KR20210095933A - 막의 제조 방법, 유기 반도체 소자의 제조 방법 및 유기 반도체 소자 - Google Patents
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Abstract
ΔEST(1)≤0.3eV를 충족시키는 제1 화합물과 ES1(1)>ES1(2)를 충족시키는 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 공증착함으로써 막을 형성한다. ΔEST(1)은, 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(1)과 최저 여기 삼중항 에너지 준위의 차이며, ES1(2)는 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이다.
Description
본 발명은, 예를 들면 유기 반도체 소자의 층의 형성에 이용되는 막의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 일렉트로 루미네선스 소자(유기 EL 소자) 등의 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이는 연구가 활발히 행해지고 있다. 특히, 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 구성하는 발광층의 재료, 전자 수송 재료, 정공 수송 재료 등을 새롭게 개발하여 조합함으로써, 발광 효율을 높이는 연구가 다양하게 이루어져 오고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 발광층에 형광 재료와 지연 형광 재료를 공존시킴으로써 발광 효율을 높인 유기 일렉트로 루미네선스 소자가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 여기에서 "지연 형광 재료"는, 그 분자가 여기 삼중항 상태로 천이했을 때, 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차를 일으키는 유기 재료이다. 여기 일중항 상태로 천이한 각 분자는, 그 후, 그 여기 일중항 상태로부터 기저 일중항 상태로 복사 실활할 때에 형광을 방사한다. 이러한 역항간 교차를 경유하여 방사되는 형광은, 기저 상태로부터의 직접 천이에 의하여 발생한 여기 일중항 상태로부터의 형광에 비하여 통상 늦게 관측되기 때문에 "지연 형광"이라고 칭해지고 있다. 한편, 특허문헌 1에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자에서는, 발광층에 지연 형광 재료를 형광 재료와 공존시킴으로써, 지연 형광 재료의 역항간 교차에 의하여 발생한 여기 일중항 상태의 에너지를 형광 재료로 이동시켜 형광 재료의 발광에 이용한다. 여기에서, 지연 형광 재료를 이용하지 않는 통상의 형광 발광층에서는, 여기 삼중항 상태로부터 기저 일중항 상태로의 천이는 금제(禁制) 천이이기 때문에, 여기 삼중항 상태로 여기되어도, 여기 삼중항 상태로부터 기저 일중항 상태로의 천이(복사 실활)가 일어나지 않고 무복사 실활되어 버려, 그 여기 삼중항 에너지를 발광에 이용할 수 없다. 이에 대하여, 상기와 같은 형광 재료와 지연 형광 재료를 공존시킨 발광층에서는, 지연 형광 재료에서 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차가 일어나, 그 여기 일중항 에너지가 형광 재료로 이동하기 때문에, 결과적으로, 그 여기 삼중항 상태의 에너지도 여기 일중항 에너지로서 형광 재료의 발광에 유효 이용된다. 그 때문에, 통상의 형광 발광층에 비하여, 높은 발광 효율이 얻어지게 된다. 그리고, 특허문헌 1에는, 형광 재료와 지연 형광 재료가 공존한 발광층을, 형광 재료와 지연 형광 재료를 다른 증착원으로부터 증착하는 공증착법에 의하여 실제로 형성하여 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 제조하고, 그 소자에 있어서 높은 발광 효율이 얻어진 것이 기재되어 있다.
상기와 같이, 특허문헌 1에는, 형광 재료와 지연 형광 재료가 공존한 발광층을, 형광 재료와 지연 형광 재료를 다른 증착원으로부터 증착하는 공증착법에 의하여 형성한 것이 기재되어 있다. 그러나, 동일 문헌에서는, 그 발광층의 제조 방법에 대하여 상세한 검토를 행하고 있지 않기 때문에, 따라서 채용하고 있는 발광층의 제조 방법은, 반드시 만족스럽다고는 할 수 없는 것이 실정이다.
따라서 본 발명자들은, 형광 재료와 지연 형광 재료가 공존한 막을 얻기 위한 새로운 제조 방법을 개발하는 것을 목적으로 하여 예의 검토를 진행했다.
예의 검토를 진행한 결과, 본 발명자들은, 지연 형광 재료와 형광 재료를 함께 포함하는 증착원으로부터 공증착함으로써, 지연 형광 재료와 형광 재료가 안정적으로 퇴적되어 양질의 막을 형성할 수 있는 것을 알아냈다. 본 발명은, 이러한 지견(知見)에 근거하여 제안된 것이며, 구체적으로 이하의 구성을 갖는다.
[1] 하기 식 (1)을 충족시키는 제1 화합물과 하기 식 (2)를 충족시키는 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는, 막의 제조 방법.
ΔEST(1)≤0.3eV
식 (1)
ES1(1)>ES1(2)
식 (2)
(상기 식에 있어서, ΔEST(1)은, 상기 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(1)과 상기 제1 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(1)의 차이다. ES1(2)는 상기 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이다.)
[2] 상기 제2 화합물이 하기 식 (3)을 충족시키는, [1]에 기재된 막의 제조 방법.
ΔEST(2)≤0.3eV
식 (3)
(상기 식에 있어서, ΔEST(2)는, 상기 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(2)와 상기 제2 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(2)의 차이다.)
[3] 상기 제1 화합물이 지연 형광을 방사하는, [1] 또는 [2]에 기재된 막의 제조 방법.
[4] 상기 제2 화합물이 형광을 방사하는, [1]에 기재된 막의 제조 방법.
[5] 상기 제2 화합물이 지연 형광을 방사하는, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[6] 상기 막에, 상기 제1 화합물이 상기 제2 화합물보다 많이 포함되어 있는, [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[7] 상기 막에 있어서의 상기 제1 화합물의 함유율이 20중량% 이상인, [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[8] 상기 막에 있어서의 상기 제2 화합물의 함유율이 10중량% 미만인, [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[9] 상기 증착원이 호스트 재료를 더 포함하고, 상기 막이 상기 호스트 재료를 더 포함하는, [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[10] 상기 막에 있어서의 상기 제1 화합물의 함유율이 20~50중량%이며, 상기 제2 화합물의 함유율이 0.1~5중량%인, [9]에 기재된 막의 제조 방법.
[11] 상기 제1 화합물이, 상기 식 (1)을 충족시키는 단일의 화합물로 이루어지는, [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[12] 상기 제1 화합물이 사이아노벤젠 골격을 포함하는, [11]에 기재된 막의 제조 방법.
[13] 상기 제2 화합물이 사이아노벤젠 골격을 포함하는, [12]에 기재된 막의 제조 방법.
[14] 상기 제2 화합물이 테레프탈로나이트릴 골격을 포함하는, [13]에 기재된 막의 제조 방법.
[15] 상기 제1 화합물이 트라이아진 골격을 포함하는, [11]에 기재된 막의 제조 방법.
[16] 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 각각에 대하여, 일정한 승온 속도하에서 열중량 분석을 행함으로써, 온도 T와 중량 감소율 W의 관계를 명확하게 하여, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물이 동일한 중량 감소율이 되는 온도 TWT를 특정해 두고,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 혼합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 온도 TWT로 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는, [1] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[17] 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 각각에 대하여, 일정한 승온 속도하에서 열중량 분석을 행함으로써, 온도 T와 중량 감소율 W의 관계를 명확하게 하여, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 dW/dT가 동일해지는 온도 TGR을 특정해 두고,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 혼합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 온도 TGR로 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는, [1] 내지 [15] 중 어느 하나에 기재된 막의 제조 방법.
[18] [1] 내지 [17] 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의하여 층을 형성하는 공정을 갖는, 유기 반도체 소자의 제조 방법.
[19] [18]에 기재된 제조 방법에 의하여 제조되는 유기 반도체 소자.
[20] 상기 유기 반도체 소자가 유기 일렉트로 루미네선스 소자인, [19]에 기재된 유기 반도체 소자.
[21] 지연 형광을 방사하는, [20]에 기재된 유기 반도체 소자.
본 발명의 막의 제조 방법에 의하면, 제1 화합물과 제2 화합물을 안정적으로 퇴적시켜 양질의 막을 형성할 수 있다. 본 발명의 막의 제조 방법을 이용함으로써, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 층을 갖는 유기 반도체 소자를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1은 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 층 구성예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 막의 제조 방법에서 이용하는 진공 증착 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 화합물 T9의 열중량 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 화합물 T10의 열중량 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 막의 제조 방법에서 이용하는 진공 증착 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 화합물 T9의 열중량 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 화합물 T10의 열중량 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태나 구체예에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태나 구체예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다. 또, 본 발명에 이용되는 화합물의 분자 내에 존재하는 수소 원자의 동위체종은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 분자 내의 수소 원자가 모두 1H여도 되며, 일부 또는 전부가 2H(듀테륨 D)여도 된다. 본 명세서 중에 있어서 "여기광"이란, 조사 대상물에 여기를 일으키는 광을 말하며, 특별히 기재가 없는 한, 조사 대상물의 흡수 파장에 일치하는 파장의 광인 것으로 한다.
<막의 제조 방법>
본 발명의 막의 제조 방법은, 하기 식 (1)을 충족시키는 제1 화합물과 하기 식 (2)를 충족시키는 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는 것이다.
ΔEST(1)≤0.3eV
식 (1)
ES1(1)>ES1(2)
식 (2)
상기 식에 있어서, ΔEST(1)은, 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(1)과 제1 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(1)의 차이다. ES1(2)는 상기 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이다.
본 명세서에서는, 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(2)와 제2 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(2)의 차를 ΔEST(2)라고 표기한다.
또, 일반적으로, 소정의 특정 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1과 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1의 차를 ΔEST라고 표기한다. ΔEST는, 측정 대상 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1과 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1을 이하의 방법으로 산출하고, ΔEST=ES1-ET1에 의하여 구해지는 값이다. 측정 시에는, 측정 대상 화합물을 톨루엔에 용해시킨 용액의 시료나, 측정 대상 화합물의 농도가 6중량%가 되도록 호스트 재료와 공증착한 막의 시료를 준비한다. 호스트 재료는, 측정 대상 화합물의 ES1보다 최저 여기 일중항 에너지 준위가 높아, 측정 대상 화합물의 ET1보다 최저 여기 삼중항 에너지 준위가 높은 것 중에서 선택한다. 또한, 청구항에 기재되는 ΔEST는, Si 기판 상에 측정 대상 화합물의 농도가 6중량%가 되도록 mCP와 공증착한 두께 100nm의 막의 시료를 이용하여 측정한 값이다.
(1) 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1
상온(300K)에서 시료의 형광 스펙트럼을 측정한다. 여기광 입사 직후부터 입사 후 100나노초까지의 발광을 적산함으로써, 세로축이 발광 강도, 가로축이 파장인 형광 스펙트럼을 얻는다. 형광 스펙트럼은, 세로축을 발광, 가로축을 파장으로 한다. 이 발광 스펙트럼의 단파 측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge[nm]를 구한다. 이 파장값을 다음에 나타내는 환산식에서 에너지값으로 환산한 값을 ES1로 한다.
환산식: ES1[eV]=1239.85/λedge
발광 스펙트럼의 측정에는, 예를 들면 여기광원에 질소 레이저(Lasertechnik Berlin사제, MNL200)를 이용하여, 검출기에 스트리크 카메라(하마마쓰 포토닉스사제, C4334)를 이용할 수 있다.
(2) 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1
최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1과 동일한 시료를 77[K]로 냉각하고, 여기광(337nm)을 인광 측정용 시료에 조사하며, 스트리크 카메라를 이용하여, 인광 강도를 측정한다. 여기광 입사 후 1밀리초부터 입사 후 10밀리초의 발광을 적산함으로써, 세로축이 발광 강도, 가로축이 파장인 인광 스펙트럼을 얻는다. 이 인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 가로축의 교점의 파장값 λedge[nm]를 구한다. 이 파장값을 다음에 나타내는 환산식에서 에너지값으로 환산한 값을 ET1로 한다.
환산식: ET1[eV]=1239.85/λedge
인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승에 대한 접선은 이하와 같이 긋는다. 인광 스펙트럼의 단파장 측부터, 스펙트럼의 극댓값 중, 가장 단파장 측의 극댓값까지 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 장파장 측을 향하여 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 상승함에 따라(즉 세로축이 증가함에 따라), 기울기가 증가한다. 이 기울기의 값이 극댓값을 취하는 점에 있어서 그은 접선을, 당해 인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승에 대한 접선으로 한다.
또한, 스펙트럼의 최대 피크 강도의 10% 이하의 피크 강도를 갖는 극대점은, 상술한 가장 단파장 측의 극댓값에는 포함시키지 않고, 가장 단파장 측의 극댓값에 가장 가까운, 기울기의 값이 극댓값을 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승에 대한 접선으로 한다.
본 발명에서는, 상기의 제1 화합물과 제2 화합물을 공증착할 때, 이들 재료를 함께 포함하는 증착원을 이용하는 점에 특징이 있다. 이로써, 제1 화합물과 제2 화합물을 안정적으로 퇴적시켜 양질의 막을 형성할 수 있다.
이하에 있어서, 먼저 본 발명에서 이용하는 증착원에 대하여 설명한다.
[증착원]
증착원은, 제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함하는 것이다.
본 발명에서 이용하는 증착원은, 제1 화합물과 제2 화합물만을 포함하고 있어도 되고, 그 외의 증착 재료를 포함하고 있어도 되며, 이들 재료를 유지하는 용기나 유지재를 포함하고 있어도 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 증착원 중, 막의 재료가 되는 것, 즉, 제1 화합물, 제2 화합물 및 그 외의 증착 재료를 총칭하여 "증착 재료"라고 하는 경우가 있다.
이하, 증착원이 포함하는 제1 화합물, 제2 화합물, 그 외의 증착 재료, 각 재료의 함유율 및 증착원의 양태에 대하여 순서대로 설명한다.
(제1 화합물)
증착원이 포함하는 제1 화합물, 즉, ΔEST가 0.3eV 이하인 재료는, 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1과 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1이 가까움으로써, 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차를 일으키기 쉬운 경향이 있다. 제1 화합물이 역항간 교차를 일으키는 것이라는 것은, 역항간 교차에 의하여 발생한 여기 일중항 상태가 기저 일중항 상태로 복사 실활할 때에 방사하는 지연 형광을 관측함으로써 확인할 수 있다.
여기에서, 본 명세서 중에 있어서의 "지연 형광"이란, 형광 발광 수명(τ)이 200ns(나노초) 이상인 것을 의미한다. 또, 본 명세서 중에 있어서의 "형광 발광 수명(τ)"이란, 용액 혹은 증착막 시료에, 질소 분위기하나 진공하와 같은 산소 비존재하의 조건에서, 광 여기 종료 후의 발광 감쇠 측정을 행함으로써 구해지는 시간을 말한다. 여기에서, 형광 발광 수명이 다른 2종류 이상의 형광 성분이 관측된 경우에는, 발광 수명이 가장 긴 형광 성분의 발광 수명이 "형광 발광 수명(τ)"인 것으로 한다.
증착원에 이용하는 제1 화합물은, 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차를 일으키는 재료인 것이 바람직하고, 지연 형광을 방사하는 재료인 것이 보다 바람직하다. 제1 화합물이 역항간 교차를 일으키는 것임으로써, 얻어진 막에 있어서, 여기 삼중항 상태가 여기 일중항 상태로 변환되게 되며, 그 여기 일중항 에너지를 제2 화합물의 발광에 유효하게 이용할 수 있다.
또, 제1 화합물의 ΔEST는, 보다 낮은 것이 바람직하며, 구체적으로는 0.2eV 이하인 것이 바람직하고, 0.1eV 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.05eV 이하인 것이 더 바람직하고, 0.01eV 이하인 것이 보다 더 바람직하며, 이상적으로는 0eV이다. 제1 화합물은, ΔEST가 작은 것일수록, 역항간 교차를 일으키기 쉬운 경향이 있어, 여기 삼중항 상태를 여기 일중항 상태로 변환하는 작용을 효과적으로 발현할 수 있다.
증착원에 이용하는 제1 화합물은, 식 (1)을 충족시키는 단일의 화합물로 이루어지는 재료여도 되고, 엑시플렉스(exciplex)를 형성하는 것 같은 2종 이상의 화합물로 이루어지는 재료여도 된다. 제1 화합물이 엑시플렉스를 형성하는 2종 이상의 화합물로 이루어지는 경우, 그 엑시플렉스의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1과 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1의 차 ΔEST는 0.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제1 화합물은, 상온(300K)에서 여기 삼중항 상태로부터 기저 일중항 상태로의 복사 실활을 일으키기 쉬운 점에서, Ir이나 Pt와 같은 중금속 원소를 중심 금속으로 하는 금속 착체와 같은, 통상의 인광 재료가 아닌 것이 바람직하다.
또, 증착원이 포함하는 제1 화합물은, 1종류여도 되고 2종류 이상이어도 된다. 증착원이, 제1 화합물을 2종류 이상 포함하는 경우, 그들의 제1 화합물은, 그 재료를 구성하는 화합물의 구조가 서로 달라도 되고, 단일의 화합물로 이루어지는지, 엑시플렉스를 형성하는 2종 이상의 화합물로 이루어지는지가 달라도 된다. 또한, 2종류 이상의 제1 화합물은, 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1이나 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1, 그들의 에너지 차 ΔEST 등이 달라도 된다.
제1 화합물로서, 예를 들면 하기 일반식 (1a)로 나타나는 화합물을 들 수 있다.
일반식 (1a)
D-L-A
일반식 (1a)에 있어서, D는 치환 아미노기를 갖는 치환기를 나타내고, L은 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴렌기를 나타내며, A는 사이아노기, 또는 적어도 하나의 질소 원자를 환 골격 구성 원자로서 포함하는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기를 나타낸다.
L이 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기는, 단환이어도 되고, 2개 이상의 환이 축합된 축합환이어도 된다. L이 축합환인 경우, 축합되어 있는 환의 수는 2~6인 것이 바람직하고, 예를 들면 2~4 중에서 선택할 수 있다. L을 구성하는 환의 구체예로서, 벤젠환, 피리딘환, 피리미딘환, 트라이아진환, 나프탈렌환을 들 수 있다. L이 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기의 구체예로서, 1,4-페닐렌기, 1,3-페닐렌기, 1,2-페닐렌기, 1,8-나프틸렌기, 2,7-나프틸렌기, 2,6-나프틸렌기, 1,4-나프틸렌기, 1,3-나프틸렌기, 9,10-안트라센일렌기, 1,8-안트라센일렌기, 2,7-안트라센일렌기, 2,6-안트라센일렌기, 1,4-안트라센일렌기, 1,3-안트라센일렌기, 이들 기의 환 골격 구성 원자 중 하나가 질소 원자로 치환한 기, 이들 기의 환 골격 구성 원자 중 2개가 질소 원자로 치환한 기, 및 이들 기의 환 골격 구성 원자 중 3개가 질소 원자로 치환한 기를 들 수 있다. L이 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 무치환이어도 된다. 치환기를 2개 이상 갖는 경우, 복수의 치환기는 서로 동일해도 되고 달라도 된다. 치환기로서는, 예를 들면 하이드록시기, 할로젠 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 알콕시기, 탄소수 1~20의 알킬싸이오기, 탄소수 6~40의 아릴기, 탄소수 3~40의 헤테로아릴기, 탄소수 2~10의 알켄일기, 탄소수 2~10의 알카인일기, 탄소수 1~10의 할로알킬기, 탄소수 3~20의 트라이알킬실릴기, 탄소수 4~20의 트라이알킬실릴알킬기, 탄소수 5~20의 트라이알킬실릴알켄일기, 탄소수 5~20의 트라이알킬실릴알카인일기, 치환 아미노기를 갖는 치환기, 사이아노기 등을 들 수 있다. 이들 구체예 중, 추가로 치환기에 의하여 치환 가능한 것은 치환되어 있어도 된다. 보다 바람직한 치환기는, 탄소수 1~20의 치환 혹은 무치환의 알킬기, 탄소수 1~20의 알콕시기, 탄소수 6~40의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 탄소수 3~40의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이다. 더 바람직한 치환기는, 탄소수 1~10의 치환 혹은 무치환의 알킬기, 탄소수 1~10의 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 탄소수 6~15의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 탄소수 3~12의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이다.
A에 있어서의, 적어도 하나의 질소 원자를 환 골격 구성 원자로서 포함하는 헤테로아릴기에 있어서, 환 골격 구성 원자로서의 질소 원자의 수는 1~3개인 것이 바람직하다. 헤테로아릴기의 바람직한 범위와 구체예에 대해서는, 상기의 L이 나타내는 헤테로아릴렌기의 바람직한 범위와 구체예를 1가의 기로 대체하여 참조할 수 있다. 그중에서도, A에 있어서의 헤테로아릴기는, 1~3개의 질소 원소를 환 골격 구성 원자로서 포함하는 6원환으로 이루어지는 기인 것이 바람직하고, 피리딘일기, 피리미딘일기, 트라이아딘일기인 것이 보다 바람직하며, 트라이아딘일기인 것이 더 바람직하다. 헤테로아릴기는 치환기로 치환되어 있어도 된다. 치환기의 바람직한 범위와 구체예에 대해서는, 상기의 L이 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기로 치환해도 되는 치환기의 바람직한 범위와 구체예를 참조할 수 있다.
A는 이들 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기도 취할 수 있지만, 사이아노기인 것이 바람직하다. 특히 A가 사이아노기인 것은, A가 트라이아딘일기인 것보다 바람직하다.
일반식 (1a)로 나타나는 화합물로서, 이하의 일반식 (1b)로 나타나는 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물이나 일반식 (1c)로 나타나는 트라이아진 골격을 포함하는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 1]
일반식 (1b)에 있어서, R1~R5 중 0~4개는 사이아노기를 나타내고, R1~R5 중 적어도 하나는 치환 아미노기를 갖는 치환기를 나타내며, 나머지 R1~R5는 수소 원자, 또는 치환 아미노기를 갖는 치환기와 사이아노기 이외의 치환기를 나타낸다. R1~R5 중 사이아노기의 수는, 0~4개 중 어느 수여도 되지만, 2개인 것이 바람직하다. 즉, 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물 중에서는, 다이사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물이 보다 바람직하다.
[화학식 2]
일반식 (1c)에 있어서, R6~R8 중 적어도 하나는 치환 아미노기를 갖는 치환기를 나타내고, 나머지 R6~R8은 수소 원자, 또는 치환 아미노기를 갖는 치환기와 사이아노기 이외의 치환기를 나타낸다.
일반식 (1a)~(1c)에서 말하는 치환 아미노기를 갖는 치환기는, 다이아릴아미노기를 갖는 치환기인 것이 바람직하고, 다이아릴아미노기를 구성하는 2개의 아릴기는 서로 연결되어 예를 들면 카바졸일기가 되어 있어도 된다. 또, 일반식 (1b)에 있어서의 치환 아미노기를 갖는 치환기는 R1~R5 중 어느 것이어도 되지만, 예를 들면 R2, R3, R4, R1과 R3, R1과 R4, R1과 R5, R2와 R3, R2와 R3, R1과 R3과 R5, R1과 R2와 R3, R1과 R3과 R4, R2와 R3과 R4, R1과 R2와 R3과 R4, R1과 R2와 R3과 R4와 R5 등을 바람직하게 예시할 수 있다. 또, 일반식 (1c)에 있어서의 치환 아미노기를 갖는 치환기는 R6~R8 중 어느 것이어도 되지만, 예를 들면 R6, R6과 R7, R6과 R7과 R8을 예시할 수 있다.
일반식 (1a)~(1c)에서 말하는 치환 아미노기를 갖는 치환기는, 이하의 일반식 (2a)로 나타나는 치환기인 것이 바람직하다. 승화(昇華)성 조정을 위하여, 일반식 (2a)로 나타나는 치환기는, 분자 내에 2개 이상 존재하고 있는 것이 바람직하고, 3개 이상 존재하고 있는 것이 보다 바람직하다. 일반식 (1a) 또는 일반식 (1b)로 나타나는 화합물인 경우는, 일반식 (2a)로 나타나는 치환기는 분자 내에 4개 이상 존재하고 있는 것이 더 바람직하다. 일반식 (2a)로 나타나는 치환기의 치환 위치는 특별히 제한되지 않는다.
[화학식 3]
일반식 (2a)에 있어서, Ar1과 Ar2는, 각각 독립적으로 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기를 나타낸다. L은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. *는, 일반식 (1a)~(1c)에 있어서의 탄소 원자(C)에 대한 결합 위치를 나타낸다.
일반식 (2a)에 있어서의 Ar1과 Ar2는, 서로 결합함으로써 일반식 (2a)의 질소 원자와 함께 환상 구조를 형성하고 있어도 된다.
Ar1 및 Ar2가 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기는, 단환이어도 되고, 2개 이상의 환이 축합된 축합환이어도 된다. 축합환인 경우, 축합되어 있는 환의 수는 2~6인 것이 바람직하고, 예를 들면 2~4 중에서 선택할 수 있다. Ar1 및 Ar2를 구성하는 환의 구체예로서, 벤젠환, 피리딘환, 피리미딘환, 트라이아진환, 나프탈렌환을 들 수 있다. Ar1 및 Ar2가 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기의 구체예로서, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트라센일기, 2-안트라센일기, 9-안트라센일기, 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기를 들 수 있다. Ar1 및 Ar2가 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기는, 치환기를 갖고 있어도 되고, 무치환이어도 된다. 치환기를 2개 이상 갖는 경우, 복수의 치환기는 서로 동일해도 되고 달라도 된다. 치환기로서는, 하이드록시기, 할로젠 원자, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 알콕시기, 탄소수 1~20의 알킬싸이오기, 탄소수 1~20의 알킬 치환 아미노기, 탄소수 1~20의 아릴 치환 아미노기, 탄소수 6~40의 아릴기, 탄소수 3~40의 헤테로아릴기, 탄소수 2~10의 알켄일기, 탄소수 2~10의 알카인일기, 탄소수 2~20의 알킬아마이드기, 탄소수 7~21의 아릴아마이드기, 탄소수 3~20의 트라이알킬실릴기 등을 들 수 있다. 이들 구체예 중, 추가로 치환기에 의하여 치환 가능한 것은 치환되어 있어도 된다. 보다 바람직한 치환기는, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 알콕시기, 탄소수 1~20의 알킬싸이오기, 탄소수 1~20의 알킬 치환 아미노기, 탄소수 1~20의 아릴 치환 아미노기, 탄소수 6~40의 아릴기, 탄소수 3~40의 헤테로아릴기이다.
일반식 (2a)로 나타나는 치환기는, 이하의 일반식 (2b)로 나타나는 치환기인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
일반식 (2b)에 있어서, R11~R20은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. L은 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. R11과 R12, R12와 R13, R13과 R14, R14와 R15, R15와 R16, R16과 R17, R17과 R18, R18과 R19, R19와 R20은 서로 결합하여 환상 구조를 형성하기 위하여 필요한 연결기를 형성해도 된다. 또, R15와 R16은 서로 결합하여 단결합 또는 연결기를 형성해도 된다. *는, 일반식 (1a)~(1c)에 있어서의 탄소 원자(C)에 대한 결합 위치를 나타낸다.
R11~R20이 취할 수 있는 치환기의 구체예와 바람직한 범위에 대해서는, 일반식 (1a)에 있어서의 Ar1 및 Ar2가 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기의 치환기가 대응하는 기재를 참조할 수 있다.
R11과 R12, R12와 R13, R13과 R14, R14와 R15, R15와 R16, R16과 R17, R17과 R18, R18과 R19, R19와 R20은, 서로 결합하여 형성하는 환상 구조가 방향환이어도 되고 지방환이어도 되며, 또 헤테로 원자를 포함하는 것이어도 되고, 또한 환상 구조는 2환 이상의 축합환이어도 된다. 여기에서 말하는 헤테로 원자로서는, 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 것이 바람직하다. 형성되는 환상 구조의 예로서, 벤젠환, 나프탈렌환, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 피라진환, 피롤환, 이미다졸환, 피라졸환, 이미다졸린환, 옥사졸환, 아이소옥사졸환, 싸이아졸환, 아이소싸이아졸환, 사이클로헥사다이엔환, 사이클로헥센환, 사이클로펜타엔환, 사이클로헵타트라이엔환, 사이클로헵타다이엔환, 사이클로헵타엔환 등을 들 수 있다.
일반식 (2a) 및 (2b)에 있어서, L은, 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. L은, 단결합, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴렌기인 것이 바람직하다.
L이 나타내는 아릴렌기를 구성하는 방향환은, 단환이어도 되고, 2 이상의 방향환이 축합된 축합환이어도 되며, 2 이상의 방향환이 연결된 연결환이어도 된다. 2 이상의 방향환이 연결되어 있는 경우는, 직쇄상으로 연결된 것이어도 되고, 분기상으로 연결된 것이어도 된다. L이 나타내는 아릴렌기를 구성하는 방향환의 탄소수는, 6~22인 것이 바람직하고, 6~18인 것이 보다 바람직하며, 6~14인 것이 더 바람직하고, 6~10인 것이 보다 더 바람직하다. 아릴렌기의 구체예로서, 페닐렌기, 나프탈렌다이일기, 바이페닐렌기를 들 수 있다.
또, L이 나타내는 헤테로아릴렌기를 구성하는 복소환은, 단환이어도 되고, 1 이상의 복소환과 방향환 또는 복소환이 축합된 축합환이어도 되며, 1 이상의 복소환과 방향환 또는 복소환이 연결된 연결환이어도 된다. 복소환의 탄소수는 5~22인 것이 바람직하고, 5~18인 것이 보다 바람직하며, 5~14인 것이 더 바람직하고, 5~10인 것이 보다 더 바람직하다. 복소환을 구성하는 복소 원자는 질소 원자인 것이 바람직하다. 복소환의 구체예로서, 피리딘환, 피리다진환, 피리미딘환, 트라이아졸환, 벤조트라이아졸환을 들 수 있다.
L이 나타내는 보다 바람직한 기는 페닐렌기이다. L이 페닐렌기일 때, 페닐렌기는 1,2-페닐렌기, 1,3-페닐렌기, 1,4-페닐렌기 중 어느 것이어도 되지만, 1,4-페닐렌기인 것이 바람직하다. 또, L은 치환기에 의하여 치환되어 있어도 된다. L의 치환기의 수 및 치환 위치는 특별히 제한되지 않는다. L에 도입할 수 있는 치환기의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, 상기의 R11~R20이 취할 수 있는 치환기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다.
일반식 (2b)로 나타나는 치환기는, 하기의 일반식 (3)~(7) 중 어느 하나의 일반식으로 나타나는 치환기인 것이 바람직하다.
[화학식 5-1]
[화학식 5-2]
일반식 (3)~(7)에 있어서, R21~R24, R27~R38, R41~R48, R51~R58, R61~R65, R81~R90은, 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 여기에서 말하는 치환기의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, 상기의 R11~R20의 치환기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. R21~R24, R27~R38, R41~R48, R51~R58, R61~R65, R71~R79, R81~R90은, 각각 독립적으로 상기 일반식 (3)~(7) 중 어느 하나로 나타나는 기인 것도 바람직하다. 또, 일반식 (3)의 R21, R23, R28, R30 중 적어도 2개는 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 바람직하고, R21, R23, R28, R30 모두가 치환 혹은 무치환의 알킬기이거나, R21과 R30이 치환 혹은 무치환의 알킬기이거나, R23과 R28이 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 보다 바람직하며, 그 치환 혹은 무치환의 알킬기는 탄소수 1~6의 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 일반식 (7)의 R89 및 R90은 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 바람직하고, 탄소수 1~6의 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 보다 바람직하다. 일반식 (3)~(7)에 있어서의 치환기의 수는 특별히 제한되지 않는다. 모두가 무치환(즉 수소 원자)인 경우도 바람직하다. 또, 일반식 (3)~(7)의 각각에 있어서 치환기가 2개 이상 있는 경우, 그들 치환기는 동일해도 되고 달라도 된다. 일반식 (3)~(7)에 치환기가 존재하고 있는 경우, 그 치환기는 일반식 (3)이면 R22~R24, R27~R29 중 어느 하나인 것이 바람직하고, R23 및 R28 중 적어도 하나인 것이 보다 바람직하며, 일반식 (4)이면 R32~R37 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 일반식 (5)이면 R42~R47 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 일반식 (6)이면 R52, R53, R56, R57, R62~R64 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 일반식 (7)이면 R82~R87, R89, R90 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
일반식 (3)~(7)에 있어서, R21과 R22, R22와 R23, R23과 R24, R27과 R28, R28과 R29, R29와 R30, R31과 R32, R32와 R33, R33과 R34, R35와 R36, R36과 R37, R37과 R38, R41과 R42, R42와 R43, R43과 R44, R45와 R46, R46과 R47, R47과 R48, R51과 R52, R52와 R53, R53과 R54, R55와 R56, R56과 R57, R57과 R58, R61과 R62, R62와 R63, R63과 R64, R64와 R65, R54와 R61, R55와 R65, R81과 R82, R82와 R83, R83과 R84, R85와 R86, R86과 R87, R87과 R88, R89와 R90은, 서로 결합하여 환상 구조를 형성하고 있어도 된다. 환상 구조의 설명과 바람직한 예에 대해서는, 상기의 일반식 (2b)에 있어서, R11과 R12 등이 서로 결합하여 형성하는 환상 구조의 설명과 바람직한 예를 참조할 수 있다.
일반식 (3)~(7)에 있어서, L1~L5는, 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴렌기를 나타낸다. *는, 일반식 (1a)~(1c)에 있어서의 탄소 원자(C)에 대한 결합 위치를 나타낸다. L1~L5가 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기, 이들 기에 도입할 수 있는 치환기의 설명과 바람직한 범위에 대해서는, L이 나타내는 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기, 이들 기에 도입할 수 있는 치환기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. L1~L5는, 단결합, 치환 혹은 무치환의 아릴렌기인 것이 바람직하다.
제1 화합물은, 지연 형광을 방사하는 화합물로서 알려져 있는 화합물이 많다. 그와 같은 화합물로서, WO2013/154064호의 단락 0008~0048 및 0095~0133, WO2013/011954호의 단락 0007~0047 및 0073~0085, WO2013/011955호의 단락 0007~0033 및 0059~0066, WO2013/081088호의 단락 0008~0071 및 0118~0133, 일본 공개특허공보 2013-256490호의 단락 0009~0046 및 0093~0134, 일본 공개특허공보 2013-116975호의 단락 0008~0020 및 0038~0040, WO2013/133359호의 단락 0007~0032 및 0079~0084, WO2013/161437호의 단락 0008~0054 및 0101~0121, 일본 공개특허공보 2014-9352호의 단락 0007~0041 및 0060~0069, 일본 공개특허공보 2014-9224호의 단락 0008~0048 및 0067~0076에 기재되는 일반식에 포함되는 화합물, 특히 예시 화합물을 바람직하게 들 수 있다. 이들 공보는, 본 명세서의 일부로서 여기에 인용하고 있다.
또, 지연 형광을 방사하는 화합물(지연 형광체)로서, 일본 공개특허공보 2013-253121호, WO2013/133359호, WO2014/034535호, WO2014/115743호, WO2014/122895호, WO2014/126200호, WO2014/136758호, WO2014/133121호, WO2014/136860호, WO2014/196585호, WO2014/189122호, WO2014/168101호, WO2015/008580호, WO2014/203840호, WO2015/002213호, WO2015/016200호, WO2015/019725호, WO2015/072470호, WO2015/108049호, WO2015/080182호, WO2015/072537호, WO2015/080183호, 일본 공개특허공보 2015-129240호, WO2015/129714호, WO2015/129715호, WO2015/133501호, WO2015/136880호, WO2015/137244호, WO2015/137202호, WO2015/137136호, WO2015/146541호, WO2015/159541호에 기재되는 일반식에 포함되는 화합물, 특히 예시 화합물을 바람직하게 들 수 있다. 이들 공보는, 본 명세서의 일부로서 여기에 인용하고 있다.
이하에 있어서, 제1 화합물의 구체예를 예시한다. 단, 본 발명에 있어서 이용할 수 있는 제1 화합물은 이들 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
[화학식 6-1]
[화학식 6-2]
[화학식 6-3]
[화학식 6-4]
[화학식 6-5]
[화학식 6-6]
(제2 화합물)
본 발명에서 이용하는 증착원은, 제1 화합물과 함께 제2 화합물을 포함한다. 제2 화합물은, 식 (2)를 충족시키는 화합물이다.
ES1(1)>ES1(2)
식 (2)
상기 식에 있어서, ES1(1)은 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이며, ES1(2)는 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이다. ES1(1)과 ES1(2)의 차[ES1(1)-ES1(2)]는, 예를 들면 0.1eV 이상, 0.2eV 이상, 0.3eV 이상, 0.5eV 이상으로 하거나, 1.2eV 이하, 1.0eV 이하, 0.8eV 이하, 0.6eV 이하로 하거나 해도 된다. 식 (2)를 충족시키는 제2 화합물을 채용함으로써, 얻어지는 막에 있어서, 제1 화합물의 여기 일중항 에너지가 제2 화합물로 이동하기 쉬워져, 제1 화합물의 역항간 교차로 발생한 여기 일중항 상태의 에너지를 제2 화합물의 발광에 효율적으로 이용할 수 있다.
제2 화합물은, 형광 재료인 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서의 "형광 재료"란, 톨루엔이나 다이클로로메테인과 같은 용액 시료 혹은 증착막 시료에, 20℃에서 여기광을 조사했을 때 형광을 방사하는 유기 재료를 의미한다. 여기에서, "형광"이란, 여기 일중항 상태로부터 기저 일중항 상태로의 실활 시에 방사되는 광이다. 본 발명에 있어서의 형광 재료는, 형광과 함께 인광을 방사하는 것이어도 되지만, 그 경우의 형광 강도는 인광 강도의 9배 이상인 것이 바람직하다.
제2 화합물에는, 형광 발광 수명(τ)이 200ns(나노초) 미만인 것을 채용해도 되고, 형광 발광 수명(τ)이 200ns(나노초) 이상인 지연 형광 재료를 채용해도 된다. 형광 발광 수명(τ)의 설명에 대해서는, (제1 화합물)란의 형광 발광 수명(τ)에 대한 설명을 참조할 수 있다.
제2 화합물로서 지연 형광 재료를 채용하는 경우, 그 지연 형광 재료는 하기의 관계식을 충족시키는 것인 것이 바람직하다.
ΔEST(2)≤0.3eV
상기 식에 있어서, ΔEST(2)는, 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(2)와 제2 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(2)의 차이다. 또, 상기의 식 (1)과 식 (2)의 관계를 충족시키는 한, 제2 화합물은 상기의 화합물 T1~T57 중에서 선택해도 된다.
제2 화합물의 발광 파장은 특별히 제한되지 않고, 얻어지는 막의 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 얻어지는 막을, 화상 표시나 색 표시를 위한 유기 발광 소자의 발광층에 이용하는 경우에는, 제2 화합물은, 근적외 영역(750~2500nm)이나 적색 영역(620~750nm)이나 녹색 영역(495~570nm), 청색 영역(450~495nm)에 발광 극대 파장을 갖는 것인 것이 바람직하다.
증착원이 포함하는 제2 화합물은, 1종류여도 되고 2종류 이상이어도 된다. 증착원이, 제2 화합물을 2종류 이상 포함하는 경우, 그들 제2 화합물은, 그 제2 화합물을 구성하는 화합물의 구조가 서로 다른 것 외에, 발광 파장이나 발광 색, 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1, 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1 등이 달라도 된다.
제2 화합물로서는, 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 나프타센 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 크리센 유도체, 루브렌 유도체, 쿠마린 유도체, 피란 유도체, 스틸벤 유도체, 플루오렌 유도체, 안트릴 유도체, 피로메텐 유도체, 터페닐 유도체, 터페닐렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 아민 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 말로노나이트릴 유도체, 피란 유도체, 카바졸 유도체, 줄롤리딘 유도체, 싸이아졸 유도체 및 이들 유도체의 모(母)골격으로 이루어지는 화합물 등을 이용하는 것이 가능하다. 이들 유도체의 모골격에는 치환기를 가져도 되고, 치환기를 갖고 있지 않아도 된다.
이하에 있어서, 제2 화합물에 이용할 수 있는 화합물의 구체예를 예시한다. 단, 본 발명에 있어서 제2 화합물에 이용할 수 있는 화합물은 이들 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 하기 식에 있어서, Et는 에틸기를 나타낸다.
[화학식 7-1]
[화학식 7-2]
[화학식 7-3]
[화학식 8-1]
[화학식 8-2]
[화학식 8-3]
[화학식 8-4]
[화학식 8-5]
[화학식 8-6]
[화학식 8-7]
[화학식 8-8]
[화학식 8-9]
[화학식 8-10]
또, 제2 화합물로서 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물을 이용하는 것도 바람직하다. 특히, 제1 화합물이 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물인 경우에, 제2 화합물도 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물이면, 증착 시의 증발 속도(중량 감소 속도)를 제1 화합물과 제2 화합물로 일치시키기 쉽다는 등의 이유에 의하여, 양질의 막을 제조할 수 있기 쉬운 경향이 있다. 여기에서, 제2 화합물에 이용하는 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물은, 다이사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물인 것이 보다 바람직하며, 1,4-다이사이아노벤젠 골격(테레프탈로나이트릴 골격)을 포함하는 화합물인 것이 더 바람직하다. 또, 제2 화합물에 이용하는 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물은 지연 형광을 방사하는 것이어도 된다. 사이아노벤젠 골격을 포함하는 화합물의 설명과 바람직한 범위, 구체예에 대해서는, (제1 화합물)란에 있어서의 일반식 (1b)에 대한 기재나 구체예(화합물 T1~T21)를 참조할 수 있다.
(제1 화합물과 제2 화합물의 조합)
증착원에 이용하는 제1 화합물과 제2 화합물의 조합은 특별히 한정되지 않는다. 또, 증착원이 포함하는 제1 화합물 및 제2 화합물은, 각각 1종류여도 되고 2종류 이상이어도 되지만, 각각 1종류의 화합물인 것이 바람직하다. 증착원이 제1 화합물, 제2 화합물을 2종류 이상 포함하는 경우, 그 모든 제1 화합물이 식 (1)을 충족시키고, 또한, 모든 제2 화합물이 모든 제1 화합물과의 사이에서 식 (1)을 충족시키는 것으로 한다. 식 (2)에 대하여 바꾸어 말하면, 제2 화합물 중에서 가장 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(2)가 높은 화합물인 ES1(2)가, 제1 화합물 중에서 가장 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(1)이 낮은 화합물인 ES1(1)보다 낮은 것으로 한다. 이 조건을 충족시키는 한, 2종류 이상의 제1 화합물 및 제2 화합물에 특별히 제한은 없고, 예를 들면 2종류 이상의 화합물 중에 엑시플렉스를 형성하는 조합을 포함하고 있어도 된다. 2종류 이상의 제1 화합물 중에 엑시플렉스를 형성하는 조합을 포함하는 경우, 그 엑시플렉스를 형성하는 제1 화합물의 조합은, 엑시플렉스의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(Ex) 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(Ex)에서, ES1(1), ET1(1)을 각각 치환한 식 (1)을 충족시키는 것이 바람직하다. 즉, 제1 화합물의 ES1(Ex)와 ET1(Ex)의 에너지 차 ΔEST(Ex)는 0.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또, 2종류 이상의 제2 화합물 중에 엑시플렉스를 형성하는 조합을 포함하는 경우, 그 엑시플렉스를 형성하는 제2 화합물의 조합은, 엑시플렉스의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(Ex)에서 ES1(2)를 치환한 식 (2)를 충족시키는 것이 바람직하다. 즉, 제2 화합물의 ES1(Ex)는, 제1 화합물의 ES1(1)보다 낮은 것이 바람직하다. 또, 증착원이 엑시플렉스를 형성하는 제1 화합물의 조합을 포함하는 경우에는, 제2 화합물의 ES1(Ex)는, 그 제1 화합물의 ES1(Ex)보다 낮은 것이 바람직하다. 엑시플렉스의 에너지 준위 ES1(Ex), ET1(Ex)는, 엑시플렉스를 형성하는 1세트의 화합물로 이루어지는 막을 측정 시료에 이용하여, 상기의 ΔEST의 산출 방법에 준하여 구할 수 있다.
증착원에 이용할 수 있는 제1 화합물과 제2 화합물의 조합의 구체예에 대해서는, [제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막]란에 게재한 표 1을 참조할 수 있다. 단, 본 발명에 있어서 이용할 수 있는 제1 화합물과 제2 화합물의 조합은, 이들 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
(그 외의 증착 재료)
증착원은, 증착 재료로서, 제1 화합물과 제2 화합물만을 포함하고 있어도 되고, 그 외의 증착 재료를 포함하고 있어도 된다. 그 외의 증착 재료로서, 호스트 재료나 도펀트를 들 수 있다.
호스트 재료에는, 그 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1이 제1 화합물 및 제2 화합물의 각 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1보다 높은 것을 이용하는 것이 바람직하고, 그 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1이 제1 화합물 및 제2 화합물의 각 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1보다 높고, 또한, 그 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1이 제1 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1보다 높은 것을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 이로써, 얻어진 막에 있어서, 호스트 재료로부터 제1 화합물이나 제2 화합물로의 여기 일중항 에너지의 이동이 용이해진다. 또, 제1 화합물의 분자 중에 여기 삼중항 에너지가 구속되어, 그 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차의 발생 확률을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 발광 효율이 높은 막이 얻어진다. 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1의 측정 방법에 대해서는, 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1 및 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1의 측정 방법에 대한 기재를 참조할 수 있다.
또, 호스트 재료로서는, 정공 수송능, 전자 수송능을 갖고, 또한 발광의 장파장화를 방지하며, 또한 높은 유리 전이 온도를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
증착원이 호스트 재료를 포함하는 경우, 그 호스트 재료는 1종류여도 되고 2종류 이상이어도 된다. 증착원이, 호스트 재료를 2종류 이상 포함하는 경우, 그들 호스트 재료는, 그 호스트 재료를 구성하는 화합물의 구조가 서로 다른 것 외에, 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1이나 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1 등이 달라도 된다.
호스트 재료에 이용할 수 있는 화합물의 구체예에 대해서는, (본 발명의 응용예)란에 예시한 호스트 재료를 참조할 수 있다. 단, 본 발명에 있어서 호스트 재료에 이용할 수 있는 화합물은 이들 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
도펀트로서 이용할 수 있는 화합물은, 예를 들면, 제1 화합물 및 제2 화합물보다 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1이 작은 발광체이다. 그와 같은 도펀트는, 여기 일중항 상태의 제1 화합물 및 제2 화합물과, 여기 삼중항 상태로부터 역항간 교차하여 여기 일중항 상태가 된 제1 화합물이나 제2 화합물로부터 에너지를 전달받아 여기 일중항 상태로 천이하고, 그 후 기저 상태로 되돌아갈 때에 형광을 방사한다. 도펀트로서 이용하는 발광체로서는, 이와 같이 제1 화합물 및 제2 화합물로부터 에너지를 전달받아 발광할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 발광은 형광이어도 되고, 지연 형광이어도 되며, 인광이어도 상관없다. 그중에서도, 도펀트로서 이용하는 발광체는, 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1로부터 기저 일중항 에너지 준위 ES0으로 되돌아올 때에 형광을 방사하는 것인 것이 바람직하다. 도펀트는, 2종 이상을 이용해도 된다. 예를 들면, 발광 색이 다른 2종 이상의 도펀트를 병용함으로써, 원하는 색을 발광시키는 것이 가능해진다.
도펀트로서는, 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 나프타센 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 크리센 유도체, 루브렌 유도체, 쿠마린 유도체, 피란 유도체, 스틸벤 유도체, 플루오렌 유도체, 안트릴 유도체, 피로메텐 유도체, 터페닐 유도체, 터페닐렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 아민 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 말로노나이트릴 유도체, 피란 유도체, 카바졸 유도체, 줄롤리딘 유도체, 싸이아졸 유도체 및 이들 유도체의 모골격으로 이루어지는 화합물 등을 이용하는 것이 가능하다. 이들 유도체의 모골격에는 치환기를 가져도 되고, 치환기를 갖고 있지 않아도 된다. 또, 도펀트는, 이들 골격을 2종 이상 포함하고 있어도 된다.
도펀트의 구체예에 대해서는, 상기의 (제2 화합물)란에 나타낸, 제2 화합물에 이용할 수 있는 화합물의 구체예를 참조할 수 있다.
(증착원에 있어서의 각 재료의 함유율)
증착원에 있어서의 제1 화합물, 제2 화합물 및 그 외의 증착 재료의 각 함유율은, 목적의 막의 조성이나 공증착의 조건에 따라 적절히 선택할 수 있다.
예를 들면, 증착원에 있어서의 제1 화합물의 함유율은, 제2 화합물의 함유율보다 큰 것이 바람직하며, 제1 화합물과 제2 화합물의 합계량에 대하여 50중량% 이상인 것이 바람직하고, 80중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 95중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 99.9중량% 이하인 것이 바람직하다.
증착원에 있어서의 제2 화합물의 함유율은, 제1 화합물과 제2 화합물의 합계량에 대하여 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.5중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 50중량% 이하인 것이 바람직하고, 10중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
증착원이 호스트 재료를 포함하는 경우, 그 호스트 재료의 함유율은, 증착 재료 전체량에 대하여 15중량% 이상인 것이 바람직하고, 50중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 65중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 증착원에 있어서의 호스트 재료의 함유율은, 증착원 전체량에 대하여 99.9중량% 이하인 것이 바람직하고, 99중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 증착 재료 전체량에 대하여 90중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
증착원이 호스트 재료를 포함하는 경우, 증착원에 있어서의 제1 화합물의 함유율은, 증착 재료 전체량에 대하여 5중량% 이상인 것이 바람직하고, 10중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 20중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 상한에 대해서는, 증착 재료 전체량에 대하여 80중량% 이하인 것이 바람직하고, 50중량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
증착원이 호스트 재료를 포함하는 경우, 증착원에 있어서의 제2 화합물의 함유율은, 증착 재료 전체량에 대하여 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.5중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 상한에 대해서는, 증착 재료 전체량에 대하여 50중량% 이하인 것이 바람직하고, 10중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 이하인 것이 더 바람직하고, 3중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
(증착원의 양태)
본 발명에서 이용하는 증착원은, 제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함하는 것이며, 각 재료가 동일 용기 내에 수용된 것이나, 각 재료가 동일 유지재에 유지된 것이어도 된다.
제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원의 구체예로서, 제1 화합물의 분말과 제2 화합물의 분말을 혼합한 혼합분, 또는, 이들 분말과, 필요에 따라 이용하는 다른 재료의 분말을 혼합한 혼합분을, 동일한 용기 내에 수용하여 이루어지는 것이나, 이들 혼합분을 압축 성형한 압축 성형체, 제1 화합물과 제2 화합물을 가열 용융하여 혼합한 후, 냉각에 의하여 고화된 고체, 또는, 이들 재료와, 필요에 따라 이용하는 그 외의 증착 재료를 가열 용융하여 혼합한 후, 냉각에 의하여 고화된 고체 등을 들 수 있다. 상기의 압축 성형체 및 가열 용융에 의한 고체도 용기 내에 수용하여 증착원으로 해도 된다. 용기에는, 증착 장치에서 통상 이용되는 도가니 등을 이용할 수 있다.
[공증착]
본 발명에서는, 상기의 증착원으로부터 공증착함으로써, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막을 형성한다.
도 2에, 이 공증착에 이용하는 진공 증착 장치의 일례를 나타낸다.
도 2에 나타내는 진공 증착 장치는, 내압 용기인 챔버(100)와, 챔버(100) 내에 설치된 증착원(101)과, 챔버(100) 내에 증착원(101)과 대향하여 배치된 기판 지지부(102)를 갖는다. 여기에서, 증착원(101)은, 제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함하는 증착 재료(101a)를 도가니(101b)에 수용하여 이루어지는 것이다. 또한, 진공 증착 장치에는, 챔버(100) 내를 진공 상태로 하는 진공 펌프와 증착원을 가열하는 가열 장치가 마련되어 있다.
이 진공 증착 장치로 공증착을 행하기 위해서는, 막을 형성하기 위한 기재(10)를, 그 막형성면이 증착원(101) 측을 향하도록 기판 지지부(102)에 장착한다. 기재(10)로서는, 얻어지는 막의 용도에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 석영, 실리콘 등으로 이루어지는 기판을 이용할 수 있다. 또, 기재는, 기판에 기능막이 형성된 것이어도 된다. 기재를 구성하는 기능막으로서는, 예를 들면, 최종적으로 특정 소자를 제조하고자 하는 경우에는, 그 소자에 있어서, 여기에서 형성하는 막과 기판의 사이에 배치되는 막이나 적층막을 들 수 있다. 구체적으로는, 제조하는 소자가 유기 일렉트로 루미네선스 소자인 경우에는, 기재를 구성하는 기능막으로서 전극층, 캐리어 주입층, 캐리어 수송층 등을 들 수 있다.
계속해서, 챔버(100) 내를 진공 상태로 하여, 증착원(101)을 가열한다. 이로써, 증착 재료(101a)가 용융·증발 또는 승화되어, 그 증발 또는 승화된 입자가 기재(10)의 표면에 부착, 퇴적된다. 그 결과, 목적의 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막이 형성된다. 이때, 증착원이 제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함함으로써, 이들 재료가 기재 표면에 안정적으로 퇴적되어, 양호한 막을 형성할 수 있다.
여기에서, 막을 형성할 때의 챔버(100) 내의 진공도는, 10-2Pa 이하인 것이 바람직하고, 10-4Pa 이하인 것이 보다 바람직하며, 10-5Pa 이하인 것이 더 바람직하다.
막의 성막 레이트는, 특별히 제한되지 않지만, 0.01~30Å/s인 것이 바람직하고, 0.1~20Å/s인 것이 보다 바람직하며, 1~10Å/s인 것이 더 바람직하다.
증착원(101)의 가열 온도 및 성막 레이트는, 성막 동안, 일정하게 유지해도 되고, 경시적으로 변화시켜도 된다.
공증착 시의 조건을, 증착원에 포함되는 복수의 화합물의 증착 속도(중량 감소 속도)가 일치 내지 대략 일치하는 조건으로 설정하면, 증착원에 포함되는 복수의 화합물의 조성비에 대응하는 조성비의 막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 그렇게 하면, 실현하고자 하는 막의 조성비와 동일한 조성비로 복수의 화합물을 혼합하여 증착원으로 하면, 원하는 조성비를 갖는 막을 간편하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 특정 온도에 있어서의 제1 화합물과 제2 화합물의 증착 속도(중량 감소 속도)가 동일하면, 원하는 조성비로 제1 화합물과 제2 화합물을 혼합한 증착원을 이용하여 그 특정 온도에서 공증착을 실시하면, 원하는 조성비를 갖는 막을 형성할 수 있다.
그와 같은 특정 온도는, 제1 화합물과 제2 화합물의 열중량 분석을 미리 행해둠으로써 결정할 수 있다. 예를 들면, 일정한 승온 속도로 화합물의 온도 T(단위 ℃)를 상승시켰을 때에, 그 화합물의 중량 감소율 W(단위 %)가 어떻게 변화할지를, 제1 화합물과 제2 화합물에 대하여 각각 그래프화해 둠으로써 결정하는 것이 가능하다. 승온 속도는, 5~20℃/분의 범위 내에서 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들면 10℃/분으로 할 수 있다. 또, 여기에서 말하는 중량 감소율 W는, 열중량 분석 개시 전을 0%로 하고, 중량이 0이 되었을 때를 -100%로 하여 나타낸 것이다.
간이한 결정법으로서는, 제1 화합물과 제2 화합물이 동일한 중량 감소율이 되는 온도 TWT를 특정하고, 그것을 공증착 시의 온도로서 채용하는 방법을 들 수 있다. 즉, 제1 화합물의 열중량 분석 그래프(세로축 W, 가로축 T)와 제2 화합물의 열중량 분석 그래프(세로축 W, 가로축 T)를 겹쳤을 때에, 2개의 곡선이 교차하는 교점에 있어서의 온도를 TWT라고 특정하고, 그것을 공증착 시의 온도로서 채용할 수 있다. 보다 정밀한 결정법으로서는, 제1 화합물과 제2 화합물의 dW/dT가 동일해지는 온도 TGR을 특정하고, 그것을 공증착 시의 온도로서 채용하는 방법을 들 수 있다. 이들 온도 TWT와 온도 TGR은, -5%<W<-95%의 범위 내의 온도로서 특정되는 것이 바람직하고, -90%<W<-10%의 범위 내의 온도로서 특정되는 것이 보다 바람직하며, -80%<W<-20%의 범위 내의 온도로서 특정되는 것이 더 바람직하다. 또, 공증착 시의 온도 T(공증착)는, 엄밀하게 온도 TWT나 온도 TGR 그 자체가 아니어도 되고, 형성하고자 하는 막의 사용 목적에 따라서는, TWT-10℃<T(공증착)<TWT+10℃나 TGR-10℃<T(공증착)<TGR+10℃여도 되고, 또, TWT-5℃<T(공증착)<TWT+5℃나 TGR-5℃<T(공증착)<TGR+5℃여도 된다.
또, 본 발명에서 공증착에 이용하는 진공 증착 장치는, 상기의 구성의 것에 한정하는 것은 아니고, 진공 증착 장치를 구성하는 각부(各部)의 구성은, 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 것과 치환할 수 있으며, 혹은, 임의의 구성의 것을 부가할 수도 있다. 예를 들면, 진공 증착 장치는, 도가니(101b)와는 별개로, 제2의 제1 화합물이나 제2의 제2 화합물을 수용하는 도가니를 구비하며, 증착원(102)과, 제2의 제1 화합물 또는 제2의 제2 화합물을 포함하는 증착원 중 2개의 증착원으로부터 공증착을 행하도록 구성되어 있어도 되고, 증착원(102)과, 제2의 제1 화합물을 포함하는 증착원과, 제2의 제2 화합물을 포함하는 증착원 중 3개의 증착원으로부터 공증착을 행하도록 구성되어 있어도 되며, 증착원(102)과, 제2의 제1 화합물 및 제2의 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원 중 2개의 증착원으로부터 공증착을 행하도록 구성되어 있어도 된다. 또한, 증착원(102)과는 별개로, 호스트 재료를 포함하는 증착원이나 도펀트를 포함하는 증착원을 이용하는 것이나, 제1 화합물이나 제2 화합물을 위한 증착원을 증가시키는 것도 가능하다. 여기에서, 제2의 제1 화합물 및 제2의 제2 화합물의 설명과 바람직한 범위, 구체예에 대해서는, 각각, (제1 화합물), (제2 화합물)란의 기재를 참조할 수 있다. 또, 제2의 제1 화합물 및 제2의 제2 화합물은, 각각 1종류여도 되고 2종류 이상이어도 된다.
또, 진공 증착 장치는, 기판 지지부(102)에, 기판(10)을 수평으로 유지한 상태에서, 기판(10)의 소정 위치를 회전 중심으로 하여 소정의 속도로 회전시키는 회전 장치를 갖고 있어도 된다. 공증착 중에 기판(10)을 회전 장치에 의하여 회전시킴으로써, 형성되는 막의 막두께 분포의 균일화를 도모할 수 있다. 또, 진공 증착 장치는, 증착 재료의 증산을 차폐하는 셔터나, 성막된 막의 막두께를 계측하는 막두께 합계 등을 구비하고 있어도 된다.
[제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막]
본 발명에서 형성하는 막은, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막이다.
본 발명에서 형성하는 막은, 제1 화합물과 제2 화합물만으로 구성되어 있어도 되고, 그 외의 재료를 포함하고 있어도 된다. 그 외의 재료로서 호스트 재료나 도펀트를 들 수 있다. 그 외의 재료를 포함하는 막은, 증착원에, 제1 화합물과 제2 화합물에 더하여, 그 외의 재료를 함유시킴으로써 형성할 수 있다.
제1 화합물, 제2 화합물, 호스트 재료 및 도펀트의 설명과 바람직한 범위, 구체예에 대해서는, 증착원에 이용하는 제1 화합물, 제2 화합물, 호스트 재료 및 도펀트에 대한 설명과 바람직한 범위, 구체예를 참조할 수 있다. 또, 막이 포함하는 제1 화합물, 제2 화합물 및 필요에 따라 이용하는 호스트 재료, 도펀트는, 각각 1종류여도 되고, 2종류 이상이어도 된다.
막에는, 제1 화합물이 제2 화합물보다 많이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또, 막에 있어서의 제1 화합물의 함유율은, 50중량% 이상인 것이 바람직하고, 80중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 95중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 막에 있어서의 제1 화합물의 함유율은, 99.9중량% 이하인 것이 바람직하고, 99중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 95중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
막에 있어서의 제2 화합물의 함유율은, 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.5중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 막에 있어서의 제2 화합물의 함유율은, 10중량% 미만인 것이 바람직하고, 5중량% 미만인 것이 보다 바람직하며, 3중량% 미만인 것이 더 바람직하다.
막이 호스트 재료를 포함하는 경우, 그 호스트 재료의 함유율은, 15중량% 이상인 것이 바람직하고, 50중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 65중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 막에 있어서의 호스트 재료의 함유율은, 99.9중량% 이하인 것이 바람직하고, 99중량% 이하인 것이 보다 바람직하며, 90중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
막이 호스트 재료를 포함하는 경우, 막에 있어서의 제1 화합물의 함유율은, 1중량% 이상인 것이 바람직하고, 10중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 20중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 상한에 대해서는, 99.9중량% 이하인 것이 바람직하며, 80중량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 50중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
막이 호스트 재료를 포함하는 경우, 막에 있어서의 제2 화합물의 함유율은, 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.1중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.5중량% 이상인 것이 더 바람직하고, 또, 상한에 대해서는, 50중량% 미만인 것이 바람직하며, 10중량% 미만인 것이 보다 바람직하고, 5중량% 이하인 것이 더 바람직하며, 3중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
막이 도펀트를 포함하는 경우, 막에 있어서의 도펀트의 함유율은, 0.01중량% 이상인 것이 바람직하고, 0.05중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 0.1중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 막에 있어서의 도펀트의 함유율은, 50중량% 미만인 것이 바람직하고, 10중량% 미만인 것이 보다 바람직하며, 5중량% 미만인 것이 더 바람직하고, 3중량% 이하인 것이 더 바람직하다.
막이 제1 화합물과 제2 화합물 이외의 재료를 포함하는 경우, 막에 있어서의 제1 화합물과 제2 화합물의 합계량의 비율은, 10중량% 이상인 것이 바람직하고, 20중량% 이상인 것이 보다 바람직하며, 50중량% 이상인 것이 더 바람직하다. 또, 상한에 대해서는, 85중량% 미만인 것이 바람직하다.
막에 있어서의 제1 화합물이나 제2 화합물의 함유율은, 액체 크로마토그래프(LC)나 핵자기 공명(NMR)에 의하여 측정할 수 있다. 또, 이들 함유율은, 각 재료의 증착원에 있어서의 함유율이나, 진공 증착 장치의 진공도, 증착원의 가열 온도, 성막 레이트 등에 의하여 제어할 수 있다.
본 발명의 제조 방법으로 형성된 막은, 여기광의 조사나 전류 주입에 의하여 발광한다. 발광은 막에 포함되는 제2 화합물로부터 발생하고, 제1 화합물이나 호스트 재료로부터의 발광이 있어도 상관없다. 또, 막이 도펀트를 더 포함하는 경우에는, 발광은 제2 화합물과 도펀트로부터 발생한다. 발광하는 광은, 통상의 형광만이어도 되고, 지연 형광만이어도 되며, 형광과 지연 형광을 포함하고 있어도 되지만, 지연 형광을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 제조 방법으로 형성된 막은 지연 형광을 방사하는 것이 바람직하다. 막이 지연 형광을 방사한다는 것은, 그 막에 있어서 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차가 확실히 발생하는 것을 의미하고 있으며, 그 역항간 교차에 의하여, 여기 삼중항 에너지가 여기 일중항 에너지로 변환되어, 제1 화합물이나 제2 화합물의 형광 발광에 유효하게 이용될 수 있다.
막에 있어서의 지연 형광의 방사는, 질소 분위기하나 진공하와 같은 산소 비존재하의 조건에서, 광 여기 종료 후의 발광 감쇠 측정에 의하여 관측할 수 있다. 지연 형광의 정의에 대해서는, (제1 화합물)란의 기재를 참조할 수 있다.
이하에 있어서, 본 발명에서 형성하는 막의 구체예를 예시한다. 단, 본 발명에서 형성하는 막은 이들 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 표 1 중, 횡렬에 나타내는 T를 붙인 번호(T번호)는 제1 화합물에 이용한 화합물의 번호를 나타내고, 종렬에 나타내는 F를 붙인 번호(F번호)는 제2 화합물에 이용한 화합물의 번호를 나타내며, 각 번호란이 교차한 위치에 있는 번호는, 대응하는 T번호의 화합물을 제1 화합물로서 포함하고, 대응하는 F번호의 화합물을 제2 화합물로서 포함하는 막의 번호를 나타낸다. 이들 중에서, 바람직한 막은, 화합물 T1과 화합물 F88, 화합물 T2와 화합물 F88, 화합물 T3과 화합물 F88, 화합물 T4와 화합물 F20, 화합물 T4와 화합물 F21, 화합물 T4와 화합물 F34, 화합물 T5와 화합물 F20, 화합물 T5와 화합물 F21, 화합물 T5와 화합물 F34, 화합물 T6과 화합물 F20, 화합물 T6과 화합물 F21, 화합물 T6과 화합물 F34, 화합물 T7과 화합물 F20, 화합물 T7과 화합물 F21, 화합물 T7과 화합물 F34, 화합물 T8과 화합물 F76, 화합물 T9와 화합물 F76, 화합물 T10과 화합물 F71, 화합물 T11과 화합물 F71을 각각 조합한 막이다.
[표 1-1]
[표 1-2]
[표 1-3]
[표 1-4]
[표 1-5]
[표 1-6]
[표 1-7]
[표 1-8]
[표 1-9]
[표 1-10]
[표 1-11]
[표 1-12]
[표 1-13]
[표 1-14]
[표 1-15]
[표 1-16]
[표 1-17]
[표 1-18]
<유기 반도체 소자의 제조 방법>
다음으로, 본 발명의 유기 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 유기 반도체 소자의 제조 방법은, 본 발명의 막의 제조 방법에 의하여 층을 형성하는 공정을 갖는다.
본 발명의 막의 제조 방법에 대해서는, <막의 제조 방법>란의 기재를 참조할 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의하여 제조되는 유기 반도체 소자는, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 층을 갖는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 구체예로서, 유기 일렉트로 루미네선스 소자(유기 일렉트로 루미네선스 디바이스), 유기 포토 루미네선스 소자(유기 광 루미네선스 디바이스), 반도체 레이저 소자, 축광 소자 등의 유기 발광 소자나, 유기 박막 태양 전지, 유기 전계 효과형 트랜지스터, 유기 열전 소자, 유기 압전 소자 등을 들 수 있다. 이들 소자 중, 유기 발광 소자에서는, 예를 들면 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 발광층을 본 발명의 막의 제조 방법에 의하여 형성할 수 있다. 어느 유기 반도체 소자에 있어서도, 본 발명의 막의 제조 방법을 이용하여, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 층을 형성함으로써, 그 층이 양호한 막질로 형성되어, 우수한 특성을 나타낸다. 특히, 형성된 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 층이 지연 형광을 방사하는 경우에는, [제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막]란에서 설명한 것과 동일한 이유에 의하여, 높은 발광 효율이 얻어진다.
또한, 유기 반도체 소자를 구성하는 층 중, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 층 이외의 층의 제막 방법은 특별히 한정되지 않고, 드라이 프로세스, 웨트 프로세스 중 어느 것으로 제작해도 된다.
<본 발명의 응용예>
이하에 있어서, 본 발명의 유기 발광 디바이스(유기 발광 소자)에 대한 응용에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서 "식 (I)의 화합물", "본 발명의 발광 재료", "본 발명의 화합물" 및 "TADF 분자"는 "제1 화합물"로 대체하는 것으로 하고, "다른 발광 재료"는 "제2 화합물"로 대체하는 것으로 한다. 또, "발광층"란에 있어서의 "몇 개의 실시형태에서는, 발광 재료만이 발광층으로서 이용된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층은 발광 재료와 호스트 재료를 포함한다."라는 기재는 "발광층은, 제1 화합물과 제2 화합물을 포함하고, 호스트 재료를 더 포함하고 있어도 된다."로 대체하는 것으로 한다. 이하에 있어서 유기 발광 디바이스에 대한 응용에 대하여 설명한 후에, 용어의 정의에 대하여도 설명한다. 단, 지금까지의 명세서의 기재에서 이미 설명되어 있는 것에 대해서는, 이미 이루어져 있는 설명이 우선된다.
본 발명의 일 양태는, 유기 발광 디바이스에 관한 것이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 발광 디바이스는 발광층을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층은 발광 재료로서 식 (I)의 화합물을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 발광 디바이스는 유기 광 루미네선스 디바이스(유기 PL 디바이스)이다. 몇 개의 실시형태에서는, 유기 발광 디바이스는, 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스(유기 EL 디바이스)이다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은, 발광층에 포함되는 다른 발광 재료의 광 방사를(이른바 보조 도펀트로서) 보조한다. 몇 개의 실시형태에서는, 발광층에 포함되는 식 (I)의 화합물은, 그 최저의 여기 일중항 에너지 준위가, 발광층에 포함되는 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위와 발광층에 포함되는 다른 발광 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위의 사이에 포함된다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 광 루미네선스 디바이스는, 적어도 하나의 발광층을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스는, 적어도 양극, 음극, 및 당해 양극과 당해 음극의 사이의 유기층을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기층은, 적어도 발광층을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기층은, 발광층만을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기층은, 발광층에 더하여 1개 이상의 유기층을 포함한다. 유기층의 예로서는, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 장벽층, 정공 장벽층, 전자 주입층, 전자 수송층 및 여기자 장벽층을 들 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 정공 수송층은, 정공 주입 기능을 갖는 정공 주입 수송층이어도 되고, 상기 전자 수송층은, 전자 주입 기능을 갖는 전자 주입 수송층이어도 된다. 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스의 예를 도 1에 나타낸다.
기재:
몇 개의 실시형태에서는, 본 발명의 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스는 기재에 의하여 지지되며, 당해 기재는 특별히 한정되지 않고, 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스에서 일반적으로 이용되는, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 쿼츠 및 실리콘에 의하여 형성된 어느 하나의 재료를 이용하면 된다.
양극:
몇 개의 실시형태에서는, 유기 일렉트로 루미네선스 장치의 양극은, 금속, 합금, 도전성 화합물 또는 그들의 조합으로 제조된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기의 금속, 합금 또는 도전성 화합물은 높은 일 함수(4eV 이상)를 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 금속은 Au이다. 몇 개의 실시형태에서는, 도전성의 투명 재료는, CuI, 산화 인듐·주석(ITO), SnO2 및 ZnO로부터 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, IDIXO(In2O3-ZnO) 등의, 투명한 도전성 필름을 형성할 수 있는 어모퍼스 재료를 사용한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 양극은 박막이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 박막은 증착 또는 스퍼터링에 의하여 제작된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 필름은 포토리소그래피 방법에 의하여 패턴화된다. 몇 개의 실시형태에서는, 패턴이 고정밀도일 필요가 없는(예를 들면 약 100μm 이상) 경우, 당해 패턴은, 전극 재료에 대한 증착 또는 스퍼터링에 적합한 형상의 마스크를 이용하여 형성해도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 유기 도전성 화합물 등의 코팅 재료를 도포할 수 있을 때, 프린트법이나 코팅법 등의 습식 필름 형성 방법이 이용된다. 몇 개의 실시형태에서는, 방사광이 양극을 통과할 때, 양극은 10% 초과의 투과도를 갖고, 당해 양극은, 단위 면적당 수백 옴 이하의 시트 저항을 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 양극의 두께는 10~1,000nm이다. 몇 개의 실시형태에서는, 양극의 두께는 10~200nm이다. 몇 개의 실시형태에서는, 양극의 두께는 이용하는 재료에 따라 변동된다.
음극:
몇 개의 실시형태에서는, 상기 음극은, 낮은 일 함수를 갖는 금속(4eV 이하)(전자 주입 금속이라고 칭해진다), 합금, 도전성 화합물 또는 그 조합 등의 전극 재료로 제작된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 전극 재료는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘-구리 혼합물, 마그네슘-은 혼합물, 마그네슘-알루미늄 혼합물, 마그네슘-인듐 혼합물, 알루미늄-산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 인듐, 리튬-알루미늄 혼합물 및 희토류 원소로부터 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 주입 금속과, 전자 주입 금속보다 높은 일 함수를 갖는 안정적인 금속인 제2의 금속의 혼합물이 이용된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 혼합물은, 마그네슘-은 혼합물, 마그네슘-알루미늄 혼합물, 마그네슘-인듐 혼합물, 알루미늄-산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 리튬-알루미늄 혼합물 및 알루미늄으로부터 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 혼합물은 전자 주입 특성 및 산화에 대한 내성을 향상시킨다. 몇 개의 실시형태에서는, 음극은, 증착 또는 스퍼터링에 의하여 전극 재료를 박막으로 하여 형성시킴으로써 제조된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 음극은 단위 면적당 수백 옴 이하의 시트 저항을 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 음극의 두께는 10nm~5μm이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 음극의 두께는 50~200nm이다. 몇 개의 실시형태에서는, 방사광을 투과시키기 위하여, 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스의 양극 및 음극 중 어느 하나는 투명 또는 반투명이다. 몇 개의 실시형태에서는, 투명 또는 반투명의 일렉트로 루미네선스 디바이스는 광 방사 휘도를 향상시킨다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 음극을, 상기 양극에 관하여 상술한 도전성의 투명한 재료로 형성됨으로써, 투명 또는 반투명의 음극이 형성된다. 몇 개의 실시형태에서는, 디바이스는 양극과 음극을 포함하지만, 모두 투명 또는 반투명이다.
발광층:
몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층은, 양극 및 음극으로부터 각각 주입된 정공 및 전자가 재결합하여 여기자를 형성하는 층이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 층은 광을 발한다.
몇 개의 실시형태에서는, 발광 재료만이 발광층으로서 이용된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층은 발광 재료와 호스트 재료를 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광 재료는, 식 (I)의 하나 이상의 화합물이다. 몇 개의 실시형태에서는, 유기 일렉트로 루미네선스 디바이스 및 유기 광 루미네선스 디바이스의 광 방사 효율을 향상시키기 위하여, 상기 발광 재료에 있어서 발생하는 일중항 여기자 및 삼중항 여기자를, 상기 발광 재료 내에 구속시킨다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층 중에 발광 재료에 더하여 호스트 재료를 이용한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 호스트 재료는 유기 화합물이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 화합물은 여기 일중항 에너지 및 여기 삼중항 에너지를 갖고, 그 적어도 하나는, 본 발명의 발광 재료의 그들보다 높다. 몇 개의 실시형태에서는, 본 발명의 발광 재료 중에서 발생하는 일중항 여기자 및 삼중항 여기자는, 본 발명의 발광 재료의 분자 중에 구속된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 일중항 및 삼중항의 여기자는, 광 방사 효율을 향상시키기 위하여 충분히 구속된다. 몇 개의 실시형태에서는, 높은 광 방사 효율이 아직 얻어짐에도 불구하고, 상기 일중항 여기자 및 삼중항 여기자는 충분히 구속되지 않아, 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 광 방사 효율이 높은 호스트 재료는, 특별히 한정되지 않는다. 몇 개의 실시형태에서는, 본 발명의 디바이스의 발광층 중의 발광 재료에 있어서, 광 방사가 발생한다. 몇 개의 실시형태에서는, 방사광은 형광 및 지연 형광의 양방을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 방사광은, 호스트 재료로부터의 방사광을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 방사광은, 호스트 재료로부터의 방사광으로 이루어진다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 방사광은, 식 (I)의 화합물로부터의 방사광과, 호스트 재료로부터의 방사광을 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, TADF 분자와 호스트 재료가 이용된다. 몇 개의 실시형태에서는, TADF는 보조 도펀트이다.
몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료를 이용할 때, 상기 발광층에 포함되는 발광 재료로서의 본 발명의 화합물의 양은 0.1중량% 이상이다. 몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료를 이용할 때, 상기 발광층에 포함되는 발광 재료로서의 본 발명의 화합물의 양은 1중량% 이상이다. 몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료를 이용할 때, 상기 발광층에 포함되는 발광 재료로서의 본 발명의 화합물의 양은 50중량% 이하이다. 몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료를 이용할 때, 상기 발광층에 포함되는 발광 재료로서의 본 발명의 화합물의 양은 20중량% 이하이다. 몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료를 이용할 때, 상기 발광층에 포함되는 발광 재료로서의 본 발명의 화합물의 양은 10중량% 이하이다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층의 호스트 재료는, 정공 수송 기능 및 전자 수송 기능을 갖는 유기 화합물이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층의 호스트 재료는, 방사광의 파장이 증가하는 것을 방지하는 유기 화합물이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층의 호스트 재료는, 높은 유리 전이 온도를 갖는 유기 화합물이다.
주입층:
주입층은, 전극과 유기층의 사이의 층이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 주입층은 구동 전압을 감소시켜, 광 방사 휘도를 증강시킨다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 주입층은, 정공 주입층과 전자 주입층을 포함한다. 상기 주입층은, 양극과 발광층 또는 정공 수송층의 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층의 사이에 배치할 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 주입층이 존재한다. 몇 개의 실시형태에서는, 주입층이 존재하지 않는다.
장벽층:
장벽층은, 발광층에 존재하는 전하(전자 또는 정공) 및/또는 여기자가, 발광층의 외측으로 확산되는 것을 저지할 수 있는 층이다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 장벽층은, 발광층과 정공 수송층의 사이에 존재하고, 전자가 발광층을 통과하여 정공 수송층에 도달하는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 장벽층은, 발광층과 전자 수송층의 사이에 존재하고, 정공이 발광층을 통과하여 전자 수송층에 도달하는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 장벽층은, 여기자가 발광층의 외측으로 확산되는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 장벽층 및 정공 장벽층은 여기자 장벽층을 구성한다. 본 명세서에서 이용하는 용어 "전자 장벽층" 또는 "여기자 장벽층"에는, 전자 장벽층의, 및 여기자 장벽층의 기능의 양방을 갖는 층이 포함된다.
정공 장벽층:
정공 장벽층은, 전자 수송층으로서 기능한다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자의 수송 동안, 정공 장벽층은 정공이 전자 수송층에 도달하는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 장벽층은, 발광층에 있어서의 전자와 정공의 재결합의 확률을 높인다. 정공 장벽층에 이용하는 재료는, 전자 수송층에 대하여 상술한 것과 동일한 재료여도 된다.
전자 장벽층:
전자 장벽층은, 정공을 수송한다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공의 수송 동안, 전자 장벽층은 전자가 정공 수송층에 도달하는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 장벽층은, 발광층에 있어서의 전자와 정공의 재결합의 확률을 높인다.
여기자 장벽층:
여기자 장벽층은, 발광층에 있어서의 정공과 전자의 재결합을 통하여 발생한 여기자가 전하 수송층까지 확산되는 것을 저지한다. 몇 개의 실시형태에서는, 여기자 장벽층은, 발광층에 있어서의 여기자의 유효한 구속(confinement)을 가능하게 한다. 몇 개의 실시형태에서는, 장치의 광 방사 효율이 향상된다. 몇 개의 실시형태에서는, 여기자 장벽층은, 양극 측과 음극 측 중 어느 하나에서, 및 그 양측의 발광층에 인접한다. 몇 개의 실시형태에서는, 여기자 장벽층이 양극 측에 존재할 때, 당해 층은, 정공 수송층과 발광층의 사이에 존재하고, 당해 발광층에 인접해도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 여기자 장벽층이 음극 측에 존재할 때, 당해 층은, 발광층과 음극의 사이에 존재하고, 당해 발광층에 인접해도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 주입층, 전자 장벽층 또는 동일한 층은, 양극과, 양극 측의 발광층에 인접하는 여기자 장벽층의 사이에 존재한다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 주입층, 전자 장벽층, 정공 장벽층 또는 동일한 층은, 음극과, 음극 측의 발광층에 인접하는 여기자 장벽층의 사이에 존재한다. 몇 개의 실시형태에서는, 여기자 장벽층은, 여기 일중항 에너지와 여기 삼중항 에너지를 포함하고, 그 적어도 하나가, 각각, 발광 재료의 여기 일중항 에너지와 여기 삼중항 에너지보다 높다.
정공 수송층:
정공 수송층은, 정공 수송 재료를 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송층은 단층이다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송층은 복수의 층을 갖는다.
몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송 재료는, 정공의 주입 또는 수송 특성 및 전자의 장벽 특성 중 하나의 특성을 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송 재료는 유기 재료이다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송 재료는 무기 재료이다. 본 발명에서 사용할 수 있는 공지의 정공 수송 재료의 예로서는, 한정되지 않지만, 트라이아졸 유도체, 옥사다이아졸 유도제, 이미다졸 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 폴리아릴알케인 유도제, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌다이아민 유도체, 알릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스타이릴안트라센 유도제, 플루오렌온 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라제인 유도체, 아닐린 코폴리머 및 도전성 폴리머 올리고머(특히 싸이오펜 올리고머), 또는 그 조합을 들 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송 재료는 포피린 화합물, 방향족 3급 아민 화합물 및 스타이릴아민 화합물로부터 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, 정공 수송 재료는 방향족 3급 아민 화합물이다.
전자 수송층:
전자 수송층은, 전자 수송 재료를 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송층은 단층이다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송층은 복수의 층을 갖는다.
몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송 재료는, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송하는 기능만 있으면 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송 재료는 또, 정공 장벽 재료로서도 기능한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 전자 수송층의 예로서는, 한정되지 않지만, 나이트로 치환 플루오렌 유도체, 다이페닐퀴논 유도체, 싸이오피란다이옥사이드 유도체, 카보다이이미드, 플루오레닐리덴메테인 유도체, 안트라퀴노다이메테인, 안트론 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 피리딘 유도체, 다이아진 유도체, 트라이아진 유도체, 또는 그 조합, 또는 그 폴리머를 들 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송 재료는 싸이아다이아졸 유도제 또는 퀴녹살린 유도체이다. 몇 개의 실시형태에서는, 전자 수송 재료는 폴리머 재료이다.
몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은 본 발명의 디바이스의 발광층에 포함된다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은, 발광층 및 적어도 하나의 다른 층에 포함된다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은, 각층(各層)마다 각각 선택된다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은 동일한 것이다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은 각각 다르다. 예를 들면, 식 (I)로 나타나는 화합물은, 상술한 주입층, 장벽층, 정공 장벽층, 전자 장벽층, 여기자 장벽층, 정공 수송층 및 전자 수송층 등에서 사용할 수 있다. 상기 층의 필름 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 당해 층은 건식 공정 및 습식 공정 중 어느 하나에 의하여 제조될 수 있다.
이하에, 유기 일렉트로 루미네선스 소자에 이용할 수 있는 바람직한 재료를 구체적으로 예시한다. 단, 본 발명에 있어서 이용할 수 있는 재료는, 이하의 예시 화합물에 의하여 한정적으로 해석되는 경우는 없다. 또, 특정 기능을 갖는 재료로서 예시한 화합물이더라도, 그 외의 기능을 갖는 재료로서 전용(轉用)하는 것도 가능하다.
몇 개의 실시형태에서는, 호스트 재료는 이하로 이루어지는 군으로부터 선택된다:
[화학식 9-1]
[화학식 9-2]
디바이스:
몇 개의 실시형태에서는, 본 발명의 화합물은 디바이스 중에 포함된다. 예를 들면, 디바이스에는, OLED 밸브, OLED 램프, 텔레비전용 디스플레이, 컴퓨터용 모니터, 휴대전화 및 태블릿이 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
몇 개의 실시형태에서는, 전자 디바이스는, 양극, 음극, 및 당해 양극과 당해 음극의 사이의 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층을 갖는 OLED를 포함하고, 상기 발광층은 호스트 재료와 식 (I)의 화합물을 포함한다.
몇 개의 실시형태에서는, OLED의 발광층은, 식 (I)의 화합물이 형광 이미터(emitter)를 위하여 삼중항을 일중항으로 변환하는 형광 재료를 더 포함한다.
몇 개의 실시형태에서는, 본원 명세서에 기재된 구성물은, OLED 또는 광전자 디바이스 등의, 다양한 감광성 또는 광활성화 디바이스에 포함될 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 구성물은 디바이스 내의 전하 이동 또는 에너지 이동의 촉진에, 및/또는 정공 수송 재료로서 유용할 수 있다. 상기 디바이스로서는, 예를 들면 유기 발광 다이오드(OLED), 유기 집적 회선(OIC), 유기 전계 효과 트랜지스터(O-FET), 유기 박막 트랜지스터(O-TFT), 유기 발광 트랜지스터(O-LET), 유기 태양 전지(O-SC), 유기 광학 검출 장치, 유기 광 수용체, 유기 자장 ??칭(field-quench) 장치(O-FQD), 발광 연료 전지(LEC) 또는 유기 레이저 다이오드(O-레이저)를 들 수 있다.
밸브 또는 램프:
몇 개의 실시형태에서는, 전자 디바이스는, 양극, 음극, 당해 양극과 당해 음극의 사이의 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층을 포함하는 OLED를 포함하고, 당해 발광층은, 호스트 재료와, 발광 재료인 식 (I)의 화합물과, OLED 드라이버 회로를 포함한다.
몇 개의 실시형태에서는, 디바이스는 색채가 다른 OLED를 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, 디바이스는 OLED의 조합을 포함하는 어레이를 포함한다. 몇 개의 실시형태에서는, OLED의 상기 조합은, 3색의 조합(예를 들면 RGB)이다. 몇 개의 실시형태에서는, OLED의 상기 조합은, 적색도 녹색도 청색도 아닌 색(예를 들면 오렌지색 및 황녹색)의 조합이다. 몇 개의 실시형태에서는, OLED의 상기 조합은, 2색, 4색 또는 그 이상의 색의 조합이다.
몇 개의 실시형태에서는, 디바이스는,
장착면을 갖는 제1 면과 그와 반대의 제2 면을 갖고, 적어도 하나의 개구부를 획정(劃定)하는 회로 기판과,
상기 장착면 상의 적어도 하나의 OLED이며, 당해 적어도 하나의 OLED가, 양극, 음극, 및 당해 양극과 당해 음극의 사이의 발광층을 포함하는 적어도 하나의 유기층을 포함하고, 당해 발광층이 호스트 재료와 발광 재료인 식 (I)의 화합물을 포함하는, 발광하는 구성을 갖는 적어도 하나의 OLED와,
회로 기판용의 하우징과,
상기 하우징의 단부(端部)에 배치된 적어도 하나의 커넥터이며, 상기 하우징 및 상기 커넥터가 조명 설비에 대한 장착에 적합한 패키지를 획정하는, 적어도 하나의 커넥터를 구비하는 OLED 라이트이다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 OLED 라이트는, 복수의 방향으로 광이 방사되도록 회로 기판에 장착된 복수의 OLED를 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 제1 방향으로 발생된 일부의 광은 편광되어 제2 방향으로 방사된다. 몇 개의 실시형태에서는, 반사기를 이용하여 제1 방향으로 발생된 광을 편광한다.
디스플레이 또는 스크린:
몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은 스크린 또는 디스플레이에 있어서 사용할 수 있다. 몇 개의 실시형태에서는, 식 (I)의 화합물은, 한정되지 않지만 진공 증발, 퇴적, 증착 또는 화학 증착(CVD) 등의 공정을 이용하여 기재 상으로 퇴적시킨다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 기재는, 독특한 애스펙트비의 픽셀을 제공하는 2면 에칭에 있어서 유용한 포토 플레이트 구조이다. 상기 스크린(또한 마스크라고도 불린다)은, OLED 디스플레이의 제조 공정에서 이용된다. 대응하는 아트 워크 패턴의 설계에 의하여, 수직 방향에서는 픽셀의 사이의 매우 가파르고 좁은 타이 바의, 및 수평 방향에서는 큰 광범위의 사각(斜角) 개구부의 배치를 가능하게 한다. 이로써, TFT 백 플레인 상으로의 화학 증착을 최적화하면서, 고해상도 디스플레이에 필요해지는 픽셀의 미세한 패턴 구성이 가능해진다.
픽셀의 내부 패터닝에 의하여, 수평 및 수직 방향에서의 다양한 애스펙트비의 3차원 픽셀 개구부를 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 픽셀 영역 중 화상화된 "스트라이프" 또는 하프톤 원(圓)의 사용은, 이들 특정 패턴을 언더 컷하여 기재로부터 제거될 때까지, 특정 영역에 있어서의 에칭이 보호된다. 그때, 모든 픽셀 영역은 동일한 에칭 속도로 처리되지만, 그 깊이는 하프톤 패턴에 의하여 변화한다. 하프톤 패턴의 사이즈 및 간격을 변경함으로써, 픽셀 내에서의 보호율이 다양한 다른 에칭이 가능해져, 가파른 수직 사각을 형성하는데 필요한 국재화(局在化)된 깊은 에칭이 가능해진다.
증착 마스크용의 바람직한 재료는 인바(invar)이다. 인바는, 제철소에서 긴 박형 시트상에 냉연(冷延)된 금속 합금이다. 인바는, 니켈 마스크로서 스핀 맨드릴 상으로 전착할 수 없다. 증착용 마스크 내에 개구 영역을 형성하기 위한 적절하고 또한 저비용의 방법은, 습식 화학 에칭에 의한 방법이다.
몇 개의 실시형태에서는, 스크린 또는 디스플레이 패턴은, 기재 상의 픽셀 매트릭스이다. 몇 개의 실시형태에서는, 스크린 또는 디스플레이 패턴은, 리소그래피(예를 들면 포토리소그래피 및 e빔 리소그래피)를 사용하여 가공된다. 몇 개의 실시형태에서는, 스크린 또는 디스플레이 패턴은, 습식 화학 에칭을 사용하여 가공된다. 가일층의 실시형태에서는, 스크린 또는 디스플레이 패턴은, 플라즈마 에칭을 사용하여 가공된다.
본 발명의 화합물을 이용한, 디바이스의 제조 방법:
OLED 디스플레이는, 일반적으로는, 대형의 마더 패널을 형성하고, 다음으로 당해 마더 패널을 셀 패널 단위로 절단함으로써 제조된다. 통상은, 마더 패널 상의 각 셀 패널은, 베이스 기재 상에, 활성층과 소스/드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, 상기 TFT에 평탄화 필름을 도포하여, 픽셀 전극, 발광층, 대전극 및 캡슐화층을 순서대로 경시적으로 형성하며, 상기 마더 패널로부터 절단함으로써 형성된다.
OLED 디스플레이는, 일반적으로는, 대형의 마더 패널을 형성하고, 다음으로 당해 마더 패널을 셀 패널 단위로 절단함으로써 제조된다. 통상은, 마더 패널 상의 각 셀 패널은, 베이스 기재 상에, 활성층과 소스/드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, 상기 TFT에 평탄화 필름을 도포하여, 픽셀 전극, 발광층, 대전극 및 캡슐화층을 순서대로 경시적으로 형성하며, 상기 마더 패널로부터 절단함으로써 형성된다.
본 발명의 다른 양태에서는, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이의 제조 방법을 제공하며, 당해 방법은,
마더 패널의 베이스 기재 상에 장벽층을 형성하는 공정과,
상기 장벽층 상에, 셀 패널 단위로 복수의 디스플레이 유닛을 형성하는 공정과,
상기 셀 패널의 디스플레이 유닛의 각각의 위에 캡슐화층을 형성하는 공정과,
상기 셀 패널 간의 인터페이스부에 유기 필름을 도포하는 공정을 포함한다.
몇 개의 실시형태에서는, 장벽층은, 예를 들면 SiNx로 형성된 무기 필름이며, 장벽층의 단부는 폴리이미드 또는 아크릴로 형성된 유기 필름으로 피복된다. 몇 개의 실시형태에서는, 유기 필름은, 마더 패널이 셀 패널 단위로 부드럽게 절단되도록 보조한다.
몇 개의 실시형태에서는, 박막 트랜지스터(TFT)층은, 발광층과, 게이트 전극과, 소스/드레인 전극을 갖는다. 복수의 디스플레이 유닛의 각각은, 박막 트랜지스터(TFT)층과, TFT층 상에 형성된 평탄화 필름과, 평탄화 필름 상에 형성된 발광 유닛을 가져도 되고, 상기 인터페이스부에 도포된 유기 필름은, 상기 평탄화 필름의 재료와 동일한 재료로 형성되어, 상기 평탄화 필름의 형성과 동시에 형성된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광 유닛은, 부동태화층과, 그 사이의 평탄화 필름과, 발광 유닛을 피복하여 보호하는 캡슐화층에 의하여 TFT층과 연결된다. 상기 제조 방법 중 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 필름은, 디스플레이 유닛에도 캡슐화층에도 연결되지 않는다.
상기 유기 필름과 평탄화 필름의 각각은, 폴리이미드 및 아크릴 중 어느 하나를 포함해도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 장벽층은 무기 필름이어도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 베이스 기재는 폴리이미드로 형성되어도 된다. 상기 방법은 또한, 폴리이미드로 형성된 베이스 기재의 하나의 표면에 장벽층을 형성하기 전에, 당해 베이스 기재의 또 하나의 표면에 유리 재료로 형성된 캐리어 기재를 장착하는 공정과, 인터페이스부를 따른 절단 전에, 상기 캐리어 기재를 베이스 기재로부터 분리하는 공정을 포함해도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 OLED 디스플레이는 플렉시블한 디스플레이이다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 부동태화층은, TFT층의 피복을 위하여 TFT층 상에 배치된 유기 필름이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 평탄화 필름은, 부동태화층 상에 형성된 유기 필름이다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 평탄화 필름은, 장벽층의 단부에 형성된 유기 필름과 동일하게, 폴리이미드 또는 아크릴로 형성된다. 몇 개의 실시형태에서는, OLED 디스플레이의 제조 시, 상기 평탄화 필름 및 유기 필름은 동시에 형성된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 필름은, 장벽층의 단부에 형성되어도 되고, 그로써, 당해 유기 필름의 일부가 직접 베이스 기재와 접촉하며, 당해 유기 필름의 나머지 부분이, 장벽층의 단부를 둘러싸면서, 장벽층과 접촉한다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 발광층은, 픽셀 전극과, 대전극과, 당해 픽셀 전극과 당해 대전극의 사이에 배치된 유기 발광층을 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 픽셀 전극은, TFT층의 소스/드레인 전극에 연결되어 있다.
몇 개의 실시형태에서는, TFT층을 통하여 픽셀 전극에 전압이 인가될 때, 픽셀 전극과 대전극의 사이에 적절한 전압이 형성되며, 그로써 유기 발광층이 광을 방사하여, 그로써 화상이 형성된다. 이하, TFT층과 발광 유닛을 갖는 화상 형성 유닛을, 디스플레이 유닛이라고 칭한다.
몇 개의 실시형태에서는, 디스플레이 유닛을 피복하여, 외부의 수분의 침투를 방지하는 캡슐화층은, 유기 필름과 무기 필름이 교대로 적층되는 박막상의 캡슐화 구조에 형성되어도 된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 캡슐화층은, 복수의 박막이 적층된 박막상 캡슐화 구조를 갖는다. 몇 개의 실시형태에서는, 인터페이스부에 도포되는 유기 필름은, 복수의 디스플레이 유닛의 각각과 간격을 두고 배치된다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 유기 필름은, 일부의 유기 필름이 직접 베이스 기재와 접촉하며, 유기 필름의 나머지 부분이 장벽층의 단부를 둘러싸는 한편 장벽층과 접촉하는 양태로 형성된다.
일 실시형태에서는, OLED 디스플레이는 플렉시블이며, 폴리이미드로 형성된 유연한 베이스 기재를 사용한다. 몇 개의 실시형태에서는, 상기 베이스 기재는 유리 재료로 형성된 캐리어 기재 상에 형성되고, 다음으로 당해 캐리어 기재가 분리된다.
몇 개의 실시형태에서는, 장벽층은, 캐리어 기재의 반대 측의 베이스 기재의 표면에 형성된다. 일 실시형태에서는, 상기 장벽층은, 각 셀 패널의 사이즈에 따라 패턴화된다. 예를 들면, 베이스 기재가 마더 패널의 모든 표면 상에 형성되는 한편, 장벽층이 각 셀 패널의 사이즈에 따라 형성되고, 그로써, 셀 패널의 장벽층의 사이의 인터페이스부에 홈이 형성된다. 각 셀 패널은, 상기 홈을 따라 절단할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기의 제조 방법은, 추가로 인터페이스부를 따라 절단하는 공정을 포함하고, 거기에는 홈이 장벽층에 형성되며, 적어도 일부의 유기 필름이 홈에서 형성되어, 당해 홈이 베이스 기재에 침투하지 않는다. 몇 개의 실시형태에서는, 각 셀 패널의 TFT층이 형성되며, 무기 필름인 부동태화층과 유기 필름인 평탄화 필름이, TFT층 상에 배치되어, TFT층을 피복한다. 예를 들면 폴리이미드 또는 아크릴제의 평탄화 필름이 형성됨과 동시에, 인터페이스부의 홈은, 예를 들면 폴리이미드 또는 아크릴제의 유기 필름으로 피복된다. 이것은, 각 셀 패널이 인터페이스부에서 홈을 따라 절단될 때, 발생한 충격을 유기 필름에 흡수시킴으로써 금이 발생하는 것을 방지한다. 즉, 모든 장벽층이 유기 필름 없이 완전히 노출되어 있는 경우, 각 셀 패널이 인터페이스부에서 홈을 따라 절단될 때, 발생한 충격이 장벽층에 전달되며, 그로써 금이 발생하는 리스크가 증가한다. 그러나, 일 실시형태에서는, 장벽층 간의 인터페이스부의 홈이 유기 필름으로 피복되어, 유기 필름이 없으면 장벽층에 전달될 수 있는 충격을 흡수하기 위하여, 각 셀 패널을 소프트하게 절단하여, 장벽층에서 금이 발생하는 것을 방지해도 된다. 일 실시형태에서는, 인터페이스부의 홈을 피복하는 유기 필름 및 평탄화 필름은, 서로 간격을 두고 배치된다. 예를 들면, 유기 필름 및 평탄화 필름이 하나의 층으로서 서로 접속되어 있는 경우에는, 평탄화 필름과 유기 필름이 남아 있는 부분을 통하여 디스플레이 유닛에 외부의 수분이 침입할 우려가 있기 때문에, 유기 필름 및 평탄화 필름은, 유기 필름이 디스플레이 유닛으로부터 간격을 두고 배치되는 것과 같이, 서로 간격을 두고 배치된다.
몇 개의 실시형태에서는, 디스플레이 유닛은, 발광 유닛의 형성에 의하여 형성되며, 캡슐화층은, 디스플레이 유닛을 피복하기 위하여 디스플레이 유닛 상에 배치된다. 이로써, 마더 패널이 완전히 제조된 후, 베이스 기재를 담지하는 캐리어 기재가 베이스 기재로부터 분리된다. 몇 개의 실시형태에서는, 레이저 광선이 캐리어 기재로 방사되면, 캐리어 기재는, 캐리어 기재와 베이스 기재의 사이의 열팽창률의 상위(相違)에 의하여, 베이스 기재로부터 분리된다.
몇 개의 실시형태에서는, 마더 패널은, 셀 패널 단위로 절단된다. 몇 개의 실시형태에서는, 마더 패널은, 커터를 이용하여 셀 패널 간의 인터페이스부를 따라 절단된다. 몇 개의 실시형태에서는, 마더 패널이 따라 절단되는 인터페이스부의 홈이 유기 필름으로 피복되어 있기 때문에, 절단 동안, 당해 유기 필름이 충격을 흡수한다. 몇 개의 실시형태에서는, 절단 동안, 장벽층에서 금이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
몇 개의 실시형태에서는, 상기 방법은 제품의 불량률을 감소시켜, 그 품질을 안정시킨다.
다른 양태는, 베이스 기재 상에 형성된 장벽층과, 장벽층 상에 형성된 디스플레이 유닛과, 디스플레이 유닛 상에 형성된 캡슐화층과, 장벽층의 단부에 도포된 유기 필름을 갖는 OLED 디스플레이이다.
<정의>
본원 명세서 중에서 특별히 정의되지 않는 한, 본원에서 이용되는 과학적 및 전문적 용어는, 당업자에 의하여 일반적으로 이해되고 있는 의미를 갖는다. 전반적으로는, 본원 명세서에 기재된 화학 물질에 관한 명명법 및 기술은, 당해 기술분야에 있어서 주지이며, 일반적으로 이용되고 있다.
"아실"이라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며, 일반식 하이드로카르빌 C(O)-, 바람직하게는 알킬 C(O)-로 나타나는 기를 가리킨다.
"아실아미노"라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며, 아실기로 치환된 아미노기를 가리키며, 예를 들면, 식 하이드로카르빌 C(O)NH-로 나타낼 수 있다.
"아실옥시"라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며, 일반식 하이드로카르빌 C(O)O-, 바람직하게는 알킬 C(O)O-로 나타나는 기를 가리킨다.
"알콕시"라는 용어는, 산소 원자가 결합한 알킬기를 가리킨다. 대표적인 알콕시기로서, 메톡시기, 트라이플루오로메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, tert-뷰톡시기 등을 들 수 있다.
"알콕시알킬"이라는 용어는, 알콕시기로 치환된 알킬기를 가리키며, 일반식 알킬-O-알킬로 나타낼 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "알켄일"이라는 용어는, 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 지방족기를 가리키며, "비치환 알켄일" 및 "치환 알켄일"이 포함되는 것으로 하고, 후자에 대해서는, 알켄일기의 1개 이상의 탄소 원자 상의 수소 원자를 치환하는 치환기를 갖는 알켄일 부분을 가리킨다. 전형적으로는, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알켄일기는, 특별히 정의되지 않는 한, 1~약 20, 바람직하게는 1~약 10의 탄소 원자수이다. 그와 같은 치환기는, 1개 이상의 이중 결합에 포함되거나 혹은 포함되지 않는 1개 이상의 탄소 원자에 존재할 수 있다. 또한, 그와 같은 치환기에는, 안정성을 저해하지 않는 한에 있어서, 후술하는 바와 같이, 알킬기에 포함될 수 있는 모든 것이 포함된다. 예를 들면, 1개 이상의 알킬기, 카보사이크릴기, 아릴기, 헤테로사이크릴기 또는 헤테로아릴기에 의한 알켄일기의 치환이 포함되는 것으로 한다.
"알킬"기 또는 "알케인"은, 완전히 포화한, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 비방향족 탄화 수소이다. 전형적으로는, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알킬기는, 특별히 정의되지 않는 한, 1~약 20, 바람직하게는 1~약 10의 탄소 원자수이다. 몇 개의 실시형태에서는, 알킬기는, 1~8의 탄소 원자수, 1~6의 탄소 원자수, 1~4의 탄소 원자수, 또는 1~3의 탄소 원자수이다. 직쇄 상 혹은 분기쇄상의 알킬기의 예로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 펜틸기 및 옥틸기를 들 수 있다.
또한, 명세서, 실시예 및 특허청구의 범위 전체를 통하여 이용되는 "알킬"이라는 용어에는, "비치환 알킬" 및 "치환된 알킬"이 포함되는 것으로 하고, 후자에 대해서는, 탄화 수소 골격 중 1개 이상의 치환 가능한 탄소 원자 상의 수소를 치환하는 치환기를 갖는 알킬 부분을 가리킨다. 그와 같은 치환기로서는, 특정되지 않는 한, 예를 들면 할로젠(예를 들면 플루오로기), 하이드록실기, 카보닐기(예를 들면 카복실, 알콕시카보닐, 폼일 또는 아실기), 싸이오카보닐기(예를 들면 싸이오에스터, 싸이오아세테이트 또는 싸이오포르메이트기), 알콕시기, 포스포릴기, 포스페이트기, 포스포네이트기, 포스피네이트기, 아미노기, 아마이드기, 아미딘기, 이민기, 사이아노기, 나이트로기, 아자이드기, 설프하이드릴기, 알킬싸이오기, 설페이트기, 설포네이트기, 설파모일기, 설폰아마이드기, 설폰일기, 헤테로사이크릴기, 아랄킬기 또는 방향족 혹은 복소환식 방향족 부분을 들 수 있다. 바람직한 실시형태에서는, 치환 알킬기 상의 치환기는, C1-6 알킬기, C3-6 사이클로알킬기, 할로젠, 카보닐기, 사이아노기 또는 하이드록시기로부터 선택된다. 보다 바람직한 실시형태에서는, 치환 알킬기 상의 치환기는, 플루오로기, 카보닐기, 사이아노기 또는 하이드록실기로부터 선택된다. 탄화 수소쇄 상의 치환된 부분이, 그 자체로 필요에 따라 치환될 수 있는 것은, 당업자에게 이해되는 바와 같다. 예를 들면, 치환 알킬의 치환기로서는, 치환된 및 비치환의 아미노기, 아자이드기, 이미노기, 아마이드기, 포스포릴기(포스포네이트기 및 포스피네이트기를 포함한다), 설폰일기(설페이트기, 설폰아마이드기, 설파모일기 및 설포네이트기를 포함한다) 및 실릴기, 및, 에터, 알킬싸이오기, 카보닐기(케톤기, 알데하이드기, 카복실레이트기 및 에스터를 포함한다), -CF3, -CN 등을 들 수 있다. 전형적인 치환 알킬기에 대해서는 후술한다. 사이클로알킬기는 추가로, 알킬기, 알켄일기, 알콕시기, 알킬싸이오기, 아미노알킬기, 카보닐기로 치환된 알킬기, -CF3, -CN 등으로 더 치환될 수 있다.
"Cx-y"라는 용어는, 화학기 부분(예를 들면 아실기, 아실옥시기, 알킬기, 알켄일기, 알카인일기 또는 알콕시기)에 관련하여 이용될 때는, 쇄 중에 x~y개의 탄소 원자를 포함하는 기를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, "Cx-y 알킬기"라는 용어에는, 치환 혹은 비치환의 포화 탄화 수소기이고, 쇄 중에 x~y개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄상 알킬기 및 분기쇄상 알킬기가 포함되며, 또 할로알킬기가 포함된다. 바람직한 할로알킬기로서는, 트라이플루오로메틸기, 다이플루오로메틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기 및 펜타플루오로에틸기를 들 수 있다. C0 알킬기란, 기가 말단의 위치에 존재하는 경우에는 수소 원자를, 내부에 존재하는 경우에는 결합을 나타낸다. 용어 "C2-y 알켄일기" 및 "C2-y 알카인일기"는, 길이 및 치환 가능성에 있어서 상기의 알킬기와 유사하거나, 치환 혹은 비치환의 불포화 지방족기이며, 단, 각각, 적어도 하나의 이중 또는 삼중 결합을 갖는 기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "알킬아미노"라는 용어는, 적어도 하나의 알킬기로 치환된 아미노기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "알킬싸이오"라는 용어는, 알킬기로 치환된 싸이올기를 가리키며, 일반식 알킬 S-로 나타날 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "아릴싸이오"라는 용어는, 알킬기로 치환된 싸이올기를 가리키며, 일반식 아릴 S-로 나타날 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "알카인일"이라는 용어는, 적어도 하나의 삼중 결합을 포함하고 있는 지방족기를 가리키며, "비치환 알카인일" 및 "치환된 알카인일"이 포함되는 것으로 하고, 후자에 대해서는, 알카인일기의 하나 이상의 탄소 원자 상의 수소를 치환하는 치환기를 갖는 알카인일 부분을 가리킨다. 전형적으로는, 특별히 정의되지 않는 한, 직쇄상 혹은 분기쇄상의 알카인일기는, 1~약 20, 바람직하게는 1~약 10의 탄소 원자수이다. 그와 같은 치환기는, 1개 이상의 삼중 결합에 포함되거나 혹은 포함되지 않는 1개 이상의 탄소 원자 상에 존재할 수 있다. 또한, 그와 같은 치환기에는, 안정성을 저해하지 않는 한에 있어서, 후술하는 바와 같이, 알킬기에 포함될 수 있는 모든 것이 포함된다. 예를 들면, 1개 이상의 알킬기, 카보사이크릴기, 아릴기, 헤테로사이크릴기 또는 헤테로아릴기에 의한 알카인일기의 치환이 포함되는 것으로 한다.
본 발명에서 이용되는 "아마이드"라는 용어는,
[화학식 10]
으로 나타나는 기를 가리키며, 식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 하이드로카르빌기를 나타내거나, 또는, 2개의 RA는, 그들이 결합하는 N원자와 함께 환 구조 중에 4~8의 원자를 갖는 복소환을 형성한다.
용어 "아민" 및 "아미노"는, 당해 기술분야에서 주지이며, 비치환의 및 치환된 아민 및 그 염을 가리키고, 예를 들면,
[화학식 11]
로 나타나는 부분을 가리키며, 식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 하이드로카르빌기를 나타내거나, 또는, 2개의 RA는, 그들이 결합하는 N원자와 함께 환 구조 중에 4~8의 원자를 갖는 복소환을 형성한다.
본 발명에서 이용되는 "아미노알킬"이라는 용어는, 아미노기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "아랄킬"이라는 용어는, 아릴기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "아릴"이라는 용어에는, 환의 각 원자가 탄소 원자인, 치환되었거나 혹은 비치환의 단환식 방향족기가 포함된다. 바람직하게는, 상기 환은 6 또는 20원환, 보다 바람직하게는 6원환이다. "아릴"이라는 용어에는 또, 2개 이상의 탄소 원자가 2개의 인접하는 환에 공유되는 2개 이상의 환식 환을 갖는 다환계가 포함되고, 당해 환 중 적어도 하나가 방향족이며, 다른 환이, 예를 들면 사이클로알킬기, 사이클로알켄일기, 사이클로알카인일기, 아릴기, 헤테로아릴기 및/또는 헤테로사이크릴기여도 된다. 아릴기로서는, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 페놀, 아닐린 등을 들 수 있다.
"카바메이트"라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며,
[화학식 12]
로 나타나는 기를 가리키고, 식 중, RA는 각각 독립적으로 수소 또는 하이드로카르빌기(예를 들면 알킬기)를 의미하거나, 또는 양방의 RA는, 공통되는 원자와 함께, 환 구조 중에 4~8의 원자를 갖는 복소환을 형성한다.
본 발명에서 이용되는 용어 "탄소환" 및 "탄소환식"은, 환의 각 원자가 탄소 원자인, 포화 혹은 불포화환을 가리킨다. 바람직하게는, 탄소환식기는, 3~20의 탄소 원자수이다. 용어 "탄소환"에는, 방향족의 탄소환 및 비방향족의 탄소환의 양방이 포함된다. 비방향족의 탄소환에는, 모든 탄소 원자가 포화한 사이클로알케인환과, 적어도 하나의 이중 결합을 포함하는 사이클로알켄환이 포함된다. 탄소환에는, 5~7원의 단환식 환 및 8~12원의 2환식 환이 포함된다. 2환식 탄소환의 각 환은, 포화, 불포화 및 방향족의 환으로부터 선택될 수 있다. 탄소환에는, 1개, 2개 또는 3개 이상의 원자가 2개의 환으로 공유된 2환식 분자가 포함된다. "융합 탄소환"이라는 용어는, 환의 각각이 2개의 인접하는 원자를 다른 환과 공유하는 2환식 탄소환을 가리킨다. 융합 탄소환의 각 환은, 포화, 불포화 및 방향족의 환으로부터 선택될 수 있다. 전형적인 실시형태에서는, 방향환(예를 들면 페닐(Ph)기)은, 포화 혹은 불포화환(예를 들면 사이클로헥세인, 사이클로펜테인 또는 사이클로헥센)과 융합해도 된다. 가수(價數)가 허락하는 한, 포화, 불포화 및 방향족 2환식 환의 어떠한 조합도, 탄소환식기의 정의에 포함된다. 전형적인 "탄소환"으로서는, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 바이사이클로[2.2.1]헵테인, 1,5-사이클로옥타다이엔, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌, 바이사이클로[4.2.0]옥타-3-엔, 나프탈렌 및 아다만테인을 들 수 있다. 융합 탄소환의 예로서는, 데칼린, 나프탈렌, 1,2,3,4-테트라하이드로나프탈렌, 바이사이클로[4.2.0]옥테인, 4,5,6,7-테트라하이드로-1H-인 덴 및 바이사이클로[4.1.0]헵타-3-엔을 들 수 있다. "탄소환"은, 수소 원자를 유지할 수 있는 1개 이상의 어떠한 위치에서 치환되어도 된다.
"사이클로알킬"기는, 완전히 포화한 환상 탄화 수소이다. "사이클로알킬"에는, 단환식 및 2환식의 환이 포함된다. 바람직하게는, 사이클로알킬기는 3~20의 탄소 원자수이다. 전형적으로는, 단환식 사이클로알킬기는, 3~약 10의 탄소 원자수, 보다 전형적으로는, 특별히 정의되지 않는 한, 3~8의 탄소 원자수이다. 2환식 사이클로알킬기의 제2의 환은, 포화, 불포화 및 방향족의 환으로부터 선택될 수 있다. 사이클로알킬기에는, 1개, 2개 또는, 3개 이상의 원자가 2개의 환으로 공유된 2환식 분자가 포함된다. "융합 사이클로알킬"이라는 용어는, 환의 각각이 2개의 인접하는 원자를 다른 환과 공유하는 2환식 사이클로알킬을 가리킨다. 융합 2환식 사이클로알킬의 제2의 환은, 포화, 불포화 및 방향족의 환으로부터 선택될 수 있다. "사이클로알켄일"기는, 1개 이상의 이중 결합을 포함하는 환상 탄화 수소이다.
본 발명에서 이용되는 "카보사이크릴알킬"이라는 용어는, 탄소환기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "카보네이트"라는 용어는, -OCO2-RA기를 가리키며, 식 중, -RA는 하이드로카르빌기를 나타낸다.
본 발명에서 이용되는 "카복시"라는 용어는, 식 -CO2H로 나타나는 기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "에스터"라는 용어는, -C(O)ORA기를 가리키며, 식 중, RA는 하이드로카르빌기를 나타낸다.
본 발명에서 이용되는 "에터"라는 용어는, 하이드로카르빌기가 산소 원자를 개재하여 또 하나의 하이드로카르빌기에 연결된 기를 가리킨다. 따라서, 하이드로카르빌기의 에터 치환기는, 하이드로카르빌-O-일 수 있다. 에터는 대칭형이어도 되고 비대칭형이어도 된다. 에터의 예로서는, 한정되지 않지만, 복소환-O-복소환 및 아릴-O-복소환을 들 수 있다. 에터에는 "알콕시알킬"기가 포함되고, 일반식 알킬-O-알킬로 나타날 수 있다.
본 발명에서 이용되는 용어 "할로" 및 "할로젠"은, 할로젠 원자를 의미하고, 염소, 불소, 브로민 및 아이오딘이 포함된다.
본 발명에서 이용되는 용어 "헤타알킬(hetaralkyl)" 및 "헤테로아랄킬"은, 헤타릴기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "헤테로알킬"이라는 용어는, 탄소 원자와 적어도 하나의 헤테로 원자의 포화 혹은 불포화의 쇄이며, 2개의 헤테로 원자가 인접하고 있지 않는 것을 가리킨다.
용어 "헤테로아릴" 및 "헤타릴"에는, 치환 혹은 비치환, 바람직하게는 5~20원환, 보다 바람직하게는 5~6원환의 방향족 단환 구조가 포함되고, 그 환 구조 중에는, 적어도 1개의 헤테로 원자, 바람직하게는 1~4개의 헤테로 원자, 보다 바람직하게는 1 또는 2개의 헤테로 원자가 포함된다. 용어 "헤테로아릴" 및 "헤타릴"에는 또, 2개 이상의 탄소 원자가 2개의 인접하는 환에 공유되는 2개 이상의 환식 환을 갖는 다환계가 포함되고, 환 중 적어도 하나는 복소환이며, 다른 환은, 예를 들면 사이클로알킬기, 사이클로알켄일기, 사이클로알카인일기, 아릴기, 헤테로아릴기 및/또는 헤테로사이크릴기여도 된다. 헤테로아릴기로서는, 예를 들면 피롤, 퓨란, 싸이오펜, 이미다졸, 옥사졸, 싸이아졸, 피라졸, 피리딘, 피라진, 피리다진 및 피리미딘 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "헤테로 원자"라는 용어는, 탄소 원자 또는 수소 원자 이외의 모든 원소의 원자를 의미한다. 바람직한 헤테로 원자는, 질소, 산소 및 황 원자이다.
용어 "헤테로사이크릴", "복소환" 및 "복소환식"은, 치환 혹은 비치환의, 바람직하게는 3~20원환, 보다 바람직하게는 3~7원환의 비방향환 구조를 가리키며, 그 환 구조에는, 적어도 1개의 헤테로 원자, 바람직하게는 1~4개의 헤테로 원자, 보다 바람직하게는 1 또는 2개의 헤테로 원자가 포함된다. 용어 "헤테로사이크릴" 및 "복소환"에는 또, 2개 이상의 탄소 원자가 인접하는 2개의 환에 공유된 2개 이상의 환식 환을 갖는 다환계가 포함되고, 환 중 적어도 하나는 복소환식이며, 다른 환은, 예를 들면 사이클로알킬기, 사이클로알켄일기, 사이클로알카인일기, 아릴기, 헤테로아릴기 및/또는 헤테로사이크릴기여도 된다. 헤테로사이크릴기로서는, 예를 들면 피페리딘, 피페라진, 피롤리딘, 모폴린, 락톤, 락탐 등을 들 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "헤테로사이크릴알킬"이라는 용어는, 복소환기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "하이드로카르빌"이라는 용어는, 탄소 원자를 개재하여 결합하고, 당해 탄소 원자가 =O 또는 =S 치환기를 갖지 않는 기를 가리킨다. 하이드로카르빌기는, 헤테로 원자를 임의로 포함해도 된다. 하이드로카르빌기로서는, 한정되지 않지만, 알킬기, 알켄일기, 알카인일기, 알콕시알킬기, 아미노알킬기, 아랄킬기, 아릴기, 아랄킬기, 카보사이크릴기, 사이클로알킬기, 카보사이크릴알킬기, 헤테로아랄킬기, 탄소 원자를 개재하여 결합한 헤테로아릴기, 탄소 원자를 개재하여 결합한 헤테로사이크릴기, 헤테로사이크릴알킬기 또는 하이드록시알킬기를 들 수 있다. 즉, 메틸기, 에톡시에틸기, 2-피리딜기 및 트라이플루오로메틸기 등의 기는 하이드로카르빌기이지만, 아세틸기(결합하는 탄소 원자 상에 =O 치환기를 갖는다) 및 에톡시기(탄소 원자가 아니라 산소 원자를 개재하여 연결한다) 등의 치환기는 해당하지 않는다.
본 발명에서 이용되는 "하이드록시알킬"이라는 용어는, 하이드록시기로 치환된 알킬기를 가리킨다.
용어 "저급"은, 예를 들면 아실기, 아실옥시기, 알킬기, 알켄일기, 알카인일기 또는 알콕시기 등의 화학 부분에 관련하여 이용될 때, 6 이하의 비수소 원자가 치환기 중에 존재하는 기를 의미한다. "저급 알킬기"는, 예를 들면 6 이하의 탄소 원자수의 알킬기를 가리킨다. 몇 개의 실시형태에서는, 알킬기는 탄소 원자수 1~6, 탄소 원자수 1~4, 또는 탄소 원자수 1~3이다. 특정 실시형태에서는, 본 발명에서 정의되는 아실, 아실옥시, 알킬, 알켄일, 알카인일 또는 알콕시 치환기는, 그들이 단독으로 또는 다른 치환기와의 조합(예를 들면 하이드록시알킬 및 아랄킬기)으로 존재하는 경우(예를 들면, 알킬 치환기의 탄소 원자수를 카운트하는 경우에는 아릴기 내의 원자는 카운트하지 않는다), 각각 저급 아실, 저급 아실옥시, 저급 알킬, 저급 알켄일, 저급 알카인일 또는 저급 알콕시기이다.
용어 "폴리사이크릴", "다환" 및 "다환식"은, 예를 들면 사이클로알킬기, 사이클로알켄일기, 사이클로알카인일기, 아릴기, 헤테로아릴기 및/또는 헤테로사이크릴기 등의 2개 이상으로 형성되고, 인접하는 2개의 환이 2개 이상의 원자를 공유하는 환을 가리키며, 그 경우, 당해 환은 예를 들면 "융합 환"이 된다. 다환에 존재하는 각 환은, 치환되어도 되고, 또는 미치환이어도 된다. 특정 실시형태에서는, 다환을 구성하는 각 환은, 환 중에 3~10개, 바람직하게는 5~7개의 원자를 포함한다.
용어 "폴리(메타페닐렌옥사이드)" 중, "페닐렌"이라는 용어는, 포괄적으로는, 6원의 아릴 또는 6원의 헤테로아릴 부분을 가리킨다. 전형적인 폴리(메타페닐렌옥사이드)는, 본 발명의 개시에 있어서의 제1~제20번째의 양태로서 기재한다.
"실릴"이라는 용어는, 3개의 하이드로카르빌 부분이 결합한 실리콘 부분을 가리킨다.
"치환되었다"라는 용어는, 주쇄 중 1개 이상의 탄소 원자 상의 수소를 치환하는 치환기를 갖는 부분을 가리킨다. 당연히, "치환" 또는 "~로 치환되었다"라고 할 때는, 그와 같은 치환이, 치환되는 원자와 치환기의 가수에 따르는 것이며, 당해 치환에 의하여 화합물이 안정화되는(예를 들면, 전이, 환화, 제거 등의 변화가 자발적으로 발생하지 않는다) 것을 은연중에 포함하는 것이다. 치환되어도 되는 부분에는, 본 명세서에 기재된 모든 적절한 치환기가 포함되고, 예를 들면 아실기, 아실아미노기, 아실옥시기, 알콕시기, 알콕시알킬기, 알켄일기, 알킬기, 알킬아미노기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 알카인일기, 아마이드기, 아미노기, 아미노알킬기, 아랄킬기, 카바메이트기, 카보사이크릴기, 사이클로알킬기, 카보사이크릴알킬기, 카보네이트기, 에스터기, 에터기, 헤테로아랄킬기, 헤테로사이크릴기, 헤테로사이크릴알킬기, 하이드로카르빌기, 실릴기, 설폰기 또는 싸이오에터기를 들 수 있다. 본 명세서에 있어서, "치환되었다"라는 용어는, 유기 화합물에 존재할 수 있는 모든 치환기가 포함되는 것으로 한다. 광의(廣義)로는, 상기의 존재할 수 있는 치환기에는, 비환식 및 환식의, 분기쇄상 및 비분기쇄상의, 탄소환식 및 복소환식의, 방향족 및 비방향족의, 유기 화합물의 치환기가 포함된다. 상기의 존재할 수 있는 치환기는, 적절한 유기 화합물에 대하여, 1 이상의, 동일한 또는 다른 것 일수 있다. 본 발명의 목적에 있어서는, 질소 등의 헤테로 원자는, 수소 치환기, 및/또는, 본원 명세서에 기재된, 당해 헤테로 원자의 가수를 충족시키는, 유기 화합물에 존재할 수 있는 모든 치환기를 가져도 된다. 치환기에는, 본원 명세서에 기재된 모든 치환기가 포함되고, 예를 들면 할로젠, 하이드록실기, 카보닐기(예를 들면 카복실, 알콕시카보닐, 폼일 또는 아실기), 싸이오카보닐기(예를 들면 싸이오에스터, 싸이오아세테이트 또는 싸이오포르메이트기), 알콕시기, 포스포릴기, 인산염기, 포스폰산염기, 포스피네이트기, 아미노기, 아마이드기, 아미딘기, 이민기, 사이아노기, 나이트로기, 아자이드기, 설프하이드릴기, 알킬싸이오기, 설페이트기, 설포네이트기, 설파모일기, 설폰아마이드기, 설폰일기, 헤테로사이크릴기, 아랄킬기 또는 방향족 혹은 복소환식 방향족 부분이 포함된다. 바람직한 실시형태에서는, 치환된 알킬기의 치환기는, C1-6 알킬기, C3-6 사이클로알킬기, 할로젠, 카보닐기, 사이아노기, 하이드록시기로부터 선택된다. 보다 바람직한 실시형태에서는, 치환된 알킬기의 치환기는, 플루오로기, 카보닐기, 사이아노기 또는 하이드록실기로부터 선택된다. 당업자이면, 당해 치환기는 그 자체로 적절히 치환될 수 있는 것을 이해할 것이다. "비치환의"로서 특별히 기재가 없는 한, 본원 명세서 중 화학기 부분에 관한 언급에는, 치환된 수식체가 포함되는 것으로서 이해된다. 예를 들면, "아릴"기 또는 부분에 관한 언급에는, 치환된 및 비치환의 수식체가 은연중에 포함된다.
"설포네이트"라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며, SO3H기 또는 그 약학적으로 허용할 수 있는 염을 가리킨다.
"설폰"이라는 용어는, 당해 기술분야에서 공지이며, -S(O)2-RA기를 가리키고, 식 중, RA는 하이드로카르빌기를 나타낸다.
본 발명에서 이용되는 "싸이오에터"라는 용어는, 산소가 황으로 치환된 에터 등가체이다.
본 발명에서 이용되는 "대칭성의 분자"라는 용어는, 대칭형의 기 또는 대칭형의 화합물인 분자를 가리킨다. 본 발명에서 이용되는 "대칭형의 기"라는 용어는, 기에 관한 분자 대칭성 이론에 따라 좌우 대칭인 분자를 가리킨다. 본 발명에서 이용되는 "대칭형의 화합물"이라는 용어는, 레기오 선택적인 합성 스트래터지가 필요하지 않게 선택되는 분자를 가리킨다.
본 발명에서 이용되는 "공여체"라는 용어는, 유기 발광 다이오드로 사용할 수 있으며, 여기에 의하여, 그 최고 피점 분자 궤도로부터 전자를 수용체에 대하여 공급하는 성질을 갖는 분자 단편을 가리킨다. 예시적 실시형태에서는, 공여체는 -6.5eV 이상의 이온화 포텐셜을 갖는다.
본 발명에서 이용되는 "수용체"라는 용어는, 유기 발광 다이오드로 사용할 수 있으며, 여기한 공여체로부터 전자를 그 최저 공궤도에 수용하는 성질을 갖는 분자 단편을 가리킨다. 예시적인 실시형태에서는, 수용체는 -0.5eV 이하의 전자 친화력을 갖는다.
본 발명에서 이용되는 "브리지 혹은 연결기"라는 용어는, 수용체와 공여체 부분의 사이에서 공유 결합하는 분자에 포함될 수 있는 분자 단편을 가리킨다. 상기 브리지는, 예를 들면 수용체 부분, 공여체 부분 또는 그 양방과 더 공액할 수 있다. 특정 이론에 구속되지 않지만, 브리지 부분이 수용체와 공여체 부분을, 특이적인 입체 배치적 구성에 제한할 수 있으며, 그로써, 공여체와 수용체 부분의 π공액계 부분이 발생하는 것을 방지한다고 생각된다. 적절한 브리지 부분의 예로서는, 페닐, 에텐일 및 에타인일 부분을 들 수 있다.
본 발명에서 이용되는 "다가"라는 용어는, 분자 단편이 적어도 2개의 다른 분자 단편과 결합하는 것을 가리킨다. 예를 들면, 브리지 부분은 다가이다.
본원 명세서에서 이용되는 "~~~"는, 2개의 원자 간의 결합 부위를 가리킨다.
"정공 수송층(HTL)" 및 동일한 용어는, 정공을 수송하는 재료로부터 제작된 층을 의미한다. 높은 정공 수송능을 갖는 것이 추천된다. HTL은, 발광층에 의하여 수송되는 전자의 통과를 블록하는데 이용된다. 낮은 전자 친화력은, 전형적으로는 전자의 블록에 필요해진다. HTL은, 인접하는 발광층(EML)으로부터의 여기자 이동을 블록하기 위하여, 바람직하게는 높은 삼중항을 가져야 한다. HTL 화합물의 예로서는, 한정되지 않지만 다이(p-톨릴)아미노페닐]사이클로헥세인(TAPC), N,N-다이페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-바이페닐-4,4-다이아민(TPD), 및 N,N'-다이페닐-N,N'-비스(1-나프틸)-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(NPB, α-NPD)을 들 수 있다.
"발광층" 및 동일한 용어는, 호스트와 도펀트로 이루어지는 층을 의미한다. 호스트 재료는 바이폴러성 또는 유니폴러성이어도 되고, 그 단독 또는 2 이상의 호스트 재료의 조합으로 이용되어도 된다. 호스트 재료의 시각적-전기적 특성은, 어느 타입의 도펀트(인광 또는 형광)가 이용되는지에 따라 다를 수 있다. 형광 도펀트의 경우, 어시스트용의 호스트 재료는, 도펀트에 대한 양호한 펠스터(Foerster) 이동을 유도하기 위하여, 도펀트의 흡수와 호스트의 방출의 양호한 스펙트럼 중복 부분을 가져야 한다. 인광 도펀트의 경우, 어시스트용의 호스트 재료는, 도펀트의 삼중항을 구속시키기 위하여, 높은 삼중항 에너지를 가져야 한다.
본 발명의 화합물에 있어서, 특정 아이소토프로서 특정되지 않는 어떠한 원자도, 당해 원자의 어떠한 안정적인 아이소토프로서 포함된다. 특별히 명기하지 않는 한, "H" 또는 "수소"로서 상태가 특정될 때, 그 상태는, 그 천연에 있어서의 아이소토프 조성의 수소를 갖는 것으로서 이해된다. 또, 특별히 명기하지 않는 한, 상태가 "D" 또는 "중수소"로서 특정될 때, 그 상태는, 천연에 있어서의 중수소의 양 0.015%보다 적어도 3340배 높은 양의 중수소를 갖는(즉, 적어도 중수소의 함량이 50.1%의) 것으로서 이해된다.
본 발명에서 이용되는 "아이소토프 농축율"이라는 용어는, 아이소토프량과 천연에 있어서의 특정 아이소토프량의 비율을 의미한다.
다양한 실시형태에 있어서, 본 발명의 화합물은, 적어도 3500(중수소 원자 52.5%), 적어도 4000(60%의 중수소), 적어도 4500(67.5%의 중수소), 적어도 5000(75%의 중수소), 적어도 5500(82.5%의 중수소), 적어도 6000(90%의 중수소), 적어도 6333.3(95%의 중수소), 적어도 6466.7(97%의 중수소), 적어도 6600(99%의 중수소) 또는 적어도 6633.3(99.5%의 중수소)의 아이소토프 농축율(각 중수소 원자 함량마다)을 갖는다.
"동위체 치환체"라는 용어는, 아이소토프 조성만이 본 발명의 구체적 화합물과 다른 종을 가리킨다.
본 발명의 화합물에 언급하는 경우, "화합물"이라는 용어는, 동일한 화학 구조를 갖는 분자의 모임을 가리키지만, 단, 분자의 구성 원자 간에 아이소토프 변동이 존재하는 경우가 있다. 그러므로, 당업자에게 자명하도록, 소정의 중수소 원자를 함유하는 특정 화학 구조로 나타나는 화합물은, 당해 구조 내의 소정의 중수소 중 하나 이상의 위치에 있어서 수소 원자를 갖는, 동위체 치환체를 약간 포함하는 경우도 있을 수 있다. 본 발명의 화합물에 있어서의 그와 같은 동위체 치환체의 상대량은, 화합물의 조제에 이용되는 중수소화 시약의 아이소토프 순도, 및 화합물을 조제하기 위한 다양한 합성 스텝에 있어서의 중수소의 투입 효율 등의 많은 요인에 의존한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 그와 같은 동위체 치환체의 상대량은, 전체적으로 화합물의 49.9% 미만이다. 다른 실시형태에서는, 그와 같은 동위체 치환체의 상대량은, 전체적으로 화합물의 47.5% 미만, 40% 미만, 32.5% 미만, 25% 미만, 17.5% 미만, 10% 미만, 5% 미만, 3% 미만, 1% 미만 또는 0.5% 미만이다.
"D" 및 "d"는 모두 중수소를 가리킨다.
"중수소로 치환되었다"란, 대응하는 중수소 원자의 수에 의하여 1개 이상의 수소 원자가 치환된 것을 가리킨다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명의 특징을 더 구체적으로 설명한다. 이하에 나타내는 재료, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의하여 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또한, 막의 형성은, 도 2에 나타내는 진공 증착 장치를 이용하여 행했다.
(실시예 1) 제1 화합물로서 화합물 T1, 제2 화합물로서 화합물 F88을 이용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
도 2에 나타내는 진공 증착 장치를 이용하여, 막두께 100nm의 인듐·주석 산화물(ITO)로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 진공 증착법으로 유기층을 적층했다. 먼저, HAT-CN을 10nm의 두께로 형성하고, 그 위에 tris-PCz를 15nm의 두께로 형성하며, 또한, 그 위에 mCBP를 5nm의 두께로 형성했다.
화합물 T1의 분말 96mg과 화합물 F88의 분말 4mg을 마노 유발(乳鉢)로 약 10분간혼련하여, 혼합물 100mg을 도 2에 나타내는 진공 증착 장치의 도가니 내에 넣었다. 또, 진공 증착 장치 내의 다른 도가니(도시하지 않음)에 mCBP를 넣었다. 이 상태에서, 화합물 T1과 화합물 F88의 혼합물을 0.15Å/s, mCBP를 0.45Å/s로 공증착하여, 30nm의 두께의 발광층을 형성했다.
또한 그 위에, mTRZ1DPBF를 10nm의 두께로 형성하고, 또한 그 위에 mTRZ1DPBF와 Liq(중량비 7:3)를 40nm의 두께로 형성했다. 또한 그 위에 Liq를 2nm의 두께로 형성하고, 이어서 알루미늄(Al)을 100nm의 두께로 증착함으로써 음극을 형성하여, 유기 일렉트로 루미네선스 소자로 했다.
(실시예 2~21) 제1 화합물 및 제2 화합물로서 다른 화합물을 이용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
증착 재료에 이용하는 제1 화합물(식 (1)을 충족시키는 재료) 및 제2 화합물(식 (2)를 충족시키는 형광 재료)을 표 2에 나타내는 화합물의 분말로 변경하고, 실시예 1과 동일하게 하여 공증착을 행하여, 막을 형성한다.
[표 2]
(실시예 22) 화합물 T9(화합물 1) 및 화합물 T10(화합물 2)의 열특성의 평가와 막의 제작
열중량 시차열 분석(TG-DTA) 장치(Bruker사제, TG-DTA2400SA)를 이용하여, 화합물 T9(4CzIPN-Me)와 화합물 T10(4CzTPN)을 각각 5mg 칭량하여, 진공하 1Pa에 있어서 승온 속도 매분 10℃에서 열중량 분석을 실시했다. 이때의 온도 T와 화합물 T9의 중량 감소율 W의 변화를 도 3에 나타내고, 온도 T와 화합물 T10의 중량 감소율 W의 변화를 도 4에 나타낸다. 도 3 및 도 4로부터, 화합물 T9와 화합물 T10의 각 중량이 -50%까지 감소한 온도(TWT)와 화합물 T9와 화합물 T10의 dW/dT가 동일해지는 온도(TGR)는, 모두 351℃인 것이 확인되었다.
화합물 T9의 분말과 화합물 T10의 분말을 중량비가 95:5가 되도록 마노 유발에 넣어, 약 10분간 혼련했다. 혼합물 100mg을 도 2에 나타내는 진공 증착 장치의 도가니 내에 넣었다. 이 상태에서, 351℃까지 승온시켜, 기판 상에 막을 형성시켰다. 형성된 막은, 화합물 T9와 화합물 T10의 중량비가 95:5이다.
(실시예 23) 제1 화합물로서 화합물 T8, 제2 화합물로서 화합물 T10, 호스트 재료로서 mCBP를 이용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
T8의 톨루엔 용액과 T10의 톨루엔 용액을 이용하여, 상술한 측정법에 따라 ES1을 측정한 결과, T8은 2.71eV, T10은 2.48eV였다.
도 2에 나타내는 진공 증착 장치를 이용하여, 막두께 100nm의 인듐·주석 산화물(ITO)로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 진공 증착법으로 유기층을 적층했다. 먼저, HAT-CN을 10nm의 두께로 형성하고, 그 위에 tris-PCz를 25nm의 두께로 형성하며, 또한, 그 위에 mCBP를 5nm의 두께로 형성했다.
화합물 T8의 분말 183mg과 화합물 T10의 분말 18.8mg을 마노 유발로 약 10분간 혼련하여, 혼합물 100mg을 도 2에 나타내는 진공 증착 장치의 도가니 내에 넣었다. 또, 진공 증착 장치 내의 다른 도가니(도시하지 않음)에 mCBP를 넣었다. 이 상태에서, mCBP와 혼합물의 중량비가 45:55가 되도록 공증착하여, 30nm의 두께의 발광층을 형성했다. 이때 화합물 T8과 화합물 T10의 혼합물의 증착 속도는 0.28Å/s였다.
또한 그 위에, SF3TRZ를 10nm의 두께로 형성하고, 또한, 그 위에 SF3TRZ와 Liq(중량비 7:3)를 40nm의 두께로 형성했다. 또한 그 위에 Liq를 2nm의 두께로 형성하고, 이어서 알루미늄(Al)을 100nm의 두께로 증착함으로써 음극을 형성하여, 유기 일렉트로 루미네선스 소자로 했다.
이상의 공정에 의한 유기 일렉트로 루미네선스 소자 작성 종료 후, 진공 증착 장치의 도가니 내에 재료의 추가 충전을 행하지 않고, 상기와 동일한 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 2회 더 반복하여 제작했다.
(실시예 24) 제1 화합물과 제2 화합물의 혼합물의 증착 속도를 변경한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
발광층을 형성할 때, 혼합물의 증착 속도를 2.80Å/s로 변경한 것 이외에는 실시예 23과 동일하게 하여 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 제작했다.
실시예 23, 24에 있어서 제작한 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 외부 양자 효율 및 CIE 색도 좌표를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 23, 24에서 제작한 4개의 유기 일렉트로 루미네선스 소자는, 증착 시의 도가니 내의 혼합물 충전량이나 증착 속도가 다름에도 불구하고, 모두 높은 외부 양자 효율을 나타내며, 그 외부 양자 효율과 발광 색은 동일한 정도였다. 이 점에서, 제1 화합물과 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원을 이용함으로써, 유기 일렉트로 루미네선스 소자를, 양호한 특성을 부여하여 안정적으로 제조할 수 있는 것이 확인되었다.
(실시예 25) 제1 화합물로서 화합물 T8, 제2 화합물로서 화합물 T10, 호스트 재료로서 mCBP, 발광 도펀트로서 화합물 F71을 이용한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
발광층을 형성할 때, 추가로 화합물 F71을 진공 증착 장치 내의 다른 도가니에 넣고, mCBP, 화합물 T8과 화합물 T10의 혼합물, 화합물 F71을 공증착한 것 이외에는, 실시예 23과 동일하게 하여 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 제작했다. 이때 mCBP:혼합물:화합물 F71(중량비)는 44.5:55:0.5로 했다.
(실시예 26) 발광층 형성 재료의 배합비를 변경한 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 제작과 평가
발광층을 형성할 때, mCBP:혼합물:화합물 F71(중량비)를 84.5:15:0.5로 하여 공증착한 것 이외에는, 실시예 25와 동일하게 하여 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 제작했다.
이상의 공정에 의한 유기 일렉트로 루미네선스 소자 작성 종료 후, 진공 증착 장치의 도가니 내로 재료의 추가 충전을 행하지 않고, 상기와 동일한 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 추가로 1회 반복하여 제작했다.
실시예 25, 26에 있어서 제작한 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 1mA/cm2로 발광시켰을 때의 외부 양자 효율 및 CIE 색도 좌표를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 26으로 제작한 2개의 유기 일렉트로 루미네선스 소자는, 증착 시의 도가니 내의 혼합물 충전량이 다름에도 불구하고, 동일한 정도의 외부 양자 효율을 나타냈다. 또, 혼합물의 배합비를 50중량% 이상으로 크게 한 실시예 25는, 실시예 26보다 높은 외부 양자 효율을 나타냈다. 이 점에서, 화합물 1과 화합물 2를 함께 포함하는 혼합물을 증착원에 이용함으로써, 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 안정적으로 제조할 수 있게 되고, 또, 그 혼합물의 배합비를 크게 함으로써, 외부 양자 효율이 개선되는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 25, 26의 색도 좌표가, 발광 도펀트를 사용하고 있지 않는 실시예 23, 24의 색도 좌표에 대하여 예민하게 변화하고 있는 점에서, 제1 화합물과 제2 화합물의 혼합물과 발광 도펀트를 조합하여 이용함으로써, 발광 색을 용이하게 제어할 수 있는 것을 알 수 있었다.
[화학식 13]
산업상 이용가능성
제1 화합물과 제2 화합물을 포함하는 막은 발광 효율이 높고, 본 발명의 막의 제조 방법에 의하면, 이와 같은 막을 안정적으로 형성할 수 있다. 이 때문에 본 발명의 막의 제조 방법을 유기 반도체 소자의 제조 공정에서 이용함으로써, 발광 효율 등의 특성이 우수한 유기 반도체 소자를 얻는 것이 가능하다. 이 때문에, 본 발명은 산업상 이용가능성이 높다.
1 기판
2 양극
3 정공 주입층
4 정공 수송층
5 발광층
6 전자 수송층
7 음극
10 기재
100 챔버
101 증착원
101a 증착 재료
101b 도가니
102 기판 지지부
2 양극
3 정공 주입층
4 정공 수송층
5 발광층
6 전자 수송층
7 음극
10 기재
100 챔버
101 증착원
101a 증착 재료
101b 도가니
102 기판 지지부
Claims (21)
- 하기 식 (1)을 충족시키는 제1 화합물과 하기 식 (2)를 충족시키는 제2 화합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는 공정을 갖는, 막의 제조 방법.
ΔEST(1)≤0.3eV 식 (1)
ES1(1)>ES1(2) 식 (2)
(상기 식에 있어서, ΔEST(1)은, 상기 제1 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(1)과 상기 제1 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(1)의 차이다. ES1(2)는 상기 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위이다.) - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 화합물이 하기 식 (3)을 충족시키는, 막의 제조 방법.
ΔEST(2)≤0.3eV 식 (3)
(상기 식에 있어서, ΔEST(2)는, 상기 제2 화합물의 최저 여기 일중항 에너지 준위 ES1(2)와 상기 제2 화합물의 최저 여기 삼중항 에너지 준위 ET1(2)의 차이다.) - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 화합물이 지연 형광을 방사하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 화합물이 형광을 방사하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 화합물이 지연 형광을 방사하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막에, 상기 제1 화합물이 상기 제2 화합물보다 많이 포함되어 있는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막에 있어서의 상기 제1 화합물의 함유율이 20중량% 이상인, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 막에 있어서의 상기 제2 화합물의 함유율이 10중량% 미만인, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착원이 호스트 재료를 더 포함하고, 상기 막이 상기 호스트 재료를 더 포함하는, 막의 제조 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 막에 있어서의 상기 제1 화합물의 함유율이 20~50중량%이며, 상기 제2 화합물의 함유율이 0.1~5중량%인, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 화합물이, 상기 식 (1)을 충족시키는 단일의 화합물로 이루어지는, 막의 제조 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 화합물이 사이아노벤젠 골격을 포함하는, 막의 제조 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 제2 화합물이 사이아노벤젠 골격을 포함하는, 막의 제조 방법. - 청구항 13에 있어서,
상기 제2 화합물이 테레프탈로나이트릴 골격을 포함하는, 막의 제조 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 화합물이 트라이아진 골격을 포함하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 각각에 대하여, 일정한 승온 속도하에서 열중량 분석을 행함으로써, 온도 T와 중량 감소율 W의 관계를 명확하게 하여, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물이 동일한 중량 감소율이 되는 온도 TWT를 특정해 두고,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 혼합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 온도 TWT로 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 각각에 대하여, 일정한 승온 속도하에서 열중량 분석을 행함으로써, 온도 T와 중량 감소율 W의 관계를 명확하게 하여, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 dW/dT가 동일해지는 온도 TGR을 특정해 두고,
상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물의 혼합물을 함께 포함하는 증착원으로부터 온도 TGR로 공증착함으로써, 상기 제1 화합물과 상기 제2 화합물을 포함하는 막을 형성하는, 막의 제조 방법. - 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의하여 층을 형성하는 공정을 갖는, 유기 반도체 소자의 제조 방법.
- 청구항 18에 기재된 제조 방법에 의하여 제조되는 유기 반도체 소자.
- 청구항 19에 있어서,
상기 유기 반도체 소자가 유기 일렉트로 루미네선스 소자인, 유기 반도체 소자. - 청구항 20에 있어서,
지연 형광을 방사하는, 유기 반도체 소자.
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