KR20190128149A

KR20190128149A - 유기 일렉트로 루미네선스 소자

Info

Publication number: KR20190128149A
Application number: KR1020197021122A
Authority: KR
Inventors: ？지 모치즈키; 다케시 야마모토; 나오아키 가바사와
Original assignee: 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-15
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-11-15
Also published as: EP3598517A1; US11672169B2; WO2018168674A1; TW201837159A; EP3598517A4; JPWO2018168674A1; KR20230163577A; TWI827538B; US20210135116A1; CN110226240A; JP7104686B2

Abstract

본 발명의 목적은, (1) 발광 효율 및 전력 효율이 높고, (2) 발광 개시 전압이 낮고, (3) 실용 구동 전압이 낮고, (4) 특히 장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다. 본 발명에 의하면, 적어도 양극, 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서, 상기 제 2 정공 수송층이 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고, 상기 전자 수송층이 하기 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 유도체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자가 제공된다. 또한, 하기 일반식 (2) 에 있어서의 A 는, 하기 구조식 (3) 으로 나타내는 1 가기를 나타낸다.

Description

유기 일렉트로 루미네선스 소자

본 발명은, 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 관한 것으로, 상세하게는 특정한 아릴아민 화합물과 특정한 피리미딘 유도체를 사용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자 (이후, 유기 EL 소자라고 약칭한다) 에 관한 것이다.

유기 EL 소자는 자기 발광성 소자로, 액정 소자에 비하여 밝고 시인성이 우수하여, 선명한 표시가 가능하다. 그 때문에, 유기 EL 소자에 대하여 활발한 연구가 이루어져 왔다.

1987년에 이스트만·코닥사의 C. W. Tang 등은, 발광을 위한 각종 역할을 각 재료에 분담한 적층 구조로 함으로써, 실용적인 유기 EL 소자의 개발에 성공하였다. 이러한 유기 EL 소자는, 전자를 수송할 수 있는 형광체와 정공을 수송할 수 있는 유기물을 적층함으로써 구성되는 것으로, 정전하와 부전하를 형광체의 층 중에 주입하여 발광시킴으로써, 10 V 이하의 전압으로 1000 ㏅/㎡ 이상의 고휘도가 얻어진다는 것이다 (특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

현재까지, 유기 EL 소자에는 많은 개량이 이루어져 있다. 예를 들어, 적층 구조에 있어서의 각 층의 역할을 더욱 세분화하고, 기판 상에, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극을 형성하면, 고효율과 내구성이 달성되는 것이 일반적으로 알려져 있다.

또한, 발광 효율의 추가적인 향상을 목적으로 하여 삼중항 여기자의 이용이 시도되어, 인광 발광성 화합물의 이용이 검토되고 있다. 또한, 열 활성화 지연 형광 (TADF) 에 의한 발광을 이용하는 소자도 개발되어 있다. 2011년에 큐슈 대학의 아다치 등은, 열 활성화 지연 형광 재료를 사용한 소자에 의해 5.3 ％ 의 외부 양자 효율을 실현시키고 있다.

발광층은, 일반적으로 호스트 재료라고 칭해지는 전하 수송성의 화합물에, 형광성 화합물, 인광 발광성 화합물 또는 지연 형광을 방사하는 재료를 도프하여 제작할 수도 있다. 유기 EL 소자에 있어서의 유기 재료의 선택은, 그 소자의 효율이나 내구성 등 여러 특성에 큰 영향을 준다.

유기 EL 소자에 있어서는, 양전극으로부터 주입된 전하가 발광층에서 재결합하여 발광이 얻어지는데, 정공, 전자의 양전하를 어떻게 효율적으로 발광층에 전달하는지가 중요하여, 캐리어 밸런스가 우수한 소자로 할 필요가 있다. 또한, 정공 주입성을 높이고, 음극으로부터 주입된 전자를 블록하는 전자 저지성을 높이는 것에 의해, 정공과 전자가 재결합하는 확률을 향상시키고, 나아가 발광층 내에서 생성된 여기자를 가두는 것에 의해, 고발광 효율을 얻을 수 있다. 그 때문에, 정공 수송 재료가 하는 역할은 중요하고, 정공 주입성이 높고, 정공의 이동도가 크고, 전자 저지성이 높고, 나아가 전자에 대한 내구성이 높은 정공 수송 재료가 요구되고 있다.

또한, 소자의 수명에 관해서는 재료의 내열성이나 아모르퍼스성도 중요하다. 내열성이 낮은 재료에서는, 소자 구동시에 발생하는 열에 의해, 저온에서도 열 분해가 일어나, 재료가 열화한다. 아모르퍼스성이 낮은 재료에서는, 단시간에도 박막의 결정화가 일어나, 소자가 열화한다. 그 때문에 사용하는 재료에는 내열성이 높고, 아모르퍼스성이 양호한 성질이 요구된다.

지금까지 유기 EL 소자에 이용되어 온 정공 수송 재료로는, N,N'-디페닐-N,N'-디(α-나프틸)벤지딘 (NPD) 이나 다양한 방향족 아민 유도체가 있다 (특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). NPD 는 양호한 정공 수송성을 가지고 있지만, 내열성의 지표가 되는 유리 전이점 (Tg) 이 96 ℃ 로 낮아, 고온 조건하에서는 결정화에 의한 소자 특성의 저하가 일어난다.

또한, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 방향족 아민 유도체 중에는, 정공의 이동도가 10^-3 ㎠/Vs 이상으로 우수한 이동도를 갖는 화합물도 있지만, 전자 저지성이 불충분하기 때문에, 전자의 일부가 발광층을 빠져 나가게 되어, 발광 효율의 향상을 기대할 수 없다. 따라서, 추가적인 고효율화를 위하여, 보다 전자 저지성이 높고, 박막이 보다 안정적이고 내열성이 높은 재료가 요구되고 있다.

또한, 특허문헌 3 에는, 내구성이 높은 방향족 아민 유도체가 보고되어 있다. 그러나, 특허문헌 3 의 방향족 아민 유도체는, 전자 사진 감광체의 전하 수송 재료로서 사용되는 것으로, 유기 EL 소자에 사용한 예에 대해서는 전혀 검토되어 있지 않다.

내열성이나 정공 주입성 등의 특성을 개량한 화합물로서, 치환 카르바졸 구조를 갖는 아릴아민 화합물이 제안되어 있다 (특허문헌 4, 특허문헌 5 참조). 이들 화합물을 정공 주입층 또는 정공 수송층에 사용한 소자에서는, 내열성이나 발광 효율 등의 개량은 되어 있지만, 그 정도는 여전히 충분하다고는 할 수 없고, 추가적인 저구동 전압화나 추가적인 고발광 효율화가 요구되고 있다.

이와 같이, 정공의 주입·수송성, 전자의 주입·수송성, 박막의 안정성, 내구성 등이 우수한 재료를 각종 조합하고, 소자 제작의 수율 향상이나, 유기 EL 소자의 소자 특성의 개선, 예를 들어, 정공과 전자가 고효율로 재결합할 수 있고, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 장수명인 소자의 실현이 요구되고 있다.

일본 공개특허공보 평8-048656호 일본 특허 제3194657호 일본 특허 제4943840호 일본 공개특허공보 2006-151979호 국제 공개 제2008/62636호 국제 공개 제2011/059000호 국제 공개 제2003/060956호 일본 공개특허공보 평7-126615호 일본 공개특허공보 2005-108804호

본 발명의 목적은, 정공의 주입·수송성, 전자의 주입·수송성, 전자 저지성, 박막 상태에서의 안정성, 내구성 등이 우수한 유기 EL 소자용의 각종 재료를, 각각의 재료가 갖는 특성이 효과적으로 발현할 수 있도록 조합함으로써, (1) 발광 효율 및 전력 효율이 높고, (2) 발광 개시 전압이 낮고, (3) 실용 구동 전압이 낮고, (4) 특히 장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다.

그래서 본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 아릴아민계 재료가, 정공의 주입·수송성, 박막의 안정성 및 내구성이 우수하다는 점에 주목하였다. 또한, 피리미딘 유도체가 전자의 주입·수송성, 박막의 안정성 및 내구성이 우수하다는 점에도 주목하였다.

본 발명자들은, 정공 수송층을 2 층 구성으로 하고, 또한, 특정한 구조를 갖는 아릴아민 화합물을 발광층에 인접하는 정공 수송층 (제 2 정공 수송층) 의 재료로서 선택하면, 발광층에 정공을 효율적으로 주입·수송할 수 있다는 지견을 얻었다. 또한, 특정한 구조를 갖는 피리미딘 유도체를 전자 수송층의 재료로서 선택하면, 발광층에 전자를 효율적으로 주입·수송할 수 있다는 지견도 얻었다.

그리고, 이러한 아릴아민 화합물과 피리미딘 유도체의 조합에 대하여 더욱 다양한 재료를 조합하고, 캐리어 밸런스가 정치 (精緻) 화된 재료의 조합을 검토하고, 소자의 특성 평가를 예의 실시하였다. 그 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉 본 발명에 의하면, 적어도 양극, 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서,

상기 제 2 정공 수송층이, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고,

상기 전자 수송층이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 유도체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자가 제공된다.

식 중,

Ar¹ ∼ Ar⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타낸다.

식 중,

Ar⁵ 는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,

Ar⁶, Ar⁷ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,

Ar⁶ 과 Ar⁷ 이 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없고,

A 는, 하기 구조식 (3) 으로 나타내는 1 가기를 나타낸다.

식 중,

Ar⁸ 은, 방향족 복소 고리기를 나타내고,

R¹ ∼ R⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,

R¹ ∼ R⁴ 와 Ar⁸ 은, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.

본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 양태는 이하와 같다.

1) 상기 제 1 정공 수송층이, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 상기 트리아릴아민 구조가 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있는 트리아릴아민 화합물을 함유하는 것.

2) 상기 트리아릴아민 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 4 개 갖는 트리아릴아민 화합물인 것.

식 중,

R⁵ ∼ R¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타낸다.

r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고,

r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 이 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 가 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 복수 개 결합하는 R⁵ ∼ R¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 또한, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.

L¹ ∼ L³ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 하기 구조식 (B) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다.

식 중, n1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.

3) 상기 제 1 정공 수송층이, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 상기 트리아릴아민 구조가, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있는 트리아릴아민 화합물을 함유하는 것.

4) 상기 트리아릴아민 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는 것.

식 중,

R¹⁷ ∼ R²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타낸다.

r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고,

r¹⁹, r²⁰ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 가 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r¹⁹, r²⁰ 이 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 복수 개 결합하는 R¹⁷ ∼ R²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 또한, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.

L⁴ 는, 하기 구조식 (C) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다.

5) 상기 피리미딘 유도체가, 하기 일반식 (2a) 로 나타내는 것.

식 중, Ar⁵ ∼ Ar⁷ 및 A 는, 상기 일반식 (2) 에서 기재한 바와 같은 의미이다.

6) 상기 피리미딘 유도체가, 하기 일반식 (2b) 로 나타내는 것.

7) 상기 일반식 (2) 에 있어서, A 가 하기 구조식 (3a) 로 나타내는 1 가기인 것.

식 중, Ar⁸ 및 R¹ ∼ R⁴ 는, 상기 구조식 (3) 에서 기재한 바와 같은 의미이다.

본 명세서에서는, 특기하지 않는 한, Ar¹ ∼ Ar⁸ 및 R¹ ∼ R²² 로 나타내는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 및 아릴옥시기는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 무치환이어도 된다. 동일하게, Ar¹ ∼ Ar⁸ 및 R¹ ∼ R²² 로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 이러한 치환기도, 특기하지 않는 한, 추가로 치환기를 가지고 있어도 되고, 무치환이어도 된다. 고리 형성에 기여하는 메틸렌기도, 특기하지 않는 한, 치환기를 가지고 있어도 되고, 무치환이어도 된다.

또한, 본 명세서에 있어서 「축합 다고리 방향족기」 는, 헤테로 원자를 갖지 않는 것으로 한다.

알킬기, 알케닐기, 알킬옥시기 등의 지방족 탄화수소기는, 특기하지 않는 한, 직사슬형이어도 되고 분기형이어도 된다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 정공 수송층의 구성 재료로서 사용하고, 바람직한 양태에 있어서는, 상기 일반식 (4) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 또는 상기 일반식 (5) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물도 정공 수송층의 구성 재료로서 사용한다. 이들 화합물은, 정공의 이동도가 높기 때문이다.

본 발명에서는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 유도체를, 유기 EL 소자의 전자 수송층의 구성 재료로서 사용한다. 이러한 피리미딘 유도체는, 전자 주입·수송성이 우수하기 때문이다.

본 발명에서는, 정공 주입·수송성, 전자 주입·수송성, 박막의 안정성 또는 내구성이 우수한 유기 EL 소자용의 재료 중, 정공의 주입·수송의 역할 및 전자의 주입·수송의 역할이 효과적으로 발현되도록 캐리어 밸런스를 고려하여, 특정한 구조를 갖는 아릴아민 화합물과 특정한 구조를 갖는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물을 조합하고 있다. 그 때문에, 본 발명의 유기 EL 소자는, 종래의 유기 EL 소자에 비하여, 정공 수송층으로부터 발광층으로의 정공 수송 효율 및 전자 수송층으로부터 발광층으로의 전자 수송 효율이 향상된다.

이렇게 하여, 본 발명의 유기 EL 소자에서는, 발광 효율이 향상됨과 함께, 구동 전압이 저하하여, 내구성이 향상된다. 즉, 고효율, 저구동 전압으로서, 특히 장수명의 유기 EL 소자를 실현한다.

또한, 바람직한 양태에 있어서는, 상기 서술한 제 2 정공 수송층용 재료인 아릴아민 화합물에 대하여, 특정한 구조를 갖는 트리아릴아민 화합물을 제 1 정공 수송층의 재료로서 조합하여, 캐리어 밸런스를 보다 정치화시켜 발광층에 정공을 보다 효율적으로 주입·수송할 수 있도록 하였다. 그 결과, 고효율, 저구동 전압으로서, 보다 장수명의 유기 EL 소자를 실현하였다. 본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 종래의 유기 EL 소자의 발광 효율 및 구동 전압을 개량할 수 있고, 또한 내구성을 대폭 개량할 수 있다.

도 1 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-1 ∼ 1-6 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 2 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-8 ∼ 1-12 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 3 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-13 ∼ 1-18 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 4 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-19 ∼ 1-24 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 5 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-25 ∼ 1-30 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 6 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-31 ∼ 1-36 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 7 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-37 ∼ 1-42 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 8 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-43 ∼ 1-48 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 9 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-49 ∼ 1-54 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 10 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-55 ∼ 1-60 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 11 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-61 ∼ 1-66 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 12 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-67 ∼ 1-72 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 13 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-73 ∼ 1-78 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 14 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-79 ∼ 1-84 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 15 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-85 ∼ 1-90 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 16 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-91 ∼ 1-96 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 17 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-97 ∼ 1-102 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 18 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-103 ∼ 1-108 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 19 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-109 ∼ 1-114 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 20 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-115 ∼ 1-120 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 21 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-121 ∼ 1-126 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 22 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-127 ∼ 1-132 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 23 은 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-133 ∼ 1-136 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 24 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-139 ∼ 1-144 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 25 는 아릴아민 화합물 I 인 화합물 1-145 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 26 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-1 ∼ 2-6 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 27 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-7 ∼ 2-12 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 28 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-13 ∼ 2-18 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 29 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-19 ∼ 2-24 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 30 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-25 ∼ 2-30 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 31 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-31 ∼ 2-36 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 32 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-37 ∼ 2-42 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 33 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-43 ∼ 2-48 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 34 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-49 ∼ 2-54 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 35 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-55 ∼ 2-60 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 36 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-61 ∼ 2-66 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 37 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-67 ∼ 2-72 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 38 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-73 ∼ 2-78 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 39 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-79 ∼ 2-84 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 40 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-85 ∼ 2-90 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 41 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-91 ∼ 2-96 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 42 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-97 ∼ 2-102 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 43 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-103 ∼ 2-108 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 44 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-109 ∼ 2-114 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 45 는 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-115 ∼ 2-120 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 46 은 피리미딘 유도체 II 인 화합물 2-121 ∼ 2-125 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 47 은 트리아릴아민 화합물 III 인 화합물 4-1 ∼ 4-7 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 48 은 트리아릴아민 화합물 III 인 화합물 4-8 ∼ 4-13 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 49 는 트리아릴아민 화합물 III 인 화합물 4-14 ∼ 4-17 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 50 은 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물 중, 트리아릴아민 화합물 III 이외의 화합물의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 51 은 트리아릴아민 화합물 IV 인 화합물 5-1 ∼ 5-6 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 52 는 트리아릴아민 화합물 IV 인 화합물 5-7 ∼ 5-12 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 53 은 트리아릴아민 화합물 IV 인 화합물 5-13 ∼ 5-18 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 54 는 트리아릴아민 화합물 IV 인 화합물 5-19 ∼ 5-23 의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 55 는 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물 중, 트리아릴아민 화합물 IV 이외의 화합물의 구조식을 나타내는 도면이다.
도 56 은 실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 5 의 유기 EL 소자 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 유기 EL 소자는, 유리 기판이나 투명 플라스틱 기판 (예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트 기판) 등의 기판 상에, 양극, 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극이 이 순서로 형성된 기본 구조를 가지고 있다.

이와 같은 기본 구조를 가지고 있는 한, 본 발명의 유기 EL 소자의 층 구조는 다양한 양태를 취할 수 있다. 예를 들어, 제 2 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 저지층을 갖는 양태, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 갖는 양태, 전자 수송층과 음극 사이에 전자 주입층을 갖는 양태를 들 수 있다. 이들 다층 구조에 있어서는 유기층을 몇 층 생략 혹은 겸하는 것이 가능하고, 예를 들어 전자 주입층과 전자 수송층을 겸한 구성으로 하는 것 등을 할 수 있다.

각 층의 상세한 설명은 후술하지만, 본 발명에서는, 제 2 정공 수송층이, 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물 (이하, 이것을 「아릴아민 화합물 I」 이라고 하는 경우가 있다) 을 함유하고 있고, 또한, 전자 수송층이, 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 유도체 (이하, 이것을 「피리미딘 유도체 II」 라고 하는 경우가 있다) 를 함유하고 있는 점에 중요한 특징을 갖는다. 이하, 아릴아민 화합물 I 과 피리미딘 유도체 II 에 대하여 설명한다.

＜아릴아민 화합물 I＞

제 2 정공 수송층에 함유되는 아릴아민 화합물 I 은, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는다.

(Ar¹ ∼ Ar⁴)

Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 피리미딜기, 트리아질기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살릴기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기 등을 들 수 있다.

Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 중수소 원자, 시아노기 및 니트로기 외에 이하의 기를 들 수 있다.

할로겐 원자, 예를 들어 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 ;

탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, t-부틸기, n-펜틸기, 3-메틸부틸기, tert-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, tert-헥실기

탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 예를 들어 메틸옥시기, 에틸옥시기, 프로필옥시기 ;

알케닐기, 예를 들어 비닐기, 알릴기 ;

아릴옥시기, 예를 들어 페닐옥시기, 톨릴옥시기 ;

아릴알킬옥시기, 예를 들어 벤질옥시기, 페네틸옥시기 ;

방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기, 예를 들어 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 ;

방향족 복소 고리기, 예를 들어 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살릴기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르볼리닐기 ;

이들 치환기는, 무치환이어도 되지만, 추가로 상기 예시한 치환기가 치환되어 있어도 된다.

또한, 이들 치환기끼리는, 독립적으로 존재하여 고리를 형성하고 있지 않아도 되지만, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.

(바람직한 양태)

아릴아민 화합물 I 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 도 1 ∼ 도 25 에 나타내지만, 아릴아민 화합물 I 은, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다. 또한, 화합물 1-7, 화합물 1-14, 화합물 1-137 및 화합물 1-138 은 결번이다.

구체예 중, 화합물 1-108 ∼ 1-144 는, 「방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 및 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 치환기를 2 개 갖는 페닐기」 를 복수 갖는데, 이러한 페닐기 중 지면 상 가장 오른쪽에 그려지는 페닐기가, 일반식 (1) 중의 Ar¹ 및 Ar² 로 치환된 페닐기에 해당한다.

Ar¹ 로는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기 또는 플루오레닐기가 보다 바람직하다.

Ar¹ 로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로는, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 나프틸기 또는 플루오레닐기가 보다 바람직하다.

Ar² 로는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하고, 페닐기가 특히 바람직하다.

Ar² 로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로는, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하다.

Ar³ 으로는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 비페닐릴기 또는 플루오레닐기가 보다 바람직하다.

Ar³ 이 페닐기이고, 이러한 페닐기가 치환기로서 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 갖는 경우, 치환기의 수는 1 개가 바람직하다.

Ar³ 으로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 치환기의 종류로는, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하다.

Ar⁴ 로는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하다.

Ar⁴ 가 페닐기이고, 이러한 페닐기가 치환기로서 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 갖는 경우, 치환기의 수는 1 개가 바람직하다.

Ar⁴ 로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로는, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하다.

혹은, Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로는, 중수소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 중수소 원자, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기 또는 비닐기가 보다 바람직하다.

이들 치환기끼리가 단결합을 개재하여 서로 결합하여 축합 방향 고리를 형성하는 양태도 바람직하다.

아릴아민 I 은, 스즈키 커플링 등의 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다.

아릴아민 화합물 I 에는, 합성 후, 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제, 실리카 겔, 활성탄, 활성 백토 등에 의한 흡착 정제, 용매에 의한 재결정이나 정석법 등을 실시한다. 최종적으로, 승화 정제 등에 의한 정제를 실시해도 된다. 화합물의 동정은, NMR 분석에 의해 실시한다. 물성치로서, 유리 전이점 (Tg) 과 일 함수의 측정을 실시한다. 유리 전이점 (Tg) 은 박막 상태의 안정성의 지표이다. 일 함수는 정공 수송성의 지표이다.

유리 전이점 (Tg) 은, 분말체를 사용하여 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·에이엑스에스 제조, DSC3100S) 에 의해 구할 수 있다.

일 함수는, ITO 기판 상에 100 ㎚ 의 박막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치 (스미토모 중기계 공업 주식회사, PYS-202) 에 의해 구할 수 있다.

아릴아민 화합물 I 이외의 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되는 화합물 {구체적으로는, 후술하는 피리미딘 유도체 II, 트리아릴아민 화합물 III, 트리아릴아민 화합물 IV 등} 에 대해서도, 합성 후, 동일한 방법에 의해 정제 및 각종 측정을 할 수 있다.

＜피리미딘 유도체 II＞

전자 수송층에 포함되는 피리미딘 유도체 II 는, 하기 일반식 (2) 로 나타낸다.

피리미딘 유도체 II 는, -Ar⁷ 과 -A 의 위치 관계에 따라, 이하의 2 양태로 크게 구별된다.

(Ar⁵ ∼ Ar⁷)

Ar⁵ 는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar⁶, Ar⁷ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar⁶ 과 Ar⁷ 이 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없다.

Ar⁵ ∼ Ar⁷ 로 나타내는 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 테트라키스페닐기, 스티릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등을 들 수 있다.

Ar⁵ ∼ Ar⁷ 로 나타내는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 치환기가 취할 수 있는 양태도 동일하다.

(A)

A 는, 하기 구조식 (3) 으로 나타내는 1 가기를 나타낸다.

Ar⁸ 은, 방향족 복소 고리기를 나타낸다. Ar⁸ 로 나타내는 방향족 복소 고리기로는, 구체적으로, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기 등을 들 수 있다.

Ar⁸ 로 나타내는 방향족 복소 고리기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 치환기가 취할 수 있는 양태도 동일하다.

R¹ ∼ R⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R¹ ∼ R⁴ 와 Ar⁸ 은, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.

R¹ ∼ R⁴ 로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기로는, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, t-부틸기, n-펜틸기, 3-메틸부틸기, tert-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기, tert-헥실기 등을 들 수 있다.

R¹ ∼ R⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 테트라키스페닐기, 스티릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기 등을 들 수 있다.

R¹ ∼ R⁴ 로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 치환기가 취할 수 있는 양태도 동일하다.

피리미딘 유도체 II 는, 그 자체 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다 (특허문헌 6 ∼ 7 참조).

(바람직한 양태)

피리미딘 유도체 II 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 도 26 ∼ 도 46 에 나타내지만, 피리미딘 유도체 II 는, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다. 또한, D 는 중수소를 나타낸다.

피리미딘 유도체 II 는, 상기 일반식 (2a) 로 나타내는 것이 바람직하다.

도 26 ∼ 도 46 에 나타내는 구체예 중 2-1 ∼ 2-49, 2-66 ∼ 2-99, 2-103 ∼ 2-105 및 2-107 ∼ 2-125 가, 일반식 (2a) 에 해당한다.

또한, 일반식 (2) 중의 Ar⁵ 로는, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기 또는 트리페닐레닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기 또는 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.

Ar⁵ 로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로는, 중수소 원자 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 중수소 원자, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기 또는 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.

Ar⁶ 으로는, 무치환이거나 또는 방향족 복소 고리기 이외의 기를 치환기로서 갖는 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하다. 특히, 방향족 복소 고리기 이외의 치환기를 갖는 페닐기가 바람직하다. 이 경우의 치환기로는, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐기 등의 방향족 탄화수소기 ; 또는 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 축합 다고리 방향족기 ; 가 바람직하고, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기 또는 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.

Ar⁷ 로는, 수소 원자가 바람직하다.

구조식 (3) 중의 Ar⁸ 로는, 함질소 복소 고리기, 예를 들어 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기 등이 바람직하고, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 나프틸리디닐기, 페난트롤리닐기 또는 아크리디닐기가 보다 바람직하고, 피리딜기, 피리미디닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 페난트롤리닐기 또는 아크리디닐기가 특히 바람직하다.

이러한 함질소 복소 고리기는, 무치환인 것이 바람직하다.

R¹ ∼ R⁴ 로는, 수소 원자 또는 중수소 원자가 바람직하다.

구조식 (3) 중의 벤젠 고리에 있어서의 Ar⁸ 의 결합 위치는, 박막의 안정성의 관점에서는, 하기 구조식 (3a) 에 나타내는 바와 같이, 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 고리의 결합 위치에 대하여 메타 위치인 것이 바람직하다.

식 중, Ar⁸, R¹ ∼ R⁴ 는, 상기 구조식 (3) 에 기재한 바와 같은 의미이다.

도 26 ∼ 도 46 에 나타내는 구체예 중 2-1 ∼ 2-66, 2-68, 2-71 ∼ 2-72, 2-105 ∼ 2-107 및 2-112 ∼ 2-122 가, 구조식 (3a) 로 나타내는 기 A 를 가지고 있다.

혹은, 합성하기 쉬움의 관점에서는, 구조식 (3) 중의 벤젠 고리에 있어서의 Ar⁸ 의 결합 위치가, 일반식 (2) 에 나타내는 피리미딘 고리의 결합 위치에 대하여, 파라 위치인 것이 바람직하다.

일반식 (2) 에 있어서, Ar⁵ 와 Ar⁶ 이 동일하지 않은 것이, 박막의 안정성의 관점에서 바람직하다.

여기서, Ar⁵ 와 Ar⁶ 이 동일한 기인 경우, 상이한 치환기여도 되고, 혹은, 상이한 치환 위치여도 된다. Ar⁶ 과 Ar⁷ 이 동일한 기인 경우도 동일하다.

일반식 (2) 에 있어서, Ar⁶ 과 Ar⁷ 은 동일한 기여도 되지만, 분자 전체의 대칭성이 양호해지는 것에 의해 결정화하기 쉬워질 우려가 있기 때문에 박막의 안정성의 관점에서, Ar⁶ 과 Ar⁷ 은 상이한 기인 것이 바람직하다. 또한, Ar⁶ 과 Ar⁷ 의 일방이 수소 원자인 것이 바람직하다.

＜유기 EL 소자＞

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는, 상기 아릴아민 화합물 I 이 제 2 정공 수송층에 포함되어 있고, 또한, 상기 피리미딘 유도체 II 가 전자 수송층에 포함되어 있다는 조건을 만족하고 있는 한, 각 층은 다양한 양태를 취할 수 있다. 이하, 도 56 을 참조하여, 각 층에 대하여 상세하게 설명한다.

(양극 (2))

양극으로는, ITO 나 금과 같은 일 함수가 큰 전극 재료가 사용된다.

(정공 주입층 (3))

양극 (2) 과 제 1 정공 수송층 (4) 사이에는, 정공 주입층 (3) 을 형성한다. 정공 주입층 (3) 에는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물 I, 후술하는 일반식 (4) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 III 또는 후술하는 일반식 (5) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 IV 를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은, 정공의 이동도가 높기 때문이다.

혹은, 정공 주입층 (3) 에는, 공지된 재료를 사용할 수도 있다. 공지된 재료로는, 예를 들어, 스타버스트형의 트리아릴아민 유도체, 다양한 트리아릴아민 4 량체 등의 재료 ; 동 프탈로시아닌으로 대표되는 포르피린 화합물 ; 헥사시아노아자트리페닐렌과 같은 억셉터성의 복소 고리 화합물 ; 도포형의 고분자 재료 : 등을 사용할 수 있다.

또한, 정공 주입층 (3) 에는, 그 층에 통상적으로 사용되는 재료에 대하여, 추가로 트리스브로모페닐아민헥사클로르안티몬, 라디알렌 유도체 (WO2014/009310 참조) 등을 P 도핑한 것이나, TPD 등의 벤지딘 유도체의 구조를 그 부분 구조에 갖는 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.

이들 재료를 사용하여, 증착법, 스핀 코트법, 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시하면, 정공 주입층 (3) 을 형성할 수 있다. 이하에 서술하는 각 층도 동일하게, 증착법, 스핀 코트법, 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시함으로써 얻을 수 있다.

(제 1 정공 수송층 (4))

제 1 정공 수송층 (4) 은, 상기의 정공 주입층 (3) 과 제 2 정공 수송층 (5) 사이에 형성된다. 제 1 정공 수송층 (4) 에는, 이하에 예시되는 공지된 재료를 함유시킬 수 있다.

벤지딘 유도체, 예를 들어

N,N'-디페닐-N,N'-디(m-톨릴)벤지딘 (이후, TPD 라고 약칭한다),

N,N'-디페닐-N,N'-디(α-나프틸)벤지딘 (이후, NPD 라고 약칭한다),

N,N,N',N'-테트라비페닐릴벤지딘 등 ;

1,1-비스[4-(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC) ;

정공 수송성의 트리아릴아민 화합물, 예를 들어

분자 중에 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 그 트리아릴아민 구조가, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결된 구조를 갖는 트리아릴아민 화합물 (이하, 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물이라고 약칭하는 경우가 있다),

분자 중에 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 그 트리아릴아민 구조가, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결된 구조를 갖는 트리아릴아민 화합물 (이하, 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물이라고 약칭하는 경우가 있다) ;

단, 제 1 정공 수송층 (4) 에 정공 수송성의 트리아릴아민 화합물을 사용하는 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 의 조성은 정공 주입층 (3) 의 조성과는 상이해야 한다.

제 1 정공 수송층 (4) 에는, 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물 ; 또는 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물 ; 이 바람직하게 사용된다.

또한, 트리아릴아민 화합물에는, 예를 들어 도 55 의 5'-1 및 5'-2 와 같이, 트리아릴아민 구조 중의 2 개의 벤젠 고리가 단결합을 개재하여 결합하고 있는 양태, 즉, 카르바졸 고리 구조를 갖는 양태도 포함되는 것으로 한다.

트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물로는, 후술하는 일반식 (4) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 III 이 바람직하다. 정공 수송성에 더하여, 박막 안정성이나 내열성이 우수하고, 또한 합성이 용이하기 때문이다.

트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물로는, 후술하는 일반식 (5) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 IV 가 바람직하다. 정공 수송성에 더하여, 박막 안정성이나 내열성이 우수하고, 또한 합성이 용이하기 때문이다.

일반식 (4) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 III ;

상기 일반식 (4) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물은, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 4 개 갖는다. 트리아릴아민 구조끼리는, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있다.

(r⁵ ∼ r¹⁶)

r⁵ ∼ r¹⁶ 은, 각각, 벤젠 고리에 결합하고 있는 기 R⁵ ∼ R¹⁶ 의 수를 나타낸다. r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고, r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

r⁵ ∼ r¹⁶ 이 0 인 경우란, 벤젠 고리 상에 R⁵ ∼ R¹⁶ 이 존재하지 않는 것, 즉, R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 기로 벤젠 고리가 치환되어 있지 않은 것을 나타낸다.

r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 이 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 가 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 R⁵ ∼ R¹⁶ 이 복수 결합하고 있다. 이 경우, 복수 결합하고 있는 기는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 또한, 서로 독립적으로 존재하여 고리를 형성하지 않아도 되지만, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. 예를 들어 도 48 의 화합물 4-8 에서는, 2 개의 기 R⁵ (2 개의 비닐기) 가 단결합을 개재하여 결합하여 나프탈렌 고리를 형성하고 있고, 또한, 2 개의 기 R¹⁵ (2 개의 비닐기) 도 단결합을 개재하여 결합하여 나프탈렌 고리를 형성하고 있다.

(R⁵ ∼ R¹⁶)

R⁵ ∼ R¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타낸다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기 또는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기로는, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 비닐기, 알릴기, 이소프로페닐기, 2-부테닐기 등을 들 수 있다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기 또는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기로는, 구체적으로, 메틸옥시기, 에틸옥시기, n-프로필옥시기, 이소프로필옥시기, n-부틸옥시기, tert-부틸옥시기, n-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기, 시클로헵틸옥시기, 시클로옥틸옥시기, 1-아다만틸옥시기, 2-아다만틸옥시기 등을 들 수 있다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 취할 수 있는 양태도 동일하다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 아릴옥시기로는, 구체적으로, 페닐옥시기, 비페닐릴옥시기, 터페닐릴옥시기, 나프틸옥시기, 안트라세닐옥시기, 페난트레닐옥시기, 플루오레닐옥시기, 인데닐옥시기, 피레닐옥시기, 페릴레닐옥시기 등을 들 수 있다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 치환기가 취할 수 있는 양태도 동일하다.

(L¹ ∼ L³)

L¹ ∼ L³ 은, 트리아릴아민 구조끼리를 결합하는 교락기이다. L¹ ∼ L³ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 하기 구조식 (B) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다. 하기 구조식 (B) ∼ (G) 로 나타내는 2 가기는 무치환이어도 되지만, 중수소로 치환되어 있어도 된다. 하기 구조식 (B) 중, n1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.

(바람직한 양태)

트리아릴아민 화합물 III 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 도 47 ∼ 도 49 에 나타내지만, 트리아릴아민 화합물 III 은, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.

전술한 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물 중, 트리아릴아민 화합물 III 이외의 바람직한 화합물의 구체예를 도 50 에 나타내지만, 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물은, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.

R⁵ ∼ R¹⁶ 으로는, 중수소 원자, 염소 원자, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하다.

L¹ ∼ L³ 으로는, 상기 구조식 (B) ∼ (F) 로 나타내는 2 가기 또는 단결합이 바람직하다.

전술한 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물은, 그 자체 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다 (특허문헌 1, 8, 9 참조).

일반식 (5) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물 IV ;

상기 일반식 (5) 로 나타내는 트리아릴아민 화합물은, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 2 개 가지고 있다. 트리아릴아민 구조끼리는, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있다.

(r¹⁷ ∼ r²²)

r¹⁷ ∼ r²² 는, 각각, 벤젠 고리에 결합하고 있는 기 R¹⁷ ∼ R²² 의 수를 나타낸다. r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고, r¹⁹, r²⁰ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타낸다.

r¹⁷ ∼ r²² 가 0 인 경우란, 벤젠 고리 상에 R¹⁷ ∼ R²² 가 존재하지 않는 것, 즉, R¹⁷ ∼ R²² 로 나타내는 기로, 벤젠 고리가 치환되어 있지 않은 것을 나타낸다.

r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 가 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r¹⁹, r²⁰ 이 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 R¹⁷ ∼ R²² 가 복수 결합하고 있다. 이 경우, 복수 결합하고 있는 기는, 동일해도 되고 상이해도 된다. 또한, 서로 독립적으로 존재하여 고리를 형성하고 있지 않아도 되지만, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. 예를 들어 도 53 의 화합물 5-13 에서는, 2 개의 기 R¹⁸ (2 개의 비닐기) 이 단결합을 개재하여 결합하여 나프탈렌 고리를 형성하고 있다.

(R¹⁷ ∼ R²²)

R¹⁷ ∼ R²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타낸다.

R¹⁷ ∼ R²² 로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기로는, 상기 일반식 (4) 의 설명에서 R⁵ ∼ R¹⁶ 으로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.

R¹⁷ ∼ R²² 로 나타내는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기는, 무치환이어도 되지만 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기로는, 상기 Ar¹ ∼ Ar⁴ 로 나타내는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 가져도 되는 치환기로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 치환기가 취할 수 있는 양태도 동일하다.

(L⁴)

L⁴ 는, 2 개의 트리아릴아민 구조를 결합하는 교락기이다. L⁴ 는 하기 구조식 (C) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다.

전술한 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물은, 그 자체 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다 (특허문헌 1, 8, 9 참조).

(바람직한 양태)

트리아릴아민 화합물 IV 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 도 51 ∼ 54 에 나타내지만, 트리아릴아민 화합물 IV 는, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.

전술한 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물 중, 트리아릴아민 화합물 IV 이외의 바람직한 화합물의 구체예를 도 55 에 나타내지만, 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물은, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.

R¹⁷ ∼ R²² 로는, 중수소 원자, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 방향족 탄화수소기가 보다 바람직하다.

L⁴ 로는, 상기 구조식 (C) ∼ (F) 로 나타내는 2 가기 또는 단결합이 바람직하고, 단결합이 보다 바람직하다.

상기의 제 1 정공 수송층용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 제 1 정공 수송층은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

제 1 정공 수송층에는, 그 층에 통상적으로 사용되는 재료에 대하여, 추가로 트리스브로모페닐아민헥사클로르안티몬, 라디알렌 유도체 (WO2014/009310 참조) 등을 P 도핑한 것이나, TPD 등의 벤지딘 유도체의 구조를 그 부분 구조에 갖는 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.

정공 주입층 겸 제 1 정공 수송층을 형성하는 경우에는, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT)/폴리(스티렌술포네이트) (PSS) 등의 도포형의 고분자 재료를 사용할 수 있다.

(제 2 정공 수송층 (5))

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는, 제 1 정공 수송층 (4) 과 발광층 (6) 사이에 제 2 정공 수송층 (5) 이 형성되고, 이러한 제 2 정공 수송층 (5) 에 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물 I 이 사용된다.

제 2 정공 수송층 (5) 에서는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 한에 있어서, 공지된 정공 수송성 재료를 병용해도 된다. 공지된 정공 수송성 재료로는, 제 1 정공 수송층 (4) 에서 설명한 것과 동일한 것을 들 수 있다. 단, 제 2 정공 수송층 (5) 의 조성은 제 1 정공 수송층 (4) 의 조성과는 상이해야 한다.

제 2 정공 수송층 (5) 용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 제 2 정공 수송층 (5) 은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

(전자 저지층)

도 56 에는 나타나 있지 않지만, 제 2 정공 수송층과 발광층 사이에는 전자 저지층을 형성할 수 있다. 전자 저지층에는, 전자 저지성이 높다는 관점에서, 상기 아릴아민 화합물 I, 상기 트리아릴아민 화합물 III 또는 상기 트리아릴아민 화합물 IV 를 사용할 수 있다. 단, 전자 저지층의 조성은, 전술한 제 2 정공 수송층 (5) 의 조성과는 상이해야 한다.

또한, 전자 저지 작용을 갖는 공지된 화합물을 사용할 수도 있다. 전자 저지 작용을 갖는 공지된 화합물로는,

카르바졸 유도체, 예를 들어

4,4',4"-트리(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (TCTA),

9,9-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]플루오렌,

1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠 (mCP),

2,2-비스(4-카르바졸-9-일페닐)아다만탄 (Ad-Cz) 등 ;

트리페닐실릴기와 트리아릴아민 구조를 갖는 화합물, 예를 들어

9-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-9-[4-(트리페닐실릴)페닐]-9H-플루오렌 ;

을 사용할 수 있다.

상기의 전자 저지층용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 전자 저지층은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

(발광층 (6))

발광층 (6) 은, 상기 제 2 정공 수송층 (5) (또는 전자 저지층) 상에 형성된다. 발광층 (6) 에는, Alq₃ 은 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 외에, 각종 금속 착물, 안트라센 유도체, 비스스티릴벤젠 유도체, 피렌 유도체, 옥사졸 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 등을 사용할 수 있다.

또한, 발광층을 호스트 재료와 도펀트 재료로 구성해도 된다.

호스트 재료로서, 상기 발광 재료에 더하여, 티아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 폴리디알킬플루오렌 유도체 등을 사용할 수 있다.

도펀트 재료로는, 퀴나크리돈, 쿠마린, 루브렌, 페릴렌, 피렌, 및 그들의 유도체 ; 벤조피란 유도체 ; 인데노페난트렌 유도체 ; 로다민 유도체 ; 아미노스티릴 유도체 ; 등을 사용할 수 있다.

또한, 발광 재료로서 인광 발광체를 사용하는 것도 가능하다. 인광 발광체로는, 이리듐이나 백금 등의 금속 착물의 인광 발광체를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 이하를 사용할 수 있다.

Ir(ppy)₃ 등의 녹색의 인광 발광체 ;

FIrpic, FIr₆ 등의 청색의 인광 발광체 ;

Btp₂Ir(acac) 등의 적색의 인광 발광체 ;

이 때의 호스트 재료로는, 예를 들어 이하의 정공 주입·수송성의 호스트 재료를 사용할 수 있다.

카르바졸 유도체, 예를 들어 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐 (CBP), TCTA, mCP 등 ;

또한, 이하의 전자 수송성의 호스트 재료를 사용할 수 있다.

p-비스(트리페닐실릴)벤젠 (UGH2), 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) (TPBI) 등 ;

이와 같은 호스트 재료를 사용하면, 고성능의 유기 EL 소자를 제작할 수 있다.

인광 발광체의 호스트 재료에 대한 도프는, 농도 소광을 피하기 위해서, 발광층 전체에 대하여 1 ∼ 30 중량 퍼센트의 범위로, 공증착에 의해 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 발광 재료로서 PIC-TRZ, CC2TA, PXZ-TRZ, 4CzIPN 등의 CDCB 유도체 등의 지연 형광을 방사하는 재료를 사용하는 것도 가능하다.

발광층용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 발광층은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

(정공 저지층)

발광층과 전자 수송층 사이에는, 정공 저지층 (도시 생략) 을 형성할 수 있다. 정공 저지층에는, 공지된 정공 저지 작용을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 공지된 정공 저지 작용을 갖는 화합물로는, 바토쿠프로인 (BCP) 등의 페난트롤린 유도체 ; 알루미늄 (III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 (이후, BAlq 라고 약칭한다) 등의 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 ; 각종 희토류 착물 ; 트리아졸 유도체 ; 트리아진 유도체 ; 옥사디아졸 유도체 ; 등을 들 수 있다.

정공 저지층용의 재료는 전자 수송층의 재료를 겸해도 된다.

정공 저지층용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 정공 저지층은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

(전자 수송층 (7))

본 발명에 있어서, 전자 수송층 (7) 에는 상기 피리미딘 유도체 II 가 사용된다. 또한, 본 발명의 효과를 해치지 않는 한에 있어서, 공지된 전자 수송성의 재료를 병용해도 된다. 공지된 전자 수송성의 재료로는, Alq₃, BAlq 를 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 ; 각종 금속 착물 ; 트리아졸 유도체 ; 트리아진 유도체 ; 옥사디아졸 유도체 ; 피리딘 유도체 ; 피리미딘 유도체 ; 벤즈이미다졸 유도체 ; 티아디아졸 유도체 ; 안트라센 유도체 ; 카르보디이미드 유도체 ; 퀴녹살린 유도체 ; 피리도인돌 유도체 ; 페난트롤린 유도체 ; 실롤 유도체 ; 등을 사용할 수 있다.

상기의 전자 수송층용의 재료는, 단독으로 성막에 제공해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막에 제공해도 된다. 전자 수송층은, 단층 구조를 가져도 되고, 단독으로 성막한 층끼리를 적층한 구조, 혼합하여 성막한 층끼리를 적층한 구조 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층을 적층한 구조를 가져도 된다.

(전자 주입층 (8))

전자 수송층 (7) 상에는, 전자 주입층 (8) 을 형성해도 된다. 전자 주입층에는, 불화리튬, 불화세슘 등의 알칼리 금속염 ; 불화마그네슘 등의 알칼리 토금속염 ; 산화알루미늄 등의 금속 산화물 ; 등을 사용할 수 있지만, 전자 수송층과 음극의 바람직한 선택에 있어서는, 전자 주입층을 생략할 수 있다.

(음극 (9))

음극 (9) 에는, 알루미늄과 같은 일 함수가 낮은 전극 재료나, 마그네슘은 합금, 마그네슘인듐 합금, 알루미늄마그네슘 합금과 같은, 보다 일 함수가 낮은 합금이 전극 재료로서 사용된다.

실시예

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

＜합성예 1 : 화합물 1-2＞

비스(비페닐-4-일)-(6-페닐비페닐-3-일)아민의 합성 ;

질소 치환한 반응 용기에,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민 11.8 g,

톨루엔 94 ㎖,

페닐보론산 2.7 g,

을 첨가하고, 또한 미리 탄산칼륨 5.9 g 을 물 36 ㎖ 에 용해시킨 수용액을 첨가하여 혼합액을 얻었다. 혼합액에 30 분간 초음파를 조사하면서 질소 가스를 통기하였다.

이어서, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 0.74 g 을 첨가하여 가열하고, 72 ℃ 에서 18 시간 교반하였다. 실온까지 냉각시키고, 분액 조작에 의해 유기층을 채취하였다. 물을 사용한 세정, 포화 식염수를 사용한 세정을 순차적으로 실시한 후, 무수 황산마그네슘을 사용하여 건조시키고, 농축하였다. 이에 의해, 미정제물을 얻었다. 계속해서, 칼럼 크로마토그래피를 사용한 정제를 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-2 의 백색 분말체 8.4 g (수율 72 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 31 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ (ppm) = 7.56-7.68(7H)

7.45-7.52(4H)

7.14-7.41(20H)

＜합성예 2 : 화합물 1-3＞

비스(비페닐-4-일)-{6-(나프틸-1-일)비페닐-3-일}아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에

1-나프틸보론산

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-3 의 백색 분말체 9.2 g (수율 61 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 33 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.84-7.87(3H)

7.67-7.83(6H)

7.26-7.64(18H)

7.02-7.04(6H)

＜합성예 3 : 화합물 1-1＞

비스(비페닐-4-일)-{6-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)비페닐-3-일}아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에

(9,9-디메틸플루오렌-2-일)보론산

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-1 의 백색 분말체 9.0 g (수율 57 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 39 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.56-7.64(10H)

7.26-7.50(18H)

7.02-7.16(5H)

1.26(6H)

＜합성예 4 : 화합물 1-4＞

비스(비페닐-4-일)-{6-(비페닐-4-일)비페닐-3-일}아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에

4-비페닐보론산

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 화합물 1-4 의 백색 분말체 8.6 g (수율 64 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 35 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.66-7.53(8H)

7.51-7.15(27H)

＜합성예 5 : 화합물 1-9＞

비스(비페닐-4-일)-{6-(1,1' ; 4',1"-터페닐-4-일)비페닐-3-일}아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에

4-브로모-1,1' ; 4',1"-터페닐,

을 이용하고,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

대신에

비스(비페닐-4-일)-{3-페닐-4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)페닐}아민

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-9 의 백색 분말체 4.5 g (수율 40 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (THF-d₈) 로 이하의 39 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.73-7.58(15H)

7.46-7.12(24H)

＜합성예 6 : 화합물 1-16＞

비스(비페닐-4-일)-[6-{4-(나프탈렌-1-일)페닐)}비페닐-3-일]아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에,

4-(나프탈렌-1-일)페닐보론산

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-16 의 백색 분말체 11.6 g (수율 77 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 37 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.95-7.84(3H)

7.67-7.18(34H)

＜합성예 7 : 화합물 1-20＞

비스(비페닐-4-일)-[6-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)페닐)}비페닐-3-일]아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에,

4-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)페닐보론산

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-20 의 백색 분말체 13.1 g (수율 81 ％) 을 얻었다.

얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다. ¹H-NMR (CDCl₃) 로 이하의 43 개의 수소의 시그널을 검출하였다.

δ(ppm) = 7.78(2H)

7.68-7.15(35H)

1.55(6H)

＜합성예 8 : 화합물 1-56＞

(비페닐-4-일)-{6-(비페닐-4-일)비페닐-3-일}-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

페닐보론산

대신에,

4-비페닐보론산

을 이용하고,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

대신에,

(비페닐-4-일)-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-56 의 백색 분말체 17.8 g (수율 89 ％) 을 얻었다.

δ(ppm) = 7.72-7.57(7H)

7.52-7.33(9H)

7.32-7.19(17H)

1.45(6H)

＜합성예 9 : 화합물 1-62＞

비스(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(6-페닐비페닐-3-일)아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

대신에,

비스(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-62 의 백색 분말체 11.5 g (수율 57 ％) 을 얻었다.

δ(ppm) = 7.70-7.63(3H)

7.44-7.02(24H)

1.46(12H)

＜합성예 10 : 화합물 1-108＞

비스(6-페닐비페닐-3-일)-(비페닐-4-일)아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

대신에,

비스(6-브로모비페닐-3-일)-(비페닐-4-일)아민

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-108 의 백색 분말체 10.2 g (수율 73 ％) 을 얻었다.

δ(ppm) = 7.57-7.66(4H)

7.10-7.49(31H)

＜합성예 11 : 화합물 1-143＞

트리스(6-페닐비페닐-3-일)아민의 합성 ;

합성예 1 에 있어서,

비스(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민

대신에,

트리스(6-브로모비페닐-3-일)아민

을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하였다. 그 결과, 화합물 1-143 의 백색 분말체 11.1 g (수율 75 ％) 을 얻었다.

δ(ppm) = 7.35-7.42(6H)

7.15-7.35(33H)

＜융점과 유리 전이점＞

아릴아민 화합물 I 에 대하여, 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·에이엑스에스 제조, DSC3100SA) 에 의해 융점과 유리 전이점을 측정하였다.

융점 유리 전이점

합성예 2 : 화합물 1-3 242 ℃ 103 ℃

합성예 3 : 화합물 1-1 관측되지 않음 115 ℃

합성예 4 : 화합물 1-4 관측되지 않음 104 ℃

합성예 5 : 화합물 1-9 관측되지 않음 117 ℃

합성예 6 : 화합물 1-16 관측되지 않음 107 ℃

합성예 7 : 화합물 1-20 240 ℃ 127 ℃

합성예 8 : 화합물 1-56 관측되지 않음 116 ℃

합성예 9 : 화합물 1-62 관측되지 않음 119 ℃

합성예 10 : 화합물 1-108 관측되지 않음 101 ℃

합성예 11 : 화합물 1-143 관측되지 않음 112 ℃

아릴아민 화합물 I 은, 100 ℃ 이상의 유리 전이점을 가지고 있고, 즉, 박막 상태에서 안정적이었다.

＜일 함수＞

아릴아민 화합물 I 을 사용하여, ITO 기판 상에 막 두께 100 ㎚ 의 증착막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치 (스미토모 중기계 공업 주식회사, PYS-202) 에 의해 일 함수를 측정하였다.

일 함수

합성예 1 : 화합물 1-2 5.68 eV

합성예 2 : 화합물 1-3 5.72 eV

합성예 3 : 화합물 1-1 5.66 eV

합성예 4 : 화합물 1-4 5.67 eV

합성예 5 : 화합물 1-9 5.70 eV

합성예 6 : 화합물 1-16 5.71 eV

합성예 7 : 화합물 1-20 5.66 eV

합성예 8 : 화합물 1-56 5.62 eV

합성예 9 : 화합물 1-62 5.55 eV

합성예 10 : 화합물 1-108 5.72 eV

합성예 11 : 화합물 1-143 5.75 eV

아릴아민 화합물 I 은 NPD, TPD 등의 일반적인 정공 수송 재료가 가지는 일 함수 5.4 eV 와 비교하여, 바람직한 에너지 준위를 나타내고 있고, 즉, 양호한 정공 수송성을 가지고 있었다.

＜실시예 1＞

유리 기판 (1) 상에 투명 양극 (2) 으로서 ITO 전극을 미리 형성한 것 위에, 정공 주입층 (3), 제 1 정공 수송층 (4), 제 2 정공 수송층 (5), 발광층 (6), 전자 수송층 (7), 전자 주입층 (8), 음극 (알루미늄 전극) (9) 을 이 순서로 증착하여, 도 56 에 나타내는 유기 EL 소자를 제작하였다.

구체적으로는, 막 두께 150 ㎚ 의 ITO 를 성막한 유리 기판 (1) 을, 이소프로필알코올 중에서 20 분간 초음파 세정하고, 200 ℃ 로 가열한 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조시켰다.

그 후, UV 오존 처리를 15 분간 실시한 후, 이 ITO 가 형성된 유리 기판을 진공 증착기 내에 장착하고, 진공 증착기 내를 0.001 ㎩ 이하까지 감압하였다.

계속해서, 투명 양극 (2) 을 덮도록 하여 하기 구조식의 화합물 6 을 증착하여, 막 두께 5 ㎚ 의 정공 주입층 (3) 을 형성하였다.

정공 주입층 (3) 상에, 하기 구조식의 화합물 5-1 을 증착하여, 막 두께 60 ㎚ 의 제 1 정공 수송층 (4) 을 형성하였다.

제 1 정공 수송층 (4) 상에, 합성예 4 의 화합물 1-4 를 증착하여, 막 두께 5 ㎚ 의 제 2 정공 수송층 (5) 을 형성하였다.

제 2 정공 수송층 (5) 상에, 하기 구조식의 화합물 7-A 와 하기 구조식의 화합물 8-A 를, 증착 속도비가 화합물 7-A : 화합물 8-A = 5 : 95 가 되는 속도로 2 원 증착하여, 막 두께 20 ㎚ 의 발광층 (6) 을 형성하였다.

발광층 (6) 상에, 하기 구조식의 화합물 2-92 와 하기 구조식의 화합물 9 를, 증착 속도비가 화합물 2-92 : 화합물 9 = 50 : 50 이 되는 속도로 2 원 증착하여, 막 두께 30 ㎚ 의 전자 수송층 (7) 을 형성하였다.

전자 수송층 (7) 상에, 불화리튬을 증착하여, 막 두께 1 ㎚ 의 전자 주입층 (8) 을 형성하였다.

마지막으로, 알루미늄을 100 ㎚ 증착하여, 음극 (9) 을 형성하였다.

＜실시예 2＞

실시예 1 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 합성예 5 의 화합물 1-9 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 3＞

실시예 1 에 있어서, 전자 수송층 (7) 의 재료로서 화합물 2-92 대신에 하기 구조식의 화합물 2-123 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 4＞

실시예 3 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 합성예 5 의 화합물 1-9 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 5＞

실시예 1 에 있어서, 전자 수송층 (7) 의 재료로서 화합물 2-92 대신에 하기 구조식의 화합물 2-124 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 6＞

실시예 5 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 합성예 5 의 화합물 1-9 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 7＞

실시예 1 에 있어서, 전자 수송층 (7) 의 재료로서 화합물 2-92 대신에 하기 구조식의 화합물 2-125 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜실시예 8＞

실시예 7 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 합성예 5 의 화합물 1-9 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다.

＜비교예 1＞

실시예 1 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 상기 화합물 5-1 을 사용한 점 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 이 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 과 제 2 정공 수송층 (5) 은 일체의 정공 수송층 (막 두께 65 ㎚) 으로서 기능하였다.

＜비교예 2＞

실시예 3 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 상기 화합물 5-1 을 사용한 점 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 이 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 과 제 2 정공 수송층 (5) 은 일체의 정공 수송층 (막 두께 65 ㎚) 으로서 기능하였다.

＜비교예 3＞

실시예 5 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 상기 화합물 5-1 을 사용한 점 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 이 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 과 제 2 정공 수송층 (5) 은 일체의 정공 수송층 (막 두께 65 ㎚) 으로서 기능하였다.

＜비교예 4＞

실시예 7 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 상기 화합물 5-1 을 사용한 점 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 이 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 과 제 2 정공 수송층 (5) 은 일체의 정공 수송층 (막 두께 65 ㎚) 으로서 기능하였다.

＜비교예 5＞

실시예 1 에 있어서, 제 2 정공 수송층 (5) 의 재료로서 합성예 4 의 화합물 1-4 대신에 상기 화합물 5-1 을 사용한 점, 및, 전자 수송층 (7) 의 재료로서 화합물 2-92 대신에 하기 구조식의 ETM-1 (국제 공개 제 2003/060956호 참조) 을 사용한 점 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 이 경우, 제 1 정공 수송층 (4) 과 제 2 정공 수송층 (5) 은 일체의 정공 수송층 (막 두께 65 ㎚) 으로서 기능하였다.

실시예 1 ∼ 8 및 비교예 1 ∼ 5 에서 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성을 측정하였다. 결과를 표 1 에 나타냈다.

또한, 소자 수명을 측정하고, 결과를 표 1 에 나타냈다. 소자 수명은, 발광 개시시의 발광 휘도 (초기 휘도) 를 2000 ㏅/㎡ 로 하여 정전류 구동을 실시했을 때, 발광 휘도가 1900 ㏅/㎡ (초기 휘도를 100 ％ 로 했을 때의 95 ％ 에 상당 : 95 ％ 감쇠) 로 감쇠할 때까지의 시간으로서 측정하였다.

전류 밀도 10 ㎃/㎠ 의 전류를 흘렸을 때의 발광 효율은, 비교예 1 ∼ 5 보다 실시예 1 ∼ 8 이 고효율이었다.

전력 효율도, 비교예 1 ∼ 5 보다 실시예 1 ∼ 8 이 고효율이었다.

소자 수명 (95 ％ 감쇠) 도, 비교예 1 ∼ 5 에 비하여 실시예 1 ∼ 8 에서는 크게 장수명화하였다.

본 발명에서는, 특정한 아릴아민 화합물과 특정한 피리미딘 유도체를, 발광층에 정공 및 전자를 효율적으로 주입·수송할 수 있도록 조합하는 것에 의해, 고발광 효율, 장수명의 유기 EL 소자를 실현하였다. 또한, 바람직한 양태에서는, 특정한 트리아릴아민 화합물을 제 1 정공 수송층의 재료로 함으로써, 제 1 정공 수송층의 재료와 제 2 정공 수송층의 재료가, 발광층에 정공을 보다 효율적으로 주입·수송할 수 있도록 캐리어 밸런스가 보다 정치화된 조합이 되었다. 그 때문에, 고발광 효율이고, 보다 장수명의 유기 EL 소자를 실현할 수 있다.

산업상 이용가능성

특정한 아릴아민 화합물과 특정한 피리미딘 유도체를 조합하고, 바람직하게는 추가로 특정한 트리아릴아민 화합물을 조합한 본 발명의 유기 EL 소자는, 발광 효율이 향상됨과 함께 내구성이 크게 개선되어 있다. 그 때문에, 본 발명의 유기 EL 소자는, 예를 들어, 가정 전화 제품이나 조명의 용도에 대한 전개가 가능하다.

1 ; 유리 기판
2 ; 투명 양극
3 ; 정공 주입층
4 ; 제 1 정공 수송층
5 ; 제 2 정공 수송층
6 ; 발광층
7 ; 전자 수송층
8 ; 전자 주입층
9 ; 음극

Claims

적어도 양극, 정공 주입층, 제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서,
상기 제 2 정공 수송층이, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고,
상기 전자 수송층이, 하기 일반식 (2) 로 나타내는 피리미딘 유도체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중,
Ar¹ ∼ Ar⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타낸다,

식 중,
Ar⁵ 는, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,
Ar⁶, Ar⁷ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 방향족 탄화수소기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,
Ar⁶ 과 Ar⁷ 이 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없고,
A 는, 하기 구조식 (3) 으로 나타내는 1 가기를 나타낸다,

식 중,
Ar⁸ 은, 방향족 복소 고리기를 나타내고,
R¹ ∼ R⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 또는 축합 다고리 방향족기를 나타내고,
R¹ ∼ R⁴ 와 Ar⁸ 은, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 정공 수송층이, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 3 ∼ 6 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 상기 트리아릴아민 구조가 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있는 트리아릴아민 화합물을 함유하는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
제 2 항에 있어서,
상기 트리아릴아민 화합물이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 4 개 갖는 트리아릴아민 화합물인, 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중,
R⁵ ∼ R¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타내고,
r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고,
r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고,
r⁵, r⁶, r⁹, r¹², r¹⁵, r¹⁶ 이 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r⁷, r⁸, r¹⁰, r¹¹, r¹³, r¹⁴ 가 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 복수 개 결합하는 R⁵ ∼ R¹⁶ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 또한, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고,
L¹ ∼ L³ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 하기 구조식
(B) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다,

식 중, n1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 정공 수송층이, 분자 중에 트리아릴아민 구조를 2 개 갖는 트리아릴아민 화합물로서, 상기 트리아릴아민 구조가, 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기 또는 단결합으로 연결되어 있는 트리아릴아민 화합물을 함유하는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
제 4 항에 있어서,
상기 트리아릴아민 화합물이, 하기 일반식 (5) 로 나타내는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중,
R¹⁷ ∼ R²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 알케닐기, 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬옥시기, 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기, 축합 다고리 방향족기 또는 아릴옥시기를 나타내고,
r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고,
r¹⁹, r²⁰ 은, 동일해도 되고 상이해도 되고, 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고,
r¹⁷, r¹⁸, r²¹, r²² 가 2 ∼ 5 의 정수인 경우 또는 r¹⁹, r²⁰ 이 2 ∼ 4 의 정수인 경우, 동일한 벤젠 고리에 복수 개 결합하는 R¹⁷ ∼ R²² 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 또한, 단결합, 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고,
L⁴ 는 하기 구조식 (C) ∼ (G) 의 어느 것으로 나타내는 2 가기 또는 단결합을 나타낸다.
제 1 항에 있어서,
상기 피리미딘 유도체가, 하기 일반식 (2a) 로 나타내는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중, Ar⁵ ∼ Ar⁷ 및 A 는, 상기 일반식 (2) 에서 기재한 바와 같은 의미이다.
제 1 항에 있어서,
상기 피리미딘 유도체가, 하기 일반식 (2b) 로 나타내는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중, Ar⁵ ∼ Ar⁷ 및 A 는, 상기 일반식 (2) 에서 기재한 바와 같은 의미이다.
제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (2) 에 있어서, A 가 하기 구조식 (3a) 로 나타내는 1 가기인, 유기 일렉트로 루미네선스 소자,

식 중, Ar⁸ 및 R¹ ∼ R⁴ 는, 상기 구조식 (3) 에서 기재한 바와 같은 의미이다.