법은, 상기 본 발명의 유기 EL 소자의 제조의 일 형태에 나타낸 바와 같다.

이와 같이 하여 얻어진 다색 표시 장치에 직류 전압을 인가하는 경우에는, 양극을 +, 음극을 -의 극성으로 하여 전압 2V 내지 40V 정도를 인가하면 발광을 관측할 수 있다. 또한, 반대의 극성으로 전압을 인가해도 전류는 흐르지 않아 발광은 전혀 발생하지 않는다. 또한 교류 전압을 인가하는 경우에는, 양극이 +, 음극이 -의 상태가 되었을 때만 발광한다. 또한, 인가하는 교류의 파형은 임의여도 상관없다.

다색 표시 장치는, 표시 디바이스, 디스플레이, 각종 발광 광원으로서 사용할 수 있다. 표시 디바이스, 디스플레이에 있어서, 청, 적, 녹 발광에 3종의 유기 EL 소자를 사용함으로써 풀컬러의 표시가 가능하게 된다.

표시 디바이스, 디스플레이로서는, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 모바일 기기, AV 기기, 문자 방송 표시, 자동차 내의 정보 표시 등을 들 수 있다. 특히 정지 화상이나 동화상을 재생하는 표시 장치로서 사용해도 되고, 동화상 재생용 표시 장치로서 사용하는 경우의 구동 방식은 단순 매트릭스(패시브 매트릭스)방식이든 액티브 매트릭스 방식이든 어느 쪽이든 상관없다.

발광 광원으로서는 가정용 조명, 차내 조명, 시계나 액정용 백라이트, 간판 광고, 신호기, 광 기억 매체의 광원, 전자 사진 복사기의 광원, 광통신 처리기의 광원, 광센서의 광원 등을 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명의 유기 EL 소자를 갖는 표시 장치의 일례를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은 유기 EL 소자로 구성되는 표시 장치의 일례를 도시한 모식도이다. 유기 EL 소자의 발광에 의해 화상 정보의 표시를 행하는, 예를 들어 휴대 전화 등의 디스플레이의 모식도이다.

디스플레이(1)는 복수의 화소를 갖는 표시부 A, 화상 정보에 기초하여 표시부 A의 화상 주사를 행하는 제어부 B 등을 포함한다.

제어부 B는 표시부 A와 전기적으로 접속되고, 복수의 화소 각각에 외부로부터의 화상 정보에 기초하여 주사 신호와 화상 데이터 신호를 보내고, 주사 신호에 의해 주사선마다 화소가 화상 데이터 신호에 따라서 순차 발광해서 화상 주사를 행하여 화상 정보를 표시부 A에 표시한다.

도 2는 표시부 A의 모식도이다.

표시부 A는 기판 상에, 복수의 주사선(5) 및 데이터선(6)을 포함하는 배선부와 복수의 화소(3) 등을 갖는다. 표시부 A가 주요한 부재의 설명을 이하에 행한다.

도 2에 있어서는, 화소(3)가 발광한 광이 백색 화살표 방향(하측 방향)으로 취출되는 경우를 나타내고 있다.

배선부의 주사선(5) 및 복수의 데이터선(6)은 각각 도전 재료를 포함하고, 주사선(5)과 데이터선(6)은 격자 형상으로 직교하고, 직교하는 위치에서 화소(3)에 접속하고 있다(상세는 도시하지 않음).

화소(3)는 주사선(5)으로부터 주사 신호가 인가되면, 데이터선(6)으로부터 화상 데이터 신호를 수취하고, 수취한 화상 데이터에 따라서 발광한다.

발광의 색이 적색 영역의 화소, 녹색 영역의 화소, 청색 영역의 화소를 적절히 동일 기판 상에 병치함으로써, 풀컬러 표시가 가능하게 된다.

이어서, 화소의 발광 프로세스를 설명한다. 도 3은 화소의 모식도이다.

화소는 유기 EL 소자(10), 스위칭 트랜지스터(11), 구동 트랜지스터(12), 콘덴서(13) 등을 구비하고 있다. 복수의 화소에 유기 EL 소자(10)로서, 적색, 녹색, 청색 발광의 유기 EL 소자를 사용하여, 이들을 동일 기판 상에 병치함으로써 풀컬러 표시를 행할 수 있다.

도 3에 있어서, 제어부 B로부터 데이터선(6)을 통해서 스위칭 트랜지스터(11)의 드레인에 화상 데이터 신호가 인가된다. 그리고, 제어부 B로부터 주사선(5)을 통해서 스위칭 트랜지스터(11)의 게이트에 주사 신호가 인가되면, 스위칭 트랜지스터(11)의 구동이 온하여, 드레인에 인가된 화상 데이터 신호가 콘덴서(13)와 구동 트랜지스터(12)의 게이트에 전달된다.

화상 데이터 신호의 전달에 의해, 콘덴서(13)가 화상 데이터 신호의 전위에 따라서 충전됨과 함께, 구동 트랜지스터(12)의 구동이 온한다. 구동 트랜지스터(12)는 드레인이 전원 라인(7)에 접속되고, 소스가 유기 EL 소자(10)의 전극에 접속되어 있고, 게이트에 인가된 화상 데이터 신호의 전위에 따라서 전원 라인(7)으로부터 유기 EL 소자(10)에 전류가 공급된다.

제어부 B의 순차 주사에 의해 주사 신호가 다음 주사선(5)으로 옮겨지면, 스위칭 트랜지스터(11)의 구동이 오프한다. 그러나, 스위칭 트랜지스터(11)의 구동이 오프하더라도 콘덴서(13)는 충전된 화상 데이터 신호의 전위를 유지하므로, 구동 트랜지스터(12)의 구동은 온 상태가 유지되어, 다음 주사 신호의 인가가 행해질 때까지 유기 EL 소자(10)의 발광이 계속된다. 순차 주사에 의해 다음에 주사 신호가 인가되었을 때, 주사 신호에 동기한 다음 화상 데이터 신호의 전위에 따라서 구동 트랜지스터(12)가 구동해서 유기 EL 소자(10)가 발광한다.

즉, 유기 EL 소자(10)의 발광은, 복수의 화소 각각의 유기 EL 소자(10)에 대하여, 능동 소자인 스위칭 트랜지스터(11)와 구동 트랜지스터(12)를 설치하여, 복수의 화소(3) 각각의 유기 EL 소자(10)의 발광을 행하고 있다. 이러한 발광 방법을 액티브 매트릭스 방식이라고 칭한다.

여기서, 유기 EL 소자(10)의 발광은 복수의 계조 전위를 갖는 다치의 화상 데이터 신호에 의한 복수의 계조의 발광이어도 되고, 2치의 화상 데이터 신호에 의한 소정의 발광량의 온, 오프여도 된다. 또한, 콘덴서(13)의 전위의 유지는 다음 주사 신호의 인가까지 계속해서 유지해도 되고, 다음 주사 신호가 인가되기 직전에 방전시켜도 된다.

본 발명에 있어서는, 상술한 액티브 매트릭스 방식에 한하지 않고, 주사 신호가 주사되었을 때만 데이터 신호에 따라서 유기 EL 소자를 발광시키는 패시브 매트릭스 방식의 발광 구동이어도 된다.

도 4는 패시브 매트릭스 방식에 의한 표시 장치의 모식도이다. 도 4에 있어서, 복수의 주사선(5)과 복수의 화상 데이터선(6)이 화소(3)를 사이에 두고 대향해서 격자 형상으로 설치되어 있다.

순차 주사에 의해 주사선(5)의 주사 신호가 인가되었을 때, 인가된 주사선(5)에 접속되어 있는 화소(3)가 화상 데이터 신호에 따라서 발광한다.

패시브 매트릭스 방식에서는 화소(3)에 능동 소자가 없어, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

《조명 장치》

본 발명의 조명 장치에 대해서 설명한다. 본 발명의 조명 장치는 상기 유기 EL 소자를 갖는다.

본 발명의 유기 EL 소자에 공진기 구조를 갖게 한 유기 EL 소자로서 사용해도 되고, 이러한 공진기 구조를 갖는 유기 EL 소자의 사용 목적으로서는, 광 기억 매체의 광원, 전자 사진 복사기의 광원, 광통신 처리기의 광원, 광센서의 광원 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 레이저 발진을 시킴으로써 상기 용도로 사용해도 된다.

또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 조명용이나 노광 광원과 같은 1종의 램프로서 사용해도 되고, 화상을 투영하는 타입의 프로젝션 장치나, 정지 화상이나 동화상을 직접 시인하는 타입의 표시 장치(디스플레이)로서 사용해도 된다.

동화상 재생용 표시 장치로서 사용하는 경우의 구동 방식은, 단순 매트릭스(패시브 매트릭스) 방식이든 액티브 매트릭스 방식이든 어느 쪽이든 상관없다. 또는, 다른 발광색을 갖는 본 발명의 유기 EL 소자를 2종 이상 사용함으로써, 풀컬러 표시 장치를 제작하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 유기 EL 재료는 조명 장치로서, 실질 백색의 발광을 발생하는 유기 EL 소자에 적용할 수 있다. 복수의 발광 재료에 의해 복수의 발광색을 동시에 발광시켜서 혼색에 의해 백색 발광을 얻는다. 복수의 발광색의 조합으로서는, 적색, 녹색, 청색의 3원색의 3개의 발광 극대 파장을 함유시킨 것이어도 되고, 청색과 황색, 청록색과 주황색 등의 보색의 관계를 이용한 2개의 발광 극대 파장을 함유한 것이어도 된다.

또한 복수의 발광색을 얻기 위한 발광 재료의 조합은, 복수의 인광 또는 형광으로 발광하는 재료를 복수 조합한 것, 형광 또는 인광으로 발광하는 발광 재료와, 발광 재료로부터의 광을 여기광으로서 발광하는 색소 재료의 조합 중 어느 것이든 상관없지만, 본 발명에 따른 백색 유기 EL 소자에 있어서는, 발광 도펀트를 복수 조합 혼합하기만 하면 된다.

발광층, 정공 수송층 혹은 전자 수송층 등의 형성 시에만 마스크를 설치하고, 마스크에 의해 구분 도포하는 등 단순하게 배치하기만 하면 되고, 다른 층은 공통이므로 마스크 등의 패터닝은 불필요하며, 한면에 증착법, 캐스트법, 스핀 코트법, 잉크젯법, 인쇄법 등으로 예를 들어 전극막을 형성할 수 있어, 생산성도 향상된다.

이 방법에 의하면, 복수 색의 발광 소자를 어레이 형상으로 병렬 배치한 백색 유기 EL 장치와 달리, 소자 자체가 발광 백색이다.

발광층에 사용하는 발광 재료로서는 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 액정 표시 소자에서의 백라이트이면, CF(컬러 필터) 특성에 대응한 파장 범위에 적합하도록, 본 발명에 따른 금속 착체, 또한 공지된 발광 재료 중에서 임의의 것을 선택해서 조합하여 백색화하면 된다.

《본 발명의 조명 장치 일 형태》

본 발명의 유기 EL 소자를 구비한, 본 발명의 조명 장치의 일 형태에 대해서 설명한다.

본 발명의 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮고, 두께 300㎛의 유리 기판을 밀봉용 기판으로서 사용하여, 주위에 시일재로서, 에폭시계 광경화형 접착제(도아고세사 제조 럭스트랙 LC0629B)를 적용하고, 이것을 음극 상에 겹쳐서 투명 지지 기판과 밀착시켜, 유리 기판측으로부터 UV 광을 조사하고, 경화시켜서, 밀봉하여, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 형성할 수 있다.

도 5는, 조명 장치의 개략도를 나타내고, 본 발명의 유기 EL 소자(101)는 유리 커버(102)로 덮여 있다(또한, 유리 커버에서의 밀봉 작업은, 유기 EL 소자(101)를 대기에 접촉시키지 않고 질소 분위기 하의 글로브 박스(순도 99.999% 이상의 고순도 질소 가스의 분위기 하)에서 행했다).

도 6은, 조명 장치의 단면도를 도시하며, 도 6에 있어서, 참조 부호 105는 음극, 참조 부호 106은 유기 EL층, 참조 부호 107은 투명 전극을 구비한 유리 기판을 나타낸다. 또한, 유리 커버(102) 내에는 질소 가스(108)가 충전되며, 포수제(109)가 설치되어 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

또한, 이하에 설명하는 실시예에서 사용되는 화합물의 구조를 이하에 나타낸다.

실시예 1

《유기 EL 소자 1-1의 제작》

100㎜×100㎜×1.1㎜의 유리 기판 상에 양극으로서 ITO(인듐 틴 옥사이드)를 100㎚ 제막한 기판(NH 테크노글라스사 제조 NA45)에 패터닝을 행한 후, 이 ITO 투명 전극을 설치한 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 건조 질소 가스로 건조하여, UV 오존 세정을 5분간 행하였다.

이 투명 지지 기판 상에, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS, H.C.스탁사 제조, CLEVIO P VP AI 4083)를 순수로 70%로 희석한 용액을 사용하여, 3000rpm, 30초의 조건에서 스핀 코트법에 의해 박막을 형성한 후, 200℃에서 1시간 건조하여, 막 두께 20㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 정공 수송 재료로서 α-NPD를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 OC-30을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 전자 수송 재료로서 ET-8을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 비교 1을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, α-NPD가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판 상에 증착하여, 막 두께 20㎚의 제2 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 OC-30과 도펀트 화합물로서 비교 1이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 각각 증착 속도 0.1㎚/초, 0.006㎚/초로 상기 제2 정공 수송층 위에 공증착해서 막 두께 40㎚의 발광층을 형성했다.

또한 ET-8 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하여, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 발광층 위에 증착해서 막 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다.

또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

계속해서, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 0.5㎚의 음극 버퍼층을 형성하고, 또한 알루미늄을 증착해서 막 두께 110㎚의 음극을 형성하여, 유기 EL 소자 3-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 1-2 내지 1-10의 제작》

유기 EL 소자 1-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물을 표 1에 기재된 화합물로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 1-2 내지 1-10을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 1-1 내지 1-10의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 1-1 내지 1-10을 평가할 때에 있어서는, 제작 후의 각 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮고, 두께 300㎛의 유리 기판을 밀봉용 기판으로서 사용하여, 주위에 시일재로서 에폭시계 광경화형 접착제(도아고세사 제조 럭스트랙 LC0629B)를 적용하고, 이것을 상기 음극 상에 겹쳐서 상기 투명 지지 기판과 밀착시켜, 유리 기판측으로부터 UV 광을 조사해서 경화시켜서 밀봉하고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대해서 다음의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

(1) 외부 취출 양자 효율(간단히, 효율이라고도 함)

유기 EL 소자를 실온(약 23 내지 25℃), 2.5㎃/㎠의 정전류 조건 하에 의한 점등을 행하고, 점등 개시 직후의 발광 휘도(L)[cd/㎡]을 측정함으로써, 외부 취출 양자 효율(η)을 산출했다.

여기서, 발광 휘도의 측정은 CS-1000(코니카미놀타센싱 제조)을 사용해서 행하여, 외부 취출 양자 효율은 유기 EL 소자 1-1을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

(2) 반감 수명

하기에 나타내는 측정법에 따라서, 반감 수명의 평가를 행하였다.

각 유기 EL 소자를 초기 휘도 1000cd/㎡를 부여하는 전류로 정전류 구동하고, 초기 휘도에 1/2(500cd/㎡)이 되는 시간을 구하여, 이것을 반감 수명의 척도로 했다.

또한, 반감 수명은 유기 EL 소자 1-1을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

(3) 구동 시의 전압 상승

유기 EL 소자를 실온(약 23℃ 내지 25℃), 2.5㎃/㎠의 정전류 조건 하에 의해 구동했을 때의 전압을 각각 측정하고, 측정 결과를 하기에 나타낸 계산식에 의해 계산하여, 얻어진 결과를 표 1에 나타냈다.

유기 EL 소자 1-1을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

구동 시의 전압 상승(상대값)=휘도 반감 시의 구동 전압-초기 구동 전압

또한, 값이 작은 쪽이 비교에 대하여 구동 시의 전압 상승이 작은 것을 나타낸다.

(4) 열 안정성 평가

유기 EL 소자 1-1 내지 1-10의 각각에 대해서, 동일한 증착 보트(몰리브덴제 저항 가열 보트)를 사용하여 동일한 구성의 소자를 5 소자씩 제작했다(예를 들어, 유기 EL 소자 1-1, 1-1b, 1-1c, 1-1d, 1-1e).

각각 1회째에 제작한 소자(예를 들어, 유기 EL 소자 1-1), 3회째에 제작한 소자(예를 들어, 유기 EL 소자 1-1c), 5회째에 제작한 소자(예를 들어, 유기 EL 소자 1-1e)의 각각에 대해서 상기와 마찬가지의 방법으로 반감 수명을 측정했다. 각 소자의 반감 수명은, 1회째에 제작한 유기 EL 소자 1-1을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

(5) 정리

표 1에서, 본 발명의 유기 EL 소자 1-3 내지 1-10은, 비교예의 유기 EL 소자 1-1, 1-2에 비하여, 각각 높은 발광 효율 및 장수명을 나타내고, 구동 시의 전압 상승도 억제하는 등, 소자로서의 특성이 향상되었음을 알 수 있다. 나아가서는, 비교예의 유기 EL 소자 1-1, 1-2는 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 서서히 저하되어 가는 데 반해, 본 발명의 유기 EL 소자 1-3 내지 1-10은 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 거의 저하되지 않아, 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되고 있는 도펀트 화합물은 열 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 2

《유기 EL 소자 2-1의 제작》

100㎜×100㎜×1.1㎜의 유리 기판 상에 양극으로서 ITO(인듐 틴 옥사이드)를 100㎚ 성막한 기판(AvanStrate가부시끼가이샤 제조, NA-45)에 패터닝을 행하였다. 그 후, 이 ITO 투명 전극을 설치한 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하여, 건조 질소 가스로 건조하여, UV 오존 세정을 5분간 행하였다.

이 투명 지지 기판 상에, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)-폴리스티렌술포네이트(PEDOT/PSS, Bayer가부시끼가이샤 제조, Baytron P Al 4083)를 순수로 70%로 희석한 용액을 사용하여, 스핀 코트법에 의해 박막을 형성한 후, 200℃에서 1시간 건조하여, 막 두께 30㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

이 제1 정공 수송층 상에 정공 수송 재료 Poly(N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐))벤지딘(American Dye Source 가부시끼가이샤 제조, ADS-254)의 클로로벤젠 용액을 사용하여, 스핀 코트법에 의해 박막을 형성했다. 150℃에서 1시간 가열 건조하여, 막 두께 40㎚의 제2 정공 수송층을 형성했다.

이 제2 정공 수송층 상에 호스트 화합물로서의 OC-11 및 도펀트 화합물로서의 비교 1의 아세트산 부틸 용액을 사용하여, 스핀 코트법에 의해 박막을 형성하고, 120℃에서 1시간 가열 건조하여, 막 두께 30㎚의 발광층을 형성했다.

이 발광층 상에, 전자 수송 재료로서의 ET-11에 1-부탄올 용액을 사용하여, 스핀 코트법에 의해 박막을 형성하고, 막 두께 20㎚의 전자 수송층을 형성했다.

이 기판을, 진공 증착 장치에 설치하여, 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압했다. 계속해서, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 1.0㎚의 전자 주입층을 형성하고, 알루미늄을 증착해서 막 두께 110㎚의 음극을 형성하여, 유기 EL 소자 1-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 2-2 내지 2-7의 제작》

유기 EL 소자 2-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물을 표 2에 나타내는 화합물로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 2-2 내지 2-7을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 2-1 내지 2-7의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 2-1 내지 2-7을 평가할 때에 있어서는, 그 유기 EL 소자를 실시예 1의 유기 EL 소자 1-1 내지 1-10과 마찬가지로 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, 외부 취출 양자 효율, 반감 수명 및 구동 시의 전압 상승에 대해서 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 반감 수명 및 구동 시의 전압 상승의 측정 결과는, 유기 EL 소자 2-1의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

표 2에서, 본 발명의 유기 EL 소자 2-3 내지 2-7은, 비교예의 유기 EL 소자 2-1, 2-2에 비하여, 높은 발광 효율 및 장수명을 나타내고, 구동 시의 전압 상승을 억제하는 등, 소자로서의 특성이 향상되었음을 알 수 있다.

실시예 3

《백색 발광 유기 EL 소자 3-1의 제작》

100㎜×100㎜×1.1㎜의 유리 기판 상에 양극으로서 ITO(인듐 틴 옥사이드)를 100㎚ 제막한 기판(NH테크노글라스사 제조 NA45)에 패터닝을 행한 후, 이 ITO 투명 전극을 설치한 투명 지지 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 건조 질소 가스로 건조하여, UV 오존 세정을 5분간 행하였다.

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 정공 수송 재료로서 α-NPD를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 OC-11을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 전자 수송 재료로서 ET-11을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 비교 1을 100㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 D-10을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, α-NPD가 들어간 상기 가열 보트를 각각 별도로 통전하여, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판에 증착하여 막 두께 20㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 OC-11, 도펀트 화합물로서 비교 1 및 D-10이 들어간 상기 가열 보트에 통전하여, OC-11, 비교 1, D-10의 증착 속도가 100:5:0.6이 되도록 조절하여, 막 두께 30㎚의 두께가 되도록 증착해서 발광층을 형성했다.

또한 ET-11이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하여, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 발광층 위에 증착해서 막 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다.

또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

제작한 유기 EL 소자 3-1에 통전한 바 거의 백색의 광이 얻어져서, 조명 장치로서 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 예시된 다른 화합물로 치환하더라도 마찬가지로 백색의 발광이 얻어지는 것을 알 수 있었다.

《유기 EL 소자 3-2 내지 3-5의 제작》

유기 EL 소자 3-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물을 표 3에 나타내는 화합물로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 3-2 내지 3-5를 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 3-1 내지 3-5의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 3-1 내지 3-5를 평가할 때에 있어서는, 그 유기 EL 소자를 실시예 1의 유기 EL 소자 1-1 내지 1-10과 마찬가지로 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, 외부 취출 양자 효율, 반감 수명, 구동 시의 전압 상승 및 열 안정성에 대해서 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 표 3에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 발광 수명 및 구동 시의 전압 상승의 측정 결과는, 유기 EL 소자 3-1(1회째에 제작한 소자)의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

표 3에서, 본 발명의 유기 EL 소자 3-3 내지 3-5는, 비교예의 유기 EL 소자 3-1, 3-2에 비하여, 높은 발광 효율 및 장수명을 나타내고, 구동 시의 전압 상승도 억제하는 등, 소자로서의 특성이 향상되었음을 알 수 있다. 나아가서는, 비교예의 유기 EL 소자 3-1, 3-2는 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 서서히 저하되어 가는 데 반해서, 본 발명의 유기 EL 소자 3-3 내지 3-5는 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 거의 저하되지 않아, 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되고 있는 도펀트 화합물은 열 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 4

《유기 EL 풀컬러 표시 장치의 제작》

도 7은, 유기 EL 풀컬러 표시 장치의 개략 구성도를 나타낸다.

유리 기판(201) 상에 양극으로서 ITO 투명 전극(202)을 100㎚ 성막한 기판(NH테크노글라스사 제조 NA45)에 100㎛의 피치로 패터닝을 행한 후(도 7의 (a) 참조), 이 유리 기판(201) 상이며 ITO 투명 전극(202) 사이에 비감광성 폴리이미드의 격벽(203)(폭 20㎛, 두께 2.0㎛)을 포토리소그래피로 형성하였다(도 7의 (b) 참조).

ITO 전극(202) 상이며 격벽(203)끼리의 사이에 하기 조성의 정공 주입층 조성물을, 잉크젯 헤드(엡손사 제조; MJ800C)를 사용해서 토출 주입하여, 자외광을 200초간 조사하여, 60℃, 10분간의 건조 처리에 의해, 막 두께 40㎚의 정공 주입층(204)을 설치했다(도 7의 (c) 참조).

이 정공 주입층(204) 상에 각각 하기 조성의 청색 발광층 조성물, 녹색 발광층 조성물, 적색 발광층 조성물을 마찬가지로 잉크젯 헤드를 사용해서 토출 주입하여, 60℃, 10분간 건조 처리하여, 각 색의 발광층(205B, 205G, 205R)을 설치했다(도 7의 (d) 참조).

이어서, 각 발광층(205B, 205G, 205R)을 덮도록 전자 수송 재료(ET-10)를 증착해서 막 두께 20㎚의 전자 수송층(도시 생략)을 설치하고, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 0.6㎚의 음극 버퍼층(도시 생략)을 더 설치하고, Al을 증착해서 막 두께 130㎚의 음극(106)을 설치해서 유기 EL 소자를 제작했다(도 7의 (e) 참조).

제작한 유기 EL 소자는 각각 전극에 전압을 인가함으로써 청색, 녹색, 적색의 발광을 나타내어, 풀컬러 표시 장치로서 이용할 수 있는 것을 알 수 있었다.

(정공 주입층 조성물)

정공 수송 재료 7 20 질량부

시클로헥실벤젠 50 질량부

이소프로필비페닐 50 질량부

(청색 발광층 조성물)

호스트 재료 1 0.7 질량부

DP-38 0.04 질량부

시클로헥실벤젠 50 질량부

이소프로필비페닐 50 질량부

(녹색 발광층 조성물)

호스트 재료 1 0.7 질량부

D-1 0.04 질량부

시클로헥실벤젠 50 질량부

이소프로필비페닐 50 질량부

(적색 발광층 조성물)

호스트 재료 1 0.7 질량부

D-10 0.04 질량부

시클로헥실벤젠 50 질량부

이소프로필비페닐 50 질량부

실시예 5

《유기 EL 소자 5-1의 제작》

유기 EL 소자 1-1의 제작에 있어서, 도펀트 화합물을 비교 3으로 하고, 도펀트 화합물의 증착 속도를 0.005㎚/초로 하여, 발광층의 막 두께를 50㎚로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 5-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 5-2 내지 5-12의 제작》

유기 EL 소자 5-1의 제작에 있어서, 도펀트 화합물 및 도펀트 화합물의 증착 속도를 표 4에 기재한 바와 같이 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 5-2 내지 5-12를 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 5-1 내지 5-12의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 5-1 내지 5-12를 평가할 때에 있어서는, 그 유기 EL 소자를 실시예 1의 유기 EL 소자 1-1 내지 1-10과 마찬가지로 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 외부 취출 양자 효율 및 반감 수명에 대해서 평가를 행하고, 또한, 구동 전압에 대해서는 하기와 같이 해서 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 표 4에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 반감 수명 및 구동 전압의 측정 결과는, 유기 EL 소자 5-3의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

[구동 전압의 측정]

유기 EL 소자를 실온(약 23℃ 내지 25℃), 2.5㎃/㎠의 정전류 조건 하에 의해 구동했을 때의 전압을 각각 측정했다.

또한, 값이 작은 쪽이 비교에 대하여 구동 시의 전압이 작은 것을 나타낸다.

표 4에서, 본 발명의 도펀트는 캐리어 수송성이 높기 때문에, 본 발명의 도펀트를 사용한 소자는, 도펀트 농도가 낮은 영역에서도 구동 전압이 크게 상승하지 않고, 또한 외부 취출 양자 효율도 높다. 또한 한편으로, 고도프 농도 영역에서도 높은 외부 취출 양자 효율 및 반감 수명이 얻어지고 있고, 이것은 본 발명의 도펀트의 분산성이 개량되어, 응집이 억제되고 있기 때문으로 추측된다. 이에 의해, 본 발명은, 외부 취출 양자 효율, 구동 전압 및 반감 수명에 대해서, 도펀트 농도 의존성이 비교예보다 작게 되어 있다.

실시예 6

《유기 EL 소자 6-1의 제작》

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 정공 수송 재료로서 α-NPD를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 화합물 24를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 전자 수송 재료로서 ET-8을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 청 도펀트 화합물로서 비교 4를 100㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 적 도펀트 화합물로서 D-10을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, α-NPD가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하여, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 제1 정공 수송층 위에 증착하여, 막 두께 20㎚의 제2 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 OC-30과 청 도펀트 화합물로서 비교 4와 적 도펀트로서 D-10이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 각각 증착 속도 0.1㎚/초, 0.010㎚/초, 0.0002㎚/초로 상기 제2 정공 수송층 위에 공증착해서 막 두께 40㎚의 발광층을 형성했다.

또한, 화합물 24를 증착 속도 0.1㎚/초로 발광층 위에 증착하여, 막 두께 5㎚의 정공 저지층을 형성했다.

또한 ET-8이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 정공 저지층 위로 증착하여, 막 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다.

또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

계속해서, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 0.5㎚의 음극 버퍼층을 형성하고, 또한 알루미늄을 증착해서 막 두께 110㎚의 음극을 형성하고, 유기 EL 소자 6-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 6-2 내지 6-16의 제작》

유기 EL 소자 6-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물, 및 도펀트 화합물의 증착 속도를 표 5에 기재한 바와 같이 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 6-2 내지 6-16을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 6-1 내지 6-16의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 6-1 내지 6-16을 평가할 때에 있어서는, 그 유기 EL 소자를 실시예 1의 유기 EL 소자 1-1 내지 1-10과 마찬가지로 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, 외부 취출 양자 효율 및 반감 수명에 대해서 평가를 행하고, 또한, 구동 경시에서의 색도 안정성(색도 어긋남)에 대해서 하기와 같이 해서 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 표 5에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 반감 수명 및 색도 어긋남의 측정 결과는, 유기 EL 소자 6-2의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

[구동 시간 경과에 따른 색도 안정성(색도 어긋남)의 평가]

정면 휘도 4000cd/㎡를 초기 휘도로서 연속 구동 시의 휘도 변동을 추적하여, t=0(초기)에서의 색도와, 휘도 반감 시의 색도를 분광 방사 휘도계 CS-1000(코니카미놀타센싱사 제조)에 의해 측정하고, 그 색도차 ΔE를 하기 식에서 구하였다. 또한, 하기 식에 있어서 x, y는 CIE1931 표색계에 있어서의 색도 x, y이다.

표 5에서, 본 발명의 도펀트를 사용한 소자는, 도펀트 농도가 높은 영역에서 발광 효율이 높고, 발광 수명이 양호해서, 나아가서는 연속 구동 시의 색도 어긋남이 작은 것을 알 수 있다.

실시예 7

《유기 EL 소자 7-1의 제작》

100㎜×100㎜×1.1㎜의 석영 기판을 이소프로필알코올로 초음파 세정하고, 건조 질소 가스로 건조하여, UV 오존 세정을 5분간 행하였다.

이 석영 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 OC-29를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 비교 1을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서, 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, OC-29와 비교 1이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 각각 증착 속도 0.1㎚/초, 0.005㎚/초로 상기 석영 기판 상에 공증착하고, 막 두께 40㎚의 발광층을 설치하여, 유기 EL 소자 7-1을 얻었다. 증착 후의 비교 1의 농도는 5%였다.

《유기 EL 소자 7-2 내지 7-6의 제작》

유기 EL 소자 7-1의 제작에 있어서, 도펀트 화합물 및 도펀트 농도를 표 6에 기재한 바와 같이 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 7-2 내지 7-6을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 7-1 내지 7-6의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 7-1 내지 7-6을 평가할 때에 있어서는, 제작 후의 각 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮어, 두께 300㎛의 유리 기판을 밀봉용 기판으로서 사용하고, 주위에 시일재로서 에폭시계 광경화형 접착제(도아고세사 제조 럭스트랙 LC0629B)를 적용하여, 이것을 상기 석영 기판과 밀착시켜서, 유리 기판측으로부터 UV 광을 조사해서 경화시켜서 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대해서 다음의 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 6에 나타낸다.

[PL 강도(광 발광 강도)의 측정]

사전에, 도펀트 화합물의 디클로로메탄 용액(흡광 분석용 디클로로메탄, 스펙트로졸, 와코쥰야꾸고교(주))을 사용하여, 도펀트 화합물의 흡수 스펙트럼을 측정하여, 300㎚-350㎚의 범위의 흡수 최대파장을 여기광으로서 설정한다. 이때, 용액의 농도는 10-5mol/L 정도이다.

제작한 유기 EL 소자 7-1 내지 7-6의 조명 장치에 대해서, 실온에서 여기광 조사에 의해 도펀트를 여기하여, 얻어진 발광 스펙트럼의 피크 면적값을 구했다. 이 면적값은 여기광에 의한 흡수는 보정한 값이다. 또한, 측정은 히타치세이사꾸쇼 분광 광도계 U-3300 및 형광 광도계 F-4500로 행하였다.

도펀트 농도가 5%인 유기 EL 소자 7-1 및 7-4에서 얻어진 피크 면적을 각각 100으로 하고, 도펀트 농도가 15% 및 25%의 경우에 대해서 비교하여 평가를 행하였다.

표 6에서, 본 발명의 도펀트 화합물을 사용한 소자는, 도펀트 농도가 높은 영역에서도 높은 PL 강도를 나타내는 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명의 도펀트 화합물의 분산성이 높아, 고농도 영역에서도 응집이 억제되고 있기 때문으로 추측할 수 있다.

또한, 상기 유기 EL 소자 7-3 및 7-6에 대해서 고온 다습 보존 시의 안정성에 대해서도 평가했다.

즉, 유기 EL 소자 7-3 및 7-6을 60℃, 70% RH의 조건으로 24시간 보존 후, 보존 전후에 있어서의 PL 강도를 비교하여, 이것을 고온 다습 보존 시의 안정성의 평가로 했다.

평가 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7에서, 본 발명의 도펀트 화합물을 사용한 소자는, 보존 후에 있어서도 높은 PL 강도를 나타내고, 고온 다습 보존 시에 있어서의 안정성이 높은 것을 알 수 있다.

실시예 8

《유기 EL 소자 8-1의 제작》

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제1 정공 수송 재료로서 HI-1을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제2 정공 수송 재료로서 α-NPD를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제1 호스트 화합물로서 OC-23을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제2 호스트 화합물로서 화합물 27을 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 전자 수송 재료로서 ET-42를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 비교 3을 100㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 D-3을 100㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 D-11을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, HI-1이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판 상에 증착하여, 막 두께 10㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

이어서, α-NPD가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판 상에 증착하여, 막 두께 20㎚의 제2 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 OC-23과 도펀트 화합물로서 D-3 및 D-11이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, OC-23, D-3, D-11의 증착 속도가 100:5:0.5가 되도록 조절하여, 막 두께 30㎚의 두께가 되게 공증착해서 제1 발광층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 화합물 27과 도펀트 화합물로서 비교 3이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 각각 증착 속도 0.1㎚/초, 0.012㎚/초로 상기 제1 발광층 상에 공증착해서 막 두께 40㎚의 발광층을 형성했다.

또한 ET-42가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 발광층 위에 증착해서 막 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다.

또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

계속해서, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 0.5㎚의 음극 버퍼층을 형성하고, 또한 알루미늄을 증착해서 막 두께 110㎚의 음극을 형성하고, 유기 EL 소자 8-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 8-2 내지 8-7의 제작》

유기 EL 소자 8-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물을 표 8에 기재된 화합물로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 8-2 내지 8-7을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 8-1 내지 8-7의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 8-1 내지 8-7을 평가할 때에 있어서는, 제작 후의 각 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮고, 두께 300㎛의 유리 기판을 밀봉용 기판으로서 사용하여, 주위에 시일재로서 에폭시계 광경화형 접착제(도아고세사 제조 럭스트랙 LC0629B)를 적용하고, 이것을 상기 음극 위에 겹쳐서 상기 투명 지지 기판과 밀착시키고, 유리 기판측에서 UV 광을 조사해서 경화시켜서 밀봉하고, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, 외부 취출 양자 효율, 반감 수명, 열 안정성에 대해서 평가를 행하고, 또한, 구동 전압에 대해서는 실시예 5와 마찬가지로 하여 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 8에 나타낸다. 또한, 표 8에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 반감 수명, 구동 전압의 측정 결과는, 유기 EL 소자 8-1(1회째에 작성한 소자)의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

표 8에서, 본 발명의 유기 EL 소자 8-2 내지 8-7은, 비교예의 유기 EL 소자 8-1에 대하여, 높은 발광 효율, 장수명 및 저구동 전압을 나타내며, 소자로서의 특성이 향상되었음을 알 수 있다. 나아가서는, 비교예의 유기 EL 소자 8-1은 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 서서히 저하되어 가는 데 반해, 본 발명의 유기 EL 소자 8-2 내지 8-7은 1회째에 제작된 소자, 3회째에 제작된 소자, 5회째에 제작된 소자와 반감 수명이 거의 저하되지 않아, 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되고 있는 도펀트 화합물은 열 안정성이 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 9

《유기 EL 소자 9-1의 제작》

이 투명 지지 기판을 시판되고 있는 진공 증착 장치의 기판 홀더에 고정하고, 한편, 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제1 정공 수송 재료로서 HI-2를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 제2 정공 수송 재료로서 α-NPD를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 호스트 화합물로서 OC-25를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 전자 수송 재료로서 ET-9를 200㎎ 넣고, 별도의 몰리브덴제 저항 가열 보트에 도펀트 화합물로서 비교 1을 100㎎ 넣어, 진공 증착 장치에 설치했다.

계속해서 진공조를 4×10^-4㎩까지 감압한 후, HI-2가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 투명 지지 기판 상에 증착하여, 막 두께 10㎚의 제1 정공 수송층을 형성했다.

또한, 호스트 화합물로서 OC-25와 도펀트 화합물로서 비교 1이 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 각각 증착 속도 0.1㎚/초, 0.010㎚/초로 상기 제1 발광층 위에 공증착해서 막 두께 50㎚의 발광층을 형성했다.

또한 ET-9가 들어간 상기 가열 보트에 통전해서 가열하고, 증착 속도 0.1㎚/초로 상기 발광층 위에 증착해서 막 두께 30㎚의 전자 수송층을 형성했다.

또한, 증착 시의 기판 온도는 실온이었다.

계속해서, 불화 리튬을 증착해서 막 두께 0.5㎚의 음극 버퍼층을 형성하고, 또한 알루미늄을 증착해서 막 두께 110㎚의 음극을 형성하여, 유기 EL 소자 9-1을 제작했다.

《유기 EL 소자 9-2 내지 9-7의 제작》

유기 EL 소자 9-1의 제작에 있어서, 발광층에 있어서의 호스트 화합물 및 도펀트 화합물을 표 9에 기재된 화합물로 변경했다.

그 이외에는 마찬가지로 하여, 유기 EL 소자 9-2 내지 9-7을 각각 제작했다.

《유기 EL 소자 9-1 내지 9-7의 평가》

얻어진 유기 EL 소자 9-1 내지 9-7을 평가할 때에 있어서는, 제작 후의 각 유기 EL 소자의 비발광면을 유리 케이스로 덮고, 두께 300㎛의 유리 기판을 밀봉용 기판으로서 사용하여, 주위에 시일재로서 에폭시계 광경화형 접착제(도아고세사 제조 럭스트랙 LC0629B)를 적용하고, 이것을 상기 음극 위에 겹쳐서 상기 투명 지지 기판과 밀착시키고, 유리 기판측에서 UV 광을 조사해서 경화시켜서 밀봉하여, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 조명 장치를 제작해서 평가했다.

이와 같이 하여 제작한 각 샘플에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, 외부 취출 양자 효율, 반감 수명, 구동 시의 전압 상승에 대해서 평가를 행하였다. 평가 결과를 표 9에 나타낸다. 또한, 표 9에 있어서의 외부 취출 양자 효율, 반감 수명, 구동 시의 전압 상승의 측정 결과는, 유기 EL 소자 9-1의 측정값을 100으로 하는 상대값으로 나타냈다.

표 9에서, 본 발명의 유기 EL 소자 9-2 내지 9-7은, 비교예의 유기 EL 소자 9-1에 대하여, 높은 발광 효율 및 장수명을 나타내고, 구동 시의 전압 상승을 억제하는 등, 소자로서의 특성이 향상되었음을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은, 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료로서의 유기 금속 착체의 열 안정성 및 승화성을 향상함으로써, 발광 효율이 높고 장수명인 유기 일렉트로루미네센스 소자, 그 소자를 사용한 조명 장치 및 표시 장치를 제공하기에 적합하다.

또한, 본 발명은, 백색 발광 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서의 연속 구동 시의 색도의 안정성 과제(색도 어긋남)를 해소하고, 소자 성능에 있어서의 도프 농도 의존성을 개량하기에 적합하다. 또한, 높은 분산성을 갖는 이리듐 착체 화합물을 제공함으로써, 유기 일렉트로루미네센스 소자의 장수명화를 달성하기에 적합하다.

1: 디스플레이
3: 화소
5: 주사선
6: 데이터선
7: 전원 라인
10: 유기 EL 소자
11: 스위칭 트랜지스터
12: 구동 트랜지스터
13: 콘덴서
101: 유기 EL 소자
102: 유리 커버
105: 음극
106: 유기 EL층
107: 투명 전극을 구비한 유리 기판
108: 질소 가스
109: 포수제
201: 유리 기판
202: ITO 투명 전극
203: 격벽
204: 정공 주입층
205B, 205G, 205R: 발광층
206: 음극
A: 표시부
B: 제어부

Claims

하기 화학식 (1)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.

[화학식 (1) 중, 환Am, 환An, 환Bm 및 환Bn은 6원의 방향족 탄화수소환 또는 5원 또는 6원의 방향족 복소환을 나타내고, 환Bm 및 환Bn은 동일 환을 나타낸다. Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제1항에 있어서, 상기 화학식 (1)에 있어서 환Bm 및 환Bn이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
하기 화학식 (2)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.

[화학식 (2) 중, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 또는 (2)에 있어서 Ar이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.

[화학식 (3) 중, R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rc 및 Ra3은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nR3은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, Ra가 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m, R2m, R1n 및 R2n이 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8의 알킬기인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n 및 R2n 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m 및 R2m 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n, R2n, R1m 및 R2m의 모두가 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 2이며, n이 1인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 1이며, n이 2인 것을 특징으로 하는 이리듐 착체 화합물.
하기 화학식 (1)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.

[화학식 (1) 중, 환Am, 환An, 환Bm 및 환Bn은 6원의 방향족 탄화수소환 또는 5원 또는 6원의 방향족 복소환을 나타내고, 환Bm 및 환Bn은 동일 환을 나타낸다. Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제13항에 있어서, 상기 화학식 (1)에 있어서 환Bm 및 환Bn이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
하기 화학식 (2)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.

[화학식 (2) 중, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 또는 (2)에 있어서 Ar이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.

[화학식 (3) 중, R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rc 및 Ra3은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nR3은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, Ra가 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m, R2m, R1n 및 R2n이 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8의 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n 및 R2n 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m 및 R2m 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n, R2n, R1m 및 R2m의 모두가 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 2이며, n이 1인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
제13항 내지 제15항 및 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 1이며, n이 2인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자 재료.
양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1층의 유기층이 끼움 지지된 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서,
상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (1)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.

[화학식 (1) 중, 환Am, 환An, 환Bm 및 환Bn은 6원의 방향족 탄화수소환 또는 5원 또는 6원의 방향족 복소환을 나타내고, 환Bm 및 환Bn은 동일 환을 나타낸다. Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rb 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nb는 1 내지 4의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제25항에 있어서, 상기 화학식 (1)에 있어서 환Bm 및 환Bn이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1층의 유기층이 끼움 지지된 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서,
상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (2)로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.

[화학식 (2) 중, Ar은 방향족 탄화수소환, 방향족 복소환, 비방향족 탄화수소환 또는 비방향족 복소환을 나타낸다. R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra 및 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ar과 Ra가 결합하여 환을 형성하지는 않는다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 또는 (2)에 있어서 Ar이 벤젠환인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
양극과 음극 사이에, 발광층을 포함하는 적어도 1층의 유기층이 끼움 지지된 유기 일렉트로루미네센스 소자에 있어서,
상기 유기층 중 적어도 1층에, 하기 화학식 (3)으로 나타내어지는 이리듐 착체 화합물이 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.

[화학식 (3) 중, R1m, R2m, R1n 및 R2n은 각각 독립적으로 탄소수 2 이상의 알킬기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. Ra, Rc 및 Ra3은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기를 나타내고, 또한 치환기를 갖고 있어도 된다. na 및 nc는 1 또는 2를 나타내고, nR3은 1 내지 5의 정수를 나타낸다. m은 1 또는 2를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타내고, m+n은 3이다. 또한, Ir에 배위하고 있는 3개의 배위자의 구조가 모두 동일한 일은 없다.]
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, Ra가 수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 아미노기, 실릴기, 아릴알킬기, 비방향족 탄화수소환기 또는 비방향족 복소환기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m, R2m, R1n 및 R2n이 각각 독립적으로 탄소수 2 내지 8의 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n 및 R2n 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1m 및 R2m 중 적어도 한쪽이 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, R1n, R2n, R1m 및 R2m의 모두가 탄소 원자수 3 이상의 분기 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 2이며, n이 1인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 (1) 내지 (3)에 있어서, m이 1이며, n이 2인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 발광색이 백색인 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로루미네센스 소자.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제25항 내지 제27항 및 제29항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로루미네센스 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 표시 장치.