KR20190083000A - 유기 일렉트로 루미네센스 소자 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20190083000A
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도시나리 오기와라
게이 요시다
료헤이 하시모토
유미코 미즈키
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

유기 일렉트로 루미네센스 소자는 양극과, 발광층과, 음극을 포함하고, 상기 발광층은 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료는 형광 발광성의 발광 재료이고, 상기 제 2 재료는 지연 형광 발광성의 재료이고, 상기 제 3 재료의 일중항 에너지는, 상기 제 2 재료의 일중항 에너지보다 크다.

Description

유기 일렉트로 루미네센스 소자 및 전자 기기{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 유기 일렉트로 루미네센스 소자 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 일렉트로 루미네센스 소자 (이하, 유기 EL 소자라고 하는 경우가 있다.) 에 전압을 인가하면, 양극으로부터 정공이, 또 음극으로부터 전자가, 각각 발광층에 주입된다. 그리고, 발광층에 있어서, 주입된 정공과 전자가 재결합하고, 여기자가 형성된다. 이 때, 전자 스핀의 통계칙에 의해, 일중항 여기자 및 삼중항 여기자가 25 ％ : 75 ％ 의 비율로 생성된다.
일중항 여기자로부터의 발광을 이용하는 형광형 유기 EL 소자는, 내부 양자 효율 25 ％ 가 한계라고 일컬어지고 있다. 형광형 유기 EL 소자는, 휴대 전화나 텔레비전 등의 풀 컬러 디스플레이에 응용되고 있기는 하지만, 일중항 여기자에 더하여 삼중항 여기자를 이용하는 추가적인 효율화가 기대되고 있었다.
이와 같은 배경으로부터, 지연 형광을 이용한 고효율의 형광형 유기 EL 소자가 제안되어, 연구가 이루어지고 있다.
예를 들어, TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence, 열 활성화 지연 형광) 기구가 연구되고 있다. 이 TADF 기구는, 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지차 (ΔST) 가 작은 재료를 사용한 경우에, 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자로의 역항간 교차가 열적으로 발생하는 현상을 이용하는 기구이다. 열 활성 지연 형광에 대해서는, 예를 들어, 「아다치 치하야 편, 「유기 반도체의 디바이스 물성」, 코단샤, 2012년 3월 22일, 261-262 페이지」 에 기재되어 있다.
이 TADF 기구를 이용한 유기 EL 소자가, 예를 들어, 특허문헌 1 ∼ 3 에 개시되어 있다.
특허문헌 1 에는, ΔST 가 작은 화합물을 호스트 재료로서 함유하고, 형광 발광성 화합물을 도펀트 재료로서 함유한 발광층을 구비하는 유기 EL 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 1 에 의하면, ΔST 가 작은 화합물을 호스트 재료로서 사용하고, 이 호스트 재료로 TADF 기구를 발현시킴으로써, 내부 양자 효율이 향상되는 취지가 기재되어 있다.
특허문헌 2 나 특허문헌 3 에도, 특정한 화합물을 호스트 재료로서 함유하고, 형광 발광성 화합물을 도펀트 재료로서 함유한 발광층을 구비하는 유기 EL 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 2 나 특허문헌 3 에 의하면, 특허문헌 1 과 마찬가지로, TADF 기구를 이용하여, 유기 EL 소자의 성능 향상을 도모하고 있다.
국제 공개 제2012/133188호 국제 공개 제2013/180241호 중국 특허출원공개 제102709485호 명세서
그러나, 유기 EL 소자로는, 발광 효율을 더욱 향상시킬 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 당해 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 구비한 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양태에 관련된 유기 일렉트로 루미네센스 소자는, 양극과, 발광층과, 음극을 포함하고, 상기 발광층은, 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료는, 형광 발광성의 발광 재료이고, 상기 제 2 재료는, 지연 형광 발광성의 재료이고, 상기 제 3 재료의 일중항 에너지는, 상기 제 2 재료의 일중항 에너지보다 크다.
본 발명의 하나의 양태에 관련된 전자 기기는, 상기 서술한 본 발명의 하나의 양태에 관련된 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 구비한다.
본 발명에 의하면, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 제공할 수 있다.
도 1 은 일 실시형태에 관련된 유기 일렉트로 루미네센스 소자의 일례의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 과도 PL 을 측정하는 장치의 개략도이다.
도 3 은 과도 PL 의 감쇠 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는 발광층에 있어서의 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료의 에너지 준위 및 에너지 이동의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 유기 EL 소자에 관해서, 실시형태를 들어 설명한다.
[제 1 실시형태]
(유기 EL 소자의 소자 구성)
제 1 실시형태에 관련된 유기 EL 소자의 구성에 대하여 설명한다.
유기 EL 소자는, 1 쌍의 전극간에 유기층을 구비한다. 이 유기층은 유기 화합물로 구성되는 복수의 층이 적층되어 이루어진다. 유기층은 무기 화합물을 추가로 포함하고 있어도 된다.
본 실시형태의 유기 EL 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1 층은 발광층이다. 그러므로, 유기층은 예를 들어, 하나의 발광층으로 구성되어 있어도 되고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층, 장벽층 등의 유기 EL 소자로 채용되는 층을 갖고 있어도 된다.
도 1 에, 본 실시형태에 있어서의 유기 EL 소자의 일례의 개략 구성을 나타낸다.
유기 EL 소자 (1) 는, 투광성 기판 (2) 과, 양극 (3) 과, 음극 (4) 과, 양극 (3) 과 음극 (4) 사이에 배치된 유기층 (10) 을 갖는다.
유기층 (10) 은 발광층 (5) 과, 발광층 (5) 과 양극 (3) 사이에 형성된 정공 주입·수송층 (6) 과, 발광층 (5) 과 음극 (4) 사이에 형성된 전자 주입·수송층 (7) 을 갖는다. 본 실시형태의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층 (5) 은 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료를 함유한다. 발광층 (5) 은 인광 발광성의 금속 착물을 포함해도 된다. 그러나, 본 실시형태의 유기 EL 소자에서는, 발광층 (5) 에 인광 발광성의 금속 착물을 포함하지 않아도, 종래의 형광형 유기 EL 소자를 초과하는 발광 성능을 얻을 수 있다.
상기 「정공 주입·수송층」 은 「정공 주입층 및 정공 수송층 중 적어도 어느 1 개」 를 의미한다. 「전자 주입·수송층」 은 「전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 어느 1 개」 를 의미한다. 여기서, 정공 주입층 및 정공 수송층을 갖는 경우에는, 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 전자 주입층 및 전자 수송층을 갖는 경우에는, 음극과 전자 수송층 사이에 전자 주입층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은, 각각, 한 층으로 구성되어 있어도 되고, 복수의 층이 적층되어 있어도 된다.
(발광층)
·제 1 재료
본 실시형태에 관련된 제 1 재료는, 형광 발광성의 발광 재료이다.
제 1 재료는, 특별히 발광색이 한정될 필요는 없지만, 주피크 파장이 550 ㎚ 이하의 형광 발광을 나타내는 것이 바람직하고, 주피크 파장이 480 ㎚ 이하인 형광 발광을 나타내는 것이 보다 바람직하다. 특히, 종래, 청색 유기 EL 소자는, 발광 효율의 향상이라는 과제를 갖고 있던 바, 본 실시형태의 유기 EL 소자는, 보다 우수한 발광 효율로 청색으로 발광하는 것으로 생각된다.
주피크 파장이란, 제 1 재료가 10-5 몰/리터 이상 10-6 몰/리터 이하의 농도로 용해되어 있는 톨루엔 용액에 대해, 측정한 발광 스펙트럼에 있어서의 발광 강도가 최대가 되는 발광 스펙트럼의 피크 파장을 말한다.
제 1 재료는, 청색의 형광 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 또, 제 1 재료는, 형광 양자 수율이 높은 재료인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관련된 제 1 재료로는, 형광 발광성 재료를 사용할 수 있다. 형광 발광성 재료로는, 구체적으로는, 예를 들어, 비스아릴아미노나프탈렌 유도체, 아릴 치환 나프탈렌 유도체, 비스아릴아미노안트라센 유도체, 아릴기 치환 안트라센 유도체, 비스아릴아미노피렌 유도체, 아릴기 치환 피렌 유도체, 비스아릴아미노크리센 유도체, 아릴 치환 크리센 유도체, 비스아릴아미노플루오란텐 유도체, 아릴 치환 플루오란텐 유도체, 인데노페릴렌 유도체, 아세나프토플루오란텐 유도체, 피로메텐붕소 착물 화합물, 피로메텐 골격을 갖는 화합물, 피로메텐 골격을 갖는 화합물의 금속 착물, 디케토피롤로피롤 유도체, 페릴렌 유도체, 및 나프타센 유도체 등을 들 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 제 1 재료로는, 하기 일반식 (10) 으로 나타내는 화합물을 사용해도 된다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 일반식 (10) 에 있어서, AD 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 12 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기이다. 이 AD 에 있어서의 고리 형성 탄소수 12 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기로는, 예를 들어, 나프탈렌, 안트라센, 벤조안트라센, 페난트렌, 크리센, 피렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 페릴렌, 피센, 트리페닐렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 스틸벤, 나프타센, 및 아세나프토플루오란텐 등으로부터 유도되는 기를 들 수 있다. 또한, AD 로는, 고리 형성 탄소수 12 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기를 벤조화한 기, 및 고리 확장한 기도 들 수 있다.
상기 일반식 (10) 에 있어서, BD 는, 하기 일반식 (11) 로 나타내는 기이다.
상기 일반식 (10) 에 있어서, pa 는, 1 이상 4 이하의 정수이고, pb 는, 0 이상 4 이하의 정수이다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 일반식 (11) 에 있어서, Ar1, Ar2 및 Ar3 은, 각각 독립적으로 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 알키닐기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 50 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, pc 는 0 이상 4 이하의 정수이고, 상기 일반식 (11) 에 있어서, 파선 부분은 상기 AD 로 나타내는 방향족 탄화수소기와의 결합 지점을 나타낸다.
상기 일반식 (10) 및 (11) 에 있어서, AD 가 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, BD 가 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, Ar1 이 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, Ar2 가 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, Ar3 이 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, pc 가 복수 개 있는 경우에는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (10) 으로 나타내는 화합물로는, 예를 들어, 다음에 열거하는 일반식의 화합물을 들 수 있지만, 상기 제 1 재료는, 이들 예에 한정되지 않는다. 이하에 있어서, AD1 ∼ AD4 는, 각각 독립적으로 상기 AD 와 동일한 의미이며, BD1 ∼ BD4 는, 각각 독립적으로 상기 BD 와 동일한 의미이다.
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
Figure pat00006
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
[화학식 9]
Figure pat00009
상기 AD 에 있어서의 방향족 탄화수소기로는, 고리 형성 탄소수가 12 ∼ 30 인 방향족 탄화수소기가 바람직하고, 고리 형성 탄소수가 12 ∼ 24 인 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하며, 고리 형성 탄소수가 18 ∼ 20 인 방향족 탄화수소기가 더욱 바람직하다. 상기 AD 에 있어서의 방향족 탄화수소기로는, 예를 들어, 나프틸페닐기, 나프틸기, 아세나프티레닐기, 안트릴기, 벤조안트릴기, 아세안트릴기, 페난트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 피세닐기, 펜타페닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[g]크리세닐기, s-인다세닐기, as-인다세닐기, 플루오란테닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 벤조[b]트리페닐레닐기, 벤조플루오레닐기, 스티릴페닐기, 나프타세닐기, 페릴레닐기, 및 그것들을 또한 벤조화한 기 혹은 고리 확장한 기 등을 들 수 있다. 상기 AD 에 있어서의 방향족 탄화수소기로는, 안트릴기, 피세닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 벤조플루오레닐기, 스티릴페닐기, 나프타세닐기, 페릴레닐기 및 그것들을 또한 벤조화한 기 혹은 고리 확장한 기가 바람직하고, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 벤조플루오레닐기, 스티릴페닐기, 아세나프토[1,2-k]플루오란테닐기 및 그것들을 또한 벤조화한 기 혹은 고리 확장한 기가 보다 바람직하며, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 벤조플루오레닐기, 아세나프토[1,2-k]플루오란테닐기, 및 나프타세닐기가 특히 바람직하다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 방향족 탄화수소기 (이하, 아릴기라고 칭하는 경우가 있다.) 로는, 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수가 6 ∼ 24 인 방향족 탄화수소기가 바람직하고, 고리 형성 탄소수가 6 ∼ 12 인 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 방향족 탄화수소기로는, 각각 독립적으로 예를 들어, 페닐기, 나프틸페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 아세나프티레닐기, 안트릴기, 벤조안트릴기, 아세안트릴기, 페난트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 피세닐기, 펜타페닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[g]크리세닐기, s-인다세닐기, as-인다세닐기, 플루오란테닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 벤조[b]트리페닐레닐기, 벤조플루오레닐기, 스티릴페닐기, 나프타세닐기, 페릴레닐기, 및 그것들을 또한 벤조화한 기 혹은 고리 확장한 기 등을 들 수 있고, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기가 보다 바람직하며, 페닐기가 특히 바람직하다.
치환기를 갖는 방향족 탄화수소기로는, 예를 들어, 페닐나프틸기, 나프틸페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 실릴페닐기, 트리메틸실릴페닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 9,9'-스피로비플루오레닐기, 및 시아노페닐기 등을 들 수 있고, 톨릴기, 자일릴기, 트리메틸실릴페닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 9,9-디페닐플루오레닐기, 9,9'-스피로비플루오레닐기, 시아노페닐기, 및 실릴페닐기 등이 바람직하다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알킬기로는, 각각 독립적으로 탄소수가 1 ∼ 10 인 알킬기가 바람직하고, 탄소수가 1 ∼ 5 인 알킬기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1 및 Ar2 에 있어서의 알킬기로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 펜틸기 (이성체를 포함한다), 헥실기 (이성체를 포함한다), 헵틸기 (이성체를 포함한다), 옥틸기 (이성체를 포함한다), 노닐기 (이성체를 포함한다), 데실기 (이성체를 포함한다), 운데실기 (이성체를 포함한다), 및 도데실기 (이성체를 포함한다) 등을 들 수 있으며, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 및 펜틸기 (이성체를 포함한다) 가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, s-부틸기, 및 t-부틸기가 보다 바람직하고, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기 및 t-부틸기가 특히 바람직하다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알킬기로는, 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수 3 ∼ 50 의 시클로알킬기여도 된다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 시클로알킬기로는, 각각 독립적으로 고리 형성 탄소수가 3 ∼ 6 인 시클로알킬기가 바람직하고, 고리 형성 탄소수가 5 또는 6 인 시클로알킬기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 시클로알킬기로는, 예를 들어, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기, 및 아다만틸기 등을 들 수 있고, 시클로펜틸기, 및 시클로헥실기가 바람직하다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알케닐기로는, 각각 독립적으로 탄소수가 2 ∼ 20 인 알케닐기가 바람직하고, 탄소수 2 ∼ 10 인 알케닐기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알케닐기로는, 예를 들어, 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 1,3-부탄디에닐기, 1-메틸비닐기, 1-메틸알릴기, 1,1-디메틸알릴기, 2-메틸알릴기, 및 1,2-디메틸알릴기 등을 들 수 있다.
치환의 알케닐기로는, 예를 들어, 스티릴기, 2,2-디페닐비닐기, 1,2-디페닐비닐기, 1-페닐알릴기, 2-페닐알릴기, 3-페닐알릴기, 3,3-디페닐알릴기, 1-페닐-1-부테닐기, 및 3-페닐-1-부테닐기 등을 들 수 있다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알키닐기로는, 각각 독립적으로 탄소수가 2 ∼ 20 인 알키닐기가 바람직하고, 탄소수 2 ∼ 10 인 알키닐기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알키닐기로는, 예를 들어, 프로파르길기 및 3-펜티닐기 등을 들 수 있다.
상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 복소 고리기로는, 각각 독립적으로 고리 형성 원자수가 5 ∼ 24 인 복소 고리기가 바람직하고, 고리 형성 원자수가 5 ∼ 18인 복소 고리기가 보다 바람직하다. 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 복소 고리기로는, 헤테로 원자를 1 ∼ 5 개 포함하는 복소 고리기를 들 수 있다. 헤테로 원자로는, 예를 들어, 질소 원자, 산소 원자, 및 황 원자 등을 들 수 있다. 또한, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 복소 고리기로는, 각각 독립적으로 예를 들어, 피롤릴기, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 티아졸릴기, 피라졸릴기, 이소옥사졸릴기, 이소티아졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 이소벤조티오페닐기, 인돌리디닐기, 퀴놀리디닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 신놀릴기, 프탈라지닐기, 퀴나졸리닐기, 퀴녹살리닐기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤즈티아졸릴기, 인다졸릴기, 벤즈이소옥사졸릴기, 벤즈이소티아졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 및 잔테닐기 등을 들 수 있고, 푸릴기, 티에닐기, 피리딜기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기, 및 디벤조티오페닐기가 바람직하며, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기, 및 디벤조티오페닐기가 보다 바람직하다.
상기 일반식 (10) 으로 나타내는 화합물에 있어서, “치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 임의의 치환기는,
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 알킬기；
탄소수 2 ∼ 20 (바람직하게는 2 ∼ 10) 의 알케닐기；
탄소수 2 ∼ 20 (바람직하게는 2 ∼ 10) 의 알키닐기；
고리 형성 탄소수 3 ∼ 50 (바람직하게는 3 ∼ 6, 보다 바람직하게는 5 또는 6) 의 시클로알킬기；
고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기；
고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기를 갖는 탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 아르알킬기；
아미노기；
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 알킬기를 갖는 모노알킬아미노기 또는 디알킬아미노기；
고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기를 갖는 모노아릴아미노 또는 디아릴아미노기；
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 알킬기를 갖는 알콕시기；
고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기를 갖는 아릴옥시기；
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 알킬기를 갖는 알킬티오기；
고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기를 갖는 아릴티오기；
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 알킬기 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 (바람직하게는 6 ∼ 24, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12) 의 방향족 탄화수소기에서 선택되는 기를 갖는 모노 치환 실릴기, 디 치환 실릴기 또는 트리 치환 실릴기；
고리 원자수 5 ∼ 50 (바람직하게는 5 ∼ 24, 보다 바람직하게는 5 ∼ 18) 이고 헤테로 원자 (예를 들어, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자) 를 1 ∼ 5 개 (바람직하게는 1 ∼ 3 개, 보다 바람직하게는 1 ∼ 2 개) 포함하는 복소 고리기；
탄소수 1 ∼ 50 (바람직하게는 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 1 ∼ 5) 의 할로알킬기；
할로겐 원자 (불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자, 바람직하게는 불소 원자)；
시아노기；
니트로기로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다.
상기 치환기 중에서도, 특히, 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기, 탄소수 5 또는 6 의 시클로알킬기, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 12 의 방향족 탄화수소기, 및 고리 형성 원자수 5 ∼ 24 이고 헤테로 원자 (질소 원자, 산소 원자, 및 황 원자 중 적어도 어느 것) 를 1 ∼ 3 개 포함하는 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기가 바람직하다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알킬기로서 설명한 기와 동일한 의미이다. “치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 탄소수 2 ∼ 20 의 알케닐기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알케닐기로서 설명한 기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 탄소수 2 ∼ 20 의 알키닐기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 알키닐기로서 설명한 기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 50 의 시클로알킬기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 시클로알킬기로서 설명한 기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 방향족 탄화수소기로서 설명한 기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아르알킬기는, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 방향족 탄화수소기와, 탄소수 1 ∼ 50 알킬기를 갖고, 이 알킬기 부분의 구체예는, 상기 서술한 알킬기와 동일하고, 방향족 탄화수소기 부분의 구체예는, 상기 서술한 방향족 탄화수소기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 모노알킬아미노기 또는 디알킬아미노기에 있어서, 알킬기 부분의 구체예는, 상기 서술한 알킬기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 모노아릴아미노기 또는 디아릴아미노기에 있어서, 아릴기 (방향족 탄화수소기) 부분의 구체예는, 상기 서술한 방향족 탄화수소기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 알콕시기에 있어서, 알킬기 부분의 구체예는, 상기 서술한 알킬기와 동일한 의미이며, 알콕시기는, 예를 들어, 메톡시기, 에톡시기가 바람직하다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 아릴옥시기에 있어서, 아릴기 (방향족 탄화수소기) 부분의 구체예는, 상기 서술한 방향족 탄화수소기와 동일한 의미이며, 아릴옥시기는, 예를 들어, 페녹시기 등을 들 수 있다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 알킬티오기에 있어서, 알킬기 부분의 구체예는, 상기 서술한 알킬기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 아릴티오기에 있어서, 아릴기 (방향족 탄화수소기) 부분의 구체예는, 상기 서술한 방향족 탄화수소기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 모노 치환 실릴기, 디 치환 실릴기 또는 트리 치환 실릴기로는, 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬실릴기 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기를 들 수 있다. 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬실릴기로는, 예를 들어, 모노알킬실릴기, 디알킬실릴기, 및 트리알킬실릴기를 들 수 있다. 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬실릴기에 있어서의 각 알킬기의 구체예는, 상기 서술한 알킬기와 동일한 의미이다. 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기로는, 모노아릴실릴기, 디아릴실릴기, 및 트리아릴실릴기를 들 수 있다. 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기에 있어서의 각 아릴기의 구체예는, 상기 서술한 아릴기와 동일하고, 예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 이소프로필디메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 페닐디메틸실릴기, t-부틸디페닐실릴기, 및 트리톨릴실릴기 등을 들 수 있다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 복소 고리기는, 상기 Ar1, Ar2 및 Ar3 에 있어서의 복소 고리기로서 설명한 기와 동일한 의미이다.
“치환 혹은 무치환” 이라고 할 때의 치환기로서의 할로알킬기는, 상기 서술한 알킬기를 할로겐화한 기를 들 수 있으며, 구체예로는, 예를 들어, 트리플루오로메틸기 등을 들 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 제 1 재료로는, 하기 일반식 (12) 로 나타내는 화합물을 사용해도 된다.
[화학식 10]
Figure pat00010
상기 일반식 (12) 에 있어서, R110 ∼ R121 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이들 R110 ∼ R121 에 있어서의 치환기는,
할로겐 원자,
시아노기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 2 ∼ 20 의 알케닐기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 2 ∼ 20 의 알키닐기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 50 의 알콕시기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬티오기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴옥시기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴티오기,
치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
아미노기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 50 의 알킬기를 갖는 모노알킬아미노기 또는 디알킬아미노기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이다.
·제 2 재료
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 지연 형광 발광성의 재료이다.
·지연 형광 발광성
지연 형광 (열 활성화 지연 형광) 에 대해서는, 「유기 반도체의 디바이스 물성」 (아다치 치하야 편, 코단샤 발행) 의 261 ∼ 268 페이지에서 해설되어 있다. 그 문헌 중에서, 형광 발광 재료의 여기 일중항 상태와 여기 삼중항 상태의 에너지차 ΔE13 을 작게 할 수 있으면, 통상적으로는 천이 확률이 낮은 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역에너지 이동이 고효율로 발생하여, 열 활성화 지연 형광 (Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF) 이 발현하는 것으로 설명되어 있다. 또한, 당해 문헌 중의 도 10.38 에서, 지연 형광의 발생 메커니즘이 설명되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 제 2 재료는, 이와 같은 메커니즘으로 발생하는 열 활성 지연 형광을 나타내는 화합물이다.
지연 형광의 발광은 과도 PL 측정에 의해 확인할 수 있다.
도 2 에는, 과도 PL 을 측정하기 위한 예시적 장치의 개략도가 나타나 있다.
본 실시형태의 과도 PL 측정 장치 (100) 는, 소정 파장의 광을 조사 가능한 펄스 레이저부 (101) 와, 측정 시료를 수용하는 시료실 (102) 과, 측정 시료로부터 방사된 광을 분광하는 분광기 (103) 와, 2 차원 이미지를 결상하기 위한 스트리크 카메라 (104) 와, 2 차원 이미지를 취입하여 해석하는 퍼스널 컴퓨터 (105) 를 구비한다. 또한, 과도 PL 의 측정은, 본 실시형태에서 설명하는 장치에 한정되지 않는다.
시료실 (102) 에 수용되는 시료는, 매트릭스 재료에 대해, 도핑 재료가 12 질량％ 의 농도로 도핑된 박막을 석영 기판에 막형성함으로써 얻어진다.
시료실 (102) 에 수용된 박막 시료에 대해, 펄스 레이저부 (101) 로부터 펄스 레이저를 조사하여 여기시킨다. 여기광의 90 도의 방향으로부터 발광을 취출하고, 분광기 (103) 로 분광하고, 스트리크 카메라 (104) 내에서 2 차원 이미지를 결상한다. 그 결과, 세로축이 시간에 대응하고, 가로축이 파장에 대응하고, 휘점이 발광 강도에 대응하는 2 차원 화상을 얻을 수 있다. 이 2 차원 화상을 소정의 시간축으로 잘라내면, 세로축이 발광 강도이고, 가로축이 파장인 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다. 또, 당해 2 차원 화상을 파장축으로 잘라내면, 세로축이 발광 강도의 대수 (對數) 이고, 가로축이 시간인 감쇠 곡선 (과도 PL) 을 얻을 수 있다.
예를 들어, 매트릭스 재료로서, 하기 참고 화합물 H1 을 사용하고, 도핑 재료로서 하기 참고 화합물 D1 을 사용하여, 상기 서술한 바와 같이 하여 박막 시료 A 를 제조하고, 과도 PL 측정을 실시하였다.
[화학식 11]
Figure pat00011
과도 PL 측정으로부터 얻은 감쇠 곡선에 기초하여 지연 형광의 거동을 해석할 수도 있다. 과도 PL 이란, 시료에 펄스 레이저를 조사하여 여기시키고, 조사를 멈춘 후의 PL 발광의 감쇠 거동 (과도 특성) 을 측정하는 수법이다. TADF 재료에 있어서의 PL 발광은, 최초의 PL 여기로 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광 성분과, 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광 성분으로 분류된다. 최초의 PL 여기로 생성되는 일중항 여기자의 수명은, 나노초 오더로, 매우 짧다. 그 때문에, 당해 일중항 여기자로부터의 발광은, 펄스 레이저를 조사 후, 신속하게 감쇠한다.
한편, 지연 형광은, 수명이 긴 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광이기 때문에, 완만하게 감쇠한다. 이와 같이 최초의 PL 여기로 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광과, 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광에서는, 시간적으로 큰 차가 있다. 그 때문에, 지연 형광 유래의 발광 강도를 구할 수 있다.
여기서는, 전술한 박막 시료 A, 및 박막 시료 B 를 사용하여 감쇠 곡선을 해석하였다. 박막 시료 B 는, 매트릭스 재료로서 하기 참고 화합물 H2 를 사용하고, 도핑 재료로서 상기 참고 화합물 D1 을 사용하여, 상기 서술한 바와 같이 하여 박막 시료를 제조하였다.
도 3 에는, 박막 시료 A 및 박막 시료 B 에 대해 측정한 과도 PL 로부터 얻은 감쇠 곡선이 나타나 있다.
[화학식 12]
Figure pat00012
상기한 바와 같이 과도 PL 측정에 의해, 세로축을 발광 강도로 하고, 가로축을 시간으로 하는 발광 감쇠 곡선을 얻을 수 있다. 이 발광 감쇠 곡선에 기초하여, 광 여기에 의해 생성된 일중항 여기 상태로부터 발광하는 형광과, 삼중항 여기 상태를 경유하여, 역에너지 이동에 의해 생성되는 일중항 여기 상태로부터 발광하는 지연 형광의, 형광 강도비를 추측할 수 있다. 지연 형광 발광성의 재료에서는, 재빠르게 감쇠하는 형광의 강도에 대해, 완만하게 감쇠하는 지연 형광의 강도의 비율이, 어느 정도 크다.
본 실시형태에 있어서의 지연 형광 발광량은, 상기 도 2 의 장치를 이용하여 구할 수 있다. 상기 제 2 재료로부터의 발광으로는, Prompt 발광 (즉시 발광) 과 Delay 발광 (지연 발광) 이 존재한다. Prompt 발광 (즉시 발광) 이란, 당해 제 2 재료가 흡수하는 파장의 펄스 광 (펄스 레이저로부터 조사되는 광) 으로 여기된 후, 당해 여기 상태로부터 즉석에서 관찰되는 발광이다. Delay 발광 (지연 발광) 이란, 당해 펄스 광에 의한 여기 후, 즉석에서는 관찰되지 않고, 그 후 관찰되는 발광이다. 본 실시형태에 있어서는, Delay 발광 (지연 발광) 의 양이 Prompt 발광 (즉시 발광) 의 양에 대해 5 ％ 이상인 것이 바람직하다.
Prompt 발광과 Delay 발광의 양은, “Nature 492, 234-238, 2012” (참고문헌 1) 에 기재된 방법과 동일한 방법에 의해 구할 수 있다. 또한, Prompt 발광과 Delay 발광의 양의 산출에 사용되는 장치는, 상기 참고문헌 1 에 기재된 장치에 한정되지 않는다.
또, 지연 형광 발광성의 측정에는, 다음에 나타내는 방법에 의해 제조한 시료가 사용된다. 예를 들어, 제 2 재료와 후술하는 화합물 TH-2 를, 제 2 재료의 비율이 12 질량％ 가 되도록 석영 기판 상에 공증착하고, 막두께 100 ㎚ 의 박막을 형성하여 시료를 제조한다.
[화학식 13]
Figure pat00013
본 실시형태에서는, 제 2 재료는, 하나의 분자 중에 하기 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조 및 하기 일반식 (2Y) 로 나타내는 부분 구조를 갖는 것이 바람직하다.
[화학식 14]
Figure pat00014
상기 일반식 (2) 에 있어서, CN 은, 시아노기이다.
n 은, 1 이상의 정수이다. n 은, 1 이상 5 이하의 정수인 것이 바람직하고, 2 이상 4 이하의 정수인 것이 보다 바람직하다.
Z1 ∼ Z6 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CN 과 결합하는 탄소 원자, 또는 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이다. 예를 들어, Z1 이 CN 과 결합하는 탄소 원자인 경우, 나머지 5 개 (Z2 ∼ Z6) 중 적어도 하나가, 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자가 된다. 당해 다른 원자는, 하기 일반식 (2Y) 로 나타내는 부분 구조를 구성하는 원자여도 되고, 당해 부분 구조와의 사이에 개재하는 연결기나 치환기를 구성하는 원자여도 된다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, Z1 ∼ Z6 으로 구성되는 6 원자 고리를 부분 구조로서 갖고 있어도 되고, 당해 6 원자 고리에 또한 고리가 축합하여 구성되는 축합 고리를 부분 구조로서 갖고 있어도 된다.
[화학식 15]
Figure pat00015
(상기 일반식 (2Y) 에 있어서, F 및 G 는, 각각 독립적으로 고리 구조를 나타낸다.
m 은, 0 혹은 1 이다.
m 이 1 인 경우에는, Y20 은, 단결합, 산소 원자, 황 원자, 셀렌 원자, 탄소 원자, 규소 원자, 또는 게르마늄 원자를 나타낸다.)
상기 일반식 (2Y) 에 있어서 m 이 0 인 경우, 상기 일반식 (2Y) 는, 하기 일반식 (20Y) 로 나타낸다.
[화학식 16]
Figure pat00016
상기 일반식 (20Y) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 는, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 와 동일한 의미이다.
또, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서, m 이 1 인 경우, 상기 일반식 (2Y) 는, 하기 일반식 (22) ∼ (28) 중 어느 것으로 나타낸다.
[화학식 17]
Figure pat00017
상기 일반식 (22) ∼ (28) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 는, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 와 동일한 의미이다.
본 실시형태에 있어서, 상기 고리 구조 F 및 상기 고리 구조 G 는, 5 원자 고리 또는 6 원자 고리인 것이 바람직하고, 이 5 원자 고리 또는 6 원자 고리는 불포화 고리인 것이 바람직하며, 불포화 6 원자 고리인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 하기 일반식 (20) 으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 18]
Figure pat00018
상기 일반식 (20) 에 있어서,
A 는, 상기 일반식 (2) 로 나타내고, 단, 상기 일반식 (2) 에 있어서, CN 은, 시아노기이고, n 은, 1 이상의 정수이고, Z1 ∼ Z6 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CN 과 결합하는 탄소 원자, R 과 결합하는 탄소 원자, L 과 결합하는 탄소 원자, 또는 D 와 결합하는 탄소 원자이고, Z1 ∼ Z6 중, CN 과 결합하는 탄소 원자가 적어도 하나 있고, L 또는 D 와 결합하는 탄소 원자가 적어도 하나 있고,
상기 R 은, 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기이고, 이 R 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 30 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 2 ∼ 30 의 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴아미노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬티오기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이다.
상기 일반식 (20) 에 있어서, D 는, 상기 일반식 (2Y) 로 나타내고, 단, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 는, 무치환이어도 되고 치환기를 갖고 있어도 되고, m 은, 0 혹은 1 이고, m 이 1 인 경우에는, Y20 은, 단결합, 산소 원자, 황 원자, 셀렌 원자, 카르보닐기, CR21R22, SiR23R24 또는 GeR25R26 을 나타내고, R21 ∼ R26 은, 상기 R 에서 예시된 기와 동일한 의미이다. 또, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서, m 이 1 인 경우, 상기 일반식 (2Y) 는, 상기 일반식 (22) ∼ (25) 그리고 하기 일반식 (21Y) ∼ (24Y) 중 어느 것으로 나타낸다.
[화학식 19]
Figure pat00019
상기 일반식 (20) 에 있어서,
(i) L 이, A 와 D 사이에 개재하고 있는 경우,
L 은, 단결합, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 14 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 14 의 방향족 복소 고리기, CR81R82, NR83, O, S, SiR84R85, CR86R87-CR88R89, CR90=CR91, 치환 혹은 무치환의 지방족 탄화수소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 지방족 복소 고리기이며,
상기 R81 ∼ R91 은, 각각 독립적으로 상기 R 과 동일한 의미이다.
상기 일반식 (20) 에 있어서,
(ii) L 이, 상기 제 2 재료의 분자 중에서 말단에 위치하는 경우,
L 은, 상기 R 과 동일한 의미이다.
상기 일반식 (20) 에 있어서,
f 는, 1 이상의 정수이며,
e 및 g 는, 각각 독립적으로 0 이상의 정수이다.
복수의 A 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
복수의 D 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
복수의 L 은, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (20) 은, 예를 들어, 하기 일반식 (201) ∼ (220) 으로 나타낸다.
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
또, 상기 일반식 (20) 중, 반복수 f 를 갖는 괄호로 묶여 있는 반복 단위에 있어서, A 에 대해 L 을 통해서 D 가 결합하고 있어도 되고, D 에 대해 L 을 통해서 A 가 결합하고 있어도 된다. 예를 들어, 하기 일반식 (221) ∼ (228) 과 같이 분기하고 있어도 된다.
[화학식 20]
Figure pat00024
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 상기 일반식 (201) ∼ (228) 로 나타내는 화합물에 한정되지 않는다. 또한, 상기 일반식 (201) ∼ (228) 에 있어서 L 이 생략되어 있는 경우에는, L 이 A 와 D 사이에 개재하는 단결합이거나, 또는 L 이 제 2 재료의 분자 중에서 말단에 위치하는 수소 원자인 것을 나타낸다.
1 분자의 ΔST 를 작게 유지하는 목적에 있어서, 상기 L 은 분자 설계상, 축합 방향족 고리는 아닌 것이 바람직하지만, 열 활성 지연 형광 발광을 얻는 것이 가능한 범위에 있어서 축합 방향족 고리도 채용할 수 있다. 또, 1 분자 중에 A 와 D 를 정확하게 배치하는 분자 설계가 필요해지는 점에서, 본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 저분자 재료인 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 분자량이 5000 이하인 것이 바람직하고, 분자량이 3000 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 상기 일반식 (2) 및 상기 일반식 (2Y) 의 부분 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
제 2 재료를 포함하는 유기 EL 소자는, 열 활성 지연 형광 기구를 이용하여 발광한다.
본 실시형태에 있어서, 상기 일반식 (2Y) 는, 하기 일반식 (2a) 및 하기 일반식 (2x) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 21]
Figure pat00025
[화학식 22]
Figure pat00026
상기 일반식 (2x) 에 있어서, A 및 B 는, 각각 독립적으로 하기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조, 또는 하기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조를 나타내고, 고리 구조 A 및 고리 구조 B 는, 인접하는 고리 구조와 임의의 위치에서 축합하고 있다. px 및 py 는, 각각 독립적으로 0 이상 4 이하의 정수이고, 각각 고리 구조 A 및 고리 구조 B 의 수를 나타낸다. px 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 A 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. py 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 B 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 따라서, 예를 들어, px 가 2 일 때, 고리 구조 A 는, 하기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되고, 하기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되며, 하기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조를 1 개와, 하기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조를 1 개의 조합이어도 된다.
[화학식 23]
Figure pat00027
[화학식 24]
Figure pat00028
상기 일반식 (2d) 에 있어서, Z7 은, 탄소 원자, 질소 원자, 황 원자, 또는 산소 원자를 나타낸다.
상기 일반식 (2x) 에 있어서, px 가 0 이고, py 가 c 개인 경우, 하기 일반식 (2b) 로 나타낸다.
[화학식 25]
Figure pat00029
상기 일반식 (2b) 에 있어서, c 는, 1 이상 4 이하의 정수이다. c 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 E 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 상기 일반식 (2b) 에 있어서, E 는, 상기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조, 또는 상기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조를 나타내고, 고리 구조 E 는, 인접하는 고리 구조와 임의의 위치에서 축합하고 있다. 따라서, 예를 들어, c 가 2 일 때, 2 개의 고리 구조 E 는, 상기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되고, 상기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되며, 상기 일반식 (2c) 로 나타내는 고리 구조를 1 개와, 상기 일반식 (2d) 로 나타내는 고리 구조를 1 개의 조합이어도 된다.
상기 일반식 (2) 와 상기 일반식 (2Y) 의 부분 구조를 1 분자에 동시에 보유함으로써, ΔST 를 효과적으로 작게 설계하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 그 분자 중에, 하기 일반식 (2e) 로 나타내는 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
[화학식 26]
Figure pat00030
상기 일반식 (2e) 에 있어서, R1 ∼ R9 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기, 또는 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 단결합이고,
이 R1 ∼ R9 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 30 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 2 ∼ 30 의 알킬아미노기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴아미노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬티오기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이다. 단, R1 ∼ R9 중 적어도 어느 것은, 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 단결합이다.
상기 일반식 (2e) 에 있어서, R1 ∼ R9 에서 선택되는 치환기끼리의 조합 중 적어도 1 세트는, 서로 결합하여, 고리 구조를 형성하고 있어도 된다. 이 고리 구조를 형성하는 경우란, 즉, 상기 일반식 (2e) 에 있어서, R1 ∼ R9 가 각각 결합하는 6 원자 고리의 탄소 원자 또는 5 원자 고리의 질소 원자 중, 이웃하는 탄소 원자에 각각 결합하는 R1 ∼ R8 및 5 원자 고리의 질소 원자에 결합하는 R9 에서 선택되는 치환기끼리가 고리 구조를 형성할 수 있다. 구체적으로는, 상기 일반식 (2e) 에 있어서, R1 과 R2, R2 와 R3, R3 과 R4, R4 와 R5, R5 와 R6, R6 과 R7, R7 과 R8, R8 과 R9, R1 과 R9 로 이루어지는 치환기의 조합 중 적어도 1 세트가, 서로 결합하여, 고리 구조를 형성할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 치환기끼리가 결합하여 형성하는 고리 구조는, 축합 고리인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 일반식 (2e) 에 있어서 당해 고리 구조를 형성하는 경우로는, 축합 6 원자 고리 구조가 형성되는 경우가 생각된다.
또, 본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 그 분자 중에, 하기 일반식 (2y) 로 나타내는 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
[화학식 27]
Figure pat00031
상기 일반식 (2y) 에 있어서의 R11 ∼ R19 는, 각각 독립적으로 상기 일반식 (2e) 에 있어서의 R1 ∼ R9 와 동일한 의미이다. 단, R11 ∼ R19 중 적어도 어느 것은, 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 단결합이다. 상기 일반식 (2y) 에 있어서, R11 ∼ R19 에서 선택되는 치환기끼리의 조합 중 적어도 1 세트는, 서로 결합하여, 고리 구조를 형성하고 있어도 된다. 상기 일반식 (2y) 에 있어서, A 및 B 는, 각각 독립적으로 하기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조, 또는 하기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조를 나타내고, 고리 구조 A 및 고리 구조 B 는, 인접하는 고리 구조와 임의의 위치에서 축합하고 있다. px 는, 고리 구조 A 의 수이며, 0 이상 4 이하의 정수이다. px 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 A 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. py 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 B 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. py 는, 고리 구조 B 의 수이며, 0 이상 4 이하의 정수이다. 따라서, 예를 들어, px 가 2 일 때, 2 개의 고리 구조 A 는, 하기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되고, 하기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되며, 하기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조를 1 개와, 하기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조를 1 개의 조합이어도 된다.
[화학식 28]
Figure pat00032
[화학식 29]
Figure pat00033
상기 일반식 (2g) 에 있어서, R201 및 R202 는, 각각 독립적으로 상기 R1 ∼ R9 와 동일한 의미이며, R201 및 R202 가 서로 결합하여, 고리 구조를 형성하고 있어도 된다. R201 및 R202 는 상기 일반식 (2g) 의 6 원자 고리를 형성하고 있는 탄소 원자에 각각 결합한다.
상기 일반식 (2h) 에 있어서, Z8 은, CR203R204, NR205, 황 원자, 또는 산소 원자를 나타내고, R202 ∼ R205 는, 각각 독립적으로 상기 R1 ∼ R9 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이다.
상기 일반식 (2y) 중, R11 ∼ R19, R201 ∼ R205 에서 선택되는 치환기끼리의 조합 중 적어도 1 세트는, 서로 결합하여, 고리 구조를 형성하고 있어도 된다.
상기 일반식 (2y) 에 있어서, px 가 0 이고, py 가 c 개인 경우, 하기 일반식 (2f) 로 나타낸다.
[화학식 30]
Figure pat00034
상기 일반식 (2f) 에 있어서의 R11 ∼ R19 는, 각각 독립적으로 상기 일반식 (2e) 에 있어서의 R1 ∼ R9 와 동일한 의미이다. 단, R11 ∼ R19 중 적어도 어느 것은, 상기 제 2 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 단결합이다. 상기 일반식 (2f) 에 있어서, R11 ∼ R19 에서 선택되는 치환기끼리의 조합 중 적어도 1 세트는, 서로 결합하여, 고리 구조를 형성하고 있어도 된다. 상기 일반식 (2f) 에 있어서, E 는, 상기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조, 또는 상기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조를 나타내고, 이 고리 구조 E 는, 인접하는 고리 구조와 임의의 위치에서 축합하고 있다. c 는, 고리 구조 E 의 수이며, 1 이상 4 이하의 정수이다. c 가 2 이상 4 이하의 정수인 경우, 복수의 고리 구조 E 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. 따라서, 예를 들어, c 가 2 일 때, 2 개의 고리 구조 E 는, 상기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되고, 상기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조가 2 개여도 되며, 하기 일반식 (2g) 로 나타내는 고리 구조를 1 개와, 상기 일반식 (2h) 로 나타내는 고리 구조를 1 개의 조합이어도 된다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 하기 일반식 (2A) 로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 31]
Figure pat00035
상기 일반식 (2A) 에 있어서, n 은, 1 이상의 정수이고, t 는, 1 이상의 정수이고, u 는, 0 이상의 정수이다. LA 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소 고리 또는 고리 형성 원자수 6 ∼ 30 의 방향족 복소 고리이다. CN 은, 시아노기이다. D1 및 D2 는, 각각 독립적으로 상기 일반식 (2Y) 로 나타내고, 단, 상기 일반식 (2Y) 에 있어서의 고리 구조 F 및 고리 구조 G 는, 무치환이어도 되고 치환기를 갖고 있어도 되고, m 은, 0 혹은 1 이고, m 이 1 인 경우에는, Y20 은, 단결합, 산소 원자, 황 원자, 셀렌 원자, 카르보닐기, CR21R22, SiR23R24 또는 GeR25R26 을 나타내고, R21 ∼ R26 은, 상기 R 과 동일한 의미이다. 또, m 이 1 인 경우, 상기 일반식 (2Y) 는, 상기 일반식 (22) ∼ (25) 그리고 상기 일반식 (21Y) ∼ (24Y) 중 어느 것으로 나타낸다. D1 과 D2 는 동일해도 되고 상이해도 된다. t 가 2 이상인 경우, 복수의 D1 은, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다. u 가 2 이상인 경우, 복수의 D2 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
본 실시형태에 있어서, 상기 LA 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 14 의 방향족 탄화수소 고리인 것이 바람직하다. 고리 형성 탄소수 6 ∼ 14 의 방향족 탄화수소 고리로는, 예를 들어, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌, 및 페난트렌 등을 들 수 있다. 상기 LA 는, 더욱 바람직하게는, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 10 의 방향족 탄화수소 고리이다.
또, 상기 LA 에 있어서의 고리 형성 원자수 6 ∼ 30 의 방향족 복소 고리로는, 예를 들어, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 퀴놀린, 퀴나졸린, 페난트롤린, 벤조푸란, 및 디벤조푸란 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 상기 일반식 (2A) 에 있어서, LA 로 나타내는 방향족 탄화수소 고리를 형성하고 있는 제 1 탄소 원자에 상기 D1 또는 상기 D2 가 결합하고, 상기 제 1 탄소 원자의 이웃의 제 2 탄소 원자에 상기 CN 이 결합하고 있어도 된다. 예를 들어, 본 실시형태에 관련된 제 2 재료에 있어서는, 하기 일반식 (2B) 로 나타내는 부분 구조와 같이, 제 1 탄소 원자 C1 에 상기 D 가 결합하고, 제 1 탄소 원자 C1 의 이웃의 제 2 탄소 원자 C2 에 시아노기가 결합하고 있어도 된다. 하기 일반식 (2B) 에 있어서의 D 는, 상기 D1 또는 상기 D2 와 동일한 의미이다. 하기 일반식 (2B) 에 있어서, 파선 부분은 다른 구조 또는 원자와의 결합 지점을 나타낸다.
[화학식 32]
Figure pat00036
상기 일반식 (2a) 나 상기 일반식 (2b) 와 같은 구조를 갖는 D1 또는 D2 와, 시아노기가 서로 이웃하여 상기 LA 로 나타내는 방향족 탄화수소 고리에 결합하고 있음으로써, 화합물의 ΔST 의 값을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 t 는, 2 이상의 정수인 것이 바람직하다. 상기 LA 로 나타내는 방향족 탄화수소 고리에 2 이상의 상기 D1 이 결합하고 있는 경우, 복수의 D1 은, 서로 동일 구조여도 되고 상이한 구조여도 된다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 하기 일반식 (21) 로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 33]
Figure pat00037
상기 일반식 (21) 중, A21 및 B21 은, 각각 독립적으로 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기를 나타낸다.
X21 ∼ X28 및 Y21 ∼ Y28 은, 각각 독립적으로 질소 원자, RD 와 결합하는 탄소 원자, 또는 L23 과 결합하는 탄소 원자를 나타낸다. 단, X25 ∼ X28 중 적어도 어느 것이 L23 과 결합하는 탄소 원자이고, Y21 ∼ Y24 중 적어도 어느 것이 L23 과 결합하는 탄소 원자이다.
RD 는, 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환기이고, 이 RD 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 및 치환 혹은 무치환의 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이다.
L21 및 L22 는, 각각 독립적으로 단결합 또는 연결기이고, L21 및 L22 에 있어서의 연결기로는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기, 상기 방향족 탄화수소기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기, 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기이다.
L23 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 이하의 단고리 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 6 이하의 단고리 복소 고리기를 나타낸다.
w 는, 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다. w 가 0 일 때, X25 ∼ X28 중 적어도 어느 것과, Y21 ∼ Y24 중 적어도 어느 것이 직접 결합한다.
또한, 단고리 탄화수소기는, 축합 고리가 아니라, 단일의 탄화수소 고리 (지방족 고리형 탄화수소 또는 방향족 탄화수소) 로부터 유도되는 기이며, 단고리 복소 고리기는, 단일의 복소 고리로부터 유도되는 기이다.
또한, 상기 일반식 (21) 에 있어서, 하기 (i) 및 (ii) 중 적어도 어느 것의 조건을 만족한다.
(i) A21 및 B21 중 적어도 어느 것이, 시아노기로 치환된 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 시아노기로 치환된 고리 형성 원자수 6 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기이다.
(ii) X21 ∼ X24 및 Y25 ∼ Y28 중 적어도 어느 것이, RD 와 결합하는 탄소 원자이고, 당해 RD 중 적어도 어느 것이, 시아노기로 치환된 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 시아노기로 치환된 고리 형성 원자수 6 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기이다.
단, RD 가 복수 존재하는 경우, 복수의 RD 는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, 상기 A21 및 B21 로 나타내는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기 또는 고리 형성 원자수 6 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기가 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기가, 시아노기, 할로겐 원자, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 탄소수 1 ∼ 20 의 할로알킬기, 탄소수 1 ∼ 20 의 할로 알콕시기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬실릴기, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 탄소수 6 ∼ 30 의 아르알킬기, 및 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 기인 것이 바람직하다. 상기 A21 및 B21 이 복수의 치환기를 갖는 경우에는, 치환기끼리는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, 상기 (i) 의 조건을 만족하고, 상기 (ii) 의 조건을 만족하지 않는 것이 바람직하다.
또는, 상기 일반식 (21) 에 있어서, 상기 (ii) 의 조건을 만족하고, 상기 (i) 의 조건을 만족하지 않는 것이 바람직하다.
또는, 상기 (i) 의 조건 및 상기 (ii) 의 조건을 만족하는 것도 바람직하다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, A21 및 B21 중 적어도 어느 것이,
시아노기로 치환된 페닐기,
시아노기로 치환된 나프틸기,
시아노기로 치환된 페난트릴기,
시아노기로 치환된 디벤조푸라닐기,
시아노기로 치환된 디벤조티오페닐기,
시아노기로 치환된 비페닐기,
시아노기로 치환된 터페닐기,
시아노기로 치환된 9,9-디페닐플루오레닐기,
시아노기로 치환된 9,9'-스피로비[9H-플루오렌]-2-일기,
시아노기로 치환된 9,9-디메틸플루오레닐기, 또는
시아노기로 치환된 트리페닐레닐기인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, X21 ∼ X24 및 Y25 ∼ Y28 중 적어도 1 개는 CRD 이고, X21 ∼ X24 및 Y25 ∼ Y28 에 있어서의 RD 중 적어도 어느 것이,
시아노기로 치환된 페닐기,
시아노기로 치환된 나프틸기,
시아노기로 치환된 페난트릴기,
시아노기로 치환된 디벤조푸라닐기,
시아노기로 치환된 디벤조티오페닐기,
시아노기로 치환된 비페닐기,
시아노기로 치환된 터페닐기,
시아노기로 치환된 9,9-디페닐플루오레닐기,
시아노기로 치환된 9,9'-스피로비[9H-플루오렌]-2-일기,
시아노기로 치환된 9,9-디메틸플루오레닐기, 또는
시아노기로 치환된 트리페닐레닐기인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, X26 과 Y23 이, L23 을 통해서 결합하고 있거나, 혹은 직접 결합하고 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (21) 에 있어서, X26 과 Y22 가, L23 을 통해서 결합하고 있거나, 혹은 직접 결합하고 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (21) 에 있어서, X27 과 Y23 이, L23 을 통해서 결합하고 있거나, 혹은 직접 결합하고 있는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, w 가 0 인 것이 바람직하다.
또는, 상기 일반식 (21) 에 있어서, w 가 1 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (21) 에 있어서, L21 및 L22 가, 단결합, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료의 구체예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 발명에 있어서의 제 2 재료는, 이들 구체예에 한정되지 않는다.
[화학식 34]
Figure pat00038
[화학식 35]
Figure pat00039
[화학식 36]
Figure pat00040
[화학식 37]
Figure pat00041
[화학식 38]
Figure pat00042
[화학식 39]
Figure pat00043
[화학식 40]
Figure pat00044
[화학식 41]
Figure pat00045
·제 2 재료의 제조 방법
제 2 재료는, 예를 들어 상기 일반식 (2) 로 나타내는 부분 구조를 갖고, Z1 ∼ Z6 중 적어도 1 개가 할로겐 원자와 결합한 탄소 원자인 시판되는 화합물을, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 촉매 및 염기의 존재하에서, 일반식 (2Y) 로 나타내고, 고리 구조 F 및 고리 구조 G 와 결합한 질소 원자에 수소 원자가 결합한 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
·제 3 재료
본 실시형태에 관련된 제 3 재료의 일중항 에너지는, 상기 제 2 재료의 일중항 에너지보다 크다.
본 실시형태에 있어서, 제 3 재료는, 하나의 분자 중에 하기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조 및 하기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조 중 적어도 어느 것을 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식 42]
Figure pat00046
(상기 일반식 (31) 에 있어서, X31 ∼ X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, 단, X31 ∼ X36 중 적어도 어느 것은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
상기 일반식 (32) 에 있어서, Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, 단, Y31 ∼ Y38 중 적어도 어느 것은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, Y39 는, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자이다.)
본 실시형태에 있어서, 상기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (33) 및 하기 일반식 (34) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 기로서 상기 제 3 재료에 포함되는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (33) 및 하기 일반식 (34) 로 나타내는 바와 같이, 결합 지점이 서로 메타 위치에 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 을 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 43]
Figure pat00047
(상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고, R31 은, 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31 에 있어서의 치환기는,
할로겐 원자,
시아노기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
본 실시형태에 있어서, 상기 R31 은, 수소 원자 또는 치환기로서, 이 R31 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하고, 상기 R31 은, 수소 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서는, 상기 일반식 (33) 에 있어서, 상기 X31, 상기 X32, 상기 X34, 상기 X36 은, 각각 독립적으로 CR31 인 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에서는, 상기 일반식 (34) 에 있어서, 상기 X32, 상기 X34, 상기 X36 은, 각각 독립적으로 CR31 인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 상기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (35), 하기 일반식 (36), 하기 일반식 (37), 하기 일반식 (38), 하기 일반식 (39), 및 하기 일반식 (30a) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 기로서 상기 제 3 재료에 포함되는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (35), 하기 일반식 (36), 하기 일반식 (37), 하기 일반식 (38), 하기 일반식 (39), 및 하기 일반식 (30a) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 44]
Figure pat00048
[화학식 45]
Figure pat00049
(상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서,
Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
R32 는, 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R32 에 있어서의 치환기는,
할로겐 원자,
시아노기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (35) ∼ (36) 에 있어서, Y39 는, 질소 원자이고,
상기 일반식 (37) ∼ (39), (30a) 에 있어서, Y39 는, NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
R33 은, 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는,
시아노기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 및
치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
본 실시형태에 있어서, 상기 R32 는, 수소 원자 또는 치환기로서, 이 R32 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하고, 상기 R32 는, 수소 원자, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서는, 상기 일반식 (35) 에 있어서, Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 인 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (36) 및 상기 일반식 (37) 에 있어서, Y31 ∼ Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 인 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (38) 에 있어서, Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 인 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (39) 에 있어서, Y32 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 인 것이 바람직하다.
또, 상기 일반식 (30a) 에 있어서, Y32 ∼ Y37 은, 각각 독립적으로 CR32 인 것이 바람직하다.
이들 경우에 있어서, 복수의 R32 는, 동일해도 되고 상이해도 된다.
본 실시형태에 있어서, 제 3 재료는, 하기 일반식 (30b) 로 나타내는 기를 포함하는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (30b) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 46]
Figure pat00050
(상기 일반식 (30b) 에 있어서,
X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
Y31, Y32, Y34 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR32, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
R31 및 R32 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31 및 R32 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31 및 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
Y39 는, NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
R33 은, 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
X32 와 Y34 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
X34 와 Y32 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR53R54 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
R51 ∼ R54 는, 각각 독립적으로 상기 R33 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
상기 일반식 (30b) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
예를 들어, 상기 일반식 (30b) 에 있어서, X32 와 Y34 가, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되는 경우에는, 하기 일반식 (30b-1) 로 나타낸다.
[화학식 47]
Figure pat00051
단, 상기 일반식 (30b-1) 에 있어서, Z31 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 이다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료는, 하기 일반식 (30c) 로 나타내는 기를 포함하는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (30c) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 48]
Figure pat00052
(상기 일반식 (30c) 에 있어서,
X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
Y41 ∼ Y45, Y47, Y48 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR34, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
R31, R32, R34 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31, R32, R34 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R32, 상기 R34 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
Y39 는, NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
Y49 는, NR35, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
R33, R35 는, 각각 독립적으로 치환기이고, 이 R33, R35 에 있어서의 치환기는, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33, 상기 R35 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
X32 와 Y34 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
X34 와 Y32 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR53R54 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
R51 ∼ R54 는, 각각 독립적으로 상기 R33, R35 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
상기 일반식 (30c) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
예를 들어, 상기 일반식 (30c) 에 있어서, X32 와 Y34 가, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되는 경우에는, 하기 일반식 (30c-1) 로 나타낸다.
[화학식 49]
Figure pat00053
단, 상기 일반식 (30c-1) 에 있어서, Z32 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 이다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료는, 하기 일반식 (30d) 로 나타내는 기를 포함하는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (30d) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 50]
Figure pat00054
(상기 일반식 (30d) 에 있어서,
X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
X41, X43, X44, X45 는, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR36 이고,
R31, R36 은, 각각 독립적으로 치환기이고, 이 R31, R36 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R36 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
X32 와 X41 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
X34 와 X45 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR57R58 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
R55 ∼ R58 은, 각각 독립적으로 치환기이고, 이 R55 ∼ R58 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R55 ∼ R58 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (30d) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
예를 들어, 상기 일반식 (30d) 에 있어서, X32 와 X41 이, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되는 경우에는, 하기 일반식 (30d-1) 로 나타낸다.
[화학식 51]
Figure pat00055
단, 상기 일반식 (30d-1) 에 있어서, Z33 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 이다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료는, 하기 일반식 (30e) 로 나타내는 기를 포함하는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (30e) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 52]
Figure pat00056
(상기 일반식 (30e) 에 있어서,
X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
X41, X43, X44, X45 는, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR36 이고,
Y31 ∼ Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR32, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
R31, R32, R36 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31, R32, R36 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R32, 상기 R36 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
Y39 는, NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
R33 은, 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
X32 와 X41 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
X34 와 X45 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR57R58 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
X41 과 Y37 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR59R60 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
X43 과 Y35 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR61R62 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
R55 ∼ R62 는, 각각 독립적으로 상기 R33 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
상기 일반식 (30e) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
예를 들어, 상기 일반식 (30e) 에 있어서, X32 와 X41 이, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되는 경우에는, 하기 일반식 (30e-1) 로 나타낸다.
[화학식 53]
Figure pat00057
단, 상기 일반식 (30e-1) 에 있어서, Z34 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 이다.
예를 들어, 상기 일반식 (30e) 에 있어서, X41 과 Y37 이, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR59R60 을 통해서 가교되는 경우에는, 하기 일반식 (30e-2) 로 나타낸다.
[화학식 54]
Figure pat00058
단, 상기 일반식 (30e-2) 에 있어서, Z35 는, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR59R60 이다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료는, 하기 일반식 (30f) 로 나타내는 기를 포함하는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (30f) 로 나타내는 바와 같이 결합 지점이 위치하는 것은, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 를 높게 유지할 수 있기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하다.
[화학식 55]
Figure pat00059
(상기 일반식 (30f) 에 있어서,
Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
Y41 ∼ Y45, Y47, Y48 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR34, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
R32, R34 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R32, R34 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R32, 상기 R34 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
Y39 는, NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
Y49 는, NR35, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
R33, R35 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R33, R35 에 있어서의 치환기는, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33, 상기 R35 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (30f) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료는, 하기 일반식 (30g), 하기 일반식 (30h) 및 하기 일반식 (30i) 중 적어도 어느 것으로 나타내는 기를 포함하고 있어도 된다.
[화학식 56]
Figure pat00060
[화학식 57]
Figure pat00061
[화학식 58]
Figure pat00062
상기 일반식 (30g), 상기 일반식 (30h) 및 상기 일반식 (30i) 에 있어서, Y31 ∼ Y38, Y41 ∼ Y48, Y51 ∼ Y58 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR37, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
R37 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R37 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R37 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
Y49, Y59 는, 각각 독립적으로 NR38, 산소 원자, 또는 황 원자이고, R38 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R38 에 있어서의 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R38 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
상기 일반식 (30g), 상기 일반식 (30h) 및 상기 일반식 (30i) 에 있어서, 파선 부분은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.
또, 상기 일반식 (32), 상기 일반식 (35), 상기 일반식 (36), 상기 일반식 (37), 상기 일반식 (38), 상기 일반식 (39), 상기 일반식 (30a), 상기 일반식 (30b), 상기 일반식 (30c), 상기 일반식 (30e), 상기 일반식 (30f), 상기 일반식 (30h) 및 상기 일반식 (30i) 에 있어서 Y39, Y49 가, 각각 독립적으로 산소 원자 혹은 황 원자인 경우, 이온화 포텐셜 Ip 가 커지기 때문에, 상기 제 3 재료로서 바람직하고, 산소 원자인 경우는, 이온화 포텐셜 Ip 가 보다 커지기 때문에, 보다 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 제 3 재료는, 방향족 탄화수소 화합물 또는 방향족 복소 고리 화합물인 것도 바람직하다.
·제 3 재료의 제조 방법
상기 일반식 제 3 재료는, 예를 들어, 국제 공개 제2012/153780호 (WO2012/153780A1) 나 국제 공개 제2013/038650호 (WO2013-038650A1) 에 기재된 방법에 의해 제조할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 제 3 재료에 있어서의 치환기의 구체예는, 예를 들어, 이하와 같지만, 본 발명은 이들 구체예에 한정되지 않는다.
방향족 탄화수소기 (아릴기) 의 구체예로는, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[c]페난트릴기, 벤조[g]크리세닐기, 벤조안트릴기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다.
치환기를 갖는 방향족 탄화수소기로는, 톨릴기, 자일릴기, 9,9-디메틸플루오레닐기 등을 들 수 있다.
구체예가 나타내는 바와 같이, 아릴기는, 축합 아릴기 및 비축합 아릴기의 양방을 포함한다.
방향족 탄화수소기로는, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기가 바람직하다.
발광층을 청색으로 발광시키는 유기 EL 소자의 경우에는, 제 3 재료에 있어서의 치환기로서의 방향족 탄화수소기는, 비축합 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다.
방향족 복소 고리기 (헤테로아릴기, 헤테로 방향족 고리기, 복소 고리기) 의 구체예로는, 피롤릴기, 피라졸릴기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피리딜기, 트리아지닐기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조[1,2-a]피리디닐기, 푸릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 아자디벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조티오페닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 나프티리디닐기, 카르바졸릴기, 아자카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 푸라자닐기, 벤즈옥사졸릴기, 티에닐기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤즈티아졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기 등을 들 수 있다.
방향족 복소 고리기로는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기가 바람직하고, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기가 더욱 바람직하다.
트리알킬실릴기의 구체예로는, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기 등이며, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기의 구체예로는, 디페닐메틸실릴기, 디톨릴메틸실릴기, 페닐디메틸실릴기 등이며, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기의 구체예로는, 트리페닐실릴기, 트리톨릴실릴기 등을 들 수 있다.
디아릴포스핀옥사이드기의 구체예로는, 디페닐포스핀옥사이드기, 디톨릴포스핀옥사이드기 등을 들 수 있다.
또, R1, Ra, Ar1, Ar2, Ar3, Ar4 가 치환기를 갖는 경우, 그들의 치환기는, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기 등이고, 바람직하게는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 방향족 복소 고리기이고, 방향족 탄화수소 고리기의 구체예로는, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조[c]페난트릴기, 벤조[g]크리세닐기, 벤조안트릴기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있고, 방향족 복소 고리기의 구체예로는, 피롤릴기, 피라졸릴기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피리딜기, 트리아지닐기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조[1,2-a]피리디닐기, 푸릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 아자디벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조티오페닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 나프티리디닐기, 카르바졸릴기, 아자카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 푸라자닐기, 벤즈옥사졸릴기, 티에닐기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤즈티아졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기 등을 들 수 있다.
발광층을 청색으로 발광시키는 유기 EL 소자의 경우에는, 제 3 재료에 있어서의 치환기로서의 방향족 복소 고리기는, 비축합 방향족 복소 고리기인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 관련된 제 3 재료의 구체예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 발명에 있어서의 제 3 재료는, 이들 구체예에 한정되지 않는다.
[화학식 59]
Figure pat00063
[화학식 60]
Figure pat00064
[화학식 61]
Figure pat00065
[화학식 62]
Figure pat00066
(발광층에 있어서의 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료의 관계성)
본 실시형태에서는, 제 3 재료는, 발광층에 있어서, 상기 서술한 본 실시형태에 관련된 제 2 재료끼리가 분자 회합하는 것을 억제하는 분산재로서의 기능을 갖는 것으로 생각된다.
본 실시형태에 관련된 제 2 재료는, 열 활성 지연 형광성의 재료이기 때문에, 분자 회합을 일으키기 쉽다. 분자 회합체의 여기 에너지 (일중항 에너지나 삼중항 에너지) 는, 단량체의 여기 에너지와 비교하여 작다. 그 때문에, 박막 중에 있어서 제 2 재료의 농도가 높아지면, 분자 회합에 의한 에너지 손실이 예측된다.
따라서, 특히 여기 에너지가 큰 청색 형광 발광성 재료를 발광층에 사용하는 경우, 제 3 재료를 사용함으로써, 상기 서술한 분자 회합에 의한 에너지 손실이 억제되고, 유기 EL 소자의 효율이 향상된다. 또, 적색으로 발광하는 파장 영역으로부터 황색으로 발광하는 파장 영역까지의 범위의 파장으로 발광하는 발광 재료를 발광층에 사용하는 경우에 있어서도, 제 3 재료를 사용함으로써, 캐리어 밸런스 팩터가 향상되고, 유기 EL 소자의 효율이 향상된다.
종전의 형광 발광형의 유기 EL 소자나, 인광 발광형의 유기 EL 소자에 있어서는, 호스트 재료로서의 기능이나 발광 재료로서의 기능과는 상이한 기능을 갖는 제 3 재료를 발광층에 부가했다고 해도, 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이 발광 효율이 향상되는 것으로는 생각하기 어려웠다. 그러나, 본 실시형태의 열 활성 지연 형광형의 유기 EL 소자에서는, 비교적 작은 일중항 에너지를 갖는 열 활성 지연 형광 재료가 발광층 중의 캐리어 수송을 담당하고, 제 2 재료보다 일중항 에너지가 큰 제 3 재료가 상대적으로 캐리어 수송을 담당하기 어려운 관계에 있기 때문에, 캐리어 밸런스 팩터를 크게 바꿀 가능성을 갖고 있다. 이 결과, 유기 EL 소자의 효율 향상에 기여할 수 있다.
제 3 재료의 일중항 에너지는, 제 2 재료의 일중항 에너지보다 크기 때문에, 여기 상태의 제 3 재료는, 제 1 재료나 제 2 재료와 비교하여 불안정하다. 그 때문에, 제 3 재료로는, 발광층에 있어서, 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하지 않는 쪽이 바람직하다. 이와 같은 제 3 재료는, 종래의 유기 EL 소자에 있어서 발광층에 함유시키는 재료의 선택 기준에서 보면, 특이적이다. 종래의 형광 발광형의 유기 EL 소자에서는, 전기적 및 광화학적으로 높은 기능을 갖는 재료를 선택하여 발광층에 함유시키고 있었지만, 본 실시형태에서는, 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하지 않는 제 3 재료를 발광층에 굳이 함유시키고 있기 때문이다.
본 실시형태에 있어서, 제 2 재료의 일중항 에너지 EgS (M2) 는, 상기 제 1 재료의 일중항 에너지 EgS (M1) 보다 큰 것이 바람직하다.
즉, EgS (M1) ＜ EgS (M2) ＜ EgS (M3) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 는, 상기 제 1 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M1) 보다 크고, 상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 은, 상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 보다 큰 것이 바람직하다.
즉, Eg77K (M1) ＜ Eg77K (M2) ＜ Eg77K (M3) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 2 재료의 일중항 에너지 EgS (M2) 와, 상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 의 차 ΔST (M2) 가, 하기 수학식 (수학식 1) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
ΔST (M2) = EgS (M2) － Eg77K (M2) ＜ 0.3 [eV] … (수학식 1)
ΔST (M2) 는, 0.2 [eV] 미만인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 1 재료의 일중항 에너지 EgS (M1) 과, 상기 제 1 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M1) 의 차 ΔST (M1) 이, 하기 수학식 (수학식 2) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
ΔST (M1) = EgS (M1) － Eg77K (M1) ＞ 0.3 [eV] … (수학식 2)
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 일중항 에너지 EgS (M3) 과, 상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 의 차 ΔST (M3) 이, 하기 수학식 (수학식 3) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
ΔST (M3) = EgS (M3) － Eg77K (M3) ＞ 0.3 [eV] … (수학식 3)
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 은, 2.9 eV 이상인 것이 바람직하다. 제 3 재료가, 이와 같은 에너지 갭 Eg77K (M3) 을 가짐으로써, 발광층에 있어서 제 3 재료가 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하기 어렵게 할 수 있다.
·ΔST
일중항 에너지 EgS 와 삼중항 에너지 EgT 의 차에 상당하는 ΔST 를 작게 하려면, 양자 화학적으로는, 일중항 에너지 EgS 와 삼중항 에너지 EgT 에 있어서의 교환 상호 작용이 작은 것으로 실현된다. ΔST 와 교환 상호 작용의 관계성에 있어서의 물리적인 상세한 내용에 관해서는, 예를 들어, 다음의 참고문헌 1 이나 참고문헌 2 에 기재되어 있다.
참고문헌 2：아다치 치하야 등, 유기 EL 토론회 제 10 회 예회 예고집, S2-5, p 11 ∼ 12
참고문헌 3：토쿠마루 카츠미, 유기 광화학 반응론, 토쿄 화학 동인 출판, (1973)
이와 같은 재료는, 양자 계산에 의해 분자 설계를 실시하여 합성하는 것이 가능하고, 구체적으로는, LUMO 및 HOMO 의 전자 궤도를 겹치지 않도록 국재화시킨 화합물이다.
본 실시형태의 제 2 재료에 사용하는 ΔST 가 작은 화합물의 예로는, 분자 내에서 도너 요소와 억셉터 요소를 결합한 화합물이며, 또한 전기 화학적인 안정성 (산화 환원 안정성) 을 고려하여, ΔST 가 0 eV 이상 0.3 eV 미만인 화합물을 들 수 있다.
또, 보다 바람직한 화합물은, 분자의 여기 상태로 형성되는 쌍극자 (다이 폴) 가 서로 상호 작용하고, 교환 상호 작용 에너지가 작아지는 회합체를 형성하는 화합물이다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 이와 같은 화합물은, 쌍극자 (다이 폴) 의 방향이 대체로 가지런하여, 분자의 상호 작용에 의해, 더욱 ΔST 가 작아질 수 있다. 이와 같은 경우, ΔST 는, 0 eV 이상 0.2 eV 이하로 매우 작아질 수 있다.
·TADF 기구
본 실시형태의 유기 EL 소자에서는, 제 2 재료로서 ΔST (M2) 가 작은 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 외부로부터 부여되는 열 에너지에 의해, 제 2 재료의 삼중항 준위로부터 제 2 재료의 일중항 준위로의 역항간 교차가 일어나기 쉬워진다. 유기 EL 소자 내부의 전기 여기된 여기자의 여기 삼중항 상태가, 역항간 교차에 의해, 여기 일중항 상태로 스핀 교환이 되는 에너지 상태 변환 기구를 TADF 기구라고 부른다.
도 4 는, 발광층에 있어서의 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료의 에너지 준위의 관계의 일례를 나타내는 것이다. 도 4 에 있어서, S0 은, 기저 상태를 나타내고, S1(M1) 은, 제 1 재료의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M1) 은, 제 1 재료의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, S1(M2) 는, 제 2 재료의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M2) 는, 제 2 재료의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, S1(M3) 은, 제 3 재료의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M3) 은, 제 3 재료의 최저 여기 삼중항 상태를 나타낸다. 도 4 중의 S1(M2) 로부터 S1(M1) 로 향하는 파선의 화살표는, 제 2 재료의 최저 여기 일중항 상태로부터 제 1 재료의 최저 여기 일중항 상태로의 푀르스터형 에너지 이동을 나타낸다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 2 재료로서 ΔST (M2) 가 작은 재료 사용하면, 최저 여기 삼중항 상태 T1(M2) 는, 열 에너지에 의해, 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로 역항간 교차가 가능하다. 그리고, 제 2 재료 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로부터 제 1 재료의 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로의 푀르스터형 에너지 이동이 발생한다. 이 결과, 제 1 재료의 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로부터의 형광 발광을 관측할 수 있다. 이 TADF 기구에 의한 지연 형광을 이용함으로써도, 이론적으로 내부 효율을 100 ％ 까지 높일 수 있는 것으로 생각되고 있다.
·삼중항 에너지와 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭의 관계
여기서, 삼중항 에너지와 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭의 관계에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭은, 통상적으로 정의되는 삼중항 에너지와는 상이한 점이 있다.
측정 대상이 되는 제 1 재료 및 제 3 재료에 관해서는, 삼중항 에너지의 측정은, 다음과 같이 하여 실시된다. 측정 대상이 되는 화합물을 EPA (디에틸에테르：이소펜탄：에탄올 = 5：5：2 (용적비)) 중에, 농도가 10 μ㏖/ℓ 가 되도록 용해하고, 이 용액을 석영 셀 중에 넣어 측정 시료로 하였다. 이 측정 시료에 대해, 저온 (77 [K]) 에서 인광 스펙트럼 (세로축：인광 발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 에 기초하여, 다음의 환산식 1 로부터 산출되는 에너지량을 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 로 하였다.
환산식 1：Eg77K [eV] = 1239.85/λedge
인광 측정에는, (주) 히타치 하이테크놀로지 제조의 F-4500 형 분광 형광 광도계 본체를 사용하였다. 또한, 인광 측정 장치는, 여기서 사용한 장치에 한정되지 않는다.
인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선은 이하와 같이 긋는다. 인광 스펙트럼의 단파장측으로부터, 스펙트럼의 극대값 중, 가장 단파장측의 극대값까지 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 장파장측을 향하여 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 상승함에 따라 (즉, 세로축이 증가함에 따라), 기울기가 증가한다. 이 기울기의 값이 극대값을 취하는 점에 있어서 그은 접선 (즉, 변곡점에 있어서의 접선) 이, 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 한다.
또한, 스펙트럼의 최대 피크 강도의 15 ％ 이하의 피크 강도를 갖는 극대점은, 상기 서술한 가장 단파장측의 극대값에는 포함시키지 않고, 가장 단파장측의 극대값에 가장 가까운, 기울기의 값이 극대값을 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 한다.
측정 대상이 되는 제 2 재료에 관해서는, 삼중항 에너지의 측정은 다음과 같이 하여 실시된다. 측정 대상이 되는 화합물 (제 2 재료) 과, 화합물 TH-2 를 석영 기판 상에 공증착하고, NMR 관 내에 봉입한 시료를 제조한다. 또한, 이 시료는, 하기의 조건으로 만들어진 것이다.
석영 기판/TH-2：제 2 재료 (막두께 100 ㎚, 제 2 재료 농도：12 질량％)
이 측정 시료에 대해, 저온 (77 [K]) 에서 인광 스펙트럼 (세로축：인광 발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 에 기초하여, 다음의 환산식 2 로부터 산출되는 에너지량을 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 로 하였다.
환산식 2：Eg77K [eV] = 1239.85/λedge
인광의 측정에는, (주) 히타치 하이테크놀로지 제조의 F-4500 형 분광 형광 광도계 본체를 사용하였다. 또한, 인광 측정 장치는, 여기서 사용한 장치에 한정되지 않는다.
인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선은, 제 1 재료 및 제 3 재료의 인광 스펙트럼에 있어서의 접선 긋기 방법과 동일하게 하여 긋는다.
여기서, 본 실시형태에 사용하는 제 2 재료로는, ΔST 가 작은 화합물인 것이 바람직하다. ΔST 가 작으면, 저온 (77 [K]) 상태에서도, 항간 교차 및 역항간 교차가 일어나기 쉽고, 여기 일중항 상태와 여기 삼중항 상태가 혼재한다. 그 결과, 상기와 동일하게 하여 측정되는 스펙트럼은, 여기 일중항 상태 및 여기 삼중항 상태의 양자로부터의 발광을 포함하고 있으며, 어느 상태로부터 발광했는지에 따라 준별하는 것은 곤란하지만, 기본적으로는 삼중항 에너지의 값이 지배적이라고 생각된다.
그 때문에, 본 실시형태에서는, 통상적인 삼중항 에너지 EgT 와 측정 수법은 동일하지만, 그 엄밀한 의미에 있어서 상이한 것을 구별하기 위해서, 다음과 같이 하여 측정되는 값을 에너지 갭 Eg77K 라고 칭한다.
·일중항 에너지 EgS
일중항 에너지 EgS 는, 다음과 같이 하여 측정된다.
측정 대상이 되는 화합물의 10 μ㏖/ℓ 톨루엔 용액을 조제하여 석영 셀에 넣고, 상온 (300 K) 에서 이 시료의 흡수 스펙트럼 (세로축：발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하였다. 이 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 를 다음에 나타내는 환산식 3 에 대입하여 일중항 에너지를 산출하였다.
환산식 3：EgS [eV] = 1239.85/λedge
본 실시예에서는, 흡수 스펙트럼을 히타치사 제조의 분광 광도계 (장치명：U3310) 로 측정하였다. 또한, 흡수 스펙트럼 측정 장치는, 여기서 사용한 장치에 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는, 일중항 에너지 EgS 와 에너지 갭 Eg77K 의 차를 ΔST 로서 정의한다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M3) 과, 상기 제 2 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M2) 가 하기 수학식 (수학식 4) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 관계를 만족함으로써, 발광층에 있어서 제 3 재료가 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하기 어렵게 할 수 있다.
Ip (M3) ≥ Ip (M2) … (수학식 4)
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M3) 은, 6.3 eV 이상인 것이 바람직하다. 제 3 재료가, 이와 같은 이온화 포텐셜 Ip (M3) 을 가짐으로써, 발광층에 있어서 제 3 재료가 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하기 어렵게 할수 있다.
또한, 이온화 포텐셜의 측정은, 대기하에서 광 전자 분광 장치를 사용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 재료에 광을 조사하고, 그 때에 전하 분리에 의해 발생하는 전자량을 측정함으로써 측정하였다. 측정 장치로는, 예를 들어, 리켄 계기 주식회사 제조의 광 전자 분광 장치 (장치명：AC-3) 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 전자 친화력 Af (M3) 과, 상기 제 2 재료의 전자 친화력 Af (M2) 가 하기 수학식 (수학식 5) 의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 관계를 만족함으로써, 발광층에 있어서 제 3 재료가 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하기 어렵게 할 수 있다.
Af (M3) ≤ Af (M2) … (수학식 5)
본 실시형태에 있어서, 상기 제 3 재료의 전자 친화력 Af (M3) 은, 2.8 eV 이상인 것이 바람직하다. 제 3 재료가, 이와 같은 전자 친화력 Af (M3) 을 가짐으로써, 발광층에 있어서 제 3 재료가 여기자 생성이나 캐리어 수송에 관여하기 어렵게 할 수 있다.
전자 친화력 (어피니티) 은, 상기 서술한 방법으로 측정한 화합물의 이온화 포텐셜 Ip, 및 일중항 에너지 EgS 의 측정값을 이용하여, 다음의 계산식 (수학식 8) 으로부터 산출할 수 있다.
Af = Ip － EgS … (수학식 8)
·발광층의 막두께
본 실시형태의 유기 EL 소자에 있어서의 발광층의 막두께는, 바람직하게는 5 ㎚ 이상 50 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 7 ㎚ 이상 50 ㎚ 이하, 가장 바람직하게는 10 ㎚ 이상 50 ㎚ 이하이다. 5 ㎚ 미만에서는 발광층 형성이 곤란해지고, 색도의 조정이 곤란해질 우려가 있으며, 50 ㎚ 를 초과하면, 구동 전압이 상승할 우려가 있다.
·발광층에 있어서의 재료의 함유율
본 실시형태의 유기 EL 소자에서는, 발광층에 있어서, 제 1 재료의 함유율은, 0.01 질량％ 이상 10 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 제 2 재료의 함유율은, 1 질량％ 이상 75 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 제 3 재료의 함유율은, 1 질량％ 이상 75 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 발광층에 있어서의 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료의 합계 함유율의 상한은, 100 질량％ 이다. 또한, 본 실시형태는, 발광층에, 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료 이외의 재료가 포함되는 것을 제외하는 것은 아니다.
(기판)
기판은, 유기 EL 소자의 지지체로서 사용된다. 기판으로는, 예를 들어, 유리, 석영, 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또, 가요성 기판을 사용해도 된다. 가요성 기판이란, 접어 구부릴 수 있는 (플렉시블) 기판을 말하며, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 폴리염화비닐, 폴리이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어지는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또, 무기 증착 필름을 사용할 수도 있다.
(양극)
기판 상에 형성되는 양극에는, 일함수가 큰 (구체적으로는 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 산화인듐-산화주석 (ITO：Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연, 산화텅스텐, 및 산화아연을 함유한 산화인듐, 그래핀 등을 들 수 있다. 이 외에, 금 (Au), 백금 (Pt), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 크롬 (Cr), 몰리브덴 (Mo), 철 (Fe), 코발트 (Co), 구리 (Cu), 팔라듐 (Pd), 티탄 (Ti), 또는 금속 재료의 질화물 (예를 들어, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
이들 재료는, 통상적으로 스퍼터링법에 의해 막형성된다. 예를 들어, 산화인듐-산화아연은, 산화인듐에 대해 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용함으로써, 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또, 예를 들어, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐은, 산화인듐에 대해 산화텅스텐을 0.5 질량％ 이상 5 질량％ 이하, 산화아연을 0.1 질량％ 이상 1 질량％ 이하 함유한 타겟을 사용함으로써, 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외, 진공 증착법, 도포법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등에 의해 제조해도 된다.
양극 상에 형성되는 EL 층 중, 양극에 접하여 형성되는 정공 주입층은, 양극의 일함수에 관계없이 정공 (홀) 주입이 용이한 복합 재료를 사용하여 형성되기 때문에, 전극 재료로서 가능한 재료 (예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물, 그 외, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소도 포함한다) 를 사용할 수 있다.
일함수가 작은 재료인, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬 (Li) 이나 세슘 (Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금 (예를 들어, MgAg, AlLi), 유로퓸 (Eu), 이테르븀 (Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 사용할 수도 있다. 또한, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금을 사용하여 양극을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 이용할 수 있다. 또한, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 이용할 수 있다.
(음극)
음극에는, 일함수가 작은 (구체적으로는 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 음극 재료의 구체예로는, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬 (Li) 이나 세슘 (Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금 (예를 들어, MgAg, AlLi), 유로퓸 (Eu), 이테르븀 (Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다.
또한, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이들을 포함하는 합금을 사용하여 음극을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 이용할 수 있다. 또, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 이용할 수 있다.
또한, 전자 주입층을 형성함으로써, 일함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 그래핀, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 사용하여 음극을 형성할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 이용하여 막형성할 수 있다.
(정공 주입층)
정공 주입층은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로는, 몰리브덴 산화물, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다.
또, 정공 주입성이 높은 물질로는, 저분자의 유기 화합물인 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약칭：TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민 (약칭：MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭：DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐 (약칭：DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠 (약칭：DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭：PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭：PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭：PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등이나 디피라지노[2,3-f：20,30-h]퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카르보니트릴 (HAT-CN) 도 들 수 있다.
또, 정공 주입성이 높은 물질로는, 고분자 화합물 (올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카르바졸) (약칭：PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민) (약칭：PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드] (약칭：PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘] (약칭：Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산) (PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산) (PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
(정공 수송층)
정공 수송층은, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송층에는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 안트라센 유도체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭：NPB) 이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민 (약칭：TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민 (약칭：BAFLP), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭：DFLDPBi), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약칭：TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민 (약칭：MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N―페닐아미노]비페닐 (약칭：BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6 ㎠/(V·s) 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다.
정공 수송층에는, CBP, 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센 (CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸 (PCzPA) 과 같은 카르바졸 유도체나, t-BuDNA, DNA, DPAnth 와 같은 안트라센 유도체를 사용해도 된다. 폴리(N-비닐카르바졸) (약칭：PVK) 이나 폴리(4-비닐트리페닐아민) (약칭：PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 된다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층의 것 뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2 층 이상 적층한 것으로 해도 된다.
정공 수송층을 2 층 이상 배치하는 경우, 에너지 갭이 보다 큰 재료를 발광층에 가까운 측에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서, 후기하는 실시예에서 사용한 HT-2 를 들 수 있다.
(전자 수송층)
전자 수송층은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층에는, 1) 알루미늄 착물, 베릴륨 착물, 아연 착물 등의 금속 착물, 2) 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 아진 유도체, 카르바졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등의 복소 방향족 화합물, 3) 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 저분자의 유기 화합물로서, Alq, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨 (약칭：BeBq2), BAlq, Znq, ZnPBO, ZnBTZ 등의 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 또, 금속 착물 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (약칭：PBD), 1,3-비스[5-(ptert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠 (약칭：OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (약칭：TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (약칭：p-EtTAZ), 바소페난트롤린 (약칭：BPhen), 바소큐프로인 (약칭：BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤 (약칭： BzOs) 등의 복소 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 벤조이미다졸 화합물을 적합하게 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6 ㎠/(V·s) 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 된다. 또, 전자 수송층은, 단층으로 구성되어 있어도 되고, 상기 물질로 이루어지는 층이 2 층 이상 적층되어 구성되어 있어도 된다.
또, 전자 수송층에는, 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)] (약칭：PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)] (약칭：PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
(전자 주입층)
전자 주입층은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층에는, 리튬 (Li), 세슘 (Cs), 칼슘 (Ca), 불화리튬 (LiF), 불화세슘 (CsF), 불화칼슘 (CaF2), 리튬 산화물 (LiOx) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 그 외, 전자 수송성을 갖는 물질에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것, 구체적으로는 Alq 중에 마그네슘 (Mg) 을 함유시킨 것 등을 사용해도 된다. 또한, 이 경우에는, 음극으로부터의 전자 주입을 보다 효율적으로 실시할 수 있다.
혹은, 전자 주입층에, 유기 화합물과 전자 공여체 (도너) 를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용해도 된다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의해 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로는, 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 상기 서술한 전자 수송층을 구성하는 물질 (금속 착물이나 복소 방향족 화합물 등) 을 사용할 수 있다. 전자 공여체로는, 유기 화합물에 대해 전자 공여성을 나타내는 물질이면 된다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또, 산화마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또, 테트라티아풀발렌 (약칭：TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
(층 형성 방법)
본 실시형태의 유기 EL 소자의 각 층의 형성 방법으로는, 상기에서 특별히 언급한 것 이외에는 제한되지 않지만, 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마법, 이온 플레이팅법 등의 건식 막형성법이나, 스핀 코팅법, 딥핑법, 플로우 코팅법, 잉크젯법 등의 습식 막형성법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
(막두께)
본 실시형태의 유기 EL 소자의 각 유기층의 막두께는, 상기에서 특별히 언급한 것 이외에는 제한되지 않지만, 일반적으로 막두께가 지나치게 얇으면, 핀홀 등의 결함이 발생하기 쉽고, 반대로 지나치게 두꺼우면, 높은 인가 전압이 필요해져 효율이 나빠지기 때문에, 통상적으로는 수 ㎚ 내지 1 ㎛ 의 범위가 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 탄소수란, 원자가 고리형으로 결합한 구조의 화합물 (예를 들어, 단고리 화합물, 축합 고리 화합물, 가교 화합물, 탄소 고리 화합물, 복소 고리 화합물) 의 당해 고리 자체를 구성하는 원자 중 탄소 원자의 수를 나타낸다. 당해 고리가 치환기에 의해 치환되는 경우, 치환기에 포함되는 탄소는 고리 형성 탄소수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「고리 형성 탄소수」 에 대해서는, 특필하지 않는 한 마찬가지로 한다. 예를 들어, 벤젠 고리는 고리 형성 탄소수가 6 이고, 나프탈렌 고리는 고리 형성 탄소수가 10 이고, 피리디닐기는 고리 형성 탄소수 5 이며, 푸라닐기는 고리 형성 탄소수 4 이다. 또, 벤젠 고리나 나프탈렌 고리에 치환기로서 예를 들어 알킬기가 치환하고 있는 경우, 당해 알킬기의 탄소수는, 고리 형성 탄소수의 수에 포함시키지 않는다. 또, 플루오렌 고리에 치환기로서 예를 들어 플루오렌 고리가 결합하고 있는 경우 (스피로플루오렌 고리를 포함한다), 치환기로서의 플루오렌 고리의 탄소수는 고리 형성 탄소수의 수에 포함시키지 않는다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 원자수란, 원자가 고리형으로 결합한 구조 (예를 들어, 단고리, 축합 고리, 고리 집합) 의 화합물 (예를 들어, 단고리 화합물, 축합 고리 화합물, 가교 화합물, 탄소 고리 화합물, 복소 고리 화합물) 의 당해 고리 자체를 구성하는 원자의 수를 나타낸다. 고리를 구성하지 않는 원자 (예를 들어, 고리를 구성하는 원자의 결합손을 종단하는 수소 원자) 나, 당해 고리가 치환기에 의해 치환되는 경우의 치환기에 포함되는 원자는 고리 형성 원자수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「고리 형성 원자수」 에 대해서는, 특필하지 않는 한 마찬가지로 한다. 예를 들어, 피리딘 고리는, 고리 형성 원자수가 6 이고, 퀴나졸린 고리는, 고리 형성 원자수가 10 이며, 푸란 고리는, 고리 형성 원자수가 5 이다. 피리딘 고리나 퀴나졸린 고리의 탄소 원자에 각각 결합하고 있는 수소 원자나 치환기를 구성하는 원자에 대해서는, 고리 형성 원자수의 수에 포함시키지 않는다. 또, 플루오렌 고리에 치환기로서 예를 들어 플루오렌 고리가 결합하고 있는 경우 (스피로플루오렌 고리를 포함한다), 치환기로서의 플루오렌 고리의 원자수는 고리 형성 원자수의 수에 포함시키지 않는다.
다음으로 상기 일반식에 기재된 각 치환기에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기로는, 예를 들어, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기, 벤조[a]안트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 트리페닐레닐기, 벤조[k]플루오란테닐기, 벤조[g]크리세닐기, 벤조[b]트리페닐레닐기, 피세닐기, 페릴레닐기 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 아릴기로는, 고리 형성 탄소수가 6 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하다. 상기 아릴기 중에서도 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 터페닐기, 플루오레닐기가 특히 바람직하다. 1-플루오레닐기, 2-플루오레닐기, 3-플루오레닐기 및 4-플루오레닐기에 대해서는, 9 위치의 탄소 원자에, 후술하는 본 실시형태에 있어서의 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 18 의 아릴기가 치환되어 있는 것이 바람직하다.
고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기 (헤테로아릴기, 헤테로 방향족 고리기, 또는 방향족 복소 고리기라고 칭하는 경우가 있다.) 는, 헤테로 원자로서, 질소, 황, 산소, 규소, 셀렌 원자, 및 게르마늄 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 원자를 포함하는 것이 바람직하고, 질소, 황, 및 산소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 원자를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기 (헤테로아릴기) 로는, 예를 들어, 피리딜기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀리닐기, 나프티리디닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기, 인돌릴기, 벤즈이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조피리디닐기, 벤즈트리아졸릴기, 카르바졸릴기, 푸릴기, 티에닐기, 옥사졸릴기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 이소티아졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조이소옥사졸릴기, 벤조이소티아졸릴기, 벤조옥사디아졸릴기, 벤조티아디아졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 피페리디닐기, 피롤리디닐기, 피페라지닐기, 모르폴릴기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 복소 고리기의 고리 형성 원자수는, 5 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 14 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 복소 고리기 중에서도 1-디벤조푸라닐기, 2-디벤조푸라닐기, 3-디벤조푸라닐기, 4-디벤조푸라닐기, 1-디벤조티오페닐기, 2-디벤조티오페닐기, 3-디벤조티오페닐기, 4-디벤조티오페닐기, 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-카르바졸릴기, 9-카르바졸릴기가 특히 바람직하다. 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기 및 4-카르바졸릴기에 대해서는, 9 위치의 질소 원자에, 본 실시형태에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기가 치환되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 실시형태에 있어서, 복소 고리기는, 예를 들어, 하기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 로 나타내는 부분 구조로부터 유도되는 기여도 된다.
[화학식 63]
Figure pat00067
[화학식 64]
Figure pat00068
[화학식 65]
Figure pat00069
상기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 에 있어서, X 및 Y 는, 각각 독립적으로 헤테로 원자이고, 산소 원자, 황 원자, 셀렌 원자, 규소 원자, 또는 게르마늄 원자인 것이 바람직하다. 상기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 로 나타내는 부분 구조는, 임의의 위치에서 결합손을 갖고 복소 고리기가 되며, 이 복소 고리기는, 치환기를 갖고 있어도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서, 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기로는, 예를 들어, 하기 식으로 나타내는 카르바졸 고리에 대해 추가로 고리가 축합한 기도 포함할 수 있다. 이와 같은 기도 치환기를 갖고 있어도 된다. 또, 결합손의 위치도 적절히 변경될 수 있다.
[화학식 66]
Figure pat00070
본 실시형태에 있어서의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기로는, 직사슬, 분기사슬 또는 고리형 중 어느 것이어도 된다. 직사슬 또는 분기사슬의 알킬기로는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, 네오펜틸기, 아밀기, 이소아밀기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 1-펜틸헥실기, 1-부틸펜틸기, 1-헵틸옥틸기, 3-메틸펜틸기를 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 직사슬 또는 분기사슬의 알킬기의 탄소수는, 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 6 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 직사슬 또는 분기사슬의 알킬기 중에서도 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, 아밀기, 이소아밀기, 네오펜틸기가 특히 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 시클로알킬기로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 아다만틸기, 노르보르닐기 등을 들 수 있다. 시클로알킬기의 고리 형성 탄소수는, 3 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 8 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 시클로알킬기 중에서도, 시클로펜틸기나 시클로헥실기가 특히 바람직하다.
알킬기가 할로겐 원자로 치환된 할로겐화알킬기로는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기가 1 이상의 할로겐기로 치환된 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 플루오로에틸기, 트리플루오로메틸메틸기, 트리플루오로에틸기, 펜타플루오로에틸기 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 탄소수 3 ∼ 30 의 알킬실릴기로는, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 갖는 트리알킬실릴기를 들 수 있고, 구체적으로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, 트리-n-부틸실릴기, 트리-n-옥틸실릴기, 트리이소부틸실릴기, 디메틸에틸실릴기, 디메틸이소프로필실릴기, 디메틸-n-프로필실릴기, 디메틸-n-부틸실릴기, 디메틸-t-부틸실릴기, 디에틸이소프로필실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등을 들 수 있다. 트리알킬실릴기에 있어서의 3 개의 알킬기는, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
본 실시형태에 있어서의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴실릴기로는, 디알킬아릴실릴기, 알킬디아릴실릴기, 트리아릴실릴기를 들 수 있다.
디알킬아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 2 개 갖고, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 1 개 갖는 디알킬아릴실릴기를 들 수 있다. 디알킬아릴실릴기의 탄소수는, 8 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
알킬디아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 1 개 갖고, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 2 개 갖는 알킬디아릴실릴기를 들 수 있다. 알킬디아릴실릴기의 탄소수는, 13 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
트리아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 3 개 갖는 트리아릴실릴기를 들 수 있다. 트리아릴실릴기의 탄소수는, 18 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기는, -OZ1 로 나타낸다. 이 Z1 의 예로서, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다. 알콕시기는, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기를 들 수 있다. 알콕시기의 탄소수는, 1 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
알콕시기가 할로겐 원자로 치환된 할로겐화알콕시기로는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기가 1 이상의 할로겐기로 치환된 것을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기는, -OZ2 로 나타낸다. 이 Z2 의 예로서, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다. 아릴옥시기의 고리 형성 탄소수는, 6 ∼ 20 인 것이 바람직하다. 이 아릴옥시기로는, 예를 들어, 페녹시기를 들 수 있다.
탄소수 2 ∼ 30 의 알킬아미노기는, -NHRV, 또는 -N(RV)2 로 나타낸다. 이 RV 의 예로서, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다.
고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴아미노기는, -NHRW, 또는 -N(RW)2 로 나타낸다. 이 RW 의 예로서, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다.
탄소수 1 ∼ 30 의 알킬티오기는, -SRV 로 나타낸다. 이 RV 의 예로서, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다. 알킬티오기의 탄소수는, 1 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기는, -SRW 로 나타낸다. 이 RW 의 예로서, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다. 아릴티오기의 고리 형성 탄소수는, 6 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 「고리 형성 탄소」 란, 포화 고리, 불포화 고리, 또는 방향 고리를 구성하는 탄소 원자를 의미한다. 「고리 형성 원자」 란, 헤테로 고리 (포화 고리, 불포화 고리, 및 방향 고리를 포함한다) 를 구성하는 탄소 원자 및 헤테로 원자를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 수소 원자란, 중성자수가 상이한 동위체, 즉, 경수소 (Protium), 중수소 (Deuterium), 삼중수소 (Tritium) 를 포함한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의」 이라고 하는 경우에 있어서의 치환기, 고리 구조 A, 고리 구조 B, 고리 구조 E, 고리 구조 F, 고리 구조 G 에 있어서의 치환기 등, 본 실시형태에 있어서의 치환기로는, 상기 서술한 바와 같은 아릴기, 복소 고리기, 알킬기 (직사슬 또는 분기사슬의 알킬기, 시클로알킬기, 할로알킬기), 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬티오기, 아릴티오기 외에, 알케닐기, 알키닐기, 아르알킬기, 할로겐 원자, 시아노기, 하이드록실기, 니트로기, 및 카르복실기를 들 수 있다.
여기서 예시한 치환기 중에서는, 아릴기, 복소 고리기, 알킬기, 할로겐 원자, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 시아노기가 바람직하고, 나아가서는, 각 치환기의 설명에 있어서 바람직하다고 한 구체적인 치환기가 바람직하다.
이들 치환기에는, 상기 치환기에 의해 더욱 치환되어도 된다. 또, 이들 치환기는 복수가 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
알케닐기로는, 탄소수 2 ∼ 30 의 알케닐기가 바람직하고, 직사슬, 분기사슬 또는 고리형 중 어느 것이어도 되며, 예를 들어, 비닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 올레일기, 에이코사펜타에닐기, 도코사헥사에닐기, 스티릴기, 2,2-디페닐비닐기, 1,2,2-트리페닐비닐기, 2-페닐-2-프로페닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헥사디에닐기 등을 들 수 있다.
알키닐기로는, 탄소수 2 ∼ 30 의 알키닐기가 바람직하고, 직사슬, 분기사슬 또는 고리형 중 어느 것이어도 되며, 예를 들어, 에티닐, 프로피닐, 2-페닐에티닐 등을 들 수 있다.
아르알킬기로는, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아르알킬기가 바람직하고, -Z3-Z4 로 나타낸다. 이 Z3 의 예로서, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에 대응하는 알킬렌기를 들 수 있다. 이 Z4 의 예로서, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기의 예를 들 수 있다. 이 아르알킬기는, 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기 (아릴 부분은 탄소수 6 ∼ 30, 바람직하게는 6 ∼ 20, 보다 바람직하게는 6 ∼ 12), 알킬 부분은 탄소수 1 ∼ 30 (바람직하게는 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 1 ∼ 10, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 6) 인 것이 바람직하다. 이 아르알킬기로는, 예를 들어, 벤질기, 2-페닐프로판-2-일기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐이소프로필기, 2-페닐이소프로필기, 페닐-t-부틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸이소프로필기, 2-α-나프틸이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸이소프로필기, 2-β-나프틸이소프로필기를 들 수 있다.
할로겐 원자로서, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있고, 바람직하게는 불소 원자이다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의」 이라고 하는 경우에 있어서의 「무치환」 이란, 상기 치환기로 치환되어 있지 않고, 수소 원자가 결합하고 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의 탄소수 XX ∼ YY 의 ZZ 기」 라고 하는 표현에 있어서의 「탄소수 XX ∼ YY」 는, ZZ 기가 무치환인 경우의 탄소수를 나타내는 것이며, 치환되어 있는 경우의 치환기의 탄소수는 포함시키지 않는다. 여기서, 「YY」 는 「XX」 보다 크고, 「XX」 와「YY」 는 각각 1 이상의 정수를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의 원자수 XX ∼ YY 의 ZZ 기」 라고 하는 표현에 있어서의 「원자수 XX ∼ YY」 는, ZZ 기가 무치환인 경우의 원자수를 나타내는 것이며, 치환되어 있는 경우의 치환기의 원자수는 포함시키지 않는다. 여기서, 「YY」 는 「XX」 보다 크고, 「XX」 와「YY」 는 각각 1 이상의 정수를 의미한다.
이하에 설명하는 화합물 또는 그 부분 구조에 있어서, 「치환 혹은 무치환의」 이라고 하는 경우에 대해서도, 상기와 동일하다.
본 명세서에 있어서, 상기 방향족 탄화수소기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기, 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기의 예로는, 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 2 가의 기를 들 수 있다. 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 복소 고리기에서 선택되는 2 개 내지 4 개의 기가 결합하여 이루어지는 다중 연결기로는, 복소 고리기-방향족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기-복소 고리기, 방향족 탄화수소기-복소 고리기-방향족 탄화수소기, 복소 고리기-방향족 탄화수소기-복소 고리기, 방향족 탄화수소기-복소 고리기-방향족 탄화수소기-복소 고리기, 복소 고리기-방향족 탄화수소기-복소 고리기-방향족 탄화수소기 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 상기 방향족 탄화수소기와 상기 복소 고리기가 1 개씩 결합하여 이루어지는 2 가의 기, 즉 복소 고리기-방향족 탄화수소기, 및 방향족 탄화수소기-복소 고리기이다. 또한, 이들 다중 연결기에 있어서의 방향족 탄화수소기 및 복소 고리기의 구체예로는, 방향족 탄화수소기 및 복소 고리기에 대하여 설명한 전술한 기를 들 수 있다.
본 실시형태에 관련된 유기 EL 소자는, 전자 기기에 사용할 수 있다. 전자 기기로는, 예를 들어, 표시 장치 및 발광 장치 등을 들 수 있다. 표시 장치로는, 예를 들어, 유기 EL 패널 모듈 등의 표시 부품, 텔레비전, 휴대 전화, 태블릿, 및 퍼스널 컴퓨터 등을 들 수 있다. 발광 장치로는, 예를 들어, 조명 및 차량용 등구 (燈具) 등을 들 수 있다.
[실시형태의 변형]
또한, 본 발명은, 상기 서술한 실시형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변경, 개량 등은 본 발명에 포함된다.
발광층은, 1 층에 한정되지 않고, 복수의 발광층이 적층되어 있어도 된다. 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 적어도 1 개의 발광층이 상기 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료를 포함하고 있으면 되고, 그 밖의 발광층이 형광 발광형의 발광층이어도 되고, 삼중항 여기 상태로부터 직접 기저 상태로의 전자 천이에 의한 발광을 이용한 인광 발광형의 발광층이어도 된다.
또, 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 이들 발광층이 서로 인접하여 형성되어 있어도 되고, 중간층을 개재하여 복수의 발광 유닛이 적층된, 소위 탠덤형의 유기 EL 소자여도 된다.
또, 예를 들어, 발광층의 양극측이나 음극측에 장벽층을 인접시켜 형성해도 된다. 장벽층은, 발광층에 접하여 배치되고, 정공, 전자, 여기자 및 엑시플렉스 중 적어도 어느 것을 저지하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 발광층의 음극측에 접하여 장벽층이 배치된 경우, 당해 장벽층은, 전자를 수송하고, 정공이 당해 장벽층보다 음극측의 층 (예를 들어, 전자 수송층) 에 도달하는 것을 저지한다.
또, 발광층의 양극측에 접하여 장벽층이 배치된 경우, 당해 장벽층은, 정공을 수송하고, 전자가 당해 장벽층보다 양극측의 층 (예를 들어, 정공 수송층) 에 도달하는 것을 저지한다.
또, 여기 에너지가 발광층으로부터 그 주변층에 누출되지 않도록, 장벽층을 발광층에 인접시켜 형성해도 된다. 발광층에서 생성된 여기자가, 당해 장벽층보다 전극측의 층 (예를 들어, 전자 수송층이나 정공 수송층) 으로 이동하는 것을 저지한다.
발광층과 장벽층은 접합하고 있는 것이 바람직하다.
그 외, 본 발명의 실시에 있어서의 구체적인 구조 및 형상 등은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 해도 된다.
실시예
이하, 본 발명에 관련된 실시예를 설명한다. 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다.
본 실시예에서 사용한 화합물은, 다음과 같다.
[화학식 67]
Figure pat00071
[화학식 68]
Figure pat00072
[화학식 69]
Figure pat00073
＜화합물의 평가＞
다음으로, 본 실시예에서 사용한 화합물의 물성을 측정하였다. 측정 방법 및 산출 방법을 이하에 나타냄과 함께, 측정 결과 및 산출 결과를 표 5 에 나타낸다.
·일중항 에너지 EgS
일중항 에너지 EgS 는, 다음과 같이 하여 측정된다.
측정 대상이 되는 화합물의 10 μ㏖/ℓ 톨루엔 용액을 조제하여 석영 셀에 넣고, 상온 (300 K) 에서 이 시료의 흡수 스펙트럼 (세로축：발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하였다. 이 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 를 다음에 나타내는 환산식 3 에 대입하여 일중항 에너지를 산출하였다.
환산식 3：EgS [eV] = 1239.85/λedge
본 실시예에서는, 흡수 스펙트럼을 히타치사 제조의 분광 광도계 (장치명：U3310) 로 측정하였다.
또한, 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대한 접선은 이하와 같이 그었다. 흡수 스펙트럼의 극대값 중, 가장 장파장측의 극대값으로부터 장파장 방향으로 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 하강함에 따라 (즉, 세로축의 값이 감소함에 따라), 기울기가 감소하고 그 후 증가하는 것을 반복한다. 기울기의 값이 가장 장파장측 (단, 흡광도가 0.1 이하가 되는 경우에는 제외한다) 에서 극소값을 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대한 접선으로 한다.
또한, 흡광도의 값이 0.2 이하인 극대점은, 상기 가장 장파장측의 극대값에는 포함시키지 않았다.
·77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K
측정 대상이 되는 제 1 재료 및 제 3 재료에 관해서는, 삼중항 에너지의 측정은 다음과 같이 하여 실시하였다. 여기서는, 화합물 MT-1 및 화합물 MT-3 을 측정 대상으로 하였다. 측정 대상이 되는 화합물을 EPA (디에틸에테르：이소펜탄：에탄올 = 5：5：2 (용적비)) 중에, 농도가 10 μ㏖/ℓ 가 되도록 용해하고, 이 용액을 석영 셀 중에 넣어 측정 시료로 하였다. 이 측정 시료에 대해, 저온 (77 [K]) 에서 인광 스펙트럼 (세로축：인광 발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 에 기초하여, 다음의 환산식 1 로부터 산출되는 에너지량을 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 로 하였다.
환산식 1：Eg77K [eV] = 1239.85/λedge
측정 대상이 되는 제 2 재료에 관해서는, 삼중항 에너지의 측정은, 다음과 같이 하여 실시하였다. 여기서는, 화합물 MT-2 를 측정 대상으로 하였다. 측정 대상이 되는 화합물 (제 2 재료) 과, 화합물 TH-2 를 석영 기판 상에 공증착하고, NMR 관 내에 봉입한 시료를 제조하였다. 또한, 이 시료는, 하기의 조건으로 제조한 것이다.
석영 기판/TH-2：제 2 재료 (막두께 100 ㎚, 제 2 재료 농도：12 질량％)
이 측정 시료에 대해, 저온 (77 [K]) 에서 인광 스펙트럼 (세로축：인광 발광 강도, 가로축：파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge [㎚] 에 기초하여, 다음의 환산식 2 로부터 산출되는 에너지량을 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K 로 하였다.
환산식 2：Eg77K [eV] = 1239.85/λedge
인광의 측정에는, (주) 히타치 하이테크놀로지 제조의 F-4500 형 분광 형광 광도계 본체를 사용하였다.
인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선은 이하와 같이 긋는다. 인광 스펙트럼의 단파장측으로부터, 스펙트럼의 극대값 중, 가장 단파장측의 극대값까지 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 장파장측을 향하여 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 상승함에 따라 (즉, 세로축이 증가함에 따라), 기울기가 증가한다. 이 기울기의 값이 극대값을 취하는 점에 있어서 그은 접선 (즉, 변곡점에 있어서의 접선) 이, 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 한다.
또한, 스펙트럼의 최대 피크 강도의 15 ％ 이하의 피크 강도를 갖는 극대점은, 상기 서술한 가장 단파장측의 극대값에는 포함시키지 않고, 가장 단파장측의 극대값에 가장 가까운, 기울기의 값이 극대값을 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 하였다.
인광의 측정에는, (주) 히타치 하이테크놀로지 제조의 F-4500 형 분광 형광 광도계 본체를 사용하였다.
·이온화 포텐셜
대기하에서 광 전자 분광 장치 (리켄 계기 주식회사 제조 : AC-3) 를 사용하여 측정하였다. 구체적으로는, 측정 대상이 되는 화합물에 광을 조사하고, 그 때에 전하 분리에 의해 발생하는 전자량을 측정함으로써 측정하였다.
·어피니티 (전자 친화력)
상기 서술한 방법으로 측정한 화합물의 이온화 포텐셜 Ip 및 일중항 에너지 EgS 의 측정값을 이용하여, 다음의 계산식으로부터 산출하였다.
Af = Ip － EgS
·지연 형광 발광성
지연 형광 발광성은 도 2 에 나타내는 장치를 이용하여 과도 PL 을 측정함으로써 확인하였다. 상기 화합물 MT-2 와 상기 화합물 TH-2 를 화합물 MT-2 의 비율이 12 질량％ 가 되도록 석영 기판 상에 공증착하고, 막두께 100 ㎚ 의 박막을 형성하여 시료를 제조하였다.
지연 형광 발광은, 상기 도 2 의 장치를 사용하여 구할 수 있다. 상기 화합물 MT-2 가 흡수하는 파장의 펄스 광 (펄스 레이저로부터 조사되는 광) 으로 여기된 후, 당해 여기 상태로부터 즉석에서 관찰되는 Prompt 발광 (즉시 발광) 과, 당해 여기 후, 즉석에서는 관찰되지 않고, 그 후 관찰되는 Delay 발광 (지연 발광) 이 존재한다. 본 실시예에 있어서의 지연 형광 발광이란, Delay 발광 (지연 발광) 의 양이 Prompt 발광 (즉시 발광) 의 양에 대해 5 ％ 이상을 의미하며, 화합물 MT-2 는 Delay 발광 (지연 발광) 의 양이 Prompt 발광 (즉시 발광) 의 양에 대해 5 ％ 이상인 것을 확인하고 있다.
Prompt 발광과 Delay 발광의 양은, “Nature 492, 234-238, 2012” 에 기재된 방법과 동일한 방법에 의해 구할 수 있다. 또한, Prompt 발광과 Delay 발광의 양의 산출에 사용되는 장치는, 상기 도 2 에 나타내는 장치나 상기 참고문헌 1 에 기재된 장치에 한정되지 않는다.
Figure pat00074
＜유기 EL 소자의 제조 및 평가＞
유기 EL 소자를 이하와 같이 제조하고, 평가하였다.
(실시예 1)
25 ㎜ × 75 ㎜ × 1.1 ㎜ 두께의 ITO 투명 전극 (양극) 이 부착된 유리 기판 (지오매틱사 제조) 을, 이소프로필알코올 중에서 5 분간 초음파 세정을 실시한 후, UV 오존 세정을 30 분간 실시하였다. ITO 의 막두께는, 130 ㎚ 로 하였다.
세정 후의 투명 전극 라인이 부착된 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 먼저 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 하여 화합물 HI 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 정공 주입층을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1 을 증착하고, HI 막 상에 막두께 80 ㎚ 의 제 1 정공 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2 를 증착하고, 막두께 15 ㎚ 의 제 2 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 이 제 2 정공 수송층 상에, 제 1 재료로서의 화합물 MT-1 과, 제 2 재료로서의 화합물 MT-2 와, 제 3 재료로서의 화합물 MT-3 을 공증착하고, 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성하였다. 발광층에 있어서의 화합물 MT-1 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-2 의 농도를 50 질량％, 화합물 MT-3 의 농도를 49 질량％ 로 하였다.
다음으로, 이 발광층 상에, 화합물 HB-1 을 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 장벽층을 형성하였다.
다음으로, 이 장벽층 상에, 화합물 ET-1 을 증착하고, 막두께 20 ㎚ 의 전자 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 전자 수송층 상에, 불화리튬 (LiF) 을 증착하고, 막두께 1 ㎚ 의 전자 주입성 전극 (음극) 을 형성하였다.
그리고, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄 (Al) 을 증착하고, 막두께 80 ㎚ 의 금속 Al 음극을 형성하였다.
실시예 1 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00075
또한, 괄호 내의 숫자는, 막두께 (단위：㎚) 를 나타낸다. 또, 동일하게 괄호 내에 있어서, 퍼센트 표시된 숫자는, 발광층에 있어서의 각 재료의 비율 (질량％) 을 나타낸다.
(비교예 1)
비교예 1 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 에 있어서의 발광층 대신에, 제 1 재료로서의 화합물 MT-1 과, 제 2 재료로서의 화합물 MT-2 를, 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 1 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-1 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-2 의 농도를 99 질량％ 로 하였다.
비교예 1 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00076
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 1 및 비교예 1 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 이하의 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 6 에 나타낸다.
·구동 전압
전류 밀도가 0.1 mA/㎠, 1 mA/㎠ 또는 10 mA/㎠ 가 되도록 ITO 투명 전극과 금속 Al 음극 사이에 통전했을 때의 전압 (단위：V) 을 계측하였다.
·휘도 및 CIE1931 색도
전류 밀도가 0.1 mA/㎠, 1 mA/㎠ 또는 10 mA/㎠ 가 되도록 소자에 전압을 인가했을 때의 휘도, 및 CIE1931 색도 좌표 (x, y) 를 분광 방사 휘도계 CS-1000 (코니카 미놀타 주식회사 제조) 을 사용하여 계측하였다.
·전류 효율 L/J 및 전력 효율 η
전류 밀도가 0.1 mA/㎠, 1 mA/㎠ 또는 10 mA/㎠ 가 되도록 소자에 전압을 인가했을 때의 분광 방사 휘도 스펙트럼을 상기 분광 방사 휘도계로 계측하고, 얻어진 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터, 전류 효율 (단위：cd/A) 및 전력 효율 η (단위：lm/W) 를 산출하였다.
·주피크 파장 λp
얻어진 상기 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터 주피크 파장 λp 를 구하였다.
·외부 양자 효율 EQE
전류 밀도가 0.1 mA/㎠, 1 mA/㎠ 또는 10 mA/㎠ 가 되도록 소자에 전압을 인가했을 때의 분광 방사 휘도 스펙트럼을 상기 분광 방사 휘도계로 계측하였다. 얻어진 상기 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터, 램버시안 방사를 실시하였다고 가정하고 외부 양자 효율 EQE (단위：％) 를 산출하였다.
Figure pat00077
표 6 이 나타내는 바와 같이 실시예 1 에 관련된 유기 EL 소자는, 어느 전류 밀도로 구동시킨 경우에도, 비교예 1 에 관련된 유기 EL 소자와 비교하여, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 및 외부 양자 효율 EQE 가 높아졌다. 비교예 1 에 관련된 유기 EL 소자는, 발광층에 제 1 재료 및 제 2 재료만이 함유되어 있어, 발광 효율이 낮아진 것으로 생각된다. 실시예 1 에 관련된 유기 EL 소자는, 발광층에 제 1 재료 및 제 2 재료 뿐만 아니라, 추가로 제 3 재료도 함유되어 있었기 때문에, 비교예 1 에 비해 발광 효율이 향상된 것으로 생각된다. 또, 실시예 1 에서는 비교예 1 에 비해 단파장화하고 있으며, 푸른 기가 강한 발광이 관측되었다. 즉, 제 2 재료를 분산시키는 것에 기인하는 것으로 생각된다. 이와 같이, 실시예 1 에 의해, 고효율이고 청색 발광하는 유기 EL 소자를 제공할 수 있었다.
다음으로, 상기 실시예 및 비교예에서 사용한 화합물, 그리고 하기 화합물을 사용하여, 다른 유기 EL 소자를 제조하였다.
[화학식 70]
Figure pat00078
[화학식 71]
Figure pat00079
[화학식 72]
Figure pat00080
[화학식 73]
Figure pat00081
[화학식 74]
Figure pat00082
[화학식 75]
Figure pat00083
＜화합물의 평가＞
다음으로, 상기 화합물 MT-4 로부터 화합물 MT-13 까지의 물성을 측정하였다. 측정 방법 및 산출 방법을 이하에 나타냄과 함께, 측정 결과 및 산출 결과를 표 7 에 나타낸다. 측정 방법 및 산출 방법은, 전술한 방법과 동일하다. 화합물 MT-9 및 화합물 MT-12 는, Delay 발광 (지연 발광) 의 양이 Prompt 발광 (즉시 발광) 의 양에 대해 5 ％ 이상이며, 지연 형광 발광성 화합물이었다.
Figure pat00084
(실시예 2)
25 ㎜ × 75 ㎜ × 1.1 ㎜ 두께의 ITO 투명 전극 (양극) 이 부착된 유리 기판 (지오매틱사 제조) 을 이소프로필알코올 중에서 5 분간 초음파 세정을 실시한 후, UV 오존 세정을 30 분간 실시하였다. ITO 의 막두께는, 70 ㎚ 로 하였다.
세정 후의 투명 전극 라인이 부착된 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 먼저 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 하여 화합물 HI 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 정공 주입층을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1 을 증착하고, HI 막 상에 막두께 65 ㎚ 의 제 1 정공 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2 를 증착하고, 막두께 10 ㎚ 의 제 2 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 이 제 2 정공 수송층 상에, 화합물 MT-4 와, 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-10 을 공증착하고, 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성하였다. 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-9 의 농도를 50 질량％, 화합물 MT-4 의 농도를 49 질량％ 로 하였다.
다음으로, 이 발광층 상에, 화합물 HB-2 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 장벽층을 형성하였다.
다음으로, 이 장벽층 상에, 화합물 ET-1 을 증착하고, 막두께 30 ㎚ 의 전자 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 전자 수송층 상에, 불화리튬 (LiF) 을 증착하고, 막두께 1 ㎚ 의 전자 주입성 전극 (음극) 을 형성하였다.
그리고, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄 (Al) 을 증착하고, 막두께 80 ㎚ 의 금속 Al 음극을 형성하였다.
실시예 2 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00085
(실시예 3)
실시예 3 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-6 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 3 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00086
(실시예 4)
실시예 4 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-5 를 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 4 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00087
(실시예 5)
실시예 5 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-7 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 5 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00088
(실시예 6)
실시예 6 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-8 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 6 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00089
(비교예 2)
비교예 2 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-9 와 화합물 MT-10 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 2 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-9 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 2 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00090
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 2 ∼ 6, 비교예 2 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 8 에 나타낸다.
Figure pat00091
표 8 에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 ∼ 6 의 유기 EL 소자는, 비교예 2 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 2 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-10 을 포함할 뿐이다. 비교예 2 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 2 ∼ 6 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 2 에서는 화합물 MT-4 를, 실시예 3 에서는 화합물 MT-6 을, 실시예 4 에서는 화합물 MT-5 를, 실시예 5 에서는 화합물 MT-7 을, 실시예 6 에서는 화합물 MT-8 을, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 2 ∼ 6 의 유기 EL 소자는, 비교예 2 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율이나 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 7)
실시예 7 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 장벽층에 있어서의 화합물 HB-2 대신에 화합물 HB-3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 7 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00092
(실시예 8)
실시예 8 의 유기 EL 소자는, 실시예 7 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-6 을 사용한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 8 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00093
(실시예 9)
실시예 9 의 유기 EL 소자는, 실시예 7 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-5 를 사용한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 9 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00094
(실시예 10)
실시예 10 의 유기 EL 소자는, 실시예 7 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-7 을 사용한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 10 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00095
(실시예 11)
실시예 11 의 유기 EL 소자는, 실시예 7 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-8 을 사용한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 11 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00096
(비교예 3)
비교예 3 의 유기 EL 소자는, 실시예 7 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-10 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 7 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 3 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-9 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 3 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00097
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 7 ∼ 11, 비교예 3 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 9 에 나타낸다.
Figure pat00098
표 9 에 나타내는 바와 같이, 실시예 7 ∼ 11 의 유기 EL 소자는, 비교예 3 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 3 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-10 을 포함할 뿐이다. 비교예 3 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 7 ∼ 11 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 7 에서는 화합물 MT-4 를, 실시예 8 에서는 화합물 MT-6 을, 실시예 9 에서는 화합물 MT-5 를, 실시예 10 에서는 화합물 MT-7 을, 실시예 11 에서는 화합물 MT-8 을, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 7 ∼ 11 의 유기 EL 소자는, 비교예 3 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율이나 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 12)
실시예 12 의 유기 EL 소자는, 실시예 2 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 대신에 화합물 MT-11 을 사용한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 12 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00099
(실시예 13)
실시예 13 의 유기 EL 소자는, 실시예 12 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-6 을 사용한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 13 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00100
(실시예 14)
실시예 14 의 유기 EL 소자는, 실시예 12 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-7 을 사용한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 14 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00101
(실시예 15)
실시예 15 의 유기 EL 소자는, 실시예 12 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-8 을 사용한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 15 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00102
(비교예 4)
비교예 4 의 유기 EL 소자는, 실시예 12 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-11 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 4 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-11 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-9 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 4 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00103
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 12 ∼ 15, 비교예 4 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 10 에 나타낸다.
Figure pat00104
표 10 에 나타내는 바와 같이, 실시예 12 ∼ 15 의 유기 EL 소자는, 비교예 4 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 4 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-11 을 포함할 뿐이다. 비교예 4 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 12 ∼ 15 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 12 에서는 화합물 MT-4 를, 실시예 13 에서는 화합물 MT-6 을, 실시예 14 에서는 화합물 MT-7 을, 실시예 15 에서는 화합물 MT-8 을, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 12 ∼ 15 의 유기 EL 소자는, 비교예 4 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율이나 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 16)
실시예 16 의 유기 EL 소자는, 실시예 12 의 장벽층에 있어서의 화합물 HB-2 대신에 화합물 HB-3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 12 와 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 16 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00105
(실시예 17)
실시예 17 의 유기 EL 소자는, 실시예 16 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-6 을 사용한 것 이외에는, 실시예 16 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 17 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00106
(실시예 18)
실시예 18 의 유기 EL 소자는, 실시예 16 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-7 을 사용한 것 이외에는, 실시예 16 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 18 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00107
(실시예 19)
실시예 19 의 유기 EL 소자는, 실시예 16 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-4 대신에 화합물 MT-8 을 사용한 것 이외에는, 실시예 16 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 19 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00108
(비교예 5)
비교예 5 의 유기 EL 소자는, 실시예 16 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-11 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 16 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 5 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-11 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-9 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 5 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00109
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 16 ∼ 19, 비교예 5 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 11 에 나타낸다.
Figure pat00110
표 11 에 나타내는 바와 같이, 실시예 16 ∼ 19 의 유기 EL 소자는, 비교예 5 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 5 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-9 와, 화합물 MT-11 을 포함할 뿐이다. 비교예 5 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 16 ∼ 19 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 16 에서는 화합물 MT-4 를, 실시예 17 에서는 화합물 MT-6 을, 실시예 18 에서는 화합물 MT-7 을, 실시예 19 에서는 화합물 MT-8 을, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 16 ∼ 19 의 유기 EL 소자는, 비교예 5 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율이나 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 20)
25 ㎜ × 75 ㎜ × 1.1 ㎜ 두께의 ITO 투명 전극 (양극) 이 부착된 유리 기판 (지오매틱사 제조) 을, 이소프로필알코올 중에서 5 분간 초음파 세정을 실시한 후, UV 오존 세정을 30 분간 실시하였다. ITO 의 막두께는, 70 ㎚ 로 하였다.
세정 후의 투명 전극 라인이 부착된 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 먼저 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 하여 화합물 HI 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 정공 주입층을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1 을 증착하고, HI 막 상에 막두께 65 ㎚ 의 제 1 정공 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 제 2 정공 수송층을 형성하였다.
또한, 이 제 2 정공 수송층 상에, 화합물 CBP 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 제 1 장벽층을 형성하였다.
다음으로, 이 제 1 장벽층에 화합물 MT-13 과, 화합물 MT-12 와, 화합물 MT-10 을 공증착하고, 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성하였다. 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 50 질량％, 화합물 MT-13 의 농도를 49 질량％ 로 하였다.
다음으로, 이 발광층 상에, 화합물 HB-2 를 증착하고, 막두께 5 ㎚ 의 제 2 장벽층을 형성하였다.
다음으로, 이 제 2 장벽층 상에, 화합물 ET-1 을 증착하고, 막두께 30 ㎚ 의 전자 수송층을 형성하였다.
다음으로, 이 전자 수송층 상에, 불화리튬 (LiF) 을 증착하고, 막두께 1 ㎚ 의 전자 주입성 전극 (음극) 을 형성하였다.
그리고, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄 (Al) 을 증착하고, 막두께 80 ㎚ 의 금속 Al 음극을 형성하였다.
실시예 20 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00111
(실시예 21)
실시예 21 의 유기 EL 소자는, 실시예 20 의 발광층에 포함되는 화합물의 농도에 대해, 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 25 질량％, 화합물 MT-13 의 농도를 74 질량％ 로 한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 21 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00112
(실시예 22)
실시예 22 의 유기 EL 소자는, 실시예 20 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-13 대신에 화합물 MT-5 를 사용하고, 발광층에 포함되는 화합물의 농도에 대해, 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 24 질량％, 화합물 MT-5 의 농도를 75 질량％ 로 한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 22 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00113
(비교예 6)
비교예 6 의 유기 EL 소자는, 실시예 20 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-12 와, 화합물 MT-10 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 6 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 6 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00114
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 20 ∼ 22, 비교예 6 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 12 에 나타낸다.
Figure pat00115
표 12 에 나타내는 바와 같이, 실시예 20 ∼ 22 의 유기 EL 소자는, 비교예 6 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 6 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-10 과, 화합물 MT-12 를 포함할 뿐이다. 비교예 6 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 20 ∼ 22 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 20, 21 에서는 화합물 MT-13 을, 실시예 22 에서는 화합물 MT-5 를, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 20 ∼ 22 의 유기 EL 소자는, 비교예 6 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율, 전력 효율 및 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 23)
실시예 23 의 유기 EL 소자는, 실시예 20 의 장벽층에 있어서의 화합물 HB-2 대신에 화합물 HB-3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 23 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00116
(실시예 24)
실시예 24 의 유기 EL 소자는, 실시예 23 의 발광층에 포함되는 화합물의 농도에 대해, 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 25 질량％, 화합물 MT-13 의 농도를 74 질량％ 로 한 것 이외에는, 실시예 23 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 24 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00117
(실시예 25)
실시예 25 의 유기 EL 소자는, 실시예 23 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-13 대신에 화합물 MT-5 를 사용하고, 발광층에 포함되는 화합물의 농도에 대해, 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 24 질량％, 화합물 MT-5 의 농도를 75 질량％ 로 한 것 이외에는, 실시예 23 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 25 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00118
(비교예 7)
비교예 7 의 유기 EL 소자는, 실시예 23 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-12 와, 화합물 MT-10 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 23 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 7 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 7 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00119
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 23 ∼ 25, 비교예 7 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 13 에 나타낸다.
Figure pat00120
표 13 에 나타내는 바와 같이, 실시예 23 ∼ 25 의 유기 EL 소자는, 비교예 7 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 7 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-10 과, 화합물 MT-12 를 포함할 뿐이다. 비교예 7 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 23 ∼ 25 의 유기 EL 소자는, 발광층에 추가로 제 3 재료를 함유하고 있었다. 구체적으로는, 실시예 23, 24 에서는 화합물 MT-13 을, 실시예 25 에서는 화합물 MT-5 를, 각각 제 3 재료로서 발광층에 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 23 ∼ 25 의 유기 EL 소자는, 비교예 7 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율, 전력 효율 및 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 26)
실시예 26 의 유기 EL 소자는, 실시예 20 의 발광층에 있어서의 화합물 MT-10 대신에 화합물 MT-11 을 사용하고, 발광층에 포함되는 화합물의 농도에 대해, 화합물 MT-11 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 25 질량％, 화합물 MT-13 의 농도를 74 질량％ 로 한 것 이외에는, 실시예 20 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 26 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00121
(비교예 8)
비교예 8 의 유기 EL 소자는, 실시예 26 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-12 와, 화합물 MT-11 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 26 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 8 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-11 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 8 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00122
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 26 및 비교예 8 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 14 에 나타낸다.
Figure pat00123
표 14 에 나타내는 바와 같이, 실시예 26 의 유기 EL 소자는, 비교예 8 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 8 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-11 과, 화합물 MT-12 를 포함할 뿐이다. 비교예 8 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 26 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-13 을 추가로 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 26 의 유기 EL 소자는, 비교예 8 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율, 전력 효율 및 외부 양자 효율이 높았다.
(실시예 27)
실시예 27 의 유기 EL 소자는, 실시예 26 의 장벽층에 있어서의 화합물 HB-2 대신에 화합물 HB-3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 26 과 동일하게 하여 제조하였다. 실시예 27 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00124
(비교예 9)
비교예 9 의 유기 EL 소자는, 실시예 27 에 있어서의 발광층 대신에, 화합물 MT-12 와, 화합물 MT-11 을 공증착하여 막두께 25 ㎚ 의 발광층을 형성한 것 이외에는, 실시예 27 과 동일하게 하여 제조하였다. 비교예 9 의 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 발광층에 있어서의 화합물 MT-11 의 농도를 1 질량％, 화합물 MT-12 의 농도를 99 질량％ 로 하였다. 비교예 9 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
Figure pat00125
[유기 EL 소자의 평가]
실시예 27, 및 비교예 9 에 있어서 제조한 유기 EL 소자에 대해, 전술과 동일하게 하여 평가를 실시하였다. 평가 항목은, 구동 전압, 휘도, CIE1931 색도, 전류 효율 L/J, 전력 효율 η, 주피크 파장 λp, 및 외부 양자 효율 EQE 로 하였다. 평가 결과를 표 15 에 나타낸다.
Figure pat00126
표 15 에 나타내는 바와 같이, 실시예 27 의 유기 EL 소자는, 비교예 9 의 유기 EL 소자보다 발광 효율이 높았다. 비교예 9 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-11 과, 화합물 MT-12 를 포함할 뿐이다. 비교예 9 의 유기 EL 소자에 대해, 실시예 27 의 유기 EL 소자는, 발광층에 화합물 MT-13 을 추가로 함유하고 있었다. 그 결과, 실시예 27 의 유기 EL 소자는, 비교예 9 의 유기 EL 소자보다, 전류 효율, 전력 효율 및 외부 양자 효율이 높았다.
1 : 유기 EL 소자
2 : 기판
3 : 양극
4 : 음극
5 : 발광층
6 : 정공 주입·수송층
7 : 전자 주입·수송층
10 : 유기층.

Claims (38)

  1. 양극과, 발광층과, 음극을 포함하고,
    상기 발광층은 제 1 재료, 제 2 재료 및 제 3 재료를 포함하고,
    상기 제 1 재료는 형광 발광성의 발광 재료이고,
    상기 제 2 재료는 지연 형광 발광성의 재료이고,
    상기 제 3 재료의 일중항 에너지는, 상기 제 2 재료의 일중항 에너지보다 큰 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료의 일중항 에너지 EgS (M2) 는, 상기 제 1 재료의 일중항 에너지 EgS (M1) 보다 큰 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 는, 상기 제 1 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M1) 보다 크고,
    상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 은, 상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 보다 큰 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 재료의 일중항 에너지 EgS (M2) 와, 상기 제 2 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M2) 의 차 ΔST (M2) 가, 하기 수학식 (수학식 1) 의 관계를 만족하고 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    ΔST (M2) = EgS (M2) － Eg77K (M2) ＜ 0.3 [eV] … (수학식 1)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료의 일중항 에너지 EgS (M1) 과, 상기 제 1 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M1) 의 차 ΔST (M1) 이, 하기 수학식 (수학식 2) 의 관계를 만족하고 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    ΔST (M1) = EgS (M1) － Eg77K (M1) ＞ 0.3 [eV] … (수학식 2)
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료의 일중항 에너지 EgS (M3) 과, 상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 의 차 ΔST (M3) 이, 하기 수학식 (수학식 3) 의 관계를 만족하고 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    ΔST (M3) = EgS (M3) － Eg77K (M3) ＞ 0.3 [eV] … (수학식 3)
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M3) 과, 상기 제 2 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M2) 가 하기 수학식 (수학식 4) 의 관계를 만족하고 있는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Ip (M3) ≥ Ip (M2) … (수학식 4)
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료의 77 [K] 에 있어서의 에너지 갭 Eg77K (M3) 은, 2.9 eV 이상인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료의 이온화 포텐셜 Ip (M3) 은, 6.3 eV 이상인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료의 전자 친화력 Af (M3) 은, 2.8 eV 이상인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 방향족 탄화수소 화합물, 또는 방향족 복소 고리 화합물인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하나의 분자 중에 하기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조 및 하기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조 중 적어도 어느 것을 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00127

    (상기 일반식 (31) 에 있어서, X31 ∼ X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, 단, X31 ∼ X36 중 적어도 어느 것은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
    상기 일반식 (32) 에 있어서, Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, 단, Y31 ∼ Y38 중 적어도 어느 것은, 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고, Y39 는, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자이다.)
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (33) 및 하기 일반식 (34) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 기로서 상기 제 3 재료에 포함되는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00128

    (상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
    R31 은 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 R31 은 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 R31 은 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 X31, 상기 X32, 상기 X34, 상기 X36 은 각각 독립적으로 CR31 인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (35), 하기 일반식 (36), 하기 일반식 (37), 하기 일반식 (38), 하기 일반식 (39), 및 하기 일반식 (30a) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 것의 기로서 상기 제 3 재료에 포함되는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00129

    Figure pat00130

    (상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서,
    Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
    R32 는 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R32 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    상기 일반식 (35) ∼ (36) 에 있어서, Y39 는 질소 원자이고,
    상기 일반식 (37) ∼ (39), (30a) 에 있어서, Y39 는 NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    R33 은 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 R32 는 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R32 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 R32 는 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 일반식 (35) 에 있어서, Y31 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 이고,
    상기 일반식 (36) 및 상기 일반식 (37) 에 있어서, Y31 ∼ Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 이고,
    상기 일반식 (38) 에 있어서, Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 이고,
    상기 일반식 (39) 에 있어서, Y32 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 CR32 이고, 상기 일반식 (30a) 에 있어서, Y32 ∼ Y37 은, 각각 독립적으로 CR32 인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하기 일반식 (30b) 로 나타내는 기를 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00131

    (상기 일반식 (30b) 에 있어서,
    X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
    Y31, Y32, Y34 ∼ Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR32, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
    R31 및 R32 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31 및 R32 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31 및 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    Y39 는 NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    R33 은 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    X32 와 Y34 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X34 와 Y32 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR53R54 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
    R51 ∼ R54 는, 각각 독립적으로 상기 R33 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
    상기 일반식 (30b) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하기 일반식 (30c) 로 나타내는 기를 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00132

    (상기 일반식 (30c) 에 있어서,
    X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
    Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
    Y41 ∼ Y45, Y47, Y48 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR34, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
    R31, R32, R34 는, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31, R32, R34 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R32, 상기 R34 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    Y39 는 NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    Y49 는 NR35, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    R33, R35 는, 각각 독립적으로 치환기이고, 이 R33, R35 에 있어서의 치환기는,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33, 상기 R35 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    X32 와 Y34 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR51R52 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X34 와 Y32 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR53R54 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
    R51 ∼ R54 는, 각각 독립적으로 상기 R33, R35 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
    상기 일반식 (30c) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하기 일반식 (30d) 로 나타내는 기를 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00133

    (상기 일반식 (30d) 에 있어서,
    X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
    X41, X43, X44, X45 는, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR36 이고,
    R31, R36 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31, R36 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R36 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    X32 와 X41 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X34 와 X45 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR57R58 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
    R55 ∼ R58 은 각각 독립적으로 치환기이고, 이 R55 ∼ R58 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R55 ∼ R58 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    상기 일반식 (30d) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하기 일반식 (30e) 로 나타내는 기를 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00134

    (상기 일반식 (30e) 에 있어서,
    X31, X32, X34, X36 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR31 이고,
    X41, X43, X44, X45 는, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR36 이고,
    Y31 ∼ Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR32, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
    R31, R32, R36 은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R31, R36 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R31, 상기 R32, 상기 R36 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    Y39 는 NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    R33 은 치환기이고, 이 R33 에 있어서의 치환기는,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    X32 와 X41 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR55R56 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X34 와 X45 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR57R58 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X41 과 Y37 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR59R60 을 통해서 가교되어 있어도 되고,
    X43 과 Y35 은, 산소 원자, 황 원자, 또는 CR61R62 를 통해서 가교되어 있어도 되고,
    R55 ∼ R62 는, 각각 독립적으로 상기 R33 에 있어서의 치환기와 동일한 의미이며,
    상기 일반식 (30e) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  25. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 하기 일반식 (30f) 로 나타내는 기를 포함하는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
    Figure pat00135

    (상기 일반식 (30f) 에 있어서,
    Y31, Y32, Y34, Y35, Y37, Y38 은, 각각 독립적으로 질소 원자, 또는 CR32 이고,
    Y41 ∼ Y45, Y47, Y48 은, 각각 독립적으로 질소 원자, CR34, 또는 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이고,
    R32, R34 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R32, R34 에 있어서의 치환기는,
    할로겐 원자,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R32, 상기 R34 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    Y39 는 NR33, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    Y49 는 NR35, 산소 원자, 또는 황 원자이고,
    R33, R35 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 이 R33, R35 에 있어서의 치환기는,
    시아노기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 20 의 시클로알킬기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기,
    치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 50 의 알킬실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 50 의 아릴실릴기,
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및
    치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이고, 단, 상기 R33, 상기 R35 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리이고,
    상기 일반식 (30f) 에 있어서, 파선 부분은 상기 제 3 재료의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.)
  26. 제 12 항에 있어서,
    상기 Y39 는 산소 원자, 또는 황 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  27. 제 12 항에 있어서,
    상기 Y39 는 산소 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 Y39 및 상기 Y49 는, 각각 독립적으로 산소 원자, 또는 황 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  29. 제 22 항에 있어서,
    상기 Y39 및 상기 Y49 는, 산소 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 재료는 분자 중에 축합 방향족 탄화수소 고리를 갖고 있지 않는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 인광 발광성의 금속 착물을 함유하고 있지 않는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  32. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 주피크 파장이 550 ㎚ 이하인 형광 발광을 나타내는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 주피크 파장이 480 ㎚ 이하인 형광 발광을 나타내는 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  34. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료는 피렌 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노크리센 유도체, 아미노피렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 플루오렌 유도체, 디아민 유도체, 트리아릴아민 유도체, 및 스티릴아민 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 화합물인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 구비하는 전자 기기.
  36. 제 25 항에 있어서,
    상기 Y39 및 상기 Y49 는, 각각 독립적으로, 산소 원자, 또는 황 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  37. 제 25 항에 있어서,
    상기 Y39 및 상기 Y49 는, 산소 원자인 유기 일렉트로 루미네센스 소자.
  38. 제 36 항 또는 제 37 항에 기재된 유기 일렉트로 루미네센스 소자를 구비하는 전자 기기.
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