KR20140075674A - 발광 소자 재료 및 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특정 구조의 피렌 골격을 갖는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료 및 이를 이용한 발광 소자이고, 해당 발광 소자는 고효율 발광이 가능하고 내구성이 우수하다.

Description

발광 소자 재료 및 발광 소자{LIGHT-EMITTING ELEMENT MATERIAL AND LIGHT-EMITTING ELEMENT}
본 발명은 전기 에너지를 광으로 변환할 수 있는 발광 소자에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 표시 소자, 플랫 패널 디스플레이, 백라이트, 조명, 인테리어, 표지, 간판, 전자 사진기 및 광신호 발생기 등의 분야에 이용가능한 발광 소자에 관한 것이다.
음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 양극에 끼워져 있는 유기 형광체내에서 재결합할 때에 발광한다는 유기 박막 발광 소자의 연구가 최근 활발하게 행해지고 있다. 이 발광 소자는 박형으로 또한 저구동 전압하에서 고휘도발광과, 형광 재료를 선택함으로써 다색 발광이 특징으로서 주목받고 있다. 이 연구는 Kodak Japan Ltd. 제작의 C. W. Tang 등에 의해 유기 박막 소자가 고휘도로 발광하는 것을 나타낸 이후, 많은 연구 기관에 의해 검토되고 있다.
또한, 유기 박막 발광 소자는 발광층에 각종 발광 재료를 사용함으로써 다양한 발광색을 얻는 것이 가능하다는 점에서, 디스플레이 등에의 실용화 연구가 왕성하다. 삼원색의 발광 재료 중에서는 녹색 발광 재료의 연구가 가장 진행되고 있고, 현재는 적색 발광 재료와 청색 발광 재료에 있어서 특성 향상을 목표로 하여 예의 연구가 되고 있다.
유기 박막 발광 소자는 발광 효율의 향상, 구동 전압의 저하, 내구성의 향상을 만족시킬 필요가 있다. 그 중에서도, 발광 효율과 내구수명의 양립이 큰 과제가 되고 있다. 예를 들면, 발광 효율 및 내구수명을 향상시키기 위해서 피렌을 기본골격으로 한 발광 재료나 전자 수송 재료가 개발되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼5 참조).
일본 특허 공개 2007-131723호 공보 일본 특허 공개 2007-15961호 공보 일본 특허 공개 2011-14886호 공보 국제 공개 제2004/63159호 유럽 특허 출원 공개 제1808912호 명세서
그러나 상술한 바와 같이, 유기 박막 발광 소자에 있어서 발광 효율과 내구성의 양립은 오랜 세월의 과제이고, 상기 특허문헌에 기재된 재료군을 전자 수송층에 사용해도 발광 효율과 내구성의 양립에는 불충분했다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하고, 고효율 발광 또한 내구성이 우수한 유기 박막 발광 소자를 가능하게 하는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료이다.
Figure pct00001
R1∼R16은 각각 같거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R17R18로 이루어지는 군으로부터 선택된다. R17 및 R18은 아릴기 또는 헤테로아릴기이다. R1∼R8 및 R9∼R16은 인접하는 치환기끼리에 의해 환을 형성해도 좋다. X는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이고, Y는 일반식(4)으로 나타내어지는 기이다. L1은 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼40개의 아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼40개의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. Ar1은 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. L2는 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. HAr1 및 HAr2는 치환 또는 무치환의 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기를 나타낸다. n은 1∼5의 정수이다. m은 L2가 단일결합인 경우는 1이고, 그 이외의 경우는 1∼5의 정수를 나타낸다. n이 2∼5인 경우에 HAr1은 각각 같거나 달라도 좋고, m이 2∼5인 경우에 HAr2는 각각 같거나 달라도 좋다. 또한, X와 Y가 동일한 기가 되는 경우는 없다.
(발명의 효과)
본 발명에 의해, 고효율 발광 또한 내구성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
하기 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물에 대해서 상세하게 설명한다.
Figure pct00002
R1∼R16은 각각 같거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R17R18로 이루어지는 군으로부터 선택된다. R17 및 R18은 아릴기 또는 헤테로아릴기이다. R1∼R8 및 R9∼R16은 인접하는 치환기끼리에 의해 환을 형성해도 좋다. X는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이고, Y는 일반식(4)으로 나타내어지는 기이다. L1은 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼40개의 아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼40개의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. Ar1은 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. L2는 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. HAr1 및 HAr2는 치환 또는 무치환의 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기를 나타낸다. n은 1∼5의 정수이다. m은 L2가 단일결합인 경우에는 1이고, 그 이외의 경우에는 1∼5의 정수를 나타낸다. n이 2∼5인 경우에 HAr1은 각각 같거나 달라도 좋고, m이 2∼5인 경우에 HAr2는 각각 같거나 달라도 좋다. 또한, X와 Y가 동일한 기가 되는 경우는 없다.
이들 치환기 중, 수소는 중수소이어도 좋다. 또한 알킬기란, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 치환되어 있는 경우의 추가 치환기에는 특별히 제한은 없고, 예를 들면 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이 점은 이하의 기재에도 공통된다. 또한, 알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 입수의 용이성이나 비용의 점에서, 통상 1개 이상 20개 이하, 보다 바람직하게는 1개 이상 8개 이하의 범위이다.
시클로알킬기란, 예를 들면 시클로프로필기, 시클로헥실기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬기 부분의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 3개 이상 20개 이하의 범위이다.
복소환기란, 예를 들면 피란환, 피페리딘환, 환상 아미드 등의 탄소 이외의 원자를 환내에 갖는 지방족환을 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 복소환기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 2개 이상 20개 이하의 범위이다.
알케닐기란, 예를 들면 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 등의 이중결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알케닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 2개 이상 20개 이하의 범위이다.
시클로알케닐기란, 예를 들면 시클로펜테닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로헥세닐기 등의 이중결합을 포함하는 불포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다.
알키닐기란, 예를 들면 에티닐기 등의 삼중결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알키닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 2개 이상 20개 이하의 범위이다.
알콕시기란, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등의 에테르 결합을 개재한 지방족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 이 지방족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 1개 이상 20개 이하의 범위이다.
알킬티오기란 알콕시기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자에 치환된 것이다. 알킬티오기의 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬티오기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 1개 이상 20개 이하의 범위이다.
아릴에테르기란, 예를 들면 페녹시기 등 에테르 결합을 개재한 방향족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴에테르기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 6개 이상 40개 이하의 범위이다.
아릴티오에테르기란, 아릴에테르기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자에 치환된 것이다. 아릴에테르기에 있어서의 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴에테르기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 6개 이상 40개 이하의 범위이다.
아릴기란, 예를 들면 페닐기, 비페닐릴기, 플루오레닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 터페닐기 등의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴기의 핵탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 6개 이상 40개 이하의 범위이다. 또한, 핵탄소수에는 치환기의 탄소는 포함되지 않는다. 이것은 이하의 기재에도 공통된다.
헤테로아릴기란 푸라닐기, 티오페닐기, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 나프티리딜기, 벤조푸라닐, 벤조티오페닐기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 인돌릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카바졸릴기 등의 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개 환내에 갖는 환상 방향족기를 나타내고, 이것은 무치환이어도 치환되어 있어도 상관없다. 헤테로아릴기의 핵탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 2개 이상 30개 이하의 범위이다.
할로겐이란 불소, 염소, 브롬, 요오드를 나타낸다.
카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기 또는 포스핀옥시드기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋고, 치환기로서는 예를 들면 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 치환기는 더 치환되어도 좋다.
실릴기란, 예를 들면 트리메틸실릴기 등의 규소원자에 결합을 갖는 관능기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 실릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 3개 이상 20개 이하의 범위이다. 또한, 규소수는 통상, 1개 이상 6개 이하이다.
R1∼R8 및 R9∼R16은 인접하는 치환기끼리 결합하여 공역 또는 비공역의 환을 형성해도 좋다. 환의 구성 원소로서, 탄소 이외에도 질소, 산소, 황, 인, 규소원자를 포함하고 있어도 좋고, 또한 다른 환과 축합해도 좋다.
상기 수소 이외의 치환기의 치환 위치로서는 일반식(1)에서는 R1 또는 R5의 위치가 바람직하고, 일반식(2)에서는 R9 또는 R12의 위치가 바람직하다. 보다 바람직하게는 R1∼R8, 또는 R9∼R16은 모두 수소 또는 중수소이다.
아릴렌기란 페닐기, 나프틸기, 비페닐릴기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기 등의 방향족 탄화수소기로부터 유도되는 2가의 기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴렌기의 핵탄소수는 특별히 제한되지 않지만, 통상 6개 이상 40개 이하의 범위이다.
헤테로아릴렌기란 피리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 트리아질기, 퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프틸리딜기, 아크리딜기, 페난트롤릴기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 푸라닐기, 벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기 등의 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개 환내에 갖는 환상 방향족기로부터 유도되는 2가의 기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 헤테로아릴렌기의 핵탄소수는 특별히 제한되지 않지만, 통상 2개 이상 40개 이하의 범위이다.
전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기란 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹사닐기, 나프틸리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤릴기, 이미다조피리딜기, 트리아질기, 아크리딜기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기 등, 상기 헤테로아릴기 중 탄소 이외의 원자로서 적어도 전자 수용성 질소원자를 1개 또는 복수개 환내에 갖는 환상 방향족기를 나타내고, 이것은 무치환이어도 치환되어 있어도 상관없다. 여기서 말하는 전자 수용성 질소란 인접 원자와의 사이에 다중결합을 형성하고 있는 질소원자를 나타낸다. 질소원자가 높은 전자 음성도를 가짐으로써, 상기 다중결합은 전자 수용적인 성질을 갖는다. 그러므로, 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환은 높은 전자 친화성을 갖는다. 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기의 핵탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 2개 이상 40개 이하이다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 피렌 골격의 1, 6위치 또는 1, 8위치가 전자 수용성 질소를 포함하는 헤테로아릴기를 함유하는 치환기로 치환된 화합물이다. 피렌 유도체에 있어서, 1, 6위치 또는 1, 8위치가 방향족성 치환기로 치환되면 피렌 골격의 전자 상태는 크게 변화되어 공역계가 확장한다. 따라서, 이러한 위치를 전자 수용성 질소를 포함하는 헤테로아릴기를 함유하는 치환기로 치환함으로써, 피렌 골격에 편재하고 있는 LUMO(최저 비점유 궤도)의 에너지 준위를 크게 안정화시킬 수 있다. 결과적으로 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 음극으로부터 전자를 받기 쉽고, 또한 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물을 포함하는 유기층의 전자 이동도도 향상하므로 바람직하다. 또한, 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물의 HOMO(최고 점유 궤도)의 에너지 준위도 크게 안정화되어 산화에 대하여 안정하게 된다. 즉, 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 라디칼 양이온화되기 어려워 정공 블록성이 향상한다. 따라서, 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물을 전자 수송층으로서 사용하는 경우, 발광 효율의 향상에 기여할 수 있는 재료가 된다.
또한, X와 Y가 동일한 치환기이면 분자의 대칭성이 매우 좋아서, 결정성이 높아져버려 안정한 어모퍼스막을 형성할 수 없게 된다. 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 X와 Y가 반드시 다른 치환기이기 때문에 상기 우려점이 해소되어, 양호한 어모퍼스 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 발광 소자의 내구수명 향상의 효과를 얻을 수 있다. 여기서, X와 Y가 다른 치환기임에 대해서, 상세하게 말한다. 예를 들면, X와 Y가 모두 p-(피리딜)페닐기인 경우에도, X의 말단의 피리딜기가 2-피리딜기, Y의 말단의 피리딜기가 3-피리딜기이면, X와 Y는 다른 치환기라고 간주한다. 또한, X와 Y가 모두 p-(2-피리딜)페닐기이어도, 각각의 피리딜기나 페닐렌기의 치환기의 유무 또는 치환기의 종류와 다른 점이 있으면, 역시 X와 Y는 다른 치환기라고 간주한다. 예를 들면, p-(2-(4-메틸)피리딜)페닐기와 p-(2-(5-메틸)피리딜)페닐기는 다른 치환기이다.
n은 1∼5의 정수이지만, n이 3∼5인 경우에 HAr1이 입체적으로 혼잡하여 치환기 X가 꼬임을 갖는 구조가 되고, 전자 이동도가 저하할 우려가 있다. 그 때문에, n은 1 또는 2가 바람직하다. 또한, 유리전이온도가 높아져 안정한 어모퍼스 박막을 형성할 수 있다는 점에 있어서 n=2가 보다 바람직하다.
Ar1이 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기인 경우의 예로서는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 페닐기, 나프틸기, 비페닐릴기, 플루오레닐기, 안트라세닐기 또는 페난트레닐기 등으로부터 유도되는 잔기를 들 수 있다. 이들 중에서도 페닐기, 나프틸기, 비페닐릴기 또는 플루오레닐기로부터 유도되는 잔기가 보다 바람직하고, 또한 합성 비용이나 증착시의 열부하에 대한 내성이라는 관점에서 페닐기로부터 유도되는 잔기가 보다 바람직하다. 또한, Ar1이 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기인 경우의 예로서는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 피리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 트리아질기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프틸리딜기, 아크리딜기, 페난트롤릴기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 푸라닐, 벤조푸라닐, 디벤조푸라닐기, 인돌릴기, 카바졸릴기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기 등으로부터 유도되는 잔기를 들 수 있다. 이들 중에서도, 전자 수용성 질소를 함유하는 것이 바람직하고, 또한 화학적 안정성의 관점에서 5원환을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 피리딜기, 피리디닐기, 피리미딜기, 트리아질기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 나프틸리딜기, 아크리딜기 또는 페난트롤릴기 등으로부터 유도되는 잔기가 보다 바람직하다. 또한, 증착시의 열부하에 대한 내성, 합성 비용의 관점에서 피리딜기, 피라지닐기 또는 피리미딜기로부터 유도되는 잔기가 특히 바람직하다.
L1의 구체적인 예로서는 특별히 한정되지 않지만, 단일결합, 페닐렌기, 나프탈레닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 플루오레닐렌기, 안트라세닐렌기, 피리딜렌기, 피리미딘으로부터 유도되는 2가의 잔기, 피라진으로부터 유도되는 2가의 잔기, 트리아진으로부터 유도되는 2가의 잔기, 퀴놀린으로부터 유도되는 2가의 잔기, 이소퀴놀린으로부터 유도되는 2가의 잔기, 퀴녹살린으로부터 유도되는 2가의 잔기, 티오펜으로부터 유도되는 2가의 잔기, 푸란으로부터 유도되는 2가의 잔기, 피롤로부터 유도되는 2가의 잔기, 카바졸로부터 유도되는 2가의 잔기, 디벤조푸란으로부터 유도되는 2가의 잔기, 디벤조티오펜으로부터 유도되는 2가의 잔기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 단일결합, 페닐렌기, 비페닐렌기, 나프탈레닐렌기, 플루오레닐렌기, 피리딜렌기, 피리미딘으로부터 유도되는 2가의 잔기, 피라진으로부터 유도되는 2가의 잔기, 퀴놀린으로부터 유도되는 2가의 잔기 또는 이소퀴놀린으로부터 유도되는 2가의 잔기가 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 단일결합, 페닐렌기, 피리딜렌기이다.
HAr1은 전자 수용성 질소를 포함하는 헤테로아릴기이고, 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹사닐기, 나프틸리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤릴기, 이미다조피리딜기, 트리아질기, 아크리딜기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 화학적 또는 증착시의 열안정성의 관점에서 5원환을 포함하지 않는 것이 바람직하고, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹사닐기, 나프틸리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤릴기, 트리아질기 또는 아크리딜기가 보다 바람직하다. 또한, 합성이 용이하고 강고한 수소결합 네트워크를 형성한다는 관점에서는 피리딜기, 피리미딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기가 더욱 바람직하고, 피리딜기가 특히 바람직하다. 피리딜기 중에서도, 3-피리딜 기 또는 4-피리딜기가 바람직하고, 4-피리딜기가 가장 바람직하다.
본 발명자들이 발광 소자의 내구수명에 대해서 예의검토한 결과, 발광 소자를 구성하는 재료 자체의 분해나 변질이라는 본질적인 열화 이외에, 구동중, 전계에 의해 전자 수송층에 어떠한 막질 변화가 생기고, 이것이 내구수명에 악영향을 끼치고 있는 것으로 알려져 왔다. 상세한 것은 확실하지 않지만, 이 막질 변화는 전계가 걸림으로써 전자 수송층 중에 분자의 운동에 기인하는 것이라 생각된다. 또한, 분자간 상호작용을 적극적으로 이용하여 분자운동을 억제할 수 있다고 생각되는 화합물을 전자 수송층에 사용하면, 내구수명이 향상하는 경향이 있는 것을 알았다. 이상의 관점에서, X가 일반식(3)으로 나타내어지는 치환기이면 분자간 상호작용이 강해지므로 바람직하다. 또한, X가 일반식(5)으로 나타내어지는 치환기이면 보다 분자간 상호작용이 강해져, 분자의 운동을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
Figure pct00003
L1, HAr1은 상기 설명과 같다. R19∼R21은 상기 R1∼R16의 설명과 같다. 2개의 HAr1은 같거나 달라도 좋다.
일반적으로 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기 중의 질소원자는 인접하는 분자가 갖는 수소원자와 수소결합하는 것이 알려져 있다. 일반식(5)으로 나타내어지는 치환기는 벤젠환의 메타 위치와 메타' 위치에 각각 상기와 같이 수소결합하는 성질을 가지는 전자 수용성 질소를 포함하는 헤테로아릴기를 갖고 있다. 따라서, 일반식(5)으로 나타내어지는 치환기를 갖는 화합물은 인접하는 분자간에 강고한 수소결합 네트워크를 형성할 수 있고, 상술한 바와 같이 전계가 걸림으로써 분자의 운동을 억제할 수 있다. 또한, 일반식(5)으로 나타내어지는 치환기는 입체적이기 때문에 유리전이온도를 향상시킬 수도 있고, 이들의 상승 효과에 의해 발광 소자의 내구수명을 크게 향상시킬 수 있다. R19∼R21의 바람직한 예로서는 수소 또는 중수소, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기를 들 수 있지만, 보다 바람직하게는 수소 또는 중수소이다.
일반식(5)으로 나타내어지는 치환기의 구체적인 예로서는 이하와 같은 것을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
L2의 구체적인 예로서는 특별히 한정되지 않지만, 단일결합에 더하여 Ar1과 동일한 것을 들 수 있다. 이들 중에, 바람직하게는 단일결합, 또는 페닐기, 비페닐릴기, 플루오레닐기, 나프탈레닐기, 피리딜기, 피리미딜기, 퀴놀리닐기 또는 이소 퀴놀리닐기로부터 유도되는 잔기이다. 또한, 바람직하게는 단일결합, 또는 페닐기, 비페닐릴기 또는 플루오레닐기로부터 유도되는 잔기이고, 단일결합 또는 페닐기로부터 유도되는 잔기가 특히 바람직하다. 특히 바람직한 이유를 이하에 기재한다.
Y에 포함되는 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기 HAr2는 주로 피렌 골격에 편재하고 있는 LUMO의 에너지 준위를 조정하는 역활을 한다. LUMO의 에너지 준위는 음극으로부터 전자를 받기 용이하거나, 발광층으로의 전자 주입이 용이함과 밀접하게 관련되어 있고, 발광 소자의 발광 효율 향상이나 수명 향상에 영향을 미치는 큰 요인 중 하나이다. LUMO의 에너지 준위의 조정하기 용이함은 HAr2와 피렌 골격 사이의 거리나 π공역이 확산하는 경우에 영향을 받는다. HAr2와 피렌 골격의 거리가 가까우면 가까울수록, 또한 HAr2와 피렌 골격이 π공역하면 할수록, 피렌 골격에 편재하는 LUMO의 에너지 준위는 HAr2가 갖는 전자 수용성의 영향을 받기 쉬워져, LUMO의 에너지 준위가 변화되기 쉬워진다. 즉, L2가 피렌과 HAr2의 거리가 가장 짧아지는 단일결합이나, 비교적 거리가 짧게 π공역하고 있는 페닐기로부터 유도되는 잔기인 경우에 있어서, LUMO의 에너지 준위는 HAr2의 영향을 받기 쉬워진다. 발광 소자에 있어서는 최적한 전자 수송 재료의 LUMO의 에너지 준위는 사용하는 음극 재료나 발광 재료에 의해 다양하고, HAr2의 종류를 변경함으로써 LUMO의 에너지 준위의 미조정이 가능해지고, 용이하게 최적한 LUMO의 에너지 준위를 갖는 화합물을 발견할 수 있다. 반대로, HAr2와 피렌 골격 사이의 거리가 멀면 멀수록, 또한 공역계가 절단되면 절단될수록, 상기와 같이 LUMO의 에너지 준위의 미조정이 어려워진다. 따라서, L2로서는 단일결합 또는 페닐기로부터 유도되는 잔기가 특히 바람직하다.
m은 L2가 단일결합 이외인 경우에는 1∼5의 정수를 나타내거나, m이 4, 5인 경우에는 분자량이 매우 커져 증착시에 열분해의 우려도 있어, 바람직하게는 m은 1∼3의 정수이고, 보다 바람직하게는 m은 1 또는 2이다.
HAr2의 구체적인 예로서는 HAr1과 동일한 것을 들 수 있다. 이들 중에, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹사닐기, 나프틸리딜기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤릴기, 트리아질기, 아크리딜기가 보다 바람직하고, 또한 합성이 용이하여 LUMO의 에너지 준위의 튜닝이 쉽다는 관점에서는 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 트리아질기 또는 아크리딜기가 보다 바람직하다. 또한, 이들 중에서도 큰 전자 이동도를 얻을 수 있고, 발광 소자의 저전압화가 가능하다는 관점에서, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 피라지닐기 또는 피리미딜기가 더욱 바람직하다.
특히 피리딜기가 바람직하고, 피리딜기 중에서도 3-피리딜기 또는 4-피리딜 기가 보다 바람직하다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 할로겐화나 스즈키커플링 반응 등 공지의 반응을 조합시켜 합성할 수 있다. 그 일례로서 이하에, 합성 스킴을 나타낸다. 또한, 합성 방법은 이들로 제한되지 않는다. 이 합성 경로에 있어서 1 단계의 반응에 사용하는 보론산의 종류를 변경함으로써 HAr1의 치환 위치, 치환수(n)를 조절할 수 있고, 3 단계의 반응에 사용하는 보론산의 종류를 변경함으로써 HAr2의 종류를 선택할 수 있다. 즉, 다양한 LUMO의 에너지 준위를 갖는 화합물을 용이하게 합성할 수 있다.
Figure pct00010
상기 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
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Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
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Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
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Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
이어서, 본 발명의 발광 소자의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 발광 소자는 양극과 음극, 및 그들 양극과 음극 사이에 개재하는 유기층을 갖고, 상기 유기층은 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하고, 상기 발광층은 전기 에너지에 의해 발광한다.
유기층은 발광층/전자 수송층만으로 이루어지는 구성 이외에, 1) 정공 수송층/발광층/전자 수송층 및 2) 정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층, 3) 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층 등의 적층 구성을 들 수 있다. 또한, 상기 각층은 각각 단일층, 복수층 중 어느 하나이어도 좋다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 상기 소자 구성에 있어서 어느 층에 사용되어도 좋지만, 전자 주입 수송 특성이 우수하기 때문에 전자 수송층 또는 전자 주입층에 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발광 소자에 있어서 양극과 음극은 소자의 발광을 위해서 충분한 전류를 공급하기 위한 역할을 갖는 것이고, 광을 인출하기 위해 적어도 일방은 투명 또는 반투명인 것이 바람직하다. 통상, 기판 상에 형성되는 양극을 투명 전극이라 한다.
양극에 사용하는 재료는 정공을 유기층에 효율적으로 주입할 수 있는 재료, 또한 광을 인출하기 위해서 투명 또는 반투명하면 산화주석, 산화인듐, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO) 등의 도전성 금속 산화물, 또는 금, 은 크롬 등의 금속, 요오드화 동, 황화 동 등의 무기 도전성 물질, 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 도전성 폴리머 등 특별히 한정되는 것은 아니지만, ITO 유리나 네사 글라스를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이들 전극 재료는 단독으로 사용해도 좋지만, 복수의 재료를 적층 또는 혼합하여 사용해도 좋다. 투명 전극의 저항은 소자의 발광에 충분한 전류를 공급할 수 있으면 좋으므로 한정되지 않지만, 소자의 소비전력의 관점에서는 저저항인 것이 바람직하다. 예를 들면, 300Ω/□ 이하의 ITO 기판이면 소자 전극으로서 기능하지만, 현재에는 10Ω/□ 정도의 기판의 공급도 가능하게 되어 있으므로, 20Ω/□ 이하의 저저항의 기판을 사용하는 것이 특히 바람직하다. ITO의 두께는 저항값에 맞추어 임의로 선택할 수 있지만, 통상 100∼300nm 사이에서 사용되는 경우가 많다.
또한, 발광 소자의 기계적 강도를 유지하기 위해서 발광 소자를 기판 상에 형성하는 것이 바람직하다. 기판은 소다 유리나 무알칼리 유리 등의 유리 기판이 바람직하게 사용된다. 유리 기판의 두께는 기계적 강도를 유지하는데도 충분한 두께이면 좋으므로, 0.5mm 이상이면 충분하다. 유리의 재질에 대해서는 유리로부터 용출 이온이 적은 경우가 좋으므로 무알칼리 유리의 경우가 바람직하다. 또한, SiO2 등의 베리어 코트를 실시한 소다라임 유리도 시판되어 있으므로 이것을 사용할 수도 있다. 또한, 제 1 전극이 안정하게 기능하는 것이면 기판은 유리일 필요는 없고, 예를 들면 플라스틱 기판 상에 양극을 형성해도 좋다. ITO막 형성 방법은 전자선빔법, 스퍼터링법 및 화학반응법 등 특별히 제한을 받는 것이 아니다.
음극에 사용하는 재료는 전자를 효율적으로 발광층에 주입할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지 않는다. 일반적으로는 백금, 금, 은, 동, 철, 주석, 알루미늄, 인듐 등의 금속, 또는 이들 금속과 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 저일함수 금속의 합금이나 다층 적층 등이 바람직하다. 그 중에서도, 주성분으로서는 알루미늄, 은, 마그네슘이 전기 저항값이나 제막하기 쉬움, 막의 안정성, 발광 효율 등의 점에서 바람직하다. 특히 마그네슘과 은으로 구성되면, 본 발명에 있어서의 전자 수송층 및 전자 주입층으로의 전자 주입이 용이해져 저전압 구동이 가능하기 때문에 바람직하다.
또한, 음극 보호를 위해서 백금, 금, 은, 동, 철, 주석, 알루미늄 및 인듐 등의 금속, 또는 이들 금속을 사용한 합금, 실리카, 티타니아 및 질화규소 등의 무기물, 폴리비닐알콜, 폴리염화비닐, 탄화수소계 고분자 화합물 등의 유기 고분자 화합물을 보호막층으로서 음극 상에 적층하는 것을 바람직한 예로서 들 수 있다. 또한, 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물도 이 보호막층으로서 이용할 수 있다. 단, 음극측으로부터 광을 인출하는 소자 구조(전면 발광(top emission) 구조)인 경우에 보호막층은 가시광 영역에서 광투과성이 있는 재료로부터 선택된다. 이들 전극의 제작법은 저항 가열, 전자선빔, 스퍼터링, 이온플래팅 및 코팅 등 특별히 제한되지 않는다.
정공 수송층은 정공 수송 재료의 1종 또는 2종 이상을 적층 또는 혼합하는 방법, 또는 정공 수송 재료와 고분자 결착제의 혼합물을 사용하는 방법에 의해 형성된다. 또한, 정공 수송 재료는 전계를 주어진 전극 사이에 있어서 정극으로부터 정공을 효율적으로 수송하는 것이 필요하고, 정공 주입 효율이 좋고 주입된 정공을 효율적으로 수송하는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는 적절한 이온화 포텐셜을 가지고, 게다가 정공 이동도가 크고, 또한 안정성이 우수하고 트랩이 되는 불순물이 제조시 및 사용시에 발생하기 어려운 물질인 것이 요구된다. 이러한 조건을 만족시키는 물질로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 4,4'-비스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)비페닐(TPD), 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐(NPD), 4,4'-비스(N,N-비스(4-비페닐릴)아미노)비페닐(TBDB), 비스(N,N'-디페닐-4-아미노페닐)-N,N-디페닐-4,4'-디아미노-1,1'-비페닐(TPD232)과 같은 벤지딘 유도체, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐(페닐)아미노)트리페닐아민(m-MTDATA), 4,4',4"-트리스(1-나프틸(페닐)아미노)트리페닐아민(1-TNATA) 등의 스타버스트 아릴아민이라고 불리는 재료군, 비스(N-알릴카바졸) 또는 비스(N-알킬카바졸) 등의 카바졸 2량체의 유도체, 카바졸 3량체의 유도체, 카바졸 4량체의 유도체, 트리페닐렌 화합물, 피라졸린 유도체, 스틸벤계 화합물, 히드라존계 화합물, 벤조푸란 유도체나 티오펜 유도체, 옥사디아졸 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체 등의 복소환 화합물, 풀러렌 유도체, 폴리머계에서는 상기 단량체를 측쇄에 갖는 폴리카보네이트나 스티렌 유도체, 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리플루오렌, 폴리비닐카바졸 및 폴리실란 등이 바람직하다. 또한, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 사용할 수 있다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 전자 주입 수송 특성이 우수하므로, 이것을 전자 수송층에 사용하는 경우에 전자가 발광층으로 재결합하지 않고, 일부 정공 수송층까지 새버릴 우려가 있다. 그 때문에 정공 수송층에는 전자 블록성이 좋은 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 카바졸 골격을 함유하는 화합물은 전자 블록성이 우수하고, 발광 소자의 고발광 효율화에 기여할 수 있으므로 바람직하다. 또한, 상기 카바졸 골격을 함유하는 화합물이 카바졸 2량체, 카바졸 3량체 또는 카바졸 4량체 골격을 함유하면 양호한 전자 블록성과 정공 주입 수송 특성을 구비하고 있기 때문에 보다 바람직하다. 또한, 정공 수송층에 카바졸 골격을 함유하는 화합물을 사용하는 경우, 조합시키는 발광층이 후술하는 인광 발광 재료를 포함하고 있으면, 상기 카바졸 골격을 갖는 화합물은 높은 삼중항 여기자 블록 기능도 갖고 있기 때문에 고발광 효율화할 수 있으므로 보다 바람직하다. 또한, 높은 정공 이동도를 갖는 점에서 우수한 트리페닐렌 골격을 함유하는 화합물을 정공 수송층에 사용하면, 캐리어 밸런스가 향상하고 발광 효율 향상, 내구수명 향상이라는 효과를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 트리페닐렌 골격을 함유하는 화합물이 2개 이상의 디아릴아미노기를 갖고 있으면 더욱 바람직하다. 상기 카바졸 골격을 함유하는 화합물 또는 트리페닐렌 골격을 함유하는 화합물은 각각 단독으로 정공 수송층으로서 사용해도 좋고, 서로 혼합하여 사용해도 좋다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 재료가 혼합되어도 좋다. 또한, 정공 수송층이 복수층으로 구성되어 있는 경우에는 어느 하나가 1층에 카바졸 골격을 함유하는 화합물 또는 트리페닐렌 골격을 함유하는 화합물이 포함되어 있으면 좋다.
양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 설치해도 좋다. 정공 주입층을 설치함으로써 발광 소자가 저전압화하고 내구수명도 향상한다. 정공 주입층에는 통상 정공 수송층에 사용하는 재료보다 이온화 포텐셜이 작은 재료가 바람직하게 사용될 수 있다. 구체적으로는 상기 TPD232와 같은 벤지딘 유도체, 스타버스트 아릴아민 재료군을 들 수 있는 것 이외에, 프탈로시아닌 유도체 등도 사용할 수 있다. 또한, 정공 주입층이 억셉터성 화합물 단독으로 구성되어 있는 것 또는 억셉터성 화합물이 다른 정공 수송 재료에 도프되어 사용되고 있는 것도 바람직하다. 억셉터성 화합물의 예로서는 염화철(III), 염화알루미늄, 염화갈륨, 염화인듐, 염화안티몬과 같은 금속 염화물, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화텅스텐, 산화루테늄과 같은 금속 산화물, 트리스(4-브로모페닐)아미늄헥사클로로안티모네이트(TBPAH)과 같은 전하 이동 착체를 들 수 있다. 또한, 분자내에 니트로기, 시아노기, 할로겐 또는 트리플루오로메틸기를 갖는 유기 화합물이나, 퀴논계 화합물, 산무수물계 화합물, 풀러렌 등도 바람직하게 사용할 수 있다. 이들 화합물의 구체적인 예로서는 헥사시아노부타디엔, 헥사시아노벤젠, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄(TCNQ), 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(F4-TCNQ), 2,3,6,7,10,11-헥사시아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(HAT-CN6), p-플루오레닐, p-클로라닐, p-브로마닐, p-벤조퀴논, 2,6-디클로로벤조퀴논, 2,5-디클로로벤조퀴논, 테트라메틸벤조퀴논, 1,2,4,5-테트라시아노벤젠, o-디시아노벤젠, p-디시아노벤젠, 1,4-디시아노테토라플루오로벤젠, 2,3-디클로로-5,6-디시아노벤조퀴논, p-디니트로벤젠, m-디니트로벤젠, o-디니트로벤젠, p-시아노니트로벤젠, m-시아노니트로벤젠, o-시아노니트로벤젠, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1-니트로나프탈렌, 2-니트로나프탈렌, 1,3-디니트로나프탈렌, 1,5-디니트로나프탈렌, 9-시아노안트라센, 9-니트로안트라센, 9,10-안트라퀴논, 1,3,6,8-테트라니토로카바졸, 2,4,7-트리니트로-9-플루올레논, 2,3,5,6-테트라시아노피리딘, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, C60 및 C70 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 금속 산화물이나 시아노기 함유 화합물이 취급하기 쉽고 증착도 하기 쉬우므로, 용이하게 상술한 효과를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 바람직한 금속 산화물의 예로서는 산화몰리브덴, 산화바나듐 또는 산화루테늄을 들 수 있다. 시아노기 함유 화합물 중에서는 (a) 분자내에 시아노기의 질소원자 이외에 적어도 1개의 전자 수용성 질소를 갖고, 또한 시아노기를 갖는 화합물, (b) 분자내에 할로겐과 시아노기 모두를 갖고 있는 화합물, (c) 분자내에 카르보닐기와 시아노기 모두를 갖고 있는 화합물, 또는 (d) 시아노기의 질소원자 이외에 전자 수용성 질소, 할로겐 및 시아노기 모두를 갖는 화합물이 강한 전자 억셉터가 되기 때문에 보다 바람직하다. 이러한 화합물로서 구체적으로는 이하와 같은 화합물을 들 수 있다.
Figure pct00041
Figure pct00042
정공 주입층이 억셉터성 화합물 단독으로 구성되는 경우 또는 정공 주입층에 억셉터성 화합물이 도프되어 있는 경우 중 어느 하나의 경우에도, 정공 주입층은 1층이어도 좋고, 복수의 층이 적층되어 구성되어 있어도 좋다. 또한, 억셉터 화합물이 도프되어 있는 경우에 조합시켜 사용하는 정공 주입 재료는 정공 수송층에서의 정공 주입 장벽을 완화시킬 수 있다는 관점에서, 정공 수송층에 사용하는 화합물과 동일한 화합물인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 발광층은 단일층, 복수층 중 어느 것이어도 좋고, 각각 발광 재료(호스트 재료, 도펀트 재료)에 의해 형성되고, 이것은 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합물이어도, 호스트 재료 단독이어도, 어느 것이어도 좋다. 즉, 본 발명의 발광 소자에서는 각 발광층에 있어서, 호스트 재료 또는 도펀트 재료만이 발광해도 좋고, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광해도 좋다. 전기 에너지를 효율적으로 이용하고 고색순도의 발광을 얻는다는 관점에서, 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료와 도펀트 재료는 각각 1종류이어도, 복수의 조합이어도, 어느 것이어도 좋다. 도펀트 재료는 호스트 재료의 전체에 포함되어 있어도, 부분적으로 포함되어 있어도, 어느 것이어도 좋다. 도펀트 재료는 적층되어 있어도, 분산되어 있어도, 어느 것이어도 좋다. 도펀트 재료는 발광색을 제어할 수 있다. 도펀트 재료의 양은 너무 많으면 농도 소광 현상이 일어나기 때문에, 호스트 재료에 대하여 20중량% 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10중량% 이하이다. 도핑 방법은 호스트 재료와의 공증착법에 의해 형성할 수 있지만, 호스트 재료와 미리 혼합하고 동시에 증착해도 좋다.
발광층은 단일층, 복수층 중 어느 것이어도 좋고, 각각 발광 재료(호스트 재료, 도펀트 재료)에 의해 형성되고, 이것은 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합물이어도, 호스트 재료 단독이어도, 어느 것이어도 좋다. 즉, 본 발명의 발광 소자에서는 각 발광층에 있어서, 호스트 재료 또는 도펀트 재료만이 발광해도 좋고, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광해도 좋다. 전기 에너지를 효율적으로 이용하고 고색순도의 발광을 얻는다는 관점에서, 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료와 도펀트 재료는 각각 1종류이어도, 복수의 조합이어도, 어느 것이어도 좋다. 도펀트 재료는 호스트 재료의 전체에 포함되어 있어도, 부분적으로 포함되어 있어도, 어느 것이도 좋다. 도펀트 재료는 적층되어 있어도, 분산되어 있어도, 어느 것이어도 좋다. 도펀트 재료는 발광 색을 제어할 수 있다. 도펀트 재료의 양은 너무 많으면 농도 소광 현상이 일어나기 때문에, 호스트 재료에 대하여 20중량% 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10중량% 이하이다. 도핑 방법은 호스트 재료와 공증착법에 의해 형성할 수 있지만, 호스트 재료와 미리 혼합하고 동시에 증착해도 좋다.
발광 재료는, 구체적으로는 이전부터 발광체로서 알려져 있는 안트라센이나 피렌 등의 축합환 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄을 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 비스스티릴안트라센 유도체나 디스티릴벤젠 유도체 등의 비스스티릴 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 인덴 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 옥사디아졸 유도체, 티아디아졸론피리딘 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 폴리머계에서는 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 그리고 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있지만 특별히 한정되는 것은 아니다.
발광 재료에 함유되는 호스트 재료는 특별히 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1,1'-디아민 등의 방향족 아민 유도체, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)을 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 비스스티릴벤젠 유도체 등의 비스스티릴 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 인덴 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 피롤로피롤 유도체, 티아디아졸론피리딘 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 트리아진 유도체, 폴리머계에서는 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카바졸 유도체, 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있지만 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 도펀트 재료에는 특별히 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴 환을 갖는 화합물이나 그 유도체(예를 들면, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등), 푸란, 피롤, 티오펜, 실올, 9-실라플루오렌, 9,9'-스피로비실라플루오렌, 벤조티오펜, 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다졸피리딘, 페난트롤린, 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 피롤로피리딘, 티오크산텐 등의 헤테로아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 보란 유도체, 디스티릴벤젠 유도체, 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테르)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체, 방향족 아세틸렌 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 스틸벤 유도체, 알다진 유도체, 피로메텐 유도체, 디케토피롤로[3,4-c]피롤 유도체, 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-9-(2'-벤조티아졸릴)퀴놀리지노[9,9a,1-gh]쿠마린 등의 쿠마린 유도체, 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등의 아졸 유도체 및 그 금속 착체 및 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 사용할 수 있다.
또한, 발광층에 인광 발광 재료가 포함되어 있어도 좋다. 인광 발광 재료란 실온에서도 인광 발광을 나타내는 재료이다. 도펀트는 기본적으로 실온에서도 인 광 발광이 얻어질 필요가 있지만 특별히 한정되는 것이 아니고, 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 오스뮴(Os) 및 레늄(Re)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체 화합물인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 실온에서도 높은 인광 발광 수율을 갖는다는 관점에서, 이리듐 또는 백금을 갖는 유기 금속 착체가 보다 바람직하다. 인광 발광 재료의 호스트로서는 인돌 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 피리딘, 피리미딘, 트리아진 골격을 갖는 질소 함유 방향족 화합물 유도체, 폴리아릴벤젠 유도체, 스피로플루오렌 유도체, 톨키센 유도체, 트리페닐렌 유도체와 같은 방향족 탄화수소 화합물 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체와 같은 칼코겐 원소를 함유하는 화합물, 베릴륨 퀴놀리놀 착체와 같은 유기 금속 착체 등을 바람직하게 사용할 수 있지만, 기본적으로 사용하는 도펀트보다 삼중항 에너지가 크고, 전자, 정공이 각각 수송층으로부터 원활하게 주입되고 또한 수송되는 것이면 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 2종 이상의 삼중항 발광 도펀트가 함유되어 있어도 좋고, 2종 이상의 호스트 재료가 함유되어 있어도 좋다. 또한, 1종 이상의 삼중항 발광 도펀트와 1종 이상의 형광 발광 도펀트가 함유되어 있어도 좋다.
바람직한 인광 발광성 호스트 또는 도펀트로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure pct00043
Figure pct00044
본 발명에 있어서, 전자 수송층이란 음극으로 전자가 주입되고 또한 전자를 수송하는 층이다. 전자 수송층에는 전자 주입 효율이 높고, 주입된 전자를 효율적으로 수송하는 것이 기대된다. 그 때문에, 전자 수송층은 전자 친화력이 크고 또한 전자 이동도가 크고 또한 안정성이 우수하여, 트랩이 되는 불순물이 제조시 및 사용시에 발생하기 어려운 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 정공과 전자의 수송 밸런스를 생각했을 경우에, 전자 수송층이 양극으로부터 정공이 재결합하지 않고 음극측으로 흐르는 것을 효율적으로 저지할 수 있는 역할을 주로 하면, 전자 수송 능력이 그 정도 높지 않은 재료로 구성되어 있어도 발광 효율을 향상시키는 효과는 전자 수송 능력이 높은 재료로 구성되어 있을 경우와 동등하게 된다. 따라서, 본 발명에 있어서의 전자 수송층에는 정공의 이동을 효율적으로 저지할 수 있는 정공 저지층도 동일한 것으로서 포함된다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 상기 조건을 만족시키는 화합물이고, 높은 전자주입 수송능을 가짐으로써 전자 수송 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물은 피렌 골격의 1, 6위치 또는 1, 8위치에 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기를 함유하기 때문에 전자 주입 수송성, 전기 화학적 안정성이 우수하다. 또한, 상기 치환기의 도입에 의해, 후술의 도너성 화합물과의 박막 상태에 있어서의 상용성이 향상하고, 보다 높은 전자 주입 수송능을 발현한다. 이 혼합물층의 활동에 의해, 음극으로부터 발광층으로의 전자의 수송이 촉진되어 고발광 효율과 저구동 전압을 양립할 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 전자 수송 재료는 본 발명의 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물 각 1종만으로 한정할 필요는 없고, 본 발명의 복수의 피렌 화합물을 혼합하여 사용하거나 기타 전자 수송 재료의 1종류 이상을 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 본 발명의 피렌 화합물과 혼합하여 사용해도 좋다. 혼합할 수 있는 전자 수송 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 피렌 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 4,4'-비스(디페닐에테르)비페닐로 대표되는 스티릴계 방향환 유도체, 페릴렌 유도체, 페리논 유도체, 쿠마린 유도체, 나프탈이미드 유도체, 안트라퀴논이나 디페노퀴논 등의 퀴논 유도체, 인 옥시드 유도체, 카바졸 유도체 및 인돌 유도체, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III) 등의 퀴놀리놀 착체나 히드록시페닐옥사졸 착체 등의 히드록시아졸 착체, 아조메틴 착체, 트로폴론 금속 착체 및 폴라본 금속 착체를 들 수 있다.
이어서, 도너성 화합물에 대해서 설명한다. 본 발명에 있어서의 도너성 화합물은 전자 주입 장벽의 개선에 의해, 음극 또는 전자 주입층으로부터 전자 수송층으로의 전자 주입을 용이하게 하고, 또한 전자 수송층의 전기 전도성을 향상시키는 화합물이다. 즉, 본 발명의 발광 소자는 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물에 더하여, 전자 수송 능력을 향상시키기 위해서 전자 수송층에 도너성 화합물을 도핑한 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서 도너성 화합물의 바람직한 예로서는 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물의 착체, 알칼리 토류 금속, 알칼리 토류 금속을 함유하는 무기염 또는 알칼리 토류 금속과 유기물의 착체 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속의 바람직한 종류로서는 저일함수로 전자 수송능 향상의 효과가 큰 리튬, 나트륨, 세슘과 같은 알칼리 금속이나 마그네슘, 칼슘과 같은 알칼리 토류 금속을 들 수 있다.
또한, 진공 중에서의 증착이 용이하여 취급이 우수함으로써, 금속단체보다 무기염 또는 유기물과 착체 상태인 것이 바람직하다. 또한, 대기 중에서의 취급을 용이하게 하고 첨가 농도의 제어가 쉬운 점에서, 유기물과 착체 상태에 있는 것이 보다 바람직하다. 무기염의 예로서는, LiO, Li2O 등의 산화물, 질화물, LiF, NaF, KF 등의 불화물, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3 등의 탄산염 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 바람직한 예로서는 원료가 저렴하여 합성이 용이한 점에서, 리튬을 들 수 있다. 또한, 유기물과 착체에 있어서의 유기물의 바람직한 예로서는 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 플라보놀, 히드록시이미다졸피리딘, 히드록시벤즈아졸, 히드록시트리아졸 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 알칼리 금속과 유기물의 착체가 바람직하고, 리튬과 유기물의 착체가 보다 바람직하고, 리튬 퀴놀리놀이 특히 바람직하다. 이들 도너성 화합물을 2종 이상 혼합하여 사용해도 좋다.
바람직한 도핑 농도는 재료나 도핑 영역의 막 두께에 따라 다르지만, 예를 들면 도너성 화합물이 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속과 같은 무기 재료인 경우는 전자 수송 재료와 도너성 화합물의 증착 속도비가 10000:1∼2:1의 범위가 되도록 하고 공증착하여 전자 수송층으로 한 것이 바람직하다. 증착 속도비는 100:1∼5:1이 보다 바람직하고, 100:1∼10:1이 더욱 바람직하다. 또한, 도너성 화합물이 금속과 유기물의 착체인 경우는 전자 수송 재료와 도너성 화합물의 증착 속도비가 100:1∼1:100의 범위가 되도록 하고 공증착하여 전자 수송층으로 한 것이 바람직하다. 증착 속도비는 10:1∼1:10이 보다 바람직하고, 7:3∼3:7이 보다 바람직하다.
또한, 상기와 같이 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물에 도너성 화합물이 도프된 전자 수송층은 복수의 발광 소자를 연결하는 탠덤 구조형 소자에 있어서의 전하 발생층으로서 사용되고 있어도 좋다.
전자 수송층에 도너성 화합물을 도핑하여 전자 수송능을 향상시키는 방법은 박막층의 막 두께가 두꺼운 경우에 특히 효과를 발휘하는 것이다. 전자 수송층 및 발광층의 합계 막 두께가 50nm 이상인 경우에 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 예를 들면, 발광 효율을 향상시키기 위해서 간섭 효과를 이용하는 방법이 있지만, 이것은 발광층으로부터 직접 방사되는 광과, 음극으로 반사된 광의 위상을 조정시켜 광의 인출 효율을 향상시키는 것이다. 이 최적 조건은 광의 발광 파장에 따라서 변화되지만, 전자 수송층 및 발광층의 합계 막 두께가 50nm 이상이 되고, 적색 등의 장파장 발광의 경우에는 100nm 근방의 두께 막이 되는 경우가 있다.
도핑하는 전자 수송층의 막 두께는 전자 수송층의 일부분 또는 전부 중 어느 것이어도 상관없다. 일부분에 도핑하는 경우, 적어도 전자 수송층/음극 계면에는 도핑 영역을 설치하는 것이 바람직하고, 음극 계면 부근에 도핑하는 것만으로도 저전압화의 효과를 얻을 수 있다. 한편, 도너성 화합물이 발광층에 직접 접하고 있으면 발광 효율을 저하시키는 악영향을 미치게 하는 경우가 있고, 그 경우에는 발광층/전자 수송층 계면에 논도프 영역을 설치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 설치해도 좋다. 일반적으로 전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층으로의 전자의 주입을 촉진시킬 목적으로 삽입되지만, 삽입하는 경우는 전자 수용성 질소를 포함하는 헤테로아릴환 구조를 갖는 화합물을 사용해도 좋고, 상기 도너성 화합물을 함유하는 층을 사용해도 좋다. 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물이 전자 주입층에 포함되어 있어도 좋다. 또한, 전자 주입층에 절연체나 반도체의 무기물을 사용할 수도 있다. 이들 재료를 사용함으로써 발광 소자의 단락을 유효하게 방지하고,또한 전자 주입성을 향상시킬 수 있으므로 바람직하다. 이러한 절연체로서는 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토류 금속의 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있다는 점에서 보다 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면 Li2O, Na2S 및 Na2Se를 들 수 있고, 바람직한 알칼리 토류 금속칼코게나이드로서는, 예를 들면 CaO, BaO, SrO, BeO, BaS 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면 LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토류 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면 CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2 등의 불화물이나 불화물 이외의 할로겐화물을 들 수 있다. 또한, 유기물과 금속의 착체도 바람직하게 사용할 수 있다. 전자 주입층에 절연체, 반도체의 무기물을 사용하는 경우는 막 두께를 너무 두껍게 하면, 발광 소자가 절연화해버리고 또는 구동 전압이 높아져버리는 문제가 생기는 경우가 있다. 즉, 전자 주입층의 막 두께 마진이 좁은 발광 소자 제작시에 제품 수율을 저하시킬 우려가 있지만, 전자 주입층에 유기물과 금속의 착체를 사용하는 경우는 막 두께 조정이 용이하므로 보다 바람직하다. 이러한 유기 금속 착체의 예로서는 유기물과 착체에 있어서 유기물의 바람직한 예로서는 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 피리딜페놀, 플라보놀, 히드록시이미다졸피리딘, 히드록시벤즈아졸, 히드록시트리아졸 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 알칼리 금속과 유기물의 착체가 바람직하고, 리튬과 유기물의 착체가 보다 바람직하고, 리튬 퀴놀리놀이 특히 바람직하다.
발광 소자를 구성하는 상기 각 층의 형성 방법은 저항 가열 증착, 전자빔 증착, 스퍼터링, 분자적층법, 코팅법 등 특별히 한정되지 않지만, 통상은 소자 특성의 점에서 저항 가열 증착 또는 전자빔 증착이 바람직하다.
유기층의 두께는 발광 물질의 저항치에도 의한 것이므로 한정할 수 없지만, 1∼1000nm인 것이 바람직하다. 발광층, 전자 수송층, 정공 수송층의 막 두께는 각각, 바람직하게는 1nm 이상 200nm 이하이고, 더욱 바람직하게는 5nm 이상 100nm 이하이다.
본 발명의 발광 소자는 전기 에너지를 광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는다. 여기서, 전기 에너지로서는 주로 직류전류가 사용되지만, 펄스전류나 교류전류를 사용하는 것도 가능하다. 전류값 및 전압값은 특별히 제한은 없지만, 소자의 소비전력이나 수명을 고려하면, 가능한 한 낮은 에너지에서 최대의 휘도를 얻을 수 있도록 선택되어야 한다.
본 발명의 발광 소자는, 예를 들면 매트릭스 및/또는 세그먼트 방식으로 나타내는 디스플레이로서 바람작히게 사용할 수 있다.
매트릭스 방식이란 표시를 위한 화소가 격자상이나 모자이크상 등 이차원적으로 배치되어 화소의 집합으로 문자나 화상을 표시한다. 화소의 형상이나 사이즈는 용도에 의해 결정된다. 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, 모니터, 텔레비전 화상 및 문자 표시에는, 통상 일변이 300㎛ 이하인 사각형의 화소를 사용할 수 있고, 또한 표시 패널과 같은 대형 디스플레이인 경우는 일변이 mm 오더의 화소를 사용하게 된다. 모노크롬 표시인 경우는 동일한 색의 화소를 배열하면 좋지만, 컬러 표시의 경우에는 적, 녹, 청의 화소를 나란히 표시시킨다. 이 경우, 전형적으로는 델타 타입과 스트라이프 타입이 있다. 그리고, 이 매트릭스의 구동 방법은 선 순차 구동 방법이나 액티브 매트릭스 중 어느 것이어도 좋다. 선 순차 구동은 그 구조가 간단하지만, 동작 특성을 고려하는 경우에 액티브 매트릭스가 우수한 경우가 있어 이것도 용도에 따라 구분하는 것이 필요하다.
본 발명에 있어서의 세그먼트 방식이란 미리 정해진 정보를 표시하도록 패턴을 형성하고, 이 패턴의 배치에 의해 정해진 영역을 발광시키는 방식이다. 예를 들면, 디지털 시계나 온도계에 있어서의 시간이나 온도 표시, 오디오 기기나 전자 조리 기 등의 동작 상태 표시 및 자동차의 패널 표시 등을 들 수 있다. 그리고, 상기 매트릭스 표시와 세그먼트 표시는 동일한 패널 중에 공존하고 있어도 좋다.
본 발명의 발광 소자는 각종 기기 등의 백라이트로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 백라이트는 주로 자발광 하지 않는 표시 장치의 시인성을 향상시키는 목적으로 사용되고, 액정 표시 장치, 시계, 오디오 장치, 자동차 패널, 표시판 및 표식 등에 사용된다. 특히, 액정 표시 장치 중에서도 박형화가 검토되고 있는 퍼스널 컴퓨터 용도의 백라이트에 본 발명의 발광 소자는 바람직하게 사용할 수 있고, 종래의 것보다 박형으로 경량한 백라이트를 제공할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예를 들어서 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
합성예 1(화합물 D(E-5), E(E-12)의 합성)
화합물 A의 합성
1-브로모피렌 18.4g, 3,5-디클로로페닐보론산 15g, PdCl2(PPh3) 20.92g을 질소 치환한 1L 4구 플라스크에 투입했다. 또한, DME 400ml, 1M Na2CO3 수용액 200ml을 투입하고, 77℃에서 가열하여 3시간 교반했다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각하고 물 200ml을 투입하여 석출한 고체를 여과 채취했다. 또한, 이 고체를 물 300ml에서 30분 분산 세정하고 여과 채취했다. 이 고체를 건조한 후, 실리카겔 컬럼으로 정제하여 화합물 A 18.9g을 얻었다. 반응식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00045
화합물 B의 합성
화합물 A 18.9g, NBS 9.7g, DMF 400ml을 질소 치환한 1L 4구 플라스크에 투입하고, 55℃에서 가열하여 4시간 반응했다. 실온에서 냉각 후, 물 400ml을 투입하여 석출 고체를 여과 채취했다. 이 고체를 물 500ml 분산 세정 30분 더 행하여 여과 채취하고, 이어서 메탄올 300ml 분산 세정 30분 행하여 여과 채취했다. 이것을 건조하여 화합물 B(1,6체, 1,8-체의 혼합물) 23.0g을 얻었다. 반응식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00046
화합물 C의 합성
화합물 B 11.5g, 3-피리딘보론산 4.0g, PdCl2(PPh3)2 0.38g, DME 200ml, 1M Na2CO3 수용액 100ml을 질소 치환한 500ml 4구 플라스크에 투입하고, 77℃에서 가열하여 3시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 실온까지 냉각하여 물 100ml을 투입하고, 석출 고체를 여과 채취했다. 또한, 이 고체를 물 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취하고, 이어서 메탄올 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취했다. 이것을 건조 후, 실리카겔 컬럼으로 이성체 분리를 행하여 화합물 16C 3.1g을 얻었다. 반응식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00047
화합물 D(E-5)의 합성
화합물 16C를 3.1g, 4-피리딘보론산 2.7g, Pd(dba)2 0.17g, 트리시클로헥실포스핀테트라플루오로 보레이트 0.13g, 인산칼륨 6.2g, 디옥산 100ml, 물 15ml을 질소 치환한 300ml 3구 플라스크에 투입하고, 85℃에서 3시간 교반했다. 반응 종료 후 실온까지 냉각 후, 물 100ml을 투입하여 석출한 고체를 여과 채취했다. 또한, 이 고체를 물 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취하고, 이어서 메탄올 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취하고 건조하여 크루드 고체 3.4g을 얻었다. 이 고체를 2회 더 재결정하여 2.5g의 고체를 얻었다. 또한, 이 고체를 승화 정제하여 화합물 D 2.0g을 얻었다. 얻어진 고체의 1H-NMR 분석 결과는 이하와 같다.
1H-NMR(CDCl3) δ7.51-7.56(1H, m), 7.67(4H, dd), 7.97-8.02(5H, m), 8.08-8.14(4H, m), 8.23-8.31(3H, m), 8.73-8.78(5H, m), 8.91-8.92(1H, m).
반응식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00048
화합물 E(E-12)의 합성
화합물 16C를 3.1g, 3-피리딘보론산 2.7g, Pd(dba)2 0.17g, 트리시클로헥실포스핀테트라플루오로 보레이트 0.13g, 인산칼륨 6.2g, 디옥산 100ml, 물 15ml을 질소 치환한 300ml 3구 플라스크에 투입하고, 85℃에서 3시간 교반했다. 반응 종료 후 실온까지 냉각 후, 물 100ml을 투입하여 석출한 고체를 여과 채취했다. 또한, 이 고체를 물 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취하고, 이어서 메탄올 300ml에서 30분 분산 세정 후 여과 채취하고 건조하여 크루드 고체 3.3g을 얻었다. 이 고체를 2회 더 재결정하여 2.4g의 고체를 얻었다. 또한, 이 고체를 승화 정제하여 화합물 E 1.9g을 얻었다. 얻어진 고체의 1H-NMR 분석 결과는 이하와 같다.
1H-NMR(CDCl3) δ7.42-7.46(2H, m), 7.51-7.55(1H, m), 7.91(3H, s), 7.98-8.13(8H, m), 8.26-8.32(3H, m), 8.67(2H, d), 8.76(1H,d), 8.92(1H, s), 9.03(2H,s).
반응식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00049
실시예 1
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 정공 수송층으로서 HT-1을 60nm 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료 화합물 H-1, 도펀트 재료 화합물 D-1을 도프 농도가 5중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 이어서, 전자 수송층으로서 화합물 E-1을 25nm의 두께로 증착하여 적층했다. 이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 1000cd/m2시의 특성은 구동 전압 4.2V, 외부 양자 효율 4.9%이었다. 또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 330시간이었다. 또한, HAT-CN6, HT-1, H-1, D-1, E-1은 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00050
실시예 2∼23
전자 수송층 및 정공 수송층에 표 1에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, E-2∼E-15, HT-2, 3은 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00051
비교예 1∼18
전자 수송층 및 정공 수송층에 표 2에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, E-16∼E-21은 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00052
실시예 24
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 정공 수송층으로서 HT-1을 60nm 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료에 화합물 H-1, 도펀트 재료에 화합물 D-1을 사용하여 도프 농도가 5중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 이어서, 제 1 전자 수송층으로서 화합물 E-1을 10nm의 두께로 증착하여 적층했다. 또한, 제 2 전자 수송층으로서 전자 수송 재료에 E-1을, 도너성 화합물로서 세슘을 사용하고, E-1과 세슘의 증착 속도비가 20:1이 되도록 하여 15nm의 두께로 적층 했다. 이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 1000cd/m2시의 특성은 구동 전압 3.9V, 외부 양자 효율 5.2%이었다. 또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 420시간이었다.
실시예 25∼29
제 1 전자 수송층, 제 2 전자 수송층에 표 3에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 14와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표3에 나타낸다.
실시예 30
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 정공 수송층으로서 HT-1을 60nm 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료에 화합물 H-1, 도펀트 재료에 화합물 D-1을 사용하여 도프 농도가 5중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 이어서, 제 1 전자 수송층으로서 화합물 E-1을 10nm의 두께로 증착하여 적층했다. 또한, 제 2 전자 수송층으로서 전자 수송 재료에 E-1을, 도너성 화합물로서 리튬을 사용하고, E-1과 리튬의 증착 속도비가 100:1이 되도록 하여 15nm의 두께로 적층했다. 이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 1000cd/m2시의 특성은 구동 전압 3.9V, 외부 양자 효율 5.1%이었다. 또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 420시간이었다.
실시예 31∼35
제 1 전자 수송층, 제 2 전자 수송층에 표 3에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 30과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 36
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 정공 수송층으로서 HT-1을 60nm 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료에 화합물 H-1, 도펀트 재료에 화합물 D-1을 사용하여 도프 농도가 5중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 또한, 전자 수송층으로서 전자 수송 재료에 E-1을, 도너성 화합물로서 Liq를 사용하고, E-1과 Liq의 증착 속도비가 1:1이 되도록 하여 25nm의 두께로 적층했다. 이 전자 수송층은 표 2에서는 제 2 전자 수송층으로서 나타냈다. 이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 1000cd/m2시의 특성은 구동 전압 4.0V, 외부 양자 효율 5.3%이었다. 또한, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 440시간이었다. 또한, Liq는 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00053
실시예 37∼41
전자 수송층에 표 3에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 36과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
비교예 19∼23
제 1 전자 수송층, 제 2 전자 수송층에 표 4에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 24와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
비교예 24∼28
제 1 전자 수송층, 제 2 전자 수송층에 표 4에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 30과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
비교예 29∼33
전자 수송층에 표 4에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 36과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 42
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 정공 수송층으로서 HT-1을 60nm 증착했다. 이 정공 수송층은 표 3에서는 제 1 정공 수송층으로 나타냈다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료 화합물 H-2, 도펀트 재료 화합물 D-2를 도프 농도가 10중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 이어서, 전자 수송층으로서 화합물 E-1을 25nm의 두께로 증착하여 적층했다.
이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 4000cd/m2시의 특성은 구동 전압 4.2V, 외부 양자 효율 12.0%이었다. 또한, 초기 휘도를 4000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 300시간이었다. 또한, H-2, D-2는 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00054
실시예 43
ITO 투명 도전막을 165nm 퇴적시킨 유리 기판(GEOMATEC Co., Ltd. 제작, 11Ω/□, 스패터품)을 38×46mm로 절단하여 에칭을 행했다. 얻어진 기판을 "Semico Clean 56"(상품명, Furuuchi Chemical Corporation 제작)에서 15분간 초음파 세정하고 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고 진공증착 장치내에 설치하여, 장치내의 진공도가 5×10-4Pa 이하가 될 때까지 배기했다. 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 HAT-CN6을 5nm, 제 1 정공 수송층으로서 HT-1을 50nm 증착했다. 또한, 제 2 정공 수송층으로서 HT-4를 10nm 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료 화합물 H-2, 도펀트 재료 화합물 D-2를 도프 농도가 10중량%가 되도록 하여 40nm의 두께로 증착했다. 이어서, 전자 수송층으로서 화합물 E-1을 25nm의 두께로 증착하여 적층했다.
이어서, 불화리튬을 0.5nm 증착한 후 알루미늄을 1000nm 증착하여 음극으로 하고, 5mm×5mm의 소자를 제작했다. 여기서 말하는 막 두께는 수정발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광 소자의 4000cd/m2시의 특성은 구동 전압 4.3V, 외부 양자 효율 13.9%이었다. 또한, 초기 휘도를 4000cd/m2로 설정하여 정전류 구동시킨 결과, 휘도 20% 저하 시간은 350시간이었다. 또한, HT-4는 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00055
실시예 44, 45
제 2 정공 수송층으로서 표 5에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, HT-5, HT-6은 이하에 나타낸 화합물이다.
Figure pct00056
실시예 46
전자 수송층으로서 E-5를 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 47∼49
제 2 정공 수송층으로서 표 5에 기재한 화합물을 사용하고, 전자 수송층으로서 E-5를 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다.
실시예 50
전자 수송층으로서 E-12를 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 51∼53
제 2 정공 수송층으로서 표 5에 기재한 화합물을 사용하고, 전자 수송층으로서 E-12를 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다.
비교예 34
전자 수송층에 E-16을 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 35∼37
제 2 정공 수송층으로서 표 6에 기재한 화합물을 사용하고, 전자 수송층으로서 E-16을 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 38
전자 수송층에 E-17을 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 39∼41
제 2 정공 수송층으로서 표 6에 기재한 화합물을 사용하고, 전자 수송층으로서 E-17을 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 42
전자 수송층에 E-18을 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 43∼45
제 2 정공 수송층으로서 표 6에 기재한 화합물, 전자 수송층으로서 E-18을 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 46
전자 수송층에 E-19를 사용한 것 이외에는 실시예 42와 동일하게 하여 발광 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
비교예 47∼49
제 2 정공 수송층으로서 표 6에 기재한 화합물을 사용하고, 전자 수송층으로서 E-19를 사용한 것 이외에는 실시예 43과 동일하게 하여 소자를 작성하여 평가했다. 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure pct00057
Figure pct00058
Figure pct00059
Figure pct00060
Figure pct00061
Figure pct00062

Claims (12)

  1. 하기 일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
    Figure pct00063

    [R1∼R16은 각각 같거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R17R18로 이루어지는 군으로부터 선택된다. R17 및 R18은 아릴기 또는 헤테로아릴기이다. R1∼R8 및 R9∼R16은 인접하는 치환기끼리에 의해 환을 형성해도 좋다. X는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이고, Y는 일반식(4)으로 나타내어지는 기이다. L1은 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼40개의 아릴렌기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼40개의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. Ar1은 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. L2는 단일결합, 치환 또는 무치환의 핵탄소수 6∼14개의 아릴기로부터 유도되는 잔기, 또는 치환 또는 무치환의 핵탄소수 2∼14개의 헤테로아릴기로부터 유도되는 잔기를 나타낸다. HAr1 및 HAr2는 치환 또는 무치환의 전자 수용성 질소를 갖는 헤테로아릴기를 나타낸다. n은 1∼5의 정수이다. m은 L2가 단일결합인 경우는 1이고, 그 이외의 경우는 1∼5의 정수를 나타낸다. n이 2∼5인 경우에 HAr1은 각각 같거나 달라도 좋고, m이 2∼5인 경우에 HAr2는 각각 같거나 달라도 좋다. 또한, X와 Y가 동일한 기가 되는 경우는 없다.]
  2. 제 1 항에 있어서,
    n은 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    Ar1은 페닐기로부터 유도되는 잔기인 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    X는 하기 일반식(5)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
    Figure pct00064

    [L1 및 HAr1은 제 1 항에 있어서의 것과 동의이다. R19∼R21은 상기 R1∼R16과 동의이다. HAr1은 같거나 달라도 좋다.]
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    HAr1은 치환 또는 무치환의 피리딜기, 치환 또는 무치환의 피리미딜기, 치환 또는 무치환의 피라지닐기, 치환 또는 무치환의 퀴놀리닐기, 또는 치환 또는 무치환의 이소퀴놀리닐기인 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    L2는 단일결합이거나, 페닐기로부터 유도되는 잔기인 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    HAr2는 치환 또는 무치환의 피리딜기, 치환 또는 무치환의 피리미딜기, 치환 또는 무치환의 피라지닐기, 치환 또는 무치환의 퀴놀리닐기, 치환 또는 무치환의 이소퀴놀리닐기인 것을 특징으로 하는 발광 소자 재료.
  8. 양극과 음극 사이에 유기층이 존재하고, 전기 에너지에 의해 발광하는 발광 소자로서,
    상기 유기층에 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  9. 양극과 음극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층이 존재하고, 전기 에너지에 의해 발광하는 발광 소자로서,
    상기 전자 수송층은 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 도너성 화합물을 더 함유하고, 도너성 화합물은 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물의 착체, 알칼리 토류 금속, 알칼리 토류 금속을 함유하는 무기염, 또는 알칼리 토류 금속과 유기물의 착체인 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    양극과 음극 사이에 정공 수송층을 더 포함하고, 상기 정공 수송층은 카바졸 골격을 갖는 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    양극과 음극 사이에 정공 수송층을 더 포함하고, 상기 정공 수송층은 트리페닐렌 골격을 갖는 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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