KR20200057731A - 유기 일렉트로 루미네선스 소자 - Google Patents

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유타 히라야마
다케시 야마모토
가즈유키 스루가
세진 이
운규 이
봉기 신
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호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 본 발명의 목적은, 고발광 효율, 고내구성의 유기 EL 소자용의 재료로서, 정공 및 전자의 주입·수송 성능, 전자 저지 능력, 박막 상태에서의 안정성, 내구성 등이 우수한 유기 EL 소자용의 각종 재료를, 각각의 재료가 갖는 특성이 효과적으로 발현할 수 있도록 조합함으로써, (1) 발광 효율 및 전력 효율이 높고, (2) 발광 개시 전압이 낮고, (3) 실용 구동 전압이 낮고, (4) 특히 장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 적어도 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서, 상기 정공 수송층이 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고, 상기 발광층이 하기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 혹은 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
Figure pct00043

Figure pct00044

Description

유기 일렉트로 루미네선스 소자
본 발명은, 각종 표시 장치에 바람직한 자발광 소자인 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 관한 것으로, 상세하게는 특정한 아릴아민 화합물과 특정한 벤조아졸 고리 구조를 갖는 화합물을 사용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자 (이하, 유기 EL 소자라고 부르는 경우가 있다) 에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 자기 발광성 소자이기 때문에, 액정 소자에 비해서 밝아 시인성이 우수하고, 선명한 표시가 가능한 것으로부터, 활발한 연구가 이루어져 왔다.
1987 년에 이스트만·코닥사의 C. W. Tang 등은 각종 역할을 각 재료에 분담한 적층 구조 소자를 개발함으로써 유기 재료를 사용한 유기 EL 소자를 실용적인 것으로 하였다. 그들은 전자를 수송할 수 있는 형광체와 정공을 수송할 수 있는 유기물을 적층하고, 양방의 전하를 형광체의 층 중에 주입하여 발광시킴으로써, 10 V 이하의 전압으로 1000 ㏅/㎡ 이상의 고휘도가 얻어지게 되었다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
현재까지, 유기 EL 소자의 실용화를 위해서 많은 개량이 이루어져, 적층 구조의 각종 역할을 더욱 세분화하여, 기판 상에 순차적으로, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극을 형성한 전계 발광 소자에 의해 고효율과 내구성이 달성되게 되었다 (예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
또한, 발광 효율의 추가적인 향상을 목적으로 하여 삼중항 여기자의 이용이 시도되어, 인광 발광성 화합물의 이용이 검토되고 있다 (예를 들어, 비특허문헌 2 참조).
그리고, 열 활성화 지연 형광 (TADF) 에 의한 발광을 이용하는 소자도 개발되어 있다. 2011 년에 큐슈 대학의 아다치 등은, 열 활성화 지연 형광 재료를 사용한 소자에 의해 5.3 ％ 의 외부 양자 효율을 실현시켰다 (예를 들어, 비특허문헌 3 참조).
발광층은, 일반적으로 호스트 재료라고 칭해지는 전하 수송성의 화합물에, 형광성 화합물이나 인광 발광성 화합물 또는 지연 형광을 방사하는 재료를 도프하여 제작할 수도 있다. 상기 비특허문헌에 기재되어 있는 바와 같이, 유기 EL 소자에 있어서의 유기 재료의 선택은, 그 소자의 효율이나 내구성 등 여러 특성에 큰 영향을 준다 (예를 들어, 비특허문헌 2 참조).
유기 EL 소자는 양전극으로부터 주입된 전하가 발광층에서 재결합하여 발광이 얻어진다. 고발광 효율을 얻으려면, 정공, 전자의 양전하의 발광층으로의 양호한 효율의 전달이나, 발광층에 주입되는 양전하의 밸런스, 생성된 여기자를 가두는 것 등이 중요해진다. 정공 수송층으로부터 발광층으로의 정공 주입성을 높이고, 발광층으로부터 정공 수송층으로의 전자의 누출을 방지하는 정공 수송층의 전자 저지성을 높이면, 발광층 내에서의 정공과 전자가 재결합할 확률이 향상되어, 효율적으로 여기자를 생성시킬 수 있다. 또한 이 발광층 내에서 생성한 여기자를 수송층에 누출시키지 않고, 발광층에 가두는 것에 의해 고발광 효율을 얻을 수 있다. 그 때문에, 정공 수송 재료가 하는 역할은 중요하여, 정공 주입성이 높고, 정공의 이동도가 크고, 전자 저지성이 높고, 나아가서는 전자에 대한 내구성이 높은 정공 수송 재료가 요구되고 있다.
또한, 소자의 수명에 관해서는 재료의 내열성이나 아모르퍼스성도 중요하다. 내열성이 낮은 재료에서는, 소자 구동시에 발생하는 열에 의해, 낮은 온도에서도 열 분해가 일어나, 재료가 열화한다. 아모르퍼스성이 낮은 재료에서는, 짧은 시간이어도 박막의 결정화가 일어나, 소자가 열화하게 된다. 그 때문에 사용하는 재료에는 내열성이 높고, 아모르퍼스성이 양호한 성질이 요구된다.
지금까지 유기 EL 소자에 이용되어 온 정공 수송 재료로는, N,N'-디페닐-N,N'-디(α-나프틸)벤지딘 (NPD) 이나 다양한 방향족 아민 유도체가 알려져 있었다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조). NPD 는 양호한 정공 수송 능력을 가지고 있지만, 내열성의 지표가 되는 유리 전이점 (Tg) 이 96 ℃ 로 낮아, 고온 조건하에서는 결정화에 의한 소자 특성의 저하가 일어나게 된다 (예를 들어, 비특허문헌 4 참조). 또한, 상기 특허문헌에 기재된 방향족 아민 유도체 중에는, 정공의 이동도가 10-3 ㎠/Vs 이상으로 우수한 이동도를 갖는 화합물이 알려져 있지만 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조), 전자 저지성이 불충분하기 때문에, 전자의 일부가 발광층을 빠져 나가게 되어, 발광 효율의 향상을 기대할 수 없는 등, 추가적인 고효율화를 위하여, 보다 전자 저지성이 높고, 박막이 보다 안정적이고 내열성이 높은 재료가 요구되고 있었다. 또한, 내구성이 높은 방향족 아민 유도체의 보고가 있지만 (예를 들어, 특허문헌 3 참조), 전자 사진 감광체에 사용되는 전하 수송 재료로서 사용한 것으로, 유기 EL 소자로서 사용한 예는 없었다.
내열성이나 정공 주입성 등의 특성을 개량한 화합물로서, 치환 카르바졸 구조를 갖는 아릴아민 화합물이 제안되어 있지만 (예를 들어, 특허문헌 4 및 특허문헌 5 참조), 이들 화합물을 정공 주입층 또는 정공 수송층에 사용한 소자에서는, 내열성이나 발광 효율 등의 개량은 되어 있지만, 여전히 충분하다고는 말할 수 없어, 추가적인 저구동 전압화나, 추가적인 고발광 효율화가 요구되고 있다.
유기 EL 소자의 소자 특성의 개선이나 소자 제작의 수율 향상을 위해서, 정공 및 전자의 주입·수송 성능, 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 재료를 조합함으로써, 정공 및 전자를 고효율로 재결합할 수 있는, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮고, 장수명의 소자가 요구되고 있다.
또한, 유기 EL 소자의 소자 특성을 개선시키기 위해서, 정공 및 전자의 주입·수송 성능, 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 재료를 조합함으로써, 캐리어 밸런스가 잡힌 고효율, 저구동 전압, 장수명의 소자가 요구되고 있다.
일본 공개특허공보 평8-048656호 일본 특허 제3194657호 일본 특허 제4943840호 일본 공개특허공보 2006-151979호 국제 공개 제2008/062636호 국제 공개 제2014/009310호 일본 공표특허공보 2014-513064호 한국 공개 특허 10-2013-0060157호
응용 물리학회 제 9 회 강습회 예고집 55 ∼ 61 페이지 (2001) 응용 물리학회 제 9 회 강습회 예고집 23 ∼ 31 페이지 (2001) Appl. Phys. Let., 98, 083302 (2011) 유기 EL 토론회 제 3 회 예회 예고집 13 ∼ 14 페이지 (2006)
본 발명의 목적은, 고발광 효율, 고내구성의 유기 EL 소자용의 재료로서, 정공 및 전자의 주입·수송 성능, 전자 저지 능력, 박막 상태에서의 안정성, 내구성 등이 우수한 유기 EL 소자용의 각종 재료를, 각각의 재료가 갖는 특성이 효과적으로 발현할 수 있도록 조합함으로써, (1) 발광 효율 및 전력 효율이 높고, (2) 발광 개시 전압이 낮고, (3) 실용 구동 전압이 낮고, (4) 특히 장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 제공하고자 하는 유기 EL 소자가 구비해야 하는 물리적인 특성으로는, (1) 발광 효율 및 전력 효율이 높은 것, (2) 발광 개시 전압이 낮은 것, (3) 실용 구동 전압이 낮은 것, 특히, (4) 장수명인 것을 들 수 있다.
그래서 본 발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위해서, 아릴아민계 재료가, 정공의 주입·수송 능력, 박막의 안정성 및 내구성이 우수한 것, 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물의 발광 효율이 우수한 것에 주목하였다. 특정한 아릴아민 화합물과 특정한 구조를 갖는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 선택하여, 발광층으로 정공을 효율적으로 주입·수송할 수 있도록 하고, 발광층의 재료의 특성에 맞는 캐리어 밸런스를 취할 수 있도록, 정공 수송 재료와 발광층의 재료를 조합한 다양한 유기 EL 소자를 제작하고, 소자의 특성 평가를 예의 실시하였다. 또한, 피리미딘 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물이 전자 주입 및 수송 능력, 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 것에 주목하여, 특정한 피리미딘 구조를 갖는 화합물을 선택하여, 발광층으로의 전자의 주입·수송 효율을 높여, 캐리어 밸런스가 더욱 발광층의 재료의 특성에 맞도록, 정공 수송 재료, 발광층의 재료 및 전자 수송 재료를 조합한 다양한 유기 EL 소자를 제작하고, 소자의 특성 평가를 예의 실시하였다. 그 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉 본 발명에 의하면, 이하의 유기 EL 소자가 제공된다.
[1] 적어도 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서, 상기 정공 수송층이 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고, 상기 발광층이 하기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 혹은 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[화학식 1]
Figure pct00001
(식 중, Ar1 ∼ Ar5 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar6 ∼ Ar8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. n1 은 0, 1 또는 2 를 나타낸다. 여기서, Ar3 과 Ar4 는, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. Ar3 또는 Ar4 는 Ar3Ar4-N 기가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
[화학식 2]
Figure pct00002
(식 중, A1 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기, 또는 단결합을 나타낸다. Ar9 는 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R1 ∼ R4 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R1 ∼ R4 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R1 ∼ R4 는, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R5 ∼ R8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R5 ∼ R8 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R5 ∼ R8 은, R5 ∼ R8 이 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R9 와 R10 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R9 와 R10 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
[화학식 3]
Figure pct00003
(식 중, A2 는 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기, 또는 단결합을 나타낸다. Ar10 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R11 ∼ R14 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R11 ∼ R14 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R11 ∼ R14 는, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R15 ∼ R18 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R15 ∼ R18 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R15 ∼ R18 은, R15 ∼ R18 이 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
[2] 상기 아릴아민 화합물이 하기 일반식 (1a) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 에 기재된 유기 EL 소자.
[화학식 4]
Figure pct00004
(식 중, Ar1 ∼ Ar5 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar6 ∼ Ar8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. n1 은 0, 1 또는 2 를 나타낸다. 여기서, Ar3 과 Ar4 는, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. Ar3 또는 Ar4 는, Ar3Ar4-N 기가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
[3] 상기 정공 수송층이 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로서, 그 제 1 정공 수송층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[4] 상기 정공 수송층이 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로서, 그 제 2 정공 수송층, 또는 상기 제 1 정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 적층막 중 적어도 1 층에, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[5] 상기 전자 수송층이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[화학식 5]
Figure pct00005
(식 중, Ar11 은, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar12, Ar13 은 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar14 는, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기를 나타낸다. R19 ∼ R22 는, 동일해도 되고 상이해도 되고 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. 여기서, Ar12 와 Ar13 은 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없는 것으로 한다.)
[6] 상기 발광층이, 적색의 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[7] 상기 발광층이, 인광성의 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
[8] 상기한 인광성의 발광 재료가 이리듐 또는 백금을 포함하는 금속 착물인, 상기 [6] 또는 [7] 에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
본 발명의 유기 EL 소자는, 정공의 주입·수송의 역할을 효과적으로 발현할 수 있는 특정한 아릴아민 화합물을 선택하고, 특정한 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 선택한 것에 의해, 발광층으로 정공을 효율적으로 주입·수송할 수 있고, 고발광 효율, 저구동 전압, 장수명의 유기 EL 소자를 실현할 수 있다. 또한, 특정한 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물의 특성에 맞는 캐리어 밸런스를 취할 수 있도록 특정한 전자 수송 재료와 조합하여, 고효율, 저구동 전압으로서, 특히 장수명의 유기 EL 소자를 실현할 수 있다. 또한 정공 수송층을 제 1 정공 수송층과 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로 했을 경우에 있어서, 특성의 구조를 갖는 2 종류의 아릴아민 화합물을, 캐리어 밸런스나 재료의 특성을 고려하면서 조합함으로써, 더욱 장수명의 유기 EL 소자를 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래의 유기 EL 소자의 발광 효율 및 구동 전압, 그리고 내구성을 개량할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물인, 화합물 1-1 ∼ 화합물 1-15 를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물인, 화합물 1-16 ∼ 화합물 1-30 을 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물인, 화합물 1-31 ∼ 화합물 1-44 를 나타내는 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물인, 화합물 2-1 ∼ 화합물 2-15 를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물인, 화합물 3-1 ∼ 화합물 3-15 를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물인, 화합물 3-16 ∼ 화합물 3-23 을 나타내는 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-1 ∼ 화합물 4-15 를 나타내는 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-16 ∼ 화합물 4-30 을 나타내는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-31 ∼ 화합물 4-45 를 나타내는 도면이다.
도 10 은 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-46 ∼ 화합물 4-60 을 나타내는 도면이다.
도 11 은 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-61 ∼ 화합물 4-75 를 나타내는 도면이다.
도 12 는 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-76 ∼ 화합물 4-90 을 나타내는 도면이다.
도 13 은 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-91 ∼ 화합물 4-105 를 나타내는 도면이다.
도 14 는 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-106 ∼ 화합물 4-117 을 나타내는 도면이다.
도 15 는 본 발명의 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물인, 화합물 4-118 ∼ 화합물 4-126 을 나타내는 도면이다.
도 16 은 실시예 8 ∼ 13, 비교예 1 ∼ 4 의 유기 EL 소자 구성을 나타낸 도면이다.
일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 및 카르볼리닐기 등을 들 수 있다.
여기서, Ar3 과 Ar4 는, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. Ar3 또는 Ar4 는, Ar3Ar4-N 기가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 로는, 구체적으로, 중수소 원자, 시아노기, 니트로기 ; 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자 ; 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, n-헥실기 등의 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기 ; 메틸옥시기, 에틸옥시기, 프로필옥시기 등의 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기 ; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기 ; 페닐옥시기, 톨릴옥시기 등의 아릴옥시기 ; 벤질옥시기, 페네틸옥시기 등의 아릴알킬옥시기 ; 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 방향족 탄화수소기 혹은 축합 다고리 방향족기 ; 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 티에닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르볼리닐기 등의 방향족 복소 고리기 ; 스티릴기, 나프틸비닐기 등의 아릴비닐기 ; 아세틸기, 벤조일기 등의 아실기와 같은 기를 들 수 있고, 이들 치환기는, 추가로 상기 예시한 치환기가 치환되어 있어도 된다. 또한, 이들 치환기끼리가 단결합으로 고리를 형성하고 있어도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.
일반식 (2) 중의 A1 로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」 에 있어서의 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족」 의 「방향족 탄화수소」, 「방향족 복소 고리」 또는 「축합 다고리 방향족」 으로는, 구체적으로, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 테트라키스페닐, 스티렌, 나프탈렌, 안트라센, 아세나프탈렌, 플루오렌, 페난트렌, 인단, 피렌, 트리페닐렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 피롤, 푸란, 티오펜, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 벤조푸란, 벤조티오펜, 인돌린, 카르바졸, 카르볼린, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 퀴녹살린, 벤조이미다졸, 피라졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 나프티리딘, 페난트롤린, 아크리딘 등을 들 수 있다.
그리고, 일반식 (2) 중의 A1 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」 는, 상기 「방향족 탄화수소」, 「방향족 복소 고리」 또는 「축합 다고리 방향족」 으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가기를 나타낸다.
또한, 이들 2 가기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 Ar9 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (1) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 로는, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 비닐기, 알릴기, 이소프로페닐기, 2-부테닐기 등을 들 수 있고, 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, 이들 기 (R1 ∼ R8) 와 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 직접 결합하고 있는 벤젠 고리로, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 갖는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 에 있어서의 「치환기」 로는, 구체적으로, 중수소 원자, 시아노기, 니트로기 ; 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자 ; 메틸옥시기, 에틸옥시기, 프로필옥시기 등의 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기 ; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기 ; 페닐옥시기, 톨릴옥시기 등의 아릴옥시기 ; 벤질옥시기, 페네틸옥시기 등의 아릴알킬옥시기 ; 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 방향족 탄화수소기 혹은 축합 다고리 방향족기 ; 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 티에닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르볼리닐기 등의 방향족 복소 고리기 ; 디페닐아미노기, 디나프틸아미노기 등의 방향족 탄화수소기 혹은 축합 다고리 방향족기로 치환된 디치환 아미노기 ; 디피리딜아미노기, 디티에닐아미노기 등의 방향족 복소 고리기로 치환된 디치환 아미노기 ; 방향족 탄화수소기, 축합 다고리 방향족기 또는 방향족 복소 고리기에서 선택되는 치환기로 치환된 디치환 아미노기와 같은 기를 들 수 있고, 이들 치환기는 추가로, 상기 예시한 치환기가 치환되어 있어도 된다. 또한, 이들 치환기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기」 에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」 또는 「탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기」 로는, 구체적으로, 메틸옥시기, 에틸옥시기, n-프로필옥시기, 이소프로필옥시기, n-부틸옥시기, tert-부틸옥시기, n-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기, 시클로헵틸옥시기, 시클로옥틸옥시기, 1-아다만틸옥시기, 2-아다만틸옥시기 등을 들 수 있다. 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, 이들 기 (R1 ∼ R8) 와 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 직접 결합하고 있는 벤젠 고리로, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 갖는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, 이들 기 (R1 ∼ R8) 와 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 직접 결합하고 있는 벤젠 고리로, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 아릴옥시기」 에 있어서의 「아릴옥시기」 로는, 구체적으로, 페닐옥시기, 비페닐릴옥시기, 터페닐릴옥시기, 나프틸옥시기, 안트라세닐옥시기, 페난트레닐옥시기, 플루오레닐옥시기, 인데닐옥시기, 피레닐옥시기, 페릴레닐옥시기 등을 들 수 있다. 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, 이들 기 (R1 ∼ R8) 와 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 직접 결합하고 있는 벤젠 고리로, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기」 는, 이들 기 (R1 ∼ R8) 끼리가, 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 갖는 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 를 개재하면서, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 되고, 이들 기 (R1 ∼ R8) 와 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 직접 결합하고 있는 벤젠 고리로, 이들 기 (R1 ∼ R8) 가 갖는 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 를 개재하면서, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
일반식 (2) 중의 R9, R10 으로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 에 있어서의 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 갖는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 갖는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 R9, R10 으로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다. 이들 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (2) 중의 연결기 「모노아릴아미노기」 에 있어서의 「아릴기」 로는, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 A2 로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」 로는, 일반식 (2) 중의 A1 로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 Ar10 으로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (2) 중의 Ar9 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 R11 ∼ R18 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」, 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 R11 ∼ R18 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」 또는 「치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 R11 ∼ R18 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 R11 ∼ R18 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 아릴옥시기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「치환 혹은 무치환의 아릴옥시기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 R11 ∼ R18 로 나타내는 「방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기」 로는, 일반식 (2) 중의 R1 ∼ R8 로 나타내는 「방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (3) 중의 연결기 「모노아릴아미노기」 에 있어서의 「아릴기」 로는, 일반식 (2) 중의 연결기 「모노아릴아미노기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (4) 중의 Ar11, Ar12, Ar13 으로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 테트라키스페닐기, 스티릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기와 같은 기를 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 상기 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (4) 중의 Ar14 로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 에 있어서의 「방향족 복소 고리기」 로는, 구체적으로, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기와 같은 기를 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 상기 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (4) 중의 R19 ∼ R22 로 나타내는, 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 로는, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, i-프로필기, n-부틸기, 2-메틸프로필기, t-부틸기, n-펜틸기, 3-메틸부틸기, tert-펜틸기, n-헥실기, iso-헥실기 및 tert-헥실기를 들 수 있다.
일반식 (4) 중의 R19 ∼ R22 로 나타내는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」, 「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 또는 「축합 다고리 방향족기」 로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 테트라키스페닐기, 스티릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기와 같은 기를 들 수 있다.
또한, 이들 기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로서, 상기 일반식 (1), (1a) 중의 Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 에 관해서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있고, 취할 수 있는 양태도, 동일한 것을 들 수 있다.
일반식 (1), (1a) 에 있어서, Ar1 ∼ Ar8 로 나타내는 「치환 방향족 탄화수소기」, 「치환 방향족 복소 고리기」 또는 「치환 축합 다고리 방향족기」 에 있어서의 「치환기」 로는, 중수소 원자, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」 또는 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」 가 바람직하고, 중수소 원자, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 비닐기가 보다 바람직하다. 또한, 이들 기끼리가 단결합을 개재하여 서로 결합하여 축합 방향 고리를 형성하는 양태도 바람직하다.
일반식 (1), (1a) 에 있어서, n1 은 0 또는 1 ∼ 2 를 나타내는데, n1 이 0 일 때에는, 2 개의 디아릴아미노벤젠 고리가 직접 (단결합으로) 결합하고 있는 것을 나타내고, n1 이 1 일 때에는, 2 개의 디아릴아미노벤젠 고리가 1 개의 페닐렌기를 개재하여 결합하고 있는 것을 나타내고, n1 이 2 일 때에는, 2 개의 디아릴아미노벤젠 고리가 2 개의 페닐렌기 (비페닐렌기) 를 개재하여 결합하고 있는 것을 나타낸다.
일반식 (1), (1a) 에 있어서, n1 은 0 인 것, 즉 2 개의 디아릴아미노벤젠 고리가 직접 (단결합으로) 결합하고 있는 것이 바람직하다.
일반식 (1), (1a) 에 있어서, Ar3 또는 Ar4 가 Ar3Ar4-N 기 (Ar3, Ar4 와 그것들이 결합하는 질소 원자로 이루어지는 디아릴아미노기) 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성하는 양태나, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태도 바람직하다. 이 경우의 벤젠 고리에 있어서의 결합 위치로는, Ar3Ar4-N 기와 인접하는 위치가 바람직하다.
일반식 (2) 중의 A1 로는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」, 또는 단결합이 바람직하고, 벤젠, 비페닐, 혹은 나프탈렌으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가기, 또는 단결합이 보다 바람직하고, 벤젠으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가기, 혹은 단결합이 특히 바람직하다.
일반식 (2) 중의 Ar9 로는, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 혹은 「방향족 복소 고리기」 가 바람직하고, 「방향족 복소 고리기」 중에서는, 트리아지닐기, 퀴나졸리닐기, 나프토피리미디닐기, 벤조이미다졸릴기, 피리도피리미디닐기, 나프티리디닐기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기가 특히 바람직하다.
일반식 (2) 에 있어서, R1 ∼ R4 의 이웃하는 2 개가 「탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」, 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 이고, 이웃하는 2 개의 기 (R1 ∼ R4) 가 단결합을 개재하여 서로 결합하여, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 축합 고리를 형성하는 양태가 바람직하다. 이 경우의 「탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」, 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 로는, 비닐기, 페닐기가 바람직하고, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 나프탈렌 고리, 페난트렌 고리 혹은 트리페닐렌 고리를 형성하는 양태가 바람직하다.
일반식 (2) 에 있어서, R1 ∼ R4 의 어느 1 개가 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 로서, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태가 바람직하다. 이 경우의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 로는, 페닐기, 인데닐기, 인돌릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기가 바람직하고, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 플루오렌 고리, 카르바졸 고리, 디벤조푸란 고리, 디벤조티오펜 고리, 인데노인돌 고리, 인데노벤조푸란 고리, 인데노벤조티오펜 고리, 벤조푸로인돌 고리, 벤조티에노인돌 고리, 인돌로인돌 고리를 형성하는 양태가 바람직하다.
이상과 같이, 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 중에서, R1 ∼ R4 가 이들 기끼리 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태, 또는, R1 ∼ R4 와 R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리가, 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태로서, 하기 일반식 (2a), (2b), (2c), (2d) 혹은 (2e) 로 나타내는 양태가 바람직하게 사용된다.
[화학식 6]
Figure pct00006
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar9, R1 ∼ R8, R9, R10 은, 상기 일반식 (2) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 7]
Figure pct00007
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar9, R1 ∼ R8, R9, R10 은, 상기 일반식 (2) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 8]
Figure pct00008
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar9, R1 ∼ R8, R9, R10 은, 상기 일반식 (2) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 9]
Figure pct00009
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar9, R1 ∼ R8, R9, R10 은, 상기 일반식 (2) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 10]
Figure pct00010
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar9, R1 ∼ R8, R9, R10 은, 상기 일반식 (2) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
일반식 (2) 에 있어서, R5 ∼ R8 의 이웃하는 2 개, 혹은 모두가 비닐기이고, 이웃하는 2 개의 비닐기가 단결합을 개재하여 서로 결합하여 축합 고리를 형성하는 양태, 즉, R5 ∼ R8 이 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 나프탈렌 고리, 혹은 페난트렌 고리를 형성하는 양태도 바람직하다.
일반식 (2) 중의 R9, R10 으로는, 「탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」 가 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다.
일반식 (3) 중의 A2 로는, 「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기」, 「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기」, 또는 단결합이 바람직하고, 벤젠, 비페닐, 혹은 나프탈렌으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가기, 또는 단결합이 보다 바람직하고, 벤젠으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가기, 또는 단결합이 특히 바람직하다.
일반식 (3) 중의 Ar10 으로는, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 혹은 「방향족 복소 고리기」 가 바람직하고, 「방향족 복소 고리기」 중에서는, 트리아지닐기, 퀴나졸리닐기, 나프토피리미디닐기, 벤조이미다졸릴기, 피리도피리미디닐기, 나프티리디닐기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기가 특히 바람직하다.
일반식 (3) 에 있어서, R11 ∼ R14 의 이웃하는 2 개가 「탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」, 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 이고, 이웃하는 2 개의 기 (R11 ∼ R14) 가 단결합을 개재하여 서로 결합하여, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 축합 고리를 형성하는 양태가 바람직하다. 이 경우의 「탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」, 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 로는, 비닐기, 페닐기가 바람직하고, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 나프탈렌 고리, 페난트렌 고리 혹은 트리페닐렌 고리를 형성하는 양태가 바람직하다.
일반식 (3) 에 있어서, R11 ∼ R14 의 어느 1 개가 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 이고, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기 등의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태가 바람직하다. 이 경우의 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 로는, 페닐기, 인데닐기, 인돌릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기가 바람직하고, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 플루오렌 고리, 카르바졸 고리, 디벤조푸란 고리, 디벤조티오펜 고리, 인데노인돌 고리, 인데노벤조푸란 고리, 인데노벤조티오펜 고리, 벤조푸로인돌 고리, 벤조티에노인돌 고리, 인돌로인돌 고리를 형성하는 양태가 바람직하다.
이상과 같은, R11 ∼ R14 와 R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리가, 서로 결합하여 고리를 형성하는 양태로서, 하기 일반식 (3a-1), (3a-2), (3a-3), (3a-4) 혹은 (3b-1) 로 나타내는 양태가 바람직하다.
[화학식 11]
Figure pct00011
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar10, R11 ∼ R18 은, 상기 일반식 (3) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 12]
Figure pct00012
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar10, R11 ∼ R18 은, 상기 일반식 (3) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 13]
Figure pct00013
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar10, R11 ∼ R18 은, 상기 일반식 (3) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 14]
Figure pct00014
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar10, R11 ∼ R18 은, 상기 일반식 (3) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 15]
Figure pct00015
(식 중, X 는 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기를 나타내고, Ar10, R11 ∼ R18 은, 상기 일반식 (3) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
일반식 (3) 에 있어서, R15 ∼ R18 의 이웃하는 2 개, 혹은 모두가 비닐기이고, 이웃하는 2 개의 비닐기가 단결합을 개재하여 서로 결합하여 축합 고리를 형성하는 양태, 즉, R15 ∼ R18 이 결합하고 있는 벤젠 고리와 함께 나프탈렌 고리, 혹은 페난트렌 고리를 형성하는 양태도 바람직하다.
일반식 (3) 에 있어서, R15 ∼ R18 의 어느 1 개가 「방향족 탄화수소기」, 「방향족 복소 고리기」 혹은 「축합 다고리 방향족기」 인 양태도 바람직하고, 이 경우, R15 ∼ R18 의 어느 1 개가, 플루오레닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기, 혹은 디벤조티에닐기에서 선택되는 기인 것이 바람직하고, R16 이 플루오레닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기, 혹은 디벤조티에닐기이고, R15, R17 및 R18 이 수소 원자인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (4) 중의 Ar11 로는, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다. 여기서, 페닐기는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 치환기로서 가지고 있는 것이 바람직하고, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기에서 선택되는 치환기를 가지고 있는 것이 보다 바람직하다.
일반식 (4) 중의 Ar12 로는, 치환기를 갖는 페닐기가 바람직하고, 이 경우의 치환기로는, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐기 등의 방향족 탄화수소기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.
일반식 (4) 중의 Ar13 으로는, 치환기를 갖는 페닐기가 바람직하고, 이 경우의 치환기로는, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐기 등의 방향족 탄화수소기, 나프틸기, 안트라세닐기, 아세나프테닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 축합 다고리 방향족기가 바람직하고, 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기가 보다 바람직하다.
일반식 (4) 에 있어서, Ar11 과 Ar12 가 동일하지 않은 것이, 박막의 안정성의 관점에서 바람직하다. 여기서, Ar11 과 Ar12 가 동일하지 않은 경우란, 상이한 치환기여도 되고, 혹은, 상이한 치환 위치여도 된다.
일반식 (4) 에 있어서, Ar12 와 Ar13 은 동일한 기여도 되지만, 분자 전체의 대칭성이 양호해지는 것에 의해 결정화하기 쉬워질 우려가 있어, 박막의 안정성의 관점에서, Ar15 와 Ar16 은 상이한 기인 것이 바람직하고, Ar12 와 Ar13 이 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없는 것으로 한다.
일반식 (4) 에 있어서, Ar12 와 Ar13 의 일방이 수소 원자인 것이 바람직하다.
일반식 (4) 중의 Ar14 로는, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 카르볼리닐기 등의 함질소 복소 고리기가 바람직하고, 트리아지닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기가 보다 바람직하고, 피리딜기, 피리미디닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 인돌릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기가 특히 바람직하다.
일반식 (4) 에 있어서, 벤젠 고리에 있어서의 Ar14 의 결합 위치는, 피리미딘 고리와의 결합 위치에 대하여, 메타 위치인 것이, 박막의 안정성의 관점에서 바람직하다.
일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물로는, 치환기의 결합 양식이 상이한, 하기 일반식 (4a), 일반식 (4b) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물이 있다.
[화학식 16]
Figure pct00016
(식 중, Ar11, Ar12, Ar13, Ar14, R19 ∼ R22 는, 상기 일반식 (4) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
[화학식 17]
Figure pct00017
(식 중, Ar11, Ar12, Ar13, Ar14, R19 ∼ R22 는, 상기 일반식 (4) 에서 나타낸 바와 같은 의미를 나타낸다.)
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (1), 일반식 (1a) 로 나타내는 아릴아민 화합물은, 유기 EL 소자의 정공 주입층 또는 정공 수송층의 구성 재료로서 사용할 수 있다. 정공의 이동도가 높아 정공 주입층 또는 정공 수송층의 재료로서 바람직한 화합물이다. 또한, 전자 저지 성능이 높아, 정공 수송층을 제 1 정공 수송층과 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로 했을 경우의 제 2 정공 수송층의 재료로서도 바람직한 화합물이다.
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 및 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물은, 유기 EL 소자의 발광층의 구성 재료로서 사용할 수 있다. 종래의 재료에 비하여 발광 효율이 우수하고, 발광층의 호스트 재료, 특히 인광성의 발광 재료를 함유하는 발광층의 호스트 재료로서, 바람직한 화합물이다.
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (4) 로 나타내는, 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물은, 유기 EL 소자의 전자 수송층의 구성 재료로서 사용할 수 있다.
상기 일반식 (4) 로 나타내는, 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물은, 전자 주입 및 수송 능력이 우수하고, 또한 박막의 안정성이나 내구성이 우수하여, 전자 수송층의 재료로서 바람직한 화합물이다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 정공의 주입·수송 성능, 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 유기 EL 소자용의 재료를, 캐리어 밸런스를 고려하면서 조합하고 있기 때문에, 종래의 유기 EL 소자에 비하여, 양극으로부터 정공 수송층으로의 정공 수송 효율이 향상되는 것에 의해, 저구동 전압을 유지하면서, 발광 효율이 향상됨과 함께, 유기 EL 소자의 내구성을 향상시킬 수 있다.
저구동 전압, 고발광 효율, 그리고 장수명의 유기 EL 소자를 실현하는 것이 가능해졌다.
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물 중에서, 바람직한 화합물 1-1 ∼ 화합물 1-44 의 구체예를 도 1 ∼ 3 에 나타내지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 중에서, 바람직한 화합물 2-1 ∼ 화합물 2-15 의 구체예를 도 4 에 나타내지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 중에서, 바람직한 화합물 3-1 ∼ 화합물 3-23 의 구체예를 도 5, 6 에 나타내지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 서술한 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물은, 그 자체 공지된 방법에 준하여 합성할 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 7 참조).
본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는, 상기 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 화합물 중에서, 바람직한 화합물 4-1 ∼ 화합물 4-126 의 구체예를 도 7 ∼ 14 에 나타내지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 서술한 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물은, 그 자체 공지된 방법에 준하여 합성할 수 있다 (예를 들어, 특허문헌 8 참조).
일반식 (1), (1a) 로 나타내는 화합물의 정제는 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제, 실리카 겔, 활성탄, 활성 백토 등에 의한 흡착 정제, 용매에 의한 재결정이나 정석법 등에 의해 실시하고, 최종적으로는, 승화 정제 등에 의한 정제를 실시하였다. 화합물의 동정은, NMR 분석에 의해 실시하였다. 물성치로서, 융점, 유리 전이점 (Tg) 과 일 함수의 측정을 실시하였다. 융점은 증착성의 지표가 되는 것이고, 유리 전이점 (Tg) 은 박막 상태의 안정성의 지표가 되고, 일 함수는 정공 수송성의 지표가 되는 것이다.
그 외에, 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되는 화합물은, 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제, 실리카 겔, 활성탄, 활성 백토 등에 의한 흡착 정제, 용매에 의한 재결정이나 정석법 등에 의해 정제를 실시한 후, 마지막에 승화 정제법에 의해 정제한 것을 사용하였다.
융점과 유리 전이점 (Tg) 은, 분말체를 사용하여 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·에이엑스에스 제조, DSC3100SA) 에 의해 측정하였다.
일 함수는, ITO 기판 상에 100 ㎚ 의 박막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치 (스미토모 중기계 공업 주식회사 제조, PYS-202) 에 의해 구하였다.
본 발명의 유기 EL 소자의 구조로는, 기판 상에 순차적으로, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 및 음극으로 이루어지는 것, 또한, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 갖는 것을 들 수 있다. 이들 다층 구조에 있어서는 유기층을 몇층 정도 생략 혹은 겸하는 것이 가능하고, 예를 들어 정공 주입층과 정공 수송층을 겸한 구성으로 하는 것, 전자 주입층과 전자 수송층을 겸한 구성으로 하는 것, 등도 가능하다. 또한, 동일한 기능을 갖는 유기층을 2 층 이상 적층한 구성으로 하는 것이 가능하고, 정공 수송층을 2 층 적층한 구성, 발광층을 2 층 적층한 구성, 전자 수송층을 2 층 적층한 구성, 등도 가능하다. 본 발명의 유기 EL 소자의 구조로서, 정공 수송층이 제 1 정공 수송층과 제 2 정공 수송층의 2 층이 적층된 구성으로 하는 것도 바람직하다. 제 2 정공 수송층은 전자 저지층으로서의 기능도 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자의 양극으로는, ITO 나 금과 같은 일 함수가 큰 전극 재료가 사용된다.
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 수송층으로는, 상기 일반식 (1), (1a) 로 나타내는 아릴아민 화합물 외에, 스타 버스트형의 트리페닐아민 유도체, 다양한 트리페닐아민 4 량체 등의 재료 ; 동프탈로시아닌으로 대표되는 포르피린 화합물 ; 헥사시아노아자트리페닐렌과 같은 억셉터성의 복소 고리 화합물이나 도포형의 고분자 재료, 등을 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
또한, 정공 주입층 혹은 정공 수송층에 있어서, 그 층에 통상적으로 사용되는 재료에 대하여, 추가로 트리스브로모페닐아민헥사클로르안티몬, 라디알렌 유도체 (예를 들어, 특허문헌 6 참조) 등을 P 도핑한 것이나, TPD 등의 벤지딘 유도체의 구조를 그 부분 구조로 갖는 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 수송층으로서, 상기 일반식 (1), (1a) 로 나타내는 아릴아민 화합물 외에, N,N'-디페닐-N,N'-디(m-톨릴)벤지딘 (TPD), N,N'-디페닐-N,N'-디(α-나프틸)벤지딘 (NPD), N,N,N',N'-테트라비페닐릴벤지딘 등의 벤지딘 유도체, 1,1-비스[4-(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC) 등의, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 2 개, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 4 개 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 다양한 트리페닐아민 3 량체 등을 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 또한, 정공의 주입·수송층으로서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT)/폴리(스티렌술포네이트) (PSS) 등의 도포형의 고분자 재료를 사용할 수 있다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서 정공 수송층이 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층의 2 층이 적층된 경우에 있어서의, 제 2 정공 수송층에서는 상기 일반식 (1), (1a) 로 나타내는 아릴아민 화합물 외에, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 4 개, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 2 개, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 4,4',4"-트리(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (TCTA), 9,9-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]플루오렌, 1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠 (mCP), 2,2-비스(4-카르바졸-9-일페닐)아다만탄 (Ad-Cz) 등의 카르바졸 유도체, 9-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-9-[4-(트리페닐실릴)페닐]-9H-플루오렌으로 대표되는 트리페닐실릴기와 트리아릴아민 구조를 갖는 화합물 등의 전자 저지 작용을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층으로는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물, 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 외에, Alq3 을 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 등의 각종 금속 착물, 안트라센 유도체, 비스스티릴벤젠 유도체, 피렌 유도체, 옥사졸 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광층을 호스트 재료와 도펀트 재료로 구성해도 되고, 호스트 재료로는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물, 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 외에, 상기 발광 재료에 더하여, 티아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 폴리디알킬플루오렌 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 도펀트 재료로는, 퀴나크리돈, 쿠마린, 루브렌, 페릴렌, 피렌, 및 그들의 유도체, 벤조피란 유도체, 인데노페난트렌 유도체, 로다민 유도체, 아미노스티릴 유도체 등을 사용할 수 있다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다.
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층으로는, 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물, 또는 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 호스트 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 재료로서 인광 발광체를 사용하는 것이 바람직하다. 인광 발광체로는, 이리듐이나 백금 등의 금속 착물의 인광 발광체를 사용할 수 있다. Ir(ppy)3 등의 녹색의 인광 발광체, FIrpic, FIr6 등의 청색의 인광 발광체, Btp2Ir(acac) 등의 적색의 인광 발광체 등이 이용되고, 이 때의 호스트 재료로는 상기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물, 상기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 외에, 정공 주입·수송성의 호스트 재료로서 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐 (CBP) 이나 TCTA, mCP 등의 카르바졸 유도체 등을 사용할 수 있다. 전자 수송성의 호스트 재료로서, p-비스(트리페닐실릴)벤젠 (UGH2) 이나 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) (TPBI) 등을 사용할 수 있고, 고성능의 유기 EL 소자를 제작할 수 있다.
인광성의 발광 재료의 호스트 재료로의 도프는 농도 소광을 피하기 위하여, 발광층 전체에 대하여 1 ∼ 30 중량 퍼센트의 범위에서, 공증착에 의해 도프하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 재료로서 PIC-TRZ, CC2TA, PXZ-TRZ, 4CzIPN 등의 CDCB 유도체 등의 지연 형광을 방사하는 재료를 사용하는 것도 가능하다 (예를 들어, 비특허문헌 3 참조).
이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의 정공 저지층으로서, 바소쿠프로인 (BCP) 등의 페난트롤린 유도체나, 알루미늄 (III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 (BAlq) 등의 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 외에, 각종 희토류 착물, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 옥사디아졸 유도체 등, 정공 저지 작용을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이들 재료는 전자 수송층의 재료를 겸해도 된다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 수송층으로서, 상기 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물이 바람직하게 사용된다. 이들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 전자 수송성의 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로서 사용해도 되고, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
상기 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물과 혼합 혹은 동시에 사용할 수 있는, 전자 수송성의 재료로는, Alq3, BAlq 를 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물, 각종 금속 착물, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 안트라센 유도체, 카르보디이미드 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리도인돌 유도체, 페난트롤린 유도체, 실롤 유도체 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 주입층으로서, 불화리튬, 불화세슘 등의 알칼리 금속염, 불화마그네슘 등의 알칼리 토금속염, 산화알루미늄 등의 금속 산화물, 혹은 이테르븀 (Yb), 사마륨 (Sm), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 세슘 (Cs) 등의 금속 등을 사용할 수 있지만, 전자 수송층과 음극의 바람직한 선택에 있어서는, 이것을 생략할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 음극으로서, 알루미늄과 같은 일 함수가 낮은 전극 재료나, 마그네슘은 합금, 마그네슘인듐 합금, 알루미늄마그네슘 합금과 같은, 보다 일 함수가 낮은 합금이 전극 재료로서 사용된다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
＜4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)아미노}-4'-(비페닐-4-일-페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-7) 의 합성＞
질소 치환한 반응 용기에, (9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민 10.0 g, 4-{(비페닐-4-일)-페닐아미노}페닐보론산 7.9 g, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐 (0) 0.60 g, 탄산칼륨 5.0 g, 톨루엔 80 ㎖, 에탄올 40 ㎖, 물 30 ㎖ 를 첨가하여 가열하고, 100 ℃ 에서 하룻밤 교반하였다. 냉각시키고, 분액 조작에 의해 유기층을 채취한 후, 농축하여, 칼럼 크로마토그래프 (담체 : 실리카 겔, 용리액 : 디클로로메탄/헵탄) 에 의해 정제함으로써, 4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)아미노}-4'-(비페닐-4-일-페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-7) 의 백색 분말체 8.30 g (수율 49 ％) 을 얻었다.
얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 48 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
Figure pct00018
[화학식 18]
Figure pct00019
실시예 2
＜4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)아미노}-4'-(디페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-11) 의 합성＞
실시예 1 에 있어서, 4-{(비페닐-4-일)-페닐아미노}페닐보론산 대신에, 4-(디페닐아미노)페닐보론산을 사용하여 동일한 조건으로 반응을 실시하는 것에 의해 4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)아미노}-4'-(디페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-11) 의 백색 분말체 11.5 g (수율 75 ％) 을 얻었다.
얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 44 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
Figure pct00020
[화학식 19]
Figure pct00021
실시예 3
＜4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-페닐아미노}-4'-(비페닐-4-일-페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-14) 의 합성＞
실시예 1 에 있어서, (9,9-디메틸플루오렌-2-일)-(비페닐-4-일)-(6-브로모비페닐-3-일)아민 대신에, (9,9-디메틸플루오렌-2-일)-페닐-(6-브로모비페닐-3-일)아민을 이용하여, 동일한 조건으로 반응을 실시하는 것에 의해 4-{(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-페닐아미노}-4'-(비페닐-4-일-페닐아미노)-2-페닐-비페닐 (화합물 1-14) 의 백색 분말체 10.2 g (수율 69 ％) 을 얻었다.
얻어진 백색 분말체에 대하여 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 44 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
Figure pct00022
[화학식 20]
Figure pct00023
실시예 4
일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물에 대하여, 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·에이엑스에스 제조, DSC3100SA) 에 의해 융점과 유리 전이점을 측정하였다.
융점 유리 전이점
실시예 1 의 화합물 관측되지 않음 125 ℃
실시예 2 의 화합물 관측되지 않음 117 ℃
실시예 3 의 화합물 관측되지 않음 114 ℃
일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물은 100 ℃ 이상의 유리 전이점을 가지고 있어, 박막 상태가 안정적인 것을 나타내는 것이다.
실시예 5
일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 사용하여, ITO 기판 상에 막 두께 100 ㎚ 의 증착막을 제작하여, 이온화 포텐셜 측정 장치 (스미토모 중기계 공업 주식회사 제조, PYS-202 형) 로 일 함수를 측정하였다.
일 함수
실시예 1 의 화합물 5.57 eV
실시예 2 의 화합물 5.62 eV
실시예 3 의 화합물 5.59 eV
일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물은 NPD, TPD 등의 일반적인 정공 수송 재료가 가지는 일 함수 5.4 eV 와 비교하여, 바람직한 에너지 준위를 나타내고 있어, 양호한 정공 수송 능력을 가지고 있는 것을 알 수 있다.
실시예 6
＜7,7-디메틸-12-(4-페닐벤조[h]퀴나졸린-2-일)-7,12-디하이드로벤조[4,5]티에노[3,2-g]인데노[1,2-b]인돌 (화합물 2-2) 의 합성＞
질소 치환한 반응 용기에, 7,7-디메틸-7,12-디하이드로벤조[4,5]티에노[3,2-g]인데노[1,2-b]인돌 4.9 g, 2-클로로-4-페닐벤조[h]퀴나졸린 5.7 g, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 0.3 g, 트리-tert-부틸포스포늄테트라플루오로보레이트 0.4 g, tert-부톡시나트륨 4.0 g, 자일렌 74 ㎖ 를 첨가하여 가열하고, 12 시간 환류 교반하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 아세트산에틸, 물을 첨가하고, 분액 조작에 의해 유기층을 채취하였다. 유기층을 농축하여, 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제를 실시하는 것에 의해, 7,7-디메틸-12-(4-페닐벤조[h]퀴나졸린-2-일)-7,12-디하이드로벤조[4,5]티에노[3,2-g]인데노[1,2-b]인돌 (화합물 2-2) 의 분말체 3.2 g (수율 38 ％) 을 얻었다.
[화학식 21]
Figure pct00024
실시예 7
＜12,12-디메틸-1-(4-페닐퀴나졸린-2-일)-1,12-디하이드로인데노[1',2' : 4,5]티에노[2,3-a]카르바졸 (화합물 3-14) 의 합성＞
질소 치환한 반응 용기에, 12,12-디메틸-1,12-디하이드로인데노[1',2' : 4,5]티에노[2,3-a]카르바졸 4.9 g, 2-클로로-4-페닐퀴나졸린 5.7 g, 트리스(디벤질리덴아세톤)디팔라듐 0.3 g, 트리-tert-부틸포스포늄테트라플루오로보레이트 0.4 g, tert-부톡시나트륨 4.0 g, 자일렌 74 ㎖ 를 첨가하여 가열하고, 12 시간 환류 교반하였다. 실온까지 냉각시킨 후, 아세트산에틸, 물을 첨가하고, 분액 조작에 의해 유기층을 채취하였다. 유기층을 농축하여, 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제를 실시하는 것에 의해, 12,12-디메틸-1-(4-페닐퀴나졸린-2-일)-1,12-디하이드로인데노[1',2' : 4,5]티에노[2,3-a]카르바졸 (화합물 3-14) 의 분말체 6.3 g (수율 44 ％) 을 얻었다.
[화학식 22]
Figure pct00025
실시예 8
유기 EL 소자는, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (1) 상에 투명 양극 (2) 으로서 ITO 전극을 미리 형성한 것 위에, 정공 주입층 (3), 정공 수송층 (4), 발광층 (5), 전자 수송층 (6), 전자 주입층 (7), 음극 (알루미늄 전극) (8) 의 순서로 증착하여 제작하였다.
구체적으로는, 막 두께 150 ㎚ 의 ITO 를 성막한 유리 기판 (1) 을 이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 20 분간 실시한 후, 200 ℃ 로 가열한 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조를 실시하였다. 그 후, UV 오존 처리를 15 분간 실시한 후, 이 ITO 가 형성된 유리 기판을 진공 증착기 내에 장착하고, 0.001 ㎩ 이하까지 감압하였다. 계속해서, 투명 양극 (2) 을 덮도록 정공 주입층 (3) 으로서, 하기 구조식의 전자 억셉터 (Acceptor-1) 와 실시예 1 의 화합물 (1-7) 을, 증착 속도비가 (Acceptor-1) : 화합물 (1-7) = 3 : 97 이 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 10 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 정공 주입층 (3) 상에, 정공 수송층 (4) 으로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 을 막 두께 50 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 정공 수송층 (4) 상에, 발광층 (5) 으로서 하기 구조식의 화합물 (EMD-1) 과 실시예 10 의 화합물 (2-2) 를, 증착 속도비가 (EMD-1) : (2-2) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 발광층 (5) 상에, 전자 수송층 (6) 으로서 하기 구조식의 피리딘 고리 구조를 갖는 화합물 (4-125) 와 하기 구조식의 화합물 (ETM-1) 을, 증착 속도비가 피리딘 고리 구조를 갖는 화합물 (4-125) : (ETM-1) = 50 : 50 이 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 30 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 전자 수송층 (6) 상에, 전자 주입층 (7) 으로서 불화리튬을 막 두께 1 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 마지막으로, 알루미늄을 100 ㎚ 증착하여 음극 (8) 을 형성하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 23]
Figure pct00026
[화학식 24]
Figure pct00027
[화학식 25]
Figure pct00028
[화학식 26]
Figure pct00029
[화학식 27]
Figure pct00030
[화학식 28]
Figure pct00031
실시예 9
실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 실시예 2 의 화합물 (1-11) 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 29]
Figure pct00032
실시예 10
실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 실시예 3 의 화합물 (1-14) 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 30]
Figure pct00033
실시예 11
실시예 8 에 있어서, 발광층 5 의 재료로서 실시예 6 의 화합물 (2-2) 대신에 실시예 7 의 화합물 (3-14) 를 증착 속도비가 (EMD-1) : (3-14) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 31]
Figure pct00034
실시예 12
실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 실시예 2 의 화합물 (1-11) 을 사용하고, 또한 발광층 (5) 의 재료로서 실시예 6 의 화합물 (2-2) 대신에 실시예 7 의 화합물 (3-14) 를 증착 속도비가 (EMD-1) : (3-14) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
실시예 13
실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 실시예 3 의 화합물 (1-14) 를 사용하고, 또한 발광층 (5) 의 재료로서 실시예 6 의 화합물 (2-2) 대신에 실시예 7 의 화합물 (3-14) 를 증착 속도비가 (EMD-1) : (3-14) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[비교예 1]
비교를 위하여, 실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 하기 구조식의 화합물 (HTM-1) 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 32]
Figure pct00035
[비교예 2]
비교를 위하여, 실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 상기 구조식의 화합물 (HTM-1) 을 사용하고, 또한 발광층 (5) 의 재료로서 실시예 6 의 화합물 (2-2) 대신에 실시예 7 의 화합물 (3-14) 를 증착 속도비가 (EMD-1) : (3-14) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[비교예 3]
비교를 위하여, 실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 하기 구조식의 화합물 (HTM-2) 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 33]
Figure pct00036
[비교예 4]
비교를 위해서, 실시예 8 에 있어서, 정공 주입층 (3) 및 정공 수송층 (4) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-7) 대신에 상기 구조식의 화합물 (HTM-2) 를 사용하고, 또한 발광층 (5) 의 재료로서 실시예 6 의 화합물 (2-2) 대신에 실시예 7 의 화합물 (3-14) 를 증착 속도비가 (EMD-1) : (3-14) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막 두께 20 ㎚ 가 되도록 형성한 것 이외에는, 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작하였다. 제작한 유기 EL 소자에 대하여, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제작한 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가했을 때의 발광 특성의 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
실시예 8 ∼ 13 및 비교예 1 ∼ 4 에서 제작한 유기 EL 소자를 사용하여, 소자 수명을 측정한 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다. 소자 수명은, 발광 개시시의 발광 휘도 (초기 휘도) 를 7000 ㏅/㎡ 로 하여 정전류 구동을 실시했을 때, 발광 휘도가 6790 ㏅/㎡ (초기 휘도를 100 ％ 로 했을 때의 97 ％ 에 상당 : 97 ％ 감쇠) 로 감쇠할 때까지의 시간으로서 측정하였다.
Figure pct00037
표 1 에 나타내는 바와 같이, 발광층의 재료가 동일한 조합인 실시예 8 ∼ 10 과 비교예 1 및 3 의 비교에 있어서, 전류 밀도 10 ㎃/㎠ 의 전류를 흘렸을 때의 발광 효율은, 비교예 1 및 3 의 유기 EL 소자의 24.58 ∼ 25.77 ㏅/A 에 대하여, 실시예 8 ∼ 10 의 유기 EL 소자에서는 27.20 ∼ 27.32 ㏅/A 로 모두 고효율이었다. 또한, 전력 효율에 있어서도, 비교예 1 및 3 의 유기 EL 소자의 18.09 ∼ 19.84 lm/W 에 대하여, 실시예 8 ∼ 10 의 유기 EL 소자에서는 21.62 ∼ 21.91 lm/W 로 모두 고효율이었다. 한편, 소자 수명 (97 ％ 감쇠) 에 있어서는, 비교예 1 및 3 의 유기 EL 소자의 113 ∼ 154 시간에 대하여, 실시예 8 ∼ 10 의 유기 EL 소자에서는 224 ∼ 237 시간으로 크게 장수명화해 있는 것을 알 수 있다.
표 1 에 나타내는 바와 같이, 발광층의 재료가 동일한 조합인 실시예 11 ∼ 13 과 비교예 2 및 4 의 비교에 있어서, 전류 밀도 10 ㎃/㎠ 의 전류를 흘렸을 때의 발광 효율은, 비교예 2 및 4 의 유기 EL 소자의 23.80 ∼ 25.71 ㏅/A 에 대하여, 실시예 11 ∼ 13 의 유기 EL 소자에서는 27.75 ∼ 28.00 ㏅/A 로 모두 고효율이었다. 또한, 전력 효율에 있어서도 비교예 2 및 4 의 유기 EL 소자의 17.53 ∼ 19.46 lm/W 에 대하여, 실시예 11 ∼ 13 의 유기 EL 소자에서는 21.67 ∼ 22.14 lm/W 로 모두 고효율이었다. 한편, 소자 수명 (97 ％ 감쇠) 에 있어서는, 비교예 2 및 4 의 유기 EL 소자의 117 ∼ 173 시간에 대하여, 실시예 11 ∼ 13 의 유기 EL 소자에서는 262 ∼ 298 시간으로 크게 장수명화해 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 특정한 구조를 갖는 아릴아민 화합물과 특정한 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 (및 특정한 안트라센 고리 구조를 갖는 화합물) 을 조합하는 것에 의해, 유기 EL 소자 내부의 캐리어 밸런스를 개선하고, 또한 발광 재료의 특성에 맞는 캐리어 밸런스가 되도록 조합하고 있기 때문에, 종래의 유기 EL 소자와 비교하여, 고발광 효율이고, 또한 장수명의 유기 EL 소자를 실현할 수 있는 것을 알 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명의, 특정한 아릴아민 화합물과 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 갖는 화합물을 조합한 유기 EL 소자는, 발광 효율이 향상됨과 함께, 유기 EL 소자의 내구성을 개선시킬 수 있어, 예를 들어, 가정 전화 제품이나 조명의 용도로의 전개가 가능해졌다.
1 ; 유리 기판
2 ; 투명 양극
3 ; 정공 주입층
4 ; 정공 수송층
5 ; 발광층
6 ; 전자 수송층
7 ; 전자 주입층
8 ; 음극

Claims (8)

  1. 적어도 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 있어서, 상기 정공 수송층이 하기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하고, 상기 발광층이 하기 일반식 (2) 로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물 혹은 하기 일반식 (3) 으로 나타내는 축합 고리 구조를 갖는 복소 고리 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    Figure pct00038

    (식 중, Ar1 ∼ Ar5 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar6 ∼ Ar8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. n1 은 0, 1 또는 2 를 나타낸다. 여기서, Ar3 과 Ar4 는, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. Ar3 또는 Ar4 는 Ar3Ar4-N 기가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
    Figure pct00039

    (식 중, A1 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기, 또는 단결합을 나타낸다. Ar9 는 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R1 ∼ R4 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R1 ∼ R4 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R1 ∼ R4 는, R1 ∼ R4 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R5 ∼ R8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R5 ∼ R8 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R5 ∼ R8 은, R5 ∼ R8 이 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R9 와 R10 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R9 와 R10 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
    Figure pct00040

    (식 중, A2 는 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가기, 또는 단결합을 나타낸다. Ar10 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. R11 ∼ R14 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R11 ∼ R14 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R11 ∼ R14 는, R11 ∼ R14 가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R15 ∼ R18 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 2 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 가지고 있어도 되는 탄소 원자수 5 내지 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소 고리기 혹은 축합 다고리 방향족기에서 선택되는 기에 의해 치환된 디치환 아미노기를 나타낸다. R15 ∼ R18 의 각각의 기끼리가 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. R15 ∼ R18 은, R15 ∼ R18 이 결합하고 있는 벤젠 고리와, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 황 원자, 또는 모노아릴아미노기의 연결기를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아릴아민 화합물이 하기 일반식 (1a) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    Figure pct00041

    (식 중, Ar1 ∼ Ar5 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar6 ∼ Ar8 은 서로 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. n1 은 0, 1 또는 2 를 나타낸다. 여기서, Ar3 과 Ar4 는, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다. Ar3 또는 Ar4 는, Ar3Ar4-N 기가 결합하고 있는 벤젠 고리와, 단결합으로 고리를 형성해도 되고, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자, 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정공 수송층이 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로서, 그 제 1 정공 수송층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정공 수송층이 제 1 정공 수송층 및 제 2 정공 수송층의 2 층 구조로서, 그 제 2 정공 수송층, 또는 상기 제 1 정공 수송층과 발광층 사이에 배치된 적층막 중 적어도 1 층에, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 아릴아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 수송층이, 하기 일반식 (4) 로 나타내는 피리미딘 고리 구조를 갖는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    Figure pct00042

    (식 중, Ar11 은, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar12, Ar13 은 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. Ar14 는, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기를 나타낸다. R19 ∼ R22 는, 동일해도 되고 상이해도 되고, 수소 원자, 중수소 원자, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 탄소 원자수 1 내지 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. 여기서, Ar12 와 Ar13 은 동시에 수소 원자가 되는 경우는 없는 것으로 한다.)
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층이, 적색의 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층이, 인광성의 발광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기한 인광성의 발광 재료가 이리듐 또는 백금을 포함하는 금속 착물인,
    유기 일렉트로 루미네선스 소자.
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