KR20070073868A - 축합 환 함유 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자 - Google Patents

축합 환 함유 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자 Download PDF

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기요시 이케다
미쓰노리 이토
다카시 아라카네
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 특정 구조의 축합 이환기와 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류를 갖는 축합 환 함유 화합물을 제공함과 동시에, 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 갖는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전기발광 소자에 있어서, 당해 유기 박막층의 적어도 한 층이 상기 축합 환 함유 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유함으로써, 발광 효율 및 내열성이 높고, 수명이 매우 긴 유기 전기발광 소자를 제공한다.

Description

축합 환 함유 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광 소자{COMPOUND CONTAINING FUSED RING AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 신규한 축합 환 함유 화합물 및 이를 이용한 유기 전기발광(EL) 소자에 관한 것이며, 특히 발광 효율 및 내열성이 높고, 수명이 매우 긴 유기 EL 소자 및 이를 실현하는 축합 환 함유 화합물에 관한 것이다.
종래, 전극 사이에 유기 발광층을 협지한 유기 EL 소자가 이하에 나타내는 이유 등으로 인해 예의 연구 개발되었다.
(1) 완전 고체 소자이기 때문에, 취급이나 제조가 용이하다.
(2) 자기 발광이 가능하기 때문에, 발광 부재를 필요로 하지 않는다.
(3) 시인성이 우수하기 때문에, 디스플레이에 적합하다.
(4) 풀 컬러화가 용이하다.
이와 같은 유기 EL 소자의 발광 기구로서는, 일반적으로는 유기 발광 매체에 있어서, 일중항 여기 상태(S1 상태로 칭하는 경우가 있다)에 있는 형광 분자가, 기 저 상태로 방사 천이할 때에 생기는 에너지 변환인 형광 발광(luminescence) 현상을 이용하는 것이다. 또한, 유기 발광 매체에 있어서, 삼중항 여기 상태(T1 상태로 칭하는 경우가 있다)에 있는 형광 분자도 상정되지만, 기저 상태로의 방사 천이가 금제 천이로 되기 때문에, 이러한 형광 분자는 비방사성 천이에 의해 삼중항 여기 상태로부터 서서히 다른 상태로 천이하게 된다. 그 결과, 형광 발광을 발생하는 대신에 열에너지가 방출되게 된다.
여기서, 일중항 및 삼중항이란, 형광 분자의 전 스핀 각운동량과 전 궤도 각운동량의 조합 수에 따라 결정되는 에너지의 다중성을 의미한다. 즉, 일중항 여기 상태란, 부대 전자가 없는 기저 상태로부터 전자의 스핀 상태를 바꾸지 않는 채 1개의 전자를 보다 높은 에너지 준위로 천이시킨 경우의 에너지 상태로 정의된다. 또한, 삼중항 여기 상태란, 전자의 스핀 상태를 반대 방향으로 한 상태에서 1개의 전자를 보다 높은 에너지 준위로 천이시킨 경우의 에너지 상태로 정의된다.
물론, 이와 같이 정의되는 삼중항 여기 상태로부터의 발광을, 매우 낮은 온도, 예컨대 액체 질소의 액화 온도(-196℃)로 하면 관찰할 수 있지만, 실용적인 온도 조건이 아니고, 더욱이 얼마 안 되는 발광량에 불과했다.
그런데, 종래의 유기 EL 소자에서의 발광의 전 효율은, 주입된 전하 캐리어(전자 및 정공)의 재결합 효율(φrec), 및 생성된 여기자가 방사 천이를 일으킬 확률(φrad)과 관련이 있고, 따라서 유기 EL 소자에서의 발광의 전 효율(φe1)은 하기 식으로 표시된다.
φe1 = φrec×0.25φrad
여기서, 식 중의 φrad에서의 계수 0.25는 일중항 여기자의 생성 확률을 1/4로 고려한 것이다. 따라서, 재결합 및 여기자의 방사 감쇠가, 확률 계수 1로 일어난다고 하여도 유기 EL 소자의 발광 효율의 이론적 상한은 25%가 된다. 이와 같이, 종래의 유기 EL 소자에 있어서는, 삼중항 여기자를 실질적으로 이용할 수 있지 않고, 일중항 여기자만이 방사 천이를 발생시키고 있었기 때문에, 발광 효율의 상한치가 낮다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 고온 조건이더라도, 유기 발광 재료(호스트 재료)의 삼중항 여기자(삼중항 여기 상태)를 이용하여, 생성된 삼중항 여기자로부터 인광성 도펀트에 에너지를 이동시킴으로써, 형광 발광 현상을 발생시키는 것이 시도되고 있다(예컨대, 비특허문헌 1 참조). 보다 구체적으로는, 4,4-N,N-다이카바졸릴바이페닐과 인광성 도펀트로서의 Ir 착체로 구성된 유기 발광층을 포함하는 유기 EL 소자를 구성함으로써 발광 현상을 발생시킨다고 보고되어 있다.
이러한 상황 하에서, 최근에는 삼중항 여기자를 이용한 인광 소자의 연구가 진행되고 있다. 예컨대, 특허문헌 1 내지 2에 의하면, 피리미딘환이나 퀴나졸린환을 갖는 특정한 화합물은 전자 수송재로서 고효율이고, 이것을 전자 수송층 또는 발광층에 이용하면 발광 휘도 및 발광 효율이 향상되고, 장수명화된 유기 전기발광 소자가 얻어진다고 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 트라이아진환과 카바졸릴기가 연결된 특정한 화합물군이 청색용 호스트 화합물로서 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 5원환과 6원환의 축합된 질소함유 축합 이환기인 벤즈이미다 졸릴기와 카바졸릴기를 모두 겸비한 화합물이 예시되어 있지만, 소자 성능의 예시가 없다. 또한, 6원환이 2개 축합된 질소함유 축합 이환기와 카바졸릴기를 모두 겸비한 화합물의 예시는 없고, 또한 이들 화합물을 인광용 호스트 재료로서 이용한 예는 개시되어 있지 않다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 제2003-031004호 공보
특허문헌 2: 일본 특허공개 제2003-045662호 공보
특허문헌 3: 일본 특허공개 제2002-193952호 공보
특허문헌 4: 일본 특허공개 제2002-319419호 공보
비특허문헌 1: 문헌 [JPn. J. Appl. Phys., 38 (1999) L1502]
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 발광 효율 및 내열성이 높고, 수명이 긴 유기 EL 소자 및 이를 실현하는 축합 환 함유 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 특정 구조의 축합 이환기, 특히 6원환이 2개 축합된 축합 이환기와 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류를 갖는 축합 환 함유 화합물을, 유기 EL 소자의 호스트 재료로서 이용함으로써, 삼중항 여기자 상태를 이용하여 효과적으로 발광시킬 수 있고, 실용적인 수명을 갖고, 더욱이 발광 효율 및 내열성이 우수한 유기 EL 소자가 수득된다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성한 것이다.
즉, 본 발명은, 하기 화학식 1 및/또는 2로 표시되는 축합 이환기, 및 하기 화학식 3 내지 8로부터 선택되는 적어도 하나의 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류를 갖는 축합 환 함유 화합물을 제공하는 것이다.
Figure 112007033258046-PCT00001
Figure 112007033258046-PCT00002
[상기 식에서,
X1 내지 X6은 각각 독립적으로 질소원자, 산소원자, 황원자 또는 탄소원자이고,
Z는 환상 구조를 형성하는 원자단이고,
R은 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소 수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시카보닐기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기 또는 하이드록실기이며, R이 복수인 경우, 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있고,
m 및 n은 각각 0 내지 10의 정수이다.]
Figure 112007033258046-PCT00003
Figure 112007033258046-PCT00004
Figure 112007033258046-PCT00005
Figure 112007033258046-PCT00006
Figure 112007033258046-PCT00007
Figure 112007033258046-PCT00008
[상기 식에서,
R은 상기한 바와 같고,
a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이고,
V는 단일 결합, -CR0R0'-, -SiR0R0'-, -O-, -CO- 또는 -NR0(R0 및 R0'는 각각 독립적으로 수소원자, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기이다)이고,
E는, 기호 E를 둘러싸는 원이 나타내는 환상 구조를 나타내며, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 3 내지 20이고 탄소원자가 질소원자로 치환될 수도 있는 사이클로알케인 잔기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 4 내지 50의 아릴기 또는 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 4 내지 50의 헤테로환기이다.]
또한, 본 발명은, 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 갖는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전기발광 소자에 있어서, 당해 유기 박막층의 적어도 한 층이 상기 축합 환 함유 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.
발명의 효과
본 발명의 축합 환 함유 화합물을 이용한 유기 EL 소자는, 발광 효율 및 내열성이 우수하면서, 매우 긴 수명을 가져, 실용적이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 축합 환 함유 화합물은, 하기 화학식 1 및/또는 2로 표시되는 축합 이환기, 및 하기 화학식 3 내지 8로부터 선택되는 적어도 하나의 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류를 갖는 화합물이다.
화학식 1
Figure 112007033258046-PCT00009
화학식 2
Figure 112007033258046-PCT00010
화학식 1 및 2에 있어서, X1 내지 X6은 각각 독립적으로 질소원자, 산소원자, 황원자 또는 탄소원자이고, 질소원자이면 바람직하다.
또한, X1, X2 및 X3 중의 적어도 하나가 질소원자이면 바람직하다.
화학식 1 및 2에 있어서, Z는 환상 구조를 형성하는 원자단이다. 환상 구조 를 형성하는 원자단으로서는, 예컨대 에틸렌기, 프로필렌기, n-뷰틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기 등의 알킬렌기, 및 이들 알킬렌기의 탄소원자의 적어도 하나가 질소원자 또는 산소원자 등으로 치환되어 헤테로환을 형성하는 기 등을 들 수 있고, 치환기를 가질 수도 있고, 또한 치환기끼리 결합하여 포화 또는 불포화의 환상 구조를 형성할 수도 있다. 환상 구조의 구체예로서는, 예컨대 사이클로뷰테인, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 아다만테인, 노보네인 등의 탄소수 4 내지 12의 사이클로알케인, 사이클로뷰텐, 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 사이클로헵텐, 사이클로옥텐 등의 탄소수 4 내지 12의 사이클로알켄, 사이클로헥사다이엔, 사이클로헵타다이엔, 사이클로옥타다이엔 등의 탄소수 6 내지 12의 사이클로알카다이엔, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 피렌, 크라이센, 아세나프틸렌 등의 탄소수 6 내지 50의 방향족 환, 피라졸, 이미다졸, 피라진, 피리미딘, 인다졸, 피라진, 피리미딘, 이미다졸, 퓨린, 프탈라진, 나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 피롤로이미다졸, 피롤로트라이아졸, 피라졸로이미다졸, 피라졸로트라이아졸, 피라졸로피리미딘, 피라졸로트라이아진, 이미다조이미다졸, 이미다조피리다진, 이미다조피리딘, 이미다조피라진, 트라이아졸로피리딘, 벤조이미다졸, 나프토이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조트라이아졸, 테트라자인덴, 트라이아진, 카바졸 등의 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환 등을 들 수 있다.
화학식 1 및 2에 있어서, R은 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시카보닐기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기 또는 하이드록실기이며, R이 복수인 경우, 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있다.
이 환상 구조로서는 상기 Z에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있다.
화학식 1에 있어서 m은 0 내지 10의 정수이고, 1 내지 5이면 바람직하고, 화학식 2에 있어서 n은 0 내지 10의 정수이고, 1 내지 5이면 바람직하다.
상기 R의 아릴기의 예로서는, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-뷰틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-뷰틸-p-터페닐-4-일기 등을 들 수 있다.
상기 R의 헤테로환기의 예로서는, 1-피롤릴기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라진일기, 2-피리딘일기, 3-피리딘일기, 4-피리딘일기, 1-인돌릴기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-아이소인돌릴기, 2-아이소인돌릴기, 3-아이소인돌릴기, 4-아이소인돌릴기, 5-아이소인돌릴기, 6-아이소인돌릴기, 7-아이소인돌릴기, 2-퓨릴기, 3-퓨릴기, 2-벤조퓨란일기, 3-벤조퓨란일기, 4-벤조퓨란일기, 5-벤조퓨란일기, 6-벤조퓨란일기, 7-벤조퓨란일기, 1-아이소벤조퓨란일기, 3-아이소벤조퓨란일기, 4-아이소벤조퓨란일기, 5-아이소벤조퓨란일기, 6-아이소벤조퓨란일기, 7-아이소벤조퓨란일기, 퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-아이소퀴놀릴기, 3-아이소퀴놀릴기, 4-아이소퀴놀릴기, 5-아이소퀴놀릴기, 6-아이소퀴놀릴기, 7-아이소퀴놀릴기, 8-아이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살린일기, 5-퀴녹살린일기, 6-퀴녹살린일기, 1-카바졸릴기, 2-카바졸릴기, 3-카바졸릴기, 4-카바졸릴기, 9-카바졸릴기, 1-페난트리딘일기, 2-페난트리딘일기, 3-페난트리딘일기, 4-페난트리딘일기, 6-페난트리딘일기, 7-페난트리딘일기, 8-페난트리딘일기, 9-페난트리딘일기, 10-페난트리딘일기, 1-아크리딘일기, 2-아크리딘일기, 3-아크리딘일기, 4-아크리딘일기, 9-아크리딘일기, 1,7-페난트롤린-2-일기, 1,7-페난트롤린-3-일기, 1,7-페난트롤린-4-일기, 1,7-페난트롤린-5-일기, 1,7-페난트롤린-6-일기, 1,7-페난트롤린-8-일기, 1,7-페난트롤린-9-일기, 1,7-페난트롤린-10-일기, 1,8-페난트롤린-2-일기, 1,8-페난트롤린-3-일기, 1,8-페난트롤린-4-일기, 1,8-페난트롤린-5-일기, 1,8-페난트롤린-6-일기, 1,8-페난트롤린-7-일기, 1,8-페난트롤린-9-일기, 1,8-페난트롤린-10-일기, 1,9-페난트롤린-2-일기, 1,9-페난트롤린-3-일기, 1,9-페난트롤린-4-일기, 1,9-페난트롤린-5-일기, 1,9-페난트롤린-6-일기, 1,9-페난트롤린-7-일기, 1,9-페난트롤린-8-일기, 1,9-페난트롤린-10-일기, 1,10-페난트롤린-2-일기, 1,10-페난트롤린-3-일 기, 1,10-페난트롤린-4-일기, 1,10-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-1-일기, 2,9-페난트롤린-3-일기, 2,9-페난트롤린-4-일기, 2,9-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-6-일기, 2,9-페난트롤린-7-일기, 2,9-페난트롤린-8-일기, 2,9-페난트롤린-10-일기, 2,8-페난트롤린-1-일기, 2,8-페난트롤린-3-일기, 2,8-페난트롤린-4-일기, 2,8-페난트롤린-5-일기, 2,8-페난트롤린-6-일기, 2,8-페난트롤린-7-일기, 2,8-페난트롤린-9-일기, 2,8-페난트롤린-10-일기, 2,7-페난트롤린-1-일기, 2,7-페난트롤린-3-일기, 2,7-페난트롤린-4-일기, 2,7-페난트롤린-5-일기, 2,7-페난트롤린-6-일기, 2,7-페난트롤린-8-일기, 2,7-페난트롤린-9-일기, 2,7-페난트롤린-10-일기, 1-페나진일기, 2-페나진일기, 1-페노싸이아진일기, 2-페노싸이아진일기, 3-페노싸이아진일기, 4-페노싸이아진일기, 10-페노싸이아진일기, 1-페녹사진일기, 2-페녹사진일기, 3-페녹사진일기, 4-페녹사진일기, 10-페녹사진일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-티엔일기, 3-티엔일기, 2-메틸피롤-1-일기, 2-메틸피롤-3-일기, 2-메틸피롤-4-일기, 2-메틸피롤-5-일기, 3-메틸피롤-1-일기, 3-메틸피롤-2-일기, 3-메틸피롤-4-일기, 3-메틸피롤-5-일기, 2-t-뷰틸피롤-4-일기, 3-(2-페닐프로필)피롤-1-일기, 2-메틸-1-인돌릴기, 4-메틸-1-인돌릴기, 2-메틸-3-인돌릴기, 4-메틸-3-인돌릴기, 2-t-뷰틸1-인돌릴기, 4-t-뷰틸1-인돌릴기, 2-t-뷰틸3-인돌릴기, 4-t-뷰틸3-인돌릴기 등을 들 수 있다.
또한, 바이페닐, 터페닐 등 벤젠환이 1 내지 10개 결합된 기로는, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피렌일, 코로닐 등의 축합 환을 갖는 것을 들 수 있지만, 특 히 바람직한 것은 벤젠환이 2 내지 5개 결합된 것이며, 분자에 비틀림을 발생시키는 메타 결합을 많이 갖는 것이다.
상기 R의 알킬기의 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, s-뷰틸기, 아이소뷰틸기, t-뷰틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소뷰틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소뷰틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소뷰틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 아이오도메틸기, 1-아이오도에틸기, 2-아이오도에틸기, 2-아이오도아이소뷰틸기, 1,2-다이아이오도에틸기, 1,3-다이아이오도아이소프로필기, 2,3-다이아이오도-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이아이오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소뷰틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소뷰틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소뷰틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다 이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 4-메틸사이클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노보닐기, 2-노보닐기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 4-메틸사이클로헥실기 등을 들 수 있다.
상기 R의 아르알킬기의 예로서는, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐아이소프로필기, 2-페닐아이소프로필기, 페닐-t-뷰틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸아이소프로필기, 2-α-나프틸아이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸아이소프로필기, 2-β-나프틸아이소프로필기, 1-피롤릴메틸기, 2-(1-피롤릴)에틸기, p-메틸벤질기, m-메틸벤질기, o-메틸벤질기, p-클로로벤질기, m-클로로벤질기, o-클로로벤질기, p-브로모벤질기, m-브로모벤질기, o-브로모벤질기, p-아이오도벤질기, m-아이오도벤질기, o-아이오도벤질기, p-하이드록시벤질기, m-하이드록시벤질기, o-하이드록시벤질기, p-아미노벤질기, m-아미노벤질기, o-아미노벤질기, p-나이트로벤질기, m-나이트로벤질기, o-나이트로벤질기, p-사이아노벤질기, m-사이아노벤질기, o-사이아노벤질기, 1-하이드록시-2-페닐아이소프로필기, 1-클로로-2-페닐아이소프로필기 등을 들 수 있다.
상기 R의 알콕시기는 -OY로 표시되며, Y의 예로서는 상기 알킬기와 같은 것을 들 수 있다.
상기 R의 아릴옥시기는 -OY'로 표시되며, Y'의 예로서는 상기 아릴기와 같은 것을 들 수 있다.
상기 R의 아릴티오기는 -SY'로 표시되며, Y'의 예로서는 상기 아릴기와 같은 것을 들 수 있다.
상기 R의 알콕시카보닐기는 -COOY로 표시되는 기이며, Y의 예로서는 상기알킬기와 같은 것을 들 수 있다.
또한, 상기 각 기의 치환기로서는 할로젠원자, 하이드록실기, 아미노기, 나이트로기, 사이아노기, 알킬기, 알켄일기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로환기, 아르알킬기, 아릴옥시기, 알콕시칼보닐기, 카복실기 등을 들 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 축합 이환기가 하기 화학식 13으로 표시되는 축합 이환기이고, 상기 화학식 2로 표시되는 축합 이환기가 하기 화학식 14로 표시되는 축합 이환기이면 바람직하다.
Figure 112007033258046-PCT00011
Figure 112007033258046-PCT00012
[상기 식에서, X7 내지 X15는 상기 X1 내지 X6과 같고, R, m 및 n은 상기한 바와 같 다.]
또한, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 축합 이환기의 예로서는, 1H-피롤리딘, 1H-1-피롤리딘-1H-2-피리딘, 인돌리진, 2H-아이소인돌, 프탈로이미드, 1H-인돌, 스카톨, 인독실, 인돌린-3-온, 이사틴, 1H-인다졸, 인다졸린, 7H-퓨린, 크사틴, 2H-퀴놀리딘, 아이소퀴놀린, 아이소퀴놀론, 파파베린(papaverine), 퀴놀린, 옥신, 에퀴노부신(equinobuxin), 퀴날드산, 2,7-나프틸리딘, 2,6-나프틸리딘, 프탈라진, 1,8-나프틸리딘, 1,7-나프틸리딘, 1,6-나프틸리딘, 1,5-나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘 등의 잔기를 들 수 있고, 이들 중에서도 두개의 환의 축합부에 질소원자를 갖는 인다졸, 퀴놀리딘 및 퀴나졸린 잔기(퀴나졸린일기 또는 퀴나졸린일렌기)가 바람직하다.
이들 각 기는 치환기를 가질 수도 있고, 치환기는 상기 R과 동일하다.
화학식 3
Figure 112007033258046-PCT00013
화학식 4
Figure 112007033258046-PCT00014
화학식 5
Figure 112007033258046-PCT00015
화학식 6
Figure 112007033258046-PCT00016
화학식 7
Figure 112007033258046-PCT00017
화학식 8
Figure 112007033258046-PCT00018
화학식 3 내지 8에 있어서, R은 상기와 같고, a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이다.
화학식 3 내지 8에 있어서, V는 단일 결합, -CR0R0'-, -SiR0R0'-, -O-, -CO- 또는 -NR0(R0 및 R0'은 각각 독립적으로 수소원자, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환 기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기이다)이다.
상기 R0 및 R0'의 아릴기, 헤테로환기 및 알킬기의 예로서는, 상기 R에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다.
화학식 3 내지 8에 있어서, E는 기호 E를 둘러싸는 원이 나타내는 환상 구조를 나타내고, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 3 내지 20이며 탄소원자가 질소원자로 치환될 수도 있는 사이클로알케인 잔기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 4 내지 50의 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 4 내지 50의 헤테로환기이다.
상기 E의 사이클로알케인 잔기의 예로서는, 사이클로프로페인, 사이클로뷰테인, 사이클로프로페인, 사이클로헥세인, 사이클로헵테인, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진 등의 잔기를 들 수 있다.
상기 E의 방향족 탄화수소기로서는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 나프타센, 피렌, 크라이센, 바이페닐, 트라이페닐렌, 플루오렌, 비스플루오렌 등의 잔기를 들 수 있다.
상기 E의 헤테로환기로서는, 피라졸, 이미다졸, 피라진, 피리미딘, 인다졸, 퓨린, 프탈라진, 나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 피롤로이미다졸, 피롤로트라이아졸, 피라졸로이미다졸, 피라졸로트라이아졸, 피라졸로피리미딘, 피라졸로트라이아진, 이미다조이미다졸, 이미다조피리다진, 이미다조피리딘, 이미다조피라진, 트라이아졸로피리딘, 벤조이미다졸, 나프 토이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조트라이아졸, 테트라자인덴, 트라이아진, 카바졸 등의 잔기를 들 수 있다.
상기 화학식 3으로서는, 예컨대 하기 화학식 15 내지 18로 표시되는 구조를 들 수 있다(화학식 4에 대해서도 동일한 구조를 들 수 있다).
Figure 112007033258046-PCT00019
Figure 112007033258046-PCT00020
Figure 112007033258046-PCT00021
Figure 112007033258046-PCT00022
(a, b 및 R은 상기와 같고, R1 내지 R8은 R과 같다.)
또한, 화학식 15 내지 18의 구체예로서 이하와 같은 구조를 들 수 있다. 한편, Me는 메틸기를 나타낸다.
Figure 112007033258046-PCT00023
상기 화학식 5로서는, 예컨대 하기 화학식 19 내지 22로 표시되는 구조를 들 수 있다.
Figure 112007033258046-PCT00024
Figure 112007033258046-PCT00025
Figure 112007033258046-PCT00026
Figure 112007033258046-PCT00027
(a, b, R, 및 R1 내지 R8은 상기와 같다.)
또한, 화학식 19 내지 22의 구체예로서 이하와 같은 구조를 들 수 있다.
Figure 112007033258046-PCT00028
상기 화학식 6의 구체예로서는, 예컨대 이하와 같은 구조를 들 수 있다(화학식 7에 대해서도 동일한 구조를 들 수 있다).
Figure 112007033258046-PCT00029
상기 화학식 8의 구체예로서는, 예컨대 이하와 같은 구조를 들 수 있다.
Figure 112007033258046-PCT00030
또한, 본 발명의 축합 환 함유 화합물로서는, 하기 화학식 9 내지 12 중 어느 하나로 표시되는 축합 환 함유 화합물이면 바람직하다.
(Cz-L)n1―A
(Cz)n2―L―A
Cz―L―(A)n3
L―(A―Cz)n4
화학식 9 내지 12에 있어서, A는 상기 화학식 1 및/또는 2로 표시되는 축합 이환기이며, A가 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 9 내지 12에 있어서, Cz는 상기 화학식 3 내지 8 중 어느 하나로 표시되는 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류이며, Cz가 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 9 내지 12에 있어서, L은 단일 결합, 핵탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 핵탄소수 2 내지 50의 헤테로환기, 핵탄소수 2 내지 50의 아릴 치환 헤테로환기, 핵탄소수 2 내지 50의 다이아릴 치환 헤테로환기, 또는 핵탄소수 2 내지 50의 트라이아릴 치환 헤테로환기이며, 이들 각 기는 치환기를 가질 수도 있고, L이 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 9에 있어서, n1은 1 내지 10의 정수이고, 1 내지 5의 정수이면 바람직하고, 화학식 10에 있어서, n2는 1 내지 10의 정수이고, 1 내지 5의 정수이면 바람직하고, 화학식 11에 있어서, n3은 1 내지 10의 정수이고, 1 내지 5의 정수이면 바람직하고, 화학식 12에 있어서, n4는 1 내지 10의 정수이고, 1 내지 5의 정수이면 바람직하다.
상기 L의 방향족 탄화수소기로서는, 예컨대 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 나프타센, 피렌, 크라이센, 바이페닐, 트라이페닐렌, 플루오렌, 비스플루오렌 등의 잔 기를 들 수 있다.
상기 L의 헤테로환기로서는, 예컨대 피라졸, 이미다졸, 피라진, 피리미딘, 인다졸, 퓨린, 프탈라진, 나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 피롤로이미다졸, 피롤로트라이아졸, 피라졸로이미다졸, 피라졸로트라이아졸, 피라졸로피리미딘, 피라졸로트라이아진, 이미다조이미다졸, 이미다조피리다진, 이미다조피리딘, 이미다조피라진, 트라이아졸로피리딘, 벤조이미다졸, 나프토이미다졸, 벤즈옥사졸, 나프트옥사졸, 벤조티아졸, 나프토티아졸, 벤조트라이아졸, 테트라자인덴, 트라이아진, 카바졸 등의 잔기를 들 수 있다.
상기 L의 아릴 치환 헤테로환기, 다이아릴 치환 헤테로환기 및 트라이아릴 치환 헤테로환기로서는, 상기 헤테로환기가 상기 방향족 탄화수소기로 치환된 것 등을 들 수 있다.
본 발명의 축합 환 함유 화합물로서는, 특히 이하와 같은 구조를 갖는 것이 바람직하다.
Cz-L-Qu, Cz-L-(Qu)2, Cz-L-Qu-L-Cz, Cz-L-Qu-L'-Qu, Cz-L-Het-Qu, Cz-L-Het-(Qu)2, Cz-L-Qu-Het(Cz 및 L은 상기와 같다. L'는 상기 L과 같고 종류가 다른 것이다. Qu는 퀴나졸린일기 또는 퀴나졸린일렌기이고, Het는 헤테로환기이다.)
본 발명의 축합 환 함유 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112007033258046-PCT00031
Figure 112007033258046-PCT00032
Figure 112007033258046-PCT00033
Figure 112007033258046-PCT00034
Figure 112007033258046-PCT00035
다음으로, 본 발명의 유기 EL 소자에 대하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 갖는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 EL 소자에 있어서, 당해 유기 박막층의 적어도 한 층이 본 발명의 축합 환 함유 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유한다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 상기 발광층이 상기 축합 환 함유 화합물과 발광성 금속 착체를 함유하면 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 축합 환 함유 화합물이 호스트 재료이고, 상기 발광성 금속 착체가 인광성 도펀트이면 바람직하다. 그 이유는, 호스트 재료가 상기 축합 환 함유 화합물이면, 상기 인광성 도펀트와 조합함으로써, 실온 조건(20℃)이더라도 상기 축합 환 함유 화합물의 삼중항 여기자 상태를 효과적으로 이용할 수 있다. 즉, 상기 축합 환 함유 화합물에서 생성된 삼중항 상태로부터 인광성 도펀트에 대하여 에너지를 효과적으로 이동시킴으로써, 높은 발광 효율로 형광 발광 현상을 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 축합 환 함유 화합물은, 유리전이온도가 120℃ 이상인 것이 바람직하고, 120℃ 내지 190℃의 범위인 것이 보다 바람직하고, 130℃ 내지 180℃의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 유리전이온도가 120℃ 이상이면, 인광성 도펀트와 조합한 경우에, 결정화되기 어렵고, 수명이 길게 유지되고, 고온 환경 조건에서 통전한 경우에 회로 단락이 발생하기 어렵고, 유기 EL 소자의 사용 환경이 제한되는 일이 없다. 또한, 유리전이온도가 190℃ 이하이면, 증착에 의해 성막할 때에 열분해가 일어나기 어렵고, 취급이 용이하다. 한편, 유리전이온도(Tg)는 주사형 열량계(DSC, Differential Scanning Calorimeter)를 이용하여, 질소 순환 상태에서 예컨대 10℃/분의 승온 조건으로 가열한 경우에 얻어지는 비열의 변화점으로서 구할 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층의 상기 축합 환 함유 화합 물의 삼중항 에너지를 E1로 하고, 인광성 도펀트의 삼중항 에너지의 값을 E2로 했을 때에, E1>E2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 삼중항 에너지 관계에 있어서, 상기 축합 환 함유 화합물과 인광성 도펀트를 조합함으로써, 실온 조건이더라도 상기 축합 환 함유 화합물의 삼중항 여기자 상태를 확실히 이용할 수 있다. 즉, 상기 축합 환 함유 화합물로 생성한 삼중항 상태로부터 인광성 도펀트에 대하여 에너지를 확실히 이동시킴으로써 발광 현상을 발생시킬 수 있다.
상기 발광성 금속 착체는, 전술한 바와 같이, 인광성 도펀트이면 바람직하고, Ir, Ru, Pd, Pt, Os, 및 Re로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 인광성 도펀트가 이들 금속 착체이면, 본 발명의 축합 환 함유 화합물의 삼중항 여기자로부터 효과적으로 에너지를 이동시킬 수 있기 때문이다.
본 발명에서 사용하는 발광성 금속 착체로서, 하기의 식으로 표시되는 구조를 갖는 금속 착체가 바람직하다.
MYp, MYpY'q, (MM')Yp, (MM')YpY'q, Yp(MM')Yq
[M, M': Ir, Ru, Pd, Pt, Os 및 Re로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속이며, 분자내에 동종 또는 이종의 금속을 2개 이상 보유하여 복핵으로 되어 있을 수도 있다.
Y, Y': 리간드. 금속의 가수에 부합하여 동종 또는 이종의 리간드가 배위하고 있을 수 있다.
p, q: 금속의 가수를 상한으로 한 정수이다.]
본 발명에서 이용하는 발광성 금속 착체로서는, 유기 EL 소자에 사용할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 금속 착체의 리간드가 페닐피리딘 골격, 페닐퀴놀린 골격, 페닐아이소퀴놀린 골격, 바이피리딜 골격, 페난트롤린 골격 및 벤조티오펜피리딘 골격으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 골격을 갖는 것이 바람직하다. 그 이유는, 이들 골격을 분자내에 가짐으로써, 축합 환을 분자내에 보유하는 화합물의 삼중항 여기자로부터 효과적으로 에너지를 이동시킬 수 있기 때문이다.
이 발광성 금속 착체의 예로서는, 트리스(2-페닐아이소퀴놀린)이리듐(Ir(piq)3), 트리스(2-페닐피리딘)이리듐, 비스(2-페닐퀴놀린)이리듐 아세틸 아세토네이트(Ir(pq)2(acac)), 비스(2-페닐아이소퀴놀린)이리듐 아세틸 아세토네이트(Ir(piq)2(acac)), 비스(2-벤조티오펜피리딘)이리듐 아세틸 아세토네이트(Ir(btpy)2(acac)), 트리스(2-페닐피리딘)루테늄, 트리스(2-페닐피리딘)팔라듐, 비스(2-페닐피리딘)백금, 트리스(2-페닐피리딘)오스뮴, 트리스(2-페닐피리딘)레늄, 옥타에틸백금 포르피린, 옥타페닐백금 포르피린, 옥타에틸팔라듐 포르피린, 옥타페닐팔라듐 포르피린 등을 들 수 있고, Ir(piq)3, Ir(pq)2(acac), Ir(piq)2(acac), Ir(btpy)2(acac)가 바람직하다.
Figure 112007033258046-PCT00036
본 발명에 있어서, 발광층 중의 상기 발광성 금속 착체의 배합량은 상기 축합 환 함유 화합물(호스트 재료) 100중량부에 대하여 0.1 내지 50중량부이면 바람직하고, 0.5 내지 40중량부이면 보다 바람직하고, 1 내지 30중량부이면 더욱 바람직하다. 그 이유는, 상기 발광성 금속 착체의 배합량이 0.1중량부 이상이면, 첨가 효과가 발현되어 상기 축합 환 함유 화합물의 삼중항 여기자로부터 효과적으로 에너지를 이동시킬 수 있기 때문이며, 배합량이 50중량부 이하이면, 발광성 금속 착체를 균일하게 배합하는 것이 용이하여 발광 휘도가 흐트러지는 일이 없기 때문이다.
본 발명의 유기 EL 소자의 대표적인 소자 구성으로서는,
(1) 양극/발광층/음극
(2) 양극/정공 주입층/발광층/음극
(3) 양극/발광층/전자 주입층/음극
(4) 양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극
(5) 양극/유기 반도체층/발광층/음극
(6) 양극/유기 반도체층/전자 장벽층/발광층/음극
(7) 양극/유기 반도체층/발광층/부착 개선층/음극
(8) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
(9) 양극/절연층/발광층/절연층/음극
(10) 양극/무기 반도체층/절연층/발광층/절연층/음극
(11) 양극/유기 반도체층/절연층/발광층/절연층/음극
(12) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/절연층/음극
(13) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극
등의 구조를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층에 함유시키는 축합 환 함유 화합물 및 발광성 금속 착체는 전술한 바와 같다.
또한, 본 발명의 목적이 저해되지 않는 범위에서, 소망에 따라 발광층에 다른 공지된 발광 재료(PVK, PPV, CBP, Alq, BAlq, 공지된 착체 등)를 함유시킬 수도 있다.
본 발명에 있어서 발광층을 형성하는 방법으로서는, 예컨대 증착법, 스핀 코팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 두께 5㎚ 내지 5㎛의 정공 주입층을 설치할 수도 있다. 이러한 정공 주입층을 설치함으로써, 발광층으로의 정공 주입이 양호해지고, 높은 발광 휘도가 얻어지거나 또는 저전압 구동이 가능해진다. 또한, 이 정공 주입층에는, 1×104 내지 1×106V/cm의 범위의 전압을 인가한 경우에 측정되는 정공 이동도가 1×10-6cm2/V·초 이상으로서, 이온화 에너지가 5.5eV 이하인 화합물을 사 용하는 것이 바람직하다. 이러한 정공 주입층의 재료로서는, 예컨대 포르피린 화합물, 방향족 3급 아민 화합물, 스타이릴아민 화합물, 방향족 다이메틸리딘계 화합물, 축합 방향족 환 화합물을 들 수 있고, 더욱 구체예로는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(NPD로 약기함)이나 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(MTDATA로 약기함) 등의 유기 화합물을 들 수 있다. 또한, 필요에 따라 정공 주입층을 2층 이상 적층하는 것도 더욱 바람직하다. 이 때, 양극/정공 주입층 1(정공 주입 재료 1)/정공 주입층 2(정공 주입 재료 2)/‥‥/발광층의 순서로 적층할 때, 정공 주입 재료의 이온화 에너지(Ip)는 Ip(정공 주입 재료 1)<Ip(정공 주입 재료 2)‥‥로 되는 것이 구동 전압을 저감시키는 데에 있어서 바람직한 형태이다.
또한, 정공 주입층의 구성 재료로서, p형-Si나 p형-SiC 등의 무기 화합물을 사용하는 것도 바람직하다. 또한, 상기 정공 주입층과 양극층 사이, 또는 상기 정공 주입층과 발광층 사이에, 도전율이 1×10-10s/cm 이상의 유기 반도체층을 설치하는 것도 바람직하다. 이러한 유기 반도체층을 설치함으로써, 발광층으로의 정공 주입이 더욱 양호해진다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 두께 5㎚ 내지 5㎛의 전자 주입층을 설치할 수도 있다. 이러한 전자 주입층을 설치함으로써, 발광층으로의 전자 주입이 양호해지고, 높은 발광 휘도가 얻어지거나 또는 저전압 구동이 가능해진다. 또한, 이 전자 주입층에는 1×104 내지 1×106V/cm의 범위의 전압을 인가한 경우에 측정되는 전자 이동도가 1×10-6cm2/V·초 이상으로서, 이온화 에너지가 5.5eV를 넘는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 전자 주입층의 재료로서는, 예컨대 8-하이드록시퀴놀린의 금속 착체(Al 킬레이트: Alq) 또는 그의 유도체, 옥사다이아졸 유도체 등을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층에 알칼리 금속을 함유시킴으로써 현저한 저전압화와 동시에 장수명화를 도모할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 발광층과 음극 사이에 두께 5㎚ 내지 5㎛의 정공 장벽층을 설치할 수도 있다. 이러한 정공 장벽층을 설치함으로써, 유기 발광층으로의 정공의 폐쇄성이 향상되고, 높은 발광 휘도가 얻어지거나, 또는 저전압 구동이 가능해진다. 이러한 정공 장벽층의 재료로서는, 2,9-다이메틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린이나, 2,9-다이에틸-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린 등을 들 수 있지만, 알칼리 금속, 예컨대 Li나 Cs를 추가로 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 정공 장벽층의 재료에 알칼리 금속을 조합시킴으로써 유기 EL 소자의 구동에 대하여 현저한 저전압화와 동시에 장수명화를 도모할 수 있다. 한편, 알칼리 금속을 함유시키는 경우, 그 함유량을 정공 장벽층의 전체량을 100중량%로 했을 때에, 0.01 내지 30중량%로 하는 것이 바람직하고, 0.05 내지 20중량%로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.01 내지 15중량%로 하는 것이 더욱 바람직하다. 그 이유는, 알칼리 금속의 함유량이 0.01중량% 이상이면 첨가 효과가 발현되고, 함유량이 30중량% 이하이면 알칼리 금속의 분산성이 균일하여 발광 휘도가 흐트러지는 일이 없기 때문 이다.
본 발명에 있어서, 상기 정공 주입층, 전자 주입층, 정공 저지층을 형성하는 방법으로서는, 예컨대 증착법, 스핀 코팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 음극과 유기 박막층과의 계면 영역에 환원성 도펀트가 첨가되면 바람직하다.
환원성 도펀트로서는, 알칼리 금속, 알칼리 금속 착체, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 착체, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속, 희토류 금속 착체, 희토류 금속 화합물, 및 이들의 할로젠화물 및 산화물 등으로부터 선택된 적어도 1종류를 들 수 있다.
상기 알칼리 금속으로서는, Li(일함수: 2.93eV), Na(일함수: 2.36eV), K(일함수: 2.28eV), Rb(일함수: 2.16eV), Cs(일함수: 1.95eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 3.0eV 이하인 것이 특히 바람직하다. 이들 중, 바람직하게는 Li, K, Rb 및 Cs이다.
상기 알칼리 토금속으로서는, Ca(일함수: 2.9eV), Sr(일함수: 2.0 내지 25eV), Ba(일함수: 2.52eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 3.0eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 희토류 금속으로서는, Sc, Y, Ce, Tb, Yb 등을 들 수 있고, 일함수가 3.0eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
이상의 금속 중 바람직한 금속은, 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입역에의 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 가능하다.
상기 알칼리 금속 화합물로서는, Li2O, Cs2O, K2O 등의 알칼리 산화물, LiF, NaF, CsF, KF 등의 알칼리 할로젠화물 등을 들 수 있고, LiF, LiO, NaF의 알칼리 산화물 또는 알칼리 불화물이 바람직하다.
상기 알칼리 토금속 화합물로서는, BaO, SrO, CaO 및 이들을 혼합한 BaxSr1-xO(0<x<1) 및 BaxCa1-xO(0<x<1) 등을 들 수 있고, BaO, SrO 및 CaO가 바람직하다.
상기 희토류 금속 화합물로서는, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3 등을 들 수 있고, YbF3, ScF3 및 TbF3가 바람직하다.
상기 알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체로서는, 각각 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온, 희토류 금속 이온의 적어도 하나를 함유하는 것이면 특별히 한정은 없다. 또한, 리간드로서는 퀴놀린올, 벤조퀴놀린올, 아크리딘올, 페난트리딘올, 하이드록시페닐옥사졸, 하이드록시페닐티아졸, 하이드록시다이아릴옥사다이아졸, 하이드록시다이아릴티아다이아졸, 하이드록시페닐피리딘, 하이드록시페닐벤조이미다졸, 하이드록시벤조트라이아졸, 하이드록시풀보레인, 바이피리딜, 페난트롤린, 프탈로사이아닌, 포르피린, 사이클로펜타다이엔, β-다이케톤류, 아조메틴류, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되지 않는다.
환원성 도펀트의 첨가 형태로서는, 상기 계면 영역에 층 형상 또는 섬 형상으로 형성하면 바람직하다. 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착법에 의해 환원성 도펀트를 증착하면서, 계면 영역을 형성하는 발광 재료나 전자 주입 재료인 유기물을 동시에 증착시켜 유기물 중에 환원 도펀트를 분산하는 방법이 바람직하다. 분산 농도로서는 몰비로 유기물:환원성 도펀트=100:1 내지 1:100, 바람직하게는 5:1 내지 1:5이다.
환원성 도펀트를 층 형상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 층 형상으로 형성한 후에, 환원 도펀트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 바람직하게는 층 두께 0.1 내지 15㎚로 형성한다.
환원성 도펀트를 섬 형상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 섬 형상으로 형성한 후에, 환원 도펀트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 바람직하게는 섬 두께 0.05 내지 1㎚로 형성한다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 양극은 유기 EL 표시 장치의 구성에 따라 하부 전극 또는 대향 전극에 해당하지만, 상기 양극은 일함수가 큰(예컨대, 4.0eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 아연 산화물(IZO), 요오드화구리(CuI), 산화주석(SnO), 산화아연(ZnO), 금, 백금, 팔라듐 등의 전극 재료를 단독으로 사용하거나, 또는 이들 전극 재료를 2종 이상 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이들 전극 재료를 사용함으로써 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 전자빔 증착법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, MOCVD(Metal Oxide Chemical Vapor Deposition)법, 플라즈마 CVD법 등의 건조 상태에서의 성막이 가능한 방법을 이용하여 균일한 두께를 갖는 양극을 형성할 수 있다. 한편, 양극에서 EL 발광을 취출하는 경우에는 상기 양극을 투명 전극으로 할 필요가 있다. 그 경우, ITO, IZO, CuI, SnO, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 사용하여 EL 발광의 투과율을 70% 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 양극의 막 두께도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 10 내지 1,000㎚의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 200㎚의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그 이유는, 양극의 막 두께를 이러한 범위내의 값으로 함으로써, 균일한 막 두께 분포나 70% 이상의 EL 발광의 투과율이 얻어지는 한편, 양극의 시트 저항을 1,000Ω/□ 이하의 값, 보다 바람직하게는 100Ω/□ 이하의 값으로 할 수 있기 때문이다. 한편, 양극(하부 전극)과, 유기 발광 매체와, 음극(대향 전극)을 순차적으로 설치하고, 상기 하부 전극 및 대향 전극을 XY 매트릭스 형상으로 구성함으로써 발광면에서의 임의의 화소를 발광시키는 것도 바람직하다. 즉, 양극 등을 이와 같이 구성함으로써 유기 EL 소자에 있어서 여러 가지의 정보를 용이하게 표시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 음극에 관해서도, 유기 EL 소자의 구성에 따라 하부 전극 또는 대향 전극에 해당하지만, 일함수가 작은(예컨대, 4.0eV 미만)금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물 또는 함유물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 세슘, 마그네슘, 리튬, 마그네슘-은 합금, 알루미늄, 산화알루미늄, 알루미늄-리튬 합금, 인듐, 희토류 금속, 이들 금속과 유기 박막층의 재료와의 혼합물, 및 이들 금속과 전자 주입층 재 료와의 혼합물 등으로 이루어지는 전극 재료를 단독으로 사용하거나, 또는 이들 전극 재료를 2종 이상 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 음극의 막 두께에 관해서도, 양극과 마찬가지로 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적으로 10 내지 1,000㎚의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 200㎚의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 음극으로부터 EL 발광을 취출하는 경우, 상기 음극을 투명 전극으로 할 필요가 있고, 그 경우 EL 발광의 투과율을 70% 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 음극에 관해서도, 양극과 마찬가지로 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건조 상태에서의 성막이 가능한 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에서의 지지 기판은, 기계적 강도가 우수하고 수분이나 산소의 투과성이 적은 것이 바람직하며, 구체적으로는 유리판, 금속판, 세라믹판 또는 플라스틱판(폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에스터 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 불소 수지 등) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 재료로 이루어진 지지 기판은, 유기 EL 소자내에의 수분의 침입을 회피하기 위해 추가로 무기막을 형성하거나 불소 수지를 도포하여 방습 처리나 소수성 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 특히 유기 박막층으로의 수분의 침입을 회피하기 위해 지지 기판에서의 함수율 및 가스 투과 계수를 작게하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 지지 기판의 함수율을 0.0001중량% 이하로 하고 가스 투과 계수를 1×10-13 cc·cm/cm2· sec·cmHg 이하로 하는 것이 각각 바람직하다.
다음으로, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
한편, 각 실시예에 있어서 수득된 유기 EL 소자의 성능은, 아래와 같이 하여 평가한다.
(1) 초기 성능: 소정의 전압을 인가하고, 그 때의 전류치를 측정하는 동시에, 휘도계로 발광 휘도치와 CIE1931 색도 좌표로써의 색도 좌표를 측정하여 평가했다.
(2) 수명: 초기 휘도 1000cd/m2로 정전류 구동하여 휘도의 반감기에서 평가했다.
실시예 1 (화합물 (H-1)의 합성 및 유기 EL 소자의 제작)
(1) 화합물 (H-1)의 합성
화합물 (H-1)을 아래와 같이 하여 합성했다.
Figure 112007033258046-PCT00037
100㎖ 3구 플라스크에, 2-페닐-4-클로로퀴나졸린(알드리치사 카탈로그 No. 16, 243-4) 1.68g(7밀리몰), 4'-(N-카바졸릴)바이페닐보론산 2.80g(7.7밀리몰) 및 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.243g(0.21밀리몰, 3몰% Pd)을 넣고, 용기 내를 아르곤 치환했다. 또한, 1,2-다이메톡시에테인 26㎖ 및 2M 탄산나트륨 수 용액 12.5㎖(3eq)를 가하고, 90℃의 오일욕에서 9시간 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 생성된 분말을 여과하여 취하여 화합물 (H-1) 3.27g을 수득했다. 수득된 화합물 (H-1)에 대하여 FD-MS(Field Desorption-Mass Spectrum)를 측정한 결과를 이하에 나타낸다.
FD-MS: C38H25N3에 대한 산출치=524, 측정치 m/z=524(M+, 100)
또한, 수득된 (H-1)을 추가로 승화 정제(340℃, 2×10-3Pa)하여 유기 EL 소자의 제작에 이용했다.
(2) 유기 EL 소자의 제작
25㎜×75㎜×0.7㎜ 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판을 아이소프로필 알코올 증에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정 후의 투명 전극 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측면 상에 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 10㎚의 구리 프탈로사이아닌 막(이하 「CuPc 막」으로 약기함)을 성막했다. 이 CuPc 막은 정공 주입층으로서 기능한다. CuPc 막 상에 막 두께 30㎚의 하기 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐 막(이하, 「α-NPD 막」으로 약기함)을 성막했다. 이 α-NPD 막은 정공 수송층으로서 기능한다. 또한, α-NPD 막 상에, 상기 화합물 (H-1)을 호스트 재료로 하고, 동시에 인광 발광성의 Ir 금속 착체 도펀트로 하여, 적색 발광의 하기 비스(2-페닐아이소퀴놀린)이리듐아세틸 아세토네이 트(이하 「(Ir(piq)2(acac))」로 약기함)를 첨가하여 증착하여 막 두께 30㎚의 발광층을 성막했다. 발광층 중에서의 Ir(piq)2(acac)의 농도는 15중량%로 했다. 발광층 상에 막 두께 10㎚의 하기 1,1'-비스페닐)-4-올레이트)비스(2-메틸-8-퀴놀린올라토)알루미늄(이하, 「BAlq 막」으로 약기함)을 성막했다. 이 BAlq 막은 정공 장벽층으로서 기능한다. 또한, 이 막 상에 막 두께 40㎚의 8-하이드록시퀴놀린의 알루미늄 착체(이하, 「Alq 막」으로 약기함)를 성막했다. 이 Alq 막은 전자 주입층으로서 기능한다. 그 다음, 할로젠화 알칼리 금속인 LiF를 0.2㎚의 두께로 증착하고, 이어서 알루미늄을 150㎚의 두께로 증착했다. 이 Al/LiF는 음극으로서 기능한다. 이렇게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure 112007033258046-PCT00038
수득된 소자에 대하여, 통전시 험을 실시한 바, 전압 5.5V 및 전류 밀도 1.1mA/cm2로써, 발광 휘도 101.0cd/m2의 적색 발광이 수득되고, 색도 좌표는 (0.668, 0.327)이고, 발광 효율은 9.2cd/A이었다. 또한, 이 소자를 초기 휘도 1000cd/m2로써 정전류 구동시켜 발광 휘도 500cd/m2까지 반감하는 시간은 25000시간이었다.
실시예 2 (화합물 (H-2)의 합성 및 유기 EL 소자의 제작)
(1) 화합물 (H-2)의 합성
화합물 (H-2)를 아래와 같이 하여 합성했다.
Figure 112007033258046-PCT00039
중간체 b의 합성은 문헌 [J. Bergman, A. Brynolf, B. Elman and E. Vuorinen, Tetrahedron, 42, 3697-3706 (1986)]에 기재된 방법을 응용하여 합성했다. 즉, 500㎖ 3구 플라스크에, 페닐마그네슘 브로마이드의 1M 테트라하이드로퓨란 용액100㎖(100밀리몰)를 넣고, 건조 에터 100㎖를 가하고, 45℃의 오일욕에서 가열 환류시켰다. 그 중에 2-사이아노아닐린 5.91g(50밀리몰)의 건조 에터 50㎖ 용액을 30분에 걸쳐 적하했다. 또한, 1.5시간 환류시킨 후, 0℃까지 빙수욕에서 냉각했다. 이어서, 4-브로모벤조산 클로라이드 13.2g(60밀리몰)의 건조 에터 100㎖ 용액을 10분에 걸쳐 적하하고, 45℃의 오일욕에서 2시간 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 0℃까지 빙수욕에서 냉각하고, 포화 염화암모늄 수용액을 첨가했다. 석출물을 여과하고, 소량의 메탄올로 세정한 후 진공 건조하여 중간체 b 7.59g을 었었다(수율 42%).
100㎖ 3구 플라스크에, 중간체 b 2.53g(7밀리몰), 4-(N-카바졸릴)페닐보론산 2.07g(7.7밀리몰) 및 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.243g(0.21밀리몰, 3몰% Pd)을 넣고 용기 내를 아르곤 치환했다. 또한, 1,2-다이메톡시에테인 26㎖, 및 2M 탄산나트륨 수용액 12.5㎖(3eq)를 가하고, 90℃의 오일욕에서 9시간 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 생성된 분말을 여과하여 취하여 화합물 (H-2) 3.27g을 수득했다. 수득된 화합물 (H-2)에 대하여 FD-MS를 측정한 결과를 이하에 나타낸다.
FD-MS: C38H25N3에 대한 산출치=524, 측정치 m/z=524(M+, 100)
또한, 수득된 (H-2)를 추가로 승화 정제(340℃, 2×10-3Pa)하여 유기 EL 소자의 제작에 이용했다.
(2) 유기 EL 소자의 제작
실시예 1의 (2)에 있어서, 발광층의 호스트 재료로서 화합물 (H-1) 대신에 수득된 화합물 (H-2)를 이용한 것 외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
수득된 유기 EL 소자에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 통전 시험 및 수명을 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3 (화합물 (H-3)의 합성 및 유기 EL 소자의 제작)
(1) 화합물 (H-3)의 합성
화합물 (H-3)을 아래와 같이 하여 합성했다.
Figure 112007033258046-PCT00040
500㎖ 3구 플라스크에, 마그네슘 2.4g(100밀리몰) 및 건조 테트라하이드로퓨란 100㎖를 넣고, 4-(N-카바졸릴)페닐브로마이드 35.4g(110밀리몰)의 테트라하이드로퓨란 용액 100㎖ 용액을 첨가하여 그리냐르 시약을 조제했다. 45℃의 오일욕에서 가열하는 중에 2-사이아노아닐린 5.91g(50밀리몰)의 건조 테트라하이드로퓨란 50㎖ 용액을 30분에 걸쳐 적하했다. 또한, 1.5시간 가열 반응한 후, 0℃까지 빙수욕에서 냉각했다. 이어서, 4-브로모벤조산 클로라이드 13.2g(60밀리몰)의 건조 에터 100㎖ 용액을 10분에 걸쳐 적하하고, 45℃의 오일욕에서 2시간 가열했다. 반응 종료 후, 0℃까지 빙수욕에서 냉각하고, 포화 염화암모늄 수용액을 첨가했다. 석출물을 여과하고, 소량의 메탄올로 세정한 후 진공 건조하여 중간체 d 12.6g을 얻었다(수율 48%).
100㎖의 3구 플라스크에, 중간체 d 3.69g(7밀리몰), 4-(N-카바졸릴)페닐보론산 2.07g(7.7밀리몰) 및 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.243g(0.21밀리몰, 3몰% Pd)을 넣고, 용기 내를 아르곤 치환했다. 또한, 1,2-다이메톡시에테인 26㎖ 및 2M 탄산나트륨 수용액 12.5㎖(3eq)를 가하고, 90℃의 오일욕에서 9시간 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 생성된 분말을 여과하여 취하여 화합물 (H-3) 4.05g을 수득했다. 수득된 화합물 (H-3)에 대하여 FD-MS를 측정한 결과를 이하에 나타낸다.
FD-MS: C50H32N4에 대한 산출치=689, 측정치 m/z=689(M+, 100)
또한, 수득된 (H-3)을 추가로 승화 정제(390℃, 2×10-3Pa)하여 유기 EL 소자의 제작에 이용했다.
(2) 유기 EL 소자의 제작
실시예 1의 (2)에 있어서, 발광층의 호스트 재료로서 화합물 (H-1) 대신에 수득된 화합물 (H-3)을 이용한 것 외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
수득된 유기 EL 소자에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 통전 시험 및 수명을 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 4 (유기 EL 소자의 제작)
실시예 1의 (2)에 있어서, 발광층의 도펀트로서 Ir(piq)2(acac) 대신에 등색 발광의 상기 Ir(pq)2(acac)를 이용한 것 외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
수득된 유기 EL 소자에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 통전 시험 및 수명을 평가한 결과를 표 1에 나타낸다.
비교예 1 (유기 EL 소자의 제작)
실시예 1에 있어서, 발광층 중의 호스트 재료로서 화합물 (H-1) 대신에 하기 CBP를 이용한 것 외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
수득된 유기 EL 소자에 대하여, 실시예 1과 동일하게 하여 통전 시험 및 수명을 평가한 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 2의 유기 EL 소자는 수명이 짧고 비실용적이었다.
Figure 112007033258046-PCT00041
Figure 112007033258046-PCT00042
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 유기 EL 소자는, 축합 환 함유 화합물을 호스트 재료로 하여 발광층을 형성함으로써, 비교예 1에서 인광 재료로서 널리 사용되고 있는 공지된 화합물 CBP를 호스트 재료로 하여 발광층을 형성한 경우에 대하여 수명이 2 내지 3배라는 현저한 효과가 얻어진다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 축합 환 함유 화합물을 이용한 유 기 EL 소자는, 발광 효율 및 내열성이 높고, 수명이 매우 길기 때문에, 실용적이다.
이 때문에, 풀 컬러 디스플레이, 정보 표시 기기, 자동 표시 기기, 조명 기기로서 매우 실용적이고 또한 유용하다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1 및/또는 2로 표시되는 축합 이환기, 및 하기 화학식 3 내지 8로부터 선택되는 적어도 하나의 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류를 갖는 축합 환 함유 화합물.
    화학식 1
    Figure 112007033258046-PCT00043
    화학식 2
    Figure 112007033258046-PCT00044
    [상기 식에서,
    X1 내지 X6은 각각 독립적으로 질소원자, 산소원자, 황원자 또는 탄소원자이고,
    Z는 환상 구조를 형성하는 원자단이고,
    R은 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 5 내지 50의 아릴 티오기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알콕시카보닐기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기 또는 하이드록실기이며, R이 복수인 경우, 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있고,
    m 및 n은 각각 0 내지 10의 정수이다.]
    화학식 3
    Figure 112007033258046-PCT00045
    화학식 4
    Figure 112007033258046-PCT00046
    화학식 5
    Figure 112007033258046-PCT00047
    화학식 6
    Figure 112007033258046-PCT00048
    화학식 7
    Figure 112007033258046-PCT00049
    화학식 8
    Figure 112007033258046-PCT00050
    [상기 식에서,
    R은 상기한 바와 같고,
    a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이고,
    V는 단일 결합, -CR0R0'-, -SiR0R0'-, -O-, -CO- 또는 -NR0(R0 및 R0'는 각각 독립적으로 수소원자, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 6 내지 50의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 5 내지 50의 헤테로환기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 50의 알킬기이다)이고,
    E는, 기호 E를 둘러싸는 원이 나타내는 환상 구조를 나타내며, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 3 내지 20이고 탄소원자가 질소원자로 치환될 수도 있는 사이클로알케인 잔기, 치환기를 가질 수도 있는 핵탄소수 4 내지 50의 아릴기 또는 치환기를 가질 수도 있는 핵원자수 4 내지 50의 헤테로환기이다.]
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 화학식 9 내지 12 중 어느 하나로 표시되는 축합 환 함유 화합물.
    화학식 9
    (Cz-L)n1―A
    화학식 10
    (Cz)n2―L―A
    화학식 11
    Cz―L―(A)n3
    화학식 12
    L―(A―Cz)n4
    [상기 식에서,
    A는 상기 화학식 1 및/또는 2로 표시되는 축합 이환기이며, A가 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있고,
    Cz는 상기 화학식 3 내지 8 중 어느 하나로 표시되는 카바졸릴기류 및/또는 인돌릴기류이며, Cz가 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있고,
    L은 단일 결합, 핵탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 핵탄소수 2 내지 50의 헤테로환기, 핵탄소수 2 내지 50의 아릴 치환 헤테로환기, 핵탄소수 2 내지 50의 다이아릴 치환 헤테로환기, 또는 핵탄소수 2 내지 50의 트라이아릴 치환 헤테로환기이며, 이들 각 기는 치환기를 가질 수도 있고, L이 복수인 경우는 동일하거나 상이할 수 있고,
    n1은 1 내지 10의 정수, n2는 1 내지 10의 정수, n3은 1 내지 10의 정수, n4는 1 내지 10의 정수이다.]
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 축합 이환기가 하기 화학식 13으로 표시되는 축합 이환기이고, 상기 화학식 2로 표시되는 축합 이환기가 하기 화학식 14로 표시되는 축합 이환기인 축합 환 함유 화합물.
    화학식 13
    Figure 112007033258046-PCT00051
    화학식 14
    Figure 112007033258046-PCT00052
    [상기 식에서, X7 내지 X15는 상기 X1 내지 X6과 같고, R, m 및 n은 상기한 바와 같다.]
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 축합 이환기가 퀴나졸린일기 및/또는 퀴나졸린일렌기인 축합 환 함유 화합물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 X1, X2 및 X3 중 적어도 하나가 질소원자인 축합 환 함유 화합물.
  6. 음극과 양극 사이에 적어도 발광층을 갖는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 협지되어 있는 유기 전기발광 소자에 있어서, 당해 유기 박막층의 적어도 한 층이 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 축합 환 함유 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 전기발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광층이 상기 축합 환 함유 화합물과 발광성 금속 착체를 함유하는 유기 전기발광 소자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 축합 환 함유 화합물을 호스트 재료로서 함유하는 유기 전기발광 소자.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 유기 박막층의 계면 영역에 환원성 도펀트가 첨가되어 있는 유기 전기발광 소자.
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