KR101698148B1 - 유기 전계 발광 소자 및 전하 수송 재료 - Google Patents

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Abstract

우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것. 기판 상에 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기층 중 적어도 1 층에, 예를 들어 하기와 같은 트리페닐렌 골격의 특정 위치에 방향족 6 원자 고리를 갖고, 그 방향족 6 원자 고리의 트리페닐렌에 대해 메타 위치에 sp3 탄소 함유 축합 고리기가 치환된 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
Figure 112016025787527-pat00090

Description

유기 전계 발광 소자 및 전하 수송 재료{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND CHARGE TRANSPORT MATERIAL}
본 발명은 유기 전계 발광 소자 및 전하 수송 재료에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자 (이하, 「소자」, 「유기 EL 소자」라고도 한다) 는, 저전압 구동으로 고휘도의 발광이 얻어지는 점에서 활발하게 연구 개발이 실시되고 있다. 유기 전계 발광 소자는 1 쌍의 전극 사이에 유기층을 갖고, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 유기층에 있어서 재결합하여 생성된 여기자의 에너지를 발광에 이용하는 것이다.
최근, 이리듐 착물이나 백금 착물 등의 인광 발광 재료를 사용함으로써, 소자의 고효율화가 진행되고 있다. 또, 발광 재료를 호스트 재료 중에 도프한 발광층을 사용하는 도프형 소자가 널리 채용되고 있다.
발광층에 사용되는 호스트 재료나 그 밖의 유기층에 함유되는 전하 수송 재료의 개발도 활발하게 실시되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 하기 ref-1, ref-2, 및 ref-3 으로 나타내는 화합물과 같은, 트리페닐렌으로 치환된 벤젠 고리의, 그 트리페닐렌에 대하여 메타 위치에 벤젠 고리로 이루어지는 치환기를 갖는 트리페닐렌 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자가 기재되어 있다.
[화학식 1]
Figure 112016025787527-pat00001
또, 특허문헌 2 에는, 하기 ref-4 로 나타내는 화합물과 같은, 트리페닐렌으로 치환된 안트라센 고리에 플루오렌 고리가 치환되어 있는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자가 기재되어 있다.
[화학식 2]
Figure 112016025787527-pat00002
또, 특허문헌 3 ∼ 5 에도, 트리페닐렌 구조와 플루오렌 구조를 갖는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자가 기재되어 있다.
국제 공개 제09/021107호 국제 공개 제09/066809호 일본 공개특허공보 2004-43349호 일본 공개특허공보 2004-83481호 일본 공개특허공보 2009-114068호
그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 1 에 기재된 트리페닐렌 구조를 갖는 화합물을 사용한 유기 전계 발광 소자는, 고온에서 보관한 후의 발광 효율이 현저하게 저하되는 것을 알 수 있었다. 또, 특허문헌 2 ∼ 5 에 기재된 트리페닐렌 구조를 갖는 화합물을 사용한 유기 전계 발광 소자는, 고온에서 보관한 후의 발광 효율이 저하되는 경향은 적지만, 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지가 작기 때문에, 특히 인광 소자에 사용하면, 발광이 퀀치되어 버려 저효율이 되는 것을 알 수 있었다. 옥외 용도나 차재 용도 등, 고온하에 노출되는 용도를 위해, 고온 보관 후에도 고효율을 나타내는 유기 전계 발광 소자가 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자에 제공할 수 있는 화합물 및 전하 수송 재료를 제공하는 것이다.
본 발명자들의 검토에 의하면, 하기 일반식 (1) 과 같이, 트리페닐렌 골격의 특정 위치에 방향족 6 원자 고리를 갖고, 그 방향족 6 원자 고리의 트리페닐렌에 대해 메타 위치에 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리를 갖는 기로부터 1 개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1 가의 기 (이하, 「sp3 탄소 함유 축합 고리기」라고도 한다) 가 치환된 화합물에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내었다.
즉, 본 발명은 하기의 수단에 의해 달성할 수 있다.
[1]
기판 상에 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기층 중 적어도 1 층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
[화학식 3]
Figure 112016025787527-pat00003
(일반식 (1) 중,
RS1 은 하기 일반식 (S1) 로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure 112016025787527-pat00004
X1, X2, X3, 및 X4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
L1 은 단결합, 또는 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리와 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리로 구성되는 연결기를 나타낸다. 그 연결기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
A1 은 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리로부터 1 개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1 가의 기를 나타낸다. 그 1 가의 기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS1 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
X1, X2, X3, 및 X4 에 있어서, RD 와 결합하지 않는 탄소 원자는 =CH- 를 나타낸다.
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
[2]
상기 A1 에 있어서의 축합 고리가 하기 일반식 (A-1), (A-2), (A-3), (A-4), 또는 (A-5) 로 나타내는 상기 [1] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 5]
Figure 112016025787527-pat00005
(일반식 (A-1), (A-2), (A-3), (A-4), 및 (A-5) 중,
Xa, Xb, Xc, Xd, Xe, Xf, Xg, 및 Xh 는 각각 독립적으로 C(Rb25) 또는 질소 원자를 나타낸다.
Y1, Y2, Y3, Y4, 및 Y5 는 각각 독립적으로 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), Si(Ra18)(Ra19), C=O, P(=O)(Rb26), 또는 S(=O)2 를 나타낸다.
Ra1 ∼ Ra19 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb1 ∼ Rb26 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra1 ∼ Ra19 및 Rb1 ∼ Rb26 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
[3]
상기 L1 이 하기 일반식 (L-1) 로 나타내는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 6]
Figure 112016025787527-pat00006
(일반식 (L-1) 중, XL 은 C(Rb27) 또는 질소 원자를 나타낸다. RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. Rb27 은 수소 원자 또는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb27 은 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. L2 가 0 인 경우, 일반식 (L-1) 은 단결합을 나타낸다. * 는 결합 부위를 나타낸다.
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
[4]
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (2) 또는 (3) 으로 나타내는 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 7]
Figure 112016025787527-pat00007
(일반식 (2) 중,
RS2 는 하기 일반식 (S2) 로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 8]
Figure 112016025787527-pat00008
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS2 와 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
Ra1 및 Ra2 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Ra1 및 Ra2 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
Rb 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. b2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
n2 는 1 또는 2 를 나타낸다.
Ra1, Ra2 및 Rb 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
[화학식 9]
Figure 112016025787527-pat00009
(일반식 (3) 중,
RS3 은 하기 일반식 (S3) 으로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 10]
Figure 112016025787527-pat00010
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS3 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
Ra 는 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Ra 는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
Rb 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
n3 은 1 또는 2 를 나타낸다.
Ra 및 Rb 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
[5]
상기 발광층에 적어도 1 종의 인광 발광 재료를 함유하는 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[6]
상기 인광 발광 재료가 하기 일반식 (E-1) 로 나타내는 상기 [5] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 11]
Figure 112016025787527-pat00011
(일반식 (E-1) 중, Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자와 함께 5 또는 6 원자 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다)
[7]
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 인광 발광 재료가 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 상기 [6] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 12]
Figure 112016025787527-pat00012
(일반식 (E-2) 중, AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다.
RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다)
[8]
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층에 함유하는 상기 [1] ∼ [7] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[9]
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 정공 블록층에 함유하는 상기 [1] ∼ [7] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[10]
적어도 1 층의 유기층이 용액 도포법에 의해 성막하여 제조된 상기 [1] ∼ [9] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[11]
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 유기층이 용액 도포법에 의해 성막하여 제조된 상기 [1] ∼ [10] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[12]
상기 [1] ∼ [11] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.
[13]
상기 [1] ∼ [11] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.
[14]
상기 [1] ∼ [11] 중 어느 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.
[15]
상기 [1] ∼ [4] 중 어느 1 항에 기재된 상기 일반식 (1), (2), 또는 (3) 으로 나타내는 전하 수송 재료.
[16]
상기 [1] ∼ [4] 중 어느 1 항에 기재된 상기 일반식 (1), (2), 또는 (3) 으로 나타내는 화합물.
본 발명에 의하면, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자에 제공할 수 있는 화합물 및 전하 수송 재료를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 발광 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 조명 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
본 발명에 있어서, 치환기군 A 및 B 를 하기와 같이 정의한다.
(치환기군 A)
알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이고, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있다), 알케닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다), 알키닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다), 아미노기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 10 이고, 예를 들어 아미노, 메틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 디벤질아미노, 디페닐아미노, 디톨릴아미노 등을 들 수 있다), 알콕시기 (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), 아릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시 등을 들 수 있다), 헤테로 고리 옥시기 (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), 아실기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 아세틸, 벤조일, 포르밀, 피발로일 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시카르보닐 등을 들 수 있다), 아실옥시기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 아세톡시, 벤조일옥시 등을 들 수 있다), 아실아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 아세틸아미노, 벤조일아미노 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 메톡시카르보닐아미노 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시카르보닐아미노 등을 들 수 있다), 술포닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메탄술포닐아미노, 벤젠술포닐아미노 등을 들 수 있다), 술파모일기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 12 이고, 예를 들어 술파모일, 메틸술파모일, 디메틸술파모일, 페닐술파모일 등을 들 수 있다), 카르바모일기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 카르바모일, 메틸카르바모일, 디에틸카르바모일, 페닐카르바모일 등을 들 수 있다), 알킬티오기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오 등을 들 수 있다), 아릴티오기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐티오 등을 들 수 있다), 헤테로 고리 티오기 (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), 술포닐기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메실, 토실 등을 들 수 있다), 술피닐기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메탄술피닐, 벤젠술피닐 등을 들 수 있다), 우레이도기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 우레이도, 메틸우레이도, 페닐우레이도 등을 들 수 있다), 인산아미드기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 디에틸인산아미드, 페닐인산아미드 등을 들 수 있다), 하이드록시기, 메르캅토기, 할로겐 원자 (예를 들어 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 하이드록삼산기, 술피노기, 하이드라지노기, 이미노기, 헤테로 고리기 (방향족 헤테로 고리기도 포함하며, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 헤테로 원자로는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이고, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 셀레노페닐, 텔루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실롤릴기 등을 들 수 있다), 실릴기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이고, 예를 들어 트리메틸실릴, 트리페닐실릴 등을 들 수 있다), 실릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이고, 예를 들어 트리메틸실릴옥시, 트리페닐실릴옥시 등을 들 수 있다), 포스포릴기 (예를 들어 디페닐포스포릴기, 디메틸포스포릴기 등을 들 수 있다) 를 들 수 있다. 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상으로 설명한 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기에 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상으로 설명한 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기에 치환된 치환기에 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상으로 설명한 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
(치환기군 B)
알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이고, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있다), 알케닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다), 알키닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다), 시아노기, 헤테로 고리기 (방향족 헤테로 고리기도 포함하며, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 헤테로 원자로는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이고, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 셀레노페닐, 텔루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실롤릴기 등을 들 수 있다) 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 상기 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기에 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상으로 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기에 치환된 치환기에 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상으로 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 기판 상에 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기층 중 적어도 1 층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유한다.
[화학식 13]
Figure 112016025787527-pat00013
(일반식 (1) 중,
RS1 은 하기 일반식 (S1) 로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 14]
Figure 112016025787527-pat00014
X1, X2, X3, 및 X4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
L1 은 단결합, 또는 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리와 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리로 구성되는 연결기를 나타낸다. 그 연결기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
A1 은 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리로부터 1 개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1 가의 기를 나타낸다. 그 1 가의 기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS1 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
X1, X2, X3, 및 X4 에 있어서, RD 와 결합하지 않는 탄소 원자는 =CH- 를 나타낸다.
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
발광층의 호스트 재료, 또는 발광층과 음극의 사이에 있고 발광층에 인접하는 유기층의 전하 수송 재료는, 발광 재료보다 박막 상태에서의 에너지 갭 (발광 재료가 인광 발광 재료인 경우에는, 박막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지) 이 크면, 발광이 퀀치되는 것을 억제할 수 있어 효율 향상에 유리하다.
일반적으로, 화합물에 축환 (縮環) 구조를 도입함으로써 화합물의 분자량이 커져, Tg 가 상승하고, 내열성이 향상되는 것이 알려져 있다.
그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 트리페닐렌 골격을 갖는 화합물에 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 퀴놀린 고리 등의 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리가 2 개 이상 축합된 축합 고리를 치환기로서 도입하면, 내열성은 향상되지만, T1 에너지가 크게 저하되며, 특히 인광 발광 재료를 사용한 소자에서는 큰 효율 저하를 초래하는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명자들이 예의 검토를 진행시킨 결과, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물과 같이, 트리페닐렌 골격과 sp3 탄소 함유 축합 고리기를 방향족 6 원자 고리로 메타 위치에서 연결시킨 구조를 갖는 화합물은 T1 에너지를 저하시키지 않고 내열성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, sp3 탄소 함유 축합 고리기의 sp3 탄소 원자에 있어서 π 공액계가 끊어지기 때문에, T1 에너지가 저하되지 않는 것이라고 생각된다.
따라서, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용함으로써, 효율, 구동 전압, 구동 내구성, 및 내열성의 모든 관점에서 우수한 소자를 얻을 수 있다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 막 상태에서의 T1 에너지는, 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 3.25 eV (75 ㎉/㏖) 이하인 것이 바람직하고, 2.47 eV (57.0 ㎉/㏖) 이상 3.04 eV (70 ㎉/㏖) 이하인 것이 보다 바람직하며, 2.52 eV (58.0 ㎉/㏖) 이상 2.82 eV (65 ㎉/㏖) 이하인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 발광 재료로서 인광 발광 재료를 사용하는 경우에는, T1 에너지가 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.
[일반식 (1) 로 나타내는 화합물]
이하, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
[화학식 15]
Figure 112016025787527-pat00015
(일반식 (1) 중,
RS1 은 하기 일반식 (S1) 로 나타내는 기를 나타낸다)
[화학식 16]
Figure 112016025787527-pat00016
X1, X2, X3, 및 X4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
L1 은 단결합, 또는 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리와 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리로 구성되는 연결기를 나타낸다. 그 연결기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
A1 은 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리로부터 1 개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1 가의 기를 나타낸다. 그 1 가의 기는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS1 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
X1, X2, X3, 및 X4 에 있어서, RD 와 결합하지 않는 탄소 원자는 =CH- 를 나타낸다.
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
즉, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 하기 일반식 (1)' 로 나타낼 수도 있다.
[화학식 17]
Figure 112016025787527-pat00017
일반식 (1)' 중, X1, X2, X3, X4, RA, RB, RC, a1, b1, c1, RD, d1, L1, A1 은 상기 일반식 (1) 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
일반식 (1) 이 수소 원자를 갖는 경우, 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함한다. 이 경우, 화합물 중의 모든 수소 원자가 동위체로 치환되어 있어도 되고, 또 일부가 동위체를 포함하는 화합물인 혼합물이어도 된다.
치환기군 W 는, 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기로 이루어진다.
알킬기로는, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다. 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1,1-디메틸프로필기, 2-메틸펜틸기, n-헥실기, 시클로헥실기, 4-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2,2-디메틸부틸기, 1,1-디메틸부틸기, 1,2-디메틸부틸기, 1,3-디메틸부틸기, 또는 2,3-디메틸부틸기 등을 들 수 있고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 또는 1,1-디메틸프로필기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, 또는 t-부틸기가 보다 바람직하다.
시클로알킬기로는, 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 5 또는 6 의 시클로알킬기이다. 시클로펜틸기, 시클로헥실기가 바람직하다.
단고리만으로 이루어지는 아릴기로는, 페닐기가 바람직하다.
단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기로는, 함질소 또는 함황의 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기가 바람직하고, 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 또는 티오페닐기가 보다 바람직하며, 피리딜기가 더욱 바람직하다.
A1 로 나타내는 축합 고리기의 구체예 및 바람직한 범위는, 후술하는 A1 과 동일하다.
이들을 조합하여 얻어지는 기로는, 아릴기가 치환된 알킬기, 알킬기가 치환된 아릴기, 알킬기 또는 아릴기가 치환된 실릴기 (바람직하게는 트리메틸실릴기 또는 트리페닐실릴기), 플루오로알킬기 (바람직하게는 퍼플루오로알킬기, 보다 바람직하게는 트리플루오로메틸기), 및 하기 일반식 (Arx) 로 나타내는 기 등을 들 수 있다.
[화학식 18]
Figure 112016025787527-pat00018
(일반식 (Arx) 에 있어서, Ara ∼ Ard 는 각각 독립적으로 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리, 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리, 또는 A1 로 나타내는 축합 고리를 나타낸다. na, 및 nb 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, nc 및 nd 는 1 을 나타낸다. na, nb 가 0 인 경우, Ara 및 Arb 는 단결합을 나타낸다. Ara ∼ Ard 는 각각 독립적으로 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 또는 A1 로 나타내는 축합 고리기로 치환되어 있어도 된다. * 는 결합 부위를 나타낸다)
일반식 (Arx) 에 있어서, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리로는, 벤젠 고리가 바람직하다. 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로는, 함질소 방향족 복소 고리 또는 함황 방향족 복소 고리가 바람직하고, 함질소 방향족 복소 고리가 보다 바람직하다. 함질소 방향족 복소 고리로는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리가 바람직하고, 피리딘 고리가 보다 바람직하다. 함황 방향족 복소 고리로는 티오펜 고리가 바람직하다. A1 로 나타내는 축합 고리의 구체예 및 바람직한 범위는 후술하는 것과 동일하다.
Ara ∼ Ard 로 치환해도 되는 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, A1 로 나타내는 축합 고리기의 바람직한 범위는 상기한 것과 동일하다.
전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, na 및 nb 는 0 인 것이 바람직하다.
일반식 (1) 중, A1 은 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리로부터 1 개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 1 가의 기를 나타낸다. 그 1 가의 기는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
트리페닐렌에 나프탈렌 고리, 안트라센 고리, 퀴놀린 고리 등의 방향족 탄화수소 고리 또는 방향족 복소 고리가 2 개 이상 축합된 축합 고리를 치환기로서 도입하면, 내열성의 향상은 관찰되지만, T1 에너지가 크게 저하되며, 특히 인광 발광 재료를 사용한 소자에서는 큰 효율 저하를 초래한다. 이에 대하여, 본 발명의 일반식 (1) 에 있어서의 A1 은, sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리와, 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리 및 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리가 축합된 축합 고리로 이루어지기 때문에, sp3 탄소 원자에 있어서 π 공액계가 끊어져, T1 에너지가 저하되지 않고, 또한 내열성도 향상된다고 생각된다.
A1 에 있어서의 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리로는, 포화의 5 원자 또는 6 원자 고리가 바람직하고, 시클로펜탄 고리, 시클로헥산 고리, 또는 적어도 1 종의 헤테로 원자를 함유하는 포화의 5 원자 혹은 6 원자 고리가 보다 바람직하며, 시클로펜탄 고리 또는 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하고, 시클로펜탄 고리가 특히 바람직하다.
상기 헤테로 원자로는, 산소 원자, 황 원자, 질소 원자, 규소 원자, 또는 인 원자가 바람직하고, 산소 원자, 황 원자, 또는 질소 원자가 보다 바람직하며, 산소 원자 또는 질소 원자가 더욱 바람직하다.
질소 원자를 함유하는 포화의 5 원자 또는 6 원자 고리로는, 피페리딘 고리, 피페라진 고리, 피롤리딘 고리가 바람직하고, 피페리딘 고리, 피페라진 고리가 보다 바람직하며, 피페리딘 고리가 더욱 바람직하다.
산소 원자를 함유하는 포화의 5 원자 또는 6 원자 고리로는, 테트라하이드로피란 고리, 디옥산 고리, 테트라하이드로푸란 고리, 1,3-디옥소란 고리가 바람직하고, 디옥산 고리, 1,3-디옥소란 고리가 보다 바람직하다.
황 원자를 함유하는 포화의 5 원자 또는 6 원자 고리로는, 1,4-디티안 고리, 테트라하이드로티오펜 고리가 바람직하고, 1,4-디티안고리가 보다 바람직하다.
또, A1 에 있어서의 sp3 탄소 원자를 함유하는 5 원자 또는 6 원자 고리는, 카르보닐기, 술포닐기, 또는 인산기를 함유하고 있어도 된다.
A1 이 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리를 함유하여 이루어지는 경우, 그 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리로는, 벤젠 고리가 바람직하다.
A1 이 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리를 함유하여 이루어지는 경우, 그 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로는, 함질소 방향족 복소 고리 또는 함황 방향족 복소 고리가 바람직하고, 함질소 방향족 복소 고리가 보다 바람직하다. 함질소 방향족 복소 고리로는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 트리아진 고리가 바람직하고, 피리딘 고리가 보다 바람직하다. 함황 방향족 복소 고리로는 티오펜 고리가 바람직하다.
A1 에 있어서의 축합 고리로는, 하기 일반식 (A-1), (A-2), (A-3), (A-4), 또는 (A-5) 로 나타내는 고리가 바람직하다.
[화학식 19]
Figure 112016025787527-pat00019
(일반식 (A-1), (A-2), (A-3), (A-4), 및 (A-5) 중,
Xa, Xb, Xc, Xd, Xe, Xf, Xg, 및 Xh 는 각각 독립적으로 C(Rb25) 또는 질소 원자를 나타낸다.
Y1, Y2, Y3, Y4, 및 Y5 는 각각 독립적으로 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), Si(Ra18)(Ra19), C=O, P(=O)(Rb26), 또는 S(=O)2 를 나타낸다.
Ra1 ∼ Ra19 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb1 ∼ Rb26 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra1 ∼ Ra19 및 Rb1 ∼ Rb26 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
일반식 (A-1) 중, Ra1 및 Ra2 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra1 및 Ra2 로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다. 알킬기로는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 보다 바람직하며, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 또는 n-부틸기가 더욱 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다. 단고리만으로 이루어지는 아릴기로는 페닐기가 바람직하다.
또, Ra1 및 Ra2 는 서로 결합하여 일반식 (A-1) 로 나타내는 고리가 스피로비플루오렌 고리를 형성하는 것도 바람직하다.
일반식 (A-1) 중, Rb1 ∼ Rb8 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb1 ∼ Rb8 로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 알킬기가 보다 바람직하며, 수소 원자가 더욱 바람직하다. 알킬기로는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기가 보다 바람직하며, t-부틸기가 더욱 바람직하다. 단고리만으로 이루어지는 아릴기로는 페닐기가 바람직하다.
Ra1, Ra2 및 Rb1 ∼ Rb8 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다. 그 고리로는 시클로알칸 고리가 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알칸 고리가 보다 바람직하며, 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하다. 고리를 형성하는 경우로는, Ra2 및 Rb8 이 서로 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성하는 경우가 바람직하다.
일반식 (A-1) 로 나타내는 축합 고리는, Ra1, Ra2 및 Rb1 ∼ Rb8 중 적어도 어느 1 개가 수소 원자를 나타내고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합한다. 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Rb1 ∼ Rb8 이 수소 원자이고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다.
일반식 (A-2) 중, Ra3 ∼ Ra6 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra3 ∼ Ra6 은 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (A-2) 중, Rb9 ∼ Rb16 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb9 ∼ Rb16 으로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Rb1 ∼ Rb8 이 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Ra3 ∼ Ra6 및 Rb9 ∼ Rb16 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다. 그 고리로는 시클로알칸 고리가 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알칸 고리가 보다 바람직하며, 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하다. 고리를 형성하는 경우로는, Rb12 및 Rb13 이 서로 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성하는 경우가 바람직하다.
일반식 (A-2) 로 나타내는 축합 고리는 Ra3 ∼ Ra6 및 Rb9 ∼ Rb16 중 적어도 어느 1 개가 수소 원자를 나타내고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합한다. 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Rb9 ∼ Rb16 이 수소 원자이고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다.
일반식 (A-3) 중, Y1 및 Y2 는 각각 독립적으로 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), Si(Ra18)(Ra19), C=O, P(=O)(Rb26), 또는 S(=O)2 를 나타낸다. Ra15 ∼ Ra19 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra15 및 Ra16 으로는 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Ra17 로는 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Ra18, 및 Ra19 로는 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 것이 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Rb26 으로는 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Y1 및 Y2 로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 각각 독립적으로 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), 또는 Si(Ra18)(Ra19) 를 나타내는 것이 바람직하고, C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 또는 N(Ra17) 을 나타내는 것이 바람직하며, C(Ra15)(Ra16), 또는 산소 원자를 나타내는 것이 보다 바람직하고, C(Ra15)(Ra16) 을 나타내는 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (A-3) 중, Ra7 ∼ Ra10 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra7 ∼ Ra10 은 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Ra1 및 Ra2 가 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (A-3) 중, Xa, Xb, Xc, 및 Xd 는 각각 독립적으로 C(Rb25) 또는 질소 원자를 나타낸다.
전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, Xa 가 질소 원자를 나타내고, Xb, Xc, 및 Xd 가 각각 독립적으로 C(Rb25)(Rb26) 을 나타내는 경우, 그리고 Xa, Xb, Xc, 및 Xd 가 각각 독립적으로 C(Rb25) 를 나타내는 경우가 바람직하고, Xa, Xb, Xc, 및 Xd 가 각각 독립적으로 C(Rb25) 를 나타내는 경우가 보다 바람직하다.
Rb25 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb25 로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, Rb1 ∼ Rb8 이 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
Ra7 ∼ Ra10, Ra15 ∼ Ra19, Rb25 및 Rb26 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다. 그 고리로는 시클로알칸 고리가 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알칸 고리가 보다 바람직하며, 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하다. 고리를 형성하는 경우로는, Y2 에 있어서의 Ra15 와 Xd 에 있어서의 Rb25 가 서로 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성하는 경우가 바람직하다.
일반식 (A-3) 으로 나타내는 축합 고리는 Ra7 ∼ Ra10, Ra15 ∼ Ra19, Rb25 및 Rb26 중 적어도 어느 1 개가 수소 원자를 나타내고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합한다. 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Rb25 또는 Rb26 이 수소 원자이고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다.
일반식 (A-4) 중, Y3 및 Y4 는 각각 독립적으로 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), Si(Ra18)(Ra19), C=O, P(=O)(Rb26), 또는 S(=O)2 를 나타낸다. Ra15 ∼ Ra19 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra15 ∼ Ra19 및 (Rb26) 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 것과 동일하다.
Y3 및 Y4 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 Y1 및 Y2 의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (A-4) 중, Ra11 및 Ra12 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra11 및 Ra12 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 Ra7 ∼ Ra10 의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (A-4) 중, Xe, Xf, Xg, 및 Xh 는 각각 독립적으로 C(Rb25) 또는 질소 원자를 나타낸다.
Rb25 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 것과 동일하다.
Xe, Xf, Xg, 및 Xh 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 Xa, Xb, Xc, 및 Xd 의 바람직한 범위와 동일하다.
Ra11, Ra12, Ra15 ∼ Ra19, Rb25 및 Rb26 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다. 그 고리로는 시클로알칸 고리가 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알칸 고리가 보다 바람직하며, 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하다. 고리를 형성하는 경우로는, Y4 에 있어서의 Ra15 와 Xh 에 있어서의 Rb25 가 서로 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성하는 경우가 바람직하다.
일반식 (A-4) 로 나타내는 축합 고리는 Ra11, Ra12, Ra15 ∼ Ra19, Rb25 및 Rb26 중 적어도 어느 1 개가 수소 원자를 나타내고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합한다. 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Rb25 또는 Rb26 이 수소 원자이고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다.
일반식 (A-5) 중, Y5 는 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 황 원자, N(Ra17), Si(Ra18)(Ra19), C=O, P(=O)(Rb26), 또는 S(=O)2 를 나타낸다. Ra15 ∼ Ra19 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra15 ∼ Ra19 및 (Rb26) 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 것과 동일하다.
Y5 는 C(Ra15)(Ra16), 산소 원자, 또는 N(Ra17) 을 나타내는 것이 바람직하고, C(Ra15)(Ra16), 또는 N(Ra17) 을 나타내는 것이 보다 바람직하며, N(Ra17) 을 나타내는 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (A-5) 중, Ra13 및 Ra14 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Ra13 및 Ra14 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 Ra7 ∼ Ra10 의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (A-5) 중, Rb17 ∼ Rb24 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
Rb17 ∼ Rb24 의 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-1) 에 있어서의 Rb1 ∼ Rb8 과 동일하다.
Ra13 ∼ Ra19, Rb17 ∼ Rb26 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다. 그 고리로는 시클로알칸 고리가 바람직하고, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알칸 고리가 보다 바람직하며, 시클로헥산 고리가 더욱 바람직하다. 고리를 형성하는 경우로는, Ra13 및 Ra14 가 서로 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성하는 경우가 바람직하다.
일반식 (A-5) 로 나타내는 축합 고리는 Ra13 ∼ Ra19, Rb17 ∼ Rb26 중 적어도 어느 1 개가 수소 원자를 나타내고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합한다. 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Ra17 이 수소 원자이고, 그 수소 원자가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다. 또, 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 특히 Rb17 ∼ Rb24 가 수소 원자이고, 그 수소 원자 중 어느 1 개가 제거되어 일반식 (1) 중의 A1 로서 L1 에 결합하는 것이 바람직하다.
A1 에 있어서의 축합 고리로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 상기 일반식 (A-1), 또는 (A-4) 로 나타내는 고리가 특히 바람직하다.
A1 에 있어서의 축합 고리의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 구체예에는 전술한 바와 같이 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 가져도 된다.
[화학식 20]
Figure 112016025787527-pat00020
상기 구조식 중, R 은 수소 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. 그 알킬기, 아릴기의 바람직한 범위는 치환기군 W 와 동일하다.
일반식 (1) 중, L1 은 단결합, 또는 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리와 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 개의 고리로 구성되는 연결기를 나타낸다. 그 단고리만으로 이루어지는 방향족 탄화수소 고리로는 벤젠 고리가 바람직하다. 그 단고리만으로 이루어지는 방향족 복소 고리로는 함질소 복소 고리가 바람직하고, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 트리아진 고리가 보다 바람직하고, 피리딘이 더욱 바람직하다.
L1 은 하기 일반식 (L-1) 로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 21]
Figure 112016025787527-pat00021
(일반식 (L-1) 중, XL 은 C(Rb27) 은 질소 원자를 나타낸다. RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. Rb27 은 수소 원자 또는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb27 은 복수 존재하는 경우 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. L2 가 0 인 경우, 일반식 (L-1) 은 단결합을 나타낸다. * 는 결합 부위를 나타낸다.
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
일반식 (L-1) 중, XL 은 C(Rb27) 또는 질소 원자를 나타내고, 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서 C(Rb27) 이 바람직하다.
Rb27 은 수소 원자 또는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb27 은 복수 존재하는 경우 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. Rb27 로는 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 수소 원자, 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다. 그 알킬기, 및 단고리만으로 이루어지는 아릴기의 바람직한 범위는, 상기 Rb1 ∼ Rb8 이 알킬기, 또는 단고리만으로 이루어지는 아릴기인 경우의 바람직한 범위와 동일하다.
일반식 (L-1) 중, RL 은 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
RL 은 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 실릴기, A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기가 바람직하고, 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, A1 로 나타내는 축합 고리기가 치환된 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 알킬기가 치환된 실릴기, A1 로 나타내는 축합 고리기, 알킬기가 치환된 A1 로 나타내는 축합 고리기가 보다 바람직하며, 알킬기, 또는 A1 로 나타내는 축합 고리기가 치환된 페닐기가 더욱 바람직하다.
일반식 (L-1) 중, L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 더욱 바람직하다.
일반식 (L-1) 중, L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 전하 수송성 및 화학적 안정성의 관점에서, 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하다.
L1 은 전하 수송성, 화학적 안정성, 및 T1 에너지의 관점에서, 메타 위치 또는 파라 위치에서 연결되어 있는 것이 바람직하다.
L1 의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 하기 구체예에서는 RL 은 생략되어 있다.
[화학식 22]
Figure 112016025787527-pat00022
일반식 (1) 중, RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 할로겐 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기를 나타낸다.
알킬기로는, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, n-부틸기, 또는 t-부틸기가 바람직하다.
시클로알킬기로는, 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 5 또는 6 의 시클로알킬기이고, 시클로펜틸기, 또는 시클로헥실기가 바람직하다.
단고리만으로 이루어지는 아릴기로는, 페닐기가 바람직하다.
단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기로는, 함질소 또는 함황의 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기가 바람직하고, 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 또는 티오페닐기가 보다 바람직하며, 피리딜기가 더욱 바람직하다.
RA, RB, 및 RC 로서 바람직하게는, 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 실릴기, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기이며, 더욱 바람직하게는 단고리만으로 이루어지는 아릴기이다.
일반식 (1) 중, a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. 전하 수송성 및 합성이 용이하다는 이유에서, a1 및 b1 로는 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 더욱 바람직하다.
일반식 (1) 중, c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. 전하 수송성 및 합성이 용이하다는 이유에서, c1 로는 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 더욱 바람직하다.
일반식 (1) 중, X1, X2, X3, 및 X4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. 화학적 안정성의 관점에서 X2 는 탄소 원자인 것이 바람직하고, X1, X2, X3, 및 X4 가 모두 탄소 원자인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (1) 중, RD 는 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
RD 로는 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기인 것이 바람직하다.
RD 가 알킬기를 나타내는 경우, 그 알킬기로는 전하 수송성의 관점에서, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기이다. 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 1,1-디메틸프로필기, 2-메틸펜틸기, n-헥실기, 4-메틸펜틸기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2,2-디메틸부틸기, 1,1-디메틸부틸기, 1,2-디메틸부틸기, 1,3-디메틸부틸기, 또는 2,3-디메틸부틸기 등을 들 수 있고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, 또는 1,1-디메틸프로필기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, n-부틸기, 또는 t-부틸기가 보다 바람직하며, 메틸기가 더욱 바람직하다.
또, 그 알킬기로는, 불소 원자로 치환된 알킬기도 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기가 보다 바람직하며, 트리플루오로메틸기가 더욱 바람직하다.
RD 가 시클로알킬기를 나타내는 경우, 그 시클로알킬기로는, 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 5 또는 6 의 시클로알킬기이고, 시클로펜틸기, 또는 시클로헥실기가 바람직하다.
RD 가 단고리만으로 이루어지는 아릴기를 나타내는 경우, 그 단고리만으로 이루어지는 아릴기로는, 페닐기가 바람직하다.
또, RD 가 A1 로 나타내는 축합 고리기가 치환된 페닐기인 것도 바람직하다. A1 로 나타내는 축합 고리의 바람직한 범위는 전술한 것과 동일하다.
RD 가 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기를 나타내는 경우, 그 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기로는, 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 티오페닐기가 바람직하고, 피리딜기가 보다 바람직하다.
RD 가 실릴기를 나타내는 경우, 그 실릴기로는, 알킬기 또는 페닐기로 치환 된 실릴기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기 또는 페닐기로 치환된 실릴기가 보다 바람직하며, 트리페닐실릴기가 더욱 바람직하다.
RD 가 A1 로 나타내는 축합 고리기를 나타내는 경우, 그 A1 로 나타내는 축합 고리기로는, 알킬기가 치환된 A1 로 나타내는 축합 고리기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기가 치환된 A1 로 나타내는 축합 고리기가 보다 바람직하며, t-부틸기가 치환된 A1 로 나타내는 축합 고리기가 더욱 바람직하다. A1 로 나타내는 축합 고리의 바람직한 범위는 전술한 것과 동일하다.
d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 전하 수송성 및 합성이 용이하다는 이유에서, 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 더욱 바람직하다.
d1 이 1 인 경우에는, 전하 수송성 및 내구성의 관점에서, RD 는 X2 로 치환되는 것이 바람직하다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 하기 일반식 (2) 또는 (3) 으로 나타내는 것이 바람직하고, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
[화학식 23]
Figure 112016025787527-pat00023
(일반식 (2) 중, RS2 는 하기 일반식 (S2) 로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 24]
Figure 112016025787527-pat00024
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS2 와 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
Ra1 및 Ra2 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Ra1 및 Ra2 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
Rb 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. b2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
n2 는 1 또는 2 를 나타낸다.
Ra1, Ra2 및 Rb 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
일반식 (2) 중, RA, RB, RC, RD, a1, b1, c1, d1, RL, L1, Ra1 및 Ra2 는 각각 전술한 것과 동일한 의미이고, 구체예 및 바람직한 범위도 동일하다.
Rb 는 전술한 일반식 (A-1) 에 있어서의 Rb5 ∼ Rb8 과 동일한 의미이고, 구체예 및 바람직한 범위도 동일하다.
b2 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 0 ∼ 2 의 정수가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하며, 0 이 더욱 바람직하다.
b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1 이고, 보다 바람직하게는 0 이다.
L2 는 전술한 일반식 (L-1) 에 있어서의 L2 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
n2 는 1 인 것이 바람직하다.
일반식 (2) 로 나타내는 화합물은 하기 일반식 (2)' 로 나타낼 수도 있다.
[화학식 25]
Figure 112016025787527-pat00025
(일반식 (2)' 중, RA, RB, RC, RD, a1, b1, c1, d1, RL, L1, L2, Ra1, Ra2, Rb, b2, b3, n2 는 일반식 (2) 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
[화학식 26]
Figure 112016025787527-pat00026
(일반식 (3) 중, RS3 은 하기 일반식 (S3) 으로 나타내는 기를 나타낸다.
[화학식 27]
Figure 112016025787527-pat00027
RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 시아노기, 또는 할로겐 원자를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS3 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 및 b1 은 각각 독립적으로 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. c1 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
RL 은 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RL 은 복수 존재하는 경우 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. L1 은 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.
L2 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
Ra 는 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Ra 는 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
Rb 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. Rb 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
n3 은 1 또는 2 를 나타낸다.
Ra 및 Rb 중 이웃하는 2 개가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
치환기군 WA : 알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 및 이들에 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기가 결합한 기
치환기군 W : 알킬기, 시클로알킬기, 단고리만으로 이루어지는 아릴기, 단고리만으로 이루어지는 헤테로아릴기, 실릴기, 시아노기, 불소 원자, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기)
일반식 (3) 중, RA, RB, RC, RD, a1, b1, c1, d1, RL, 및 L1 은 각각 전술한 것과 동일한 의미이고, 구체예 및 바람직한 범위도 동일하다.
Ra 는 전술한 일반식 (A-4) 에 있어서의 Ra11, Ra12, Ra15, 및 Ra16 과 동일한 의미이고, 구체예 및 바람직한 범위도 동일하다.
L2 는 전술한 일반식 (L-1) 에 있어서의 L2 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
Rb 의 구체예 및 바람직한 범위는 상기 일반식 (A-3) 에 있어서의 Rb25 와 동일하다.
b3 은 0 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1 이고, 보다 바람직하게는 0 이다.
n3 은 1 을 나타내는 것이 바람직하다.
일반식 (3) 으로 나타내는 화합물은 하기 일반식 (3)' 로 나타낼 수도 있다.
[화학식 28]
Figure 112016025787527-pat00028
일반식 (3)' 중, RA, RB, RC, RD, a1, b1, c1, d1, RL, L1, L2, Ra, n3, Rb, b3 은 일반식 (3) 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 분자량은 400 이상 1200 이하인 것이 바람직하고, 500 이상 1000 이하인 것이 보다 바람직하며, 550 이상 800 이하인 것이 보다 바람직하다. 분자량이 400 이상이면, 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 분자량이 1000 이하이면, 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적정의 면에서 바람직하다.
유기 전계 발광 소자의 발광 재료로서 T1 에너지가 큰 청색 인광 발광 재료를 사용하는 경우에는, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 정공 블록층에 함유되는 것이 바람직하다.
유기 전계 발광 소자의 발광 재료로서 T1 에너지가 청색 인광 발광 재료보다 작은 녹색 인광 발광 재료, 또는 적색 인광 발광 재료를 사용하는 경우에는, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층 또는 정공 블록층에 함유되는 것이 바람직하다.
T1 에너지는 재료의 박막의 인광 발광 스펙트럼을 측정하여, 그 단파장단 (端) 으로부터 구할 수 있다. 예를 들어, 세정한 석영 유리 기판 상에 재료를 진공 증착법에 의해 약 50 ㎚ 의 막두께로 성막하고, 박막의 인광 발광 스펙트럼을 액체 질소 온도하에서 F-7000 히타치 분광 형광 광도계 (히타치 하이테크놀러지즈) 를 사용하여 측정한다. 얻어진 발광 스펙트럼의 단파장측의 상승 파장을 에너지 단위로 환산함으로써 T1 에너지를 구할 수 있다.
유기 전계 발광 소자를 고온 구동시나 소자 구동 중의 발열에 대해 안정적으로 동작시키는 관점에서, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 유리 전이 온도 (Tg) 는 80 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 100 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하며, 120 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 29]
Figure 112016025787527-pat00029
[화학식 30]
Figure 112016025787527-pat00030
[화학식 31]
Figure 112016025787527-pat00031
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 일본 공개특허공보 2004-43349호, 일본 공개특허공보 2004-83481호, US2006/0280965, WO2009/021107, 일본 공개특허공보 2009-114068호 등에 기재된 방법이나, 그 밖에 공지된 반응을 조합하여 합성할 수 있다.
합성 후, 칼럼 크로마토그래피, 재결정 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해, 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 유기 전계 발광 소자의 음극과 양극 사이의 어느 유기층에 함유되어도 된다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층, 또는 발광층과 음극 사이에 있으며, 또한 발광층에 인접하는 유기층에 함유되는 것이 바람직하다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유해도 되는 유기층으로는, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 전하 블록층 (정공 블록층, 전자 블록층 등) 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 발광층, 여기자 블록층, 전하 블록층, 전자 수송층, 전자 주입층 중 어느 것이며, 보다 바람직하게는 발광층, 여기자 블록층, 전하 블록층, 또는 전자 수송층이고, 더욱 바람직하게는 발광층 또는 정공 블록층이다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층에 함유되는 경우, 발광층의 전체 질량에 대해 0.1 ∼ 99 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 1 ∼ 95 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하며, 10 ∼ 95 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층 이외의 유기층에 함유되는 경우, 그 유기층의 전체 질량에 대해 70 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 85 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
[일반식 (1) 로 나타내는 전하 수송 재료]
본 발명은 상기 일반식 (1) 로 나타내는 전하 수송 재료에 관한 것이기도 하다.
본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 및 전하 수송 재료는, 전자 사진, 유기 트랜지스터, 유기 광전 변환 소자 (에너지 변환 용도, 센서 용도 등), 유기 전계 발광 소자 등의 유기 일렉트로닉스 소자에 바람직하게 사용할 수 있고, 유기 전계 발광 소자에 사용하는 것이 특히 바람직하다.
일반식 (1) 로 나타내는 전하 수송 재료의 바람직한 범위는 상기한 바와 같다.
[일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 조성물]
본 발명은 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 조성물에 관한 것이기도 하다. 그 조성물에 있어서, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 함유량은 조성물 중의 전체 고형분에 대해 30 ∼ 99 질량％ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 97 질량％ 인 것이 보다 바람직하며, 70 ∼ 96 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다. 본 발명의 조성물에 있어서의 그 밖에 함유해도 되는 성분으로는, 유기물이어도 되고 무기물이어도 되며, 유기물로는 후술하는 호스트 재료, 형광 발광 재료, 인광 발광 재료, 탄화수소 재료로서 예시한 재료를 적용할 수 있으며, 바람직하게는 호스트 재료, 인광 발광 재료, 탄화수소 재료이다.
그 조성물은 증착법이나 스퍼터법 등의 건식 제막법, 전사법, 인쇄법 등의 습식 제막법에 의해 유기 전계 발광 소자의 유기층을 형성할 수 있다.
[일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 박막]
본 발명은 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 박막에 관한 것이기도 하다. 그 박막은 상기 조성물을 사용하여 증착법이나 스퍼터법 등의 건식 제막법, 전사법, 인쇄법 등의 습식 제막법에 의해 형성할 수 있다. 박막의 막두께는 용도에 따라 어떠한 두께여도 되지만, 바람직하게는 0.1 ㎚ ∼ 1 ㎜ 이고, 보다 바람직하게는 0.5 ㎚ ∼ 1 ㎛ 이며, 더욱 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 200 ㎚ 이고, 특히 바람직하게는 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 이다.
[유기 전계 발광 소자]
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 기판 상에 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 적어도 1 층의 유기층 중 어느 적어도 1 층에 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유한다. 발광 소자의 성질 상, 1 쌍의 전극인 양극 및 음극 중 적어도 일방의 전극은 투명 혹은 반투명인 것이 바람직하다.
유기층으로는, 발광층 이외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 블록층 (정공 블록층, 여기자 블록층 등), 전자 수송층 등을 들 수 있다. 이들 유기층은 각각 복수층 형성해도 되고, 복수층 형성하는 경우에는 동일한 재료로 형성해도 되며, 층마다 상이한 재료로 형성해도 된다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 발광층에 인광 발광 재료를 적어도 1 종 함유하는 것이 바람직하다.
도 1 에 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타낸다. 도 1 의 유기 전계 발광 소자 (10) 는, 기판 (2) 상에, 1 쌍의 전극 (양극 (3) 과 음극 (9)) 사이에 발광층 (6) 을 포함하는 유기층을 갖는다. 유기층으로는, 양극측 (3) 으로부터 정공 주입층 (4), 정공 수송층 (5), 발광층 (6), 정공 블록층 (7) 및 전자 수송층 (8) 이 이 순서대로 적층되어 있다.
<유기층의 구성>
상기 유기층의 층 구성으로는 특별히 제한은 없고, 유기 전계 발광 소자의 용도, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 상기 투명 전극 상에 또는 상기 반투명 전극 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유기층은 상기 투명 전극 또는 상기 반투명 전극 상의 전면 (前面) 또는 일면에 형성된다.
유기층의 형상, 크기, 및 두께 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
구체적인 층 구성으로서 하기를 들 수 있지만, 본 발명은 이들 구성에 한정되는 것은 아니다.
·양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
·양극/정공 수송층/발광층/정공 블록층/전자 수송층/음극
·양극/정공 수송층/발광층/정공 블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/정공 블록층/전자 수송층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/정공 블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극
유기 전계 발광 소자의 소자 구성, 기판, 음극 및 양극에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호에 상세히 서술되어 있고, 그 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
<기판>
본 발명에서 사용하는 기판으로는, 유기층에서 발해지는 광을 산란 또는 감쇠시키지 않는 기판인 것이 바람직하다. 유기 재료의 경우에는, 내열성, 치수 안정성, 내용제성, 전기 절연성, 및 가공성이 우수한 것이 바람직하다.
<양극>
양극은 통상적으로 유기층에 정공을 공급하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 발광 소자의 용도, 목적에 따라 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이, 양극은 통상적으로 투명 양극으로서 형성된다.
<음극>
음극은 통상적으로 유기층에 전자를 주입하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 발광 소자의 용도, 목적에 따라 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다.
<유기층>
본 발명에 있어서의 유기층에 대해 설명한다.
(유기층의 형성)
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 각 유기층은 증착법이나 스퍼터법 등의 건식 제막법, 전사법, 인쇄법, 스핀 코트법, 바 코트법 등의 용액 도포법 중 어느 것에 의해서도 바람직하게 형성할 수 있다. 유기층의 적어도 1 층이 용액 도포법에 의해 형성되는 것이 바람직하고, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 층이 용액 도포법에 의해 형성되는 것이 보다 바람직하다.
(발광층)
발광층은 전계 인가시에 양극, 정공 주입층 또는 정공 수송층으로부터 정공을 수취하고, 음극, 전자 주입층 또는 전자 수송층으로부터 전자를 수취하여, 정공과 전자의 재결합의 장소를 제공하여 발광시키는 기능을 갖는 층이다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 발광층은 적어도 1 종의 인광 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
(발광 재료)
본 발명에서는 발광층에 함유되는 적어도 1 종의 인광 발광 재료에 더하여, 발광 재료로서 형광 발광 재료나, 발광층에 함유되는 인광 발광 재료와는 상이한 인광 발광 재료를 사용할 수 있다.
이들 형광 발광 재료나 인광 발광 재료에 대해서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0100] ∼ [0164], 일본 공개특허공보 2007-266458호의 단락 번호 [0088] ∼ [0090] 에 상세히 서술되어 있고, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 인광 발광 재료로는, 예를 들어, US6303238B1, US6097147, WO00/57676, WO00/70655, WO01/08230, WO01/39234A2, WO01/41512A1, WO02/02714A2, WO02/15645A1, WO02/44189A1, WO05/19373A2, 일본 공개특허공보 2001-247859, 일본 공개특허공보 2002-302671, 일본 공개특허공보 2002-117978, 일본 공개특허공보 2003-133074, 일본 공개특허공보 2002-235076, 일본 공개특허공보 2003-123982, 일본 공개특허공보 2002-170684, EP1211257, 일본 공개특허공보 2002-226495, 일본 공개특허공보 2002-234894, 일본 공개특허공보 2001-247859, 일본 공개특허공보 2001-298470, 일본 공개특허공보 2002-173674, 일본 공개특허공보 2002-203678, 일본 공개특허공보 2002-203679, 일본 공개특허공보 2004-357791, 일본 공개특허공보 2006-256999, 일본 공개특허공보 2007-19462, 일본 공개특허공보 2007-84635, 일본 공개특허공보 2007-96259 등의 특허문헌에 기재된 인광 발광 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 더욱 바람직한 발광 재료로는, Ir 착물, Pt 착물, Cu 착물, Re 착물, W 착물, Rh 착물, Ru 착물, Pd 착물, Os 착물, Eu 착물, Tb 착물, Gd 착물, Dy 착물, 및 Ce 착물 등의 인광 발광성 금속 착물 화합물을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, Ir 착물, Pt 착물, 또는 Re 착물이고, 그 중에서도 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합, 금속-황 결합 중 적어도 1 개의 배위 양식을 포함하는 Ir 착물, Pt 착물, 또는 Re 착물이 바람직하다. 또한, 발광 효율, 구동 내구성, 색도 등의 관점에서, Ir 착물, Pt 착물이 특히 바람직하고, Ir 착물이 가장 바람직하다.
본 발명에 있어서의 발광층에 함유되는 인광 발광 재료로는, 이하에 나타내는 일반식 (E-1) 로 나타내는 이리듐 착물, 또는 이하의 일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물을 사용하는 것이 바람직하다.
일반식 (E-1) 에 대해 설명한다.
[화학식 32]
Figure 112016025787527-pat00032
일반식 (E-1) 중, Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자와 함께 5 또는 6 원자 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 또는 3 이다.
Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. Z1 및 Z2 로서 바람직하게는 탄소 원자이다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다. A1, Z1 및 질소 원자를 함유하는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리로는, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리 등을 들 수 있다.
착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서, A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리로서, 바람직하게는 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이고, 보다 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리, 피라진 고리이며, 더욱 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리이고, 가장 바람직하게는 피리딘 고리이다
상기 A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리는 치환기를 갖고 있어도 되고, 탄소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 A 를, 질소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 B 를 적용할 수 있다. 탄소 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이다.
치환기는 발광 파장이나 전위의 제어를 위해서 적절히 선택되지만, 단파장화시키는 경우에는 전자 공여성기, 불소 원자, 방향 고리기가 바람직하고, 예를 들어 알킬기, 디알킬아미노기, 알콕시기, 불소 원자, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기 등이 선택된다. 또, 장파장화시키는 경우에는 전자 구인성기가 바람직하고, 예를 들어 시아노기, 퍼플루오로알킬기 등이 선택된다.
질소 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기이고, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다.
상기 치환기끼리는 연결되어 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다. 이들 형성되는 고리는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로는 전술한 탄소 원자 상의 치환기, 질소 원자 상의 치환기를 들 수 있다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자를 함유하는 5 또는 6 원자 고리를 나타낸다. B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다.
착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리로서 바람직하게는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리이고, 보다 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라졸 고리이며, 더욱 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리이다.
상기 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리는 치환기를 갖고 있어도 되고, 탄소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 A 를, 질소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 B 를 적용할 수 있다. 탄소 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이다.
치환기는 발광 파장이나 전위의 제어를 위해서 적절히 선택되지만, 장파장화시키는 경우에는 전자 공여성기, 방향 고리기가 바람직하고, 예를 들어 알킬기, 디알킬아미노기, 알콕시기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기 등이 선택된다. 또, 단파장화시키는 경우에는 전자 구인성기가 바람직하고, 예를 들어 불소 원자, 시아노기, 퍼플루오로알킬기 등이 선택된다.
질소 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기이고, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다. 상기 치환기끼리는 연결되어 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다. 이들 형성되는 고리는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로는 전술한 탄소 원자 상의 치환기, 질소 원자 상의 치환기를 들 수 있다.
또, 상기 A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리의 치환기와, 상기 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리의 치환기가 연결되어 전술과 동일한 축합 고리를 형성하고 있어도 된다.
(X-Y) 로 나타내는 배위자로는 종래 공지된 금속 착물에 사용되는 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 배위자 (예를 들어, 할로겐 배위자 (바람직하게는 염소 배위자), 함질소 헤테로아릴 배위자 (예를 들어, 비피리딜, 페난트롤린 등), 디케톤 배위자 (예를 들어, 아세틸아세톤 등) 를 들 수 있다. (X-Y) 로 나타내는 배위자로서 바람직하게는 디케톤류 혹은 피콜린산 유도체이고, 착물의 안정성과 높은 발광 효율이 얻어지는 관점에서 이하에 나타내는 아세틸아세토네이트 (acac) 인 것이 가장 바람직하다.
[화학식 33]
Figure 112016025787527-pat00033
* 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.
(X-Y) 로 나타내는 배위자로는 하기 일반식 (l-1) ∼ (l-15) 가 바람직하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 34]
Figure 112016025787527-pat00034
* 는 일반식 (E-1) 에 있어서의 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다. Rx, Ry 및 Rz 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
Rx, Ry 및 Rz 가 치환기를 나타내는 경우, 그 치환기로는 상기 치환기군 A 에서 선택되는 치환기를 들 수 있다. 바람직하게는, Rx, Rz 는 각각 독립적으로 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 아릴기 중 어느 것이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 치환되어 있어도 되는 페닐기이며, 가장 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 트리플루오로메틸기, 불소 원자, 페닐기이다. Ry 는 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 아릴기 중 어느 것이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 치환되어 있어도 되는 페닐기이며, 가장 바람직하게는 수소 원자, 메틸기 중 어느 것이다. 이들 배위자는 소자 중에서 전하를 수송하거나 여기에 의해 전자가 집중되는 부위는 아니라고 생각되기 때문에, Rx, Ry, Rz 는 화학적으로 안정적인 치환기이면 되고, 본 발명의 효과에도 영향을 미치지 않는다. 착물 합성이 용이하기 때문에 바람직하게는 (I-1), (I-4), (I-5) 이고, 가장 바람직하게는 (I-1) 이다. 이들 배위자를 갖는 착물은 대응하는 배위자 전구체를 사용함으로써 공지된 합성예와 동일하게 합성할 수 있다. 예를 들어, 국제 공개 2009-073245호 46 페이지에 기재된 방법과 마찬가지로, 시판되는 디플루오로아세틸아세톤을 사용하여 이하에 나타내는 방법으로 합성할 수 있다.
일반식 (E-1) 로 나타내는 Ir 착물의 바람직한 양태는 일반식 (E-2) 로 나타내는 Ir 착물이다.
[화학식 35]
Figure 112016025787527-pat00035
일반식 (E-2) 중, AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다.
RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다. RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RE 끼리가 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. 형성되는 고리로는, 전술한 일반식 (E-1) 에 있어서 서술한 축합 고리와 동일한 것을 들 수 있다. RE 로 나타내는 치환기로는, 상기 치환기군 A 로서 예시한 것을 적용할 수 있다.
AE1 ∼ AE4 로서 바람직하게는 C-RE 이고, AE1 ∼ AE4 가 C-RE 인 경우에, AE3 의 RE 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소 원자이며, 특히 바람직하게 수소 원자, 또는 불소 원자이고, AE1, AE2 및 AE4 의 RE 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소 원자이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
AE5 ∼ AE8 로서 바람직하게는 C-RE 이고, AE5 ∼ AE8 이 C-RE 인 경우에, RE 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알킬옥시기, 시아노기, 또는 불소 원자이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 디알킬아미노기, 시아노기, 또는 불소 원자이며, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 트리플루오로메틸기, 또는 불소 원자이다. 또, 가능한 경우에는 치환기끼리가 연결되어 축환 구조를 형성해도 된다. 발광 파장을 단파장측으로 시프트시키는 경우, AE6 이 질소 원자인 것이 바람직하다.
(X-Y), 및 nE2 는 일반식 (E-1) 에 있어서의 (X-Y), 및 nE1 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
상기 일반식 (E-2) 로 나타내는 화합물의 보다 바람직한 형태는, 하기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 화합물이다.
[화학식 36]
Figure 112016025787527-pat00036
일반식 (E-3) 중, RT1, RT2, RT3, RT4, RT5, RT6 및 RT7 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
A 는 CR' 또는 질소 원자를 나타내고, R' 는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. 이들 중, RT1 과 RT7, 또는 RT5 와 RT6 으로 축환되어 벤젠 고리를 형성하는 경우가 바람직하고, RT5 와 RT6 으로 축환되어 벤젠 고리를 형성하는 경우가 특히 바람직하다.
치환기 Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다. nE3 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
알킬기로는 치환기를 갖고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되며, 치환해도 되는 기로는 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알킬기로서 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기이며, 예를 들어 메틸기, 에틸기, i-프로필기, 시클로헥실기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로는 치환기를 갖고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되며, 치환해도 되는 기로는 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 시클로알킬기로서, 바람직하게는 고리 원자수 4 ∼ 7 의 시클로알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 5 ∼ 6 의 시클로알킬기이며, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알케닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 1-프로페닐, 1-이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알키닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 에티닐, 프로파르길, 1-프로피닐, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 퍼플루오로알킬기는, 전술한 알킬기의 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 것을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 예를 들어 페닐기, 톨릴기, 나프틸기 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 헤테로아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 5 ∼ 8 의 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 5 또는 6 원자의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이며, 예를 들어, 피리딜기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 신놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 피롤릴기, 인돌릴기, 푸릴기, 벤조푸릴기, 티에닐기, 벤조티에닐기, 피라졸릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 트리아졸릴기, 옥사졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 벤즈이소티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 벤즈이소옥사졸릴기, 피롤리디닐기, 피페리디닐기, 피페라지닐기, 이미다졸리디닐기, 티아졸리닐기, 술포라닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸릴기, 디벤조티에닐기, 7 피리도인돌릴기 등을 들 수 있다. 바람직한 예로는, 피리딜기, 피리미디닐기, 이미다졸릴기, 티에닐기이고, 보다 바람직하게는 피리딜기, 피리미디닐기이다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로알킬기, 디알킬아미노기, 플루오로기, 아릴기, 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로기, 아릴기이며, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기이다. 치환기 Z 로는, 알킬기, 알콕시기, 플루오로기, 시아노기, 디알킬아미노기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. 형성되는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴의 정의 및 바람직한 범위는 RT1 ∼ RT7, 및 R' 에서 정의한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와 동일하다.
또, A 가 CR' 를 나타냄과 함께, RT1 ∼ RT7, 및 R' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고, 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT1 ∼ RT7, 및 R' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고, 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하다.
nE3 은 2 또는 3 인 것이 바람직하다. 착물 중의 배위자의 종류는 1 ∼ 2 종류로 구성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 종류이다. 착물 분자 내에 반응성기를 도입할 때에는 합성 용이성이라는 관점에서 배위자가 2 종류로 이루어지는 것도 바람직하다.
(X-Y) 는 일반식 (E-1) 에 있어서의 (X-Y) 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
상기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 화합물의 바람직한 형태의 하나는, 하기 일반식 (E-4) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 37]
Figure 112016025787527-pat00037
일반식 (E-4) 에 있어서의 RT1 ∼ RT4, A, (X-Y) 및 nE4 는, 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT4, A, (X-Y) 및 nE3 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다. R1' ∼ R5' 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
R1' ∼ R5' 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다.
치환기 Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
또, R1' ∼ R5' 에 있어서의 바람직한 범위는, 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT7, R' 와 동일하다. 또, A 가 CR' 를 나타냄과 함께, RT1 ∼ RT4, R', 및 R1' ∼ R5' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT1 ∼ RT4, R', 및 R1' ∼ R5' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (E-5) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 38]
Figure 112016025787527-pat00038
일반식 (E-5) 에 있어서의 RT2 ∼ RT6, A, (X-Y) 및 nE5 는, 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT2 ∼ RT6, A, (X-Y) 및 nE3 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다. R6' ∼ R8' 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RT5, RT6, R6' ∼ R8' 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다.
치환기 Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
또, R6' ∼ R8' 에 있어서의 바람직한 범위는 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT7, R' 와 동일하다. 또, A 가 CR' 를 나타냄과 함께, RT2 ∼ RT6, R', 및 R6' ∼ R8' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT2 ∼ RT6, R', 및 R6' ∼ R8' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 더욱 바람직하다.
일반식 (E-4) 또는 (E-5) 로 나타내는 인광 발광 재료를 사용하는 경우, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층 또는 정공 블록층에 함유되는 것이 바람직하고, 발광층에 함유되는 것이 보다 바람직하다.
일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (E-6) 으로 나타내는 경우이다.
[화학식 39]
Figure 112016025787527-pat00039
일반식 (E-6) 중, R1a ∼ R1k 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
R1a ∼ R1k 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다.
치환기 Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE6 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
일반식 (E-6) 에 있어서, R1a ∼ R1k 의 바람직한 범위는 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT7, R' 에 있어서의 것과 동일하다. 또, R1a ∼ R1k 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, R1a ∼ R1k 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 더욱 바람직하다.
R1j 와 R1k 가 연결되어 단결합을 형성하는 경우가 특히 바람직하다.
(X-Y), 및 nE6 의 바람직한 범위는 일반식 (E-3) 에 있어서의 (X-Y), 및 nE3 과 동일하다.
일반식 (E-6) 으로 나타내는 화합물의 보다 바람직한 형태는, 하기 일반식 (E-7) 로 나타내는 경우이다.
[화학식 40]
Figure 112016025787527-pat00040
일반식 (E-7) 중, R1a ∼ R1i 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -N(R)2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
R1a ∼ R1k 는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 시클로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 갖고 있어도 된다.
치환기 Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE7 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
일반식 (E-7) 중, R1a ∼ R1i 의 정의나 바람직한 범위는 일반식 (E-6) 에 있어서의 R1a ∼ R1i 와 동일하다. 또, R1a ∼ R1i 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 아릴기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하다.
(X-Y), 및 nE7 의 정의나 바람직한 범위는 일반식 (E-3) 에 있어서의 (X-Y), 및 nE3 과 동일하다.
일반식 (E-6) 또는 (E-7) 로 나타내는 인광 발광 재료를 사용하는 경우, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 발광층 또는 정공 블록층에 함유되는 것이 바람직하다.
일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 열거하지만, 이하에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 41]
Figure 112016025787527-pat00041
[화학식 42]
Figure 112016025787527-pat00042
[화학식 43]
Figure 112016025787527-pat00043
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물로서 예시한 화합물은, 일본 공개특허공보 2009-99783호에 기재된 방법이나, 미국 특허 7279232호 등에 기재된 여러 가지 방법으로 합성할 수 있다. 합성 후, 칼럼 크로마토그래피, 재결정 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해, 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물은 발광층에 함유되는 것이 바람직하지만, 그 용도가 한정되지 않고, 또한 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다.
발광층 중의 일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물은, 발광층 중에 일반적으로 발광층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되지만, 내구성, 외부 양자 효율의 관점에서 1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 2 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
인광 발광 재료로서 사용할 수 있는 백금 착물로서 바람직하게는, 하기 일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 44]
Figure 112016025787527-pat00044
(식 중, Q1, Q2, Q3 및 Q4 는 각각 독립적으로 Pt 에 배위하는 배위자를 나타낸다. L1, L2 및 L3 은 각각 독립적으로 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다)
일반식 (C-1) 에 대해 설명한다. Q1, Q2, Q3 및 Q4 는 각각 독립적으로 Pt 에 배위하는 배위자를 나타낸다. 이 때, Q1, Q2, Q3 및 Q4 와 Pt 의 결합은, 공유 결합, 이온 결합, 배위 결합 등 중 어느 것이어도 된다. Q1, Q2, Q3 및 Q4 중의 Pt 에 결합하는 원자로는, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자가 바람직하고, Q1, Q2, Q3 및 Q4 중의 Pt 에 결합하는 원자 중, 적어도 1 개가 탄소 원자인 것이 바람직하며, 2 개가 탄소 원자인 것이 보다 바람직하고, 2 개가 탄소 원자이고, 2 개가 질소 원자인 것이 특히 바람직하다.
탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 아니온성의 배위자여도 되고 중성의 배위자여도 되며, 아니온성의 배위자로는 비닐 배위자, 방향족 탄화수소 고리 배위자 (예를 들어 벤젠 배위자, 나프탈렌 배위자, 안트라센 배위자, 페난트렌 배위자 등), 헤테로 고리 배위자 (예를 들어 푸란 배위자, 티오펜 배위자, 피리딘 배위자, 피라진 배위자, 피리미딘 배위자, 피리다진 배위자, 트리아진 배위자, 티아졸 배위자, 옥사졸 배위자, 피롤 배위자, 이미다졸 배위자, 피라졸 배위자, 트리아졸 배위자 및, 그것들을 포함하는 축환체 (예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조티아졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 중성의 배위자로는 카르벤 배위자를 들 수 있다.
Q1, Q2, Q3 및 Q4 로 나타내는 기는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로는 상기 치환기군 A 로서 예시한 것을 적절히 적용할 수 있다. 또, 치환기끼리가 연결되어 있어도 된다 (Q3 과 Q4 가 연결된 경우, 고리형 4 좌 배위자의 Pt 착물이 된다).
Q1, Q2, Q3 및 Q4 로 나타내는 기로서 바람직하게는, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자이고 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 알킬옥시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 실릴옥시 배위자이고, 보다 바람직하게는, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자이고 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 아릴옥시 배위자이고, 더욱 바람직하게는, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자이고 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자이다.
L1, L2 및 L3 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. L1, L2 및 L3 으로 나타내는 2 가의 연결기로는, 알킬렌기 (메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등), 아릴렌기 (페닐렌, 나프탈렌디일), 헤테로아릴렌기 (피리딘디일, 티오펜디일 등), 이미노기 (-NR-) (페닐이미노기 등), 옥시기 (-O-), 티오기 (-S-), 포스피니덴기 (-PR-) (페닐포스피니덴기 등), 실릴렌기 (-SiRR'-) (디메틸실릴렌기, 디페닐실릴렌기 등), 또는 이들을 조합한 것을 들 수 있다. 여기서, R 및 R' 로는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 등을 들 수 있다. 이들 연결기는 추가로 치환기를 갖고 있어도 된다.
착물의 안정성 및 발광 양자 수율의 관점에서, L1, L2 및 L3 으로서 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 이미노기, 옥시기, 티오기, 실렌기이고, 보다 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 이미노기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기이고, 더욱 바람직하게는 단결합, 메틸렌기, 페닐렌기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 디치환의 메틸렌기이고, 더욱 바람직하게는 단결합, 디메틸메틸렌기, 디에틸메틸렌기, 디이소부틸메틸렌기, 디벤질메틸렌기, 에틸메틸메틸렌기, 메틸프로필메틸렌기, 이소부틸메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 메틸페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기, 시클로펜탄디일기, 플루오렌디일기, 플루오로메틸메틸렌기이다.
L1 은 특히 바람직하게는 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기이고, 가장 바람직하게는 디메틸메틸렌기이다.
L2 및 L3 으로서 가장 바람직하게는 단결합이다.
일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직하게는 하기 일반식 (C-2) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 45]
Figure 112016025787527-pat00045
(식 중, L21 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. A21, A22 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. Z21, Z22 는 각각 독립적으로 함질소 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. Z23, Z24 는 각각 독립적으로 벤젠 고리 또는 방향족 헤테로 고리를 나타낸다)
일반식 (C-2) 에 대해 설명한다. L21 은 상기 일반식 (C-1) 중의 L1 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다.
A21, A22 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. A21, A22 중, 적어도 일방은 탄소 원자인 것이 바람직하고, A21, A22 가 함께 탄소 원자인 것이 착물의 안정성의 관점 및 착물의 발광 양자 수율의 관점에서 바람직하다.
Z21, Z22 는 각각 독립적으로 함질소 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. Z21, Z22 로 나타내는 함질소 방향족 헤테로 고리로는, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리 등을 들 수 있다. 착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서, Z21, Z22 로 나타내는 고리로서 바람직하게는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이고, 보다 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이며, 더욱 바람직하게는 피리딘 고리, 피라졸 고리이고, 특히 바람직하게는 피리딘 고리이다.
Z23, Z24 는 각각 독립적으로 벤젠 고리 또는 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. Z23, Z24 로 나타내는 함질소 방향족 헤테로 고리로는, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다. 착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서 Z23, Z24 로 나타내는 고리로서 바람직하게는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리이고, 보다 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라졸 고리이며, 더욱 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리이다.
일반식 (C-2) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 양태의 하나는 하기 일반식 (C-4) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 46]
Figure 112016025787527-pat00046
(일반식 (C-4) 중, A401 ∼ A414 는 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L41 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다)
일반식 (C-4) 에 대해 설명한다.
A401 ∼ A414 는 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
R 로 나타내는 치환기로는, 상기 치환기군 A 로서 예시한 것을 적용할 수 있다.
A401 ∼ A406 으로서 바람직하게는 C-R 이고, R 끼리가 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. A401 ∼ A406 이 C-R 인 경우에, A402, A405 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자이며, 특히 바람직하게는 수소 원자, 불소 원자이다. A401, A403, A404, A406 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
L41 은 상기 일반식 (C-1) 중의 L1 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다.
A407 ∼ A414 로는 A407 ∼ A410 과 A411 ∼ A414 의 각각에 있어서, N (질소 원자) 의 수는 0 ∼ 2 가 바람직하고, 0 ∼ 1 이 보다 바람직하다. 발광 파장을 단파장측으로 시프트시키는 경우, A408 및 A412 중 어느 것이 질소 원자인 것이 바람직하고, A408 과 A412 가 함께 질소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (C-2) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 양태의 하나는 하기 일반식 (C-5) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 47]
Figure 112016025787527-pat00047
(일반식 (C-5) 중, A501 ∼ A512 는 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L51 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다)
일반식 (C-5) 에 대해 설명한다. A501 ∼ A506 및 L51 은 상기 일반식 (C-4) 에 있어서의 A401 ∼ A406 및 L41 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
A507, A508 및 A509 와 A510, A511 및 A512 는, 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R 로 나타내는 치환기로는, 상기 치환기군 A 로서 예시한 것을 적용할 수 있다.
일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 다른 양태는 하기 일반식 (C-6) 으로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 48]
Figure 112016025787527-pat00048
(식 중, L61 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. A61 은 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. Z61, Z62 는 각각 독립적으로 함질소 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. Z63 은 각각 독립적으로 벤젠 고리 또는 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. Y 는 Pt 에 결합하는 아니온성의 비고리형 배위자이다)
일반식 (C-6) 에 대해 설명한다. L61 은 상기 일반식 (C-1) 중의 L1 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다.
A61 은 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. 착물의 안정성의 관점 및 착물의 발광 양자 수율의 관점에서 A61 은 탄소 원자인 것이 바람직하다.
Z61, Z62 는 각각 상기 일반식 (C-2) 에 있어서의 Z21, Z22 와 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다. Z63 은 상기 일반식 (C-2) 에 있어서의 Z23 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다.
Y 는 Pt 에 결합하는 아니온성의 비고리형 배위자이다. 비고리형 배위자란 Pt 에 결합하는 원자가 배위자 상태로 고리를 형성하고 있지 않은 것이다. Y 중의 Pt 에 결합하는 원자로는, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자가 바람직하고, 질소 원자, 산소 원자가 보다 바람직하며, 산소 원자가 가장 바람직하다.
탄소 원자이고 Pt 에 결합하는 Y 로는 비닐 배위자를 들 수 있다. 질소 원자이고 Pt 에 결합하는 Y 로는 아미노 배위자, 이미노 배위자를 들 수 있다. 산소 원자이고 Pt 에 결합하는 Y 로는, 알콕시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 아실옥시 배위자, 실릴옥시 배위자, 카르복실 배위자, 인산 배위자, 술폰산 배위자 등을 들 수 있다. 황 원자이고 Pt 에 결합하는 Y 로는, 알킬메르캅토 배위자, 아릴메르캅토 배위자, 헤테로아릴메르캅토 배위자, 티오카르복실산 배위자 등을 들 수 있다.
Y 로 나타내는 배위자는 치환기를 갖고 있어도 되고, 치환기로는 상기 치환기군 A 로서 예시한 것을 적절히 적용할 수 있다. 또한, 치환기끼리가 연결되어 있어도 된다.
Y 로 나타내는 배위자로서 바람직하게는 산소 원자이고 Pt 에 결합하는 배위자이며, 보다 바람직하게는 아실옥시 배위자, 알킬옥시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 실릴옥시 배위자이며, 더욱 바람직하게는 아실옥시 배위자이다.
일반식 (C-6) 으로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 양태의 하나는 하기 일반식 (C-7) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 49]
Figure 112016025787527-pat00049
(식 중, A701 ∼ A710 은 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L71 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. Y 는 Pt 에 결합하는 아니온성의 비고리형 배위자이다)
일반식 (C-7) 에 대해 설명한다. L71 은 상기 일반식 (C-6) 중의 L61 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다. A701 ∼ A710 은 일반식 (C-4) 에 있어서의 A401 ∼ A410 과 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다. Y 는 일반식 (C-6) 에 있어서의 Y 와 동일한 의미이고, 또 바람직한 범위도 동일하다.
일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물로서 구체적으로는, 일본 공개특허공보 2005-310733호의 [0143] ∼ [0152], [0157] ∼ [0158], [0162] ∼ [0168] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2006-256999호의 [0065] ∼ [0083] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2006-93542호의 [0065] ∼ [0090] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2007-73891호의 [0063] ∼ [0071] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2007-324309호의 [0079] ∼ [0083] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2006-93542호의 [0065] ∼ [0090] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2007-96255호의 [0055] ∼ [0071] 에 기재된 화합물, 일본 공개특허공보 2006-313796호의 [0043] ∼ [0046] 을 들 수 있고, 그 밖에 이하에 예시하는 백금 착물을 들 수 있다.
[화학식 50]
Figure 112016025787527-pat00050
[화학식 51]
Figure 112016025787527-pat00051
[화학식 52]
Figure 112016025787527-pat00052
일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물 화합물은, 예를 들어 Journal of Organic Chemistry 53, 786, (1988), G. R. Newkome et al.) 의 789 페이지, 좌단 53 행 ∼ 우단 7 행에 기재된 방법, 790 페이지, 좌단 18 행 ∼ 38 행에 기재된 방법, 790 페이지, 우단 19 행 ∼ 30 행에 기재된 방법 및 그 조합, Chemische Berichte 113, 2749 (1980), H. Lexy 외) 의 2752 페이지, 26 행 ∼ 35 행에 기재된 방법 등, 여러 가지 수법으로 합성할 수 있다.
예를 들어, 배위자, 또는 그 해리체와 금속 화합물을 용매 (예를 들어, 할로겐계 용매, 알코올계 용매, 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 케톤계 용매, 니트릴계 용매, 아미드계 용매, 술폰계 용매, 술폭사이드계 용매, 물 등을 들 수 있다) 의 존재하, 혹은 용매 비존재하, 염기 존재하 (무기, 유기의 다양한 염기, 예를 들어, 나트륨메톡사이드, t-부톡시칼륨, 트리에틸아민, 탄산칼륨 등을 들 수 있다), 혹은 염기 비존재하, 실온 이하, 혹은 가열하여 (통상적인 가열 이외에도 마이크로 웨이브로 가열하는 수법도 유효하다) 얻을 수 있다.
본 발명의 발광층에 있어서의 일반식 (C-1) 로 나타내는 화합물의 함유량은 발광층 중 1 ∼ 30 질량％ 인 것이 바람직하고, 3 ∼ 25 질량％ 인 것이 보다 바람직하며, 5 ∼ 20 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
발광층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 2 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 그 중에서도 외부 양자 효율의 관점에서, 5 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하며, 10 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 소자에 있어서의 발광층은 발광 재료만으로 구성되어 있어도 되고, 호스트 재료와 발광 재료의 혼합층으로 한 구성이어도 된다. 발광 재료의 종류는 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다. 호스트 재료는 전하 수송 재료인 것이 바람직하다. 호스트 재료는 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 되며, 예를 들어, 전자 수송성의 호스트 재료와 홀 수송성의 호스트 재료를 혼합한 구성을 들 수 있다. 또한, 발광층 중에 전하 수송성을 갖지 않고, 발광하지 않는 재료를 함유하고 있어도 된다.
또, 발광층은 1 층이어도 되고 2 층 이상의 다층이어도 되며, 각각의 층에 동일한 발광 재료나 호스트 재료를 함유해도 되고, 층마다 상이한 재료를 함유해도 된다. 발광층이 복수인 경우, 각각의 발광층이 상이한 발광색으로 발광해도 된다.
(호스트 재료)
호스트 재료란, 발광층에 있어서 주로 전하의 주입, 수송을 담당하는 화합물이며, 또한 그 자체는 실질적으로 발광하지 않는 화합물이다. 여기서 「실질적으로 발광하지 않는다」란, 그 실질적으로 발광하지 않는 화합물로부터의 발광량이 바람직하게는 소자 전체에서의 전체 발광량의 5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 3 ％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1 ％ 이하인 것을 말한다.
호스트 재료로는 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다.
그 밖의 본 발명에 사용할 수 있는 호스트 재료로는 예를 들어 이하의 화합물을 들 수 있다.
피롤, 인돌, 카르바졸, 아자인돌, 아자카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조티오펜, 푸란, 벤조푸란, 디벤조푸란, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노 치환 칼콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 하이드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 포르피린계 화합물, 축환 방향족 탄화수소 화합물 (플루오렌, 나프탈렌, 페난트렌, 트리페닐렌 등), 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 유기 실란, 카본막, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄, 디스티릴피라진, 불소 치환 방향족 화합물, 나프탈렌페릴렌 등의 복소고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물 및 그들의 유도체 (치환기나 축환을 갖고 있어도 된다) 등을 들 수 있다.
이들 중, 카르바졸, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 아릴아민, 축환 방향족 탄화수소 화합물, 금속 착물이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 병용할 수 있는 호스트 재료로는 정공 수송성 호스트 재료여도 되고, 전자 수송성 호스트 재료여도 된다.
발광층에 있어서, 상기 호스트 재료의 막 상태에서의 삼중항 최저 여기 에너지 (T1 에너지) 가 상기 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 색 순도, 발광 효율, 구동 내구성의 점에서 바람직하다. 호스트 재료의 T1 이 인광 발광 재료의 T1 보다 0.1 eV 이상 큰 것이 바람직하고, 0.2 eV 이상 큰 것이 보다 바람직하며, 0.3 eV 이상 큰 것이 더욱 바람직하다.
호스트 재료의 막 상태에서의 T1 이 인광 발광 재료의 T1 보다 작으면 발광을 소광시켜 버리기 때문에 호스트 재료에는 인광 발광 재료보다 큰 T1 이 요구된다. 또, 호스트 재료의 T1 이 인광 발광 재료보다 큰 경우에도, 양자의 T1 차가 작은 경우에는 일부, 인광 발광 재료로부터 호스트 재료로의 역에너지 이동이 일어나기 때문에, 효율 저하나 내구성 저하의 원인이 된다. 따라서, T1 이 충분히 크고, 화학적 안정성 및 캐리어 주입·수송성이 높은 호스트 재료가 요구되고 있다.
또, 본 발명에 있어서의 호스트 화합물의 함유량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 발광 효율, 구동 전압의 관점에서, 발광층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 15 질량％ 이상 95 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 발광층에 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 복수 종류의 호스트 화합물을 함유하는 경우, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 전체 호스트 화합물 중 50 질량％ 이상 99 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
(전하 수송층)
전하 수송층이란, 유기 전계 발광 소자에 전압을 인가했을 때에 전하 이동이 일어나는 층을 말한다. 구체적으로는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층, 발광층, 정공 블록층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 들 수 있다. 바람직하게는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 또는 발광층이다. 도포법에 의해 형성되는 전하 수송층이 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 또는 발광층이면, 저비용이고 또한 고효율인 유기 전계 발광 소자의 제조가 가능해진다. 또, 전하 수송층으로서, 보다 바람직하게는 정공 주입층, 정공 수송층 또는 전자 블록층이다.
(정공 주입층, 정공 수송층)
정공 주입층, 정공 수송층은, 양극 또는 양극측으로부터 정공을 수취하여 음극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다.
정공 주입층, 정공 수송층에 대해서는 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0165] ∼ [0167] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
정공 주입층에는 전자 수용성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 정공 주입층에 전자 수용성 도펀트를 함유함으로써, 정공 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되며, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 수용성 도펀트란, 도프되는 재료로부터 전자를 인발하여, 라디칼 카티온을 발생시키는 것이 가능한 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되지만, 예를 들어, 테트라시아노퀴노디메탄 (TCNQ), 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ), 산화몰리브덴 등을 들 수 있다.
정공 주입층 중의 전자 수용성 도펀트는, 정공 주입층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.01 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하며, 0.2 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
(전자 주입층, 전자 수송층)
전자 주입층, 전자 수송층은, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용하는 전자 주입 재료, 전자 수송 재료는 저분자 화합물이어도 되고 고분자 화합물이어도 된다.
전자 수송 재료로는, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다. 그 밖의 재료로는, 피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 피리미딘 유도체, 피라진 유도체, 프탈라진 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아진 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌, 페릴렌 등의 방향 고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물, 실롤로 대표되는 유기 실란 유도체, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 트리페닐렌, 피렌 등의 축환 탄화수소 화합물 등에서 선택되는 것이 바람직하고, 피리딘 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체, 금속 착물, 축환 탄화수소 화합물 중 어느 것인 것이 보다 바람직하다.
전자 주입층, 전자 수송층의 두께는 구동 전압을 낮춘다는 관점에서, 각각 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
전자 수송층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하며, 10 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 전자 주입층의 두께로는 0.1 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 0.2 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하며, 0.5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
전자 주입층, 전자 수송층은 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
전자 주입층에는 전자 공여성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 전자 주입층에 전자 공여성 도펀트를 함유시킴으로써, 전자 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되며, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 공여성 도펀트란, 도프되는 재료에 전자를 부여하여 라디칼 아니온을 발생시킬 수 있는 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되지만, 예를 들어, 테트라티아풀발렌 (TTF), 테트라티아나프타센 (TTT), 비스-[1,3디에틸-2-메틸-1,2-디하이드로벤즈이미다졸릴] 등의 디하이드로이미다졸 화합물, 리튬, 세슘 등을 들 수 있다.
전자 주입층 중의 전자 공여성 도펀트는, 전자 주입층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.01 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하며, 0.5 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
(정공 블록층)
정공 블록층은, 양극측으로부터 발광층으로 수송된 정공이 음극측으로 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 있어서, 발광층과 음극측에서 인접하는 유기층으로서 정공 블록층을 형성할 수 있다.
정공 블록층을 구성하는 유기 화합물의 예로는, 알루미늄 (Ⅲ) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)4-페닐페놀레이트 (Aluminum (Ⅲ) bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate (Balq 로 약기한다)) 등의 알루미늄 착물, 트리아졸 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP 로 약기한다)) 등의 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다.
정공 블록층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하며, 5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
정공 블록층은, 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
정공 블록층에 사용하는 재료는 상기 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 색 순도, 발광 효율, 구동 내구성의 점에서 바람직하다. 정공 블록층에 사용하는 재료의 막 상태에서의 T1 이 인광 발광 재료의 T1 보다 0.1 eV 이상 큰 것이 바람직하고, 0.2 eV 이상 큰 것이 보다 바람직하며, 0.3 eV 이상 큰 것이 더욱 바람직하다.
(전자 블록층)
전자 블록층은, 음극측으로부터 발광층으로 수송된 전자가 양극측으로 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 있어서, 발광층과 양극측에서 인접하는 유기층으로서 전자 블록층을 형성할 수 있다.
전자 블록층을 구성하는 유기 화합물의 예로는, 예를 들어 전술한 정공 수송 재료로서 예시한 것을 적용할 수 있다.
전자 블록층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하며, 5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
전자 블록층은 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
전자 블록층에 사용하는 재료는, 상기 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 색 순도, 발광 효율, 구동 내구성의 점에서 바람직하다. 전자 블록층에 사용하는 재료의 막 상태에서의 T1 이 인광 발광 재료의 T1 보다 0.1 eV 이상 큰 것이 바람직하고, 0.2 eV 이상 큰 것이 보다 바람직하며, 0.3 eV 이상 큰 것이 더욱 바람직하다.
(보호층)
본 발명에 있어서, 유기 EL 소자 전체는 보호층에 의해 보호되어 있어도 된다.
보호층에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0169] ∼ [0170] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
(봉지 용기)
본 발명의 소자는 봉지 (封止) 용기를 사용하여 소자 전체를 봉지해도 된다.
봉지 용기에 대해서는 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0171] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
(구동)
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극과 음극 사이에 직류 (필요에 따라 교류 성분을 포함해도 된다) 전압 (통상적으로 2 볼트 ∼ 15 볼트), 또는 직류 전류를 인가함으로써, 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구동 방법에 대해서는, 일본 공개특허공보 평2-148687호, 일본 공개특허공보 평6-301355호, 일본 공개특허공보 평5-29080호, 일본 공개특허공보 평7-134558호, 일본 공개특허공보 평8-234685호, 일본 공개특허공보 평8-241047호의 각 공보, 일본 특허 제 2784615호, 미국 특허 5828429호, 미국 특허 6023308호의 각 명세서 등에 기재된 구동 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 외부 양자 효율로는 7 ％ 이상이 바람직하고, 10 ％ 이상이 보다 바람직하며, 12 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 외부 양자 효율의 수치는 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 외부 양자 효율의 최대값, 혹은 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 300 ∼ 400 cd/㎡ 부근에서의 외부 양자 효율의 값을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 내부 양자 효율은 30 ％ 이상인 것이 바람직하고, 50 ％ 이상이 더욱 바람직하며, 70 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 소자의 내부 양자 효율은, 외부 양자 효율을 광취출 효율로 나누어 산출된다. 통상적인 유기 EL 소자에서는 광취출 효율은 약 20 ％ 이지만, 기판의 형상, 전극의 형상, 유기층의 막두께, 무기층의 막두께, 유기층의 굴절률, 무기층의 굴절률 등을 연구함으로써, 광취출 효율을 20 ％ 이상으로 하는 것이 가능하다.
(본 발명의 소자의 용도)
본 발명의 소자는, 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표지, 간판, 인테리어, 또는 광 통신 등에 바람직하게 이용할 수 있다. 특히, 조명 장치, 표시 장치 등의 발광 휘도가 높은 영역에서 구동되는 디바이스에 바람직하게 사용된다.
(발광 장치)
다음으로, 도 2 를 참조하여 본 발명의 발광 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 발광 장치는 상기 유기 전계 발광 소자를 사용하여 이루어진다.
도 2 는, 본 발명의 발광 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2 의 발광 장치 (20) 는, 투명 기판 (지지 기판) (2), 유기 전계 발광 소자 (10), 봉지 용기 (16) 등에 의해 구성되어 있다.
유기 전계 발광 소자 (10) 는, 기판 (2) 상에 양극 (제 1 전극) (3), 유기층 (11), 음극 (제 2 전극) (9) 이 순차 적층되어 구성되어 있다. 또, 음극 (9) 상에는 보호층 (12) 이 적층되어 있고, 또한 보호층 (12) 상에는 접착층 (14) 을 개재하여 봉지 용기 (16) 가 형성되어 있다. 또한, 각 전극 (3, 9) 의 일부, 격벽, 절연층 등은 생략되어 있다.
여기서, 접착층 (14) 으로는 에폭시 수지 등의 광 경화형 접착제나 열 경화형 접착제를 사용할 수 있고, 예를 들어 열 경화성의 접착 시트를 사용할 수도 있다.
본 발명의 발광 장치의 용도는 특별히 제한되는 것이 아니며, 예를 들어 조명 장치 외에, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 전자 페이퍼 등의 표시 장치로 할 수 있다.
(조명 장치)
다음으로, 도 3 을 참조하여 본 발명의 조명 장치에 대해 설명한다.
도 3 은, 본 발명의 조명 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 발명의 조명 장치 (40) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 전술한 유기 EL 소자 (10) 와, 광 산란 부재 (30) 를 구비하고 있다. 보다 구체적으로는, 조명 장치 (40) 는 유기 EL 소자 (10) 의 기판 (2) 과 광 산란 부재 (30) 가 접촉하도록 구성되어 있다.
광 산란 부재 (30) 는 광을 산란할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 도 3 에 있어서는 투명 기판 (31) 에 미립자 (32) 가 분산된 부재로 되어 있다. 투명 기판 (31) 으로는, 예를 들어 유리 기판을 바람직하게 들 수 있다. 미립자 (32) 로는 투명 수지 미립자를 바람직하게 들 수 있다. 유리 기판 및 투명 수지 미립자로는 모두 공지된 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 조명 장치 (40) 는, 유기 전계 발광 소자 (10) 로부터의 발광이 산란 부재 (30) 의 광 입사면 (30A) 에 입사되면, 입사광을 광 산란 부재 (30) 에 의해 산란시켜, 산란광을 광 출사면 (30B) 으로부터 조명광으로서 출사시키는 것이다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
1. 합성예
(합성예 1) 화합물 1 의 합성
[화학식 53]
Figure 112016025787527-pat00053
9,9-디메틸-2-플루오렌보론산 3.57 g (15.0 m㏖), 3,3'-디브로모-1,1'-비페닐 9.36 g (30.0 m㏖), 아세트산팔라듐 (Pd(OAc)2) 101 ㎎ (0.45 m㏖), 트리페닐포스핀 (PPh3) 472 ㎎ (1.80 m㏖), 탄산나트륨 3.18 g (30.0 m㏖), 톨루엔 65 ㎖, 물 30 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 7 시간 가열 환류하였다. 반응액을 실온으로 냉각시킨 후, 분액에 의해 유기층을 추출하고, 황산나트륨에 의해 건조시켰다. 용매를 감압 증류 제거한 후, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔/헥산 (1 : 4)) 에 의해 정제하여 합성 중간체 1 을 4.40 g 얻었다 (수율 69 ％).
합성 중간체 1 을 2.34 g (5.5 m㏖), 4,4,5,5-테트라메틸-2-(트리페닐렌-2-일)-1,3,2-디옥사보란 2.05 g (5.78 m㏖), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 (Pd2(dba)3) 151 ㎎ (0.17 m㏖), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐 (SPhos) 271 ㎎ (0.66 m㏖), 인산칼륨 2.33 g (11.0 m㏖), 1,2-디메톡시에탄 (DME) 30 ㎖, 물 15 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 7 시간 가열 환류하였다. 반응액을 실온으로 냉각시킨 후, 석출물을 여과하여, 순수, 에탄올, 헥산으로 순차 세정하였다. 얻어진 고체를 에탄올 50 ㎖ 로 낙하 세정한 후, 톨루엔/에탄올 (2 : 1) 에 의해 재결정함으로써 화합물 1 을 2.50 g 얻었다 (수율 79 ％).
화합물 1 의 NMR 데이터
Figure 112016025787527-pat00054
Figure 112016025787527-pat00055
(합성예 2) 화합물 2 의 합성
[화학식 54]
Figure 112016025787527-pat00056
4,4,5,5-테트라메틸-2-(트리페닐렌-2-일)-1,3,2-디옥사보란 7.08 g (20.0 m㏖), m-브로모요오드벤젠 16.97 g (60.0 m㏖), 아세트산팔라듐 135 ㎎ (0.60 m㏖), 트리페닐포스핀 629 ㎎ (2.40 m㏖), 탄산나트륨 4.24 g (40.0 m㏖), 1,2-디메톡시에탄 100 ㎖, 물 50 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 7 시간 가열 환류하였다. 반응 후, 물과 아세트산에틸을 첨가하여 유기층을 추출하였다. 유기층을 감압 농축한 후, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔) 에 의해 원점 성분을 제거하였다. 용매를 감압 증류 제거하여 얻어진 고체를 소량의 염화메틸렌으로 용해하고, 메탄올을 첨가하면 고체가 석출되었다. 이 고체를 여과하여, 메탄올, 헥산으로 순차 세정함으로써 합성 중간체 2 를 7.33 g 얻었다 (수율 96 ％).
합성 중간체 2 를 7.20 g (18.8 m㏖), 비스(피나콜라토)디보론 7.16 g (28.2 m㏖), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐디클로라이드디클로로메탄 착물 (1 : 1) (PdCl2(dppf)) 461 ㎎ (0.56 m㏖), 아세트산칼륨 (AcOK) 5.54 g (56.4 m㏖), 디메틸술폭사이드 (DMSO) 80 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 70 ℃ 에서 4 시간 교반하였다. 반응액을 빙수에 붓고, 석출된 고체를 여과한 후, 순수, 메탄올로 순차 세정하였다. 그 후, 실리카 겔 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔) 에 의해 원점 성분을 제거하였다. 용매를 감압 증류 제거한 후, 얻어진 고체를 에탄올로 낙하 세정함으로써 합성 중간체 3 을 5.73 g 얻었다 (수율 71 ％).
합성 중간체 3 을 1.72 g (4.0 m㏖), 2-브로모-9,9'-스피로비플루오렌 1.58 g (4.0 m㏖), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 110 ㎎ (0.12 m㏖), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐 197 ㎎ (0.48 m㏖), 인산칼륨 1.70 g (8.0 m㏖), 톨루엔 20 ㎖, 물 10 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 5 시간 가열 환류하였다. 반응액에 물과 헥산을 첨가하고, 고형분을 여과하여, 순수, 에탄올, 헥산으로 순차 세정하였다. 얻어진 고체를 톨루엔/헥산 (1 : 2) 으로 2 회 재결정함으로써 화합물 2 를 1.93 g 얻었다 (수율 78 ％).
화합물 2 의 NMR 데이터
Figure 112016025787527-pat00057
Figure 112016025787527-pat00058
(합성예 3) 화합물 7 의 합성
[화학식 55]
Figure 112016025787527-pat00059
4,4,5,5-테트라메틸-2-(트리페닐렌-2-일)-1,3,2-디옥사보란 7.08 g (20.0 m㏖), 3,3'-디브로모-1,1'-비페닐 6.24 g (20.0 m㏖), 아세트산팔라듐 225 ㎎ (1.00 m㏖), 트리페닐포스핀 1.05 g (4.00 m㏖), 탄산나트륨 4.24 g (40.0 m㏖), 톨루엔 220 ㎖, 물 110 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 12 시간 가열 환류하였다. 반응액을 실온으로 냉각시킨 후, 분액에 의해 유기층을 추출하였다. 용매를 감압 증류 제거한 후, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔/헥산 (1 : 1)) 에 의해 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 석출된 고체를 에탄올로 낙하 세정함으로써 합성 중간체 4 를 5.57 g 얻었다 (수율 51 ％).
합성 중간체 4 를 5.46 g (10.0 m㏖), 비스(피나콜라토)디보론 3.81 g (15.0 m㏖), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐디클로라이드디클로로메탄 착물 (1 : 1) 408 ㎎ (0.50 m㏖), 아세트산칼륨 2.94 g (30.0 m㏖), 디메틸술폭사이드 80 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 70 ℃ 에서 5 시간 교반하였다. 반응액을 빙수에 붓고, 석출된 고체를 여과한 후, 순수, 메탄올로 순차 세정하였다. 그 후, 실리카 겔 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔/헥산 (1 : 1)) 에 의해 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 석출된 고체를 에탄올로 낙하 세정함으로써 합성 중간체 5 를 3.24 g 얻었다 (수율 64 ％).
합성 중간체 5 를 3.19 g (6.3 m㏖), 2-브로모-9,10-디하이드로페난트렌 1.55 g (6.0 m㏖), 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 165 ㎎ (0.18 m㏖), 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐 296 ㎎ (0.72 m㏖), 인산칼륨 2.55 g (12.0 m㏖), 톨루엔 35 ㎖, 물 20 ㎖ 를 혼합하고, 질소 분위기하 5 시간 가열 환류하였다. 반응액을 실온으로 냉각시킨 후, 분액에 의해 유기층을 추출하였다. 용매를 감압 증류 제거한 후, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피 (전개 용매 : 톨루엔/헥산 (1 : 1)) 에 의해 정제하였다. 용매를 감압 증류 제거한 후, 톨루엔/헥산 (1 : 2) 으로 3 회 재결정함으로써 화합물 7 을 2.38 g 얻었다 (수율 71 ％).
화합물 7 의 NMR 데이터
Figure 112016025787527-pat00060
Figure 112016025787527-pat00061
그 밖의 화합물은, 이하의 합성 루트로 합성하였다. 반응 조건, 정제법 등은 합성예 1 ∼ 3 에 준한다.
[화학식 56]
Figure 112016025787527-pat00062
[화학식 57]
Figure 112016025787527-pat00063
[화학식 58]
Figure 112016025787527-pat00064
[화학식 59]
Figure 112016025787527-pat00065
[화학식 60]
Figure 112016025787527-pat00066
[화학식 61]
Figure 112016025787527-pat00067
[화학식 62]
Figure 112016025787527-pat00068
[화학식 63]
Figure 112016025787527-pat00069
[화학식 64]
Figure 112016025787527-pat00070
[화학식 65]
Figure 112016025787527-pat00071
[화학식 66]
Figure 112016025787527-pat00072
[화학식 67]
Figure 112016025787527-pat00073
2. 소자 제조·평가
소자 제조에 사용한 재료는 모두 승화 정제를 실시하고, 고속 액체 크로마토그래피 (토소 TSKgel ODS-100Z) 에 의해 순도 (254 ㎚ 의 흡수 강도 면적비) 가 99.9 ％ 이상인 것을 확인하였다.
(실시예 1)
두께 0.5 ㎜, 가로 세로 2.5 ㎝ 의 ITO 막을 갖는 유리 기판 (지오마텍사 제조, 표면 저항 10 Ω／□ (Ω／sq. 라고도 한다)) 을 세정 용기에 넣고, 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30 분간 UV-오존 처리를 실시하였다. 이 투명 양극 (ITO 막) 상에 진공 증착법으로 이하의 유기 화합물층을 순차 증착하였다.
제 1 층 : HAT-CN : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 30 ㎚
제 3 층 : 표 1 중에 기재된 호스트 재료 및 GD-1 (질량비 90 : 10) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : 표 1 중에 기재된 HBL 재료 : 막두께 5 ㎚
제 5 층 : Alq : 막두께 45 ㎚
이 위에 불화리튬 0.1 ㎚ 및 금속 알루미늄 100 ㎚ 를 이 순서대로 증착하여 음극으로 하였다.
얻어진 적층체를 대기에 접촉시키지 않고, 질소 가스로 치환한 글로브 박스 내에 넣고, 유리제의 봉지캔 및 자외선 경화형 접착제 (XNR5516HV, 나가세 치바 (주) 제조) 를 사용해서 봉지하여, 소자 1-1 ∼ 1-7, 비교 소자 1-1 ∼ 1-5 를 얻었다. 이들 소자를 이하의 방법으로 효율, 구동 전압, 내구성, 고온 보관 후의 효율의 관점에서 평가한 결과를 표 1 에 나타낸다. 또한, 비교 소자 1-5 에 있어서는, 비교 화합물 7 을 진공 증착법에 의해 성막할 수 없었기 때문에, 소자를 제조할 수 없었다.
(a) 효율
토요 테크니카 제조 소스 메저 유닛 2400 을 사용하여 직류 전압을 각 소자에 인가하여 발광시키고, 그 휘도를 탑콘사 제조 휘도계 BM-8 을 사용하여 측정하였다. 발광 스펙트럼과 발광 파장은 하마마츠 포토닉스 제조 스펙트럼 애널라이저 PMA-11 을 사용하여 측정하였다. 이들을 기초로 휘도가 1000 cd/㎡ 부근의 외부 양자 효율을 휘도 환산법에 의해 산출하였다. 효율은 숫자가 클수록 바람직하다.
(b) 구동 전압
각 소자를 휘도가 1000 cd/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하여 발광시킨다. 이 때의 인가 전압을 구동 전압 평가의 지표로 하였다. 구동 전압은 숫자가 작을수록 바람직하다.
(c) 내구성
각 소자를 휘도가 5000 cd/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하여 계속 발광시키고, 휘도가 4000 cd/㎡ 가 될 때까지 필요한 시간을 내구성의 지표로 하였다. 표 1 에 있어서는 소자 1-1 의 값을, 표 2 에 있어서는 소자 2-1 의 값을, 표 3 에 있어서는 소자 3-1 의 값을, 표 4 에 있어서는 소자 4-1 의 값을, 표 5 에 있어서는 소자 5-1 의 값을, 표 6 에 있어서는 소자 6-1 의 값을, 표 7 에 있어서는 소자 7-1 의 값을 각각 1.0 으로 하여, 각 표에 있어서 상대값으로 나타냈다. 내구성은 숫자가 클수록 바람직하다.
(d) 고온 보관 후의 효율 (내열성)
각 소자를 100 ℃ 의 항온조 중에서 100 시간 보관 후, (a) 와 동일한 방법에 의해 효율을 측정하였다. 이 값은 숫자가 클수록 바람직하다.
Figure 112016025787527-pat00074
(실시예 2)
층 구성을 이하에 나타내는 것으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 소자를 제조하고, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 표 2 에 나타낸다.
제 1 층 : 2-TNATA 및 F4-TCNQ (질량비 99.7 : 0.3) : 막두께 160 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 5 ㎚
제 3 층 : HT-1 : 막두께 3 ㎚
제 4 층 : H-1 및 GD-2 (질량비 85 : 15) : 막두께 30 ㎚
제 5 층 : 표 2 중에 기재된 HBL 재료 : 막두께 10 ㎚
제 6 층 : ET-2 : 막두께 20 ㎚
Figure 112016025787527-pat00075
(실시예 3)
층 구성을 이하에 나타내는 것으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 소자를 제조하고, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 표 3 에 나타낸다.
제 1 층 : CuPc : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 30 ㎚
제 3 층 : 표 3 중에 기재된 호스트 재료 및 RD-1 (질량비 95 : 5) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : ET-3 : 막두께 50 ㎚
Figure 112016025787527-pat00076
(실시예 4)
층 구성을 이하에 나타내는 것으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 소자를 제조하고, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 표 4 에 나타낸다.
제 1 층 : TCTA : 막두께 35 ㎚
제 2 층 : HT-2 : 막두께 5 ㎚
제 3 층 : BAlq 및 RD-2 (질량비 90 : 10) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : 표 4 중에 기재된 HBL 재료 : 막두께 5 ㎚
제 5 층 : ET-4 : 막두께 45 ㎚
Figure 112016025787527-pat00077
(실시예 5)
층 구성을 이하에 나타내는 것으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 소자를 제조하고, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 표 5 에 나타낸다.
제 1 층 : HAT-CN : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 115 ㎚
제 3 층 : HT-3 : 막두께 5 ㎚
제 4 층 : H-2 및 Firpic (질량비 90 : 10) : 막두께 30 ㎚
제 5 층 : 표 5 중에 기재된 HBL 재료 : 막두께 5 ㎚
제 6 층 : ET-5 : 막두께 25 ㎚
Figure 112016025787527-pat00078
(실시예 6)
층 구성을 이하에 나타내는 것으로 바꾼 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 소자를 제조하고, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시한 결과를 표 6 에 나타낸다.
제 1 층 : 2-TNATA 및 F4-TCNQ (질량비 99.7 : 0.3) : 막두께 120 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 7 ㎚
제 3 층 : HT-3 : 막두께 3 ㎚
제 4 층 : H-3 및 BD-1 (질량비 85 : 15) : 막두께 30 ㎚
제 5 층 : 표 6 중에 기재된 HBL 재료 : 막두께 5 ㎚
제 6 층 : BAlq : 막두께 25 ㎚
Figure 112016025787527-pat00079
(실시예 7)
두께 0.5 ㎜, 가로 세로 2.5 ㎝ 의 ITO 막을 갖는 유리 기판 (지오마텍사 제조, 표면 저항 10 Ω／□ (Ω／sq. 라고도 한다)) 을 세정 용기에 넣고, 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30 분간 UV-오존 처리를 실시하였다. 이 투명 양극 (ITO 막) 상에 PEDOT (폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))/PSS (폴리스티렌술폰산) 수용액 (BaytronP (표준품)) 을 스핀 코트 (4000 rpm, 60 초간) 하고, 120 ℃ 에서 10 분간 건조시킴으로써, 막두께 약 50 ㎚ 의 홀 주입 수송층을 형성시켰다.
이어서, 표 7 중에 기재된 호스트 재료를 1 질량％, 및 GD-1 을 0.05 질량％ 함유하는 톨루엔 용액을 상기한 버퍼층 (홀 주입 수송층) 상에 스핀 코트 (1000 rpm, 60 초간) 하여, 막두께 약 50 ㎚ 의 발광층을 형성시켰다.
이 발광층에 막두께 약 45 ㎚ 의 ET-4 를 진공 증착법에 의해 성막하여 전자 주입 수송층으로 하고, 또한 불화리튬 0.1 ㎚ 및 금속 알루미늄을 100 ㎚ 를 이 순서대로 증착하여 음극으로 하였다.
이 적층체를 대기에 접촉시키지 않고, 질소 가스로 치환한 글로브 박스 내에 넣고, 유리제의 봉지캔 및 자외선 경화형 접착제 (XNR5516HV, 나가세 치바 (주) 제조) 를 사용해서 봉지하여, 유기 전계 발광 소자 7-1 ∼ 7-3, 비교 소자 7-1 ∼ 7-2 를 얻었다.
Figure 112016025787527-pat00080
이상의 결과로부터, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용한 소자는 효율이 높고, 구동 전압이 낮으며, 내구성이 우수하고, 또한 고온 보관 후의 효율도 높다.
실시예, 및 비교예에서 사용한 화합물을 이하에 나타낸다.
[화학식 68]
Figure 112016025787527-pat00081
[화학식 69]
Figure 112016025787527-pat00082
[화학식 70]
Figure 112016025787527-pat00083
산업상의 이용가능성
본 발명에 의하면, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 우수한 발광 효율과 내구성을 갖고, 또한 구동 전압이 낮으며, 또한 내열성이 우수한 유기 전계 발광 소자에 제공할 수 있는 화합물 및 전하 수송 재료를 제공할 수 있다.
본 발명을 상세하게 또 특정 실시양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
본 출원은, 2010년 9월 8일 출원의 일본 특허출원 (특원 2010-201488) 에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 받아들여진다.
2 … 기판
3 … 양극
4 … 정공 주입층
5 … 정공 수송층
6 … 발광층
7 … 정공 블록층
8 … 전자 수송층
9 … 음극
10 … 유기 전계 발광 소자
11 … 유기층
12 … 보호층
14 … 접착층
16 … 봉지 용기
20 … 발광 장치
30 … 광 산란 부재
31 … 투명 기판
30A … 광 입사면
30B … 광 출사면
32 … 미립자
40 … 조명 장치

Claims (13)

  1. 기판 상에 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 상기 유기층 중 적어도 1 층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112016069503600-pat00084

    [일반식 (1) 중, RS1 은 하기 일반식 (S1) 로 나타내는 기를 나타낸다.
    Figure 112016069503600-pat00085

    X1, X2, X3, 및 X4 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
    L1 은 하기로 이루어지는 군에서 선택되는 연결기를 나타내고, 그 연결기는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 또는 하기 A1 으로 나타내는 축합 고리기로부터 선택되는 치환기를 가져도 된다.
    Figure 112016069503600-pat00086

    A1 은 하기 일반식 (A-5) 로 나타내는 축합고리기를 나타낸다.
    Figure 112016069503600-pat00087

    (일반식 (A-5) 중,
    Y5 는 N(Ra17) 를 나타낸다.
    Ra13, Ra14 및 Ra17 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 하기 치환기군 WA 에서 선택되는 치환기를 나타낸다.
    Rb17 ∼ Rb24 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기를 나타낸다.
    Ra13 및 Ra14 가 결합하여 sp3 탄소 원자를 갖는 고리를 형성해도 된다.
    치환기군 WA : 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기 또는 페닐기)
    RA, RB, 및 RC 는 각각 독립적으로 탄소수 1 ~ 4 의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. RA, RB, 및 RC 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되지만, RA 및 RB 가 함께 RS1 과 동일한 구조를 갖는 기가 되는 경우는 없다. a1 ~ c1 은 각각 독립적으로 0 또는 1 의 정수를 나타낸다.
    RD 는 하기 치환기군 W 에서 선택되는 치환기를 나타낸다. RD 는 복수 존재하는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. d1 은 0 또는 1 의 정수를 나타낸다.
    X1, X2, X3, 및 X4 에 있어서, RD 와 결합하지 않는 탄소 원자는 =CH- 를 나타낸다.
    치환기군 W : 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 실릴기, 시아노기, 상기 A1 로 나타내는 축합 고리기, 및 이들을 조합하여 얻어지는 기]
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층에 적어도 1 종의 인광 발광 재료를 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인광 발광 재료가 하기 일반식 (E-1) 로 나타내는, 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112016025787527-pat00088

    (일반식 (E-1) 중, Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
    A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
    B1 은 Z2 와 탄소 원자와 함께 5 또는 6 원자 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
    (X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
    nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다)
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 인광 발광 재료가 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는, 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112016025787527-pat00089

    (일반식 (E-2) 중, AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다.
    RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
    (X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
    nE2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층에 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 정공 블록층에 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    적어도 1 층의 유기층이 용액 도포법에 의해 성막하여 제조된, 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 유기층이 용액 도포법에 의해 성막하여 제조된, 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 발광 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 표시 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 조명 장치.
  12. 제 1 항에 기재된 상기 일반식 (1) 로 나타내는, 전하 수송 재료.
  13. 제 1 항에 기재된 상기 일반식 (1) 로 나타내는, 화합물.
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