KR20130044317A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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light emitting
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organic electroluminescent
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유이치로우 이타이
도시히로 이세
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유디씨 아일랜드 리미티드
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Abstract

발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 고전류 밀도 영역에서의 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것. 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 갖고, 그 발광층과 그 양극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 그 발광층에 예를 들어 하기 (화합물 A) 를 함유하고, 그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에 예를 들어 하기 (a-3) 을 함유하는 유기 전계 발광 소자.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은, 유기 전계 발광 소자 (이하, 「소자」, 「유기 EL 소자」라고도 한다) 에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 특정 디벤조티오펜계 화합물과, 특정 구조의 카르바졸계 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는, 저전압 구동으로 고휘도의 발광이 얻어지는 점에서 최근 활발한 연구 개발이 실시되고 있다. 일반적으로 유기 전계 발광 소자는, 발광층을 포함하는 유기층 및 그 유기층을 사이에 둔 1 쌍의 전극으로 구성되어 있고, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 발광층에 있어서 재결합되어 생성된 여기자의 에너지를 발광에 이용하는 것이다.
최근, 인광 발광 재료를 사용함으로써 소자의 고효율화가 진행되고 있다. 예를 들어, 인광 발광 재료로서 이리듐 착물이나 백금 착물 등을 사용하여, 발광 효율 및 내열성이 향상된 유기 전계 발광 소자가 연구되고 있다.
또, 발광 재료를 호스트 재료 중에 도프한 발광층을 사용하는 도프형 소자가 널리 채용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 인광 발광 재료와 함께 사용하는 호스트 재료로서 벤조티오펜 구조와 트리페닐렌 구조를 포함하는 화합물이 개시되어 있고, 그 재료를 사용함으로써, 고전류 밀도 (25 ㎃/㎠ 이상의 전류 밀도. 특허문헌 1 의 실시예에서는 40 ㎃/㎠) 로 구동시키는 경우에도 높은 내구성의 유기 전계 발광 소자가 얻어지는 것이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는, 유기층에 사용하는 재료로서 벤조티오펜 구조를 갖는 화합물이나 카르바졸 구조와 트리아진 구조를 갖는 화합물이 개시되어 있고, 그 재료를 특히 발광층 또는 정공 수송층에 사용함으로써, 발광 효율 및 내구성이 우수한 유기 전계 발광 소자가 얻어지는 것이 개시되어 있다.
국제 공개 제09/021126호 일본 공개특허공보 2009-117850호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높지만, 구동 전압이 높고, 또 발광 효율도 불충분하였다. 본 발명자들은 검토한 결과, 벤조티오펜 구조와 트리페닐렌 구조를 포함하는 특정 화합물을 호스트 재료로서 발광층에 사용한 유기 전계 발광 소자에 있어서, 카르바졸 구조와 페닐피리딘 또는 페닐피리미딘 구조를 포함하는 특정 재료를 전자 수송 재료로서 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층 (예를 들어, 전자 수송층) 에 사용함으로써, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 개선되고, 게다가 저구동 전압으로 높은 발광 효율을 얻을 수 있음을 알아냈다. 특허문헌 2 에는, 유기층에 사용하는 재료의 기능이 명료하게는 기재되어 있지 않고, 또 구체적으로는 전술한 특정 재료를 발광층 또는 정공 수송층에 사용한 경우를 기재하고 있을 뿐, 전자 수송층의 재료에 관한 구체적인 지침은 기재되어 있지 않다.
또한, 본 발명자들은, 본 발명의 구성의 유기 전계 발광 소자에 있어서는, 상기 특성에 추가하여, 고전류 밀도 영역에서 구동되는 전후에서의 색도 변화도 억제되는 것을 알아냈다. 특허문헌 1 및 2 에 이 특성에 대한 기재는 없다.
즉, 본 발명의 목적은, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 고전류 밀도 영역에서의 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 유기 전계 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 표시 장치 및 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 목적은 하기의 수단에 의해 달성할 수 있다.
[1]
양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 갖고, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서,
그 발광층에 하기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하고,
그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에 하기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하는 유기 전계 발광 소자.
[화학식 1]
Figure pct00001
(일반식 (Ⅰ) 중, R11 ～ R15 는 각각 독립적으로 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 알케닐기, 알키닐기, -OAr11, -N(R16)(R17), 또는 -N(Ar11)(Ar12) 를 나타낸다. R16 및 R17 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. Ar11 및 Ar12 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기를 나타낸다. L 은, 단결합, 아릴렌기, 2 가의 방향족 헤테로 고리기 또는 이들의 조합으로 이루어지는 기를 나타낸다. n11, n12 및 n15 는 각각 독립적으로 0 ～ 4 의 정수를 나타내고, n13 및 n14 는 각각 독립적으로 0 ～ 3 의 정수를 나타낸다)
[화학식 2]
Figure pct00002
(일반식 (Ⅱ) 중, X3, X4 및 X5 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합된 탄소 원자이고, X3, X4 및 X5 를 함유하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 벤젠 고리를 나타낸다. R1 ～ R5 는 각각 독립적으로 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 시아노기, 피리딜기, 피리미딜기, 실릴기, 카르바졸릴기, 또는 tert-부틸기를 나타낸다. n1 ～ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, p' 및 q' 는 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타낸다)
[2]
상기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (Ⅰ-1) 로 나타내는 화합물인 상기 [1] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 3]
Figure pct00003
(일반식 (Ⅰ-1) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
[3]
상기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (Ⅰ-2) 로 나타내는 화합물인 상기 [1] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[화학식 4]
Figure pct00004
(일반식 (Ⅰ-2) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
[4]
R11 ～ R15 가 각각 독립적으로 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기인 상기 [1] ～ [3] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[5]
L 이 아릴렌기인 상기 [1] ～ [4] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[6]
상기 발광층이 인광 발광 재료를 적어도 하나 함유하는 상기 [1] ～ [5] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[7]
상기 발광층 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 그 밖의 유기층 중 적어도 어느 1 층이 용액 도포 프로세스에 의해 형성된 상기 [1] ～ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
[8]
상기 [1] ～ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.
[9]
상기 [1] ～ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.
[10]
상기 [1] ～ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.
본 발명에 의하면, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 고전류 밀도 영역에서의 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 유기 EL 소자의 층 구성의 일례 (제 1 실시형태) 를 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 본 발명에 관련된 발광 장치의 일례 (제 2 실시형태) 를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 본 발명에 관련된 조명 장치의 일례 (제 3 실시형태) 를 나타내는 개략도이다.
본 명세서에 있어서는, 각 일반식의 설명에 있어서의 수소 원자는 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함하고, 그리고 또 치환기를 구성하는 원자는, 그 동위체도 포함하고 있는 것을 나타낸다.
본 명세서에 있어서, 치환기군 A 및 치환기군 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, 네오펜틸 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, 4-메틸페닐, 2,6-디메틸페닐 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 이상에서 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 이상에서 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기에 치환된 치환기에 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상에서 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 갖고, 발광층과 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 발광층에 이하에서 설명하는 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하고, 발광층과 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에 이하에서 설명하는 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유한다.
상기 구성에 의해 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 유기 광전 변환 소자가 얻어지는 이유는 확실하지 않지만, 다음과 같이 추측하고 있다.
즉, 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물은 전자 수송성뿐만 아니라 정공 수송성도 갖기 때문에, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 사용한 발광층과 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 사용한 층 (발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층으로, 예를 들어 전자 수송층) 을 조합함으로써, 발광층의 열화를 억제하고, 고전류 밀도 영역에서 구동시켰을 때에 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 사용한 층이 정공을 어느 정도 받아넘길 수 있어, 이로써 발광 효율을 유지하고, 저전압화와 고내구성화가 촉진되고 있는 것으로 생각된다. 또, 그 결과로서 구동 전후에서의 색도 변화의 억제도 도모되고 있는 것으로 추측하고 있다.
[일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물]
이하에, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
[화학식 5]
Figure pct00005
일반식 (Ⅰ) 중, R11 ～ R15 는 각각 독립적으로 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 알케닐기, 알키닐기, -OAr11, -N(R16)(R17), 또는 -N(Ar11)(Ar12) 를 나타낸다. R16 및 R17 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. Ar11 및 Ar12 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기를 나타낸다. L 은, 단결합, 아릴렌기, 2 가의 방향족 헤테로 고리기 또는 이들의 조합으로 이루어지는 기를 나타낸다. n11, n12 및 n15 는 각각 독립적으로 0 ～ 4 의 정수를 나타내고, n13 및 n14 는 각각 독립적으로 0 ～ 3 의 정수를 나타낸다.
R11 ～ R15 로 나타내는 알킬기는, 바람직하게는 탄소수 1 ～ 10 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ～ 6 의 알킬기이다. 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, 이소부틸기, t-부틸기, n-부틸기, 시클로프로필기 등을 들 수 있다.
R11 ～ R15 로 나타내는 알콕시기는, 바람직하게는 탄소수 1 ～ 10 의 알콕시기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ～ 4 의 알콕시기이다. 예를 들어, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, 이소부톡시기, t-부톡시기, n-부톡시기, 시클로프로필옥시기 등을 들 수 있다.
R11 ～ R15 로 나타내는 아릴기는, 바람직하게는 탄소수 6 ～ 18 의 아릴기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ～ 12 의 아릴기이다. 예를 들어, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 트리페닐기, 톨릴기, 자일릴기 등을 들 수 있다. 바람직하게는 페닐기, 비페닐기 또는 트리페닐기이고, 보다 바람직하게는 페닐기이다.
R11 ～ R15 로 나타내는 방향족 헤테로 고리기는, 바람직하게는 탄소수 4 ～ 12 의 방향족 헤테로 고리기이다. R11 ～ R15 로 나타내는 방향족 헤테로 고리기를 형성하는 방향족 헤테로 고리로는, 피리딘, 피리미딘, 푸란, 티오펜, 벤조푸란, 벤조티오펜, 카르바졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜 등을 들 수 있다. 바람직하게는 카르바졸 또는 디벤조티오펜이고, 보다 바람직하게는 디벤조티오펜이다.
R11 ～ R15 로 나타내는 알케닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ～ 10 의 알케닐기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ～ 6 의 알케닐기이다. 예를 들어 비닐기, n-프로페닐기, 이소프로페닐기, 이소부테닐기, n-부테닐기 등을 들 수 있다.
R11 ～ R15 로 나타내는 알키닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ～ 10 의 알키닐기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ～ 6 의 알키닐기이다. 예를 들어 에티닐기, 프로피닐기, 프로파르길기, 부티닐기, 이소부티닐기 등을 들 수 있다.
R16 또는 R17 로 나타내는 치환기로는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기 등을 들 수 있다. 이들 기의 바람직한 것 및 구체예로는, 전술한 R11 ～ R15 로 나타내는 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기로서 설명한 것을 들 수 있다.
Ar11 또는 Ar12 로 나타내는 아릴기 및 방향족 헤테로 고리기의 바람직한 것 및 구체예로는, 전술한 R11 ～ R15 로 나타내는 아릴기 및 방향족 헤테로 고리기로서 설명한 것을 들 수 있다.
L 로 나타내는 아릴렌기로는, 바람직하게는 탄소수 6 ～ 18 의 아릴렌기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ～ 12 의 아릴렌기이다. 예를 들어, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프틸렌기, 톨릴렌기, 자일릴렌 등을 들 수 있다. 바람직하게는 페닐렌기 또는 비페닐렌기이고, 보다 바람직하게는 비페닐렌기이다.
L 로 나타내는 2 가의 방향족 헤테로 고리기로는, 바람직하게는 탄소수 4 ～ 12 의 2 가의 방향족 헤테로 고리기이다. L 로 나타내는 2 가의 방향족 헤테로 고리기를 형성하는 방향족 헤테로 고리로는, 피리딘, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 푸란, 피란, 티오펜 등을 들 수 있다. 바람직하게는 피리딘이다.
R11 ～ R17, Ar11, Ar12 및 L 로 나타내는 각 기는, 가능한 경우에는 추가로 치환기를 갖고 있어도 된다. 치환기로는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기 등을 들 수 있다. 이들 기의 바람직한 것 및 구체예로는, 전술한 R11 ～ R15 로 나타내는 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기로서 설명한 것을 들 수 있다. 특히 바람직하게는 트리페닐기 또는 디벤조티에닐기이다.
R11 ～ R15 로는, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 또는 -N(Ar11)(Ar12) [Ar11 및 Ar12 가 아릴기] 가 바람직하고, 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기가 보다 바람직하고, 페닐기, 카르바졸릴기 또는 디벤조티에닐기가 더욱 바람직하고, 페닐기 또는 디벤조티에닐기가 더욱 바람직하다.
Ar11 및 Ar12 로는 아릴기가 바람직하고, 페닐기가 보다 바람직하다.
L 로는 단결합 또는 아릴렌기가 바람직하고, 아릴렌기가 보다 바람직하다. 또, L 로는 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 피리디닐렌기 또는 이들의 조합으로 이루어지는 기가 바람직하고, 단결합, 페닐렌기, 또는 비페닐렌기가 보다 바람직하고, 페닐렌기 또는 비페닐렌기가 더욱 바람직하고, 비페닐렌기가 더욱 바람직하다.
n11, n12 및 n15 는 각각 독립적으로 0 ～ 4 의 정수를 나타내고, 0 ～ 2 가 바람직하고, 0 또는 1 이 보다 바람직하다.
n13 및 n14 는 각각 독립적으로 0 ～ 3 의 정수를 나타내고, 0 또는 1 이 바람직하고, 0 이 보다 바람직하다.
또한, n11 ～ n15 가 0 일 때, 대응하는 R11 ～ R15 로 나타내는 기를 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 갖지 않는 것을 의미한다.
고전류 밀도 영역에서의 내구성 향상의 관점에서, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물은 하기 일반식 (Ⅰ-1) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 6]
Figure pct00006
(일반식 (Ⅰ-1) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이며, 바람직한 것도 동일하다.
또, 구동 전후에서의 색도 변화 억제의 관점에서, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (Ⅰ-2) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 7]
Figure pct00007
(일반식 (Ⅰ-2) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이며, 바람직한 것도 동일하다.
이하에, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물의 구체예를 예시하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 8]
Figure pct00008
[화학식 9]
Figure pct00009
[화학식 10]
Figure pct00010
[화학식 11]
Figure pct00011
[화학식 12]
Figure pct00012
[화학식 13]
Figure pct00013
[화학식 14]
Figure pct00014
일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물로서 예시한 화합물은, 국제 공개 제2009/021126호에 기재된 합성 방법 등에 의해 합성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물은 발광층에 함유되는데, 그 용도가 한정되지는 않으며, 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다. 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물의 도입층으로는, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 전하 블록층 중 어느 것을 들 수 있다.
일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물은 발광층의 전체 질량에 대해 0.1 ～ 99 질량％ 함유시키는 것이 바람직하고, 1 ～ 95 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하고, 10 ～ 95 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하다. 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 발광층 이외의 층에 추가로 함유시키는 경우에는, 그 층의 전체 질량에 대해 70 ～ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 85 ～ 100 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
[일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물]
이하, 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
[화학식 15]
Figure pct00015
(일반식 (Ⅱ) 중, X3, X4 및 X5 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합된 탄소 원자이고, X3, X4 및 X5 를 함유하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 벤젠 고리를 나타낸다. R1 ～ R5 는 각각 독립적으로 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 시아노기, 피리딜기, 피리미딜기, 실릴기, 카르바졸릴기, 또는 tert-부틸기를 나타낸다. n1 ～ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, p' 및 q' 는 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타낸다)
X3, X4 및 X5 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 탄소 원자이고, X3, X4 및 X5 를 함유하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. X3 이 질소 원자인 것이 바람직하다. X4 는 수소 원자가 결합된 탄소 원자인 것이 바람직하고, X5 는 질소 원자인 것이 바람직하다. 또, X3, X4 및 X5 를 함유하는 고리는 피리미딘인 것이 보다 바람직하다.
L' 는, 단결합 또는 벤젠 고리를 나타내고, 벤젠 고리 (2 가의 경우에는, 페닐렌기) 가 바람직하다. L' 는, 일반식 (Ⅱ) 중의 함질소 헤테로 방향족 구조에 있어서 벤젠 고리와 연결되어 있다.
R1 ～ R5 는 각각 독립적으로 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 시아노기, 피리딜기, 피리미딜기, 실릴기, 카르바졸릴기, 또는 tert-부틸기를 나타낸다. R3 은 피리미딜기인 것이 보다 바람직하고, 페닐기를 치환기로서 갖는 피리미딜기가 더욱 바람직하다.
R1 ～ R5 가 복수일 때, 복수의 R1 ～ R5 는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
n1 ～ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, 0 인 것이 바람직하다.
p' 및 q' 는 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타내고, p' 가 1 이고 q' 가 1 인 것이 바람직하다.
R1 ～ R5 및 L' 로 나타내는 각 기는, 가능한 경우에는 추가로 치환기를 가져도 되고, 그 치환기로는, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자, 카르바졸릴기, 하이드록실기, 치환 혹은 무치환의 아미노기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 트리플루오로메틸기, 카르보닐기, 카르복실기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬기, 치환 혹은 무치환의 방향족기, 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리기, 치환 혹은 무치환의 아르알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 알킬옥시기 등을 들 수 있다. 이들 중, 불소 원자, 메틸기, 퍼플루오로페닐렌기, 페닐기, 나프틸기, 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 아다만틸기, 벤질기, 니트로기, 시아노기, 실릴기, 트리플루오로메틸기, 카르바졸릴기 및 이들만의 조합으로 이루어지는 기가 바람직하고, 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 피리딜기, 피리미딜기, 시아노기, 실릴기, 카르바졸릴기 및 이들만의 조합으로 이루어지는 기가 보다 바람직하고, 페닐기, 피리딜기, 피리미딜기, 카르바졸릴기 및 이들만의 조합으로 이루어지는 기가 더욱 바람직하고, 페닐기가 가장 바람직하다. 또, 치환기를 복수 갖는 경우, 그 치환기는 서로 결합되어 고리를 형성해도 된다.
X3, X4 또는 X5 가 치환기가 결합된 탄소 원자인 경우의 그 치환기로서도, 상기 기를 들 수 있다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물은, 탄소 원자, 수소 원자 및 질소 원자만으로 이루어지는 경우가 가장 바람직하다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물의 분자량은 400 이상 1000 이하인 것이 바람직하고, 450 이상 800 이하인 것이 보다 바람직하고, 500 이상 700 이하인 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물의 막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지는 2.61 eV (62 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (80 ㎉/㏖) 이하인 것이 바람직하고, 2.69 eV (63.5 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (80 ㎉/㏖) 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.76 eV (65 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (80 ㎉/㏖) 인 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물의 유리 전이 온도 (Tg) 는 80 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 100 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 120 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
일반식 (Ⅱ) 가 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.
이하에, 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물의 구체예를 예시하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 구체예 중의 Ph 는 페닐기를 나타낸다.
[화학식 16]
Figure pct00016
[화학식 17]
Figure pct00017
[화학식 18]
Figure pct00018
[화학식 19]
Figure pct00019
[화학식 20]
Figure pct00020
상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물로서 예시한 화합물은, 국제 공개 제03/080760호 팜플렛에 기재된 방법이나, 국제 공개 제03/078541호 팜플렛에 기재된 방법, 국제 공개 제05/085387호 팜플렛에 기재된 방법 등, 여러 가지 방법으로 합성할 수 있다.
예를 들어, 상기 예시 화합물 (a-3) 은, m-브로모벤조알데히드를 출발 원료로 사용하여, 국제 공개 제05/085387호 팜플렛 단락 [0074] - [0075] (45 페이지 11 행 ～ 46 페이지 18 행) 에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 상기 예시 화합물 (a-17) 은, 3,5-디브로모벤조알데히드를 출발 원료로 사용하여, 국제 공개 제03/080760호 팜플렛의 46 페이지 9 행 ～ 46 페이지 12 행에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 또, 상기 예시 화합물 (a-36) 은, N-페닐카르바졸을 출발 원료로 사용하여, 국제 공개 제05/022962호 팜플렛의 137 페이지 10 행 ～ 139 페이지 9 행에 기재된 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 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물의 도입층으로는, 발광층과 음극 사이에 있는 유기층이면 특별히 한정되지 않지만, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 전하 블록층 (예를 들어 정공 블록층) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 전자 수송층이 바람직하다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 함유하는 층 중에서의 그 화합물의 함유량은, 그 층의 전체 질량에 대해 70 ～ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 85 ～ 100 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
[유기 전계 발광 소자]
본 발명의 소자에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 갖고, 발광층과 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 발광층에 상기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하고, 발광층과 음극 사이의 유기층의 적어도 1 층에 상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층은 유기층이고, 발광층과 음극 사이에 추가로 적어도 1 층의 유기층을 포함하는데, 추가로 유기층을 갖고 있어도 된다.
발광 소자의 성질상, 양극 및 음극 중 적어도 일방의 전극은 투명 혹은 반투명한 것이 바람직하다.
도 1 은, 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타내고 있다.
도 1 에 나타내는 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자 (10) 는, 지지 기판 (2) 상에 있어서, 양극 (3) 과 음극 (9) 사이에 발광층 (6) 이 협지되어 있다. 구체적으로는, 양극 (3) 과 음극 (9) 사이에 정공 주입층 (4), 정공 수송층 (5), 발광층 (6), 정공 블록층 (7), 및 전자 수송층 (8) 이 이 순서로 적층되어 있다.
＜유기층의 구성＞
상기 유기층의 층 구성으로는 특별히 제한은 없으며, 유기 전계 발광 소자의 용도, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있는데, 상기 투명 전극 상에 또는 상기 배면 전극 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유기층은 상기 투명 전극 또는 상기 배면 전극 상의 전면 (前面) 또는 일면에 형성된다.
유기층의 형상, 크기 및 두께 등에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
구체적인 층 구성으로서 하기를 들 수 있는데, 본 발명은 이들 구성에 한정되는 것은 아니다.
·양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
·양극/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/음극
·양극/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/음극
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극
유기 전계 발광 소자의 소자 구성, 기판, 음극 및 양극에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호에 상세하게 서술되어 있으며, 그 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
＜기판＞
본 발명에서 사용하는 기판으로는, 유기층으로부터 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.
기판, 양극, 음극에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0070] ～ [0089] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
＜유기층＞
본 발명에 있어서의 유기층에 대해 설명한다.
[유기층의 형성]
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 각 유기층은 증착법이나 스퍼터법 등의 건식 성막법, 전사법, 인쇄법, 스핀 코트법, 바 코트법 등의 용액 도포 프로세스 중 어느 것에 의해서도 바람직하게 형성할 수 있다. 본 발명의 소자에 있어서, 발광층, 그 발광층과 음극 사이의 유기층, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 그 밖의 유기층 중 적어도 어느 1 층이 용액 도포 프로세스에 의해 형성되는 것이 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.
기판, 양극, 음극, 유기층, 발광층에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호, 일본 공개특허공보 2007-266458호에 상세하게 서술되어 있으며, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, 발광층 중에 전하 수송성을 갖지 않고, 발광되지 않는 재료를 함유하고 있어도 된다.
(발광 재료)
본 발명에 있어서의 발광 재료로는, 인광 발광 재료, 형광 발광 재료 등 어느 것도 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서의 발광층은, 색순도를 향상시키기 위해서나 발광 파장 영역을 넓히기 위해 2 종류 이상의 발광 재료를 함유할 수 있다. 발광 재료의 적어도 1 종이 인광 발광 재료인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 발광 재료는, 또한 상기 호스트 재료와의 사이에서, 1.2 eV ＞ ΔIp ＞ 0.2 eV, 및/또는 1.2 eV ＞ ΔEa ＞ 0.2 eV 의 관계를 만족시키는 것이 구동 내구성의 관점에서 바람직하다. 여기서, ΔIp 는 호스트 재료와 발광 재료의 Ip 값 (이온화 포텐셜) 의 차이를, ΔEa 는 호스트 재료와 발광 재료의 Ea 값 (전자 친화력) 의 차이를 의미한다.
상기 발광 재료의 적어도 1 종이 백금 착물 재료 또는 이리듐 착물 재료인 것이 바람직하고, 이리듐 착물 재료인 것이 보다 바람직하다.
형광 발광 재료, 인광 발광 재료에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0100] ～ [0164], 일본 공개특허공보 2007-266458호의 단락 번호 [0088] ～ [0090] 에 상세하게 서술되어 있으며, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
발광 효율 등의 관점에서는 인광 발광 재료가 바람직하다. 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 2001-247859호, 일본 공개특허공보 2002-302671호, 일본 공개특허공보 2002-117978호, 일본 공개특허공보 2003-133074호, 일본 공개특허공보 2002-235076호, 일본 공개특허공보 2003-123982호, 일본 공개특허공보 2002-170684호, EP1211257, 일본 공개특허공보 2002-226495호, 일본 공개특허공보 2002-234894호, 일본 공개특허공보 2001-247859호, 일본 공개특허공보 2001-298470호, 일본 공개특허공보 2002-173674호, 일본 공개특허공보 2002-203678호, 일본 공개특허공보 2002-203679호, 일본 공개특허공보 2004-357791호, 일본 공개특허공보 2006-256999호, 일본 공개특허공보 2007-19462호, 일본 공개특허공보 2007-84635호, 일본 공개특허공보 2007-96259호 등의 특허문헌에 기재된 인광 발광 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도 더욱 바람직한 발광성 도펀트로는, 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 착물을 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 하나의 배위 양식을 포함하는 Ir 착물, Pt 착물 또는 Re 착물이 바람직하다. 또한, 발광 효율, 구동 내구성, 색도등의 관점에서 Ir 착물, Pt 착물이 특히 바람직하고, Ir 착물이 가장 바람직하다.
백금 착물로서 바람직하게는 하기 일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 21]
Figure pct00021
(식 중, Q1, Q2, Q3 및 Q4 는 각각 독립적으로 Pt 에 배위되는 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 배위되는 배위자를 나타낸다. 이 때, Q1, Q2, Q3 및 Q4 와 Pt 의 결합은 공유 결합, 이온 결합, 배위 결합 등 어느 것이어도 된다. Q1, Q2, Q3 및 Q4 중의 Pt 에 결합되는 원자로는, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자가 바람직하고, Q1, Q2, Q3 및 Q4 중의 Pt 에 결합되는 원자 중 적어도 1 개가 탄소 원자인 것이 바람직하고, 2 개가 탄소 원자인 것이 보다 바람직하고, 2 개가 탄소 원자이고, 2 개가 질소 원자인 것이 특히 바람직하다.
탄소 원자로 Pt 에 결합되는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 아니온성 배위자여도 되고 중성 배위자여도 되며, 아니온성 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 함유하는 축환체 (예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조티아졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 중성 배위자로는 카르벤 배위자를 들 수 있다.
질소 원자로 Pt 에 결합되는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 중성 배위자여도 되고 아니온성 배위자여도 되며, 중성 배위자로는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자 (피리딘 배위자, 피라진 배위자, 피리미딘 배위자, 피리다진 배위자, 트리아진 배위자, 이미다졸 배위자, 피라졸 배위자, 트리아졸 배위자, 옥사졸 배위자, 티아졸 배위자 및 그것들을 함유하는 축환체 (예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조이미다졸 배위자 등)), 아민 배위자, 니트릴 배위자, 이민 배위자를 들 수 있다. 아니온성 배위자로는 아미노 배위자, 이미노 배위자, 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자 (피롤 배위자, 이미다졸 배위자, 트리아졸 배위자 및 그것들을 함유하는 축환체 (예를 들어 인돌 배위자, 벤조이미다졸 배위자 등)) 를 들 수 있다.
산소 원자로 Pt 에 결합되는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 중성 배위자여도 되고 아니온성 배위자여도 되며, 중성 배위자로는 에테르 배위자, 케톤 배위자, 에스테르 배위자, 아미드 배위자, 함산소 헤테로 고리 배위자 (푸란 배위자, 옥사졸 배위자 및 그것들을 함유하는 축환체 (벤조옥사졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 아니온성 배위자로는 알콕시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 아실옥시 배위자, 실릴옥시 배위자 등을 들 수 있다.
황 원자로 Pt 에 결합되는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 중성 배위자여도 되고 아니온성 배위자여도 되며, 중성 배위자로는 티오에테르 배위자, 티오케톤 배위자, 티오에스테르 배위자, 티오아미드 배위자, 함황 헤테로 고리 배위자 (티오펜 배위자, 티아졸 배위자 및 그것들을 함유하는 축환체 (벤조티아졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 아니온성 배위자로는 알킬메르캅토 배위자, 아릴메르캅토 배위자, 헤테로아릴메르캅토 배위자 등을 들 수 있다.
인 원자로 Pt 에 결합되는 Q1, Q2, Q3 및 Q4 로는, 중성 배위자여도 되고 아니온성 배위자여도 되며, 중성 배위자로는 포스핀 배위자, 인산에스테르 배위자, 아인산에스테르 배위자, 함인 헤테로 고리 배위자 (포스피닌 배위자 등) 를 들 수 있고, 아니온성 배위자로는 포스피노 배위자, 포스피닐 배위자, 포스포릴 배위자 등을 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 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합되는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 알킬옥시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 실릴옥시 배위자이고, 보다 바람직하게는 탄소 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합되는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 아릴옥시 배위자이고, 더욱 바람직하게는 탄소 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합되는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합되는 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, 실릴렌기이고, 보다 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 이미노기이고, 더욱 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기이고, 더욱 바람직하게는 단결합, 메틸렌기, 페닐렌기이고, 더욱 바람직하게는 단결합, 디 치환의 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 22]
Figure pct00022
(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 의미이며, 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 모두 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 고리이고, 더욱 바람직하게는 피리딘 고리, 피라졸 고리이고, 특히 바람직하게는 피리딘 고리이다.
상기 Z21, Z22 로 나타내는 함질소 방향족 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 원자 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이다. 치환기는 발광 파장이나 전위의 제어를 위해 적절히 선택되는데, 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 원자 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.
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 고리이고, 더욱 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리이다.
상기 Z23, Z24 로 나타내는 벤젠 고리, 함질소 방향족 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 위해 적절히 선택되는데, 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 원자 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.
일반식 (C-2) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 양태 중 하나는 하기 일반식 (C-4) 로 나타내는 백금 착물이다.
[화학식 23]
Figure pct00023
(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 이며, R 끼리가 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. A401 ～ A406 이 C-R 인 경우, A402, A405 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자이고, 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 원자이고, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
L41 은, 상기 일반식 (C-1) 중의 L1 과 동일한 의미이며, 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 모두 질소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
A407 ～ A414 가 C-R 을 나타내는 경우, A408, A412 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 퍼플루오로알킬기, 알킬기, 아릴기, 불소 원자, 시아노기이고, 특히 바람직하게는 수소 원자, 페닐기, 퍼플루오로알킬기, 시아노기이다. A407, A409, A411, A413 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 시아노기이고, 특히 바람직하게 수소 원자, 페닐기, 불소 원자이다. A410, A414 의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 불소 원자이고, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. A407 ～ A409, A411 ～ A413 중 어느 것이 C-R 을 나타내는 경우, R 끼리가 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다.
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 외에 이하에 예시하는 백금 착물을 들 수 있다.
[화학식 24]
Figure pct00024
[화학식 25]
Figure pct00025
[화학식 26]
Figure pct00026
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 좌측 단락 53 행 ～ 우측 단락 7 행에 기재된 방법, 790 페이지 좌측 단락 18 행 ～ 38 행에 기재된 방법, 790 페이지 우측 단락 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, 염기의 존재하 (무기, 유기의 여러 가지 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 바람직하고, 5 ～ 20 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
이리듐 착물로서 바람직하게는 하기 일반식 (T-1) 로 나타내는 이리듐 착물이다.
[일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물]
일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
[화학식 27]
Figure pct00027
(일반식 (T-1) 중, RT3', RT3, RT4, RT5 및 RT6 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2RT, -C(O)RT, -N(RT)2, -NO2, -ORT, 불소 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
Q 는 질소를 1 개 이상 함유하는 5 원자 또는 6 원자의 방향족 복소 고리 또는 축합 방향족 복소 고리이다.
RT3, RT4, RT5 및 RT6 은 이웃하는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ～ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리는 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
RT3' 와 RT6 은, -C(RT)2-C(RT)2-, -CRT＝CRT-, -C(RT)2-, -O-, -NRT-, -O-C(RT)2-, -NRT-C(RT)2- 및 -N＝CRT- 에서 선택되는 연결기에 의해 연결되어 고리를 형성해도 되고, RT 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
치환기 T 는 각각 독립적으로 불소 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, 퍼플루오로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 배위자를 나타낸다. m 은 1 ～ 3 의 정수, n 은 0 ～ 2 의 정수를 나타낸다. m ＋ n 은 3 이다)
알킬기로는 치환기를 갖고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되며, 치환되어도 되는 기로는 전술한 치환기 T 를 들 수 있다. RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 나타내는 알킬기로서 바람직하게는 총 탄소 원자수 1 ～ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 총 탄소 원자수 1 ～ 6 의 알킬기이고, 예를 들어 메틸기, 에틸기, i-프로필기, 시클로헥실기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로는 치환기를 갖고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되며, 치환되어도 되는 기로는 전술한 치환기 T 를 들 수 있다. RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 나타내는 시클로알킬기로서 바람직하게는 고리 원자수 4 ～ 7 의 시클로알킬기이고, 보다 바람직하게는 총 탄소 원자수 5 ～ 6 의 시클로알킬기이고, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 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.
RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 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.
RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 나타내는 헤테로알킬기는 상기 알킬기의 적어도 1 개의 탄소가 O, NRT 또는 S 로 치환된 기를 들 수 있다.
RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 나타내는 아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 예를 들어, 페닐기, 톨릴기, 나프틸기 등을 들 수 있다.
RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 으로 나타내는 헤테로아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 5 ～ 8 의 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 5 또는 6 원자의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이고, 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, 피리도인돌릴기 등을 들 수 있다. 바람직한 예로는 피리딜기, 피리미디닐기, 이미다졸릴기, 티에닐기이고, 보다 바람직하게는 피리딜기, 피리미디닐기이다.
RT3', RT3, RT4, RT5 및 RT6 으로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로알킬기, 디알킬아미노기, 불소 원자, 아릴기, 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 불소 원자, 아릴기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기이다. 치환기 T 로는 알킬기, 알콕시기, 불소 원자, 시아노기, 디알킬아미노기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.
RT3, RT4, RT5 및 RT6 은 이웃하는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ～ 7 원자 고리를 형성해도 되며, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리는 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리는 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다. 형성되는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴의 정의 및 바람직한 범위는 RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 에서 정의한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와 동일하다.
고리 Q 가 나타내는 방향족 복소 고리로는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아졸 고리, 티아디아졸 고리 등을 들 수 있다. 바람직하게는 피리딘 고리, 피라진 고리이고, 보다 바람직하게는 피리딘 고리이다.
고리 Q 가 나타내는 축합 방향족 복소 고리로는, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 퀴녹살린 고리 등을 들 수 있다. 바람직하게는 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리이고, 보다 바람직하게는 퀴놀린 고리이다.
m 은 1 ～ 3 인 것이 바람직하고, 2 또는 3 인 것이 보다 바람직하다. 즉, n 은 0 또는 1 인 것이 바람직하다. 착물 중의 배위자의 종류는 1 또는 2 종류로 구성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 종류이다. 착물 분자 내에 반응성기를 도입할 때에는 합성 용이성이라는 관점에서 배위자가 2 종류로 이루어지는 것도 바람직하다.
일반식 (T-1) 로 나타내는 금속 착물은, 일반식 (T-1) 에 있어서의 하기 일반식 (T-1-A) 로 나타내는 배위자 혹은 그 호변이성체와, (X-Y) 로 나타내는 배위자 혹은 그 호변이성체의 조합을 함유하여 구성되거나, 그 금속 착물의 배위자 전부가 하기 일반식 (T-1-A) 로 나타내는 배위자 또는 그 호변이성체만으로 구성되어 있어도 된다.
[화학식 28]
Figure pct00028
(일반식 (T-1-A) 중, RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 및 Q 는 일반식 (T-1) 에 있어서의 RT3', RT3, RT4, RT5, RT6 및 Q 와 동일한 의미이다. * 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다)
또한 종래 공지된 금속 착물 형성에 사용되는, 소위 배위자로서 당해 업자가 주지된 배위자 (배위 화합물이라고도 한다) 를 필요에 따라 (X-Y) 로 나타내는 배위자로서 갖고 있어도 된다.
종래 공지된 금속 착물에 사용되는 배위자로는, 여러 가지 공지된 배위자가 있는데, 예를 들어, 「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」Springer-Verlag 사 H.Yersin 저 1987년 발행, 「유기 금속 화학-기초와 응용-」쇼카보사 야마모토 아키오 저 1982년 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 나타나는 아세틸아세토네이트 (acac) 인 것이 가장 바람직하다.
[화학식 29]
Figure pct00029
* 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.
이하에, (X-Y) 로 나타내는 배위자의 예를 구체적으로 드는데, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 30]
Figure pct00030
상기 (X-Y) 로 나타내는 배위자의 예에 있어서, * 는 일반식 (T-1) 에 있어서의 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다. Rx, Ry 및 Rz 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 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 페닐기이고, 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 페닐기이고, 가장 바람직하게는 수소 원자, 메틸기 중 어느 것이다. 이들 배위자는 소자 중에서 전하를 수송하거나 여기에 의해 전자가 집중되는 부위는 아닌 것으로 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 동일하게, 시판되는 디플루오로아세틸아세톤을 사용하여 이하에 나타내는 방법으로 합성할 수 있다.
[화학식 31]
Figure pct00031
또, 배위자로서 일반식 (I­15) 에 나타내는 모노 아니온성 배위자를 사용할 수도 있다.
[화학식 32]
Figure pct00032
일반식 (I­15) 에 있어서의 RT7 ～ RT10 은 일반식 (T-1) 에 있어서의 RT3 ～ RT6 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다. RT7' ～ RT10' 는 RT3' 와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 RT3' 와 동일하다. * 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.
상기 일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물은, 바람직하게는 하기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 33]
Figure pct00033
(일반식 (T-2) 중, RT3' ～ RT6' 및 RT3 ～ RT6 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2RT, -C(O)RT, -N(RT)2, -NO2, -ORT, 불소 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
RT3, RT4, RT5 및 RT6 은 이웃하는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ～ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리는 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
RT3' 와 RT6 은 -C(RT)2-C(RT)2-, -CRT＝CRT-, -C(RT)2-, -O-, -NRT-, -O-C(RT)2-, -NRT-C(RT)2- 및 -N＝CRT- 에서 선택되는 연결기에 의해 연결되어 고리를 형성해도 된다.
RT 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 갖고 있어도 된다.
치환기 T 는 각각 독립적으로 불소 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, 퍼플루오로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 배위자를 나타낸다. m 은 1 ～ 3 의 정수, n 은 0 ～ 2 의 정수를 나타낸다. m ＋ n 은 3 이다)
일반식 (T-2) 에 있어서의 RT3', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위는, 일반식 (T-1) 에 있어서의 RT3', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위와 동일하다.
RT4' 는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 불소 원자가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.
RT5' 및 RT6' 는 수소 원자를 나타내거나, 또는 서로 결합되어 축합 4 ～ 7 원자 고리형기를 형성하는 것이 바람직하고, 그 축합 4 ～ 7 원자 고리형기는 시클로알킬, 시클로헤테로알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴인 것이 보다 바람직하고, 아릴인 것이 더욱 바람직하다.
RT4' ～ RT6' 에 있어서의 치환기 T 로는 알킬기, 알콕시기, 불소 원자, 시아노기, 알킬아미노기, 디아릴아미노기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다.
상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 형태 중 하나는, 일반식 (T-2) 에 있어서 RT3', RT4', RT5', RT6', RT3, RT4, RT5 및 RT6 중, 이웃하는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 고리를 형성하지 않는 경우이다.
상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 형태 중 하나는, 하기 일반식 (T-3) 으로 나타내는 경우이다.
[화학식 34]
Figure pct00034
일반식 (T-3) 에 있어서의 RT3' ～ RT6', RT3 ～ RT6 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 RT3' ～ RT6', RT3 ～ RT6 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.
RT7 ～ RT10 은 RT3 ～ RT6 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다. RT7' ～ RT10' 는 RT3' ～ RT6' 와 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.
상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (T-4) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 35]
Figure pct00035
일반식 (T-4) 에 있어서의 RT3' ～ RT6', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 RT3' ～ RT6', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다. RT3' ～ RT6' 및 RT3 ～ RT6 중, 0 ～ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT3' ～ RT6' 및 RT3 ～ RT6 중, 1 개 또는 2 개가 알킬기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (T-5) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 36]
Figure pct00036
일반식 (T-5) 에 있어서의 RT3' ～ RT7', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 RT3' ～ RT6', RT3 ～ RT6, (X-Y), m 및 n 과 동일한 의미이며, 바람직한 것도 동일하다.
일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (T-6) 으로 나타내는 경우이다.
[화학식 37]
Figure pct00037
일반식 (T-6) 중, R1a ～ R1i 의 정의나 바람직한 범위는 일반식 (T-1) 에서의 RT3 ～ RT6 에 있어서의 것과 동일하다. 또 R1a ～ R1i 중 0 ～ 2 개가 알킬기 또는 아릴기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하다. (X-Y), m 및 n 의 정의나 바람직한 범위는 일반식 (T-1) 에 있어서의 (X-Y), m 및 n 과 동일하다.
일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 열거하는데, 이하에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 38]
Figure pct00038
[화학식 39]
Figure pct00039
[화학식 40]
Figure pct00040
상기 일반식 (T-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 분리시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물은 발광층에 함유되는데, 그 용도가 한정되지는 않으며, 또한 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다.
이리듐 착물로서 일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물 이외에, 하기 일반식 (T-7) 로 나타내는 화합물이나, 카르벤을 배위자로서 갖는 것도 바람직하게 사용할 수 있다.
[화학식 41]
Figure pct00041
일반식 (T-7) 중, RT11 ～ RT17 은 일반식 (T-2) 에 있어서의 RT3 ～ RT6 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다. 또, (X-Y), n 및 m 은 일반식 (T-2) 에 있어서의 (X-Y), n 및 m 과 동일한 의미이며, 바람직한 범위도 동일하다.
이들의 바람직한 구체예를 이하에 열거하는데, 이하에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 42]
Figure pct00042
발광층 중의 발광 재료는, 발광층 중에 일반적으로 발광층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.1 질량％ ～ 50 질량％ 함유되는데, 내구성, 외부 양자 효율의 관점에서 1 질량％ ～ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 2 질량％ ～ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
발광층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 2 ㎚ ～ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 그 중에서도 외부 양자 효율의 관점에서 3 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 소자에 있어서의 발광층은, 호스트 재료와 발광 재료의 혼합층으로 한 구성이어도 된다. 발광 재료는 형광 발광 재료여도 되고 인광 발광 재료여도 되며, 도펀트는 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 수송성 호스트 재료와 홀 수송성 호스트 재료를 혼합한 구성을 들 수 있다. 또한, 발광층 중에 전하 수송성을 갖지 않고, 발광되지 않는 재료를 함유하고 있어도 된다.
또, 발광층은 1 층이어도 되고 2 층 이상의 다층이어도 된다. 또, 각각의 발광층이 상이한 발광색으로 발광되어도 된다.
＜호스트 재료＞
본 발명에 사용되는 호스트 재료는, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 호스트 재료로서, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물 외에 이하의 화합물을 함유하고 있어도 된다.
호스트 재료는 전자 수송 재료 및 홀 수송성 재료를 들 수 있으며, 전하 수송 재료인 것이 바람직하다. 호스트 재료는 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 되며, 예를 들어, 전자 수송성 호스트 재료와 홀 수송성 호스트 재료를 혼합한 구성을 들 수 있다.
예를 들어, 피롤, 인돌, 카르바졸 (예를 들어 CBP (4,4'-디(9-카르바졸릴)비페닐), 3,3'-디(9-카르바졸릴)비페닐)), 아자인돌, 아자카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 티오펜, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노 치환 캘콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 하이드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 포르피린계 화합물, 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 복소 고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물 및 그들의 유도체 (치환기나 축고리를 갖고 있어도 된다) 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 발광층에 있어서, 상기 호스트 재료 삼중항 최저 여기 에너지 (T1 에너지) 가, 상기 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 색순도, 발광 효율, 구동 내구성의 점에서 바람직하다.
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.
(전하 수송층)
전하 수송층이란, 유기 전계 발광 소자에 전압을 인가하였을 때에 전하 이동이 일어나는 층을 말한다. 구체적으로는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층, 발광층, 정공 블록층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 들 수 있다. 도포법에 의해 형성되는 전하 수송층으로는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층이 바람직하고, 이로써 저비용 또한 고효율의 유기 전계 발광 소자의 제조가 가능해진다.
(정공 주입층, 정공 수송층)
정공 주입층, 정공 수송층은, 양극 또는 양극측으로부터 정공을 수취하여 음극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다.
정공 수송층의 두께로는 1 ㎚ ～ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 정공 주입층의 두께로는 0.1 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 0.5 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 1 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
정공 주입층, 정공 수송층에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호, 일본 공개특허공보 2007-266458호에 상세하게 서술되어 있으며, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
(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 수송층의 두께로는 1 ㎚ ～ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 전자 주입층의 두께로는 0.1 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 0.2 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 0.5 ㎚ ～ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
전자 주입층, 전자 수송층에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호, 일본 공개특허공보 2007-266458호에 상세하게 서술되어 있고, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
본 발명의 소자에 있어서는, 전자 수송층에는 상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
또, 전자 수송층은 2 층 이상 형성해도 되며, 그 경우, 적어도 1 층의 전자 수송층에 상기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
(정공 블록층)
정공 블록층은, 양극측으로부터 발광층으로 수송된 정공이 음극측으로 빠져 나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 있어서, 발광층과 음극측에서 인접하는 유기층으로서 정공 블록층을 형성할 수 있다.
정공 블록층을 구성하는 유기 화합물의 예로는, 본 발명에 있어서의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 외에, 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, 트리페닐렌 유도체, 카르바졸 유도체 등을 들 수 있다.
정공 블록층의 두께로는 1 ㎚ ～ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎚ ～ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
정공 블록층은, 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 (異種) 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
(전자 블록층)
전자 블록층은, 음극측으로부터 발광층으로 수송된 전자가 양극측으로 빠져 나가는 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, 5 ㎚ ～ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎚ ～ 100 ㎚ 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.
(보호층)
본 발명에 있어서, 유기 EL 소자 전체는 보호층에 의해 보호되어 있어도 된다.
보호층에 함유되는 재료로는, 수분이나 산소 등의 소자 열화를 촉진시키는 것이 소자 내에 들어가는 것을 억제하는 기능을 갖고 있는 것이면 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 용기를 사용하여 소자 전체를 봉지해도 된다.
봉지 용기에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0171] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
또, 봉지 용기와 발광 소자 사이의 공간에 수분 흡수제 또는 불활성 액체를 봉입해도 된다. 수분 흡수제로는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 산화바륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 오산화인, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화구리, 불화세슘, 불화니오브, 브롬화칼슘, 브롬화바나듐, 몰레큘러 시브, 제올라이트, 산화마그네슘 등을 들 수 있다. 불활성 액체로는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어, 파라핀류, 유동 파라핀류, 퍼플루오로알칸이나 퍼플루오로아민, 퍼플루오로에테르 등의 불소계 용제, 염소계 용제, 실리콘 오일류를 들 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, 동 6-301355호, 동 5-29080호, 동 7-134558호, 동 8-234685호, 동 8-241047호의 각 공보, 일본 특허 제2784615호, 미국 특허 5828429호, 동 6023308호의 각 명세서 등에 기재된 구동 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 외부 양자 효율로는 5 ％ 이상이 바람직하고, 7 ％ 이상이 보다 바람직하다. 외부 양자 효율의 수치는 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 외부 양자 효율의 최대값, 혹은 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 100 ～ 300 ㏅/㎡ 부근에서의 외부 양자 효율의 값을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 내부 양자 효율은 30 ％ 이상인 것이 바람직하고, 50 ％ 이상이 더욱 바람직하고, 70 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 소자의 내부 양자 효율은, 외부 양자 효율을 광 취출 효율로 나누어 산출된다. 통상적인 유기 EL 소자에서는 광 취출 효율은 약 20 ％ 이지만, 기판의 형상, 전극의 형상, 유기층의 막두께, 무기층의 막두께, 유기층의 굴절률, 무기층의 굴절률 등을 연구함으로써 광 취출 효율을 20 ％ 이상으로 하는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 500 ㎚ 이상 700 ㎚ 이하에 극대 발광 파장 (발광 스펙트럼의 최대 강도 파장) 을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 500 ㎚ 이상 600 ㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 500 ㎚ 이상 550 ㎚ 이하이다.
(본 발명의 발광 소자의 용도)
본 발명의 발광 소자는, 발광 장치, 픽셀, 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, 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 순차적으로 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, 휴대전화, 전자 페이퍼 등의 표시 장치로 할 수 있다.
(조명 장치)
다음으로, 도 3 을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관련된 조명 장치에 대해 설명한다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 조명 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 실시형태에 관련된 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 산란시킬 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 광 산란 부재 (30) 의 광 입사면 (30A) 에 입사되면, 입사광을 광 산란 부재 (30) 에 의해 산란시키고, 산란광을 광 출사면 (30B) 으로부터 조명광으로서 출사하는 것이다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 범위는 이하의 구체예에 제한되는 것은 아니다.
일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물은, 국제 공개 제2009/021126호를 참고로 합성하였다. 이하에서 사용한 화합물 A 는 국제 공개 제2009/021126호의 37 페이지에 기재된 합성예의 방법으로 합성하였다. 화합물 B 는 국제 공개 제2009/021126호의 30 페이지에 기재된 합성예의 방법으로 합성하였다. 화합물 C 는 국제 공개 제2009/021126호의 32 ～ 33 페이지에 기재된 합성예의 방법으로 합성하였다.
예시 화합물 (a-3), 예시 화합물 (a-57) 은, 국제 공개 제03/080760호 팜플렛, 국제 공개 제03/078541호 팜플렛, 국제 공개 제05/085387호 팜플렛, 국제 공개 제05/022962호 팜플렛 등을 참고로 합성하였다. 예를 들어, 화합물 예시 화합물 (a-3) 은, m-브로모벤조알데히드를 출발 원료로 사용하여, 국제 공개 제05/085387호 팜플렛 [0074] ～ [0075] (45 페이지 11 행 ～ 46 페이지 18 행) 에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.
또한, 본 실시예에 사용한 유기 재료는 모두 승화 정제한 것을 사용하고, 고속 액체 크로마토그래피 (토소 TSKgel ODS-100Z) 에 의해 분석하여, 254 ㎚ 의 흡수 강도 면적비로 99.9 ％ 이상인 것을 사용하였다.
[실시예 1]
＜유기 전계 발광 소자의 제조＞
두께 0.7 ㎜, 가로 세로 2.5 ㎝ 의 산화인듐주석 (ITO) 막을 갖는 유리 기판 (ITO 막두께는 100 ㎚) 을 세정 용기에 넣고, 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30 분간 UV-오존 처리를 실시하였다. 이 유리 기판 상에 진공 증착 장치 (토키사 제조, Small-ELVESS) 를 사용하여 진공 증착법으로 이하의 각 층을 증착하였다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 진공 증착법은 모두 동일한 조건으로 실시하고, 증착 속도는 특별히 언급하지 않는 경우에는 0.2 ㎚/초이다. 증착 속도는 수정 진동자를 사용하여 측정하였다. 또, 압력은 1 × 10-4 ㎩ 이하이다. 또, 이하의 각 층의 두께는 수정 진동자를 사용하여 측정하였다.
양극 (ITO) 상에 정공 주입층 (HIL) 으로서 2-TNATA 를 두께가 10 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 성막하였다.
다음으로, 정공 주입층 상에 정공 수송층 (HTL) 으로서 N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민 (α-NPD) 을 두께가 30 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 성막하였다.
다음으로, 정공 수송층 상에 화합물 A (호스트 재료) 와 인광 발광 재료인 발광재 D (게스트) 를 질량비로 90 : 10 함유하는 발광층을 두께가 30 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 성막하였다.
다음으로, 발광층 상에 화합물 (a-3) 을 두께가 5 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 전자 수송층 (ETL) 을 형성하였다. 또한, 이 전자 수송층 상에 다른 1 층의 전자 수송층 (ETL2) 으로서 Alq3 을 두께가 40 ㎚ 가 되도록 진공 증착에 의해 성막하였다.
다음으로, 전자 수송층 (ETL2) 상에 전자 주입층 (EIL) 으로서 LiF 를 두께가 0.5 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 성막하고, 그 위에 음극으로서 패터닝한 마스크 (발광 영역이 2 ㎜ × 2 ㎜ 가 되는 마스크) 를 설치하고, 금속 알루미늄을 두께 100 ㎚ 가 되도록 진공 증착함으로써 성막하였다.
이상에 의해 제조한 적층체를 아르곤 가스로 치환한 글로브 박스 내에 넣고, 유리제의 봉지캔 및 자외선 경화형 접착제 (XNR5516HV, 나가세 치바 주식회사 제조) 를 사용하여 봉지하였다. 이상에 의해 실시예 1 의 유기 전계 발광 소자를 제조하였다.
(유기 전계 발광 소자의 성능 평가)
제조한 실시예 1 의 유기 전계 발광 소자의 성능은 이하와 같이 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 2 에 나타낸다.
(a) 외부 양자 효율 (발광 효율)
토요 테크니카 제조 소스 메이저 유닛 2400 을 사용하여, 일정 전류 밀도 (25 ㎃/㎠) 로 직류 전압을 유기 전계 발광 소자에 인가하고 발광시켜, 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 5000 ㏅/㎡ 부근인 외부 양자 효율을 휘도 환산법에 의해 산출하였다. 외부 양자 효율은 숫자가 클수록 우수하여 바람직하다.
(b) 구동 전압
유기 전계 발광 소자를 (주) 시마즈 제작소 제조의 발광 스펙트럼 측정 시스템 (ELS1500) 에 세팅하고, 일정 전류 밀도 (25 ㎃/㎠) 로 발광시켜, 휘도가 5000 ㏅/㎡ 일 때의 인가 전압을 측정하였다. 구동 전압은 낮을수록 우수하여 바람직하다.
(c) 고전류 밀도에서의 구동 전후의 색도 변화
유기 전계 발광 소자를 (주) 시마즈 제작소 제조의 발광 스펙트럼 측정 시스템 (ELS1500) 에 세팅하고, 일정 전류 밀도 (25 ㎃/㎠) 로 휘도가 5000 ㏅/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하고 발광시켰다. 얻어진 발광 스펙트럼을 CIE 색도로 환산하여, 이 때의 CIE 색도 (x, y) 를 구하였다. 그 후, 휘도가 2500 ㏅/㎡ 로 저하되었을 때의 색도 (x, y) 를 동일하게 구하고, 양자의 x 값, y 값의 차이 (Δx, Δy) 를 구하여, ΔZ ＝ (Δx)2 ＋ (Δy)2 을 구동 전후의 색도 변화의 지표로 하였다. ΔZ 의 값은 작을수록 바람직하다.
(d) 고전류 밀도에서의 내구성
유기 전계 발광 소자를 일정 전류 밀도 (25 ㎃/㎠) 로 휘도가 5000 ㏅/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하고 발광시켰다. 휘도가 5000 ㏅/㎡ 의 80 ％ 로 저하될 때까지의 시간을 측정하여, 고전류 밀도에서의 내구성의 지표로 하였다. 이 값이 클수록 우수하여 바람직하다.
[실시예 2 ～ 7, 비교예 1 ～ 10]
각 층에 사용한 화합물을 하기 표 1 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 소자를 제조하고, 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 2 에 나타낸다.
또한, 표 2 중, 고전류 밀도에서의 내구성은 비교예 7 의 값을 1.0 으로 하였을 때의 상대값으로서 기재하였다.
Figure pct00043
Figure pct00044
표 2 의 결과로부터 분명한 바와 같이, 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 벤조티오펜 구조와 트리페닐렌 구조를 포함하는 특정 화합물을 호스트 재료로서 발광층에 사용하고, 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 카르바졸 구조와 페닐피리딘 또는 페닐피리미딘 구조를 포함하는 특정 재료를 전자 수송 재료로서 전자 수송층에 사용한 본 발명의 소자는, 그들 양자 혹은 어느 일방을 사용하지 않는 비교예의 소자와 비교하여, 외부 양자 효율이 높고, 저전압 구동이 가능하고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 또한 구동 전후의 색도 변화가 매우 작은 것을 알 수 있다.
또, 실시예 1 과 2 의 소자의 결과 및 실시예 3 과 4 의 소자의 결과의 비교로부터, 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물로서 카르바졸 구조와 페닐피리딘 또는 페닐피리미딘 구조가 각각 치환기를 갖지 않는 (n1 ～ n5 가 0 인) 것을 사용한 소자쪽이, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고 및 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 1, 3 및 5 의 소자의 결과의 비교로부터, 일반식 (Ⅰ-1) 로 나타내는 화합물을 사용한 소자는, 일반식 (Ⅰ-2) 로 나타내는 화합물을 사용한 소자에 비해 고전류 밀도 영역의 내구성이 높은 것을 알 수 있다. 반대로, 일반식 (Ⅰ-2) 로 나타내는 화합물은, 일반식 (Ⅰ-1) 로 나타내는 화합물을 사용한 소자에 비해 고전류 밀도 영역에서의 구동 전후에서의 색도 변화가 작은 것을 알 수 있다.
발광 장치, 표시 장치, 조명 장치의 경우, 각 화소부에서 높은 전류 밀도를 통하여 순간적으로 고휘도 발광시킬 필요가 있고, 본 발명의 발광 소자는 그와 같은 경우에 발광 효율이 높아지도록 설계되어 있기 때문에 유리하게 이용할 수 있다.
상기 실시예 및 비교예에서 사용한 화합물의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 43]
Figure pct00045
[화학식 44]
Figure pct00046

산업상 이용가능성
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 고전류 밀도 영역에서의 내구성이 높고, 고전류 밀도 영역에서의 구동 전후에서의 색도 변화가 작다. 이 때문에, 각종 발광 장치, 픽셀, 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.
본 발명을 상세하게 또 특정 실시양태를 참조하여 설명하였는데, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 부가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
본 출원은, 2010년 7월 9일에 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2010-157353호) 에 기초하는 것으로, 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 (유기 EL 소자)
11…유기층
12…보호층
14…접착층
16…봉지 용기
20…발광 장치
30…광 산란 부재
30A…광 입사면
30B…광 출사면
31…투명 기판
32…미립자
40…조명 장치

Claims (10)

  1. 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 발광층을 갖고, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서,
    그 발광층에 하기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하고,
    그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에 하기 일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물을 적어도 하나 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure pct00047

    (일반식 (Ⅰ) 중, R11 ～ R15 는 각각 독립적으로 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 알케닐기, 알키닐기, -OAr11, -N(R16)(R17), 또는 -N(Ar11)(Ar12) 를 나타낸다. R16 및 R17 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. Ar11 및 Ar12 는 각각 독립적으로 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기를 나타낸다. L 은, 단결합, 아릴렌기, 2 가의 방향족 헤테로 고리기 또는 이들의 조합으로 이루어지는 기를 나타낸다. n11, n12 및 n15 는 각각 독립적으로 0 ～ 4 의 정수를 나타내고, n13 및 n14 는 각각 독립적으로 0 ～ 3 의 정수를 나타낸다)
    [화학식 2]
    Figure pct00048

    (일반식 (Ⅱ) 중, X3, X4 및 X5 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합된 탄소 원자이고, X3, X4 및 X5 를 함유하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 벤젠 고리를 나타낸다. R1 ～ R5 는 각각 독립적으로 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 시아노기, 피리딜기, 피리미딜기, 실릴기, 카르바졸릴기, 또는 tert-부틸기를 나타낸다. n1 ～ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, p' 및 q' 는 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타낸다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (Ⅰ-1) 로 나타내는 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 3]
    Figure pct00049

    (일반식 (Ⅰ-1) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식 (Ⅰ) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (Ⅰ-2) 로 나타내는 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 4]
    Figure pct00050

    (일반식 (Ⅰ-2) 중, R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 는, 일반식 (Ⅰ) 에 있어서의 R11 ～ R15, L 및 n11 ～ n15 와 동일한 의미이다)
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    R11 ～ R15 가 각각 독립적으로 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기인, 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    L 이 아릴렌기인, 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층이 인광 발광 재료를 적어도 하나 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 존재하는 그 밖의 유기층 중 적어도 어느 1 층이 용액 도포 프로세스에 의해 형성된, 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.
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