KR20190132644A - 유기 전기발광 소자 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20190132644A
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사토미 다사키
가즈키 니시무라
유키 나카노
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하고, 해당 유기층이 형광 발광층을 포함하고, 해당 형광 발광층이 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 함유하는 유기 전기발광 소자와, 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하고, 해당 유기층이 형광 발광층을 포함하고, 해당 형광 발광층이 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 함유하고, 또한 해당 제 3 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 해당 제 1 화합물의 형광 발광층 중의 함유량보다 적은 유기 전기발광 소자는 우수한 성능을 나타낸다.

Description

유기 전기발광 소자 및 전자 기기
본 발명은 유기 전기발광 소자 및 전자 기기에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전기발광 소자(이하, 「유기 EL 소자」로 약기하는 경우가 있다)는 양극, 음극, 및 양극과 음극에 끼워진 1층 이상의 유기 박막층으로 구성되어 있다. 양 전극 사이에 전압이 인가되면, 음극측으로부터 전자, 양극측으로부터 정공이 발광 영역에 주입되고, 주입된 전자와 정공은 발광 영역에 있어서 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태로 돌아올 때에 광을 방출한다.
또한, 유기 EL 소자는 발광층에 여러 가지의 발광 재료를 이용하는 것에 의해 다양한 발광색을 얻는 것이 가능하기 때문에, 디스플레이 등으로의 실용화 연구가 왕성하다. 예를 들면, 유기 EL 소자의 성능을 향상시키기 위해서, 적색, 녹색, 청색의 삼원색의 발광 재료 및 그 밖의 유기 EL 소자용 재료의 연구가 활발하다.
그와 같은 유기 EL 소자용의 재료로서, 예를 들면 특허문헌 1∼7에 기재된 화합물 등이 알려져 있다.
일본 특허공개 2014-73965호 공보 국제 공개 제2016/006925호 중국 특허 제104119347호 공보 국제 공개 제2011/128017호 한국 특허 제10-2015-0135125호 공보 국제 공개 제2013/077344호 국제 공개 제2016/195441호
발명자들은, 형광 청색 발광층에 이용할 수 있고, 특히 발광층의 도펀트로서 이용했을 때에, 반치폭이 좁고 높은 색 순도의 형광 스펙트럼을 나타내는 화합물을 검토하는 과정에서, 본 발명을 발견했다.
형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트는 기저 상태와 여기 상태에서 구조 변화가 작다. 그 때문에, 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트의 흡수 스펙트럼과 형광 스펙트럼은 겹침이 크다. 그 결과, 발광한 광이 도펀트에 자기 흡수되어, 발광 효율이 저하될 우려가 있다.
자기 흡수에 의한 발광 효율의 저하는 발광층 중의 도펀트 농도를 낮게 하는 것에 의해 어느 정도 막을 수 있다. 그러나, 발광층 중의 도펀트 농도가 낮으면, 도펀트에 의한 정공 수송 경로가 충분히 형성되지 않고, 정공을 포착하는 성질이 강해져, 발광층 전체의 정공 이동도가 저하된다.
일반적으로, 형광 청색 발광층에서는, 호스트의 전자 이동도가 정공 이동도보다도 크므로, 여기 밀도가 높은 영역(재결합 영역)이 정공 수송층 근방에 존재한다. 그 결과, 정공 수송층이 열화되어, 유기 EL 소자의 수명이 짧아진다는 문제가 있었다.
본 발명자들은 상기 지견에 기초하여 연구한 결과, 자기 흡수에 의한 발광 효율의 저하를 막을 목적으로, 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트의 발광층 중의 농도를 낮게 하면, 여기 밀도가 높은 영역이 보다 정공 수송층에 가까워져, 수명이 더 짧아지는 것을 발견했다.
본 발명의 목적은, 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트 재료를 함유하고, 또한 우수한 수명을 나타내는 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트 재료, 특정한 재료(제 1 화합물), 및 구조가 상이한 다른 특정한 재료(제 2 화합물)를 포함하는 발광층이 상기 과제를 해결하는 것을 발견했다.
(1) 본 발명의 일 태양에 의하면, 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하는 유기 EL 소자로서, 해당 유기층은 형광 발광층을 포함하고, 해당 형광 발광층이, 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 포함하는 유기 EL 소자가 제공된다.
(2) 본 발명의 다른 태양에 의하면, 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하는 유기 EL 소자로서, 해당 유기층은 형광 발광층을 포함하고, 해당 형광 발광층이, 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물, 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 함유하고, 해당 제 3 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 해당 제 1 화합물의 형광 발광층 중의 함유량보다 적은 유기 EL 소자가 제공된다.
(3) 본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 유기 EL 소자를 구비한 전자 기기가 제공된다.
본 발명의 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트 재료를 함유하는 유기 EL 소자는 우수한 수명을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 유기 전기발광 소자의 일례의 구성을 나타내는 개략도이다.
본 명세서에 있어서, 「치환 또는 비치환된 탄소수 XX∼YY의 ZZ기」라는 표현에 있어서의 「탄소수 XX∼YY」는, ZZ기가 비치환인 경우의 탄소수를 나타내는 것이고, 치환되어 있는 경우의 치환기의 탄소수는 포함시키지 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「치환 또는 비치환된 원자수 XX∼YY의 ZZ기」라는 표현에 있어서의 「원자수 XX∼YY」는, ZZ기가 비치환인 경우의 원자수를 나타내는 것이고, 치환되어 있는 경우의 치환기의 원자수는 포함시키지 않는다.
본 명세서에 있어서, 환형성 탄소수란, 원자가 환상으로 결합한 구조의 화합물(예를 들면, 단환 화합물, 축합환 화합물, 가교 화합물, 탄소환 화합물, 헤테로환 화합물)의 당해 환 자체를 구성하는 원자 중 탄소 원자의 수를 나타낸다. 당해 환이 치환기에 의해 치환되는 경우, 치환기에 포함되는 탄소는 환형성 탄소수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「환형성 탄소수」에 대해서는, 특필하지 않는 한 마찬가지로 한다. 예를 들면, 벤젠환은 환형성 탄소수가 6이고, 나프탈렌환은 환형성 탄소수가 10이고, 피리딘일기는 환형성 탄소수 5이며, 퓨란일기는 환형성 탄소수 4이다. 또한, 벤젠환이나 나프탈렌환에 치환기로서 예를 들면 알킬기가 치환되어 있는 경우, 당해 알킬기의 탄소수는 환형성 탄소수의 수에 포함시키지 않는다. 또한, 플루오렌환에 치환기로서 예를 들면 플루오렌환이 결합하고 있는 경우(스파이로플루오렌환을 포함함), 치환기로서의 플루오렌환의 탄소수는 환형성 탄소수의 수에 포함시키지 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서, 환형성 원자수란, 원자가 환상으로 결합한 구조(예를 들면 단환, 축합환, 환 집합)의 화합물(예를 들면 단환 화합물, 축합환 화합물, 가교 화합물, 탄소환 화합물, 헤테로환 화합물)의 당해 환 자체를 구성하는 원자의 수를 나타낸다. 환을 구성하지 않는 원자나, 당해 환이 치환기에 의해 치환되는 경우의 치환기에 포함되는 원자는 환형성 원자수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「환형성 원자수」에 대해서는, 특필하지 않는 한 마찬가지로 한다. 예를 들면, 피리딘환의 환형성 원자수는 6이고, 퀴나졸린환의 환형성 원자수는 10이며, 퓨란환의 환형성 원자수는 5이다. 피리딘환이나 퀴나졸린환의 탄소 원자에 각각 결합하고 있는 수소 원자나 치환기를 구성하는 원자에 대해서는, 환형성 원자수의 수에 포함시키지 않는다. 또한, 플루오렌환에 치환기로서 예를 들면 플루오렌환이 결합하고 있는 경우(스파이로플루오렌환을 포함함), 치환기로서의 플루오렌환의 원자수는 환형성 원자수의 수에 포함시키지 않는다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「수소 원자」란, 중성자수가 상이한 동위체, 즉 경수소(protium), 중수소(deuterium) 및 삼중수소(tritium)를 포함한다.
제 1 유기 EL 소자
제 1 유기 EL 소자는 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 유기층을 함유하고, 해당 유기층은 형광 발광층을 함유한다.
제 1 유기 EL 소자의 형광 발광층은, 제 1 화합물, 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 포함한다. 정공 이동도가 클수록 정공은 이동하기 쉬우므로, 제 2 화합물을 병용하는 것에 의해, 형광 발광층으로의 정공 주입성과, 형광 발광층 내부의 정공 수송성이 향상된다. 그 때문에, 여기 밀도가 높은 영역(정공과 전자의 재결합 영역)이 형광 발광층의 중앙부에 가까워진다. 여기 밀도가 높은 영역이 형광 발광층의 중앙부에 가까워지면, 여기에 의해 형광 발광층에 인접하는 층이 열화하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 상기한 문제, 즉 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트를 사용한 유기 EL 소자가 갖는 수명 저하의 문제가 해결되어, 수명이 향상된다.
제 1 유기 EL 소자에 사용하는 도펀트 재료의 형광 스펙트럼의 반치폭은 30nm 이하, 바람직하게는 25nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하이다. 반치폭이 상기의 범위에 있으면, 높은 색 순도가 얻어진다.
또한, 제 1 유기 EL 소자에 사용하는 도펀트 재료의 형광 스펙트럼의 반치폭은 예를 들면 2nm 이상이다.
본 발명에서 사용하는 형광 스펙트럼의 반치폭의 측정 방법은 후술한다.
도펀트 재료의 형광 발광층 중의 함유량은 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 10질량% 이하, 바람직하게는 1∼10질량%, 보다 바람직하게는 1∼8질량%이다.
제 2 화합물은 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는다. 예를 들면, 제 1 화합물과 제 2 화합물의 정공 이동도의 관계는 제 2 화합물의 정공 이동도/제 1 화합물의 정공 이동도로 5 이상이다. 정공 이동도의 측정 방법은 후술한다.
제 2 화합물의 형광 발광층 중의 함유량은 제 1 화합물의 함유량 이하인 것이 바람직하다. 제 2 화합물의 형광 발광층 중의 함유량은 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 바람직하게는 30질량% 이하, 보다 바람직하게는 2∼30질량%, 더 바람직하게는 2∼20질량%이다. 상기 범위이면, 여기 밀도가 높은 영역이 형광 발광층의 중앙부에 가까워져, 수명이 향상된다.
도펀트 재료
제 1 유기 EL 소자의 도펀트 재료는 식(D1)로 표시되는 화합물(도펀트 재료 1) 및 식(D2)로 표시되는 화합물(도펀트 재료 2)로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것이 바람직하고, 식(D1)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물인 것이 보다 바람직하다.
도펀트 재료 1은 하기 식(D1)로 표시된다.
[화학식 1]
Figure pct00001
(식 중,
Z는 각각 독립적으로 CRA 또는 N이다.
환 π1은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
환 π2는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
RA, RB 및 RC는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 해당 치환기는, 할로젠 원자, 사이아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알켄일기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킨일기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬싸이오기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴싸이오기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기, 또는 -N(R104)(R105)로 표시되는 기이다.
R101∼R105는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
n 및 m은 각각 독립적으로 1∼4의 정수이다.
인접하는 2개의 RA는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
인접하는 2개의 RB는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환을 형성하지 않아도 된다.
인접하는 2개의 RC는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.)
환 π1 및 환 π2는 각각 독립적으로 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼24, 보다 바람직하게는 6∼18의 방향족 탄화수소환 또는 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼24, 보다 바람직하게는 5∼13의 방향족 헤테로환이다.
상기 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환의 구체예로서는, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 벤즈안트라센환, 페난트렌환, 벤조페난트렌환, 플루오렌환, 벤조플루오렌환, 다이벤조플루오렌환, 피센환, 테트라센환, 펜타센환, 피렌환, 크라이센환, 벤조크라이센환, s-인다센환, as-인다센환, 플루오란텐환, 벤조플루오란텐환, 트라이페닐렌환, 벤조트라이페닐렌환, 페릴렌환, 코로넨환, 다이벤즈안트라센환 등을 들 수 있다.
상기 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환의 구체예로서는, 피롤환, 피라졸환, 아이소인돌환, 벤조퓨란환, 벤조싸이오펜환, 아이소벤조퓨란환, 다이벤조싸이오펜환, 아이소퀴놀린환, 신놀린환, 퀴녹살린환, 페난트리딘환, 페난트롤린환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환, 트라이아진환, 이미다조피리딘환, 인돌환, 인다졸환, 벤즈이미다졸환, 퀴놀린환, 아크리딘환, 피롤리딘환, 다이옥세인환, 피페리딘환, 모폴린환, 피페라진환, 카바졸환, 퓨란환, 싸이오펜환, 옥사졸환, 옥사다이아졸환, 벤즈옥사졸환, 싸이아졸환, 싸이아다이아졸환, 벤조싸이아졸환, 트라이아졸환, 이미다졸환, 벤즈이미다졸환, 피란환, 다이벤조퓨란환, 벤조[c]다이벤조퓨란환, 퓨린환, 아크리딘환 등을 들 수 있다.
RB는 각각 방향족 탄화수소환 또는 방향족 헤테로환(환 π1)의 환형성 원자 중 어느 하나에 결합한다. RC는 각각 방향족 탄화수소환 또는 방향족 헤테로환(환 π2)의 환형성 원자 중 어느 하나에 결합한다.
RA, RB 및 RC가 나타내는 치환기를 이하에 설명한다.
할로젠 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기에 있어서, 해당 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기, t-뷰틸기, 펜틸기(이성체기를 포함함), 헥실기(이성체기를 포함함), 헵틸기(이성체기를 포함함), 옥틸기(이성체기를 포함함), 노닐기(이성체기를 포함함), 데실기(이성체기를 포함함), 운데실기(이성체기를 포함함) 및 도데실기(이성체기를 포함함) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기, t-뷰틸기 및 펜틸기(이성체기를 포함함)가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기 및 t-뷰틸기가 보다 바람직하며, 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기 및 t-뷰틸기가 더 바람직하다.
치환 알킬기로서는 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 플루오로알킬기가 바람직하다. 해당 플루오로알킬기는 상기 탄소수 1∼20의 알킬기의 적어도 1개의 수소 원자, 바람직하게는 1∼7개의 수소 원자, 또는 모든 수소 원자를 불소 원자로 치환한 기이다. 해당 플루오로알킬기로서는, 헵타플루오로프로필기(이성체를 포함함), 펜타플루오로에틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기 및 트라이플루오로메틸기가 바람직하고, 펜타플루오로에틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기 및 트라이플루오로메틸기가 보다 바람직하며, 트라이플루오로메틸기가 더 바람직하다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알켄일기에 있어서, 해당 알켄일기로서는, 바이닐기, 2-프로펜일기, 2-뷰텐일기, 3-뷰텐일기, 4-펜텐일기, 2-메틸-2-프로펜일기, 2-메틸-2-뷰텐일기, 3-메틸-2-뷰텐일기 등을 들 수 있다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킨일기에 있어서, 해당 알킨일기로서는, 2-프로핀일기, 2-뷰틴일기, 3-뷰틴일기, 4-펜틴일기, 5-헥신일기, 1-메틸-2-프로핀일기, 1-메틸-2-뷰틴일기, 1,1-다이메틸-2-프로핀일기 등을 들 수 있다.
치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20, 바람직하게는 3∼6, 보다 바람직하게는 5 또는 6의 사이클로알킬기에 있어서, 해당 사이클로알킬기로서는, 예를 들면, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기, 아다만틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기가 바람직하다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알콕시기에 있어서, 알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼20의 알킬기와 동일하다.
치환 알콕시기로서는 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 플루오로알콕시기가 바람직하다. 해당 플루오로알콕시기의 플루오로알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼20의 플루오로알킬기와 동일하다.
치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기에 있어서, 해당 아릴기는 축합 아릴기여도 비축합 아릴기여도 된다. 해당 아릴기로서는, 예를 들면, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 아세나프틸렌일기, 안트릴기, 벤즈안트릴기, 아세안트릴기, 페난트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 페날렌일기, 플루오렌일기, 피센일기, 펜타페닐기, 피렌일기, 크라이센일기, 벤조[g]크라이센일기, s-인다센일기, as-인다센일기, 플루오란텐일기, 벤조[k]플루오란텐일기, 트라이페닐렌일기, 벤조[b]트라이페닐렌일기 및 페릴렌일기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트릴기, 피렌일기, 플루오란텐일기가 바람직하고, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기가 보다 바람직하며, 페닐기가 더 바람직하다.
치환 아릴기로서는, 예를 들면, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 9,9-다이페닐플루오렌일기, 9,9'-스파이로바이플루오렌일기, 9,9-다이(4-메틸페닐)플루오렌일기, 9,9-다이(4-아이소프로필페닐)플루오렌일기, 9,9-다이(4-t-뷰틸페닐)플루오렌일기, 파라-메틸페닐기, 메타-메틸페닐기, 오쏘-메틸페닐기, 파라-아이소프로필페닐기, 메타-아이소프로필페닐기, 오쏘-아이소프로필페닐기, 파라-t-뷰틸페닐기, 메타-t-뷰틸페닐기, 오쏘-t-뷰틸페닐기가 바람직하다.
치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴옥시기에 있어서, 해당 아릴옥시기의 아릴 부위의 상세는 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬싸이오기에 있어서, 해당 알킬싸이오기의 알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼20의 알킬기와 동일하다.
치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴싸이오기에 있어서, 해당 아릴싸이오기의 아릴 부위의 상세는 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하다.
치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기는 적어도 1개, 바람직하게는 1∼5개, 보다 바람직하게는 1∼4개, 더 바람직하게는 1∼3개의 환형성 헤테로원자를 포함한다. 해당 환형성 헤테로원자로서는, 예를 들면, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자를 들 수 있고, 질소 원자, 산소 원자가 바람직하다. 해당 헤테로아릴기의 유리 원자가는 환형성 탄소 원자 상에 존재하거나, 또는 구조적으로 가능한 경우에는, 환형성 질소 원자 상에 존재해도 된다.
해당 헤테로아릴기로서는, 예를 들면, 피롤릴기, 퓨릴기, 싸이엔일기, 피리딜기, 이미다조피리딜기, 피리다진일기, 피리미딘일기, 피라진일기, 트라이아진일기, 이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 싸이아졸릴기, 피라졸릴기, 아이속사졸릴기, 아이소싸이아졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 싸이아다이아졸릴기, 트라이아졸릴기, 테트라졸릴기, 인돌릴기, 아이소인돌릴기, 벤조퓨란일기, 아이소벤조퓨란일기, 벤조싸이오펜일기(벤조싸이엔일기), 아이소벤조싸이오펜일기(아이소벤조싸이엔일기), 인돌리진일기, 퀴놀리진일기, 퀴놀릴기, 아이소퀴놀릴기, 신놀릴기, 프탈라진일기, 퀴나졸린일기, 퀴녹살린일기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤조싸이아졸릴기, 인다졸릴기, 벤즈아이속사졸릴기, 벤즈아이소싸이아졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오펜일기(다이벤조싸이엔일기), 카바졸릴기, 페난트리딘일기, 아크리딘일기, 페난트롤린일기, 페나진일기, 페노싸이아진일기, 페녹사진일기 및 잔텐일기 등을 들 수 있다.
또한 해당 헤테로아릴기로서는, 이하의 기를 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
(식 중, X는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Y는 산소 원자, 황 원자, NRa 또는 CRb 2이며, Ra 및 Rb는 수소 원자이다.)
이들 중에서도, 피리딜기, 이미다조피리딜기, 피리다진일기, 피리미딘일기, 피라진일기, 트라이아진일기, 벤즈이미다졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오펜일기, 카바졸릴기, 페난트롤린일기, 퀴나졸린일기가 바람직하다.
치환 헤테로아릴기로서는, 예를 들면, (9-페닐)카바졸릴기, (9-바이페닐릴)카바졸릴기, (9-페닐)페닐카바졸릴기, (9-나프틸)카바졸릴기, 다이페닐카바졸-9-일기, 페닐다이벤조퓨란일기, 페닐다이벤조싸이오펜일기(페닐다이벤조싸이엔일기) 및 하기의 기를 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure pct00003
(식 중, X는 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, Y는 NRa 또는 CRb 2이며, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 상기 탄소수 1∼20의 알킬기 및 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로부터 선택된다.)
상기 -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기 및 -N(R104)(R105)로 표시되는 기에 있어서, R101∼R105는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
상기의 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 및 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기의 상세는 상기한 대로이다.
상기 -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기로서는, 예를 들면, 모노알킬실릴기, 다이알킬실릴기, 트라이알킬실릴기, 모노아릴실릴기, 다이아릴실릴기, 트라이아릴실릴기, 모노알킬다이아릴실릴기 및 다이알킬모노아릴실릴기를 들 수 있다.
해당 치환 실릴기로서는, 트라이알킬실릴기 및 트라이아릴실릴기가 바람직하고, 트라이메틸실릴기, 트라이에틸실릴기, 트라이아이소프로필실릴기, t-뷰틸다이메틸실릴기, 트라이페닐실릴기 및 트라이톨릴실릴기가 보다 바람직하다.
상기 -N(R104)(R105)로 표시되는 기로서는, 예를 들면, 아미노기, 모노알킬아미노기, 다이알킬아미노기, 모노아릴아미노기, 다이아릴아미노기, 모노헤테로아릴아미노기, 다이헤테로아릴아미노기, 모노알킬모노아릴아미노기, 모노알킬모노헤테로아릴아미노기, 모노아릴모노헤테로아릴아미노기를 들 수 있다. 이들 중에서도, 다이알킬아미노기, 다이아릴아미노기, 다이헤테로아릴아미노기, 모노아릴모노헤테로아릴아미노기가 바람직하고, 다이메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이아이소프로필아미노기, 다이페닐아미노기, 비스(알킬 치환 페닐)아미노기, 비스(아릴 치환 페닐)아미노기가 보다 바람직하다.
식(D1) 중, -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기가 복수 존재하는 경우, 이들은 서로 동일해도 상이해도 된다. 또한, 식(D1) 중, -N(R104)(R105)로 표시되는 기가 복수 존재하는 경우, 이들은 서로 동일해도 상이해도 된다.
식(D1)로 표시되는 화합물은 바람직하게는 하기 식(D1a)로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 4]
Figure pct00004
(식 중,
Z1은 CR1 또는 N, Z2는 CR2 또는 N, Z3은 CR3 또는 N, Z4는 CR4 또는 N, Z5는 CR5 또는 N, Z6은 CR6 또는 N, Z7은 CR7 또는 N, Z8은 CR8 또는 N, Z9는 CR9 또는 N, Z10은 CR10 또는 N, Z11은 CR11 또는 N이다.
R1∼R11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
R1∼R3으로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
R4∼R7로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
R8∼R11로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.)
식(D1)로 표시되는 화합물은 바람직하게는 하기 식(1)로 표시되는 화합물을 포함한다.
[화학식 5]
Figure pct00005
(식 중,
Rn과 Rn+1(n은 1, 2, 4∼6 및 8∼10으로부터 선택되는 정수를 나타냄)은 서로 결합하여, Rn과 Rn+1이 결합하는 2개의 환형성 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성해도 되고, 또는 Rn과 Rn+1은 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
상기 환형성 원자는 탄소 원자, 산소 원자, 황 원자 및 질소 원자로부터 선택된다.
해당 환형성 원자수 3 이상의 환 구조의 임의의 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하고, 인접하는 2개의 임의의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 R1∼R11은 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.)
Rn과 Rn +1, 즉 R1과 R2, R2와 R3, R4와 R5, R5와 R6, R6과 R7, R8과 R9, R9와 R10 및 R10과 R11이 서로 결합하여, Rn과 Rn +1이 결합하는 2개의 환형성 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하는 경우, Rn-Rn+1, 즉 R1-R2, R2-R3, R4-R5, R5-R6, R6-R7, R8-R9, R9-R10 또는 R10-R11은 CH2, NH, O 및 S로부터 선택되는 1개를 나타내거나, 또는 CH2, CH, NH, N, O 및 S로부터 선택되는 2 이상이 단일결합, 이중결합, 또는 방향족성 결합을 개재시켜 순차적으로 결합한 원자군을 나타낸다. CH2, CH 및 NH의 수소 원자는 상기 치환기로 치환되어 있어도 된다. 상기 방향족성 결합이란, 방향족환의 2개의 원자를 결합하는 1∼2 사이의 결합 차수(약 1.5)를 갖는 결합이다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 상기 식(1)의 화합물은 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 2개 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 식(1)의 화합물은 해당 환 구조를 3개 갖는 것도 바람직하고, 해당 환 구조는 식(1)의 3개의 상이한 벤젠환, 즉 환 A, 환 B 및 환 C의 각각에 1개씩 존재하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 식(1)의 화합물은 해당 환 구조를 4개 이상 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 있어서, Rp와 Rp+1 및 Rp+1과 Rp+2(p는 1, 4, 5, 8 또는 9이다)가 동시에 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 것이 바람직하다. 즉, R1과 R2 및 R2와 R3; R4와 R5 및 R5와 R6; R5와 R6 및 R6과 R7; R8과 R9 및 R9와 R10; 및 R9와 R10 및 R10과 R11이 각각 동시에 해당 환 구조를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 있어서, 식(1)의 화합물이 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 2개 이상 갖는 경우, 해당 2개 이상의 환 구조는 환 A, 환 B 및 환 C로부터 선택되는 2 또는 3개의 환 상에 존재하는 것이 바람직하다. 해당 2개 이상의 환 구조는 동일해도 상이해도 된다.
상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조의 임의의 치환기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조의 환형성 원자수는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3∼7이고, 보다 바람직하게는 5 또는 6이다.
상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조는 하기 식(2)∼(8)로부터 선택되는 어느 하나의 환 구조인 것이 바람직하다.
[화학식 6]
Figure pct00006
(식 중,
*1과 *2, *3과 *4, *5와 *6, *7과 *8, *9와 *10, *11과 *12 및 *13과 *14의 각각은 Rn과 Rn+1이 결합하는 상기 2개의 환형성 탄소 원자를 나타내고, Rn은 상기 2개의 환형성 탄소 원자 중 어느 쪽에 결합해도 된다.
X는 C(R23)(R24), NR25, O 및 S로부터 선택된다.
R12∼R25는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
R12∼R15로부터 선택되는 인접하는 2개, R16과 R17 및 R23과 R24는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.)
하기 식(9)∼(11)로부터 선택되는 환 구조도 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조로서 바람직하다.
[화학식 7]
Figure pct00007
(식 중,
*1과 *2 및 *3과 *4는 상기와 동일하다.
R12, R14, R15 및 X는 상기와 동일하다.
R31∼R38 및 R41∼R44는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
R12, R15 및 R31∼R34로부터 선택되는 인접하는 2개, R14, R15 및 R35∼R38로부터 선택되는 인접하는 2개 및 R41∼R44로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.)
식(1)의 R2, R4, R5, R10 및 R11 중 적어도 1개, 바람직하게는 R2, R5 및 R10 중 적어도 1개, 더 바람직하게는 R2가 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
식(1)에 있어서, 상기 환형성 원자수 3 이상의 환 구조가 갖는 임의의 치환기가, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나이면 바람직하다.
[화학식 8]
Figure pct00008
(식 중,
각 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
X는 상기와 동일하다.
p1은 0∼5의 정수, p2는 0∼4의 정수, p3은 0∼3의 정수, p4는 0∼7의 정수이다.)
식(1)의 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 R1∼R11, 및 식(2)∼(11)의 R12∼R22, R31∼R38 및 R41∼R44가, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나이면 바람직하다.
[화학식 9]
Figure pct00009
(식 중, Rc, X, p1, p2, p3 및 p4는 상기한 대로이다.)
식(1)의 화합물은 하기 식(1-1)∼(1-6) 중 어느 하나로 표시되면 바람직하고, 식(1-1)∼(1-3) 및 (1-5) 중 어느 하나로 표시되면 보다 바람직하며, 식(1-1) 또는 (1-5)로 표시되면 더 바람직하다.
[화학식 10]
Figure pct00010
(식 중,
R1∼R11은 상기와 동일하고,
환 a∼f는 각각 독립적으로 상기의 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조이다.)
식(1-1)∼(1-6)에 있어서, 상기 환형성 원자수 3 이상의 환 구조 상의 인접하는 2개의 임의의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
상기 환 a∼f의 환형성 원자수는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3∼7, 보다 바람직하게는 5 또는 6이다. 상기 환 a∼f는 각각 독립적으로 식(2)∼(11)로부터 선택되는 어느 하나의 환인 것이 바람직하다.
식(1)의 화합물은 하기 식(2-1)∼(2-6) 중 어느 하나로 표시되면 바람직하고, 식(2-2) 또는 (2-5)로 표시되면 보다 바람직하다.
[화학식 11]
Figure pct00011
(식 중,
R1 및 R3∼R11은 상기와 동일하고,
환 a∼c는 상기와 동일하고, 환 g 및 h는 각각 독립적으로 상기의 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조이다.)
식(2-1)∼(2-6)에 있어서, 상기 환형성 원자수 3 이상의 환 구조 상의 인접하는 2개의 임의의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
상기 환 a∼c, g 및 h의 환형성 원자수는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 3∼7, 보다 바람직하게는 5 또는 6이다. 상기 환 a∼c, g 및 h는 각각 독립적으로 식(2)∼(11)로부터 선택되는 어느 하나의 환인 것이 바람직하다.
식(1)의 화합물은 하기 식(3-1)∼(3-9) 중 어느 하나로 표시되면 바람직하고, 식(3-1)로 표시되면 보다 바람직하다.
[화학식 12]
Figure pct00012
(식 중, R1, R3∼R11 및 환 a∼h는 상기와 동일하다.)
식(1-1)∼(1-6), (2-1)∼(2-6) 및 (3-1)∼(3-9)에 있어서, 환 a∼h가 갖는 임의의 치환기가, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나이면 바람직하다.
[화학식 13]
Figure pct00013
(식 중, Rc, X, p1, p2, p3 및 p4는 상기한 대로이다.)
식(1-1)∼(1-6), (2-1)∼(2-6) 및 (3-1)∼(3-9)에 있어서, 환 a∼h를 형성하지 않는 R1∼R11이, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나이면 바람직하다.
[화학식 14]
Figure pct00014
(식 중, Rc, X, p1, p2, p3 및 p4는 상기한 대로이다.)
식(1)의 화합물은 하기 식(4-1)∼(4-4) 중 어느 하나로 표시되면 바람직하다.
[화학식 15]
Figure pct00015
(식 중, R1∼R11 및 X는 상기와 동일하고, R51∼R58은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.)
상기 식(1)의 화합물은 하기 식(5-1)로 표시되면 바람직하다.
[화학식 16]
Figure pct00016
(식 중,
R3, R4, R7, R8, R11 및 R51∼R58은 상기와 동일하고,
R59∼R62는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.)
본 발명에서 사용하는 식(D1)의 도펀트 재료의 구체예를 이하에 들지만, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다. 하기 구체예 중, Ph는 페닐기, D는 중수소 원자를 나타낸다.
[화학식 17]
Figure pct00017
[화학식 18]
Figure pct00018
[화학식 19]
Figure pct00019
[화학식 20]
Figure pct00020
[화학식 21]
Figure pct00021
[화학식 22]
Figure pct00022
[화학식 23]
Figure pct00023
[화학식 24]
Figure pct00024
[화학식 25]
Figure pct00025
[화학식 26]
Figure pct00026
[화학식 27]
Figure pct00027
[화학식 28]
Figure pct00028
[화학식 29]
Figure pct00029
[화학식 30]
Figure pct00030
[화학식 31]
Figure pct00031
[화학식 32]
Figure pct00032
[화학식 33]
Figure pct00033
[화학식 34]
Figure pct00034
도펀트 재료 2는 하기 식(D2)로 표시되는 붕소 함유 화합물이다.
[화학식 35]
Figure pct00035
(식 중,
환 α, 환 β 및 환 γ는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기이다.
Ra는 환 α 및 환 β의 한쪽 또는 양쪽에, 직접 또는 연결기를 개재시켜 결합해도 된다.
Rb는 환 α 및 환 γ의 한쪽 또는 양쪽에, 직접 또는 연결기를 개재시켜 결합해도 된다.)
상기 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 방향족 탄화수소환으로서는, 예를 들면, 벤젠환, 바이페닐환, 나프탈렌환, 터페닐환(m-터페닐환, o-터페닐환, p-터페닐환), 안트라센환, 아세나프틸렌환, 플루오렌환, 페날렌환, 페난트렌환, 트라이페닐렌환, 플루오란텐환, 피렌환, 나프타센환, 페릴렌환, 펜타센환 등을 들 수 있다.
상기 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 방향족 헤테로환은 적어도 1개, 바람직하게는 1∼5개의 환형성 헤테로원자를 포함한다. 해당 환형성 헤테로원자는, 예를 들면, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자로부터 선택된다. 해당 방향족 헤테로환으로서는, 예를 들면, 피롤환, 옥사졸환, 아이속사졸환, 싸이아졸환, 아이소싸이아졸환, 이미다졸환, 옥사다이아졸환, 싸이아다이아졸환, 트라이아졸환, 테트라졸환, 피라졸환, 피리딘환, 피리미딘환, 피리다진환, 피라진환, 트라이아진환, 인돌환, 아이소인돌환, 1H-인다졸환, 벤즈이미다졸환, 벤즈옥사졸환, 벤조싸이아졸환, 1H-벤조트라이아졸환, 퀴놀린환, 아이소퀴놀린환, 신놀린환, 퀴나졸린환, 퀴녹살린환, 프탈라진환, 나프티리딘환, 퓨린환, 프테리딘환, 카바졸환, 아크리딘환, 페녹사싸이인환, 페녹사진환, 페노싸이아진환, 페나진환, 인돌리진환, 퓨란환, 벤조퓨란환, 아이소벤조퓨란환, 다이벤조퓨란환, 싸이오펜환, 벤조싸이오펜환, 다이벤조싸이오펜환, 퓨라잔환, 옥사다이아졸환, 싸이안트렌환 등을 들 수 있다.
상기 환 α, 환 β 및 환 γ는 5원환 또는 6원환인 것이 바람직하다.
상기 환 α, 환 β 및 환 γ의 임의의 치환기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기; 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 다이아릴아미노기, 다이헤테로아릴아미노기 또는 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알콕시기; 및 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴옥시기로부터 선택된다.
상기 임의의 치환기는 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기; 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기; 또는 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기로 치환되어 있어도 된다.
상기 환 α, 환 β 및 환 γ 상의 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 방향족 헤테로환을 형성해도 된다. 해당 방향족 탄화수소환 및 방향족 헤테로환의 상세는 환 α, 환 β 및 환 γ에 관해서 기재한 대로이다.
이와 같이 해서 추가로 형성되는 환의 임의의 치환기는 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기; 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기; 및 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기로부터 선택된다.
Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기이다.
환 α, 환 β 및 환 γ에 관해서 기재한 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기, 알콕시기 및 아릴옥시기의 상세, 및 Ra 및 Rb의 아릴기, 헤테로아릴기 및 알킬기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 대응하는 기와 동일하다.
상기 연결기는 -O-, -S- 또는 -CRcRd-이고, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기이다.
해당 알킬기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 알킬기와 동일하다.
식(D2)는 바람직하게는 하기 식(D2a)로 표시된다.
[화학식 36]
Figure pct00036
식(D2a)에 있어서, Ra 및 Rb는 상기와 동일하다.
Re∼Ro는 각각 독립적으로 수소 또는 환 α, 환 β 및 환 γ에 관해서 기재한 임의의 치환기이다.
Re∼Rg로부터 선택되는 인접하는 2개, Rh∼Rk로부터 선택되는 인접하는 2개 및 Rl∼Ro로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 방향족 헤테로환을 형성해도 된다.
이와 같이 해서 형성되는 환의 상세는 환 α, 환 β 및 환 γ 상의 인접하는 2개의 치환기가 서로 결합하여 형성하는 환과 동일하다.
도펀트 재료 2는 식(D2)로 표시되는 단위 구조, 바람직하게는 식(D2a)로 표시되는 단위 구조를 포함하는 다량체, 바람직하게는 2∼6량체, 보다 바람직하게는 2∼3량체, 더 바람직하게는 2량체여도 된다. 다량체는 2 이상의 해당 단위 구조가 직접 또는 탄소수 1∼3의 알킬렌기, 페닐렌기, 나프틸렌기 등의 연결기를 개재시켜 결합한 구조여도 된다. 또한, 환 α, 환 β, 환 γ, 또는 이들 환 상의 치환기가 형성하는 환이 2 이상의 단위 구조에 공유되고 있는 구조여도 된다. 또, 1개의 단위 구조 중의 환 α, 환 β, 환 γ, 또는 이들 환 상의 치환기가 형성하는 환이 다른 단위 구조의 어느 하나의 환에 축합하고 있는 구조여도 된다.
이하에, 환을 공유하는 다량체 및 환이 축합한 다량체의 일례를 나타낸다. 한편, 간략화를 위해서 환 α, 환 β 및 환 γ 상의 각 R은 생략했다.
[화학식 37]
Figure pct00037
식(D2), 바람직하게는 식(D2a)로 표시되는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 38]
Figure pct00038
[화학식 39]
Figure pct00039
[화학식 40]
Figure pct00040
[화학식 41]
Figure pct00041
[화학식 42]
Figure pct00042
[화학식 43]
Figure pct00043
[화학식 44]
Figure pct00044
[화학식 45]
Figure pct00045
[화학식 46]
Figure pct00046
[화학식 47]
Figure pct00047
[화학식 48]
Figure pct00048
[화학식 49]
Figure pct00049
[화학식 50]
Figure pct00050
[화학식 51]
Figure pct00051
[화학식 52]
Figure pct00052
[화학식 53]
Figure pct00053
[화학식 54]
Figure pct00054
제 1 화합물
제 1 유기 EL 소자에서 사용하는 제 1 화합물은 상기 도펀트 재료 및 제 2 화합물과 함께 형광 발광층에 사용되어, 형광 발광층의 호스트 재료(메인 호스트 재료)로서 기능한다.
제 1 화합물로서는, 다환 방향족 골격 함유 화합물을 들 수 있고, 축합 다환 방향족 골격 함유 화합물이 바람직하며, 3개 이상의 환이 축합한 축합환 구조를 함유하는 화합물이 보다 바람직하다. 구체적으로는, 안트라센 골격 함유 화합물, 크라이센 골격 함유 화합물, 피렌 골격 함유 화합물 또는 플루오렌 골격 함유 화합물인 것이 바람직하고, 안트라센 골격 함유 화합물이 더 바람직하다.
상기 안트라센 골격 함유 화합물로서, 예를 들면, 하기 식(19)로 표시되는 안트라센 유도체를 사용할 수 있다.
[화학식 55]
Figure pct00055
식(19)에 있어서, R101∼R110은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기 또는 -L-Ar이다. 단, R101∼R110 중 적어도 1개는 -L-Ar이다.
해당 치환기의 상세는 RA, RB 및 RC에 관해서 상기한 치환기와 동일하다.
L은 각각 독립적으로 단일결합 또는 연결기이고, 해당 연결기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴렌기이다.
Ar은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼24, 특히 바람직하게는 5∼18의 단환기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50, 바람직하게는 8∼30, 보다 바람직하게는 8∼24, 더 바람직하게는 8∼18의 축합환기, 또는 상기 단환 및 상기 축합환으로부터 선택되는 2 이상의 환이 단일결합을 개재시켜 결합한 1가의 기이다.
상기 환형성 원자수 5∼50의 단환기는 축합환을 가지지 않는 단환 구조만을 포함하는 기이며, 예를 들면, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 쿼터페닐릴기 등의 아릴기 및 피리딜기, 피라질기, 피리미딜기, 트라이아진일기, 퓨릴기, 싸이엔일기 등의 헤테로아릴기가 바람직하고, 페닐기, 바이페닐릴기 및 터페닐릴기가 보다 바람직하다.
상기 환형성 원자수 8∼50의 축합환기는 2 이상의 환이 축합한 축합환 구조를 포함하는 기이며, 예를 들면, 나프틸기, 페난트릴기, 안트릴기, 크라이센일기, 벤즈안트릴기, 벤조페난트릴기, 트라이페닐렌일기, 벤조크라이센일기, 인덴일기, 플루오렌일기, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 벤조플루오렌일기, 다이벤조플루오렌일기, 플루오란텐일기, 벤조플루오란텐일기 등의 축합 아릴기 및 벤조퓨란일기, 벤조싸이오펜일기, 인돌릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오펜일기, 카바졸릴기, 퀴놀릴기, 페난트롤린일기 등의 축합 헤테로아릴기가 바람직하고, 나프틸기, 페난트릴기, 안트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 플루오란텐일기, 벤즈안트릴기, 다이벤조싸이오펜일기, 다이벤조퓨란일기 및 카바졸릴기가 보다 바람직하다.
Ar의 임의의 치환기로서는, 전술한 단환기 또는 축합환기가 바람직하다.
L이 나타내는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼30의 아릴렌기에 있어서, 해당 아릴렌기는, 벤젠, 나프틸벤젠, 바이페닐, 터페닐, 나프탈렌, 아세나프틸렌, 안트라센, 벤즈안트라센, 아세안트라센, 페난트렌, 벤조[c]페난트렌, 페날렌, 플루오렌, 피센, 펜타펜, 피렌, 크라이센, 벤조[g]크라이센, s-인다센, as-인다센, 플루오란텐, 벤조[k]플루오란텐, 트라이페닐렌, 벤조[b]트라이페닐렌 및 페릴렌으로부터 선택되는 방향족 탄화수소 화합물로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기이며, 페닐렌기, 바이페닐다이일기, 터페닐다이일기, 나프탈렌다이일기가 바람직하고, 페닐렌기, 바이페닐다이일기, 터페닐다이일기가 보다 바람직하며, 페닐렌기가 더 바람직하다.
L이 나타내는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 5∼30의 헤테로아릴렌기에 있어서, 해당 헤테로아릴렌기는 적어도 1개, 바람직하게는 1∼5개의 환형성 헤테로원자, 예를 들면, 질소 원자, 황 원자 및 산소 원자를 포함하는 방향족 헤테로환 화합물로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기이다. 해당 방향족 헤테로환 화합물로서는, 피롤, 퓨란, 싸이오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트라이아진, 이미다졸, 옥사졸, 싸이아졸, 피라졸, 아이속사졸, 아이소싸이아졸, 옥사다이아졸, 싸이아다이아졸, 트라이아졸, 테트라졸, 인돌, 아이소인돌, 벤조퓨란, 아이소벤조퓨란, 벤조싸이오펜, 아이소벤조싸이오펜, 인돌리진, 퀴놀리진, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 신놀린, 프탈라진일, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 벤즈이미다졸, 벤즈옥사졸, 벤조싸이아졸, 인다졸, 벤즈아이속사졸, 벤즈아이소싸이아졸, 다이벤조퓨란, 다이벤조싸이오펜, 카바졸, 페난트리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 페노싸이아진, 페녹사진, 잔텐 등을 들 수 있다. 해당 헤테로아릴렌기로서는, 퓨란, 싸이오펜, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트라이아진, 벤조퓨란, 벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 다이벤조싸이오펜으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기가 바람직하고, 벤조퓨란, 벤조싸이오펜, 다이벤조퓨란, 다이벤조싸이오펜으로부터 2개의 수소 원자를 제거하여 얻어지는 2가의 기가 보다 바람직하다.
상기 식(19)의 화합물은 하기 식(20)으로 표시되는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화학식 56]
Figure pct00056
식(20)에 있어서, R101∼R108은 식(19)에서 정의한 대로이고, L1은 식(19)의 L에 관해서 정의한 대로이고, Ar11 및 Ar12는 식(19)의 Ar에 관해서 정의한 대로이다.
식(20)으로 표시되는 안트라센 유도체는 하기 안트라센 유도체(A), (B) 및 (C) 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 유기 EL 소자의 구성이나 요구하는 특성에 따라 선택된다.
안트라센 유도체(A)
안트라센 유도체(A)는, 식(20)에 있어서 Ar11 및 Ar12가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기인 화합물이다. Ar11 및 Ar12는 동일해도 상이해도 되고, 상이한 것이 바람직하다.
상기 환형성 원자수 8∼50의 축합환기는 식(19)에 관해서 전술한 대로이며, 나프틸기, 페난트릴기, 벤즈안트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기 및 다이벤조퓨란일기가 바람직하다.
안트라센 유도체(B)
안트라센 유도체(B)는, 식(20)에 있어서 Ar11 및 Ar12 중 한쪽이 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기이고, 다른 쪽이 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기인 화합물이다.
상기 환형성 원자수 5∼50의 단환기 및 상기 환형성 원자수 8∼50의 축합환기는 식(19)에 관해서 전술한 대로이다.
본 발명의 일 태양에 있어서는, Ar12가 나프틸기, 페난트릴기, 벤즈안트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기 또는 다이벤조퓨란일기이고, Ar11이 비치환 페닐기, 또는 단환기 또는 축합환기(예를 들면, 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기 및 다이벤조퓨란일기)로 치환된 페닐기인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 태양에 있어서는, Ar12가 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기이고, Ar11이 비치환된 페닐기인 것이 바람직하다. 상기 축합환기로서, 페난트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기 또는 벤즈안트릴기가 특히 바람직하다.
안트라센 유도체(C)
안트라센 유도체(C)는, 식(20)에 있어서 Ar11 및 Ar12가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기인 화합물이다.
Ar11 및 Ar12가 함께 치환 또는 비치환된 페닐기인 것이 바람직하고, Ar11이 비치환된 페닐기이며, Ar12가 단환기 또는 축합환기로 치환된 페닐기인 것, 또는 Ar11 및 Ar12가 각각 독립적으로 단환기 또는 축합환기로 치환된 페닐기인 것이 보다 바람직하다.
Ar11 및 Ar12의 임의의 치환기로서의 단환기 및 축합환기는 식(19)에 관해서 전술한 대로이고, 단환기로서는 페닐기 및 바이페닐기가 바람직하고, 축합환기로서는 나프틸기, 페난트릴기, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 다이벤조퓨란일기 및 벤즈안트릴기가 바람직하다.
식(19) 및 식(20)으로 표시되는 안트라센 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 화합물을 들 수 있다.
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 57]
Figure pct00057
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 58]
Figure pct00058
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 59]
Figure pct00059
[화학식 60]
Figure pct00060
[화학식 61]
Figure pct00061
[화학식 62]
Figure pct00062
[화학식 63]
Figure pct00063
[화학식 64]
Figure pct00064
[화학식 65]
Figure pct00065
[화학식 66]
Figure pct00066
[화학식 67]
Figure pct00067
[화학식 68]
Figure pct00068
[화학식 69]
Figure pct00069
[화학식 70]
Figure pct00070
[화학식 71]
Figure pct00071
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 72]
Figure pct00072
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 73]
Figure pct00073
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 74]
Figure pct00074
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 75]
Figure pct00075
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 76]
Figure pct00076
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 77]
Figure pct00077
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 78]
Figure pct00078
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 79]
Figure pct00079
[화학식 80]
Figure pct00080
[화학식 81]
Figure pct00081
상기 크라이센 골격 함유 화합물로서는, 예를 들면, 하기 식(21)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 82]
Figure pct00082
식(21)에 있어서, R201∼R212는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기 또는 -L2-Ar21이다. 단, R201∼R212 중 적어도 1개는 -L2-Ar21이다.
해당 치환기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하고, L2 및 Ar21의 상세는 식(19)의 L 및 Ar에 관해서 기재한 대로이다.
R204와 R210의 한쪽 또는 양쪽이 -L2-Ar21인 것이 바람직하다.
식(21)로 표시되는 크라이센 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있지만, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다.
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 83]
Figure pct00083
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 84]
Figure pct00084
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 85]
Figure pct00085
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 86]
Figure pct00086
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 87]
Figure pct00087
상기 피렌 골격 함유 화합물로서는, 예를 들면, 하기 식(22)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 88]
Figure pct00088
식(22)에 있어서, R301∼R310은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기 또는 -L3-Ar31이다. 단, R301∼R310 중 적어도 1개는 -L3-Ar31이다.
해당 치환기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하고, L3 및 Ar31의 상세는 식(19)의 L 및 Ar에 관해서 기재한 대로이다.
R301, R303, R306 및 R308 중 어느 1개 이상이 -L3-Ar31인 것이 바람직하다.
식(22)로 표시되는 피렌 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 화합물을 들 수 있지만, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다.
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 89]
Figure pct00089
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 90]
Figure pct00090
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 91]
Figure pct00091
하기 화합물의 구조에 있어서, 6원환은 모두 벤젠환이다.
[화학식 92]
Figure pct00092
[화학식 93]
Figure pct00093
[화학식 94]
Figure pct00094
[화학식 95]
Figure pct00095
[화학식 96]
Figure pct00096
[화학식 97]
Figure pct00097
[화학식 98]
Figure pct00098
[화학식 99]
Figure pct00099
[화학식 100]
Figure pct00100
[화학식 101]
Figure pct00101
[화학식 102]
Figure pct00102
[화학식 103]
Figure pct00103
상기 플루오렌 골격 함유 화합물로서는, 예를 들면, 하기 식(23)으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 104]
Figure pct00104
식(23)에 있어서, R401∼R410은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환기 또는 -L4-Ar41이다. 단, R401∼R410 중 적어도 1개는 -L4-Ar41이다.
해당 치환기의 상세는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하고, L4 및 Ar41의 상세는 상기 식(19)의 L 및 Ar에 관해서 기재한 대로이다.
R401과 R402, R402와 R403, R403과 R404, R405와 R406, R406과 R407 및 R407과 R408로부터 선택되는 1 이상의 인접하는 쌍이, 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
R402 및 R407이 -L4-Ar41인 것이 바람직하다. R409 및 R410이 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기 또는 -L4-Ar41인 것이 바람직하다.
해당 탄소수 1∼20의 알킬기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 알킬기와 동일하다.
식(23)으로 표시되는 플루오렌 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 화합물을 들 수 있지만, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다.
[화학식 105]
Figure pct00105
제 2 화합물
제 1 유기 EL 소자에 사용되는 제 2 화합물은 상기 도펀트 재료 및 제 1 화합물과 함께 형광 발광층에 사용되어, 형광 발광층의 코호스트 재료로서 기능한다.
제 2 화합물은 전술한 식(19)로 표시되는 화합물, 전술한 식(21)로 표시되는 화합물, 전술한 식(22)로 표시되는 화합물, 전술한 식(23)으로 표시되는 화합물, 하기 식(2a)로 표시되는 아민 화합물, 하기 식(2b)로 표시되는 비스카바졸 화합물 및 하기 식(2c)로 표시되는 다이아민 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
제 2 화합물은 하기 식(2a)로 표시되는 아민 화합물, 하기 식(2b)로 표시되는 비스카바졸 화합물 및 하기 식(2c)로 표시되는 다이아민 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 것이 보다 바람직하다.
제 2 화합물은 하기 식(2a)로 표시되는 아민 화합물 및 하기 식(2b)로 표시되는 비스카바졸 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 것이 더 바람직하다.
상기 아민 화합물은 하기 식(2a)로 표시된다.
[화학식 106]
Figure pct00106
식(2a)에 있어서, Ar11, Ar22 및 Ar33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기와 각각 동일하다.
식(2a)에 있어서, L11, L22 및 L33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴렌기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기의 상세는 식(19)의 L에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기와 동일하다.
식(2a)에 있어서, p, q 및 r은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이다. p가 0일 때 L11은 단일결합이고, q가 0일 때 L22는 단일결합이고, r이 0일 때 L33은 단일결합이다.
식(2a)로 표시되는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 107]
Figure pct00107
[화학식 108]
Figure pct00108
[화학식 109]
Figure pct00109
[화학식 110]
Figure pct00110
[화학식 111]
Figure pct00111
[화학식 112]
Figure pct00112
[화학식 113]
Figure pct00113
[화학식 114]
Figure pct00114
[화학식 115]
Figure pct00115
[화학식 116]
Figure pct00116
[화학식 117]
Figure pct00117
상기 비스카바졸 화합물은 하기 식(2b)로 표시된다.
[화학식 118]
Figure pct00118
식(2b)에 있어서, R71∼R78로부터 선택되는 1개는 *a에 결합하는 단일결합이고, R81∼R88로부터 선택되는 1개는 *b에 결합하는 단일결합이다.
상기 단일결합이 아닌 R71∼R78 및 R81∼R88은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기이다.
해당 탄소수 1∼20의 알킬기, 해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 탄소수 1∼20의 알킬기, 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기와 각각 동일하다.
상기 단일결합이 아닌 R71∼R74로부터 선택되는 인접하는 2개, 상기 단일결합이 아닌 R75∼R78로부터 선택되는 인접하는 2개, 상기 단일결합이 아닌 R81∼R84로부터 선택되는 인접하는 2개 및 상기 단일결합이 아닌 R85∼R88로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
해당 환 구조는, 예를 들면, 식(D1)의 환 π1 및 환 π2에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환으로부터 선택되고, 바람직하게는 식(1)에 관해서 기재한 식(2)∼(11)로부터 선택된다.
식(2b)에 있어서, Ar44 및 Ar55는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기와 각각 동일하다.
식(2b)에 있어서, L44, L55 및 L66은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기의 상세는 식(19)의 L에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기와 동일하다.
식(2b)에 있어서, m4, m5 및 m6은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이고, m4가 0일 때 L44는 단일결합이고, m5가 0일 때 L55는 단일결합이고, m6이 0일 때 L66은 단일결합이다.
식(2b)는 바람직하게는 하기 식(2b-1)∼(2b-3) 중 어느 하나로 표시된다.
[화학식 119]
Figure pct00119
식(2b)로 표시되는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 120]
Figure pct00120
[화학식 121]
Figure pct00121
[화학식 122]
Figure pct00122
[화학식 123]
Figure pct00123
[화학식 124]
Figure pct00124
[화학식 125]
Figure pct00125
상기 다이아민 화합물은 하기 식(2c)로 표시된다.
(Ar80)(Ar81)N-(L80)-N(Ar82)(Ar83) (2c)
식(2c)에 있어서, Ar80∼Ar83은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기와 각각 동일하다.
식(2c)에 있어서, L80은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기의 상세는 식(19)의 L에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기와 동일하다.
식(2c)로 표시되는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 126]
Figure pct00126
[화학식 127]
Figure pct00127
제 2 유기 EL 소자
제 2 유기 EL 소자는 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 유기층을 함유하고, 해당 유기층은 형광 발광층을 함유한다.
해당 형광 발광층은 제 1 화합물, 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 포함한다.
제 3 화합물은 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 가지므로 전자를 포착하기 쉽다. 따라서, 제 3 화합물을 사용하면 형광 발광층으로의 전자 주입성은 양호하다. 그러나, 제 3 화합물은 제 1 화합물보다도 소량 사용하므로, 형광 발광층 내에서 전자 수송 경로가 충분히 형성되지 않아, 제 3 화합물에 포착된 전자가 형광 발광층 내에서 이동하기 어려워진다.
이와 같이, 제 3 화합물을 소량 사용하는 것에 의해, 형광 발광층으로의 전자 주입성을 양호하게 유지하면서, 형광 발광층 내에서의 전자 수송을 억제할 수 있다. 그 결과, 여기 밀도가 높은 영역(정공과 전자의 재결합 영역)이 형광 발광층의 중앙부에 가까워진다. 여기 밀도가 높은 영역이 형광 발광층의 중앙부에 가까워지면, 여기에 의해 형광 발광층에 인접하는 층이 열화하는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 상기한 문제, 즉 형광 스펙트럼의 반치폭이 좁은 도펀트를 사용한 유기 EL 소자가 갖는 수명 저하의 문제가 해결되어, 수명이 향상된다.
제 2 유기 EL 소자에서 사용하는 도펀트 재료의 형광 스펙트럼의 반치폭은 30nm 이하, 바람직하게는 25nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하이다. 반치폭이 상기의 범위에 있으면, 높은 색 순도가 얻어진다.
제 2 유기 EL 소자에서 사용하는 도펀트 재료의 형광 스펙트럼의 반치폭은, 예를 들면 2nm 이상이다.
본 발명에서 사용하는 형광 스펙트럼의 반치폭의 측정 방법은 후술한다.
도펀트 재료의 형광 발광층 중의 함유량은 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 10질량% 이하, 바람직하게는 1∼10질량%, 보다 바람직하게는 1∼8질량%이다.
제 3 화합물은 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는다. 제 1 화합물과 제 3 화합물의 어피니티의 차는 0.05eV 이상, 바람직하게는 0.1eV 이상이다.
어피니티의 측정 방법은 후술한다.
제 3 화합물의 형광 발광층 중의 함유량은 제 1 화합물의 함유량보다도 적고, 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 바람직하게는 30질량% 이하, 보다 바람직하게는 2∼30질량%, 보다 더 바람직하게는 2∼20질량%이다. 상기 범위이면, 여기 밀도가 높은 영역이 형광 발광층의 중앙부에 가까워져, 수명이 향상된다.
도펀트 재료
제 2 유기 EL 소자의 도펀트 재료는 식(D1)로 표시되는 화합물(도펀트 재료 1) 및 식(D2)로 표시되는 화합물(도펀트 재료 2)로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이다. 제 2 유기 EL 소자의 도펀트 재료 1 및 도펀트 재료 2의 상세는 제 1 유기 EL 소자에 관해서 기재한 상기 도펀트 재료 1 및 상기 도펀트 재료 2와 동일하므로, 여기에서는 간략화를 위해 생략한다.
제 1 화합물
제 2 유기 EL 소자에서 사용하는 제 1 화합물은 상기 도펀트 재료 및 제 3 화합물과 함께 형광 발광층에 사용되어, 형광 발광층의 호스트 재료(메인 호스트 재료)로서 기능한다. 제 2 유기 EL 소자의 제 1 화합물의 상세는 제 1 유기 EL 소자에 관해서 기재한 제 1 화합물과 동일하므로, 여기에서는 간략화를 위해 생략한다.
제 3 화합물
제 3 화합물은 상기 도펀트 재료 및 제 1 화합물과 함께 제 2 유기 EL 소자의 형광 발광층에 사용되어, 형광 발광층의 코호스트 재료로서 기능한다.
제 3 화합물은 하기 식(3a)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
[화학식 128]
Figure pct00128
식(3a)에 있어서, L77은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴렌기이다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기의 상세는 식(19)의 L에 관해서 기재한 대응하는 기와 각각 동일하다.
식(3a)에 있어서, Ar66은 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 방향족 탄화수소환 또는 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼18, 더 바람직하게는 5∼13의 방향족 헤테로환의 2∼4가의 잔기이며, 치환기를 갖고 있어도 된다.
해당 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 및 해당 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환의 상세는 식(D1)의 환 π1 및 환 π2에 관해서 기재한 대응하는 환과 각각 동일하다.
식(3a)에 있어서, m11은 0, 1 또는 2, 바람직하게는 0 또는 1이며, m11이 0일 때 L77은 단일결합이고, m11이 2일 때 2개의 L77은 동일해도 상이해도 된다.
식(3a)에 있어서, m22는 0 또는 1이며, m22가 0일 때 A1-(L77)m11-은 존재하지 않고, 수소 원자가 A2에 결합한다.
식(3a)에 있어서, m33은 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 보다 바람직하게는 0 또는 1이며, m33이 0일 때 Ar66은 단일결합이고, m33이 2 또는 3일 때 2 또는 3개의 Ar66은 동일해도 상이해도 된다.
식(3a)에 있어서, m44는 0, 1, 2 또는 3, 바람직하게는 0, 1 또는 2, 보다 바람직하게는 0 또는 1이며, m44가 0일 때 CN은 존재하지 않고, 수소 원자가 A66에 결합한다.
식(3a)에 있어서, m55는 1, 2 또는 3, 바람직하게는 1 또는 2이며, m55가 2 또는 3일 때, 2 또는 3개의 -(Ar66)m33-(CN)m55는 동일해도 상이해도 된다.
식(3a)에 있어서, A1은 하기 식(A-1)∼(A-12)로부터 선택되는 1가의 잔기이며, A2는 하기 식(A-1)∼(A-12)로부터 선택되는 2∼4가의 기이다.
[화학식 129]
Figure pct00129
식(A-1)∼(A-12)에 있어서, R1∼R12로부터 선택되는 1개, R21∼R30으로부터 선택되는 1개, R31∼R40으로부터 선택되는 1개, R41∼R50으로부터 선택되는 1개, R51∼R60으로부터 선택되는 1개, R61∼R72로부터 선택되는 1개, R73∼R86으로부터 선택되는 1개, R87∼R94로부터 선택되는 1개, R95∼R104로부터 선택되는 1개, R105∼R114로부터 선택되는 1개, R115∼R124로부터 선택되는 1개 및 R125∼R134부터 선택되는 1개는 L77에 결합하는 단일결합이다.
또는, R1∼R12로부터 선택되는 2∼4개, R21∼R30으로부터 선택되는 2∼4개, R31∼R40으로부터 선택되는 2∼4개, R41∼R50으로부터 선택되는 2∼4개, R51∼R60으로부터 선택되는 2∼4개, R61∼R72로부터 선택되는 2∼4개, R73∼R86으로부터 선택되는 2∼4개, R87∼R94로부터 선택되는 2∼4개, R95∼R104로부터 선택되는 2∼4개, R105∼R114로부터 선택되는 2∼4개, R115∼R124로부터 선택되는 2∼4개 및 R125∼R134로부터 선택되는 2∼4개 중 1개는 L77에 결합하는 단일결합이고, 그 외는 Ar66에 결합하는 단일결합이다.
상기 단일결합이 아닌 R1∼R12, R21∼R30, R31∼R40, R41∼R50, R51∼R60, R61∼R72, R73∼R86, R87∼R94, R95∼R104, R105∼R114, R115∼R124 및 R125∼R134는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 사이아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20, 바람직하게는 3∼6, 보다 바람직하게는 5 또는 6의 사이클로알킬기, -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼24, 더 바람직하게는 6∼18의 아릴기이다.
해당 탄소수 1∼20의 알킬기, 해당 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 해당 -Si(R101)(R102)(R103)(R101, R102 및 R103은 상기와 마찬가지)으로 표시되는 기, 및 해당 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기의 상세는 식(D1)의 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 대응하는 기와 각각 동일하다.
단일결합이 아닌 R1∼R12, R21∼R30, R31∼R40, R41∼R50, R51∼R60, R61∼R72, R73∼R86, R87∼R94, R95∼R104, R105∼R114, R115∼R124 및 R125∼R134가 모두 수소 원자여도 된다.
식(A-1)∼(A-12)에 있어서, 상기 단일결합이 아닌 R1∼R12, R21∼R30, R31∼R40, R41∼R50, R51∼R60, R61∼R72, R73∼R86, R87∼R94, R95∼R104, R105∼R114, R115∼R124 및 R125∼R134로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
해당 환 구조는, 예를 들면, 식(D1)의 환 π1 및 환 π2에 관해서 기재한 상기 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 및 상기 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환으로부터 선택되고, 바람직하게는 식(1)에 관해서 기재한 식(2)∼(11)로부터 선택된다.
식(3a)로 표시되는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 130]
Figure pct00130
[화학식 131]
Figure pct00131
[화학식 132]
Figure pct00132
[화학식 133]
Figure pct00133
[화학식 134]
Figure pct00134
[화학식 135]
Figure pct00135
[화학식 136]
Figure pct00136
[화학식 137]
Figure pct00137
상기의 「치환기」 또는 「치환 또는 비치환」이라는 기재에 있어서의 치환기로서는, 특별한 규정이 없는 한, 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기; 환형성 탄소수 3∼50, 바람직하게는 3∼10, 보다 바람직하게는 3∼8, 더 바람직하게는 5 또는 6의 사이클로알킬기; 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기; 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기를 갖는 탄소수 7∼51, 바람직하게는 7∼30, 보다 바람직하게는 7∼20의 아르알킬기; 아미노기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8)의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50(바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 모노치환 또는 다이치환 아미노기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알콕시기; 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴옥시기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 모노치환, 다이치환 또는 트라이치환 실릴기; 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼24, 보다 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 할로알킬기; 할로젠 원자; 사이아노기; 나이트로기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 설폰일기; 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 다이치환 포스포릴기; 알킬설폰일옥시기; 아릴설폰일옥시기; 알킬카보닐옥시기; 아릴카보닐옥시기; 붕소 함유기; 아연 함유기; 주석 함유기; 규소 함유기; 마그네슘 함유기; 리튬 함유기; 하이드록시기; 알킬 치환 또는 아릴 치환 카보닐기; 카복실기; 바이닐기; (메트)아크릴로일기; 에폭시기; 및 옥세탄일기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개가 바람직하지만, 특별히 이들로 제한되는 것은 아니다.
이들 치환기는 추가로 전술한 임의의 치환기에 의해 치환되어 있어도 된다. 또한, 인접하는 2개의 치환기는 서로 결합하여 환 구조를 형성해도 된다.
상기 치환기는, 보다 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기; 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼50, 바람직하게는 3∼10, 보다 바람직하게는 3∼8, 더 바람직하게는 5 또는 6의 사이클로알킬기; 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼50, 바람직하게는 1∼18, 보다 바람직하게는 1∼8의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼25, 보다 바람직하게는 6∼18의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 모노치환 또는 다이치환 아미노기; 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼24, 보다 바람직하게는 5∼13의 헤테로아릴기, 할로젠 원자, 사이아노기이다.
상기 탄소수 1∼50의 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기, t-뷰틸기, 펜틸기(이성체기를 포함함), 헥실기(이성체기를 포함함), 헵틸기(이성체기를 포함함), 옥틸기(이성체기를 포함함), 노닐기(이성체기를 포함함), 데실기(이성체기를 포함함), 운데실기(이성체기를 포함함) 및 도데실기(이성체기를 포함함) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기, t-뷰틸기 및 펜틸기(이성체기를 포함함)가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, s-뷰틸기 및 t-뷰틸기가 보다 바람직하며, 메틸기, 에틸기, 아이소프로필기 및 t-뷰틸기가 특히 바람직하다.
상기 환형성 탄소수 3∼50의 사이클로알킬기로서는, 예를 들면, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 사이클로옥틸기, 아다만틸기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기가 바람직하다.
상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로서는, 예를 들면, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 아세나프틸렌일기, 안트릴기, 벤즈안트릴기, 아세안트릴기, 페난트릴기, 벤조[c]페난트릴기, 페날렌일기, 플루오렌일기, 피센일기, 펜타페닐기, 피렌일기, 크라이센일기, 벤조[g]크라이센일기, s-인다센일기, as-인다센일기, 플루오란텐일기, 벤조[k]플루오란텐일기, 트라이페닐렌일기, 벤조[b]트라이페닐렌일기 및 페릴렌일기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트릴기, 피렌일기, 플루오란텐일기가 바람직하고, 페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기가 보다 바람직하며, 페닐기가 더 바람직하다.
상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기를 갖는 탄소수 7∼51의 아르알킬기의 아릴 부위의 상세는 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하고, 알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼50의 알킬기와 동일하다.
상기 탄소수 1∼50의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 모노치환 또는 다이치환 아미노기의 아릴 부위의 상세는 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하고, 알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼50의 알킬기와 동일하다.
상기 탄소수 1∼50의 알콕시기의 알킬 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼50의 알킬기와 동일하다.
상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴옥시기의 아릴 부위의 상세는 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하다.
상기 탄소수 1∼50의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 모노치환, 다이치환 또는 트라이치환 실릴기로서는, 모노알킬실릴기, 다이알킬실릴기, 트라이알킬실릴기; 모노아릴실릴기, 다이아릴실릴기, 트라이아릴실릴기; 모노알킬다이아릴실릴기, 다이알킬모노아릴실릴기를 들 수 있다. 이들 기의 알킬 부위의 상세 및 아릴 부위의 상세는 상기 탄소수 1∼50의 알킬기 및 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기와 동일하다.
상기 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기로서는, 예를 들면, 피롤릴기, 퓨릴기, 싸이엔일기, 피리딜기, 이미다조피리딜기, 피리다진일기, 피리미딘일기, 피라진일기, 트라이아진일기, 이미다졸릴기, 옥사졸릴기, 싸이아졸릴기, 피라졸릴기, 아이속사졸릴기, 아이소싸이아졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 싸이아다이아졸릴기, 트라이아졸릴기, 테트라졸릴기, 인돌릴기, 아이소인돌릴기, 벤조퓨란일기, 아이소벤조퓨란일기, 벤조싸이오펜일기, 아이소벤조싸이오펜일기, 인돌리진일기, 퀴놀리진일기, 퀴놀릴기, 아이소퀴놀릴기, 신놀릴기, 프탈라진일기, 퀴나졸린일기, 퀴녹살린일기, 벤즈이미다졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 벤조싸이아졸릴기, 인다졸릴기, 벤즈아이속사졸릴기, 벤즈아이소싸이아졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오펜일기, 카바졸릴기, 9-페닐카바졸릴기, 페난트리딘일기, 아크리딘일기, 페난트롤린일기, 페나진일기, 페노싸이아진일기, 페녹사진일기 및 잔텐일기 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 피리딜기, 이미다조피리딜기, 피리다진일기, 피리미딘일기, 피라진일기, 트라이아진일기, 벤즈이미다졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오펜일기, 카바졸릴기, 9-페닐카바졸릴기, 페난트롤린일기, 퀴나졸린일기가 바람직하다.
상기 할로젠 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브로민 원자, 아이오딘 원자 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 1∼50의 할로알킬기는, 상기 탄소수 1∼50의 알킬기의 적어도 1개의 수소 원자가 상기 할로젠 원자로 치환된 기이다.
상기 탄소수 1∼50의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 설폰일기, 상기 탄소수 1∼50의 알킬기 및 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 다이치환 포스포릴기, 알킬설폰일옥시기, 아릴설폰일옥시기, 알킬카보닐옥시기, 아릴카보닐옥시, 알킬 치환 또는 아릴 치환 카보닐기의 각각의 아릴 부위의 상세 및 알킬 부위의 상세는, 각각, 상기 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 탄소수 1∼50의 알킬기와 동일하다.
본 발명은 치환기의 예시, 그의 바람직한 예, 보다 바람직한 예 등을 다른 치환기의 예시, 그의 바람직한 예, 보다 바람직한 예 등과 자유롭게 조합한 태양을 포함한다. 화합물, 탄소수의 범위, 원자수의 범위에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 본 발명은 치환기, 화합물, 탄소수의 범위, 원자수의 범위에 관한 기재를 자유롭게 조합한 태양도 포함한다.
유기 EL 소자
유기 EL 소자의 발광 효율 향상을 위해서는, 도펀트 재료의 형광 양자 수율(PLQY) 및 형광 스펙트럼의 형상(반치폭)이 중요시된다.
최적인 색조의 광을 얻기 위해서, 풀 컬러 디스플레이에서 이용되는 빨강, 초록 및 파랑의 3원색이나 그것에 노랑 등을 더한 4색 이상의 광은 컬러 필터에 의해 목적으로 하지 않는 파장의 광을 컷한 후, 혹은 마이크로캐비티 구조에 의해 목적하는 파장의 광을 증폭하고, 그것 이외의 광을 감쇠시킨 후에 외부로 취출되고 있다. 즉, 목적하는 파장 이외의 광은 컷되기 때문에, 에너지 손실로 이어진다. 따라서, 도펀트 재료의 발광 스펙트럼 형상이 보다 샤프(반치폭이 보다 좁음)하면, 컷되는 광의 파장역이 좁아지기 때문에, 에너지 손실이 적어 효율의 면에서 유리해진다.
샤프한 발광 스펙트럼을 나타내는 도펀트 재료로서는, 기저 상태와 여기 상태의 구조 변화가 적어, 진동 준위의 수가 적은 화학 구조가 적합하다고 생각되고 있다.
본 발명에서 사용하는 식(D1) 및 (D2)의 도펀트 재료는, 축합 방향환을 기본 구조로 하는 강직한 구조이므로 기저 상태와 여기 상태의 구조 변화가 적다.
식(D1) 및 (D2)의 축합 구조(각 R을 제외한 구조, 이하 마찬가지)가 대칭인 경우는, 진동 준위가 축중(縮重)하기 때문에, 보다 샤프한 발광 스펙트럼이 얻어진다고 생각된다. 축합 구조가 대칭이라는 것은, 예를 들면, 식(D1)의 질소 원자와 중앙의 Z를 잇는 직선에 대해서 축합 구조가 대칭인 것을 의미한다.
식(D1) 및 (D2)의 축합 구조가 비대칭인 경우는, 치환기를 도입하는 일 없이 파장을 조정할 때에 특히 유효하다. 비대칭의 축합 구조란, 예를 들면, 식(D1)의 질소 원자와 중앙의 Z를 잇는 직선에 대해서 축합 구조가 대칭이 아닌 것을 의미한다.
본 발명의 유기 EL 소자에 대하여 추가로 설명한다. 한편, 이하에 있어서 「발광층」은 특별히 언급하지 않는 한 형광 발광층과 인광 발광층을 포함한다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 전술한 바와 같이, 음극, 양극, 및 해당 음극과 해당 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하고, 해당 유기층은 형광 발광층을 포함한다. 해당 형광 발광층은 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 함유하거나, 또는 제 1 화합물, 해당 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물, 및 형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료를 함유한다.
상기 형광 발광층은 열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 기구를 이용하는 발광층이어도 된다. 또한, 상기 형광 발광층은 인광 발광성을 갖는 중금속 착체, 예를 들면, 이리듐 착체, 백금 착체, 오스뮴 착체, 레늄 착체, 루테늄 착체 등을 포함하지 않는다.
본 발명의 유기 EL 소자는 형광 발광형 또는 열 활성화 지연 형광 기구를 이용하는 단색 발광 소자여도, 2 이상의 상기 단색 발광 소자를 포함하는 하이브리드형의 백색 발광 소자여도 되고, 단독의 발광 유닛을 갖는 심플형이어도, 복수의 발광 유닛을 갖는 탠덤형이어도 된다. 여기에서, 「발광 유닛」이란, 유기층을 포함하고, 그 중의 일층이 발광층이며, 주입된 정공과 전자가 재결합하는 것에 의해 발광할 수 있는 최소 단위를 말한다.
심플형 유기 EL 소자의 대표적인 소자 구성으로서는, 이하의 소자 구성을 들 수 있다.
(1) 양극/발광 유닛/음극
단, 하기 발광 유닛은 적어도 1개의 형광 발광층을 포함한다. 또한, 상기 발광 유닛은 인광 발광층, 형광 발광층 및 열 활성화 지연 형광 기구를 이용하는 발광층으로부터 선택되는 2 이상의 발광층을 포함하는 적층형이어도 된다. 인광 발광층에서 생성된 여기자가 형광 발광층으로 확산되는 것을 막을 목적으로, 2개의 발광층 사이에 스페이스층을 개재시켜도 된다. 발광 유닛의 대표적인 층 구성을 이하에 나타낸다. 괄호 내의 층은 임의이다.
(a) (정공 주입층/)정공 수송층/형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(b) (정공 주입층/)정공 수송층/제 1 형광 발광층/제 2 형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(c) (정공 주입층/)정공 수송층/인광 발광층/스페이스층/형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(d) (정공 주입층/)정공 수송층/제 1 인광 발광층/제 2 인광 발광층/스페이스층/형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(e) (정공 주입층/)정공 수송층/제 1 인광 발광층/스페이스층/제 2 인광 발광층/스페이스층/형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(f) (정공 주입층/)정공 수송층/인광 발광층/스페이스층/제 1 형광 발광층/제 2 형광 발광층(/전자 수송층/전자 주입층)
(g) (정공 주입층/)제 1 정공 수송층/제 2 정공 수송층/형광 발광층/제 1 전자 수송층/제 2 전자 수송층(/전자 주입층)
상기 인광 발광층 또는 형광 발광층은 각각 서로 상이한 발광색을 나타내는 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 상기 발광 유닛(d)에 있어서, 정공 수송층/제 1 인광 발광층(적색 발광)/제 2 인광 발광층(녹색 발광)/스페이스층/형광 발광층(청색 발광)/전자 수송층과 같은 층 구성을 들 수 있다.
한편, 각 발광층과 정공 수송층 혹은 스페이스층 사이에는, 전자 저지층을 설치해도 된다. 또한, 각 발광층과 전자 수송층 사이에는, 정공 저지층을 설치해도 된다. 전자 저지층이나 정공 저지층을 설치함으로써, 전자 또는 정공을 발광층 내에 가두어, 발광층에 있어서의 전하의 재결합 확률을 높여, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
탠덤형 유기 EL 소자의 대표적인 소자 구성으로서는, 이하의 소자 구성을 들 수 있다.
(2) 양극/제 1 발광 유닛/중간층/제 2 발광 유닛/음극
상기 제 1 발광 유닛 및 제 2 발광 유닛으로서는, 예를 들면, 각각 독립적으로 전술한 발광 유닛으로부터 선택할 수 있다.
상기 중간층은 일반적으로 중간 전극, 중간 도전층, 전하 발생층, 전자 인발층, 접속층, 중간 절연층이라고도 불리고, 제 1 발광 유닛에 전자를, 제 2 발광 유닛에 정공을 공급할 수 있는 공지의 재료를 이용할 수 있다.
도 1에 본 발명의 유기 EL 소자의 일례의 개략 구성을 나타낸다. 유기 EL 소자(1)는 기판(2), 양극(3), 음극(4), 및 해당 양극(3)과 음극(4) 사이에 배치된 발광 유닛(유기층)(10)을 갖는다. 발광 유닛(10)은 형광 발광층(5)을 갖는다. 형광 발광층(5)과 양극(3) 사이에 정공 주입층/정공 수송층(6) 등, 형광 발광층(5)과 음극(4) 사이에 전자 주입층/전자 수송층(7) 등을 형성해도 된다. 또한, 형광 발광층(5)의 양극(3)측에 전자 저지층을, 형광 발광층(5)의 음극(4)측에 정공 저지층을 각각 설치해도 된다. 이에 의해, 전자나 정공을 형광 발광층(5)에 가두어, 형광 발광층(5)에 있어서의 여기자의 생성 확률을 높일 수 있다.
본 명세서에 있어서, 형광 도펀트 재료와 조합된 호스트 재료를 형광 호스트 재료로 칭하고, 인광 도펀트 재료와 조합된 호스트 재료를 인광 호스트 재료로 칭한다. 형광 호스트 재료와 인광 호스트 재료는 분자 구조만에 의해 구분되는 것은 아니다. 즉, 형광 호스트 재료란, 형광 도펀트 재료를 함유하는 형광 발광층에 이용하는 도펀트 재료를 의미하고, 인광 발광층에 이용할 수 없는 것을 의미하는 것은 아니다. 인광 호스트 재료에 대해서도 마찬가지이다.
기판
본 발명의 유기 EL 소자는 투광성 기판 상에 제작한다. 투광성 기판은 유기 EL 소자를 지지하는 기판이고, 400nm∼700nm의 가시 영역의 광의 투과율이 50% 이상으로 평활한 기판이 바람직하다. 구체적으로는, 유리판, 폴리머판 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 소다 석회 유리, 바륨-스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리, 석영 등을 원료로서 이용해서 이루어지는 것을 들 수 있다. 또한 폴리머판으로서는, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에터 설파이드, 폴리설폰 등을 원료로서 이용해서 이루어지는 것을 들 수 있다.
양극
유기 EL 소자의 양극은 정공을 정공 수송층 또는 발광층에 주입하는 역할을 담당하는 것이고, 4.5eV 이상의 일함수를 갖는 것을 이용하는 것이 효과적이다. 양극 재료의 구체예로서는, 산화 인듐 주석 합금(ITO), 산화 주석(NESA), 산화 인듐 아연 산화물, 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다. 양극은 이들 전극 물질을 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 박막을 형성시키는 것에 의해 제작할 수 있다. 발광층으로부터의 발광을 양극으로부터 취출하는 경우, 양극의 가시 영역의 광의 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 양극의 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하가 바람직하다. 양극의 막 두께는 재료에도 따르지만, 통상 10nm∼1μm, 바람직하게는 10∼200nm이다.
음극
음극은 전자 주입층, 전자 수송층 또는 발광층에 전자를 주입하는 역할을 담당하는 것이고, 일함수가 작은 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 음극 재료는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 인듐, 알루미늄, 마그네슘, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-스칸듐-리튬 합금, 마그네슘-은 합금 등을 사용할 수 있다. 음극도 양극과 마찬가지로 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 박막을 형성시키는 것에 의해 제작할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 음극측으로부터 발광층으로부터의 발광을 취출해도 된다.
정공 주입층
정공 주입층은 정공 주입성이 높은 재료(정공 주입성 재료)를 포함하는 층이다.
정공 주입성 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 몰리브데넘 산화물, 타이타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크로뮴 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈럼 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 이용할 수 있다.
정공 수송층
발광층과 양극 사이에 형성되는 유기층으로서, 정공을 양극으로부터 발광층으로 수송하는 기능을 갖는다. 정공 수송층이 복수층으로 구성되는 경우, 양극에 가까운 유기층을 정공 주입층이라고 정의하는 경우가 있다. 정공 주입층은 양극으로부터 정공을 효율적으로 유기층 유닛에 주입하는 기능을 갖는다.
정공 수송층을 형성하는 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 예를 들면, 하기 식(I)로 표시되는 방향족 아민 유도체가 바람직하다.
[화학식 138]
Figure pct00138
상기 식(I)에 있어서, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 비축합 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 축합 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 비축합 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 축합 헤테로아릴기, 또는 상기 비축합 아릴기 또는 축합 아릴기와 상기 비축합 헤테로아릴기 또는 축합 헤테로아릴기가 결합한 기를 나타낸다.
Ar1과 Ar2 및 Ar3과 Ar4는 서로 결합하여 환을 형성해도 된다.
상기 식(I)에 있어서, L은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 비축합 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 축합 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 비축합 헤테로아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 축합 헤테로아릴렌기를 나타낸다.
식(I)의 화합물의 구체예를 이하에 기재한다.
[화학식 139]
Figure pct00139
[화학식 140]
Figure pct00140
또한, 하기 식(II)의 방향족 아민도 정공 수송층의 재료로서 바람직하다.
[화학식 141]
Figure pct00141
상기 식(II)에 있어서, Ar1∼Ar3은 상기 식(I)의 Ar1∼Ar4의 정의와 마찬가지이다. 이하에 식(II)의 화합물의 구체예를 기재하지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 142]
Figure pct00142
[화학식 143]
Figure pct00143
정공 수송층은 제 1 정공 수송층(양극측)과 제 2 정공 수송층(음극측)의 2층 구조로 해도 된다.
정공 수송층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 10∼200nm인 것이 바람직하다. 정공 수송층이 제 1 정공 수송층(양극측)과 제 2 정공 수송층(음극측)의 2층 구조인 경우, 제 1 정공 수송층의 막 두께는, 바람직하게는 50∼150nm, 보다 바람직하게는 50∼110nm이고, 제 2 정공 수송층의 막 두께는, 바람직하게는 5∼50nm, 보다 바람직하게는 5∼30nm이다.
정공 수송층 또는 제 1 정공 수송층의 양극측에 억셉터 재료를 함유하는 층을 접합해도 된다. 이에 의해 구동 전압의 저하 및 제조 비용의 저감이 기대된다.
상기 억셉터 재료로서는 하기 식으로 표시되는 화합물이 바람직하다.
[화학식 144]
Figure pct00144
억셉터 재료를 함유하는 층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5∼20nm인 것이 바람직하다.
발광층
발광 기능을 갖는 유기층으로서, 도핑 시스템을 채용하는 경우, 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하고 있다. 이때, 호스트 재료는 주로 전자와 정공의 재결합을 촉진하고, 여기자를 발광층 내에 가두는 기능을 가지며, 도펀트 재료는 재결합으로 얻어진 여기자를 효율적으로 발광시키는 기능을 갖는다.
인광 소자의 경우, 호스트 재료는 주로 도펀트 재료에서 생성된 여기자를 발광층 내에 가두는 기능을 갖는다.
상기 도펀트 재료 및 상기 호스트 재료(제 1 화합물과 제 2 화합물 또는 제 1 화합물과 제 3 화합물)의 합계량은 발광층의 전체 질량에 대해서 70질량% 이상, 바람직하게는 80질량% 이상, 보다 바람직하게는 90질량% 이상(모두 100%를 포함함)이다.
양자 수율이 높은 도펀트 재료를 2종류 이상 이용하는 것에 의해, 각각의 도펀트 재료가 발광하는 더블 도펀트 시스템을 채용해도 된다. 예를 들면, 호스트 재료, 적색 도펀트 재료 및 녹색 도펀트 재료를 공증착하여 단일의 발광층을 형성하는 것에 의해, 황색 발광층을 얻을 수 있다.
발광층으로의 정공의 주입 용이성과 전자의 주입 용이성은 상이해도 되고, 또한 발광층 중에서의 정공 이동도로 표시되는 정공 수송능과 전자 이동도로 표시되는 전자 수송능이 상이해도 된다.
발광층은, 예를 들면 증착법, 스핀 코팅법, LB법 등의 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 수지 등의 결착제와 발광층 재료의 용액을 스핀 코팅법 등에 의해 박막화하는 것에 의해서도 발광층을 형성할 수 있다.
발광층은 분자 퇴적막인 것이 바람직하다. 분자 퇴적막이란, 기상 상태의 재료 화합물로부터 침착되어 형성된 박막이나, 용액 상태 또는 액상 상태의 재료 화합물로부터 고체화되어 형성된 막인 것이다. 통상 이 분자 퇴적막은 LB법에 의해 형성된 박막(분자 누적막)과는 응집 구조, 고차 구조의 상위나, 그것에 기인하는 기능적인 상위에 의해 구분할 수 있다.
발광층의 막 두께는, 바람직하게는 5∼50nm, 보다 바람직하게는 7∼50nm, 더 바람직하게는 10∼50nm이다. 5nm 이상이면 발광층의 형성이 용이하고, 50nm 이하이면 구동 전압의 상승이 피해진다.
도펀트 재료
형광 도펀트 재료(형광 발광 재료)는 일중항 여기 상태로부터 발광하는 화합물이다. 상기한 식(D1) 및 (D2)로 표시되는 화합물 이외의 형광 도펀트 재료를 사용해도 된다. 그와 같은 형광 도펀트 재료는, 일중항 여기 상태로부터 발광하는 한 특별히 한정되지 않지만, 플루오란텐 유도체, 스타이릴아릴렌 유도체, 피렌 유도체, 아릴아세틸렌 유도체, 플루오렌 유도체, 붕소 착체, 페릴렌 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 안트라센 유도체, 스타이릴아민 유도체, 아릴아민 유도체 등을 들 수 있고, 바람직하게는 안트라센 유도체, 플루오란텐 유도체, 스타이릴아민 유도체, 아릴아민 유도체, 스타이릴아릴렌 유도체, 피렌 유도체, 붕소 착체, 보다 바람직하게는 안트라센 유도체, 플루오란텐 유도체, 스타이릴아민 유도체, 아릴아민 유도체, 붕소 착체 화합물 등을 들 수 있다.
인광 발광층에 사용되는 인광 도펀트 재료(인광 발광 재료)는 삼중항 여기 상태로부터 발광하는 화합물이다. 인광 도펀트 재료로서는, 이리듐 착체, 백금 착체, 오스뮴 착체, 레늄 착체, 루테늄 착체 등의 금속 착체를 사용할 수 있다.
호스트 재료
본 발명의 일 태양에 있어서, 형광 발광층은 제 1 화합물을 호스트 재료(메인 호스트 재료)로서, 및 해당 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물을 코호스트 재료로서 포함한다. 본 발명의 다른 태양에 있어서, 형광 발광층은 제 1 화합물을 호스트 재료(메인 호스트 재료)로서, 및 해당 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물을 코호스트 재료로서 포함한다.
발광층에 사용해도 되는 그 밖의 호스트 재료로서는, 예를 들면, 알루미늄 착체, 베릴륨 착체, 아연 착체 등의 금속 착체; 옥사다이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등의 헤테로환 화합물; 카바졸 유도체, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크라이센 유도체 등의 축합 방향족 화합물; 트라이아릴아민 유도체, 축합 다환 방향족 아민 유도체 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다.
전자 수송층
발광층과 음극 사이에 형성되는 유기층으로서, 전자를 음극으로부터 발광층으로 수송하는 기능을 갖는다.
전자 수송층에 이용하는 전자 수송성 재료로서는, 분자 내에 헤테로원자를 1개 이상 함유하는 방향족 헤테로환 화합물이 바람직하고, 함질소환 유도체가 바람직하다. 또한, 함질소환 유도체로서는, 함질소 6원환 혹은 5원환 골격을 갖는 방향족 헤테로환 화합물, 또는 함질소 6원환 혹은 5원환 골격을 갖는 축합 방향족 헤테로환 화합물이 바람직하다.
이 함질소환 유도체로서는, 예를 들면, 하기 식(A)로 표시되는 함질소환 금속 킬레이트 착체가 바람직하다.
[화학식 145]
Figure pct00145
식(A)에 있어서, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 하이드록시기, 아미노기, 탄소수 1∼40, 바람직하게는 1∼20, 보다 바람직하게는 1∼10, 더 바람직하게는 1∼6의 탄화수소기, 탄소수 1∼40, 바람직하게는 1∼20, 보다 바람직하게는 1∼10, 더 바람직하게는 1∼6의 알콕시기, 환형성 탄소수 6∼40, 바람직하게는 6∼20, 보다 바람직하게는 6∼12의 아릴옥시기, 탄소수 2∼40, 바람직하게는 2∼20, 보다 바람직하게는 2∼10, 더 바람직하게는 2∼5의 알콕시카보닐기 또는 환형성 원자수 9∼40, 바람직하게는 9∼30, 보다 바람직하게는 9∼20의 헤테로아릴기이고, 이들은 치환되어 있어도 된다.
M은 알루미늄, 갈륨 또는 인듐이고, In이 바람직하다.
L은 하기 식(A') 또는 (A")로 표시되는 기이다.
[화학식 146]
Figure pct00146
식(A') 중, R8∼R12는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼40, 바람직하게는 1∼20, 보다 바람직하게는 1∼10, 더 바람직하게는 1∼6의 탄화수소기이고, 서로 인접하는 기가 환 구조를 형성하고 있어도 된다.
식(A") 중, R13∼R27은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼40, 바람직하게는 1∼20, 보다 바람직하게는 1∼10, 더 바람직하게는 1∼6의 탄화수소기이고, 서로 인접하는 기가 환 구조를 형성하고 있어도 된다.
R8∼R12 및 R13∼R27의 서로 인접하는 기가 환 구조를 형성한 경우의 2가의 기로서는, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 다이페닐메테인-2,2'-다이일기, 다이페닐에테인-3,3'-다이일기, 다이페닐프로페인-4,4'-다이일기 등을 들 수 있다.
8-하이드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 함질소 헤테로환 유도체도 전자 수송층에 이용되는 전자 수송성 재료로서 바람직하다.
이들 전자 수송성 재료는 박막 형성성이 양호한 것이 바람직하게 이용된다. 전자 수송성 재료의 구체예로서는, 하기의 것을 들 수 있다.
[화학식 147]
Figure pct00147
이하의 식으로 표시되는 함질소 헤테로환기를 갖는 화합물도 전자 수송층에 이용되는 전자 수송성 재료로서 바람직하다.
[화학식 148]
Figure pct00148
(상기 식 중, 각 R은 환형성 탄소수 6∼40의 비축합 아릴기, 환형성 탄소수 10∼40의 축합 아릴기, 환형성 탄소수 3∼40의 비축합 헤테로아릴기, 환형성 탄소수 3∼40의 축합 헤테로아릴기, 탄소수 1∼20의 알킬기, 또는 탄소수 1∼20의 알콕시기이고, n은 0∼5의 정수이며, n이 2 이상의 정수일 때, 복수의 R은 서로 동일 또는 상이해도 된다.)
전자 수송층은 하기 식(60)∼(62)로 표시되는 함질소 헤테로환 유도체를 적어도 1종 포함하는 것이 특히 바람직하다.
[화학식 149]
Figure pct00149
식(60)∼(62)에 있어서, Z11, Z12 및 Z13은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다.
RA 및 RB는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 할로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알콕시기이다.
n은 0∼5의 정수이며, n이 2 이상의 정수일 때, 복수의 RA는 서로 동일해도 상이해도 된다. 또한, 인접하는 2개의 RA끼리가 서로 결합하여, 치환 또는 비치환된 탄화수소환을 형성하고 있어도 된다.
Ar11은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12)의 헤테로아릴기이다.
Ar12는 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20, 바람직하게는 1∼10, 보다 바람직하게는 1∼6의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 헤테로아릴기이다.
단, Ar11, Ar12 중 어느 한쪽은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 10∼50, 바람직하게는 10∼30, 보다 바람직하게는 10∼20, 더 바람직하게는 10∼14의 축합 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 9∼50, 바람직하게는 9∼30, 보다 바람직하게는 9∼20, 더 바람직하게는 9∼14의 축합 헤테로아릴기이다.
Ar13은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50, 바람직하게는 5∼30, 보다 바람직하게는 5∼20, 더 바람직하게는 5∼12의 헤테로아릴렌기이다.
L11, L12 및 L13은 각각 독립적으로 단일결합, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50, 바람직하게는 6∼30, 보다 바람직하게는 6∼20, 더 바람직하게는 6∼12의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 9∼50, 바람직하게는 9∼30, 보다 바람직하게는 9∼20, 더 바람직하게는 9∼14)의 축합 헤테로아릴렌기이다.
상기 식(60)∼(62)로 표시되는 함질소 헤테로환 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.
[화학식 150]
Figure pct00150
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 수송층은 제 1 전자 수송층(양극측)과 제 2 전자 수송층(음극측)의 2층 구조로 해도 된다.
전자 수송층의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1nm∼100nm이다. 유기 EL 소자의 전자 수송층은 제 1 전자 수송층(양극측)과 제 2 전자 수송층(음극측)의 2층 구조인 경우, 제 1 전자 수송층의 막 두께는, 바람직하게는 5∼60nm, 보다 바람직하게는 10∼40nm이고, 제 2 전자 수송층의 막 두께는, 바람직하게는 1∼20nm, 보다 바람직하게는 1∼10nm이다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자를 효율적으로 유기층 유닛에 주입하는 기능을 갖는다.
전자 주입층을 형성하는 재료는 상기 함질소 헤테로환 유도체로부터 선택할 수 있다. 또한, 절연체 또는 반도체 등의 무기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 절연체 또는 반도체를 포함하고 있으면, 전류의 리크를 유효하게 방지하여, 전자 주입성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로젠화물 및 알칼리 토류 금속의 할로젠화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등을 포함하고 있으면, 전자 주입성을 더 향상시킬 수 있다. 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, Li2O, K2O, Na2S, Na2Se 및 Na2O를 들 수 있고, 바람직한 알칼리 토류 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로젠화물로서는, 예를 들면, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토류 금속의 할로젠화물로서는, 예를 들면, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2 등의 불화물이나, 불화물 이외의 할로젠화물을 들 수 있다.
반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화 질화물 등의 1종 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층에 포함되는 무기 화합물을 포함하는 전자 주입층은 미(微)결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 이와 같은 절연성 박막은 균질한 박막이므로, 다크 스폿 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다.
상기 절연체 또는 반도체를 사용하는 경우, 전자 주입층의 바람직한 두께는 0.1∼15nm이다. 또한, 본 전자 주입층은 후술하는 전자 공여성 도펀트 재료를 함유하고 있어도 된다.
전자 주입층의 전자 이동도는, 전계 강도 0.04∼0.5MV/cm에 있어서, 10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해 음극으로부터의 전자 수송층으로의 전자 주입이 촉진되고, 나아가서는 인접하는 저지층, 발광층으로의 전자 주입도 촉진되어, 보다 저전압에서의 구동이 가능해진다.
전자 공여성 도펀트 재료
본 발명의 유기 EL 소자는 음극과 발광 유닛의 계면 영역에 전자 공여성 도펀트 재료를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 도모된다. 전자 공여성 도펀트 재료란, 일함수 3.8eV 이하의 금속 및 이것을 함유하는 화합물을 말하고, 예를 들면, 알칼리 금속, 알칼리 금속 착체, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토류 금속, 알칼리 토류 금속 착체, 알칼리 토류 금속 화합물, 희토류 금속, 희토류 금속 착체 및 희토류 금속 화합물 등으로부터 선택된 적어도 1종류를 들 수 있다.
알칼리 금속으로서는, Na(일함수: 2.36eV), K(일함수: 2.28eV), Rb(일함수: 2.16eV), Cs(일함수: 1.95eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다. 알칼리 토류 금속으로서는, Ca(일함수: 2.9eV), Sr(일함수: 2.0eV∼2.5eV), Ba(일함수: 2.52eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다. 희토류 금속으로서는, Sc, Y, Ce, Tb, Yb 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
알칼리 금속 화합물로서는, Li2O, Cs2O, K2O 등의 알칼리 산화물, LiF, NaF, CsF, KF 등의 알칼리 할로젠화물 등을 들 수 있고, LiF, Li2O, NaF가 바람직하다. 알칼리 토류 금속 화합물로서는, BaO, SrO, CaO 및 이들을 혼합한 BaxSr1-xO(0<x<1), BaxCa1-xO(0<x<1) 등을 들 수 있고, BaO, SrO, CaO가 바람직하다. 희토류 금속 화합물로서는, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3 등을 들 수 있고, YbF3, ScF3, TbF3이 바람직하다.
알칼리 금속 착체, 알칼리 토류 금속 착체, 희토류 금속 착체로서는, 각각 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알칼리 토류 금속 이온, 희토류 금속 이온 중 적어도 하나 함유하는 것이면 특별히 한정은 없다. 또한, 배위자에는 퀴놀린올, 벤조퀴놀린올, 아크리딘올, 페난트리딘올, 하이드록시페닐옥사졸, 하이드록시페닐싸이아졸, 하이드록시다이아릴옥사다이아졸, 하이드록시다이아릴싸이아다이아졸, 하이드록시페닐피리딘, 하이드록시페닐벤즈이미다졸, 하이드록시벤조트라이아졸, 하이드록시풀보레인, 바이피리딜, 페난트롤린, 프탈로사이아닌, 포르피린, 사이클로펜타다이엔, β-다이케톤류, 아조메틴류, 및 그들의 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성 도펀트 재료는 계면 영역에 층상 또는 섬상으로 형성하면 바람직하다. 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착법에 의해 전자 공여성 도펀트 재료를 증착하면서, 계면 영역을 형성하는 유기 화합물(발광 재료나 전자 주입 재료)을 동시에 증착시켜, 유기 화합물에 전자 공여성 도펀트 재료를 분산:전자 공여성 도펀트 재료=100:1∼1:100이다.
전자 공여성 도펀트 재료를 층상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 층상으로 형성한 후에, 환원 도펀트 재료를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 바람직하게는 층의 두께 0.1nm∼15nm로 형성한다. 전자 공여성 도펀트 재료를 섬상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 섬상으로 형성한 후에, 전자 공여성 도펀트 재료를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 섬의 두께 0.05nm∼1nm로 형성한다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의, 주성분과 전자 공여성 도펀트 재료의 비율은, 몰비로 주성분:전자 공여성 도펀트 재료=5:1∼1:5이면 바람직하다.
n/p 도핑
일본 특허 제3695714호 명세서에 기재되어 있는 바와 같이, 도너성 재료의 도핑(n)이나 억셉터성 재료의 도핑(p)에 의해 정공 수송층이나 전자 수송층의 캐리어 주입능을 조정할 수 있다.
n 도핑의 대표예로서는, 전자 수송 재료에 Li나 Cs 등의 금속을 도핑하는 방법을 들 수 있고, p 도핑의 대표예로서는, 정공 수송 재료에 F4TCNQ 등의 억셉터 재료를 도핑하는 방법을 들 수 있다.
스페이스층
스페이스층이란, 예를 들면, 형광 발광층과 인광 발광층을 적층하는 경우에, 인광 발광층에서 생성되는 여기자를 형광 발광층에 확산시키지 않거나, 혹은 캐리어 밸런스를 조정하기 위해서, 형광 발광층과 인광 발광층 사이에 설치되는 층이다. 또한, 스페이스층은 복수의 인광 발광층 사이에 설치할 수도 있다.
스페이스층은 발광층 사이에 설치되기 때문에, 전자 수송성과 정공 수송성을 겸비하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 인광 발광층 내의 삼중항 에너지의 확산을 막기 위해, 스페이스층의 삼중항 에너지가 2.6eV 이상인 것이 바람직하다. 스페이스층에 이용되는 재료로서는, 전술한 정공 수송층에 이용되는 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다.
저지층
전자 저지층, 정공 저지층, 트리플렛 저지층과 같은 저지층을 발광층에 인접해서 설치하는 것이 바람직하다. 전자 저지층이란, 발광층으로부터 정공 수송층으로 전자가 새는 것을 막는 층이고, 발광층과 정공 수송층 사이에 설치되는 층이다. 정공 저지층이란, 발광층으로부터 전자 수송층으로 정공이 새는 것을 막는 층이고, 발광층과 전자 수송층 사이에 설치되는 층이다. 트리플렛 저지층은 발광층에서 생성되는 삼중항 여기자가 주변의 층으로 확산되는 것을 방지하는 층이다. 삼중항 여기자를 발광층 내에 가두는 것에 의해, 도펀트 재료 이외의 전자 수송층의 분자 상에서 삼중항 여기자의 에너지가 실활하는 것을 억제한다.
전자 기기
본 발명의 유기 EL 소자는 우수한 성능을 갖기 때문에, 유기 EL 패널 모듈 등의 표시 부품; 텔레비전, 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 표시 장치; 조명, 차량용 등구의 발광 장치 등의 전자 기기에 사용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.
합성 실시예 1(화합물 BD-1의 합성)
(1) 중간체 3의 합성
[화학식 151]
Figure pct00151
아르곤 분위기하, 2,4,6-트라이클로로아닐린 1.0g(5.09mmol), 2-브로모나프탈렌 2.21g(10.7mmol), 아세트산 팔라듐 22mg(0.102mmol), 트라이-t-뷰틸포스핀 테트라플루오로보레이트 59mg(0.204mmol), 나트륨 t-뷰톡사이드 1.38g(15.3mmol)을 톨루엔 15mL에 녹이고, 100℃에서 6시간 교반했다. 반응 종료 후, 물을 가하고, 다이클로로메테인으로 추출했다. 유기층을 모으고, 농축 후 얻어진 고체를 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체 1.5g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 3이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 448.77에 대해, m/e=448이었다. (수율 66%)
(2) 중간체 4의 합성
[화학식 152]
Figure pct00152
아르곤 분위기하, 중간체 3 100mg(0.223mmol), 아세트산 팔라듐 2.5mg(0.0111mmol), 트라이사이클로헥실포스핀 테트라플루오로보레이트 6.4mg(0.0222mmol), 탄산 칼륨 92mg(0.669mmol)을 다이메틸아세트아마이드 3mL에 녹이고, 140℃에서 6시간 가열했다. 반응 종료 후, 물을 가하고, 다이클로로메테인으로 추출했다. 유기층을 모으고, 농축 후 얻어진 고체를 플래시 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체 26mg을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 4이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 375.85에 대해, 375였다. (수율 30%)
(3) 화합물 BD-1의 합성
[화학식 153]
Figure pct00153
아르곤 분위기하, 중간체 4 20mg(0.0532mmol), 4-tert-뷰틸페닐보론산 9.3mg(0.0639mmol), 아세트산 팔라듐 1.2mg(0.00532mmol), 트라이-t-뷰틸포스핀 테트라플루오로보레이트 3.1mg(0.0106mmol), 탄산 칼륨 14.7mg(0.106mmol)에 다이메톡시에테인 2mL와 물 0.5mL를 가하고, 80℃에서 12시간 교반했다. 반응 종료 후, 물을 가하고, 다이클로로메테인으로 추출했다. 유기층을 모으고, 농축 후 얻어진 고체를 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체 16mg을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 화합물 BD-1이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 473.61에 대해, m/e=473이었다. (수율 64%)
합성 실시예 2(화합물 BD-2의 합성)
[화학식 154]
Figure pct00154
(1) 중간체 13의 합성
아르곤 분위기하, 2,7-다이브로모나프탈렌 5.0g(17mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 80mL와 무수 톨루엔 40mL의 혼합 용매에 녹이고, 드라이아이스/아세톤욕에서 -48℃로 냉각했다. 이것에 n-뷰틸리튬/헥세인 용액 10.6mL(1.64mol/L, 17mmol)를 가하고, -45℃에서 20분간, 이어서 -72℃에서 30분간 교반했다. 반응 혼합물에 아이오딘 4.9g(19mmol)의 테트라하이드로퓨란 용액을 가하고, -72℃에서 1시간, 이어서 실온에서 2.5시간 교반했다. 반응 혼합물을 10질량% 아황산 나트륨 수용액 60mL로 실활시키고, 톨루엔 150mL로 추출했다. 유기층을 포화 식염수 30mL로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하고 감압 건조하여, 담황색 고체 5.66g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 13이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 339에 대해, m/e=339였다. (수율 99%)
(2) 중간체 14의 합성
아르곤 분위기하, 9H-카바졸 2.55g(15mmol), 2-브로모-7-아이오도나프탈렌 5.7g(17mmol), 아이오딘화 구리 30mg(0.16mmol) 및 인산 삼칼륨 7.5g(35mmol)을 무수 1,4-다이옥세인 20mL에 현탁시키고, trans-1,2-다이아미노사이클로헥세인 0.19mL(1.6mmol)를 가하고, 10시간 환류했다. 반응 종료 후, 톨루엔 200mL를 가하고, 무기물을 여과 분별했다. 여액을 농축하여 얻어진 갈색 고체 6.5g을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 침(針)상 결정 3.8g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 14이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 332에 대해, m/e=332였다. (수율 68%)
(3) 중간체 15의 합성
아르곤 분위기하, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 2.9g(20.6mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 30mL에 녹이고, 드라이아이스/아세톤욕에서 -43℃로 냉각했다. 이것에 n-뷰틸리튬/헥세인 용액 12.5mL(1.64mol/L, 20.5mmol)를 가하고, -36℃에서 20분 교반 후, -70℃로 냉각했다. 이것에 트라이아이소프로폭시보레인 7mL(30mmol)를 적하하고, 이어서 중간체 14 3.8g(10.2mmol)을 녹인 테트라하이드로퓨란 용액 20mL를 가하고, 냉각욕 중에서 10시간 교반했다. 반응 종료 후, 5질량% 염산 100mL를 가하고, 실온에서 30분간 교반 후, 아세트산 에틸 150mL로 추출했다. 유기층을 포화 식염수 30mL로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하여, 황색 아몰퍼스 고체 4.9g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체 2.9g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 15이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 415에 대해, m/e=415였다. (수율 68%)
(4) 중간체 16의 합성
아르곤 분위기하, 2,6-다이아이오도-4-tert-뷰틸아닐린 1.27g(3.2mmol), 중간체 15 2.9g(7.0mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐 0.36g(0.31mmol) 및 탄산수소 나트륨 2.1g(25mmol)을, 1,2-다이메톡시에테인 40mL에 현탁시키고, 물 21mL를 가하고 11시간 환류했다. 반응 종료 후, 다이클로로메테인 200mL로 추출하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하여, 황색 아몰퍼스 고체 3.5g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체 2.0g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 16이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 887에 대해, m/e=887이었다. (수율 70%)
(5) 화합물 BD-2의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 16 1.0g(1.1mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 41mg(45μmol), SPhos 5mg(0.18mmol), 탄산 세슘 2.2g(6.7mmol)을 무수 자일렌 100mL에 현탁시키고, 10시간 환류했다. 반응 종료 후, 여과 분별하고, 여과물을 물 및 메탄올로 세정하고 감압 건조하여, 담녹색 고체 0.427g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체 0.37g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 화합물 BD-2이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 727에 대해, m/e=727이었다. (수율 47%)
합성 실시예 3(화합물 BD-3의 합성)
[화학식 155]
Figure pct00155
(1) 중간체 19의 합성
아르곤 분위기하, 4-tert-뷰틸페닐보론산 3.0g(17mmol), 2-브로모-7-아이오도나프탈렌 5.66g(17mmol) 및 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐 0.35g(0.30mmol)을 1,2-다이메톡시에테인 45mL에 녹이고, 2M 탄산 나트륨 수용액 23mL(45mmol)를 가하고, 11시간 환류했다. 반응 종료 후, 톨루엔 150mL로 추출했다. 유기층을 포화 식염수 30mL로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하여, 갈색 고체(9.2g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체 4.45g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 19이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 338에 대해, m/e=338이었다. (수율 77%)
(2) 중간체 20의 합성
아르곤 분위기하, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 2.8g(20mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 30mL에 녹이고, 드라이아이스/아세톤욕에서 -40℃로 냉각했다. 이것에 n-뷰틸리튬/헥세인 용액 12mL(1.64mol/L, 20mmol)를 가하고, -54℃에서 20분 교반했다. 반응 종료 후, -65℃로 냉각하고, 트라이아이소프로폭시보레인 6mL(26mmol)를 적하하고, 이어서 중간체 19 4.45g(13mmol)을 녹인 테트라하이드로퓨란 용액 20mL를 가하고, 냉각욕 중에서 10시간 교반했다. 반응 종료 후, 5질량% 염산 70mL를 가하고, 실온에서 30분간 교반 후, 아세트산 에틸 200mL로 추출했다. 유기층을 포화 식염수 30mL로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하여, 황색 아몰퍼스 고체 5.5g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체 3.19g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 20이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 382에 대해, m/e=382였다. (수율 64%)
(3) 중간체 21의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 20 3.19g(8.3mmol), 2,6-다이아이오도-4-tert-뷰틸아닐린 1.5g(3.7mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐 0.43g(0.37mmol), 탄산수소 나트륨 2.5g(30mmol)을 1,2-다이메톡시에테인 50mL에 현탁시키고, 물 25mL를 가하고 11시간 환류했다. 반응 혼합물을 다이클로로메테인 200mL로 추출했다. 유기층을 황산 마그네슘으로 건조 후, 용매 증류 제거하여, 황색 아몰퍼스 고체 4.14g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체 2.47g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 21이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 821에 대해, m/e=821이었다. (수율 81%)
(4) 화합물 BD-3의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 21 2.47g(3.0mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 0.11g(0.12mmol), SPhos 0.20g(0.49mmol), 탄산 세슘 5.9g(18mmol)을 무수 자일렌 250mL에 현탁시키고, 11시간 환류했다. 반응 종료 후, 여과 분별하고, 여과물을 물 및 메탄올로 순서대로 세정하고 감압 건조하여, 담황색 침상 결정 1.88g을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체 1.03g을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 화합물 BD-3이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 661에 대해, m/e=661이었다. (수율 52%)
합성 실시예 4(화합물 BD-4의 합성)
[화학식 156]
Figure pct00156
(1) 중간체 22의 합성
아르곤 분위기하, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘(8.80g, 62.4mmol, 2eq)을 무수 테트라하이드로퓨란(THF)(90mL)에 녹이고, 드라이아이스/아세톤욕에서 -50℃로 냉각했다. 이것에 n-뷰틸리튬/헥세인 용액(1.55mol/L, 40.3mL, 62.5mmol, 1eq)을 가하고 -50℃에서 30분 교반 후, -70℃로 냉각했다. 반응 혼합물에 트라이아이소프로폭시보레인(20.0mL, 86.7mmol, 2.8eq)을 적하하고, 5분 후, 3-브로모-9-페닐카바졸/THF 용액(10.1g, 31.4mmol/45mL)을 가하고 냉각욕 중에서 10시간 교반했다. 반응 혼합물에 10% HCl(130mL)을 가하고, 실온에서 30분 교반한 후, 아세트산 에틸(200mL)로 추출했다. 유기층을 포화 식염수(30mL)로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류 제거하고, 이어서 감압 건조하여 황색 아몰퍼스 고체(10.6g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 담황색 고체(4.20g, 수율 37%)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 22이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 366.02에 대해, m/e=366이었다.
(2) 중간체 23의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 22(4.20g, 11.5mmol, 2.3eq), 4-(tert-뷰틸)-2,6-다이아이오도아닐린(2.00g, 4.99mmol), Pd(PPh3)4(0.58g, 0.50mmol, 5% Pd) 및 탄산수소 나트륨(3.5g, 3.6eq)을 1,2-다이메톡시에테인(70mL)에 현탁시키고, 추가로 물(35mL)을 가하고 11시간 환류했다. 반응 혼합물을 다이클로로메테인(250mL)으로 추출하고, 황산 마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류 제거하고, 이어서 감압 건조하여 황색 아몰퍼스 고체(5.6g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체(3.25g, 수율 82%)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 23이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 789.6에 대해, m/e=789였다.
(3) 화합물 BD-4의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 23(3.25g, 4.12mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(0.15g, 0.16mol, 4% Pd), SPhos(0.27g, 0.66mmol) 및 탄산 세슘(8.1g, 24.8mmol)을 무수 자일렌(320mL)에 현탁시키고, 11시간 환류했다. 반응 혼합물을 여과하고, 여액의 용매를 증류 제거하고, 이어서 감압 건조하여 갈색 고체(3.27g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여 황색 고체(1.40g)를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔(40mL)으로부터 재결정하여 황색 판상 결정(1.14g, 수율 54%)을 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 화합물 BD-4이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 627.77에 대해, m/e=627이었다.
합성 실시예 5(화합물 BD-5의 합성)
[화학식 157]
Figure pct00157
(1) 중간체 24의 합성
아르곤 분위기하, 2-브로모-7-아이오도나프탈렌(2.83g, 16.7mmol), 다이페닐아민(5.57g, 16.7mmol), 아이오딘화 구리(30mg, 0.16mmol) 및 나트륨 t-뷰톡사이드(2.2g, 23mmol)를 무수 1,4-다이옥세인(20mL)에 현탁시켰다. trans-1,2-다이아미노사이클로헥세인(0.19mL, 1.6mmol)을 가하고, 110℃에서 10시간 교반했다. 반응 혼합물을 실리카 패드를 통과시켜 여과하고, 잔사를 톨루엔 100mL로 세정했다. 여액으로부터 용매를 증류 제거하고, 감압 건조하여 농갈색 오일(6.7g)을 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 백색 고체(4.56g)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 24이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 373에 대해, m/e=373이었다. (수율 68%)
(2) 중간체 25의 합성
아르곤 분위기하, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘(3.4g, 24mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란 35mL에 녹이고, 드라이아이스/아세톤욕에서 -30℃로 냉각했다. 이것에 n-뷰틸리튬/헥세인 용액(14.7mL, 1.64mol/L, 24mmol)을 가하고, -20℃에서 20분 교반 후, -75℃로 냉각했다. 이것에 트라이아이소프로폭시보레인(8.3mL, 36mmol)을 적하하고, 5분 후, 중간체 24(4.5g, 12mmol)의 테트라하이드로퓨란 용액(20mL)을 가하고, 냉각욕 중에서 10시간 교반했다. 반응 종료 후, 5질량% 염산(100mL)을 가하고, 실온에서 30분간 교반 후, 아세트산 에틸(150mL)로 추출했다. 유기층을 포화 식염수(30mL)로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조하고, 이어서 용매를 증류 제거하여 적갈색 아몰퍼스 고체(5.8g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 담황색 고체(2.94g)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 25이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 417에 대해, m/e=417이었다. (수율 59%)
(3) 중간체 26의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 25(2.94g, 7.0mmol, 2.2eq), 4-(4-tert-뷰틸페닐)-2,6-다이아이오도아닐린(3.05g, 6.40mmol), Pd(PPh3)4(0.74g, 0.64mmol, 5% Pd), NaHCO3(4.3g, 51mmol, 3.6eq)을 1,2-다이메톡시에테인(80mL)에 현탁시키고, 물(40mL)을 가하고 11시간 환류했다. 반응 혼합물을 다이클로로메테인(200mL)으로 추출하고, 황산 마그네슘으로 건조하고, 용매를 증류 제거하고, 이어서 감압 건조하여 갈색 아몰퍼스 고체(7.78g)를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체(4.80g, 수율 77%)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 중간체 26이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 969.8에 대해, m/e=969였다.
(4) 화합물 BD-5의 합성
아르곤 분위기하, 중간체 26(4.00g, 4.12mmol), 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(0.15g, 0.164mmol, 4% Pd), SPhos(0.27g, 0.658mmol), 탄산 세슘(8.1g, 24.8mmol)을 무수 자일렌(400mL)에 현탁시키고, 11시간 환류했다. 반응 혼합물을 여과하고, 여액으로부터 용매를 증류 제거하고, 이어서 감압 건조하여 암황색 고체를 얻었다. 이것을 컬럼 크로마토그래피를 이용해 정제하여, 황색 고체(2.43g, 수율 73%)를 얻었다. 얻어진 고체는 목적물인 화합물 BD-5이고, 매스 스펙트럼 분석의 결과, 분자량 808.04에 대해, m/e=808이었다.
반치폭의 측정
실시예 및 비교예에서 사용한 화합물 BD-1∼BD-6(도펀트 재료)의 반치폭을 이하와 같이 해서 측정했다.
도펀트 재료를 10-6mol/L 이상 10-5mol/L 이하의 농도로 톨루엔에 용해시켜, 측정용 시료를 조제했다. 석영 셀에 넣은 측정용 시료에 실온(300K)에서 여기광을 조사하고, 형광 스펙트럼(세로축: 형광 강도, 가로축: 파장)을 측정했다. 형광 스펙트럼 측정에는, 히타치하이테크사이언스사의 분광 형광 광도계 F-7000형을 이용했다.
이 형광 스펙트럼으로부터 도펀트 재료의 반치폭(nm)을 구했다. 결과를 표 1∼표 5에 나타낸다.
정공 이동도의 측정
하기의 수순으로 제작한 이동도 평가용 소자를 이용하여 제 1 화합물과 제 2 화합물의 정공 이동도를 측정했다.
(1) 이동도 평가용 소자의 제작
25mm×75mm×1.1mm ITO 투명 전극(양극) 부착 유리 기판(지오마텍사제)을 아이소프로필 알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 행했다. ITO의 막 두께는 130nm였다.
세정 후의 상기 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 해서 화합물 HI-1을 증착하여, 막 두께 5nm의 정공 주입층을 형성했다.
이 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1을 증착하여, 막 두께 10nm의 정공 수송층을 형성했다.
계속해서, 하기의 제 1 화합물 및 제 2 화합물(타겟)로부터 선택된 화합물을 증착하여, 막 두께 200nm의 타겟막을 형성했다.
마지막으로, 타겟막 상에, 금속 알루미늄을 증착하여, 막 두께 80nm의 금속 음극을 형성했다.
이상과 같이 해서 제작한 이동도 평가용 소자의 층 구성을 이하에 나타낸다.
ITO(130)/HI-1(5)/HT-1(10)/타겟(200)/Al(80)
괄호 내의 숫자는 막 두께(nm)를 나타낸다.
(2) 정공 이동도의 측정
이동도 평가용 소자를 임피던스 측정 장치에 설치하고, 임피던스를 측정했다.
임피던스 측정은 측정 주파수를 1Hz에서 1MHz까지 소인(掃引)하여 행했다. 그때, 소자에는 교류 진폭 0.1V와 동시에, 직류 전압 V를 인가했다.
측정된 임피던스 Z로부터, 하기의 관계를 이용하여, 모듈러스 M을 계산했다.
M=jωZ
j는 허수 단위, ω는 각(角) 주파수(rad/s)이다.
모듈러스 M의 허부를 세로축, 주파수(Hz)를 가로축으로 한 보데 플롯에 있어서, 피크를 나타내는 주파수 fmax로부터 이동도 평가용 소자의 전기적인 시상수 τ를 하기 식으로부터 구했다.
τ=1/(2πfmax)
π는 원주율이다.
상기 τ를 이용하여, 하기 식의 관계식으로부터 정공 이동도 μ(cm2/V·s)를 산출했다.
μ=d2/(Vτ)
d는 소자를 구성하는 유기 박막의 총 막 두께이고, 상기의 소자 구성에서는, d=5+10+200=215(nm)이다.
본원에 있어서의 정공 이동도는 전계 강도의 평방근 E1/ 2이 500V1/2/cm1 /2일 때의 값이다. 전계 강도의 평방근 E1/ 2은 하기의 관계식으로부터 산출할 수 있다.
E1/2=V1/2/d1/2
본 실시예에서는, 임피던스 측정에는 솔라트론사의 1260형을 이용하고, 고정밀도의 결과를 얻기 위해, 솔라트론사의 1296형 유전율 측정 인터페이스를 아울러 이용했다.
제 1 화합물 및 제 2 화합물의 정공 이동도 측정 결과를 표 1 및 표 3에 나타낸다.
어피니티의 측정
어피니티(Af, electron affinity/전자 친화력)란, 재료의 분자에 전자를 하나 주었을 때에 방출 또는 흡수되는 에너지를 말하고, 방출인 경우는 양, 흡수인 경우는 음으로 정의한다.
제 1 화합물 및 제 3 화합물의 어피니티(Af)는 이온화 포텐셜(Ip)과 일중항 에너지(Eg(S))의 측정값으로부터 하기 식을 이용하여 산출했다.
Af(eV)=Ip-Eg(S)
이온화 포텐셜(Ip)
이온화 포텐셜 Ip는 측정 화합물에 광을 조사하고, 그 때에 전하 분리에 의해 생기는 전자량을 대기하 광전자 분광 장치(리켄계기(주)사제: AC-3)를 이용하여 측정했다.
일중항 에너지 Eg(S)
일중항 에너지 Eg(S)는 다음과 같이 해서 측정했다. 측정 화합물을 10-5mol/L의 농도로 톨루엔에 용해시켜, 측정용 시료를 조제했다. 석영 셀에 넣은 측정용 시료의 흡수 스펙트럼(세로축: 흡광도, 가로축: 파장)을 실온(300K)에서 측정했다. 이 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강 부분에 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge(nm)를 구했다. 이 파장값을 하기 환산식에 대입하여 일중항 에너지를 산출했다.
Eg(S)(eV)=1239.85/λedge
흡수 스펙트럼의 측정에는, 히타치하이테크사이언스사의 분광 광도계 U-3310형을 이용했다.
제 1 화합물 및 제 3 화합물의 어피니티 측정 결과를 표 2, 표 4 및 표 5에 나타낸다.
실시예 1
유기 EL 소자의 제작
25mm×75mm×1.1mm ITO 투명 전극(양극) 부착 유리 기판(지오마텍사제)을 아이소프로필 알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 행했다. ITO의 막 두께는 130nm로 했다.
세정 후의 상기 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 해서 화합물 HI-1을 증착하여, 막 두께 5nm의 정공 주입층을 형성했다.
이 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1을 증착하여, 막 두께 80nm의 제 1 정공 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2를 증착하여, 막 두께 10nm의 제 2 정공 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 2 정공 수송층 상에, 화합물 BH1-1(제 1 화합물), 화합물 BH2-1(제 2 화합물) 및 화합물 BD-1(도펀트 재료)을 공증착하여, 막 두께 25nm의 발광층을 형성했다. 발광층에 있어서의 화합물 BH1-1의 농도는 86질량%, 화합물 BH2-1의 농도는 12질량%, 화합물 BD-1의 농도는 2질량%였다.
이 발광층 상에, ET-1을 증착하여, 막 두께 10nm의 제 1 전자 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 1 전자 수송층 상에, ET-2를 증착하여, 막 두께 15nm의 제 2 전자 수송층을 형성했다.
추가로, 이 제 2 전자 수송층 상에, 불화 리튬(LiF)을 증착하여, 막 두께 1nm의 전자 주입성 전극을 형성했다.
그리고, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄(Al)을 증착하여, 막 두께 80nm의 금속 음극을 형성했다.
유기 EL 소자의 층 구성을 이하에 나타낸다.
ITO(130)/HI-1(5)/HT-1(80)/HT-2(10)/BH1-1:BH2-1:BD-1(25, 86:12:2질량%)/ET-1(10)/ET-2(15)/LiF(1)/Al(80)
한편, 괄호 내의 숫자는 막 두께(nm)를 나타낸다.
유기 EL 소자의 평가
제작한 유기 EL 소자의 주(主) 피크 파장 λp와 수명 LT90을 이하와 같이 해서 측정했다.
전류 밀도가 10mA/cm2가 되도록 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 분광 방사 휘도 스펙트럼을 측정하고, 이 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터 주 피크 파장 λp(단위: nm)를 구했다. 분광 방사 휘도 스펙트럼 측정에는, 코니카미놀타사의 분광 방사 휘도계 CS-1000을 이용했다.
초기 전류 밀도가 50mA/cm2가 되도록 직류의 연속 통전 시험을 행하여, 휘도가 초기 휘도의 90%까지 감소하는 시간을 측정하고, 이것을 수명 LT90으로 했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 2∼14 및 비교예 1∼10
표 1에 나타내는 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료를 표 1에 나타내는 질량비로 포함하는 각 유기 EL 소자를 실시예 1과 마찬가지로 해서 제작하여, 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1∼14 및 비교예 1∼10에서 사용한 재료를 이하에 나타낸다.
정공 주입층, 정공 수송층 재료
[화학식 158]
Figure pct00158
전자 수송층 재료
[화학식 159]
Figure pct00159
도펀트 재료
[화학식 160]
Figure pct00160
제 1 화합물
[화학식 161]
Figure pct00161
[화학식 162]
Figure pct00162
제 2 화합물
[화학식 163]
Figure pct00163
Figure pct00164
비교예 1∼10의 제 1 화합물과 도펀트 재료로 이루어지는 싱글 호스트 유기 EL 소자와 비교해서, 실시예 1∼14의 제 1 화합물과 도펀트 재료에 더하여 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물을 추가로 포함하는 코호스트 유기 EL 소자는 장수명이었다. 즉, 제 2 화합물의 유무 이외는 동일 조건인 유기 EL 소자끼리로 비교하면, 본 발명의 EL 소자는 장수명이었다.
또한, 코호스트 유기 EL 소자는, 싱글 호스트 유기 EL 소자와 마찬가지로, 청색 영역의 발광 파장을 나타냈다.
실시예 15
25mm×75mm×1.1mm ITO 투명 전극(양극) 부착 유리 기판(지오마텍사제)을 아이소프로필 알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 행한 후, UV 오존 세정을 30분간 행했다. ITO의 막 두께는 130nm로 했다.
세정 후의 상기 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 해서 화합물 HI-1을 증착하여, 막 두께 5nm의 정공 주입층을 형성했다.
이 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1을 증착하여, 막 두께 80nm의 제 1 정공 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2를 증착하여, 막 두께 10nm의 제 2 정공 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 2 정공 수송층 상에, 화합물 BH1-2(제 1 화합물), 화합물 BH3-1(제 3 화합물) 및 화합물 BD-1(도펀트 재료)을 공증착하여, 막 두께 25nm의 발광층을 형성했다. 발광층에 있어서의 화합물 BH1-2의 농도는 80질량%, 화합물 BH3-1의 농도는 18질량%, 화합물 BD-1의 농도는 2질량%였다.
계속해서, 이 발광층 상에, ET-1을 증착하여, 막 두께 10nm의 제 1 전자 수송층을 형성했다.
계속해서, 이 제 1 전자 수송층 상에, ET-2를 증착하여, 막 두께 15nm의 제 2 전자 수송층을 형성했다.
추가로, 이 제 2 전자 수송층 상에, 불화 리튬(LiF)을 증착하여, 막 두께 1nm의 전자 주입성 전극을 형성했다.
마지막으로, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄(Al)을 증착하여, 막 두께 80nm의 금속 음극을 형성했다.
유기 EL 소자의 층 구성을 이하에 나타낸다.
ITO(130)/HI-1(5)/HT-1(80)/HT-2(10)/BH1-2:BH3-1:BD-1(25, 80:18:2질량%)/ET-1(10)/ET-2(15)/LiF(1)/Al(80)
한편, 괄호 내의 숫자는 막 두께(nm)를 나타낸다.
유기 EL 소자의 평가
제작한 유기 EL 소자의 주 피크 파장 λp와 수명 LT90을 실시예 1과 마찬가지로 해서 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 16∼33 및 비교예 11∼20
표 2에 나타내는 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료를 표 2에 나타내는 질량비로 포함하는 각 유기 EL 소자를 실시예 15와 마찬가지로 해서 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 15∼33 및 비교예 11∼20에서 사용한 재료를 이하에 나타낸다.
정공 주입층, 정공 수송층 재료
[화학식 164]
Figure pct00165
전자 수송층 재료
[화학식 165]
Figure pct00166
도펀트 재료
[화학식 166]
Figure pct00167
제 1 화합물
[화학식 167]
Figure pct00168
제 3 화합물
[화학식 168]
Figure pct00169
Figure pct00170
비교예 11∼20의 제 1 화합물과 도펀트 재료로 이루어지는 싱글 호스트 유기 EL 소자와 비교해서, 실시예 15∼33의 제 1 화합물과 도펀트 재료에 더하여 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물을 포함하는 코호스트 유기 EL 소자는 장수명이었다. 즉, 제 3 화합물의 유무 이외는 동일 조건인 유기 EL 소자끼리로 비교하면, 본 발명의 EL 소자는 장수명이었다.
또한, 코호스트 유기 EL 소자는, 싱글 호스트 유기 EL 소자와 마찬가지로, 청색 영역의 발광 파장을 나타냈다.
실시예 34∼40 및 비교예 21∼23
표 3에 나타내는 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료를 표 3에 나타내는 질량비로 포함하는 각 유기 EL 소자를 실시예 1과 마찬가지로 해서 제작하여, 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
실시예 34∼40 및 비교예 21∼23에서 사용한 재료를 이하에 나타낸다. 상기한 화합물은 생략했다.
도펀트 재료
[화학식 169]
Figure pct00171
[화학식 170]
Figure pct00172
제 2 화합물
[화학식 171]
Figure pct00173
Figure pct00174
비교예 21∼23의 제 1 화합물과 도펀트 재료로 이루어지는 싱글 호스트 유기 EL 소자와 비교해서, 실시예 34∼40의 제 1 화합물과 도펀트 재료에 더하여 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물을 추가로 포함하는 코호스트 유기 EL 소자는 장수명이었다. 즉, 제 2 화합물의 유무 이외는 동일 조건인 유기 EL 소자끼리로 비교하면, 본 발명의 EL 소자는 장수명이었다.
또한, 코호스트 유기 EL 소자는, 싱글 호스트 유기 EL 소자와 마찬가지로, 청색 영역의 발광 파장을 나타냈다.
실시예 41∼43 및 비교예 24∼26
표 4 또는 표 5에 나타내는 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료를 표 4 또는 표 5에 나타내는 질량비로 포함하는 각 유기 EL 소자를 실시예 15와 마찬가지로 해서 제작하여, 평가했다. 결과를 표 4 및 표 5에 나타낸다. 표 5에 있어서, 실시예 43의 소자의 LT90은 비교예 26의 소자의 LT90을 1.00으로 한 상대값으로 나타냈다.
실시예 41∼43 및 비교예 24∼26에서 사용한 재료의 구조식은 상기했으므로, 여기에서는 생략한다.
Figure pct00175
Figure pct00176
비교예 24∼26의 제 1 화합물과 도펀트 재료로 이루어지는 싱글 호스트 유기 EL 소자와 비교해서, 실시예 41∼43의 제 1 화합물과 도펀트 재료에 더하여 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물을 포함하는 코호스트 유기 EL 소자는 장수명이었다. 즉, 제 3 화합물의 유무 이외는 동일 조건인 유기 EL 소자끼리로 비교하면, 본 발명의 EL 소자는 장수명이었다.
또한, 코호스트 유기 EL 소자는, 싱글 호스트 유기 EL 소자와 마찬가지로, 청색 영역의 발광 파장을 나타냈다.
1: 유기 전기발광 소자
2: 기판
3: 양극
4: 음극
5: 형광 발광층
6: 정공 주입층/정공 수송층
7: 전자 주입층/전자 수송층
10: 발광 유닛

Claims (38)

  1. 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하는 유기 전기발광 소자로서, 상기 유기층은 형광 발광층을 포함하고, 상기 형광 발광층이,
    제 1 화합물,
    상기 제 1 화합물보다도 큰 정공 이동도를 갖는 제 2 화합물, 및
    형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료
    를 포함하는 유기 전기발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 상기 제 1 화합물의 형광 발광층 중의 함유량 이하인 유기 전기발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 30질량% 이하인 유기 전기발광 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도펀트 재료의 형광 발광층 중의 함유량이 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 10질량% 이하인 유기 전기발광 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 화합물이 하기 식(2a), (2b) 및 (2c)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure pct00177

    (식 중,
    Ar11, Ar22 및 Ar33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    L11, L22 및 L33은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.
    p, q 및 r은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이며, p가 0일 때 L11은 단일결합이고, q가 0일 때 L22는 단일결합이고, r이 0일 때 L33은 단일결합이다.)
    [화학식 2]
    Figure pct00178

    (식 중,
    R71∼R78로부터 선택되는 1개는 *a에 결합하는 단일결합이고, R81∼R88로부터 선택되는 1개는 *b에 결합하는 단일결합이고,
    상기 단일결합이 아닌 R71∼R78 및 R81∼R88은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    상기 단일결합이 아닌 R71∼R74로부터 선택되는 인접하는 2개, 상기 단일결합이 아닌 R75∼R78로부터 선택되는 인접하는 2개, 상기 단일결합이 아닌 R81∼R84로부터 선택되는 인접하는 2개 및 상기 단일결합이 아닌 R85∼R88로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
    Ar44 및 Ar55는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    L44, L55 및 L66은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.
    m4, m5 및 m6은 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이며, m4가 0일 때 L44는 단일결합이고, m5가 0일 때 L55는 단일결합이고, m6이 0일 때 L66은 단일결합이다.)
    (Ar80)(Ar81)N-(L80)-N(Ar82)(Ar83) (2c)
    (식 중,
    Ar80∼Ar83은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    L80은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.)
  6. 음극, 양극, 및 상기 음극과 상기 양극 사이에 존재하는 유기층을 함유하는 유기 전기발광 소자로서, 상기 유기층은 형광 발광층을 포함하고, 상기 형광 발광층이,
    제 1 화합물,
    상기 제 1 화합물보다도 큰 어피니티를 갖는 제 3 화합물, 및
    형광 스펙트럼의 반치폭이 30nm 이하인 도펀트 재료
    를 함유하고,
    상기 제 3 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 해당 제 1 화합물의 형광 발광층 중의 함유량보다 적은 유기 전기발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3 화합물의 형광 발광층 중의 함유량이 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 30질량% 이하인 유기 전기발광 소자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 도펀트 재료의 형광 발광층 중의 함유량이 제 1 화합물, 제 3 화합물 및 도펀트 재료의 합계량에 대해서 10질량% 이하인 유기 전기발광 소자.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 화합물이 하기 식(3a)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 적어도 1종인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 3]
    Figure pct00179

    (식 중,
    L77은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴렌기이다.
    Ar66은 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환의 2∼4가의 잔기이고, 치환기를 갖고 있어도 된다.
    m11은 0, 1 또는 2이며, m11이 0일 때 L77은 단일결합이고, m11이 2일 때 2개의 L77은 동일해도 상이해도 된다.
    m22는 0 또는 1이며, m22가 0일 때 A1-(L77)m11-은 존재하지 않고, 수소 원자가 A2에 결합한다.
    m33은 0, 1, 2 또는 3이며, m33이 0일 때 Ar66은 단일결합이고, m33이 2 또는 3일 때 2 또는 3개의 Ar66은 동일해도 상이해도 된다.
    m44는 0, 1, 2 또는 3이며, m44가 0일 때 CN은 존재하지 않고, 수소 원자가 A66에 결합한다.
    m55는 1, 2 또는 3이며, m55가 2 또는 3일 때, 2 또는 3개의 -(Ar66)m33-(CN)m55는 동일해도 상이해도 된다.
    A1은 하기 식(A-1)∼(A-12)로부터 선택되는 1가의 기이다.
    A2는 하기 식(A-1)∼(A-12)로부터 선택되는 2∼4가의 기이다.
    [화학식 4]
    Figure pct00180

    (식 중,
    R1∼R12로부터 선택되는 1개, R21∼R30으로부터 선택되는 1개, R31∼R40으로부터 선택되는 1개, R41∼R50으로부터 선택되는 1개, R51∼R60으로부터 선택되는 1개, R61∼R72로부터 선택되는 1개, R73∼R86으로부터 선택되는 1개, R87∼R94로부터 선택되는 1개, R95∼R104로부터 선택되는 1개, R105∼R114로부터 선택되는 1개, R115∼R124로부터 선택되는 1개 및 R125∼R134로부터 선택되는 1개는 L77에 결합하는 단일결합이다.
    또는, R1∼R12로부터 선택되는 2∼4개, R21∼R30으로부터 선택되는 2∼4개, R31∼R40으로부터 선택되는 2∼4개, R41∼R50으로부터 선택되는 2∼4개, R51∼R60으로부터 선택되는 2∼4개, R61∼R72로부터 선택되는 2∼4개, R73∼R86으로부터 선택되는 2∼4개, R87∼R94로부터 선택되는 2∼4개, R95∼R104로부터 선택되는 2∼4개, R105∼R114로부터 선택되는 2∼4개, R115∼R124로부터 선택되는 2∼4개 및 R125∼R134로부터 선택되는 2∼4개 중 1개는 L77에 결합하는 단일결합이고, 그 외는 Ar66에 결합하는 단일결합이다.
    상기 단일결합이 아닌 R1∼R12, R21∼R30, R31∼R40, R41∼R50, R51∼R60, R61∼R72, R73∼R86, R87∼R94, R95∼R104, R105∼R114, R115∼R124 및 R125∼R134는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 사이아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기이다.
    상기 단일결합이 아닌 R1∼R12, R21∼R30, R31∼R40, R41∼R50, R51∼R60, R61∼R72, R73∼R86, R87∼R94, R95∼R104, R105∼R114, R115∼R124 및 R125∼R134로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
    R101, R102 및 R103은 상기와 마찬가지이다.))
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도펀트 재료가 하기 식(D1)로 표시되는 화합물 및 하기 식(D2)로 표시되는 화합물로부터 선택되는 1종 이상인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 5]
    Figure pct00181

    (식 중,
    Z는 CRA 또는 N이다.
    환 π1은 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
    환 π2는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
    RA, RB 및 RC는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 해당 치환기는, 할로젠 원자, 사이아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알켄일기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킨일기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬싸이오기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴싸이오기, -Si(R101)(R102)(R103)으로 표시되는 기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    R101∼R105는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 3∼20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기이다.
    n 및 m은 각각 독립적으로 1∼4의 정수이다.
    인접하는 2개의 RA는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
    인접하는 2개의 RB는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환을 형성하지 않아도 된다.
    인접하는 2개의 RC는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.)
    [화학식 6]
    Figure pct00182

    (식 중,
    환 α, 환 β 및 환 γ는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환이다.
    Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기이다.
    Ra는 환 α 및 환 β의 한쪽 또는 양쪽에, 직접 또는 연결기를 개재시켜 결합해도 된다.
    Rb는 환 α 및 환 γ의 한쪽 또는 양쪽에, 직접 또는 연결기를 개재시켜 결합해도 된다.)
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 식(D1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(D1a)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 7]
    Figure pct00183

    (식 중,
    Z1은 CR1 또는 N, Z2는 CR2 또는 N, Z3은 CR3 또는 N, Z4는 CR4 또는 N, Z5는 CR5 또는 N, Z6은 CR6 또는 N, Z7은 CR7 또는 N, Z8은 CR8 또는 N, Z9는 CR9 또는 N, Z10은 CR10 또는 N, Z11은 CR11 또는 N이다.
    R1∼R11은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    R1∼R3으로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
    R4∼R7로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
    R8∼R11로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 되고, 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.)
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 식(D1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(1)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 8]
    Figure pct00184

    (식 중,
    Rn과 Rn+1(n은 1, 2, 4∼6 및 8∼10으로부터 선택되는 정수를 나타냄)은 서로 결합하여, Rn과 Rn+1이 결합하는 2개의 환형성 탄소 원자와 함께 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성해도 되고, 또는 Rn과 Rn+1은 서로 결합하지 않아 환 구조를 형성하지 않아도 된다.
    상기 환형성 원자는 탄소 원자, 산소 원자, 황 원자 및 질소 원자로부터 선택된다.
    해당 환형성 원자수 3 이상의 환 구조의 임의의 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하고, 인접하는 2개의 임의의 치환기는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.
    상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 R1∼R11은 상기와 동일하다.)
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조가 하기 식(2)∼(8)로부터 선택되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 9]
    Figure pct00185

    (식 중,
    *1과 *2, *3과 *4, *5와 *6, *7과 *8, *9와 *10, *11과 *12 및 *13과 *14의 각각은 Rn과 Rn+1이 결합하는 상기 2개의 환형성 탄소 원자를 나타내고, Rn은 상기 2개의 환형성 탄소 원자 중 어느 쪽에 결합해도 된다.
    X는 C(R23)(R24), NR25, O 및 S로부터 선택된다.
    R12∼R25는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    R12∼R15로부터 선택되는 인접하는 2개, R16과 R17 및 R23과 R24는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.)
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조가 하기 식(9)∼(11)로부터 선택되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 10]
    Figure pct00186

    (식 중,
    *1과 *2 및 *3과 *4는 상기와 동일하다.
    R12, R14, R15 및 X는 상기와 동일하고, R31∼R38 및 R41∼R44는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    R12, R15 및 R31∼R34로부터 선택되는 인접하는 2개, R14, R15 및 R35∼R38로부터 선택되는 인접하는 2개 및 R41∼R44로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.)
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식(1)에 있어서, R2, R4, R5, R10 및 R11 중 적어도 1개가 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 유기 전기발광 소자.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식(1)에 있어서, 상기 환형성 원자수 3 이상의 환 구조의 임의의 치환기가, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기(R104 및 R105는 상기와 동일), 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 11]
    Figure pct00187

    (식 중,
    각 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    X는 상기와 동일하다.
    p1은 0∼5의 정수, p2는 0∼4의 정수, p3은 0∼3의 정수, p4는 0∼7의 정수이다.)
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식(1)에 있어서, 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하지 않는 R1∼R11이, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기(R104 및 R105는 상기와 동일), 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 12]
    Figure pct00188

    (식 중,
    각 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    X는 상기와 동일하다.
    p1은 0∼5의 정수, p2는 0∼4의 정수, p3은 0∼3의 정수, p4는 0∼7의 정수이다.)
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식(2)∼(11)에 있어서, R12∼R22, R31∼R38 및 R41∼R44가, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기(R104 및 R105는 상기와 동일), 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 13]
    Figure pct00189

    (식 중,
    각 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    X는 상기와 동일하다.
    p1은 0∼5의 정수, p2는 0∼4의 정수, p3은 0∼3의 정수, p4는 0∼7의 정수이다.)
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(1-1)∼(1-3) 및 (1-5) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 14]
    Figure pct00190

    (식 중,
    R1∼R11은 상기와 동일하다.
    환 a∼f는 각각 독립적으로 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조이다.)
  20. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(2-2) 및 (2-5) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 15]
    Figure pct00191

    (식 중,
    R1, R3, R4 및 R7∼R11은 상기와 동일하다.
    환 b 및 g∼h는 각각 독립적으로 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조이다.)
  21. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(3-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 16]
    Figure pct00192

    (식 중,
    R3, R4, R7, R8 및 R11은 상기와 동일하다.
    환 b, e 및 h는 각각 독립적으로 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조이다.)
  22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환 a∼f의 임의의 치환기가, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기, -N(R104)(R105)로 표시되는 기(R104 및 R105는 상기와 동일), 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기, 또는 하기의 군으로부터 선택되는 기 중 어느 하나인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 17]
    Figure pct00193

    (식 중,
    각 Rc는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    X는 상기와 동일하다.
    p1은 0∼5의 정수, p2는 0∼4의 정수, p3은 0∼3의 정수, p4는 0∼7의 정수이다.)
  23. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(4-1)∼(4-4) 중 어느 하나로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 18]
    Figure pct00194

    (식 중,
    X 및 R1∼R11은 상기와 동일하다.
    R51∼R58은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 상기한 치환기와 동일하다.)
  24. 제 12 항 내지 제 18 항 및 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(1)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(5-1)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 19]
    Figure pct00195

    (식 중,
    X, R3, R4, R7, R8 및 R11은 상기와 동일하다.
    R51∼R62는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.)
  25. 제 12 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    식(1)에 있어서, Rn과 Rn+1이 서로 결합하여, 적어도 2개의 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 형성하는 유기 전기발광 소자.
  26. 제 12 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    R1과 R2로 이루어지는 쌍과 R2와 R3으로 이루어지는 쌍;
    R4와 R5로 이루어지는 쌍과 R5와 R6으로 이루어지는 쌍;
    R5와 R6으로 이루어지는 쌍과 R6과 R7로 이루어지는 쌍;
    R8과 R9로 이루어지는 쌍과 R9와 R10으로 이루어지는 쌍; 및
    R9와 R10으로 이루어지는 쌍과 R10과 R11로 이루어지는 쌍
    이 상기 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 3 이상의 환 구조를 동시에 형성하지 않는 유기 전기발광 소자.
  27. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식(D2)로 표시되는 도펀트 재료가 하기 식(D2a)로 표시되는 화합물을 포함하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 20]
    Figure pct00196

    (식 중,
    Ra 및 Rb는 상기와 동일하다.
    Re∼Ro는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기; 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기; 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴기 및 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 헤테로아릴기로부터 선택되는 치환기를 갖는 다이아릴아미노기, 다이헤테로아릴아미노기 또는 아릴헤테로아릴아미노기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알킬기; 치환 또는 비치환된 탄소수 1∼20의 알콕시기; 또는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 아릴옥시기이다.
    Re∼Rg로부터 선택되는 인접하는 2개, Rh∼Rk로부터 선택되는 인접하는 2개 및 Rl∼Ro로부터 선택되는 인접하는 2개는 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소환 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 방향족 헤테로환을 형성해도 된다.)
  28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 다환 방향족 골격 함유 화합물인 유기 전기발광 소자.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 축합 다환 방향족 골격 함유 화합물인 유기 전기발광 소자.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 3환 이상의 축합 다환 방향족 골격을 함유하는 유기 전기발광 소자.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 안트라센 골격 함유 화합물, 크라이센 골격 함유 화합물, 피렌 골격 함유 화합물 또는 플루오렌 골격 함유 화합물인 유기 전기발광 소자.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 안트라센 골격 함유 화합물이 하기 식(19)로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 21]
    Figure pct00197

    (식 중,
    R101∼R110은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    단, R101∼R110 중 적어도 1개는 -L-Ar이며,
    각 L은 각각 독립적으로 단일결합 또는 연결기이고, 해당 연결기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼30의 헤테로아릴렌기이며,
    각 Ar은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기, 또는 상기 단환 및 상기 축합환으로부터 선택되는 2 이상의 환이 단일결합을 개재시켜 결합한 1가의 기이다.)
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 안트라센 골격 함유 화합물이 하기 식(20)으로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 22]
    Figure pct00198

    (식 중,
    R101∼R108은 상기와 동일하다.
    Ar11 및 Ar12는 각각 독립적으로 상기 Ar과 동일하다.
    L11 및 L12는 각각 독립적으로 상기 L과 동일하다.)
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 하기 식(21)∼(23) 중 어느 하나로 표시되는 화합물인 유기 전기발광 소자.
    [화학식 23]
    Figure pct00199

    (식 중,
    R201∼R212는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    단, R201∼R212 중 적어도 1개는 -L2-Ar21이며,
    각 L2는 각각 독립적으로 단일결합 또는 연결기이고, 해당 연결기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼30의 헤테로아릴렌기이며,
    각 Ar21은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기, 또는 상기 단환 및 상기 축합환으로부터 선택되는 2 이상의 환이 단일결합을 개재시켜 결합한 1가의 기이다.)
    [화학식 24]
    Figure pct00200

    (식 중,
    R301∼R310은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    단, R301∼R310 중 적어도 1개는 -L3-Ar31이며,
    각 L3은 각각 독립적으로 단일결합 또는 연결기이고, 해당 연결기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼30의 헤테로아릴렌기이며,
    각 Ar31은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기, 또는 상기 단환 및 상기 축합환으로부터 선택되는 2 이상의 환이 단일결합을 개재시켜 결합한 1가의 기이다.)
    [화학식 25]
    Figure pct00201

    (식 중,
    R401∼R410은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기이고, 해당 치환기는 RA, RB 및 RC에 관해서 기재한 상기 치환기와 동일하다.
    단, R401∼R410 중 적어도 1개는 -L4-Ar41이며,
    각 L4는 각각 독립적으로 단일결합 또는 연결기이고, 해당 연결기는 치환 또는 비치환된 환형성 탄소수 6∼30의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼30의 헤테로아릴렌기이며,
    각 Ar41은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 5∼50의 단환기, 치환 또는 비치환된 환형성 원자수 8∼50의 축합환기, 또는 상기 단환 및 상기 축합환으로부터 선택되는 2 이상의 환이 단일결합을 개재시켜 결합한 1가의 기이다.
    R401과 R402, R402와 R403, R403과 R404, R405와 R406, R406과 R407 및 R407과 R408로부터 선택되는 인접하는 2개가 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 환 구조를 형성해도 된다.)
  35. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물이 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 식(19)∼(23) 중 어느 하나로 표시되는 화합물이고,
    상기 제 2 화합물이 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 식(19)∼(23) 중 어느 하나로 표시되는 화합물이며,
    상기 도펀트 재료가 제 12 항 내지 제 27 항에 기재된 도펀트 재료로부터 선택되는 1종 이상인,
    유기 전기발광 소자.
  36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광 발광층이 중금속 착체를 포함하지 않는 유기 전기발광 소자.
  37. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    청색 발광하는 유기 전기발광 소자.
  38. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 전기발광 소자를 구비한 전자 기기.
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