KR20140015240A

KR20140015240A - 유기 전계 발광 소자

Info

Publication number: KR20140015240A
Application number: KR1020137003173A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 기타무라; 도시히로 이세
Original assignee: 유디씨 아일랜드 리미티드
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2014-02-06
Also published as: JP2012019174A; KR101910677B1; JP4751955B1; WO2012005362A1

Abstract

구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 유기 전계 발광 소자로서, 기판 상에, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 1 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 그 발광층에 양 전하 수송성 재료인 특정 구조의 카르바졸 화합물을 함유하고, 그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에, 높은 전자 이동도를 갖는다고 생각되는 특정 구조의 트리페닐렌 유도체를 함유하는 유기 전계 발광 소자.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}

본 발명은 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

유기 전계 발광 소자 (이하, 「소자」, 「유기 EL 소자」라고도 한다) 는, 저전압 구동으로 고휘도의 발광이 얻어지는 점에서 활발하게 연구 개발이 이루어지고 있다. 유기 전계 발광 소자는, 1 쌍의 전극간에 유기층을 가지며, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 유기층에 있어서 재결합하여, 생성된 여기자의 에너지를 발광에 이용하는 것이다.

최근, 인광 발광 재료를 사용함으로써, 소자의 고효율화가 진행되고 있다. 또, 발광 재료를 호스트 재료 중에 도프한 발광층을 사용하는 도프형 소자가 널리 채용되고 있다.

이에 관련하여, 정공 (홀) 수송성 및 전자 수송성의 양방의 성질을 갖는 양 전하 수송성 재료의 개발이 이루어지고 있으며, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴알킬렌기와, 질소 함유 헤테로 방향족 고리를 갖는 재료가 기재되어 있다. 또 특허문헌 2 에는, 양 전하 수송성 재료를 호스트 재료나 전자 수송 재료로서 사용하는 것이 기재되어 있다.

그 외에도, 유기 전계 발광 소자에 사용 가능한 재료의 개발이 이루어지고 있고, 예를 들어, 특허문헌 3 은, 유기 전계 발광 소자에 사용 가능한 트리페닐렌 유도체에 관한 발명으로, 트리페닐렌 유도체를 호스트 재료나 전자 수송 재료로서 사용하는 것을 기재하고 있다.

유기 전계 발광 소자의 용도는 다양한데, 그 하나로서 디스플레이 등 표시 장치로서의 사용을 들 수 있다. 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치는 아직 내구성이 불충분하여, 높은 내구성을 갖는 소자가 요구되고 있다.

또, 유기 전계 발광 소자를 사용한 디스플레이의 구동 방식으로서, 액티브 매트릭스 방식이나 패시브 매트릭스 방식을 들 수 있다. 특히, 박막 트랜지스터와 조합하여 구동하는 계에 있어서는, 화소마다 역바이어스를 거는 시간·타이밍을 설정할 수 있으므로 바람직하다. 또, 특허문헌 4 에는 구동 중에 소자에 역바이어스를 가하면 소자의 내구성이 상승된다고 되어 있지만, 아직 불충분하다. 따라서, 구동 중에 소자에 역바이어스를 인가하는 구동법에 있어서도, 높은 내구성을 갖는 소자가 요구되고 있다.

일본 공개특허공보 2009-88538호 일본 공개특허공보 2009-218547호 국제 공개 제09/021107호 일본 특허공보 3259774호

본 발명자들은, 양 전하 수송성 재료인 특정 구조의 카르바졸 화합물을 발광층에, 높은 전자 이동도를 갖는다고 생각되는 특정 구조의 트리페닐렌 유도체를 발광층과 음극 사이의 유기층 (바람직하게는, 전자 수송층) 에 각각 사용함으로써, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 유기 전계 발광 소자가 제공되는 것을 알아냈다. 또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 펄스 전압을 인가하는 구동법과 같이, 역바이어스를 거는 구동을 했을 때에, 내구성의 향상이 현저하다.

즉, 본 발명의 목적은, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 유기 전계 발광 소자의 제공에 있고, 특히 펄스 전압을 인가하는 구동법과 같이, 역바이어스를 거는 구동을 했을 때에, 내구성의 향상이 현저한 유기 전계 발광 소자의 제공에 있다.

또, 본 발명의 다른 목적은 유기 전계 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 표시 장치 및 조명 장치를 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 하기의 수단에 의해 달성할 수 있다.

[1]

기판 상에, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 1 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서,

그 발광층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하고,

그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에, 하기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.

[화학식 1]

일반식 (1) 중, Cz 는 치환 혹은 무치환의 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴아릴기, L 은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리, A 는 치환 혹은 무치환의 질소 함유 방향족 헤테로 6 원자 고리이며, p 및 q 는 각각 독립적으로 1 ∼ 6 의 정수이다.

[화학식 2]

일반식 (E-1) 중, R¹¹ ∼ R²² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 혹은 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다. 단, R¹¹ ∼ R²² 가 모두 수소 원자가 되는 경우는 없다.

[2]

상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인, 상기 [1] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 3]

일반식 (2) 중, Cz 는 치환 혹은 무치환의 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴아릴기를 나타낸다. L 은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리를 나타내고, Ar₁, Ar₂, X₁, X₂ 또는 X₃의 탄소 원자와 연결된다. Ar₁ 및 Ar₂ 는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리기를 나타내고, X₁, X₂ 및 X₃ 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자를 나타낸다. p 및 q 는 각각 독립적으로 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.

[3]

상기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인, 상기 [2] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 4]

일반식 (3) 중, X₄ 및 X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자가 결합한 탄소 원자이며, X₄ 및 X₅를 포함하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 페닐렌기를 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.

[4]

상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 탄화수소 화합물인, 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 5]

일반식 (E-2) 중, 복수의 Ar¹ 은 동일하고, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다.

[5]

상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 탄화수소 화합물인, 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 6]

일반식 (E-3) 중, L 은 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기를 나타낸다. n 은 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.

[6]

상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-4) 로 나타내는 탄화수소 화합물인, 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 7]

일반식 (E-4) 중, 복수 존재하는 경우의 Ar² 는 동일하고, Ar² 는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다.

p 및 q 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내는데, p 와 q 가 동시에 0 이 되는 경우는 없다. p 및 q 가 0 을 나타내는 경우, Ar² 는 수소 원자를 나타낸다.

[7]

상기 일반식 (E-4) 에 있어서, Ar² 가 페닐기를 나타내고, 그 페닐기의 메타 위치가 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기로 치환되어 있는, 상기 [6] 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[8]

박막 트랜지스터와 접속하고, 액티브 매트릭스 구동이 가능한, 상기 [1] ∼ [7] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[9]

상기 [1] ∼ [7] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.

[10]

상기 [1] ∼ [7] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.

[11]

상기 [1] ∼ [7] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.

또한, 본 발명은, 이하의 양태를 채용하는 것이 바람직하다.

＜1＞

그 발광층에 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물을 함유하고,

그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에, 하기 일반식 (E-1), ETM1, ETM2, 또는 ETM4 로 나타내는 탄화수소 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.

[화학식 8]

일반식 (3) 중, X₄ 는 수소 원자가 결합한 탄소 원자이며, X₅ 는 질소 원자이며, X₄ 및 X₅를 포함하는 고리는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 페닐렌기를 나타낸다. R¹ ∼ R⁵ 는 각각 독립적으로 불소 원자, 또는 피리미딜기를 나타낸다. n1 ∼ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, p' 는 1 또는 2 를 나타내고, q' 는 1 을 나타낸다.

[화학식 9]

[화학식 10]

일반식 (E-1) 중, R¹¹, R¹⁴, R¹⁵, R¹⁸, R¹⁹ 및 R²² 는 수소 원자를 나타낸다. R¹², R¹³, R¹⁶, R¹⁷, R²⁰ 및 R²¹ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 알킬기, 페닐기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 혹은 나프틸기를 나타낸다. 단, R¹¹ ∼ R²² 가 모두 수소 원자가 되는 경우는 없다.

＜2＞

상기 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 탄화수소 화합물인, ＜1＞ 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 11]

일반식 (E-2) 중, 복수의 Ar¹ 은 동일하고, 알킬기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 또는 나프틸기를 나타낸다.

＜3＞

상기 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-3), ETM1, ETM2, 또는 ETM4 로 나타내는 탄화수소 화합물인, ＜1＞ 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 12]

[화학식 13]

일반식 (E-3) 중, L 은 이하의 어느 구조로 나타내는 2 가 또는 3 가의 연결기를 나타낸다. * 는 트리페닐렌 고리와의 결합 위치를 나타낸다. n 은 2 또는 3 을 나타낸다.

[화학식 14]

＜4＞

상기 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-4), ETM1, ETM2, 또는 ETM4 로 나타내는 탄화수소 화합물인, ＜1＞ 에 기재된 유기 전계 발광 소자.

[화학식 15]

[화학식 16]

일반식 (E-4) 중, 복수 존재하는 경우의 Ar² 는 동일하고, Ar² 는, 메타 위치가 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 또는 트리페닐레닐기로 치환된 페닐기를 나타낸다.

＜5＞

박막 트랜지스터와 접속하고, 액티브 매트릭스 구동이 가능한, ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.

＜6＞

＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.

＜7＞

＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.

＜8＞

＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.

본 발명에 의하면, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 펄스 전압을 인가하는 구동법과 같이, 역바이어스를 거는 구동을 했을 때에, 내구성의 향상이 현저하다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 은, 본 발명에 관련된 발광 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3 은, 본 발명에 관련된 조명 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.

일반식 (1) 및 일반식 (E-1) 의 설명에 있어서의 수소 원자는 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함하고, 또 게다가 치환기를 구성하는 원자는, 그 동위체도 포함하고 있는 것을 나타낸다.

본 발명에 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 이며, 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 이며, 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 이며, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이며, 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 이며, 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 이며, 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 이며, 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 이며, 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 이며, 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 이며, 예를 들어 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐 등을 들 수 있다.), 아릴옥시카르보닐기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이며, 예를 들어 페닐옥시카르보닐 등을 들 수 있다.), 아실옥시기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이며, 예를 들어 아세톡시, 벤조일옥시 등을 들 수 있다.), 아실아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이며, 예를 들어 아세틸아미노, 벤조일아미노 등을 들 수 있다.), 알콕시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이며, 예를 들어 메톡시카르보닐아미노 등을 들 수 있다.), 아릴옥시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이며, 예를 들어 페닐옥시카르보닐아미노 등을 들 수 있다.), 술포닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 예를 들어 메탄술포닐아미노, 벤젠술포닐아미노 등을 들 수 있다.), 술파모일기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 12 이며, 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 이며, 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 이며, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오 등을 들 수 있다.), 아릴티오기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이며, 예를 들어 페닐티오 등을 들 수 있다.), 헤테로 고리 티오기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 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 이며, 예를 들어 메실, 토실 등을 들 수 있다.), 술피닐기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 예를 들어 메탄술피닐, 벤젠술피닐 등을 들 수 있다.), 우레이도기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 예를 들어 우레이도, 메틸우레이도, 페닐우레이도 등을 들 수 있다.), 인산아미드기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 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 포함하여, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 헤테로 원자로서는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이며, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 세레노페닐, 테루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실로릴기 등을 들 수 있다.), 실릴기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이며, 예를 들어 트리메틸실릴, 트리페닐실릴 등을 들 수 있다.), 실릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이며, 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 치환기로서는, 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 이며, 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 이며, 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 이며, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이며, 예를 들어 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다.), 시아노기, 헤테로 고리기 (방향족 헤테로 고리기도 포함하여, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이며, 헤테로 원자로서는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이며, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 세레노페닐, 테루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실로릴기 등을 들 수 있다.) 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로서는, 상기 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기로 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로서는, 이상으로 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 또, 치환기로 치환된 치환기로 치환된 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로서는, 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 1 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서,

그 발광층에 후술하는 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하고,

그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에, 후술하는 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물을 함유한다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구동 전압이 저하되고, 내구성이 향상되는 이유는 확실하지 않지만, 양 전하 수송성 재료인 특정 구조의 카르바졸 화합물의 발광층에 있어서의 사용과, 높은 전자 이동도를 갖는다고 생각되는 특정 구조의 트리페닐렌 유도체의 발광층과 음극 사이의 유기층 (바람직하게는, 전자 수송층) 에 있어서의 사용을 조합하는 것이, 소자의 구동 전압의 저하, 및 내구성의 향상에 기여하고 있다고 생각된다. 현재의 유기 전계 발광 소자는, 인광 소자에 있어서 홀 블록층이 형성되어 있는 경우가 많은 점에서, 홀 수송층이나 발광층에 홀 이동도가 높은 재료가 사용되고 있다고 생각된다. 그래서, 전자 이동도가 높은 전자 수송층을 사용하여, 전자도 수송하는 재료를 발광층에 사용함으로써 캐리어 밸런스가 개선되는 것으로 생각된다.

[일반식 (1) 로 나타내는 화합물]

이하, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.

[화학식 17]

이하, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.

Cz 는, 치환 혹은 무치환의 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴아릴기이다.

아릴카르바졸릴기 및 카르바졸릴아릴기에 있어서의 아릴기는, 탄소수 6 ∼ 30 이 바람직하고, 예를 들어, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 나프타세닐기, 피레닐기, 플루오레닐기, 비페닐기, 터페닐기 등을 들 수 있고, 이들 중, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 터페닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐기가 보다 바람직하다.

아릴카르바졸릴기 및 카르바졸릴아릴기에 있어서의 카르바졸 고리 (카르바졸릴기) 상에서의 아릴기의 치환 위치는, 특별히 한정되지 않지만, 화학적 안정성이나 캐리어 수송성의 관점에서, 아릴기가 카르바졸 고리의 2 위치, 3 위치, 6 위치, 7 위치 또는 9 위치로 치환되어 있는 것이 바람직하고, 카르바졸 고리의 3 위치, 6 위치 또는 9 위치로 치환되어 있는 것이 보다 바람직하고, 카르바졸 고리의 9 위치 (N 위치) 로 치환되어 있는 것이 가장 바람직하다.

Cz 가 아릴카르바졸릴기의 경우, 특별히 한정되지 않지만, 화학적 안정성이나 캐리어 수송성의 관점에서, 아릴카르바졸릴기의 카르바졸 고리의 2 위치, 3 위치, 6 위치, 7 위치 또는 9 위치 (N 위치) 에서 L 과 연결하는 것이 바람직하고, 카르바졸 고리의 3 위치, 6 위치 또는 9 위치 (N 위치) 에서 L 과 연결하는 것이 보다 바람직하고, 카르바졸 고리의 9 위치 (N 위치) 에서 L 과 연결하는 것이 가장 바람직하다.

구체적으로는, Cz 는 페닐기에 1 개 또는 2 개의 카르바졸릴기가 9 위치 (N 위치) 에서 치환되어 이루어지는 기가 바람직하고, 그 카르바졸릴기의 3 위치 및 6 위치가 불소 원자로 치환되어 있어도 된다.

또, Cz 로서는 카르바졸릴아릴기인 것이 바람직하다.

A 는, 치환 혹은 무치환의 질소 함유 헤테로 방향족 6 원자 고리이며, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 40 의 질소 함유 헤테로 방향족 6 원자 고리이다. A 는 복수의 치환기를 가져도 되고, 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.

질소 함유 헤테로 방향족 6 원자 고리 또는 질소 함유 헤테로 방향족 6 원자 고리를 포함하는 질소 함유 헤테로 방향족 고리로서는, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 아자인돌리진, 인돌리진, 푸린, 프테리딘, β-카르볼린, 나프티리딘, 퀴녹살린, 터피리딘, 비피리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 이미다조피리딘 등을 들 수 있고, 이들 중, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 트리아진이 보다 바람직하고, 피리딘, 피리미딘, 피라진이 더욱 바람직하고, 피리미딘이 가장 바람직하다.

L 은, 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 방향족 고리이다.

또한, 일반식 (1) 에 있어서 p + q 가 3 이상을 나타내는 경우, L 은, 상기 아릴렌기로부터 p + q - 2 개의 임의의 수소 원자를 제거한 p + q 가의 기, 시클로알킬렌기로부터 p + q - 2 개의 임의의 수소 원자를 제거한 p + q 가의 기, 또는 p + q 가의 방향족 헤테로 고리기를 나타낸다.

L 이 갖는 치환기로서는, 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적용할 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 시클로헥실기, 시클로펜틸기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 피리딜기, 피리미딜기, 티에닐기, 플루오로기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로페닐기, 트리페닐실릴기, 트리메틸실릴기이며, 보다 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 부틸기, 페닐기, 피리딜기, 피리미딜기, 플루오로기, 시아노기, 트리플루오로메틸기이며, 더욱 바람직하게는 메틸기, 페닐기, 플루오로기이다.

아릴렌기로서는, 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴렌기가 바람직하고, 예를 들어, 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 나프틸렌기, 안트라닐렌기, 페난트릴렌기, 비레닐렌기, 크리세닐렌기, 플루오란테닐렌기, 퍼플루오로아릴렌기 등을 들 수 있고, 이들 중 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 퍼플루오로아릴렌기가 바람직하고, 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기가 보다 바람직하고, 페닐렌기, 비페닐렌기가 더욱 바람직하다.

시클로알킬렌기로서는, 탄소수 5 ∼ 30 의 시클로알킬렌기가 바람직하고, 예를 들어 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기, 시클로헵틸렌기 등을 들 수 있고, 이들 중 시클로펜틸렌기, 시클로헥실렌기가 바람직하고, 시클로헥실렌기가 보다 바람직하다.

헤테로 방향족 고리로서는, 탄소수 2 ∼ 30 의 헤테로 방향족 고리가 바람직하고, 1-피롤릴기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라지닐기, 2-피리디닐기, 3-피리디닐기, 4-피리디닐기, 1-인돌릴기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-이소인돌릴기, 2-이소인돌릴기, 3-이소인돌릴기, 4-이소인돌릴기, 5-이소인돌릴기, 6-이소인돌릴기, 7-이소인돌릴기, 2-푸릴기, 3-푸릴기, 2-벤조푸란일기, 3-벤조푸란일기, 4-벤조푸란일기, 5-벤조푸란일기, 6-벤조푸란일기, 7-벤조푸란일기, 1-이소벤조푸란일기, 3-이소벤조푸란일기, 4-이소벤조푸란일기, 5-이소벤조푸란일기, 6-이소벤조푸란일기, 7-이소벤조푸란일기, 2-퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-이소퀴놀릴기, 3-이소퀴놀릴기, 4-이소퀴놀릴기, 5-이소퀴놀릴기, 6-이소퀴놀릴기, 7-이소퀴놀릴기, 8-이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살리닐기, 5-퀴녹살리닐기, 6-퀴녹살리닐기, 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-카르바졸릴기, 9-카르바졸릴기, 1-페난트리디닐기, 2-페난트리디닐기, 3-페난트리디닐기, 4-페난트리디닐기, 6-페난트리디닐기, 7-페난트리디닐기, 8-페난트리디닐기, 9-페난트리디닐기, 10-페난트리디닐기, 1-아크리디닐기, 2-아크리디닐기, 3-아크리디닐기, 4-아크리디닐기, 9-아크리디닐기, 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-일기, 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-페나지닐기, 2-페나지닐기, 1-페노티아지닐기, 2-페노티아지닐기, 3-페노티아지닐기, 4-페노티아지닐기, 10-페노티아지닐기, 1-페녹사지닐기, 2-페녹사지닐기, 3-페녹사지닐기, 4-페녹사지닐기, 10-페녹사지닐기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사디아졸릴기, 5-옥사디아졸릴기, 3-푸라자닐기, 2-티에닐기, 3-티에닐기, 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-부틸피롤-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-부틸-1-인돌릴기, 4-t-부틸-1-인돌릴기, 2-t-부틸-3-인돌릴기, 4-t-부틸-3-인돌릴기 등을 들 수 있고, 이들 중, 피리디닐기, 퀴놀릴기, 인돌릴기, 카르바졸릴기가 바람직하고, 피리디닐기, 카르바졸릴기가 보다 바람직하다.

L 로서는, 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 시클로헥실렌기, 시클로헥실렌기, 피리디닐기, 카르바졸릴기가 바람직하고, 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기가 보다 바람직하고, 단결합, 페닐렌기가 더욱 바람직하다.

또, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, A 및 L 의 치환기로서는, 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, 카르바졸릴기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 디페닐피리미딜기가 가장 바람직하다. 또, 치환기를 복수 갖는 경우, 그 치환기는 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.

p, q 는, 각각 독립적으로 1 ∼ 6 의 정수이며, 각각 1 ∼ 4 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 3 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 2 인 것이 더욱 바람직하다.

일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 이하의 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인 것이, 구동 내구성의 관점에서 보다 바람직하다.

[화학식 18]

일반식 (2) 에 대해 설명한다.

일반식 (2) 중, Cz, L, p 및 q 의 정의는, 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, L, p 및 q 와 동일하고, 바람직한 것도 동일하다.

Ar₁, Ar₂ 는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 아릴기, 아릴렌기, 또는 방향족 헤테로 고리기이다.

아릴기는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 예를 들어, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 페난트릴기, 비레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기, 퍼플루오로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 중 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 퍼플루오로아릴기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기가 보다 바람직하고, 페닐기, 비페닐기가 더욱 바람직하다.

아릴렌기로서는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 구체예나 바람직한 기는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 L 의 설명에서 든 것과 동일하다. 방향족 헤테로 고리기로서는, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 ∼ 30 인 것이 바람직하고, 구체예나 바람직한 기는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 L 의 설명에서 든 것과 동일하다. 이들에 치환기가 결합하는 경우, 치환기의 구체예나 바람직한 기는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, A 의 치환기로서 든 것과 동일하다.

Ar₁, Ar₂ 는, 바람직하게는 각각 독립적으로, 카르바졸릴기로 치환되어 있어도 되는 페닐기 또는 피리딜기이며, 카르바졸릴기로 치환되어 있어도 되는 페닐기인 것이 보다 바람직하다.

X₁, X₂, X₃ 은, 각각 독립적으로, 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자를 나타낸다. X₁, X₂, X₃ 중, 0 ∼ 2 개가 질소 원자인 경우가 바람직하고, 0 ∼ 1 개가 질소 원자인 경우가 보다 바람직하고, 1 개가 질소 원자인 경우가 가장 바람직하다. X₁, X₂, X₃ 중 어느 것에 질소 원자가 포함되는 경우, X₁ 및 X₃중 어느 일방이 질소 원자인 것이 바람직하다. 일반식 (2) 에 있어서의 X₁ ∼ X₃ 을 포함하는 고리가 피리딘 또는 피리미딘을 나타내는 것이 바람직하고, 피리미딘을 나타내는 것이 보다 바람직하다. 탄소 원자에 결합하는 치환기의 구체예나 바람직한 기는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, A 의 치환기로서 든 것과 동일하다. 또, 일반식 (2) 에 있어서 L 의 연결 위치는 특별히 한정되지 않지만, 화학적 안정성이나 캐리어 수송성의 관점에서 Ar¹의 탄소 원자와 연결하는 것이 바람직하다.

일반식 (2) 로 나타내는 화합물은, 이하의 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인 것이, 구동 내구성의 관점에서 보다 더 바람직하다.

[화학식 19]

일반식 (3) 중, X₄, X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자를 나타내고, X₄ 또는 X₅ 중 어느 일방은 질소 원자이며, 타방은 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자이다. L' 는 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리를 나타낸다. R¹ ∼ R⁵ 는 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. n1 ∼ n5 는 각각 독립적으로 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. p', q' 는 각각 독립적으로 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

일반식 (3) 에 대해 설명한다.

X₄, X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자를 나타낸다. X₄, X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자가 결합한 탄소 원자이거나, X₄ 또는 X₅ 중 어느 일방은 질소 원자이며, 타방은 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자인 것이 바람직하고, 일방은 질소 원자이고, 타방은 수소 원자가 결합한 탄소 원자인 것이 보다 바람직하다. 일반식 (3) 에 있어서의 X₄ 및 X₅를 포함하는 고리가 피리딘 또는 피리미딘을 나타내는 것이 바람직하고, 피리미딘을 나타내는 것이 보다 바람직하다. 탄소 원자에 결합하는 치환기의 구체예나 바람직한 기는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, A 의 치환기로서 든 것과 동일하다.

L' 의 정의는, 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 L 과 동일하고, 바람직한 기도 L 과 동일하다. L' 는, 일반식 (3) 중의 함질소 헤테로 방향족 구조에 있어서 벤젠 고리와 연결되어 있다.

R¹ ∼ R⁵ 는 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. 치환기의 구체예는 전술한 일반식 (1) 에 있어서의 Cz, A 의 치환기로서 든 것과 동일하다. R¹ ∼ R⁶으로서 바람직하게는, 불소 원자, 메틸기, t-부틸기, 페닐기, 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 아다만틸기, 시아노기, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 트리플루오로메틸기, 카르바졸릴기이며, 보다 바람직하게는, 불소 원자, 메틸기, t-부틸기, 페닐기, 피리딜기, 시아노기, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 트리플루오로메틸기, 카르바졸릴기이며, 더욱 바람직하게는 불소 원자, 메틸기, t-부틸기, 페닐기, 시아노기, 실릴기, 트리페닐실릴기, 트리플루오로메틸기, 카르바졸릴기이며, 더욱 바람직하게는 불소 원자, t-부틸기, 페닐기, 시아노기, 트리페닐실릴기, 카르바졸릴기이다. R¹ ∼ R⁵ 가 복수일 때, 복수의 R¹ ∼ R⁵ 는 각각 동일하거나 상이해도 된다.

R³ 은 피리딜기, 피라질기, 또는 피리미딜기인 것이 바람직하고, 피리미딜기인 것이 보다 바람직하다. 그 피리딜기, 피라질기, 또는 피리미딜기는 추가로 치환기를 가져도 되고, 그 치환기로서는 알킬기, 아릴기가 바람직하고, 아릴기가 보다 바람직하고, 페닐기인 것이 가장 바람직하다.

n1 ∼ n5 는 각각 독립적으로 0 ∼ 5 의 정수를 나타낸다. 각각 0 ∼ 2 인 것이 바람직하고, 0 ∼ 1 인 것이 보다 바람직하고, 0 인 것이 더욱 바람직하다.

p', q' 는 각각 독립적으로 1 ∼ 4 의 정수를 나타낸다. 각각 1 ∼ 3 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 2 인 것이 보다 바람직하다.

바람직하게는, 일반식 (3) 중, X₄ 및 X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자가 결합한 탄소 원자이며, X₄ 및 X₅를 포함하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이고, L' 는, 단결합 또는 페닐렌기를 나타내고, R¹ ∼ R⁵ 는 각각 독립적으로 불소 원자, 메틸기, 페닐기, 시아노기, 피리딜기, 피리미딜기, 실릴기, 카르바졸릴기, 또는 tert-부틸기를 나타내고, n1 ∼ n5 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, p' 및 q' 는 각각 독립적으로 1 또는 2 를 나타낸다.

일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 탄소 원자, 수소 원자 및 질소 원자만으로 이루어지는 경우가 가장 바람직하다.

일반식 (1) 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 (1) 로 나타내는 화합물의 막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T₁) 에너지는 2.61 eV (62 kcal/mol) 이상 3.51 eV (80 kcal/mol) 이하인 것이 바람직하고, 2.69 eV (63.5 kcal/mol) 이상 3.51 eV (80 kcal/mol) 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.76 eV (65 kcal/mol) 이상 3.51 eV (80 kcal/mol) 인 것이 더욱 바람직하다.

일반식 (1) 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 (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.

이하에, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 예시하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기 구체예 중의 Ph 는 페닐기를 나타낸다.

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

[화학식 27]

[화학식 28]

[화학식 29]

상기 일반식 (1) 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 A4 는, m-브로모벤조알데히드를 출발 원료로 사용하고, 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 A45 의 화합물은, 3,5-디브로모벤조알데히드를 출발 원료로 사용하고, 국제 공개 제03/080760호 팜플렛의 46 페이지, 9 행 ∼ 46 페이지, 12 행에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 또, 상기 예시 화합물 A77 의 화합물은, N-페닐카르바졸을 출발 원료로 사용하고, 국제 공개 제05/022962호 팜플렛의 137 페이지, 10 행 ∼ 139 페이지, 9 행에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.

일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 전술한 WO05/085387 이나 WO03/080760 에 기재된 바와 같이, 아릴할라이드와 아릴보론산 (혹은 보론산에스테르) 또는 카르바졸을 커플링하여 합성할 수 있다. 이 때, 합성 중간체인 아릴할라이드 (예를 들어, 카르바졸 부위를 갖는 아릴할라이드 또는 피리미딘 부위를 갖는 아릴할라이드), 그 합성 중간체를 합성하는 출발 원료, 중간체로 사용되는 아릴할라이드 등이 불순물로서 생성될 수 있다. 이들 아릴할라이드 등의 불순물 (즉, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 제조시에 포함될 수 있는 할로겐 원소 함유 화합물) 에 포함되는, 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계가, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중에 100 ppm 이하 (즉, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 1 kg 중의 할로겐 원소량이 100 mg 이하) 로 존재하면, 그들 불순물로서의 브롬, 요오드 또는 염소 원소 함유 화합물이 전하 트랩이 되고, 반응성이 높다는 등의 이유에 의해 유기 전계 발광 소자의 외부 양자 효율이나 구동 내구성 등의 소자 특성에 악영향을 미치는 것을 양호하게 억제하여, 외부 양자 효율과 구동 내구성을 고레벨로 양립시킬 수 있으므로 바람직하다. 특히, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중의, 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계가, 100 ppm 이하임으로써 구동 내구성이 현저하게 향상된다. 단, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 브롬, 요오드 또는 염소의 할로겐 원소를 갖는 경우에는, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 자체가 갖는 할로겐 원소는, 여기서 말하는 “일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중의, 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계” 에는 포함되지 않는다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중의, 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계를, 50 ppm 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ppm 이하로 하는 것이다.

본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중의 불순물에 포함되는, 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계는, 이상적으로는 0 ppm 인 것이 바람직하다. 한편, 불순물에 포함되는 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계가 0 ppm 인 것을 측정하는 것도 현실적으로는 불가능하다. 또, 제조 공정이나 정제 공정 수의 증가나 사용하는 에너지 증가에 의해 영향을 미치는 환경 부하의 관점에서는, 불순물의 종류에 따라서는, 본 발명의 전하 수송 재료 중에 극소량 존재시키는 것이 바람직하다. 따라서, 내구성 향상과 환경 부하 억제의 쌍방의 관점에서, 본 발명의 불순물에 포함되는 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도의 합계는, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 대해 0.001 ppm 이상 100 ppm 이하인 것이 바람직하고, 0.005 ppm 이상 50 ppm 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.01 ppm 이상 10 ppm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중의, 전술한 아릴할라이드 등의 불순물에 포함되는 브롬, 요오드에 대해서는 유도 결합 플라즈마-질량 분석 (ICP-MS) 에 의해 또, 염소에 대해서는 전량 (電量) 적정법에 의해 할로겐 질량 농도를, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 순도는, 고속 액체 크로마토그래피 (HPLC) 에 의해 구할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 254 ㎚ 에 있어서의 흡수 강도의 면적비를 브롬, 요오드 및 염소로 이루어지는 군에서 선택되는 할로겐 원소의 질량 농도나 순도의 지표에 사용한다. 아릴할라이드의 피크 위치는, 본 발명의 일반식 (1) 의 화합물의 합성 중간체인 아릴할라이드와 비교함으로써 확인할 수 있다. 또, 그 밖의 불순물 피크의 구조는, 액체 크로마토그래피/질량분석법 (LC/MS) 에 의해 추정할 수 있다.

또, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 순도는, 99.0 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 99.5 질량％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.9 질량％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, WO05/085387 이나 WO03/080760 에 기재되는 방법 등의 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 뿐 아니라, 무기 염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명에 있어서, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 그 용도가 한정되는 것은 아니고, 발광층에 더하여, 발광층 이외의 유기층 내의 어느 층에 함유되어도 된다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 도입층으로서는, 발광층에 더하여 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 블록층 중 어느 것, 혹은 복수에 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 고온 구동시의 색도 변화를 보다 억제하기 위해서, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층에 더하여, 발광층에 인접하는 층의 어느 것에 함유되는 것이 바람직하다. 또, 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층 및 인접하는 층의 양 층에 함유시켜도 된다.

일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 발광층 중의 함유량은, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층의 전체 질량에 대해 0.1 ∼ 99 질량％ 함유시키는 것이 바람직하고, 1 ∼ 97 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 97 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하다.

[일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물]

하기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물 (이하 간단히 「탄화수소 화합물」이라고 부르는 경우가 있다) 에 대해 설명한다.

일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은 탄소 원자와 수소 원자만으로 이루어지고, 화학적 안정성의 점에서 우수하기 때문에, 구동 내구성이 높고, 고휘도 구동시의 각종 변화가 일어나기 어렵다는 효과를 발휘한다.

일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 분자량이 400 ∼ 1200 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 ∼ 1000 이며, 더욱 바람직하게는 400 ∼ 800 이다. 분자량이 400 이상이면 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 분자량이 1200 이하이면 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적성의 면에서 바람직하다.

일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은 그 용도가 한정되는 것은 아니고, 발광층과 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층뿐만 아니라 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다.

[화학식 30]

(일반식 (E-1) 에 있어서, R¹¹ ∼ R²² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 혹은 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다. 단, R¹¹ ∼ R²² 가 모두 수소 원자가 되는 경우는 없다.)

R¹¹ ∼ R²² 가 가지고 있어도 되는 알킬기로서는, 치환 혹은 무치환의, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기, 시클로헥실기이며, 보다 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 또는 t-부틸기이다.

R¹¹ ∼ R²²로서 바람직하게는, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 또한 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 로 치환되어 있어도 되는, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기인 것이 더욱 바람직하다.

페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 또한 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 로 치환되어 있어도 되는 페닐기인 것이 특히 바람직하다.

R¹¹ ∼ R²² 는, 각각 독립적으로, 총 탄소수가 20 ∼ 50 인 것이 바람직하고, 총 탄소수가 20 ∼ 36 인 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적성이 양호해진다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 탄화수소 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 31]

(일반식 (E-2) 중, 복수의 Ar¹ 은 동일하고, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다.)

Ar¹ 이 나타내는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로서는, R¹¹ ∼ R²²에서 든 것과 동의이며, 바람직한 것도 동일하다.

본 발명 외의 양태에 있어서, 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 하기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 탄화수소 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 32]

(일반식 (E-3) 중, L 은 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기를 나타낸다. n 은 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.)

L 이 나타내는 n 가의 연결기를 형성하는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로서는, R¹¹ ∼ R²²에서 든 것과 동의이다.

L 로서 바람직하게는, 알킬기, 페닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 나프틸기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기이다.

이하에 L 의 바람직한 구체예를 드는데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 구체예 중 * 에서 트리페닐렌 고리와 결합한다.

[화학식 33]

n 은 1 ∼ 5 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하고, 1 또는 2 가 더욱 바람직하다.

본 발명 외의 양태에 있어서, 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 하기 일반식 (E-4) 로 나타내는 탄화수소 화합물인 것이 바람직하다.

[화학식 34]

(일반식 (E-4) 에 있어서, 복수 존재하는 경우의 Ar² 는 동일하고, Ar² 는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다. p 및 q 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내는데, p 와 q 가 동시에 0 이 되는 경우는 없다. p 및 q 가 0 을 나타내는 경우, Ar² 는 수소 원자를 나타낸다.)

Ar²로서 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기를 조합하여 이루어지는 기이며, 보다 바람직하게는 메틸기, t-부틸기, 페닐기, 트리페닐레닐기를 조합하여 이루어지는 기이다.

또, Ar² 가 페닐기를 나타내고, 그 페닐기의 메타 위치가 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기로 치환되어 있는 것이 바람직하고, Ar² 는, 메타 위치가 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기로 치환된 페닐기인 것이 특히 바람직하다.

또, Ar²로서는, 하기의 기 (Arx) 인 것이 바람직하다.

[화학식 35]

(기 (Arx) 에 있어서, Ara ∼ Ard 는 각각 독립적으로 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 플루오렌 고리, 트리페닐렌 고리에서 선택되는 고리를 나타낸다. na, nb, nc 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내고, nd 는 1 을 나타낸다. na, nb, nc 가 0 인 경우, Ara ∼ Arc 는 단결합을 나타낸다. Ara ∼ Ard 는 각각 독립적으로 알킬기 또는 페닐기로 치환되어 있어도 된다. * 는 일반식 (E-4) 의 트리페닐렌 고리에 대한 결합 부위를 나타낸다.)

기 (Arx) 에 있어서, Ara ∼ Ard 로서는, 벤젠 고리, 트리페닐렌 고리인 것이 바람직하고, 벤젠 고리인 것이 더욱 바람직하다.

na, nb, nc 중, 1 ∼ 3 개가 1 인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물의 R¹⁷ 이 상기 기 (Arx) 이며, R¹¹ ∼ R¹⁶ 및 R¹⁸ ∼ R²² 가 수소 원자인 것이 바람직하다.

본 발명에 관련된 탄화수소 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층의 호스트 재료나 발광층에 인접하는 층의 전하 수송 재료로서 사용하는 경우, 발광 재료보다 박막 상태에서의 에너지 갭 (발광 재료가 인광 발광 재료인 경우에는, 박막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T₁) 에너지) 이 크면, 발광이 켄치되어 버리는 것을 방지하여, 효율 향상에 유리하다. 한편, 화합물의 화학적 안정성의 관점에서는, 에너지 갭 및 T₁ 에너지는 너무 크지 않은 것이 바람직하다. 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물의 막 상태에서의 T₁ 에너지는, 2.61 eV (62 kcal/mol) 이상 3.51 eV (80 kcal/mol) 이하인 것이 바람직하고, 2.69 eV (63.5 kcal/mol) 이상 3.51 eV (75 kcal/mol) 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.76 eV (65 kcal/mol) 이상 3.51 eV (70 kcal/mol) 이하인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 발광 재료로서 인광 발광 재료를 사용하는 경우에는, T₁ 에너지가 상기 범위가 되는 것이 바람직하다.

T₁ 에너지는, 재료의 박막의 인광 발광 스펙트럼을 측정하고, 그 단파장단으로부터 구할 수 있다. 예를 들어, 세정된 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 하이테크놀로지즈) 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, 본 발명에 관련된 탄화수소 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.

이하에, 본 발명에 관련된 탄화수소 화합물의 구체예를 예시하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 36]

[화학식 37]

상기 본 발명에 관련된 탄화수소 화합물로서 예시한 화합물은, 국제 공개 제05/013388호 팜플렛, 국제 공개 제06/130598호 팜플렛, 국제 공개 제09/021107호 팜플렛에 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 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기 염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 발광 소자에 있어서, 탄화수소 화합물은 발광층과 음극 사이의 발광층에 인접하는 유기층에 함유되는데, 그 용도가 한정되는 것은 아니고, 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다. 본 발명에 관련된 탄화수소 화합물의 도입층으로서는, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 전하 블록층 중의 어느 것, 혹은 복수에 함유할 수 있다.

탄화수소 화합물이 함유되는 발광층과 음극 사이의 발광층에 인접하는 유기층은 전하 블록층 또는 전자 수송층인 것이 바람직하고, 전자 수송층인 것이 보다 바람직하다.

[유기 전계 발광 소자]

본 발명의 소자에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 기판 상에, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 1 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서, 발광층에 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하고, 그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물을 함유한다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층은 유기층이며, 발광층과 음극 사이에 추가로 적어도 1 층의 유기층을 포함하는데, 추가로 유기층을 가지고 있어도 된다.

발광 소자의 성질 상, 양극 및 음극 중 적어도 일방의 전극은, 투명 혹은 반투명인 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 끼워져 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 순서대로 적층되어 있다.

＜유기층의 구성＞

상기 유기층의 층 구성으로서는 특별히 제한은 없고, 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 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 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 상세히 서술되어 있고, 그 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.

＜기판＞

본 발명에서 사용하는 기판으로서는, 유기층에서 발생되는 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 가지고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 발광 소자의 용도, 목적에 따라 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이, 양극은 통상적으로 투명 양극으로서 설치된다.

＜음극＞

음극은, 통상적으로, 유기층에 전자를 주입하는 전극으로서의 기능을 가지고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 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 어느 적어도 1 층이 용액 도포 프로세스에 의해 형성된 것이 바람직하다.

[발광층]

발광층은 전계 인가시에 양극, 정공 주입층, 또는 정공 수송층으로부터 정공을 받아들이고, 음극, 전자 주입층, 또는 전자 수송층으로부터 전자를 받아들이고, 정공과 전자의 재결합의 장을 제공하여 발광시키는 기능을 갖는 층이다.

기판, 양극, 음극, 유기층, 발광층에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736, 일본 공개특허공보 2007-266458 에 상세히 서술되어 있고, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, 발광층 중에 전하 수송성을 갖지 않고, 발광하지 않는 재료를 포함하고 있어도 된다.

(발광 재료)

본 발명에 있어서의 발광 재료로서는, 인광성 발광 재료, 형광성 발광 재료 등 어느 것이나 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 발광층은, 색 순도를 향상시키기 위해서나 발광 파장 영역을 넓히기 위해서 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 ＞ △Ip ＞ 0.2 eV, 및/또는 1.2 eV ＞ △Ea ＞ 0.2 eV 의 관계를 만족시키는 것이 구동 내구성의 관점에서 바람직하다. 여기서, △Ip 는, 호스트 재료와 발광 재료의 Ip 값의 차를, △Ea 는 호스트 재료와 발광 재료의 Ea 값의 차를 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 2008-270736 의 단락 번호 [0100] ∼ [0164], 일본 공개특허공보 2007-266458 의 단락 번호 [0088] ∼ [0090] 에 상세히 서술되어 있고, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.

발광 효율 등의 관점에서는 인광 발광 재료가 바람직하다. 본 발명에 사용할 수 있는 인광 발광 재료로서는, 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 발광성 도펀트로서는, 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, 색도 등의 관점에서, Ir 착물, Pt 착물이 특히 바람직하고, Ir 착물이 가장 바람직하다.

백금 착물로서 바람직하게는, 하기 일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물이다.

[화학식 38]

(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 어느 것이어도 된다. Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴ 중의 Pt 에 결합하는 원자로서는, 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 바람직하고, 2 개가 탄소 원자인 것이 보다 바람직하고, 2 개가 탄소 원자이고, 2 개가 질소 원자인 것이 특히 바람직하다.

탄소 원자로 Pt 에 결합하는 Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로서는, 아니온성의 배위자이거나 중성의 배위자여도 되고, 아니온성의 배위자로서는 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, 그들을 포함하는 축고리체 (예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조티아졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 중성의 배위자로서는 카르벤 배위자를 들 수 있다.

질소 원자로 Pt 에 결합하는 Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로서는, 중성의 배위자이거나 아니온성의 배위자여도 되고, 중성의 배위자로서는 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 그들을 포함하는 축고리체 (예를 들어 퀴놀린 배위자, 벤조이미다졸 배위자 등)), 아민 배위자, 니트릴 배위자, 이민 배위자를 들 수 있다. 아니온성의 배위자로서는, 아미노 배위자, 이미노 배위자, 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자 (피롤 배위자, 이미다졸 배위자, 트리아졸 배위자 및 그들을 포함하는 축고리체 (예를 들어 인돌 배위자, 벤조이미다졸 배위자 등)) 를 들 수 있다.

산소 원자로 Pt 에 결합하는 Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로서는, 중성의 배위자이거나 아니온성의 배위자여도 되고, 중성의 배위자로서는 에테르 배위자, 케톤 배위자, 에스테르 배위자, 아미드 배위자, 함산소 헤테로 고리 배위자 (푸란 배위자, 옥사졸 배위자 및 그들을 포함하는 축고리체 (벤조옥사졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 아니온성의 배위자로서는, 알콕시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 아실옥시 배위자, 실릴옥시 배위자 등을 들 수 있다.

황 원자로 Pt 에 결합하는 Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로서는, 중성의 배위자이거나 아니온성의 배위자여도 되고, 중성의 배위자로서는 티오에테르 배위자, 티오케톤 배위자, 티오에스테르 배위자, 티오아미드 배위자, 함황 헤테로 고리 배위자 (티오펜 배위자, 티아졸 배위자 및 그들을 포함하는 축고리체 (벤조티아졸 배위자 등)) 를 들 수 있다. 아니온성의 배위자로서는, 알킬메르캅토 배위자, 아릴메르캅토 배위자, 헤테로아릴 메르캅토 배위자 등을 들 수 있다.

인 원자로 Pt 에 결합하는 Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로서는, 중성의 배위자이거나 아니온성의 배위자여도 되고, 중성의 배위자로서는 포스핀 배위자, 인산에스테르 배위자, 아인산에스테르 배위자, 함인 헤테로 고리 배위자 (포스피닌 배위자 등) 를 들 수 있고, 아니온성의 배위자로서는, 포스피노 배위자, 포스피닐 배위자, 포스포릴 배위자 등을 들 수 있다.

Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로 나타내는 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서는 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적절히 적용할 수 있다. 또 치환기끼리 연결되어 있어도 된다 (Q³ 과 Q⁴ 가 연결된 경우, 고리형 4 자리 배위자의 Pt 착물이 된다).

Q¹, Q², Q³ 및 Q⁴로 나타내는 기로서 바람직하게는, 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 알킬옥시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 실릴옥시 배위자이며, 보다 바람직하게는 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자, 아릴옥시 배위자이며, 더욱 바람직하게는 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 탄화수소 고리 배위자, 탄소 원자로 Pt 에 결합하는 방향족 헤테로 고리 배위자, 질소 원자로 Pt 에 결합하는 함질소 방향족 헤테로 고리 배위자, 아실옥시 배위자이다.

L¹, L² 및 L³ 은, 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. L¹, L² 및 L³으로 나타내는 2 가의 연결기로서는, 알킬렌기 (메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등), 아릴렌기 (페닐렌, 나프탈렌디일), 헤테로아릴렌기 (피리딘디일, 티오펜디일 등), 이미노기 (-NR-)(페닐이미노기 등), 옥시기 (-O-), 티오기 (-S-), 포스피니덴기 (-PR-)(페닐포스피니덴기 등), 실리렌기 (-SiRR'-)(디메틸실리렌기, 디페닐실리렌기 등), 또는 이들을 조합한 것을 들 수 있다. 여기서, R 및 R' 로서는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기 등을 들 수 있다. 이들 연결기는, 추가로 치환기를 가지고 있어도 된다.

착물의 안정성 및 발광 양자 수율의 관점에서, L¹, L² 및 L³으로서 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 이미노기, 옥시기, 티오기, 실리렌기이며, 보다 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 이미노기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 알킬렌기, 아릴렌기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 메틸렌기, 페닐렌기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 디 치환의 메틸렌기이며, 더욱 바람직하게는 단결합, 디메틸메틸렌기, 디에틸메틸렌기, 디이소부틸메틸렌기, 디벤질메틸렌기, 에틸메틸메틸렌기, 메틸프로필메틸렌기, 이소부틸메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 메틸페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기, 시클로펜탄디일기, 플루오렌디일기, 플루오로메틸메틸렌기이다.

L¹ 은 특히 바람직하게는 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기이며, 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 39]

(식 중, L²¹ 은 단결합 또는 2 가의 연결기를 나타낸다. A²¹, A²²는 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 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다.

A²¹, A²²는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. A²¹, A²² 중, 적어도 일방은 탄소 원자인 것이 바람직하고, A²¹, A²²가 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, Z²²로 나타내는 함질소 방향족 헤테로 고리로서는, 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, Z²²로 나타내는 고리로서 바람직하게는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이며, 보다 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이며, 더욱 바람직하게는 피리딘 고리, 피라졸 고리이며, 특히 바람직하게는 피리딘 고리이다.

상기 Z²¹, Z²²로 나타내는 함질소 방향족 헤테로 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 탄소 원자 상의 치환기로서는 상기 치환기군 A 를, 질소 원자 상의 치환기로서는 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 위해서 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 구인성 (求引性) 기가 바람직하고, 예를 들어 시아노기, 퍼플루오로알킬기 등이 선택된다. 질소 원자 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기이며, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다. 상기 치환기끼리는 연결하여 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로서는, 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, Z²⁴로 나타내는 함질소 방향족 헤테로 고리로서는, 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, Z²⁴로 나타내는 고리로서 바람직하게는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리이며, 보다 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라졸 고리이며, 더욱 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리이다.

상기 Z²³, Z²⁴로 나타내는 벤젠 고리, 함질소 방향족 헤테로 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 탄소 원자 상의 치환기로서는 상기 치환기군 A 를, 질소 원자 상의 치환기로서는 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 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 고리기이며, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다. 상기 치환기끼리는 연결하여 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로서는, 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 양태의 하나는 하기 일반식 (C-4) 로 나타내는 백금 착물이다.

[화학식 40]

(일반식 (C-4) 중, A⁴⁰¹ ∼ A⁴¹⁴는 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 ∼ A⁴¹⁴는 각각 독립적으로 C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.

R 로 나타내는 치환기로서는, 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적용할 수 있다.

A⁴⁰¹ ∼ A⁴⁰⁶으로서 바람직하게는 C-R 이며, R 끼리 서로 연결하여 고리를 형성하고 있어도 된다. A⁴⁰¹ ∼ A⁴⁰⁶이 C-R 인 경우에, A⁴⁰², A⁴⁰⁵의 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, A⁴⁰⁶의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다.

L⁴¹ 은, 상기 일반식 (C-1) 중의 L¹ 과 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다.

A⁴⁰⁷ ∼ A⁴¹⁴로서는, A⁴⁰⁷ ∼ A⁴¹⁰ 과 A⁴¹¹ ∼ A⁴¹⁴의 각각에 있어서, N (질소 원자) 의 수는, 0 ∼ 2 가 바람직하고, 0 ∼ 1 이 보다 바람직하다. 발광 파장을 단파장측으로 시프트시키는 경우, A⁴⁰⁸ 및 A⁴¹²중 어느 것이 질소 원자인 것이 바람직하고, A⁴⁰⁸ 과 A⁴¹²가 모두 질소 원자인 것이 더욱 바람직하다.

A⁴⁰⁷ ∼ A⁴¹⁴가 C-R 을 나타내는 경우에, A⁴⁰⁸, A⁴¹²의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자, 퍼플루오로알킬기, 알킬기, 아릴기, 불소 원자, 시아노기이며, 특히 바람직하게는, 수소 원자, 페닐기, 퍼플루오로알킬기, 시아노기이다. A⁴⁰⁷, A⁴⁰⁹, A⁴¹¹, A⁴¹³의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 시아노기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자, 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 시아노기이며, 특히 바람직하게 수소 원자, 페닐기, 불소 원자이다. A⁴¹⁰, A⁴¹⁴의 R 로서 바람직하게는 수소 원자, 불소 원자이며, 보다 바람직하게는 수소 원자이다. A⁴⁰⁷ ∼ A⁴⁰⁹, A⁴¹¹ ∼ A⁴¹³중 어느 것이 C-R 을 나타내는 경우에, R 끼리 서로 연결하여 고리를 형성하고 있어도 된다.

일반식 (C-2) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 양태의 하나는 하기 일반식 (C-5) 로 나타내는 백금 착물이다.

[화학식 41]

(일반식 (C-5) 중, A⁵⁰¹ ∼ A⁵¹²는, 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 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다.

A⁵⁰⁷, A⁵⁰⁸ 및 A⁵⁰⁹와 A⁵¹⁰, A⁵¹¹ 및 A⁵¹²는, 및 각각 독립적으로, C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. R 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R 로 나타내는 치환기로서는, 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적용할 수 있다. A⁵⁰⁷, A⁵⁰⁸ 및 A⁵⁰⁹와 A⁵¹⁰, A⁵¹¹ 및 A⁵¹²가 C-R 인 경우에, R 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알킬옥시기, 시아노기, 불소 원자이며, 보다 바람직하게는, 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 디알킬아미노기, 시아노기, 불소 원자, 더욱 바람직하게는, 수소 원자, 알킬기, 트리플루오로메틸기, 불소 원자이다. 또 가능한 경우에는 치환기끼리 연결하여, 축고리 구조를 형성해도 된다. A⁵⁰⁷, A⁵⁰⁸ 및 A⁵⁰⁹와 A⁵¹⁰, A⁵¹¹ 및 A⁵¹² 중 적어도 1 개는 질소 원자인 것이 바람직하고, 특히 A⁵¹⁰ 또는 A⁵⁰⁷이 질소 원자인 것이 바람직하다.

일반식 (C-1) 로 나타내는 백금 착물 중, 보다 바람직한 다른 양태는 하기 일반식 (C-6) 으로 나타내는 백금 착물이다.

[화학식 42]

(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 동의이며, 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 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다. Z⁶³ 은, 상기 일반식 (C-2) 에 있어서의 Z²³ 과 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다.

Y 는 Pt 에 결합하는 아니온성의 비고리형 배위자이다. 비고리형 배위자란 Pt 에 결합하는 원자가 배위자의 상태로 고리를 형성하고 있지 않은 것이다. Y 중의 Pt 에 결합하는 원자로서는, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자가 바람직하고, 질소 원자, 산소 원자가 보다 바람직하고, 산소 원자가 가장 바람직하다.

탄소 원자로 Pt 에 결합하는 Y 로서는 비닐 배위자를 들 수 있다. 질소 원자로 Pt 에 결합하는 Y 로서는 아미노 배위자, 이미노 배위자를 들 수 있다. 산소 원자로 Pt 에 결합하는 Y 로서는, 알콕시 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시 배위자, 아실옥시 배위자, 실릴옥시 배위자, 카르복실 배위자, 인산 배위자, 술폰산 배위자 등을 들 수 있다. 황 원자로 Pt 에 결합하는 Y 로서는, 알킬메르캅토 배위자, 아릴메르캅토 배위자, 헤테로아릴메르캅토 배위자, 티오카르복실산 배위자 등을 들 수 있다.

Y 로 나타내는 배위자는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서는 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적절히 적용할 수 있다. 또 치환기끼리 연결되어 있어도 된다.

Y 로 나타내는 배위자로서 바람직하게는 산소 원자로 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 43]

(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 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다. A⁷⁰¹ ∼ A⁷¹⁰은 일반식 (C-4) 에 있어서의 A⁴⁰¹ ∼ A⁴¹⁰과 동의이며, 또 바람직한 범위도 동일하다. Y 는 일반식 (C-6) 에 있어서의 Y 와 동의이며, 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 외에 이하에 예시하는 백금 착물을 들 수 있다.

[화학식 44]

[화학식 45]

[화학식 46]

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, 염기의 존재하 (무기, 유기의 각종 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 47]

(일반식 (T-1) 중, R_T3', R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 은 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO₂R_T, -C(O)R_T, -N(R_T)₂, -NO₂, -OR_T, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

E 는 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.

Q 는 질소를 1 개 이상 포함하는 5 원자 또는 6 원자의 방향족 복소 고리 또는 축합 방향족 복소 고리이다.

그 고리 Q 에 있어서, E 와 N 을 연결하는 선은 1 개의 선으로 표시되어 있는데, 결합종은 불문하고, 각각 단결합이거나 이중 결합이어도 된다.

R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 은 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 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 가지고 있어도 된다.

R_T3' 와 R_T6 은, -C(R_T)₂-C(R_T)₂-, -CR_T=CR_T-, -C(R_T)₂-, -O-, -NR_T-, -O-C(R_T)₂-, -NR_T-C(R_T)₂- 및 -N=CR_T- 에서 선택되는 연결기에 의해 연결되어 고리를 형성해도 된다.

R_T 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 가지고 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.)

알킬기로서는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화이거나 불포화여도 되고, 치환해도 되는 기로서는, 전술한 치환기 T 를 들 수 있다. R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6으로 나타내는 알킬기로서 바람직하게는 총 탄소 원자수 1 ∼ 8 의 알킬기이며, 보다 바람직하게는 총 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기이며, 예를 들어 메틸기, 에틸기, i-프로필기, 시클로헥실기, t-부틸기 등을 들 수 있다.

시클로알킬기로서는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화이거나 불포화여도 되고, 치환해도 되는 기로서는, 전술한 치환기 T 를 들 수 있다. R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 시클로알킬기로서 바람직하게는 고리 원자수 4 ∼ 7 의 시클로알킬기이며, 보다 바람직하게는 총 탄소 원자수 5 ∼ 6 의 시클로알킬기이며, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 알케닐기로서는 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이며, 예를 들어 비닐, 알릴, 1-프로페닐, 1-이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 알키닐기로서는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이며, 예를 들어 에티닐, 프로파르길, 1-프로피닐, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 헤테로알킬기는 상기 알킬기의 적어도 1 개의 탄소가 O, NR_T, 또는 S 로 치환된 기를 들 수 있다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있고, 불소 원자인 것이 바람직하다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 아릴기로서는, 바람직하게는, 탄소수 6 내지 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기이다. 그 아릴기로서는, 예를 들어, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트릴기, 터페닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 피레닐기, 트리페닐레닐기, 톨릴기 등을 들 수 있고, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트릴기, 또는 터페닐기가 바람직하고, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기가 보다 바람직하다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 나타내는 헤테로아릴기로서는, 바람직하게는, 탄소수 5 ∼ 8 의 헤테로아릴기이며, 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, 피리도인돌릴기 등을 들 수 있다. 바람직한 예로서는, 피리딜기, 피리미디닐기, 이미다졸릴기, 티에닐기이며, 보다 바람직하게는 피리딜기, 피리미디닐기이다.

R_T3', R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 으로서 바람직하게는, 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로알킬기, 디알킬아미노기, 불소 원자, 아릴기, 헤테로아릴기이며, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 불소 원자, 아릴기이며, 더욱 바람직하게는, 수소 원자, 알킬기, 아릴기이다. 치환기 T 로서는, 알킬기, 알콕시기, 불소 원자, 시아노기, 디알킬아미노기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.

R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 은 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 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 가지고 있어도 된다. 또, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 4 ∼ 7 원자 고리에 의해 축합되어 있어도 된다. 형성되는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴의 정의 및 바람직한 범위는 R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6 으로 정의한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와 동일하다.

고리 Q 가 나타내는 방향족 복소 고리로서는, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피라졸 고리, 피롤 고리, 이미다졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아졸 고리, 티아디아졸 고리 등을 들 수 있다. 바람직하게는 피리딘 고리, 피라진 고리, 피라졸 고리이며, 보다 바람직하게는 피리딘 고리 또는 피라졸 고리이다.

고리 Q 가 나타내는 축합 방향족 복소 고리로서는, 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리, 퀴녹살린 고리 등을 들 수 있다. 바람직하게는 퀴놀린 고리, 이소퀴놀린 고리이며, 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 호변 이성체와, (X-Y) 로 나타내는 배위자 혹은 그 호변 이성체와의 조합을 포함하여 구성되거나, 그 금속 착물의 배위자 전부가 하기 일반식 (T-1-A) 로 나타내는 배위자 또는 그 호변 이성체만으로 구성되어 있어도 된다.

[화학식 48]

(일반식 (T-1-A) 중, R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6, E 및 Q 는, 일반식 (T-1) 에 있어서의 R_T3', R_T3, R_T4, R_T5, R_T6, E 및 Q 와 동의이다. * 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.)

또한 종래 공지된 금속 착물 형성에 사용되는, 소위 배위자로서 당해 업자가 주지의 배위자 (배위 화합물이라고도 한다) 를 필요에 따라 (X-Y) 로 나타내는 배위자로서 가지고 있어도 된다.

종래 공지된 금속 착물에 사용되는 배위자로서는, 여러 가지의 공지된 배위자가 있는데, 예를 들어, 「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」Springer-Verlag 사 H. Yersin 저술 1987 년 발행, 「유기 금속 화학 -기초와 응용-」쇼카보 사 야마모토 아키오 저술 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 유도체이며, 착물의 안정성과 높은 발광 효율이 얻어지는 관점에서 이하에 나타내는 아세틸아세토네이트 (acac) 인 것이 가장 바람직하다.

[화학식 49]

* 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.

이하에, (X-Y) 로 나타내는 배위자의 예를 구체적으로 드는데, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

[화학식 50]

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 치환기로서는 상기 치환기군 A 에서 선택되는 치환기를 들 수 있다. 바람직하게는, Rx, Rz 는 각각 독립적으로 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 불소 원자, 아릴기 중 어느 것이며, 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 것이며, 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.

[화학식 51]

또, 배위자로서 일반식 (I15) 에 나타내는 모노 아니온성 배위자를 사용할 수도 있다.

[화학식 52]

일반식 (I-15) 에 있어서의 R_T7 ∼ R_T10 은, 일반식 (T-1) 에 있어서의 R_T3 ∼ R_T6과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다. R_T7' ∼ R_T10' 는, R_T3' 와 동의이며, 바람직한 범위도 R_T3' 와 동일하다. * 는 이리듐에 대한 배위 위치를 나타낸다.

상기 일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물은, 바람직하게는 하기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물이다.

[화학식 53]

(일반식 (T-2) 중, R_T3' ∼ R_T6' 및 R_T3 ∼ R_T6 은 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO₂R_T, -C(O)R_T, -N(R_T)₂, -NO₂, -OR_T, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 은 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

(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 R_T3', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위는, 일반식 (T-1) 에 있어서의 R_T3', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위와 동일하다.

R_T4' 는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 불소 원자가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.

R_T5' 및 R_T6' 는 수소 원자를 나타내거나, 또는 서로 결합하여 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.

R_T4' ∼ R_T6' 에 있어서의 치환기 T 로서는 알킬기, 알콕시기, 불소 원자, 시아노기, 알킬아미노기, 디아릴아미노기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다.

상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 형태의 하나는, 일반식 (T-2) 에 있어서 R_T3', R_T4', R_T5', R_T6', R_T3, R_T4, R_T5 및 R_T6 중, 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하지 않는 경우이다.

상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 형태의 하나는, 하기 일반식 (T-3) 으로 나타내는 경우이다.

[화학식 54]

일반식 (T-3) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T6', R_T3 ∼ R_T6 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T6', R_T3 ∼ R_T6 과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다.

R_T7 ∼ R_T10 은, R_T3 ∼ R_T6 과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다. R_T7' ∼ R_T10' 는, R_T3' ∼ R_T6' 와 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다.

상기 일반식 (T-2) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (T-4) 로 나타내는 화합물이다.

[화학식 55]

일반식 (T-4) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T6', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T6', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다. R_T3' ∼ R_T6' 및 R_T3 ∼ R_T6 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, R_T3' ∼ R_T6' 및 R_T3 ∼ R_T6 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 56]

일반식 (T-5) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T7', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T6', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 과 동의이며, 바람직한 것도 동일하다.

일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (T-6) 으로 나타내는 경우이다.

[화학식 57]

일반식 (T-6) 중, R_1a ∼ R_1i의 정의나 바람직한 범위는 일반식 (T-1) 에 있어서의 R_T3 ∼ R_T6 에 있어서의 것과 동일하다. 또 R_1a ∼ R_1i 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 다른 형태는, 하기 일반식 (TC-1) 로 나타내는 경우이다.

[화학식 58]

(일반식 (TC-1) 중, R_T3' ∼ R_T5' 및 R_T3 ∼ R_T6 은 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO₂R_T, -C(O)R_T, -N(R_T)₂, -NO₂, -OR_T, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

R_T3', R_T4', 및 R_T5' 는 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

일반식 (TC-1) 에 있어서의 R_T3', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위는, 일반식 (T-1) 에 있어서의 R_T3', R_T3 ∼ R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위와 동일하다.

R_T4' 는 수소 원자, 알킬기, 아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 아릴기가 보다 바람직하다. 그 아릴기로서 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기이다. 그 아릴기로서는, 예를 들어, 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트릴기, 터페닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 피레닐기, 트리페닐레닐기, 톨릴기 등을 들 수 있고, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 비페닐기, 트리페닐레닐기, 안트릴기, 또는 터페닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.

R_T5' 는 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 알킬기가 보다 바람직하다. 그 알킬기로서 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이며, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 네오펜틸기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기이며, 보다 바람직하게는 메틸기이다.

상기 일반식 (TC-1) 의 바람직한 형태의 하나는, R_T4, R_T5 및 R_T6 중, 인접하는 임의의 2 개가 서로 결합하여 축합 고리를 형성하는 경우이다. 그 고리로서는 시클로알킬, 시클로헤테로알킬, 아릴, 또는 헤테로아릴인 것이 보다 바람직하다. 특히, R_T4, R_T5 가 서로 결합하여 헤테로아릴을 형성하는 것이 바람직하다.

일반식 (TC-1) 에 있어서, m 은 3 인 것이 바람직하고, n 은 0 인 것이 바람직하다.

일반식 (TC-1) 은, 바람직하게는 하기 일반식 (TC-2) 이다.

[화학식 59]

(일반식 (TC-2) 중, R_T3' ∼ R_T5', R_T3, R_T6, 및 R_TC1 ∼ R_TC4 는 각각 독립적으로, 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 시아노기, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO₂R_T, -C(O)R_T, -N(R_T)₂, -NO₂, -OR_T, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 T 를 가지고 있어도 된다.

W 는, 수소 원자 혹은 치환기 T 가 결합한 탄소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자를 나타낸다.

일반식 (TC-2) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T5', R_T3 및 R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위는, 일반식 (TC-1) 에 있어서의 R_T3' ∼ R_T5', R_T3 및 R_T6, (X-Y), m 및 n 의 바람직한 범위와 동일하다.

R_TC1 ∼ R_TC4의 바람직한 범위는 R_T3의 바람직한 범위와 동일하고, 수소 원자, 알킬기, 아릴기인 것이 바람직하고, 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.

W 는 치환기 T 를 갖는 탄소 원자인 것이 바람직하고, 그 치환기 T 로서는 알킬기가 바람직하고, 그 알킬기로서는, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t-부틸기이며, 보다 바람직하게는 메틸기이다.

일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 열거하는데, 이하에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 60]

[화학식 61]

[화학식 62]

[화학식 63]

[화학식 64]

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 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기 염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.

일반식 (T-1) 로 나타내는 화합물은 발광층에 함유되는데, 그 용도가 한정되는 것은 아니고, 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 65]

일반식 (T-7) 중, R_T11 ∼ R_T17 은, 일반식 (T-2) 에 있어서의 R_T3 ∼ R_T6 과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다. 또, (X-Y), n, 및 m 은 일반식 (T-2) 에 있어서의 (X-Y), n, 및 m 과 동의이며, 바람직한 범위도 동일하다.

이들의 바람직한 구체예를 이하에 열거하는데, 이하에 한정되는 것은 아니다.

[화학식 66]

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 재료이거나 인광 발광 재료여도 되고, 도펀트는 1 종이거나 2 종 이상이어도 된다. 호스트 재료는 전하 수송 재료인 것이 바람직하다. 호스트 재료는 1 종이거나 2 종 이상이어도 되고, 예를 들어, 전자 수송성의 호스트 재료와 정공 수송성의 호스트 재료를 혼합한 구성을 들 수 있다. 또한, 발광층 중에 전하 수송성을 갖지 않고, 발광하지 않는 재료를 포함하고 있어도 된다.

또, 발광층은 1 층이거나 2 층 이상의 다층이어도 된다. 또, 각각의 발광층이 상이한 발광색으로 발광해도 된다.

＜호스트 재료＞

본 발명에 사용되는 호스트 재료는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다. 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 정공 (홀) 과 전자의 양 전하를 수송 가능한 화합물이며, 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물과 조합함으로써, 전술한 본 발명의 효과가 얻어진다.

본 발명에 사용되는 호스트 재료로서 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 외에, 이하의 화합물을 함유하고 있어도 된다.

호스트 재료는 전자 수송 재료 및 정공 수송성 재료를 들 수 있고, 전하 수송 재료인 것이 바람직하다. 호스트 재료는 1 종이거나 2 종 이상이어도 되고, 예를 들어, 전자 수송성의 호스트 재료와 정공 수송성의 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 칼콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 하이드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 공중합체, 티오펜올리고머, 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 가지고 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 색 순도, 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 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, 저비용이면서 고효율적인 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 받아들여 음극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다.

정공 주입층에는 전자 수용성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 정공 주입층에 전자 수용성 도펀트를 함유함으로써, 정공 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되고, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 수용성 도펀트란, 도프되는 재료로부터 전자를 빼내어, 라디칼 카티온을 발생시키는 것이 가능한 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되는데, 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 0.1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하고, 0.5 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.

(전자 주입층, 전자 수송층)

전자 주입층, 전자 수송층은, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 받아들여 양극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용하는 전자 주입 재료, 전자 수송 재료는 저분자 화합물이거나 고분자 화합물이어도 된다.

전자 주입층, 전자 수송층에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736, 일본 공개특허공보 2007-266458 에 상세히 서술되어 있고, 이들 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.

전자 주입층에는 전자 공여성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 전자 주입층에 전자 공여성 도펀트를 함유시킴으로써, 전자 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되고, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 공여성 도펀트란, 도프되는 재료에 전자를 부여하고, 라디칼 아니온을 발생시키는 것이 가능한 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되는데, 예를 들어, 테트라티아풀바렌 (TTF), 테트라티아나프타센 (TTT), 리튬, 세슘 등을 들 수 있다.

전자 주입층 중의 전자 공여성 도펀트는, 전자 주입층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하고, 0.5 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.

정공 주입층에 전자 수용성 도펀트를, 전자 주입층에 전자 공여성 도펀트를 함유시킴으로써, 일반적으로 전극으로부터의 전하 주입을 촉진하여, 구동 전압을 저하시키는 것이 가능해지는데, 그들에 의해 소자 내에서의 전하 밸런스가 무너지면, 발광 위치가 변화되어, 발광 효율의 저하나 구동 내구성의 저하, 고휘도 구동시의 각종 변화가 촉진되는 경우가 있다. 본 발명의 소자는 음극측의 발광층 인접층/발광층 계면에서의 전하 주입 장벽이나 발광층이나 음극측의 발광층 인접층에 있어서의 전하 트랩이 작기 때문에 소자 중에서의 전하의 축적이 일어나기 어렵고, 음극측의 발광층 인접층의 전자 이동도와 발광층의 정공 이동도 및 전자 이동도의 밸런스가 양호하다는 등의 이유에 의해, 전하 주입량의 변화에 대해 전하의 밸런스가 무너지기 어려운 소자이기 때문에, 정공 주입층에 전자 수용성 도펀트를, 전자 주입층에 전자 공여성 도펀트를 함유시킴으로써, 효율, 내구성, 고휘도 구동시의 각종 변화 등을 악화시키지 않고 구동 전압을 저하시킬 수 있다.

(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 예로서는, 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.

상기 트리페닐렌 유도체는 예를 들어 국제 공개 제05/013388호, 국제 공개 제06/130598호, 국제 공개 제09/021107호에 기재되어 있다.

정공 블록층의 두께로서는, 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 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.

(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 예로서는, 예를 들어 전술한 정공 수송 재료로서 든 것을 적용할 수 있다.

전자 블록층의 두께로서는, 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 포함되는 재료로서는, 수분이나 산소 등의 소자 열화를 촉진하는 것이 소자 내로 들어가는 것을 억제하는 기능을 가지고 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 흡수제로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 산화바륨, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화칼슘, 황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 오산화인, 염화칼슘, 염화마그네슘, 염화구리, 불화세슘, 불화니오브, 브롬화칼슘, 브롬화바나듐, 몰레큘러시브, 제올라이트, 산화마그네슘 등을 들 수 있다. 불활성 액체로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 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), 직류 전류, 또는 역바이어스 전압을 인가함으로써, 발광을 얻을 수 있다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자의 직류 전압 또는 직류 전류의 인가에 의한 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 제2784615호, 미국 특허 5828429호, 미국 특허 6023308호의 각 명세서 등에 기재된 구동 방법을 적용할 수 있다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 0 V 이하의 역바이어스의 전압을 인가하여 구동하는 것이, 소자의 내구성의 현저한 향상을 위해 바람직하다. 역바이어스의 전압의 인가 방식으로서는, 예를 들어 발광하는 전압을 펄스상으로 인가하고, 그 이외의 시간에 역바이어스를 인가하는 방식을 들 수 있다.

여기서, 펄스상이란, 직사각형파 (상승·하강이 다소 둔해지는 경우가 있다) 를 가리킨다. 역바이어스의 전압은 0 V 이하이고, 마이너스측의 인가 전압은 일반적으로 -10 V ∼ 0 V, 바람직하게는 -5 V ∼ 0 V 인 것이 바람직하다. 마이너스측의 인가 전압의 절대치가 너무 크면, 소자가 파괴될 우려가 있다.

또, Duty 비 (소자에 발광하는 전압을 가하고 있는 시간의 비율) 는 역바이어스의 전압을 가하므로 100 ％ 미만이 되고, 1 ％ 이상인 것이 바람직하다. Duty 비가 너무 적으면, 필요한 휘도를 얻는데 높은 휘도가 필요하게 되어, 소자 파괴의 가능성이 있다.

주파수는 일반적인 디스플레이에서 사용되고 있는 주파수와 동일한 정도로 구동하는 것이 바람직하고, 50 ∼ 300 ㎐ 로 구동하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 박막 트랜지스터와 접속하고, 예를 들어, 하나 하나의 화소를 박막 트랜지스터로 선택하고, 화소마다의 콘덴서에 휘도 정보를 전하량으로서 기입하여 소자를 발광시키는, 액티브 매트릭스 구동이 가능한 유기 전계 발광 소자인 것도 바람직하다.

또한, 박막 트랜지스터는, 예를 들어, 실리콘 또는 산화물 반도체를 원료로 하여, 절연막·전극을 부착하여 전계 효과 트랜지스터로 한 것이다.

본 발명의 유기 전계 발광 소자의 외부 양자 효율로서는, 5 ％ 이상이 바람직하고, 7 ％ 이상이 보다 바람직하다. 외부 양자 효율의 수치는 20 ℃ 에서 소자를 구동했을 때의 외부 양자 효율의 최대치, 혹은, 20 ℃ 에서 소자를 구동했을 때의 100 ∼ 300 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 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, 350 ㎚ 이상 700 ㎚ 이하로 극대 발광 파장 (발광 스펙트럼의 최대 강도 파장) 을 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 350 ㎚ 이상 600 ㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 400 ㎚ 이상 520 ㎚ 이하, 특히 바람직하게는 400 ㎚ 이상 465 ㎚ 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, 표식, 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 순차 적층되어 구성되어 있다. 또, 음극 (9) 상에는 보호층 (12) 이 적층되어 있고, 또한, 보호층 (12) 상에는 접착층 (14) 을 통하여 봉지 용기 (16) 가 형성되어 있다. 또한, 각 전극 (3, 9) 의 일부, 격벽, 절연층 등은 생략되어 있다.

여기서, 접착층 (14) 으로서는, 에폭시 수지 등의 광경화형 접착제나 열경화형 접착제를 사용할 수 있고, 예를 들어 열경화성의 접착 시트를 사용할 수도 있다.

본 발명의 발광 장치의 용도는 특별히 제한되는 것이 아니고, 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 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) 으로서는, 예를 들어, 유리 기판을 바람직하게 들 수 있다. 미립자 (32) 로서는, 투명 수지 미립자를 바람직하게 들 수 있다. 유리 기판 및 투명 수지 미립자로서는 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 산란시켜, 산란광을 광 출사면 (30B) 으로부터 조명광으로서 출사하는 것이다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기 일반식 (1) 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 방법을 참고로 합성했다.

일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 국제 공개 제09/021107호에 기재된 방법을 참고로 합성했다.

또한, 본 실시예에 사용한 유기 재료는 모두 승화 정제된 것을 사용하여, 고속 액체 크로마토그래피 (토소 TSKgel ODS-100Z) 에 의해 분석하고, 254 ㎚ 의 흡수 강도 면적비로 99.9 ％ 이상의 것을 사용했다.

[실시예 1]

＜유기 전계 발광 소자의 제조＞

유리 기판 상에, 인듐·주석 산화물 (ITO) 투명 도전막을 100 ㎚ 퇴적하고, 패터닝한 것 (지오마텍사 제조) 을 양극으로서 사용했다. 상기 ITO 기판을, 아세톤에 의한 초음파 세정, 순수 (純水) 에 의한 수세, 이소프로필알코올에 의한 초음파 세정의 순서로 세정 후, 질소 블로우로 건조시키고, 마지막으로 자외선 오존 세정을 실시하고, 진공 증착 장치 내에 설치하여, 증착 장치 내의 진공도가 2.7 × 10^-4 Pa 이하가 될 때까지 배기했다.

계속해서, 상기 진공 증착 장치 내에서 CuPc 를 가열하여, 막두께 10 ㎚ 의 정공 주입층을 형성했다.

유기 재료의 층의 형성은, 도가니에 유기 재료를 넣고, 그 도가니를 필라멘트 상에 실어두고, 진공으로 한 후에 필라멘트를 가열하는 방법으로 형성했다.

이어서, 상기에 의해 형성된 정공 주입층 상에 하기에 나타내는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (α-NPD) 을 미리 도가니에 넣어두고, 히터로 가열하여, 막두께 30 ㎚ 의 정공 수송층을 형성했다.

계속해서, 상기에 의해 형성된 정공 수송층 상에, 발광층에 함유되는 호스트 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 호스트 재료 (H1) 와, 발광 재료로서 하기 구조식으로 나타내는 녹색 인광 재료 Ir(ppy)₃을 동시에 가열하여, 발광층의 성막을 실시했다. Ir(ppy)₃이 발광층 전체에 대해 5 질량％ 함유되도록 증착 속도를 조정하여, 막두께 30 ㎚ 의 발광층을 정공 수송층 상에 적층했다.

또한, 하기에 나타내는 화합물 ETM1 을 증착하여, 막두께 10 ㎚ 의 제 1 전자 수송층을 발광층 상에 적층했다.

마지막으로, 하기에 나타내는 화합물 (Alq) 을 증착하여, 막두께 40 ㎚ 의 제 2 전자 수송층을 제 1 전자 수송층 상에 적층했다.

그 후, 불화리튬 (LiF) 을 1 ㎚ 의 막두께로 제 2 전자 수송층 상에 증착에 의해 성막하여 전자 주입층을 형성하고, 또한, 알루미늄을 100 ㎚ 의 막두께로 증착에 의해 성막하여 음극을 형성했다.

산화칼슘을 주성분으로 하는 건조제를 준비하고, 이것을 오목부에 첩부한 유리 기판을 준비했다. 이 유리 기판의 가장자리에 자외선 경화 수지를 얹어놓고, 조금 전 제조한, 소자가 형성된 기판과 첩합하여, 자외선을 쏘여 봉지했다. 또한, 양극의 ITO 와 음극의 알루미늄에는 인출선을 부착하여, 전압을 걸 수 있도록 했다.

또, 증착시는, 원하는 막두께가 얻어지도록, 수정 발진식 성막 컨트롤러 (ULVAC 사 제조 CRTM6000) 를 사용하여 모니터했다.

[화학식 67]

[화학식 68]

[실시예 2 ∼ 18 및 비교예 1 ∼ 7]

실시예 1 에서 제조한 소자에 있어서, 발광층의 호스트 재료, 및 제 1 전자 수송층의 재료를, 하기 표 1 중에 나타내는 재료로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 실시예 2 ∼ 18 및 비교예 1 ∼ 7 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.

＜유기 전계 발광 소자의 성능 평가＞

상기와 같이 얻어진 각 소자의 성능은 이하와 같이 평가했다.

(평가 방법 1)

전압을 Duty 비 50 ％ 로 하고, 마이너스측에는 -5 V, 플러스측에는 10,000 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, 120 ㎐ 로 펄스 구동을 했다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다. 소자의 구동에는, 예를 들어 엔에프 회로 설계 블록사의 멀티 펑션 신디사이저를 사용할 수 있다.

표 1 에서 분명한 바와 같이, 실시예의 소자는 비교예의 소자와 비교하여, 휘도 열화가 느리고, 구동 전압이 낮다는 결과가 얻어졌다.

전술한 재료 이외의 표 1 에 나타내는 재료의 구조를 이하에 나타낸다.

[화학식 69]

[화학식 70]

[화학식 71]

[실시예 19 ∼ 28]

실시예 1 에서 제조한 소자에 있어서, 발광층의 호스트 재료 H1 을, 하기 표 2 중에 나타내는 재료로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 실시예 19 ∼ 28 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다. 이상과 같이 얻어진 각 소자의 성능을 상기 평가 방법 1 에 따라 평가했다.

이와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 구동 전압이 낮고, 휘도 열화가 느린 소자가 얻어진다.

전술한 재료 이외의 표 2 에 나타내는 재료의 구조를 이하에 나타낸다.

[화학식 72]

[화학식 73]

[실시예 29 및 30, 그리고 비교예 8 및 9]

실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자에 있어서, 발광층의 발광 재료를, Ir(ppy)₃으로부터 하기에 나타내는 구조의 Firpic 로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 와 각각 동일하게 하여, 실시예 29 및 30, 그리고 비교예 8 및 9 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.

＜유기 전계 발광 소자의 성능 평가＞

상기와 같이 얻어진 각 소자의 성능은 이하와 같이 평가했다. 결과를 표 3 에 나타낸다.

(평가 방법 2)

전압을 Duty 비 50 ％ 로 하고, 마이너스측에는 -5 V, 플러스측에는 1,000 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, 100 ㎐ 로 구동했다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

[화학식 74]

이와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 발광 재료를 변경한 경우에도, 구동 전압이 낮고, 휘도 열화가 느린 소자가 얻어진다.

[실시예 31 및 32, 그리고 비교예 10 및 11]

실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자에 있어서, 발광층의 발광 재료를, Ir(ppy)₃으로부터 하기에 나타내는 구조의 REM1 로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 와 각각 동일하게 하여, 실시예 31 및 32, 그리고 비교예 10 및 11 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.

＜유기 전계 발광 소자의 성능 평가＞

상기와 같이 얻어진 각 소자의 성능은 이하와 같이 평가했다. 결과를 표 4 에 나타낸다.

(평가 방법 3)

전압을 Duty 비 50 ％ 로 하고, 마이너스측에는 -5 V, 플러스측에는 2,000 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, 100 ㎐ 로 구동했다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

[화학식 75]

[실시예 33 ∼ 36 및 비교예 12 ∼ 15]

＜주파수를 변화시켰을 때의 평가＞

실시예 33 및 34, 그리고 비교예 12 및 13 으로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 전술한 평가 방법 1 의 방법으로, 구동 주파수를 120 ㎐ 에서 240 ㎐ 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

또 실시예 35 및 36, 그리고 비교예 14 및 15 로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 전술한 평가 방법 1 의 방법으로, 구동 주파수를 120 ㎐ 에서 60 ㎐ 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

이상의 결과를 표 5 에 나타낸다.

이와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 주파수가 변화한 경우에도, 구동 전압이 낮고, 휘도 열화가 느린 소자가 얻어진다.

[실시예 37 ∼ 42 및 비교예 16 ∼ 21]

＜Duty 비를 변화시켰을 때의 평가＞

실시예 37 및 38, 그리고 비교예 16 및 17 로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 평가 방법 1 의 방법으로, 플러스측에는 5,000 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, 정상 구동 (Duty 비를 100 ％) 으로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

또 실시예 39 및 40, 그리고 비교예 18 및 19 로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 평가 방법 1 의 방법으로, 플러스측에는 5,260 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, Duty 비를 95 ％ 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

또한, 실시예 41 및 42, 그리고 비교예 20 및 21 로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 평가 방법 1 의 방법으로, 플러스측에는 50,000 cd/㎡ 로 발광하는 전압을 걸고, Duty 비를 10 ％ 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

이상의 결과를 표 6 에 나타낸다.

상기 표 6 에 기재된 결과로부터, Duty 비를 100 ％, 요컨대 순방향으로 전압을 건 채로 해도, 본 발명의 효과는 얻어지지만, 역바이어스를 거는 것이 보다 큰 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 순방향으로 전압을 건 채로 해도 본 발명의 효과가 얻어지는 이유는 확실하지 않지만, 양 전하가 들어가는 호스트 재료를 이용하고, 또한, 전자 수송성이 양호한 재료를 인접시킴으로써 캐리어 밸런스가 양호해졌기 때문에, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 것으로 추측된다. 역바이어스를 걸었을 때에, 내구성이 보다 현저하게 향상되는 이유는 확실하지 않지만, 이하와 같이 추측된다.

본 발명의 양 전하 수송성 재료는 카르바졸릴기를 갖기 때문에 정공 수송성을 가지며, 또한 함질소 복소 고리 (피리딘, 이미다졸 등) 를 갖기 때문에, 전자 수송성도 갖는다. 그 때문에, 발광층에 있어서의 호스트 재료로서 사용하면, 전자 수송층과 발광층 사이에서 전자가 수송되기 쉬워져, 정공 수송층의 옆에서 전자가 축적되는 경향이 된다고 생각된다. 마찬가지로, 정공 수송층과 발광층 사이에서 정공이 수송되기 쉬워져, 전자 수송층의 옆에서 정공이 축적되는 경향이 된다고 생각된다. 또, 트리페닐렌 유도체와 같은 전자 수송 재료를 사용하면 전자가 많이 이동하여 이런 경향이 강해진다 (즉, 정공 수송층의 옆에서의 전자의 축적량, 및 전자 수송층의 옆에서의 정공의 축적량이 많아진다) 고 생각된다.

한편, 본 발명과 같은 양 전하 수송성을 갖지 않는, 그 밖의 호스트 재료를 발광층에 사용한 경우에서는, 본 발명의 양 전하 수송성 재료와 달리, 전자 및 정공의 양 수송성이 없기 때문에, 발광층의 앞에서 전하 (전자, 정공) 가 각각 쌓인다고 생각된다. 환언하면, 전자 수송층의 옆에서 전자가 축적되고, 정공 수송층의 옆에서 정공이 축적되는 경향이 있다고 생각된다.

일반적으로 정공 수송층은 전자의 축적에 의해 열화되기 쉽고, 전자 수송층은 정공의 축적에 의해 열화되기 쉽다고 말해지고 있다. 그 때문에, 본 발명의 계는, 양 전하 수송성을 갖지 않는 호스트 재료를 사용한 계에 비하여 열화되기 쉽다고 생각된다.

여기서, 본 발명의 계에 역바이어스를 걸므로써, 전술한 이유로 축적된 전자 및 정공이, 각각 전자 수송층 및 정공 수송층으로 되돌려지기 때문에, 정공 수송층의 옆에서의 전자의 축적과, 전자 수송층의 옆에서의 정공의 축적이 해소되어 소자의 열화의 속도가 느려져 수명이 길어진다고 생각된다.

[실시예 43 ∼ 46 및 비교예 22 ∼ 25]

＜역바이어스 전압을 변경했을 때의 평가＞

실시예 43 및 44, 그리고 비교예 22 및 23 으로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 평가 방법 1 의 방법으로, 역바이어스의 전압을 0 V (어스) 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

또 실시예 45 및 46, 그리고 비교예 24 및 25 로서, 실시예 1 및 10, 그리고 비교예 1 및 5 에서 제조한 소자를, 평가 방법 1 의 방법으로, 역바이어스의 전압을 -10 V (어스) 로 변경하여 구동시켰다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

이상의 결과를 표 7 에 나타낸다.

상기 표 7 에 기재된 결과로부터, 전압을 걸지 않아도 (즉, 접지에서도), 역바이어스로 -10 V 를 걸어도, 구동 전압은 거의 변하지 않고, 구동 열화를 느리게 하는 효과가 있는 것을 알 수 있었다.

[실시예 47, 48 및 비교예 26, 27]

＜박막 트랜지스터 (TFT) 를 사용했을 때의 평가＞

실시예 47 로서, 유리 기판 상에, 이동도 200 c㎡/Vs 의 전자 이동도를 갖는 저온 폴리실리콘 (LTPS) 으로 TFT, 금속 배선을 제조한 후, 평탄화막을 형성했다. 그 후, 상기 평탄화막에 컨택트홀을 뚫어, 실시예 1 과 동일한 구성을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제조하여, 상기 박막 트랜지스터를 접속시켰다. 이 소자를 봉지하고, 액티브 매트릭스 구동 패널을 구동할 때의 1 화소와 동일한 소자를 제조했다. 이 소자에 대해, Duty 비 50 ％, 마이너스측 전압 -5 V, 휘도계 측정했을 때에 5,000 cd/㎡ (소자는 10,000 cd/㎡) 로 발광하도록 하고, 120 ㎐ 로 펄스 구동을 했다. 휘도가 80 ％ 가 될 때까지의 시간 (LT80)(Hour) 을 측정했다.

또, 실시예 48 로서, 7 c㎡/Vs 의 전자 이동도를 갖는 InGaZnOx (IGZO) 로 TFT 를 제조한 것 이외에는 실시예 47 과 동일하게 하여 측정을 실시했다.

또한, 비교예 26, 27 로서, 실시예 47 에 사용한 실시예 1 과 동일한 구성을 갖는 유기 전계 발광 소자를, 비교예 1, 5 와 동일한 구성을 갖는 유기 전계 발광 소자로 변경한 것 이외에는, 실시예 47 과 동일하게 하여 측정을 실시했다.

이들의 결과로부터, 박막 트랜지스터를 사용했을 때라도 동일한 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다.

OLED 디스플레이의 구동 방식으로서, 액티브 매트릭스 구동을 사용한 경우, 발광 전에 통전을 끊는 (즉, 어스로 떨어뜨리는) 경우가 있고, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 의하면, 이것을 이용하여 수명을 연장시킬 수 있고, 또 종래의 소자와 비교하여 그 효과가 현저하다고 생각된다.

[비교예 28 ∼ 35]

실시예 1 의 소자에 있어서, 발광층의 발광 재료를 하기의 화합물 (Ir-1) 로 변경하고, 호스트 재료를 ETM1 로 변경하고, 제 1 전자 수송층의 재료를 ETM1 로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 비교예 28 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.

마찬가지로, 실시예 1 의 소자에 있어서, 발광층의 발광 재료 및 호스트 재료, 그리고 제 1 전자 수송층의 재료를 하기 표 9 에 나타내는 재료로 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 비교예 29 ∼ 35 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.

＜유기 전계 발광 소자의 성능 평가＞

상기와 같이 얻어진 각 소자의 성능을 실시예 1 과 동일하게 평가했다. 그 결과를 이하의 표 9 에 나타낸다.

표 9 에서 분명한 바와 같이, 실시예의 소자는 비교예의 소자와 비교하여, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된다는 결과가 얻어졌다.

전술한 재료 이외의 표 9 에 나타내는 재료의 구조를 이하에 나타낸다.

[화학식 76]

[화학식 77]

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 구동 전압이 낮고, 내구성이 향상된 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.

본 발명을 상세하게 또 특정한 실시양태를 참조하여 설명했는데, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어 자명하다.

본 출원은, 2010 년 7 월 9 일 출원된 일본 특허출원 (일본 특허출원 2010-157354) 에 의거하는 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

기판 상에, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 1 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 그 발광층과 그 음극 사이에 적어도 1 층의 유기층을 갖는 유기 전계 발광 소자로서,
그 발광층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하고,
그 발광층과 그 음극 사이의 적어도 1 층의 유기층에, 하기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물을 함유하는, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 1]

일반식 (1) 중, Cz 는 치환 혹은 무치환의 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴아릴기, L 은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리, A 는 치환 혹은 무치환의 질소 함유 방향족 헤테로 6 원자 고리이며, p 및 q 는 각각 독립적으로 1 ∼ 6 의 정수이다.
[화학식 2]

일반식 (E-1) 중, R¹¹ ∼ R²² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 혹은 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다. 단, R¹¹ ∼ R²² 가 모두 수소 원자가 되는 경우는 없다.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 3]

일반식 (2) 중, Cz 는 치환 혹은 무치환의 아릴카르바졸릴기 또는 카르바졸릴아릴기를 나타낸다. L 은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 치환 혹은 무치환의 시클로알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리를 나타내고, Ar₁, Ar₂, X₁, X₂ 또는 X₃의 탄소 원자와 연결된다. Ar₁ 및 Ar₂ 는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 방향족 헤테로 고리기를 나타내고, X₁, X₂ 및 X₃ 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자 혹은 치환기가 결합한 탄소 원자를 나타낸다. p 및 q 는 각각 독립적으로 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.
제 2 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 로 나타내는 화합물이, 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 4]

일반식 (3) 중, X₄ 및 X₅ 는 각각 독립적으로 질소 원자 또는 수소 원자가 결합한 탄소 원자이며, X₄ 및 X₅를 포함하는 고리는 피리딘 또는 피리미딘이다. L' 는, 단결합 또는 페닐렌기를 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.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 탄화수소 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 5]

일반식 (E-2) 중, 복수의 Ar¹ 은 동일하고, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 탄화수소 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 6]

일반식 (E-3) 중, L 은 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기를 나타낸다. n 은 1 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물이 하기 일반식 (E-4) 로 나타내는 탄화수소 화합물인, 유기 전계 발광 소자.
[화학식 7]

일반식 (E-4) 중, 복수 존재하는 경우의 Ar² 는 동일하고, Ar² 는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타낸다.
p 및 q 는 각각 독립적으로 0 또는 1 을 나타내는데, p 와 q 가 동시에 0 이 되는 경우는 없다. p 및 q 가 0 을 나타내는 경우, Ar² 는 수소 원자를 나타낸다.
제 6 항에 있어서,
상기 일반식 (E-4) 에 있어서, Ar² 가 페닐기를 나타내고, 그 페닐기의 메타 위치가 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기로 치환되어 있는, 유기 전계 발광 소자.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
박막 트랜지스터와 접속하고, 액티브 매트릭스 구동이 가능한, 유기 전계 발광 소자.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 발광 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 표시 장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한, 조명 장치.