KR20220110873A - 유기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자용 재료, 그리고 그 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치 및 그 소자에 사용되는 화합물 - Google Patents

유기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자용 재료, 그리고 그 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치 및 그 소자에 사용되는 화합물 Download PDF

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Abstract

기판과, 그 기판 상에 배치되고, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖고, 상기 유기층의 적어도 1 층에 하기 식으로 나타내는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자는, 구동 전압이 낮고, 내구성이 우수하다
Figure pat00137
(1)
(X1 ∼ X11 은 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다).

Description

유기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자용 재료, 그리고 그 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치 및 그 소자에 사용되는 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, MATERIAL FOR ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, LIGHT EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE AND LIGHTING DEVICE EACH USING SAID ELEMENT, AND COMPOUND USED FOR SAID ELEMENT}
본 발명은 유기 전계 발광 소자, 유기 전계 발광 소자용 재료, 그리고 그 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치 및 그 소자에 사용되는 화합물에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자 (이하, 「소자」, 「유기 EL 소자」 라고도 한다) 는, 저전압 구동으로 고휘도의 발광이 얻어지는 점에서 활발하게 연구 개발이 이루어지고 있다. 유기 전계 발광 소자는, 1 쌍의 전극 사이에 유기층을 갖고, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 유기층에 있어서 재결합하고, 생성된 여기자의 에너지를 발광에 이용하는 것이다.
최근, 인광 발광 재료를 사용함으로써 유기 전계 발광 소자의 고효율화가 진행되고 있다. 그러나, 실용화할 때에는 구동 전압의 저하나, 내구성 등의 관점에서 개선이 요구되고 있다.
이에 대해, 트리페닐아민의 페닐기끼리가 연결되어 축환되어, 카르바졸 고리를 형성한 구조의 화합물을 발광층의 호스트 재료로서 사용한 유기 전계 발광 소자가 알려져 있다.
특허문헌 1 에는, 트리페닐아민의 2 개 또는 3 개의 페닐기끼리가 연결되어 축환된 구조의 화합물을 발광층의 호스트 재료로서 사용하여, 인광 발광 재료와 조합한 유기 전계 발광 소자가 기재되어 있으며, 동 문헌의 실시예로부터는 구동 전압, 발광 효율이 우수하다는 것을 판독할 수 있다.
한편, 특허문헌 2 에는 카르바졸 고리에 추가로 축합 고리를 갖는 다고리 축합형의 화합물과, 이 화합물이 유기 전계 발광 소자에 사용되는 것이 기재되어 있지만, 트리페닐아민의 2 개 이상의 페닐기끼리가 연결되어 축환한 구조의 화합물은 기재되어 있지 않다.
특허문헌 3 에는 트리페닐아민의 2 개의 페닐기끼리가 연결되어 축환된 구조의 화합물이 기재되어 있고, 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써 발광 효율이 양호하고, 저구동 전압의 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있는 것이 기재되어 있다.
국제 공개 WO2011/042107호 국제 공개 WO2010/131855호 일본 공개특허공보 2010-087496호
이것에 대해, 본 발명자들이 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 유기 전계 발광 소자의 특성을 검토한 결과, 구동 전압의 저감의 관점에서는 불만이 남고, 또, 내구성도 불만이 남는 것을 알 수 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 구동 전압이 낮고, 내구성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들이 예의 검토한 결과, 6 원자 고리의 아릴기 또는 헤테로아릴기로 3 치환된 아민의 2 개의 6 원자 고리의 아릴기 또는 헤테로아릴기끼리가 연결되어 축환되고, 추가로 아릴기 또는 헤테로아릴기를 치환기로서 갖고, 또한 이 치환기가 특정한 위치에서 축환된 화합물을 사용함으로써, 구동 전압이 낮고, 내구성이 우수한 유기 전계 발광 소자가 제공되는 것을 알아내었다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단인 본 발명은 하기와 같다.
[1] 기판과, 그 기판 상에 배치되고, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖고, 상기 유기층의 적어도 1 층에 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
일반식 (1)
[화학식 1]
Figure pat00001
(일반식 (1) 중, X1 ∼ X11 은 각각 독립적으로 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. 단, X7 과 X8 이 각각 독립적으로 CR0 을 나타내는 경우, X7 이 갖는 R0 과 X8 이 갖는 R0 이 서로 결합되어 고리를 형성하는 경우는 없다.)
[2] [1] 에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하는 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 이 6 원자 고리의 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는 것이 바람직하다.
[3] [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (2) ∼ (9) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure pat00002
(일반식 (2) ∼ (9) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. XA1 ∼ XA15, XB1 ∼ XB15, XC1 ∼ XC15, XD1 ∼ XD15, XE1 ∼ XE15, XF1 ∼ XF15, XG1 ∼ XG15 및 XH1 ∼ XH15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
[4] [1] 또는 [2] 에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (10) ∼ (17) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pat00003
(일반식 (10) ∼ (17) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O 또는 S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. RA1 ∼ RA15, RB1 ∼ RB15, RC1 ∼ RC15, RD1 ∼ RD15, RE1 ∼ RE15, RF1 ∼ RF15, RG1 ∼ RG15 및 RH1 ∼ RH15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
[5] [1] ∼ [4] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 LUMO 의 값이 전자 밀도 범함수법 (B3LYP/6-31G (d) 레벨) 으로 구했을 때, 1.25 보다 큰 화합물인 것이 바람직하다.
[6] [1] ∼ [5] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 트리아진 고리, 시아노기 및 카르보닐기 중 적어도 1 개를 함유하는 치환기를 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
[7] [1] ∼ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 발광층에 인광 발광 재료를 적어도 1 종 함유하는 것이 바람직하다.
[8] [1] ∼ [6] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 인광 발광 재료가 하기 일반식 (E-1) 로 나타내는 이리듐 착물인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure pat00004
(일반식 (E-1) 중, Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자와 함께 5 또는 6 원자 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)
[9] [8] 에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 이리듐 착물이 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 5]
Figure pat00005
(일반식 (E-2) 중, AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다.
RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.)
[10] [1] ∼ [9] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자는, 상기 발광층이 [1] ∼ [6] 중 어느 하나에 기재된 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
[11] [1] ∼ [10] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치.
[12] [1] ∼ [10] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 표시 장치.
[13] [1] ∼ [10] 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 사용한 조명 장치.
[14] 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물.
일반식 (1)
[화학식 6]
Figure pat00006
(일반식 (1) 중, X1 ∼ X11 은 각각 독립적으로 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. 단, X7 과 X8 이 각각 독립적으로 CR0 을 나타내는 경우, X7 이 갖는 R0 과 X8 이 갖는 R0 이 서로 결합되어 고리를 형성하는 경우는 없다.)
[15] [14] 에 기재된 화합물은 하기 일반식 (2) ∼ (9) 중 어느 것으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 7]
Figure pat00007
(일반식 (2) ∼ (9) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. XA1 ∼ XA15, XB1 ∼ XB15, XC1 ∼ XC15, XD1 ∼ XD15, XE1 ∼ XE15, XF1 ∼ XF15, XG1 ∼ XG15 및 XH1 ∼ XH15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
[16] [14] 또는 [15] 에 기재된 화합물은 하기 일반식 (10) ∼ (17) 중 어느 것으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 8]
Figure pat00008
(일반식 (10) ∼ (17) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O 또는 S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. RA1 ∼ RA15, RB1 ∼ RB15, RC1 ∼ RC15, RD1 ∼ RD15, RE1 ∼ RE15, RF1 ∼ RF15, RG1 ∼ RG15 및 RH1 ∼ RH15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
[17] 하기 일반식 (1) 로 나타내는 유기 전계 발광 소자용 재료.
일반식 (1)
[화학식 9]
Figure pat00009
(일반식 (1) 중, X1 ∼ X11 은 각각 독립적으로 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. 단, X7 과 X8 이 각각 독립적으로 CR0 을 나타내는 경우, X7 이 갖는 R0 과 X8 이 갖는 R0 이 서로 결합되어 고리를 형성하는 경우는 없다.)
[18] [17] 에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료는 하기 일반식 (2) ∼ (9) 중 어느 것으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 10]
Figure pat00010
(일반식 (2) ∼ (9) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. XA1 ∼ XA15, XB1 ∼ XB15, XC1 ∼ XC15, XD1 ∼ XD15, XE1 ∼ XE15, XF1 ∼ XF15, XG1 ∼ XG15 및 XH1 ∼ XH15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
[19] [17] 또는 [18] 에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료는 하기 일반식 (10) ∼ (17) 중 어느 것으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 11]
Figure pat00011
(일반식 (10) ∼ (17) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O 또는 S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. RA1 ∼ RA15, RB1 ∼ RB15, RC1 ∼ RC15, RD1 ∼ RD15, RE1 ∼ RE15, RF1 ∼ RF15, RG1 ∼ RG15 및 RH1 ∼ RH15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
본 발명에 의하면, 구동 전압이 낮고, 내구성이 우수한 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 또한 그 유기 전계 발광 소자를 사용한 발광 장치, 표시 장치 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 관련된 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 발광 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 조명 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대해 상세하게 설명한다. 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시양태에 기초하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그러한 실시양태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본원 명세서에 있어서 「∼」 란 그 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 의미로 사용된다.
[유기 전계 발광 소자, 화합물, 유기 전계 발광 소자용 재료]
본 발명의 화합물 및 본 발명의 유기 전계 발광 소자용 재료는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 기판과, 그 기판 상에 배치되고, 양극 및 음극으로 이루어지는 1 쌍의 전극과, 그 전극 사이에 배치되고, 발광층을 포함하는 적어도 1 층의 유기층을 갖고, 상기 유기층의 적어도 1 층에 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 도 1 에 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구성의 일례를 나타낸다. 도 1 의 유기 전계 발광 소자 (10) 는, 기판 (2) 상에, 1 쌍의 전극 (양극 (3) 과 음극 (9)) 사이에 유기층을 갖는다.
유기 전계 발광 소자의 소자 구성, 기판, 음극 및 양극에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호에 상세히 서술되어 있고, 그 공보에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 바람직한 양태에 대해, 기판, 전극, 유기층, 보호층, 봉지 (封止) 용기, 구동 방법, 발광 파장, 용도의 순서로 상세하게 설명한다.
<기판>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 기판을 갖는다.
본 발명에서 사용하는 기판으로는, 유기층으로부터 발해지는 광을 산란 또는 감쇠시키지 않는 기판인 것이 바람직하다. 유기 재료의 경우에는, 내열성, 치수 안정성, 내용제성, 전기 절연성, 및 가공성이 우수한 것이 바람직하다.
<전극>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 기판 상에 배치되고, 양극 및 음극을 포함하는 1 쌍의 전극을 갖는다.
발광 소자의 성질상, 1 쌍의 전극인 양극 및 음극 중 적어도 일방의 전극은, 투명 혹은 반투명인 것이 바람직하다.
(양극)
양극은, 통상적으로 유기층에 정공을 공급하는 전극으로서의 기능을 가지고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 발광 소자의 용도, 목적에 따라, 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다. 전술한 바와 같이, 양극은 통상적으로 투명 양극으로서 형성된다.
(음극)
음극은, 통상적으로 유기층에 전자를 주입하는 전극으로서의 기능을 가지고 있으면 되고, 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 발광 소자의 용도, 목적에 따라, 공지된 전극 재료 중에서 적절히 선택할 수 있다.
<유기층>
*본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 전극 사이에 배치된 유기층을 갖고, 상기 유기층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 유기층은 특별히 제한은 없고, 유기 전계 발광 소자의 용도, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 상기 투명 전극 상에 또는 상기 반투명 전극 상에 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 유기층은, 상기 투명 전극 또는 상기 반투명 전극 상의 전체면 또는 일면에 형성된다.
유기층의 형상, 크기, 및 두께 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
이하, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 유기층의 구성, 유기층의 형성 방법, 유기층을 구성하는 각 층의 바람직한 양태 및 각 층에 사용되는 재료에 대해 순서대로 설명한다.
(유기층의 구성)
본 발명의 유기 전계 발광 소자에서는, 상기 유기층이 전하 수송층을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전하 수송층이란, 유기 전계 발광 소자에 전압을 인가했을 때에 전하 이동이 일어나는 층을 말한다. 구체적으로는 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층, 발광층, 정공 블록층, 전자 수송층 또는 전자 주입층을 들 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에서는, 상기 인광 발광 재료를 함유하는 발광층과 그 밖의 유기층을 갖고, 상기 유기층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유한다. 이 때, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 함유되는 장소에 특별히 제한은 없지만, 상기 발광층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 발광층의 호스트 화합물로서 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에서는, 상기 유기층이 상기 인광 발광 재료를 함유하는 발광층과 그 밖의 유기층을 갖는 것이 보다 바람직하다. 단, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 유기층이 발광층과 그 밖의 유기층을 갖는 경우에도, 반드시 명확하게 층간이 구별되지 않아도 된다.
또, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 1 쌍의 전극 사이에 상기 음극에 인접하는 전자 수송층을 갖고, 또한 그 전자 수송층의 상기 음극의 반대측에 인접하는 정공 블록층을 임의로 갖고, 상기 전자 수송층 또는 상기 정공 블록층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것도 바람직하다.
이들 유기층은 각각 복수층 형성해도 되고, 복수층 형성하는 경우에는 동일한 재료로 형성해도 되고, 층마다 상이한 재료로 형성해도 된다.
(유기층의 형성 방법)
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 각 유기층은, 증착법이나 스퍼터법 등의 건식 제막법 (製膜法), 전사법, 인쇄법, 스핀 코트법, 바 코트법 등의 습식 제막법 (용액 도포법) 중 어느 것에 의해서도 바람직하게 형성할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 1 쌍의 전극 사이에 배치된 유기층이 적어도 1 층의 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 조성물의 증착에 의해 형성된 층을 포함하는 것이 바람직하다.
(발광층)
상기 발광층은, 전계 인가시에 양극, 정공 주입층 또는 정공 수송층으로부터 정공을 수취하고, 음극, 전자 주입층 또는 전자 수송층으로부터 전자를 수취하고, 정공과 전자의 재결합의 장소를 제공하여 발광시키는 기능을 갖는 층이다. 단, 본 발명에 있어서의 상기 발광층은 이와 같은 메커니즘에 의한 발광에 반드시 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 발광층은, 적어도 1 종의 인광 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서의 상기 발광층은, 상기 인광 발광 재료만으로 구성되어 있어도 되고, 호스트 재료와 상기 인광 발광 재료의 혼합층으로 한 구성이어도 된다. 상기 인광 발광 재료의 종류는 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 된다. 상기 호스트 재료는 전하 수송 재료인 것이 바람직하다. 상기 호스트 재료는 1 종이어도 되고 2 종 이상이어도 되고, 예를 들어, 전자 수송성의 호스트 재료와 홀 수송성의 호스트 재료를 혼합한 구성을 들 수 있다. 또한, 상기 발광층은 전하 수송성을 갖지 않고, 발광하지 않는 재료를 함유하고 있어도 된다.
또, 발광층은 1 층이어도 되고 2 층 이상의 다층이어도 되고, 각각의 층에 동일한 발광 재료나 호스트 재료를 함유해도 되고, 층마다 상이한 재료를 함유해도 된다. 발광층이 복수인 경우, 각각의 발광층이 상이한 발광색으로 발광해도 된다.
발광층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로 2 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 외부 양자 효율의 관점에서, 3 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 발광층이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직한 양태이고, 상기 발광층의 호스트 재료로서 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직한 양태이다. 여기서, 본 명세서 중, 호스트 재료란, 발광층에 있어서 주로 전하의 주입, 수송을 담당하는 화합물이고, 또, 그 자체는 실질적으로 발광하지 않는 화합물이다. 여기서 「실질적으로 발광하지 않는다」 란, 그 실질적으로 발광하지 않는 화합물로부터의 발광량이 바람직하게는 소자 전체에서의 전체 발광량의 5 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 3 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 1 ％ 이하인 것을 말한다.
이하, 상기 발광층의 재료로서, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 상기 인광 발광 재료, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 이외의 그 밖의 호스트 재료에 대해 순서대로 설명한다. 또한, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서 상기 발광층 이외에 사용되어도 된다.
(1) 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물
WO2010/131855호 등에 기재된 페닐카르바졸은, 카르바졸의 N 과 페닐기의 C 사이의 결합이 끊어지는 것이 열화 소자 후의 분해물 해석의 결과, 보고되고 있다 (J. Appl. Phys. 2007, 101, 024512). 이에 대해, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 인돌로카르바졸 골격 또는 인돌로카르바졸 골격의 탄소 원자의 특정한 위치를 질소 원자로 치환한 골격을 갖는 화합물은, 얻어지는 유기 전계 발광 소자의 내구성을 높일 수 있다. 어떠한 이유에 구애되는 것도 아니지만, 본 발명자들은 상기의 논문으로부터 시사되는 바와 같이, 내구성을 악화시키는 원인은 상기의 결합 개열에 있다고 생각하고 있으며, 결합 개열의 억제 또는 결합 개열 후의 재결합의 촉진에 의해, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 인돌로카르바졸 골격 또는 인돌로카르바졸 골격의 탄소 원자의 특정한 위치를 질소 원자로 치환한 골격을 갖는 화합물은 내구성이 높다고 생각된다.
여기서, 종래 잘 알려져 있던 인돌로카르바졸계 화합물은, 인돌로카르바졸에 추가적인 축합 고리를 가지고 있지 않았다. 이와 같은 인돌로카르바졸계 화합물은 이온화 포텐셜이 크고 (=HOMO 의 값이 크고), 홀 수송층으로부터의 홀 주입 장벽이 높아, 실용 레벨의 소자 구동 전압까지는 도달하지 않았다. 본 발명에서는, 인돌로카르바졸 골격을 갖는 화합물, 또는 인돌로카르바졸 골격의 탄소 원자의 특정한 위치를 질소 원자로 치환한 골격을 갖는 화합물에 대해, π 평면을 축환시킴으로써, 소자 구동 전압이 축합 고리를 갖지 않은 인돌로카르바졸에 비해 저하시킬 수 있다. 어떠한 이유에 구애되는 것도 아니지만, 이온화 포텐셜을 작게 (=HOMO 의 값이 작고) 할 수 있고, 그 결과, 홀 수송층으로부터의 홀 주입 장벽이 완화되었기 때문이라고 생각된다.
또, WO2011/042107호나 일본 공개특허공보 2010-087496호에 기재된 인돌로카르바졸 골격을 갖는 화합물은, 인돌로카르바졸 골격이 추가로 축환되는 것으로 언급하고 있지만, 구체적 화합물의 예시는 일절 없고, 또, 골격을 구성하는 고리 원자수나, 축환의 위치에 문제가 있기 때문에, 내구성과 구동 전압의 저감의 양립이 곤란하다는 것을 알 수 있었다.
이하, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
일반식 (1)
[화학식 12]
Figure pat00012
(일반식 (1) 중, X1 ∼ X11 은 각각 독립적으로 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. 단, X7 과 X8 이 각각 독립적으로 CR0 을 나타내는 경우, X7 이 갖는 R0 과 X8 이 갖는 R0 이 서로 결합되어 고리를 형성하는 경우는 없다.)
또한, 본 발명에 있어서, 상기 일반식 (1) 의 설명에 있어서의 수소 원자는 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함하고, 또한 추가로 치환기를 구성하는 원자는, 그 동위체도 포함하고 있는 것을 나타낸다.
본 발명에 있어서, 「치환기」 라고 할 때, 그 치환기는 치환되어 있어도 된다. 예를 들어, 본 발명에서 「알킬기」 라고 할 때, 불소 원자로 치환된 알킬기 (예를 들어 트리플루오로메틸기) 나 아릴기로 치환된 알킬기 (예를 들어 트리페닐메틸기) 등도 함유하지만, 「탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기」 라고 할 때, 치환된 것도 포함한 모든 기로서 탄소수가 1 ∼ 6 인 것을 나타낸다.
상기 일반식 (1) 중, X1 ∼ X11 은 각각 독립적으로 CR0 또는 N 을 나타내고, R0 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
상기 일반식 (1) 중, R0 이 나타내는 치환기로는, 각각 독립적으로 하기 치환기군 A 를 들 수 있고, 그 치환기는 추가로 치환기를 가져도 된다. 상기 추가적인 치환기로는, 상기 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
《치환기군 A》
알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이고, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, t-부틸, n-헥실, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있다), 알케닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다), 알키닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 14 이고, 예를 들어 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다), 아미노기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 10 이고, 예를 들어 아미노, 메틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 디벤질아미노, 페닐아미노, 디페닐아미노, 디톨릴아미노 등을 들 수 있다), 알콕시기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이고, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 부톡시, 2-에틸헥실옥시 등을 들 수 있다), 아릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시 등을 들 수 있다), 헤테로 고리 옥시기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시 등을 들 수 있다), 아실기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 아세틸, 벤조일, 포르밀, 피발로일 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시카르보닐 등을 들 수 있다), 아실옥시기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 아세톡시, 벤조일옥시 등을 들 수 있다), 아실아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 아세틸아미노, 벤조일아미노 등을 들 수 있다), 알콕시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 12 이고, 예를 들어 메톡시카르보닐아미노 등을 들 수 있다), 아릴옥시카르보닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 7 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 7 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐옥시카르보닐아미노 등을 들 수 있다), 술포닐아미노기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메탄술포닐아미노, 벤젠술포닐아미노 등을 들 수 있다), 술파모일기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 0 ∼ 12 이고, 예를 들어 술파모일, 메틸술파모일, 디메틸술파모일, 페닐술파모일 등을 들 수 있다), 카르바모일기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 카르바모일, 메틸카르바모일, 디에틸카르바모일, 페닐카르바모일 등을 들 수 있다), 알킬티오기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오 등을 들 수 있다), 아릴티오기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐티오 등을 들 수 있다), 헤테로 고리 티오기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 피리딜티오, 2-벤즈이미졸릴티오, 2-벤즈옥사졸릴티오, 2-벤즈티아졸릴티오 등을 들 수 있다), 술포닐기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메실, 토실 등을 들 수 있다), 술피닐기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 메탄술피닐, 벤젠술피닐 등을 들 수 있다), 우레이도기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 우레이도, 메틸우레이도, 페닐우레이도 등을 들 수 있다), 인산아미드기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 예를 들어 디에틸인산아미드, 페닐인산아미드 등을 들 수 있다), 하이드록시기, 메르캅토기, 할로겐 원자 (예를 들어 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 술포기, 카르복실기, 니트로기, 하이드록삼산기, 술피노기, 하이드라지노기, 이미노기, 헤테로 고리기 (방향족 헤테로 고리기도 포함하며, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 헤테로 원자로는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이고, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 셀레노페닐, 텔루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실롤릴기 등을 들 수 있다), 실릴기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이고, 예를 들어 트리메틸실릴, 트리페닐실릴 등을 들 수 있다), 실릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 3 ∼ 40, 보다 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 30, 특히 바람직하게는 탄소수 3 ∼ 24 이고, 예를 들어 트리메틸실릴옥시, 트리페닐실릴옥시 등을 들 수 있다), 포스포릴기 (예를 들어 디페닐포스포릴기, 디메틸포스포릴기 등을 들 수 있다) 를 들 수 있다. 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상에서 설명한 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
X1 ∼ X11 에 함유되는 상기 R0 으로는, 각각 독립적으로 상기 치환기군 A 중에서도 수소 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 아릴기가 보다 바람직하다.
R0 이 나타내는 아릴기는, 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 18 이고, 예를 들어 페닐기, 자일릴기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 트리페닐레닐기 등을 들 수 있다.
R0 이 나타내는 헤테로아릴기는, 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 30, 보다 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 20, 특히 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 15 이고, 예를 들어 피리딜기, 피리미딜기, 트리아질기, 피라질기, 피리다질기, 카르바졸릴기, 디벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기 등을 들 수 있다.
X1 ∼ X11 에 함유되는 상기 R0 은, 상기 서술한 바와 같이 추가로 치환기군 A 로 나타내는 치환기를 가지고 있어도 되지만, 상기 추가적인 치환기를 갖는 경우에는, 아릴기, 혹은 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 트리아진 고리, 시아노기 및 카르보닐기 중 적어도 1 개를 함유하는 치환기가 바람직하다. 그 중에서도, 무치환의 아릴기, 피리디닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 시아노기 치환의 아릴기, 아릴카르보닐기 치환의 아릴기가 보다 바람직하고, 무치환의 아릴기, 트리아지닐기 및 시아노기 치환의 아릴기가 보다 바람직하고, 무치환의 아릴기 및 시아노기 치환의 아릴기가 특히 바람직하다.
단, 상기 R0 이 가지고 있어도 되는 추가적인 치환기끼리는 서로 연결되어 축환을 형성하지 않는 것이 녹 인광의 발광 효율을 높이는 관점에서 바람직하다.
상기 R0 이 가지고 있어도 되는 추가적인 치환기는, 또한 추가로 치환되어 있어도 된다. 상기 R0 이 가지고 있어도 되는 추가적인 치환기가, 피리디닐기, 피리미디닐기 또는 트리아지닐기인 경우에는 모두 디아릴 치환 (디페닐 치환인 것이 바람직하다) 인 것이 바람직하다.
X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개가 적어도 각각 독립적인 CR0 을 나타내고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하고, 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
단, X7 과 X8 이 각각 독립적으로 CR0 을 나타내는 경우, X7 이 갖는 R0 과 X8 이 갖는 R0 이 서로 결합되어 고리를 형성하는 경우는 없다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하는 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 일방의 R0 이 6 원자 고리의 아릴기 (즉 페닐기) 또는 6 원자 고리의 헤테로아릴기를 나타내는 것이 바람직하고, 페닐기를 나타내는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하는 상기 인접하는 2 개의 CR0 중, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는 R0 과는 별개의 다른 일방의 R0 은, 아릴기 또는 헤테로아릴기 이외의 치환기인 것 이외에 특별히 제한은 없다. 그 중에서도, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는 R0 과 결합되어 형성되는 고리가 5 원자 고리가 되는 치환기인 것이 녹 인광의 발광 효율을 유지하는 관점에서 바람직하다.
이와 같은 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는 R0 과 결합되어 형성되는 축합 고리가 5 원자 고리가 되는 치환기로는, 축합 고리를 형성했을 때의 원자 연결 사슬 길이가 하나의 연결기로서 CR1R2, NR3 (R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다), O, S 또는 Se 를 형성할 수 있는 치환기가 바람직하고, CR1R2, NR3, O 또는 S 를 형성할 수 있는 치환기가 보다 바람직하고, O 또는 S 를 형성할 수 있는 치환기가 특히 바람직하고, O 를 형성할 수 있는 치환기가 보다 특히 바람직하다.
X1 ∼ X11 중 CR0 의 개수는 2 ∼ 11 개이고, 5 ∼ 11 개인 것이 바람직하고, 8 ∼ 11 개인 것이 보다 바람직하고, 9 ∼ 11 개인 것이 특히 바람직하고, 10 또는 11 개인 것이 보다 특히 바람직하고, 11 개인 것이 보다 더 특히 바람직하다.
또, X1 ∼ X11 중 R0 이 치환기인 CR0 의 개수는, R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하는 R0 을 포함하여 2 ∼ 11 개이고, 3 ∼ 8 개인 것이 바람직하고, 3 또는 4 개인 것이 보다 바람직하다.
X1 ∼ X11 중 R0 이 치환기인 CR0 의 위치는, 2 개의 CR0 이 축합되어 형성되는 고리의 위치에 따라 다르기도 하지만, X2, X5 및 X10 중 적어도 1 개인 것이 바람직하고, X2, X5 및 X10 중 적어도 2 개인 것이 보다 바람직하다.
X1 ∼ X11 중 서로 결합되어 고리를 형성하는 상기 인접하는 2 개의 CR0 의 위치의 조합은, X7 과 X8 의 조합 이외이면 특별히 제한은 없지만, X1 과 X2 의 조합, X2 와 X3 의 조합, X4 와 X5 의 조합, X5 와 X6 의 조합, X6 과 X7 의 조합, X8 과 X9 의 조합, X9 와 X10 의 조합, X10 과 X11 의 조합이 바람직하고, X1 과 X2 의 조합, X2 와 X3 의 조합, X4 와 X5 의 조합, X5 와 X6 의 조합, X9 와 X10 의 조합, X10 과 X11 의 조합이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 중, X1 ∼ X11 중 인접하는 2 개의 CR0 이 서로 결합되어 형성되는 고리는 1 ∼ 3 개인 것이 바람직하고, 1 개인 것이 녹 인광의 발광 효율을 현저하게 높이는 관점에서 특히 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (2) ∼ (9) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 13-1]
Figure pat00013
[화학식 13-2]
Figure pat00014
일반식 (2) ∼ (9) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다.
XA1 ∼ XA15, XB1 ∼ XB15, XC1 ∼ XC15, XD1 ∼ XD15, XE1 ∼ XE15, XF1 ∼ XF15, XG1 ∼ XG15 및 XH1 ∼ XH15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
상기 일반식 (2) 중, YA1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YA1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (1) 에 있어서, R0 끼리가 서로 결합되어 고리를 형성하는 상기 인접하는 2 개의 CR0 중, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는 R0 과는 별개의 다른 일방의 R0 이 축합 고리를 형성했을 때에 나타내는 원자 연결 사슬 길이가 하나인 연결기의 바람직한 범위와 동일하다.
*상기 탄소 원자 상의 치환기 R1 및 R2 가 나타내는 치환기로는, 전술한 치환기군 A 를 들 수 있고, 탄소 원자 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이고, 알킬기 또는 아릴기가 보다 바람직하고, 메틸기 또는 페닐기가 특히 바람직하다.
상기 질소 원자 상의 치환기 R3 이 나타내는 치환기로는, 이하의 치환기군 B 를 들 수 있다.
《치환기군 B》
알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10 이고, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, tert-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있다), 알케닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다), 알키닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 프로파르길, 3-펜티닐 등을 들 수 있다), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 12 이고, 예를 들어 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등을 들 수 있다), 시아노기, 헤테로 고리기 (방향족 헤테로 고리기도 포함하며, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 12 이고, 헤테로 원자로는, 예를 들어 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 인 원자, 규소 원자, 셀렌 원자, 텔루르 원자이고, 구체적으로는 피리딜, 피라지닐, 피리미딜, 피리다지닐, 피롤릴, 피라졸릴, 트리아졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이소옥사졸릴, 이소티아졸릴, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 셀레노페닐, 텔루로페닐, 피페리딜, 피페리디노, 모르폴리노, 피롤리딜, 피롤리디노, 벤조옥사졸릴, 벤조이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴기, 아제피닐기, 실롤릴기 등을 들 수 있다) 등을 들 수 있다. 이들 치환기는 추가로 치환되어도 되고, 추가적인 치환기로는 이상에서 설명한 치환기군 B 에서 선택되는 기를 들 수 있다.
R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기이고, 아릴기가 보다 바람직하고, 페닐기 또는 페닐기로 치환된 페닐기 (비페닐기) 가 특히 바람직하다.
또, YA1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XA15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (2) 중, XA1 ∼ XA15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
XA1 ∼ XA11 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (1) 에 있어서의 X1 ∼ X11 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (2) 중, XA12 ∼ XA15 가 CR4 인 경우에 R4 가 나타내는 치환기로는, 각각 독립적으로 상기 치환기군 A 를 들 수 있고, 그 치환기는 추가로 치환기를 가져도 된다. 상기 추가적인 치환기로는, 상기 치환기군 A 에서 선택되는 기를 들 수 있다. 그 중에서도, 상기 R4 로는, 각각 독립적으로 상기 치환기군 A 중에서도 수소 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기가 바람직하고, 수소 원자 또는 아릴기가 보다 바람직하다.
R4 가 나타내는 아릴기는, 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 18 이고, 예를 들어 페닐기, 자일릴기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 트리페닐레닐기 등을 들 수 있다.
R4 가 나타내는 헤테로아릴기는, 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 30, 보다 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 20, 특히 바람직하게는 고리 원자수 5 ∼ 15 이고, 예를 들어 피리딜기, 피리미딜기, 트리아질기, 피라질기, 피리다질기, 카르바졸릴기, 디벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기 등을 들 수 있다.
XA12 ∼ XA15 에 함유되는 상기 R4 는, 상기 서술한 바와 같이 추가로 치환기군 A 로 나타내는 치환기를 가지고 있어도 되지만, 상기 추가적인 치환기를 갖는 경우에는, 아릴기, 혹은 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 트리아진 고리, 시아노기 및 카르보닐기 중 적어도 1 개를 함유하는 치환기가 바람직하다. 그 중에서도, 아릴기 치환의 아릴기가 보다 바람직하고, 상기 R4 가 가지고 있어도 되는 추가적인 치환기는 또한 추가로 치환되어 있는 것이 특히 바람직하다. 상기 R4 는, 페닐기 치환의 페닐기 (비페닐기), 또는 시아노기 치환 또한 페닐기 치환의 아릴기 치환의 페닐기인 것이 바람직하다.
XA12 ∼ XA15 중 CR4 의 개수는 1 ∼ 4 개인 것이 바람직하고, 2 ∼ 4 개인 것이 보다 바람직하고, 3 또는 4 개인 것이 보다 특히 바람직하고, 4 개인 것이 보다 더 특히 바람직하다.
또, XA12 ∼ XA15 중 R4 가 치환기인 CR4 의 개수는, 0 또는 1 개인 것이 바람직하고, 0 개인 것이 보다 바람직하다.
XA12 ∼ XA15 중 R4 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YA1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (2) 에 있어서는 XA15 의 위치) 에 적어도 1 개 갖는 것이 바람직하고, YA1 에 인접하는 위치에 1 개만 갖는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (2) 는 후술하는 일반식 (10) 으로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (3) 중, YB1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YB1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YB1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XB1 또는 XB12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (3) 중, XB1 ∼ XB15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XB1 ∼ XB15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (3) 에 있어서의 YB1 과 XB1 ∼ XB15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XB12 ∼ XB15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YB1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (3) 에 있어서는 XB12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (3) 은 후술하는 일반식 (11) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (4) 중, YC1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YC1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YC1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XC6 또는 XC15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (4) 중, XC1 ∼ XC15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XC1 ∼ XC15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (4) 에 있어서의 YC1 과 XC1 ∼ XC15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XC12 ∼ XC15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YC1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (4) 에 있어서는 XC15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (4) 는 후술하는 일반식 (12) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (5) 중, YD1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YD1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YD1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XD12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (5) 중, XD1 ∼ XD15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XD1 ∼ XD15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (5) 에 있어서의 YD1 과 XD1 ∼ XD15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XD12 ∼ XD15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YD1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (5) 에 있어서는 XD12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (5) 는 후술하는 일반식 (13) 으로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (6) 중, YE1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YE1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YE1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XE7 또는 XE15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (6) 중, XE1 ∼ XE15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XE1 ∼ XE15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (6) 에 있어서의 YE1 과 XE1 ∼ XE15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XE12 ∼ XE15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YE1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (6) 에 있어서는 XE15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (6) 은 후술하는 일반식 (14) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (7) 중, YF1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YF1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YF1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XF4 또는 XE12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (7) 중, XF1 ∼ XF15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XF1 ∼ XF15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (7) 에 있어서의 YF1 과 XF1 ∼ XF15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XF12 ∼ XF15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YF1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (7) 에 있어서는 XF12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (7) 은 후술하는 일반식 (15) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (8) 중, YG1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YG1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YG1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XG15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (8) 중, XG1 ∼ XG15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XG1 ∼ XG15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (8) 에 있어서의 YG1 과 XG1 ∼ XG15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XG12 ∼ XG15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YG1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (8) 에 있어서는 XG15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (8) 은 후술하는 일반식 (16) 으로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (9) 중, YH1 은 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. YH1 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 바람직한 범위와 동일하다.
또, YH1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XH5 또는 XH12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (9) 중, XH1 ∼ XH15 는 각각 독립적으로 CR4 또는 N 을 나타내고, CR4 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. XH1 ∼ XH15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (9) 에 있어서의 YH1 과 XH1 ∼ XH15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과 XA1 ∼ XA15 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 XH12 ∼ XH15 가 치환기인 CR4 를 갖는 경우의 CR4 의 위치는, YH1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (9) 에 있어서는 XH12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (9) 는 후술하는 일반식 (17) 로 나타내는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 상기 일반식 (2) ∼ (9) 중에서도 상기 일반식 (2), (4) ∼ (7) 또는 (8) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 분자의 평면성 및 안정성이 양호하고, 후술하는 발광 재료보다 T1 을 높게 하기 쉬운 관점에서도 바람직하고, 상기 일반식 (2), (4) ∼ (6), 또는 (8) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 또한 후술하는 발광 재료보다 T1 을 높게 하기 쉬운 관점에서 보다 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 하기 일반식 (10) ∼ (17) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 14]
Figure pat00015
일반식 (10) ∼ (17) 중, YA1 ∼ YH1 은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O 또는 S 또는 Se 를 나타내고, R1 ∼ R3 은 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. RA1 ∼ RA15, RB1 ∼ RB15, RC1 ∼ RC15, RD1 ∼ RD15, RE1 ∼ RE15, RF1 ∼ RF15, RG1 ∼ RG15 및 RH1 ∼ RH15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
상기 일반식 (10) 중, YA1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YA1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RA15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (10) 중, RA1 ∼ RA15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RA1 ∼ RA15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XA1 ∼ XA15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (10) 에 있어서의 YA1 과 RA1 ∼ RA15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YA1 과, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XA1 ∼ XA15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XA1 ∼ XA15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RA12 ∼ RA15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YA1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (10) 에 있어서는 RA15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (11) 중, YB1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (3) 에 있어서의 YB1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YB1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RB1 또는 RB12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (11) 중, RB1 ∼ RB15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RB1 ∼ RB15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (3) 에 있어서의 XB1 ∼ XB15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XB1 ∼ XB15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (11) 에 있어서의 YB1 과 RB1 ∼ RB15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YB1 과, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 XB1 ∼ XB15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XB1 ∼ XB15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RB12 ∼ RB15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YB1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (11) 에 있어서는 RB12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (12) 중, YC1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (4) 에 있어서의 YC1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YC1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RC6 또는 RC15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (12) 중, RC1 ∼ RC15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RC1 ∼ RC15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (4) 에 있어서의 XC1 ∼ XC15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XC1 ∼ XC15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (12) 에 있어서의 YC1 과 RC1 ∼ RC15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (4) 에 있어서의 YC1 과, 상기 일반식 (4) 에 있어서의 XC1 ∼ XC15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XC1 ∼ XC15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RC12 ∼ RC15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YC1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (12) 에 있어서는 RC15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (13) 중, YD1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (5) 에 있어서의 YD1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YD1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RD12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (13) 중, RD1 ∼ RD15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RD1 ∼ RD15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (5) 에 있어서의 XD1 ∼ XD15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XD1 ∼ XD15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (13) 에 있어서의 YD1 과 RD1 ∼ RD15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (2) 에 있어서의 YD1 과, 상기 일반식 (5) 에 있어서의 XD1 ∼ XD15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XD1 ∼ XD15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RD12 ∼ RD15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YD1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (13) 에 있어서는 RD12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (14) 중, YE1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (6) 에 있어서의 YE1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YE1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RE7 또는 RE15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (14) 중, RE1 ∼ RE15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RE1 ∼ RE15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (6) 에 있어서의 XE1 ∼ XE15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XE1 ∼ XE15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (14) 에 있어서의 YE1 과 RE1 ∼ RE15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (6) 에 있어서의 YE1 과, 상기 일반식 (6) 에 있어서의 XE1 ∼ XE15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XE1 ∼ XE15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RE12 ∼ RE15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YE1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (14) 에 있어서는 RE15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (15) 중, YF1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (7) 에 있어서의 YF1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YF1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RF4 또는 RE12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (15) 중, RF1 ∼ RF15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RF1 ∼ RF15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (7) 에 있어서의 XF1 ∼ XF15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XF1 ∼ XF15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (15) 에 있어서의 YF1 과 RF1 ∼ RF15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (7) 에 있어서의 YF1 과, 상기 일반식 (7) 에 있어서의 XF1 ∼ XF15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XF1 ∼ XF15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RF12 ∼ RF15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YF1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (15) 에 있어서는 RF12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (16) 중, YG1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (8) 에 있어서의 YG1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YG1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 XG15 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (16) 중, RG1 ∼ RG15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RG1 ∼ RG15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (8) 에 있어서의 XG1 ∼ XG15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XG1 ∼ XG15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (16) 에 있어서의 YG1 과 RG1 ∼ RG15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (8) 에 있어서의 YG1 과, 상기 일반식 (8) 에 있어서의 XG1 ∼ XG15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XG1 ∼ XG15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RG12 ∼ RG15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YG1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (16) 에 있어서는 RG15 의 위치) 인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (17) 중, YH1 의 정의와 바람직한 범위는, 상기 일반식 (9) 에 있어서의 YH1 의 정의 및 바람직한 범위와 동일하다.
또, YH1 의 R3 이 나타내는 질소 원자 상의 치환기와 RH5 또는 RH12 가 연결되어 고리를 형성해도 된다.
상기 일반식 (17) 중, RH1 ∼ RH15 는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RH1 ∼ RH15 의 바람직한 범위는, 상기 일반식 (9) 에 있어서의 XH1 ∼ XH15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XH1 ∼ XH15 가 갖는 R4 의 바람직한 범위와 동일하다.
상기 일반식 (17) 에 있어서의 YH1 과 RH1 ∼ RH15 의 바람직한 관계는, 상기 일반식 (9) 에 있어서의 YH1 과, 상기 일반식 (9) 에 있어서의 XH1 ∼ XH15 가 모두 CR4 를 나타내는 경우에 있어서 각 XH1 ∼ XH15 가 갖는 R4 의 바람직한 관계와 동일하고, 즉 RH12 ∼ RH15 가 치환기를 갖는 경우의 치환기의 위치는, YH1 에 인접하는 위치 (상기 일반식 (17) 에 있어서는 RH12 의 위치) 인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이, 상기 일반식 (10) ∼ (17) 중에서도 상기 일반식 (10), (12) ∼ (15) 또는 (16) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 분자의 평면성 및 안정성이 양호하고, 후술하는 발광 재료보다 T1 을 높게 하기 쉬운 관점에서도 바람직하고, 상기 일반식 (10), (12) ∼ (14) 또는 (16) 중 어느 것으로 나타내는 화합물인 것이 또한 후술하는 발광 재료보다 T1 을 높게 하기 쉬운 관점에서 보다 바람직하다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 분자량은 통상적으로 400 이상 1500 이하이고, 450 이상 1200 이하인 것이 바람직하고, 500 이상 1100 이하인 것이 보다 바람직하고, 550 이상 1000 이하인 것이 더욱 바람직하다. 분자량이 450 이상이면, 양질인 아모르퍼스 박막 형성에 유리하고, 분자량이 1200 이하이면, 용해성이나 승화성이 향상되어, 화합물의 순도 향상에 유리하다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 분자량이 550 이상인 것이 유리 전이 온도의 관점에서 바람직하다. 한편, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 조성물을 증착에 의해 적층하는 관점에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 분자량이 1200 이하인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층의 호스트 재료나, 발광층에 인접하는 층의 전하 수송 재료로서 사용하는 경우, 후술하는 발광 재료보다 박막 상태에서의 에너지 갭 (후술하는 발광 재료가 인광 발광 재료인 경우에는, 박막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지) 이 크면, 발광이 퀀치해 버리는 것을 방지하여, 효율 향상에 유리하다. 한편, 화합물의 화학적 안정성의 관점에서는, 에너지 갭 및 T1 에너지는 지나치게 크지 않은 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 LUMO 의 값이 전자 밀도 범함수법 (B3LYP/6-31G (d) 레벨) 으로 구했을 때, 1.25 보다 큰 화합물인 것이 바람직하고, 1.4 이상의 화합물인 것이 보다 바람직하고, 1.4 ∼ 1.9 의 화합물인 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 막 상태에서의 T1 에너지는, 1.77 eV (40 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (81 ㎉/㏖) 이하인 것이 바람직하고, 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 3.25 eV (75 ㎉/㏖) 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 후술하는 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 T1 에너지가 높은 것이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히 유기 전계 발광 소자로부터의 발광색이 녹색 (발광 피크 파장이 490 ∼ 580 ㎚) 인 경우에는 발광 효율의 관점에서, T1 에너지는 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 2.82 eV (65 ㎉/㏖) 이하인 것이 더욱 바람직하다.
T1 에너지는, 재료의 박막의 인광 발광 스펙트럼을 측정하여, 그 단파장단으로부터 구할 수 있다. 예를 들어, 세정한 석영 유리 기판 상에, 재료를 진공 증착법에 의해 약 50 ㎚ 의 막두께로 성막하고, 박막의 인광 발광 스펙트럼을 액체 질소 온도하에서 F-7000 히타치 분광 형광 광도계 (히타치 하이테크놀로지즈) 를 사용하여 측정한다. 얻어진 발광 스펙트럼의 단파장측의 상승 파장을 에너지 단위로 환산함으로써 T1 에너지를 구할 수 있다.
유기 전계 발광 소자를 고온 구동시나 소자 구동 중의 발열에 대해 안정적으로 동작시키는 관점이나, 고온 보관시의 색도 차이를 작게 하는 관점에서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에서는 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물이 유리 전이 온도가 100 ℃ 이상의 화합물인 것이 바람직하다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 유리 전이 온도 (Tg) 는 100 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 120 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 특히 바람직하고, 140 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 순도가 낮으면, 불순물이 전하 수송의 트랩으로서 작용하거나, 소자의 열화를 촉진시키기 때문에, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 순도는 높을수록 바람직하다. 순도는 예를 들어 고속 액체 크로마토그래피 (HPLC) 에 의해 측정할 수 있고, 254 ㎚ 의 광 흡수 강도로 검출했을 때의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 면적비는, 바람직하게는 95.0 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 97.0 ％ 이상이고, 특히 바람직하게는 99.0 ％ 이상이고, 가장 바람직하게는 99.9 ％ 이상이다. 이와 같은 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 순도를 높이는 방법으로는, 예를 들어, 재결정, 승화 정제 등을 들 수 있다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 이하에 열거하지만, 본 발명이 이들에 한정되지 않는다.
하기 일반식 (10) 으로 나타내는 화합물 중, RA1, RA4, RA6 ∼ RA9, RA11 ∼ RA14 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 15]
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Figure pat00017
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*하기 일반식 (11) 로 나타내는 화합물 중, RB1, RB4, RB6 ∼ RB9, RB11, RB13 ∼ RB15 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 16]
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하기 일반식 (12) 로 나타내는 화합물 중, RC1, RC3, RC6 ∼ RC9, RC11 ∼ RC14 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 17]
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하기 일반식 (13) 으로 나타내는 화합물 중, RD1, RD3, RD6 ∼ RD9, RD11, RD13 ∼ RD15 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 18]
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하기 일반식 (14) 로 나타내는 화합물 중, RE1, RE3, RE4, RE7 ∼ RE9, RE11, RE13 ∼ RE15 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 19]
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하기 일반식 (15) 로 나타내는 화합물 중, RF1, RF3, RF4, RF7 ∼ RF9, RF11, RF13 ∼ RF15 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 20]
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하기 일반식 (16) 중, RG1, RG3, RG4, RG5, RG8, RG9, RG11, RG12 ∼ RG14 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 21]
Figure pat00071
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하기 일반식 (17) 로 나타내는 화합물 중, RH1, RH3, RH4, RH5, RH8, RH9, RH11, RH13 ∼ RH15 는 수소 원자를 나타내고, 다른 기는 하기 표에 기재된 기이다.
[화학식 22]
Figure pat00081
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Figure pat00088
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물로서 예시한 화합물은, 예를 들어 WO2010/042107호, WO2010/131855호나, 일본 공개특허공보 2010-087496호 등에 기재된 방법에 의해 합성할 수 있다.
상기 일반식 (2) ∼ (9) 로 나타내는 화합물은, 각각 이하의 스킴에 의해 바람직하게 합성할 수 있다. 단, 하기의 합성 스킴은 합성의 일례이고, 다른 공지된 방법에 의해서도 합성할 수 있다.
일반식 (2) 의 합성 루트
[화학식 23]
Figure pat00089
일반식 (3) 의 합성 루트
Figure pat00090
일반식 (4) 의 합성 루트
Figure pat00091
[화학식 24-1]
Figure pat00092
[화학식 24-2]
Figure pat00093
[화학식 25]
일반식 (8) 의 합성 루트
Figure pat00094
일반식 (9) 의 합성 루트
Figure pat00095
본 발명에 있어서, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 그 용도가 한정되는 것은 아니며, 유기층 내의 어느 층에 함유되어도 된다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 도입층으로는, 상기 발광층, 상기 발광층과 음극 사이의 층 (특히 발광층에 인접하는 층), 상기 발광층과 양극 사이의 층 중 어느 층에 함유되는 것이 바람직하고, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 정공 블록층, 전자 블록층 중 어느 층, 혹은 복수에 함유되는 것이 보다 바람직하고, 발광층, 전자 수송층, 정공 블록층, 정공 수송층 중 어느 층에 함유되는 것이 더욱 바람직하고, 발광층, 또는 전자 수송층에 함유되는 것이 특히 바람직하다. 또, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 상기의 복수의 층에서 사용해도 된다. 예를 들어, 발광층과 전자 수송층의 양방에 사용해도 된다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층 중에 함유시키는 경우, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은 상기 발광층의 전체 질량에 대해 0.1 ∼ 99 질량％ 함유시키는 것이 바람직하고, 1 ∼ 97 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 96 질량％ 함유시키는 것이 더욱 바람직하다. 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층 이외의 층에 추가로 함유시키는 경우에는, 그 발광층 이외의 층의 전체 질량에 대해 50 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 85 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
(인광 발광 재료)
본 발명에서는, 상기 발광층에 적어도 1 종의 인광 발광 재료를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 상기 인광 발광 재료에 더하여, 발광 재료로서, 형광 발광 재료나, 발광층에 함유되는 인광 발광 재료와는 상이한 인광 발광 재료를 사용할 수 있다.
이들 형광 발광 재료나 인광 발광 재료에 대해서는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0100] ∼ [0164], 일본 공개특허공보 2007-266458호의 단락 번호 [0088] ∼ [0090] 에 상세히 서술되어 있고, 이들 공보의 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 인광 발광 재료로는, 예를 들어, US6303238 B1, US6097147, WO00/57676, WO00/70655, WO01/08230, WO01/39234 A2, WO01/41512 A1, WO02/02714 A2, WO02/15645 A1, WO02/44189 A1, WO05/19373 A2, 일본 공개특허공보 2001-247859, 일본 공개특허공보 2002-302671, 일본 공개특허공보 2002-117978, 일본 공개특허공보 2003-133074, 일본 공개특허공보 2002-235076, 일본 공개특허공보 2003-123982, 일본 공개특허공보 2002-170684, EP1211257, 일본 공개특허공보 2002-226495, 일본 공개특허공보 2002-234894, 일본 공개특허공보 2001-247859, 일본 공개특허공보 2001-298470, 일본 공개특허공보 2002-173674, 일본 공개특허공보 2002-203678, 일본 공개특허공보 2002-203679, 일본 공개특허공보 2004-357791, 일본 공개특허공보 2006-256999, 일본 공개특허공보 2007-19462, 일본 공개특허공보 2007-84635, 일본 공개특허공보 2007-96259 등의 특허문헌에 기재된 인광 발광 화합물 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 더욱 바람직한 발광 재료로는, Ir 착물, Pt 착물, Cu 착물, Re 착물, W 착물, Rh 착물, Ru 착물, Pd 착물, Os 착물, Eu 착물, Tb 착물, Gd 착물, Dy 착물, 및 Ce 착물 등의 인광 발광성 금속 착물 화합물을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, Ir 착물, Pt 착물, 또는 Re 착물이고, 그 중에서도 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합, 금속-황 결합의 적어도 하나의 배위 양식을 포함하는 Ir 착물, Pt 착물, 또는 Re 착물이 바람직하다. 또한, 발광 효율, 구동 내구성, 색도 등의 관점에서, Ir 착물, Pt 착물이 특히 바람직하고, Ir 착물이 가장 바람직하다.
이들 인광 발광성 금속 착물 화합물은, 발광층에 있어서, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물과 함께 함유되는 것이 바람직하다.
상기 발광층에 함유되는 인광 발광 재료로는, 이하에 나타내는 일반식 (E-1) 로 나타내는 이리듐 착물을 사용하는 것이 바람직하다. 이하, 일반식 (E-1) 로 나타내는 이리듐 착물에 대해 설명한다.
[화학식 26]
Figure pat00096
일반식 (E-1) 중, Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자와 함께 5 또는 6 원자 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
nE1 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 또는 3 이다.
Z1 및 Z2 는 각각 독립적으로 탄소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다. Z1 및 Z2 로서 바람직하게는 탄소 원자이다.
A1 은 Z1 과 질소 원자와 함께 5 또는 6 원자의 헤테로 고리를 형성하는 원자군을 나타낸다. A1, Z1 및 질소 원자를 함유하는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리로는, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리 등을 들 수 있다.
착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서, A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리로서, 바람직하게는 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리이고, 보다 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리, 피라진 고리이고, 더욱 바람직하게는 피리딘 고리, 이미다졸 고리이고, 가장 바람직하게는 피리딘 고리이다.
상기 A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로는 상기 치환기군 A 를 적용할 수 있다. 치환기는 발광 파장이나 전위의 제어를 위해 적절히 선택되지만, 단파장화시키는 경우에는 전자 공여성기, 불소 원자, 방향 고리기가 바람직하고, 예를 들어 알킬기, 디알킬아미노기, 알콕시기, 불소 원자, 아릴기, 헤테로아릴기 등이 선택된다. 또, 장파장화시키는 경우에는 전자 구인성기가 바람직하고, 예를 들어 시아노기, 퍼플루오로알킬기 등이 선택되는 것이 바람직하다. 분자간 상호 작용을 조정하는 목적에서는 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 등이 선택되는 것이 바람직하다.
탄소 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이다.
질소 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기이고, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다.
상기 치환기끼리는 연결되어 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다. 이들 형성되는 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로는 전술한 탄소 원자 상의 치환기, 질소 원자 상의 치환기를 들 수 있다.
B1 은 Z2 와 탄소 원자를 함유하는 5 또는 6 원자 고리를 나타낸다. B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 트리아진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 트리아졸 고리, 옥사디아졸 고리, 티아디아졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다.
착물의 안정성, 발광 파장 제어 및 발광 양자 수율의 관점에서 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리로서, 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리이고, 보다 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라졸 고리이고, 더욱 바람직하게는 벤젠 고리, 피리딘 고리이다.
상기 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 탄소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 A 를, 질소 원자 상의 치환기로는 상기 치환기군 B 를 적용할 수 있다.
탄소 상의 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알콕시기, 시아노기, 불소 원자이다.
상기 탄소 상의 치환기는 발광 파장이나 전위의 제어를 위해 적절히 선택되지만, 장파장화시키는 경우에는 전자 공여성기, 방향 고리기가 바람직하고, 예를 들어 알킬기, 디알킬아미노기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기 등이 선택된다. 또, 단파장화시키는 경우에는 전자 구인성기가 바람직하고, 예를 들어 불소 원자, 시아노기, 퍼플루오로알킬기 등이 선택된다. 분자간 상호 작용을 조정하는 목적에서는 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 등이 선택되는 것이 바람직하다.
질소 상의 치환기로서 바람직하게는, 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로고리기이고, 착물의 안정성의 관점에서 알킬기, 아릴기가 바람직하다. 상기 치환기끼리는 연결되어 축합 고리를 형성하고 있어도 되고, 형성되는 고리로는, 벤젠 고리, 피리딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 티아졸 고리, 피라졸 고리, 티오펜 고리, 푸란 고리 등을 들 수 있다. 이들 형성되는 고리는 치환기를 가지고 있어도 되고, 치환기로는 전술한 탄소 원자 상의 치환기, 질소 원자 상의 치환기를 들 수 있다.
또, 상기 A1, Z1 및 질소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자의 헤테로 고리의 치환기와, 상기 B1, Z2 및 탄소 원자로 형성되는 5 또는 6 원자 고리의 치환기가 연결되어, 전술과 동일한 축합 고리를 형성하고 있어도 된다.
(X-Y) 는 2 좌의 모노 아니온성 배위자를 나타낸다. 2 좌의 모노 아니온성 배위자의 예로는, Lamansky 등의 국제 공개 제02/15645호의 89 ∼ 90 페이지에 기재되어 있다.
(X-Y) 로 나타내는 2 좌의 모노 아니온성 배위자로서 바람직하게는, 하기 일반식 (L-1) 로 나타내는 2 좌의 모노 아니온 배위자이다.
[화학식 27]
Figure pat00097
일반식 (L-1) 중, RL1 및 RL2 는 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RL3 은 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 알킬기는 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 된다. 치환기를 갖는 경우의 치환기로는, 하기 치환기 Z' 를 들 수 있고, 바람직한 치환기 Z' 로는, 페닐기, 헤테로아릴기, 불소 원자, 실릴기, 아미노기, 시아노기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기이고, 페닐기, 불소 원자, 시아노기가 보다 바람직하다. RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 알킬기는, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 5 의 알킬기이다.
《치환기 Z'》
알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 10, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 6, 더욱 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 이고, 예를 들어 메틸, 에틸, 이소프로필, n-프로필, tert-부틸, 이소부틸, n-부틸, 네오펜틸, n-펜틸, n-헥실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있다), 알케닐기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 8, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 5 이고, 예를 들어 비닐 등을 들 수 있다), 아릴기 (탄소수 6 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 20 이고, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 테트라세닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐레닐기, 크리세닐기를 들 수 있다), 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 20 이고, 예를 들어 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 티오펜, 푸란, 옥사졸, 티아졸, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸 등을 들 수 있다), 알콕시기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 5 이고, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, n-프로필옥시기, iso-프로필옥시기 등을 들 수 있다), 페녹시기, 할로겐 원자 (바람직하게는 불소 원자), 실릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 20 이고, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있다), 아미노기 (바람직하게는 탄소수 2 ∼ 60, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 40 이고, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디페닐아미노기 등을 들 수 있다), 시아노기 또는 이들을 조합하여 이루어지는 기를 나타내고, 복수의 치환기 Z' 는 서로 결합되어 아릴 고리를 형성해도 된다. 복수의 치환기 Z' 가 서로 결합되어 형성하는 아릴 고리로는, 페닐 고리, 피리딘 고리 등을 들 수 있고, 페닐 고리가 바람직하다.
RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 아릴기는 축환되어 있어도 되고, 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기를 갖는 경우의 치환기로는, 전술한 치환기 Z' 를 들 수 있고, 치환기 Z' 로는, 알킬기 또는 아릴기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다. RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 아릴기는, 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 6 ∼ 18 의 아릴기이다.
RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 헤테로아릴기는, 축환되어 있어도 되고, 치환기를 가지고 있어도 된다. 치환기를 갖는 경우의 치환기로는, 전술한 치환기 Z' 를 들 수 있고, 치환기 Z' 로는, 알킬기 또는 아릴기가 바람직하고, 알킬기가 보다 바람직하다. RL1 ∼ RL3 으로 나타내는 헤테로아릴기는, 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12 의 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 4 ∼ 10 의 헤테로아릴기이다.
RL1 및 RL2 로서, 바람직하게는 알킬기 또는 아릴기이고, 보다 바람직하게는 알킬기 또는 페닐기이고, 특히 바람직하게는 알킬기이다.
RL1 및 RL2 로 나타내는 알킬기로서, 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 5 의 알킬기이고, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, iso-부틸기, t-부틸기, n-부틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있고, 메틸기, 에틸기, iso-부틸기, 또는 t-부틸기가 바람직하고, 메틸기가 특히 바람직하다.
RL3 으로서, 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 알킬기이고, 특히 바람직하게는 수소 원자이다.
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 Ir 착물의 바람직한 양태는, 하기 일반식 (E-2) 로 나타내는 Ir 착물 재료이다.
다음으로 일반식 (E-2) 에 대해 설명한다.
[화학식 28]
Figure pat00098
일반식 (E-2) 중, AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다.
RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다.
nE2 는 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
AE1 ∼ AE8 은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 C-RE 를 나타낸다. RE 는 수소 원자 또는 치환기를 나타내고, RE 끼리가 서로 연결되어 고리를 형성하고 있어도 된다. 형성되는 고리로는, 전술한 일반식 (E-1) 에 있어서 서술한 축합 고리와 동일한 것을 들 수 있다. RE 로 나타내는 치환기로는, 상기 치환기군 A 로서 든 것을 적용할 수 있다.
AE1 ∼ AE4 로서 바람직하게는 C-RE 이고, AE1 ∼ AE4 가 C-RE 인 경우에, AE3 의 RE 로서, 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소 원자이고, 특히 바람직하게 수소 원자, 또는 불소 원자이고, AE1, AE2 및 AE4 의 RE 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소 원자이고, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
AE5 ∼ AE8 로서 바람직하게는 C-RE 이고, AE5 ∼ AE8 이 C-RE 인 경우에, RE 로서, 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로 고리기, 디알킬아미노기, 디아릴아미노기, 알킬옥시기, 시아노기, 또는 불소 원자이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 퍼플루오로알킬기, 아릴기, 디알킬아미노기, 시아노기, 또는 불소 원자이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 트리플루오로메틸기, 또는 불소 원자이다. 또, 가능한 경우에는 치환기끼리가 연결되어 축환 구조를 형성해도 된다. 발광 파장을 단파장측으로 시프트시키는 경우, AE6 이 질소 원자인 것이 바람직하다.
(X-Y), 및 nE2 는 일반식 (E-1) 에 있어서의 (X-Y), 및 nE1 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
상기 일반식 (E-2) 로 나타내는 화합물의 보다 바람직한 형태는, 하기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 화합물이다.
[화학식 29]
Figure pat00099
일반식 (E-3) 중, RT1, RT2, RT3, RT4, RT5, RT6 및 RT7 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -NR2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
A 는 CR' 또는 질소 원자를 나타내고, R' 는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -NR2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. 이들 중, RT1 과 RT7, 또는 RT5 와 RT6 으로 축환되어 벤젠 고리를 형성하는 경우가 바람직하고, RT5 와 RT6 으로 축환되어 벤젠 고리를 형성하는 경우가 특히 바람직하다.
Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
(X-Y) 는 모노 아니온성의 2 좌 배위자를 나타낸다. nE3 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
알킬기로는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되고, 치환되어도 되는 기로는, 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알킬기로서, 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기이고, 예를 들어 메틸기, 에틸기, i-프로필기, 시클로헥실기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되고, 치환되어도 되는 기로는, 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 시클로알킬기로서, 바람직하게는 고리 원자수 4 ∼ 7 의 시클로알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 5 ∼ 6 의 시클로알킬기이고, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알케닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 1-프로페닐, 1-이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 알키닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 에티닐, 프로파르길, 1-프로피닐, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 퍼플루오로알킬기는, 전술한 알킬기의 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 것을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 예를 들어, 페닐기, 톨릴기, 나프틸기 등을 들 수 있다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 나타내는 헤테로아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 5 ∼ 8 의 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 5 또는 6 원자의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이고, 예를 들어, 피리딜기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 신놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 피롤릴기, 인돌릴기, 푸릴기, 벤조푸릴기, 티에닐기, 벤조티에닐기, 피라졸릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 트리아졸릴기, 옥사졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 벤즈이소티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 벤즈이소옥사졸릴기, 피롤리디닐기, 피페리디닐기, 피페라지닐기, 이미다졸리디닐기, 티아졸리닐기, 술포라닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸릴기, 디벤조티에닐기, 7 피리도인돌릴기 등을 들 수 있다. 바람직한 예로는, 피리딜기, 피리미디닐기, 이미다졸릴기, 티에닐기이고, 보다 바람직하게는 피리딜기, 피리미디닐기이다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 로서 바람직하게는, 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로알킬기, 디알킬아미노기, 플루오로기, 아릴기, 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로기, 아릴기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기이다. 치환기 Z 로는, 알킬기, 알콕시기, 플루오로기, 시아노기, 디알킬아미노기가 바람직하고, 수소 원자가 보다 바람직하다.
RT1 ∼ RT7, 및 R' 는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. 형성되는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴의 정의 및 바람직한 범위는 RT1 ∼ RT7, 및 R' 로 정의한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와 동일하다.
또, A 가 CR' 를 나타냄과 함께, RT1 ∼ RT7, 및 R' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고, 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT1 ∼ RT7, 및 R' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고, 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하다.
nE3 은 2 또는 3 인 것이 바람직하다. 착물 중의 배위자의 종류는 1 ∼ 2 종류로 구성되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 종류이다. 착물 분자 내에 반응성기를 도입할 때에는 합성 용이성이라는 관점에서 배위자가 2 종류로 이루어지는 것도 바람직하다.
(X-Y) 는, 일반식 (E-1) 에 있어서의 (X-Y) 와 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다.
상기 일반식 (E-3) 으로 나타내는 화합물의 바람직한 형태의 하나는, 하기 일반식 (E-4) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 30]
Figure pat00100
일반식 (E-4) 에 있어서의 RT1 ∼ RT4, A, (X-Y) 및 nE4 는, 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT4, A, (X-Y) 및 nE3 과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다. R1' ∼ R5' 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -NR2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
R1' ∼ R5' 는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다.
Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
또, R1' ∼ R5' 에 있어서의 바람직한 범위는, 일반식 (E-3) 에 있어서의 RT1 ∼ RT7, R' 와 동일하다. 또, A 가 CR' 를 나타냄과 함께, RT1 ∼ RT4, R', 및 R1' ∼ R5' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기 또는 페닐기이고, 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 특히 바람직하고, RT1 ∼ RT4, R', 및 R1' ∼ R5' 중, 0 ∼ 2 개가 알킬기이고 나머지가 모두 수소 원자인 경우가 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 열거하지만, 이하에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 31]
Figure pat00101
[화학식 32]
Figure pat00102
[화학식 33]
Figure pat00103
상기 일반식 (E-1) 로 나타내는 화합물로서 예시한 화합물은, 일본 공개특허공보 2009-99783호에 기재된 방법이나, 미국 특허 7279232호 등에 기재된 여러 가지 방법으로 합성할 수 있다. 합성 후, 칼럼 크로마토그래피, 재결정 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해, 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 인광 발광 재료는 발광층에 함유되는 것이 바람직하지만, 그 용도가 한정되는 것은 아니며, 또한 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다.
상기 발광층 중의 상기 인광 발광 재료는, 상기 발광층 중에, 일반적으로 발광층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 내구성, 외부 양자 효율의 관점에서 1 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하고, 2 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 특히 바람직하다.
(3) 그 밖의 호스트 재료
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 이외의 그 밖의 상기 발광층에 사용할 수 있는 호스트 재료로는, 예를 들어, 이하의 구조를 부분 구조로 갖는 화합물을 들 수 있다.
방향족 탄화수소, 피롤, 인돌, 카르바졸, 아자인돌, 인돌로카르바졸, 아자카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 티오펜, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노 치환 칼콘, 스티릴안트라센, 하이드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제 3 급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 공중합체, 티오펜올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 유기 실란, 카본막, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄, 디스티릴피라진, 불소 치환 방향족 화합물, 나프탈렌페릴렌 등의 복소 고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물 및 그들의 유도체 (치환기나 축환을 가지고 있어도 된다) 등을 들 수 있다.
(그 밖의 층)
*본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 발광층 이외의 그 밖의 층을 가지고 있어도 된다.
상기 유기층이 가지고 있어도 되는 상기 발광층 이외의 그 밖의 유기층으로서, 정공 주입층, 정공 수송층, 블록층 (정공 블록층, 전자 블록층, 여기자 블록층 등), 전자 수송층 등을 들 수 있다. 상기 구체적인 층 구성으로서 하기를 들 수 있지만, 본 발명은 이들 구성에 한정되는 것은 아니다.
·양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극,
·양극/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/음극,
·양극/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극,
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/음극,
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극,
·양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극,
·양극/정공 주입층/정공 수송층/블록층/발광층/블록층/전자 수송층/전자 주입층/음극.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, (A) 상기 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층을 적어도 1 층 포함하는 것이 바람직하다. 상기 (A) 상기 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층으로는, 양극측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층을 들 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, (B) 상기 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층을 적어도 1 층 포함하는 것이 바람직하다. 상기 (B) 상기 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층으로는, 음극측으로부터 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 블록층을 들 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 바람직한 양태의 일례는 도 1 에 기재되는 양태이며, 상기 유기층으로서, 양극측 (3) 으로부터 정공 주입층 (4), 정공 수송층 (5), 발광층 (6), 정공 블록층 (7) 및 전자 수송층 (8) 이 이 순서대로 적층되어 있는 양태이다.
이하, 이들 본 발명의 유기 전계 발광 소자가 가지고 있어도 되는 상기 발광층 이외의 그 밖의 층에 대해 설명한다.
(A) 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층
먼저, (A) 상기 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층에 대해 설명한다.
(A-1) 정공 주입층, 정공 수송층
정공 주입층, 정공 수송층은, 양극 또는 양극측으로부터 정공을 수취하여 음극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용하는 정공 주입 재료, 정공 수송 재료는 저분자 화합물이어도 되고 고분자 화합물이어도 된다.
정공 주입층, 정공 수송층에 대해서는, 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0165] ∼ [0167] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
정공 주입층에는 전자 수용성 도펀트를 함유하는 것이 바람직하다. 정공 주입층에 전자 수용성 도펀트를 함유함으로써, 정공 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되며, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 수용성 도펀트란, 도프되는 재료로부터 전자를 인발 (引拔) 하여, 라디칼 카티온을 발생시키는 것이 가능한 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되지만, 예를 들어, 테트라시아노퀴노디메탄 (TCNQ), 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄 (F4-TCNQ) 등의 TCNQ 화합물, 헥사시아노헥사아자트리페닐렌 (HAT-CN, 후술하는 실시예에서 사용한 화합물 LG 101) 등의 헥사아자트리페닐렌 화합물, 산화몰리브덴 등을 들 수 있다. 또, 상기의 전자 수용성 도펀트만을 박막으로서 양극과 정공 수송층 사이에 끼우는 것으로도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 이 층을 정공 주입층이라고 부른다. 또한, 전자 수용성 도펀트를 정공 수송층에 박막으로서 사이에 끼우는 것으로도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 정공 수송층에 끼우는 정공 주입층은 1 층이어도 되고, 다층이어도 된다.
정공 주입층 중의 전자 수용성 도펀트는, 정공 주입층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.01 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하고, 0.2 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다. 박막으로서 사용하는 경우, 정공 주입층의 두께는 1 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 30 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 20 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
(A-2) 전자 블록층
전자 블록층은, 음극측으로부터 발광층으로 수송된 전자가 양극측으로 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 있어서, 발광층과 양극측에서 인접하는 유기층으로서 전자 블록층을 형성할 수 있다.
전자 블록층을 구성하는 유기 화합물의 예로는, 예를 들어 전술한 정공 수송 재료로서 든 것을 적용할 수 있다.
전자 블록층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
전자 블록층은 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
전자 블록층을 구성하는 유기 화합물의 막 상태에서의 T1 에너지는, 발광층에서 생성하는 여기자의 에너지 이동을 방지하고, 발광 효율을 저하시키지 않기 위해, 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 바람직하다.
(A-3) 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층에 특히 바람직하게 사용되는 재료
[일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물]
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 (A) 양극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층에 특히 바람직하게 사용되는 재료로서, 적어도 1 종의 하기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물을 들 수 있다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물은 발광층과 양극 사이의 발광층에 인접하는 유기층에 함유되는 것이 보다 바람직하지만, 그 용도가 한정되는 것은 아니며, 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다. 상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 도입층으로는, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 블록층 중 어느 것, 혹은 복수에 함유할 수 있다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물이 함유되는 발광층과 양극 사이의 발광층에 인접하는 유기층은, 전자 블록층 또는 정공 수송층인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 34]
Figure pat00104
상기 일반식 (M-1) 중, Ar1 및 Ar2 는 각각 독립적으로 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아릴아미노, 알킬아미노, 모르폴리노, 티오모르폴리노, N, O, 및 S 에서 선택되는 1 이상의 헤테로 원자를 함유하는 5 혹은 6 원자 헤테로시클로알킬 또는 시클로알킬을 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. 또, Ar1 및 Ar2 는, 단결합, 알킬렌, 혹은 알케닐렌 (축합 고리의 유무는 상관없다) 에 의해 서로 결합되어, 축합 5 ∼ 9 원자 고리를 형성해도 된다.
Ar3 은 P 가의 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 아릴아미노를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다.
Z 는 각각 독립적으로 할로겐 원자, -R", -OR", -N(R")2, -SR", -C(O)R", -C(O)OR", -C(O)N(R")2, -CN, -NO2, -SO2, -SOR", -SO2R", 또는 -SO3R" 를 나타내고, R" 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
p 는 1 ∼ 4 의 정수이고, p 가 2 이상일 때 Ar1 및 Ar2 는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (M-2) 로 나타내는 경우이다.
[화학식 35]
Figure pat00105
상기 일반식 (M-2) 중, RM1 은 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다.
RM2 ∼ RM23 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아미노기, 실릴기, 시아노기, 니트로기, 또는 불소 원자를 나타낸다.
상기 일반식 (M-2) 중, RM1 은 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 또는 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12) 를 나타내고, 이들은 전술한 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. RM1 로서, 바람직하게는 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 아릴기이다. RM1 의 아릴기가 치환기를 갖는 경우의 바람직한 치환기로는, 알킬기, 할로겐 원자, 시아노기, 아릴기, 알콕시기를 들 수 있고, 알킬기, 할로겐 원자, 시아노기, 또는 아릴기가 보다 바람직하고, 알킬기, 시아노기, 또는 아릴기가 더욱 바람직하다. RM1 의 아릴기는, 바람직하게는 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 페닐기이고, 보다 바람직하게는 알킬기 또는 시아노기를 가지고 있어도 되는 페닐기이다.
RM2 ∼ RM23 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12), 알콕시기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴옥시기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 아미노기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 24), 실릴기 (바람직하게는 탄소수 0 ∼ 18), 시아노기, 니트로기, 또는 불소 원자를 나타내고, 이들은 전술한 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다.
RM2, RM7, RM8, RM15, RM16 및 RM23 으로서, 바람직하게는 수소 원자, 또는 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기 혹은 아릴기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자이다.
RM4, RM5, RM11, RM12, RM19 및 RM20 으로서, 바람직하게는 수소 원자, 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기 혹은 아릴기, 또는 불소 원자이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자이다.
RM3, RM6, RM9, RM14, RM17 및 RM22 로서, 바람직하게는 수소 원자, 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기 혹은 아릴기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 또는 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자이다.
RM10, RM13, RM18 및 RM21 로서, 바람직하게는 수소 원자, 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 혹은 아미노기, 니트로기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기 혹은 아릴기, 니트로기, 불소 원자, 또는 시아노기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 또는 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기이다. 알킬기가 치환기를 갖는 경우의 치환기로는, 불소 원자가 바람직하고, 치환기 Z 를 가지고 있어도 되는 알킬기의 탄소수는 바람직하게는 1 ∼ 6 이고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 4 이다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 바람직한 다른 형태는, 하기 일반식 (M-3) 으로 나타내는 경우이다.
[화학식 36]
Figure pat00106
상기 일반식 (M-3) 중, RS1 ∼ RS5 는 각각 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, -CN, 퍼플루오로알킬기, 트리플루오로비닐기, -CO2R, -C(O)R, -NR2, -NO2, -OR, 할로겐 원자, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. R 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 퍼할로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 헤테로알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. 복수의 RS1 ∼ RS5 가 존재할 때, 그것들은 서로 결합되어 고리를 형성해도 되고, 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다.
a 는 0 ∼ 4 의 정수를 나타내고, 복수의 RS1 이 존재할 때, 그것들은 동일해도 되고 상이해도 되고, 서로 결합되어 고리를 형성해도 된다. b ∼ e 는 각각 독립적으로 0 ∼ 5 의 정수를 나타내고, 각각 복수의 RS2 ∼ RS5 가 존재할 때, 그것들은 동일해도 되고 상이해도 되고, 임의의 2 개가 결합되어 고리를 형성해도 된다.
q 는 1 ∼ 5 의 정수이고, q 가 2 이상일 때, 복수의 RS1 은 동일해도 되고 상이해도 되고, 서로 결합되어 고리를 형성하고 있어도 된다.
알킬기로는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되고, 치환되어도 되는 기로는, 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RS1 ∼ RS5 로 나타내는 알킬기로서, 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 8 의 알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 1 ∼ 6 의 알킬기이고, 예를 들어 메틸기, 에틸기, i-프로필기, 시클로헥실기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로는, 치환기를 가지고 있어도 되고, 포화여도 되고 불포화여도 되고, 치환되어도 되는 기로는, 전술한 치환기 Z 를 들 수 있다. RS1 ∼ RS5 로 나타내는 시클로알킬기로서, 바람직하게는 고리 원자수 4 ∼ 7 의 시클로알킬기이고, 보다 바람직하게는 총탄소 원자수 5 ∼ 6 의 시클로알킬기이고, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
RS1 ∼ RS5 로 나타내는 알케닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 비닐, 알릴, 1-프로페닐, 1-이소프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있다.
RS1 ∼ RS5 로 나타내는 알키닐기로는, 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 30, 보다 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 20, 특히 바람직하게는 탄소수 2 ∼ 10 이고, 예를 들어 에티닐, 프로파르길, 1-프로피닐, 3-펜티닐 등을 들 수 있다.
RS1 ∼ RS5 로 나타내는 퍼플루오로알킬기는, 전술한 알킬기의 모든 수소 원자가 불소 원자로 치환된 것을 들 수 있다.
RS1 ∼ RS5 로 나타내는 아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 6 내지 30 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 예를 들어, 페닐기, 톨릴기, 비페닐기, 터페닐기 등을 들 수 있다.
RS1 ∼ RS5 로 나타내는 헤테로아릴기로는, 바람직하게는 탄소수 5 ∼ 8 의 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 5 또는 6 원자의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이고, 예를 들어, 피리딜기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴나졸리닐기, 신놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 피롤릴기, 인돌릴기, 푸릴기, 벤조푸릴기, 티에닐기, 벤조티에닐기, 피라졸릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 트리아졸릴기, 옥사졸릴기, 벤즈옥사졸릴기, 티아졸릴기, 벤조티아졸릴기, 이소티아졸릴기, 벤즈이소티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 벤즈이소옥사졸릴기, 피롤리디닐기, 피페리디닐기, 피페라지닐기, 이미다졸리디닐기, 티아졸리닐기, 술포라닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸릴기, 디벤조티에닐기, 피리도인돌릴기 등을 들 수 있다. 바람직한 예로는, 피리딜기, 피리미디닐기, 이미다졸릴기, 티에닐기이고, 보다 바람직하게는 피리딜기, 피리미디닐기이다.
RS1 ∼ RS5 로서, 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 퍼플루오로알킬기, 디알킬아미노기, 플루오로기, 아릴기, 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 시아노기, 트리플루오로메틸기, 플루오로기, 아릴기이고, 더욱 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 아릴기이다. 치환기 Z 로는, 알킬기, 알콕시기, 플루오로기, 시아노기, 디알킬아미노기가 바람직하고, 수소 원자, 알킬기가 보다 바람직하다.
RS1 ∼ RS5 는 임의의 2 개가 서로 결합되어 축합 4 ∼ 7 원자 고리를 형성해도 되고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 그 축합 4 ∼ 7 원자 고리는 추가로 치환기 Z 를 가지고 있어도 된다. 형성되는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴의 정의 및 바람직한 범위는, RS1 ∼ RS5 로 정의한 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기와 동일하다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물을 정공 수송층 중에서 사용하는 경우에는, 상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물은 50 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 80 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 95 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 특히 바람직하다.
또, 상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물을 복수의 유기층에 사용하는 경우에는 각각의 층에 있어서, 상기의 범위에서 함유하는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물은, 어느 유기층에 1 종류만을 함유하고 있어도 되고, 복수의 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물을 임의의 비율로 조합하여 함유하고 있어도 된다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물을 함유하는 정공 수송층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 그 정공 수송층은 발광층에 접촉하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지는, 1.77 eV (40 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (81 ㎉/㏖) 이하인 것이 바람직하고, 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 3.25 eV (75 ㎉/㏖) 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 전술한 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 T1 에너지가 높은 것이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히 유기 전계 발광 소자로부터의 발광색이 녹색 (발광 피크 파장이 490 ∼ 580 ㎚) 인 경우에는 발광 효율의 관점에서, T1 에너지는 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 2.82 eV (65 ㎉/㏖) 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (M-1) 을 구성하는 수소 원자는, 수소의 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함한다. 이 경우, 화합물 중의 모든 수소 원자가 수소 동위체로 치환되어 있어도 되고, 또 일부가 수소 동위체를 포함하는 화합물인 혼합물이어도 된다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물은, 여러 가지 공지된 합성법을 조합하여 합성하는 것이 가능하다. 가장 일반적으로는, 카르바졸 화합물에 관해서는 아릴하이드라진과 시클로헥산 유도체의 축합체의 아자-코프 전위 반응 후, 탈수소 방향족화에 의한 합성 (L. F. Tieze, Th. Eicher 저, 타카노, 오가사와라 번역, 정밀 유기 합성, 339 페이지 (난코우도 간행)) 을 들 수 있다. 또, 얻어진 카르바졸 화합물과 할로겐화아릴 화합물의 팔라듐 촉매를 사용하는 커플링 반응에 관해서는 테트라헤드론·레터스 39 권 617 페이지 (1998년), 동 39 권 2367 페이지 (1998년) 및 동 40 권 6393 페이지 (1999년) 등에 기재된 방법을 들 수 있다. 반응 온도, 반응 시간에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 문헌에 기재된 조건을 적용할 수 있다.
상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물은, 진공 증착 프로세스로 박층을 형성하는 것이 바람직하지만, 용액 도포 등의 웨트 프로세스도 바람직하게 사용할 수 있다. 화합물의 분자량은, 증착 적성이나 용해성의 관점에서 2000 이하인 것이 바람직하고, 1200 이하인 것이 보다 바람직하고, 800 이하인 것이 특히 바람직하다. 또, 증착 적성의 관점에서는, 분자량이 지나치게 작으면 증기압이 작아져, 기상으로부터 고상으로의 변화가 일어나지 않고, 유기층을 형성하는 것이 곤란해지므로, 250 이상이 바람직하고, 300 이상이 특히 바람직하다.
이하에, 상기 일반식 (M-1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 37]
Figure pat00107
[화학식 38]
Figure pat00108
[화학식 39]
Figure pat00109
[화학식 40]
Figure pat00110
[화학식 41]
Figure pat00111
(B) 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층
다음으로, 상기 (B) 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층에 대해 설명한다.
(B-1) 전자 주입층, 전자 수송층
전자 주입층, 전자 수송층은, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용하는 전자 주입 재료, 전자 수송 재료는 저분자 화합물이어도 되고 고분자 화합물이어도 된다.
전자 수송 재료로는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다. 그 밖의 전자 수송 재료로는, 피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 피리미딘 유도체, 피라진 유도체, 프탈라진 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아진 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌, 페릴렌 등의 방향 고리 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착물이나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착물로 대표되는 각종 금속 착물, 실롤로 대표되는 유기 실란 유도체, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 트리페닐렌, 피렌 등의 축환 탄화수소 화합물 등에서 선택되는 것이 바람직하고, 피리딘 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체, 금속 착물, 축환 탄화수소 화합물 중 어느 것인 것이 보다 바람직하다.
전자 주입층, 전자 수송층의 두께는, 구동 전압 저하의 관점에서, 각각 500 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
전자 수송층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, 전자 주입층의 두께로는 0.1 ㎚ ∼ 200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 0.2 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 0.5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
전자 주입층, 전자 수송층은, 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
전자 주입층에는 전자 공여성 도펀트를 함유할 수 있다. 전자 주입층에 전자 공여성 도펀트를 함유시킴으로써, 전자 주입성이 향상되고, 구동 전압이 저하되며, 효율이 향상되는 등의 효과가 있다. 전자 공여성 도펀트란, 도프되는 재료에 전자를 부여하여 라디칼 아니온을 발생시킬 수 있는 재료이면 유기 재료, 무기 재료 중 어떠한 것이어도 되지만, 예를 들어, 테트라티아풀발렌 (TTF), 테트라티아나프타센 (TTT), 비스-[1,3디에틸-2-메틸-1,2-디하이드로벤즈이미다졸릴] 등의 디하이드로이미다졸 화합물, 리튬, 세슘 등을 들 수 있다.
전자 주입층 중의 전자 공여성 도펀트는, 전자 주입층을 형성하는 전체 화합물 질량에 대해 0.01 질량％ ∼ 50 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 0.1 질량％ ∼ 40 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하고, 0.5 질량％ ∼ 30 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다.
(B-2) 정공 블록층
정공 블록층은, 양극측으로부터 발광층으로 수송된 정공이 음극측으로 빠져나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 있어서, 발광층과 음극측에서 인접하는 유기층으로서 정공 블록층을 형성할 수 있다.
정공 블록층을 구성하는 유기 화합물의 막 상태에서의 T1 에너지는, 발광층에서 생성하는 여기자의 에너지 이동을 방지하고, 발광 효율을 저하시키지 않기 위해, 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 바람직하다.
정공 블록층을 구성하는 유기 화합물의 예로는, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다.
상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물 이외의 정공 블록층을 구성하는 그 밖의 유기 화합물의 예로는, 알루미늄 (Ⅲ)·트리스-8-하이드록시퀴놀린 (Alq 라고 약기한다), 알루미늄 (Ⅲ) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)4-페닐페놀레이트 (Aluminum (Ⅲ) bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate (Balq 라고 약기한다)) 등의 알루미늄 착물, 트리아졸 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP 라고 약기한다)) 등의 페난트롤린 유도체 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 정공 블록층은 실제로 정공을 블록하는 기능에 한정되지 않고, 발광층의 여기자를 전자 수송층에 확산시키지 않거나, 혹은 에너지 이동 소광을 블록하는 기능을 가지고 있어도 된다. 본 발명의 화합물은 정공 블록층으로서도 바람직하게 적용할 수 있다.
정공 블록층의 두께로는 1 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하고, 3 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하다.
정공 블록층은 상기 서술한 재료의 1 종 또는 2 종 이상으로 이루어지는 단층 구조여도 되고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조여도 된다.
정공 블록층에 사용하는 재료는, 상기 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 높은 것이 색순도, 발광 효율, 구동 내구성의 점에서 바람직하다.
(B-3) 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층에 특히 바람직하게 사용되는 재료
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 상기 (B) 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층의 재료에 특히 바람직하게 사용되는 재료로서, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물, 방향족 탄화수소 화합물 (특히, 하기 일반식 (Tp-1)) 및 하기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물을 들 수 있다.
이하, 상기 방향족 탄화수소 화합물과, 상기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물에 대해 설명한다.
[방향족 탄화수소 화합물]
상기 방향족 탄화수소 화합물은, 발광층과 음극 사이의 발광층에 인접하는 유기층에 함유되는 것이 보다 바람직하지만, 그 용도가 한정되는 것은 아니며, 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다. 상기 방향족 탄화수소 화합물의 도입층으로는, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 전하 블록층 중 어느 것, 혹은 복수에 함유할 수 있다.
상기 방향족 탄화수소 화합물이 함유되는 발광층과 음극 사이의 발광층에 인접하는 유기층은 블록층 (정공 블록층, 여기자 블록층) 또는 전자 수송층인 것이 바람직하고, 전자 수송층인 것이 보다 바람직하다.
상기 방향족 탄화수소 화합물을 발광층 이외의 층에 함유시키는 경우에는, 70 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 바람직하고, 85 ∼ 100 질량％ 함유되는 것이 보다 바람직하다. 방향족 탄화수소 화합물을 발광층에 함유시키는 경우에는, 발광층의 전체 질량에 대해 0.1 ∼ 99 질량％ 함유시키는 것이 바람직하고, 1 ∼ 95 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 95 질량％ 함유시키는 것이 보다 바람직하다.
상기 방향족 탄화수소 화합물로는, 분자량이 400 ∼ 1200 의 범위에 있고, 총탄소수 13 ∼ 22 의 축합 다고리 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 총탄소수 13 ∼ 22 의 축합 다고리 골격으로는, 플루오렌, 안트라센, 페난트렌, 테트라센, 크리센, 펜타센, 피렌, 페릴렌, 트리페닐렌 중 어느 것인 것이 바람직하고, T1 의 관점에서 플루오렌, 트리페닐렌, 페난트렌이 보다 바람직하고, 화합물의 안정성, 전하 주입·수송성의 관점에서 트리페닐렌이 더욱 바람직하고, 하기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 화합물인 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 분자량이 400 ∼ 1200 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 400 ∼ 1100 이고, 더욱 바람직하게는 400 ∼ 1000 이다. 분자량이 400 이상이면, 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 분자량이 1200 이하이면, 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적정의 면에서 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은 그 용도가 한정되는 것은 아니며, 발광층에 인접하는 유기층뿐만 아니라 유기층 내의 어느 층에 추가로 함유되어도 된다.
[화학식 42]
Figure pat00112
상기 일반식 (Tp-1) 에 있어서, R12 ∼ R23 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 를 나타낸다. 단, R12 ∼ R23 이 모두 수소 원자가 되는 경우는 없다.
R12 ∼ R23 이 나타내는 알킬기로는, 치환기 혹은 무치환의, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 시클로프로필기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기, 시클로헥실기이고, 보다 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 또는 tert-부틸기이다.
R12 ∼ R23 으로서, 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 로 치환되어 있어도 되는 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기인 것이 더욱 바람직하다.
페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 로 치환되어 있어도 되는 벤젠 고리인 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 에 있어서의 아릴 고리의 총수는 2 ∼ 8 개인 것이 바람직하고, 3 ∼ 5 개인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적정이 양호해진다.
R12 ∼ R23 은 각각 독립적으로 총탄소수가 20 ∼ 50 인 것이 바람직하고, 총탄소수가 20 ∼ 36 인 것이 보다 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 양질인 아모르퍼스 박막을 형성할 수 있고, 용매에 대한 용해성이나 승화 및 증착 적정이 양호해진다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은 하기 일반식 (Tp-2) 로 나타내는 탄화수소 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 43]
Figure pat00113
일반식 (Tp-2) 중, 복수의 Ar11 은 동일하고, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 를 나타낸다.
Ar11 이 나타내는 수소 원자, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 로는, R12 ∼ R23 에서 든 것과 동일한 의미이고, 바람직한 것도 동일하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물은, 하기 일반식 (Tp-3) 으로 나타내는 탄화수소 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 44]
Figure pat00114
일반식 (Tp-3) 중, L 은 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기를 나타낸다. n 은 2 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.
L 이 나타내는 n 가의 연결기를 형성하는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기로는, R12 ∼ R23 에서 든 것과 동일한 의미이다.
L 로서 바람직하게는 알킬기 또는 벤젠 고리로 치환되어 있어도 되는 벤젠 고리, 플루오렌 고리, 또는 이들을 조합하여 이루어지는 n 가의 연결기이다.
이하에 L 의 바람직한 구체예를 들지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 구체예 중 * 에서 트리페닐렌 고리와 결합된다.
[화학식 45]
Figure pat00115
n 은 2 ∼ 5 인 것이 바람직하고, 2 ∼ 4 인 것이 보다 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 화합물은 하기 일반식 (Tp-4) 로 나타내는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 46]
Figure pat00116
(일반식 (Tp-4) 에 있어서, AA1 ∼ AA12 는 각각 독립적으로 CR400 또는 질소 원자를 나타낸다. n401 은 0 ∼ 8 의 정수를 나타낸다. n401 이 0 인 경우, AA1 ∼ AA6 으로 나타내는 고리는, 트리페닐렌 고리와 AA7 ∼ AA12 로 나타내는 고리 사이의 단결합을 나타낸다. n401 이 2 ∼ 6 인 경우, 복수 존재하는 AA1 ∼ AA6 으로 나타내는 고리는 출현마다 상이해도 되고, 복수 존재하는 고리끼리의 연결 양식도 출현마다 상이해도 된다.)
또한, 본 발명에 있어서, 상기 일반식 (Tp-4) 의 설명에 있어서의 수소 원자는 동위체 (중수소 원자 등) 도 포함하고, 또한 추가로 치환기를 구성하는 원자는, 그 동위체도 포함하고 있는 것을 나타낸다.
상기 일반식 (Tp-4) 에 있어서, R411 ∼ R421 은 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 또는 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 를 나타낸다.
R411 ∼ R421 로서, 바람직하게는 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 인 것이 바람직하고, 수소 원자, 페닐기 (그 페닐기는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 인 것이 더욱 바람직하고, 수소 원자인 것이 특히 바람직하다.
AA1 ∼ AA12 로서 바람직하게는 CR400 이다.
상기 일반식 (Tp-4) 중, R400 이 나타내는 치환기로는, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 를 나타낸다. 복수 존재하는 R400 은 각각 상이해도 된다.
R400 으로서, 바람직하게는 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기 (이들은 추가로 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 인 것이 바람직하고, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기 (그 페닐기는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 인 것이 더욱 바람직하고, 수소 원자, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기 (그 페닐기는 알킬기, 페닐기, 플루오레닐기, 나프틸기, 혹은 트리페닐레닐기로 치환되어 있어도 된다) 인 것이 특히 바람직하다.
n401 로서 바람직하게는 0 ∼ 5 의 정수이고, 1 ∼ 5 의 정수인 것이 더욱 바람직하고, 2 ∼ 4 인 것이 특히 바람직하다.
n401 은 1 이상의 정수이고, AA7 ∼ AA12 로 나타내는 고리와 연결되는 위치가 AA3 인 경우, 발광 효율의 관점에서 AA4 또는 AA5 로 나타내는 치환기는 CR400 이고, R400 은 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기, 페닐기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 4 의 알킬기가 더욱 바람직하고, 메틸기인 것이 특히 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-4) 중, AA1 ∼ AA12 에 의해 구성되는 각 6 원자 고리의 방향 고리 중, 질소 원자를 함유하는 고리가 1 개 이하인 것이 바람직하고, 0 개인 것이 보다 바람직하다. 상기 일반식 (Tp-4) 중, AA1 ∼ AA12 에 의해 구성되는 각 6 원자 고리의 방향 고리의 연결에 제한은 없지만, 메타 위치 또는 파라 위치에서 연결되어 있는 것이 바람직하다. 보다 더, 상기 일반식 (Tp-4) 로 나타내는 화합물은, 트리페닐렌 고리를 구성하는 축환의 부분 구조인 페닐 고리를 포함하여, 파라 위치에서 연속해서 연결되어 있는 방향 고리의 개수가 3 개 이하인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물을 유기 전계 발광 소자의 발광층의 호스트 재료나 발광층에 인접하는 층의 전하 수송 재료로서 사용하는 경우, 발광 재료보다 박막 상태에서의 에너지 갭 (발광 재료가 인광 발광 재료인 경우에는, 박막 상태에서의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지) 이 크면, 발광이 퀀치해 버리는 것을 방지하여, 효율 향상에 유리하다. 한편, 화합물의 화학적 안정성의 관점에서는, 에너지 갭 및 T1 에너지는 지나치게 크지 않은 것이 바람직하다. 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물의 막 상태에서의 T1 에너지는, 1.77 eV (40 ㎉/㏖) 이상 3.51 eV (81 ㎉/㏖) 이하인 것이 바람직하고, 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 3.25 eV (75 ㎉/㏖) 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 전술한 인광 발광 재료의 T1 에너지보다 상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 화합물의 T1 에너지가 높은 것이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히 유기 전계 발광 소자로부터의 발광색이 녹색 (발광 피크 파장이 490 ∼ 580 ㎚) 인 경우에는 발광 효율의 관점에서, T1 에너지는 2.39 eV (55 ㎉/㏖) 이상 2.82 eV (65 ㎉/㏖) 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물의 T1 에너지는, 전술한 일반식 (1) 의 설명에 있어서의 방법과 동일한 방법에 의해 구할 수 있다.
유기 전계 발광 소자를 고온 구동시나 소자 구동 중의 발열에 대해 안정적으로 동작시키는 관점에서, 본 발명에 관련된 탄화수소 화합물의 유리 전이 온도 (Tg) 는 80 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 바람직하고, 100 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 120 ℃ 이상 400 ℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이하에, 상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 것을 특징으로 하는 상기 탄화수소 화합물의 구체예를 예시하지만, 본 발명에 사용되는 상기 탄화수소 화합물은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 47]
Figure pat00117
[화학식 48]
Figure pat00118
상기 일반식 (Tp-1) 로 나타내는 탄화수소 화합물로서 예시한 화합물은, 국제 공개 제05/013388호 팜플렛, 국제 공개 제06/130598호 팜플렛, 국제 공개 제09/021107호 팜플렛, US2009/0009065, 국제 공개 제09/008311호 팜플렛 및 국제 공개 제04/018587호 팜플렛에 기재된 방법으로 합성할 수 있다.
합성 후, 칼럼 크로마토그래피, 재결정 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해, 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
[일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물]
상기 (B) 음극과 상기 발광층 사이에 바람직하게 배치되는 유기층의 재료에 특히 바람직하게 사용되는 재료로서, 하기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 유기 전계 발광 소자의 효율이나 구동 전압의 관점에서 바람직하다. 이하에, 일반식 (O-1) 에 대해 설명한다.
[화학식 49]
Figure pat00119
일반식 (O-1) 중, RO1 은 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. AO1 ∼ AO4 는 각각 독립적으로 C-RA 또는 질소 원자를 나타낸다. RA 는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 복수의 RA 는 동일해도 되고 상이해도 된다. LO1 은 아릴 고리 또는 헤테로아릴 고리로 이루어지는 2 가 ∼ 6 가의 연결기를 나타낸다. nO1 은 2 ∼ 6 의 정수를 나타낸다.
RO1 은 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 또는 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12) 를 나타내고, 이들은 전술한 치환기군 A 를 가지고 있어도 된다. RO1 로서 바람직하게는 아릴기, 또는 헤테로아릴기이고, 보다 바람직하게는 아릴기이다. RO1 의 아릴기가 치환기를 갖는 경우의 바람직한 치환기로는, 알킬기, 아릴기 또는 시아노기를 들 수 있고, 알킬기 또는 아릴기가 보다 바람직하고, 아릴기가 더욱 바람직하다. RO1 의 아릴기가 복수의 치환기를 갖는 경우, 그 복수의 치환기는 서로 결합되어 5 또는 6 원자 고리를 형성하고 있어도 된다. RO1 의 아릴기는, 바람직하게는 치환기 A 를 가지고 있어도 되는 페닐기이고, 보다 바람직하게는 알킬기 또는 아릴기가 치환되어 있어도 되는 페닐기이고, 더욱 바람직하게는 무치환의 페닐기 또는 2-페닐페닐기이다.
AO1 ∼ AO4 는 각각 독립적으로 C-RA 또는 질소 원자를 나타낸다. AO1 ∼ AO4 중, 0 ∼ 2 개가 질소 원자인 것이 바람직하고, 0 또는 1 개가 질소 원자인 것이 보다 바람직하다. AO1 ∼ AO4 모두가 C-RA 이거나, 또는 AO1 이 질소 원자이고, AO2 ∼ AO4 가 C-RA 인 것이 바람직하고, AO1 이 질소 원자이고, AO2 ∼ AO4 가 C-RA 인 것이 보다 바람직하고, AO1 이 질소 원자이고, AO2 ∼ AO4 가 C-RA 이고, RA 가 모두 수소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
RA 는 수소 원자, 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 또는 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12) 를 나타내고, 이들은 전술한 치환기 Z' 를 가지고 있어도 된다. 또, 복수의 RA 는 동일해도 되고 상이해도 된다. RA 로서 바람직하게는 수소 원자 또는 알킬기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자이다.
LO1 은 아릴 고리 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30) 또는 헤테로아릴 고리 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12) 로 이루어지는 2 가 ∼ 6 가의 연결기를 나타낸다. LO1 로서, 바람직하게는 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 아릴트리일기, 또는 헤테로아릴트리일기이고, 보다 바람직하게는 페닐렌기, 비페닐렌기, 또는 벤젠트리일기이고, 더욱 바람직하게는 비페닐렌기, 또는 벤젠트리일기이다. LO1 은 전술한 치환기 Z' 를 가지고 있어도 되고, 치환기를 갖는 경우의 치환기로는 알킬기, 아릴기, 또는 시아노기가 바람직하다. LO1 의 구체예로는 이하의 것을 들 수 있다.
[화학식 50]
Figure pat00120
nO1 은 2 ∼ 6 의 정수를 나타내고, 바람직하게는 2 ∼ 4 의 정수이고, 보다 바람직하게는 2 또는 3 이다. nO1 은 유기 전계 발광 소자의 효율의 관점에서는 가장 바람직하게는 3 이고, 유기 전계 발광 소자의 내구성의 관점에서는 가장 바람직하게는 2 이다.
상기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물은, 보다 바람직하게는 하기 일반식 (O-2) 로 나타내는 화합물이다.
[화학식 51]
Figure pat00121
일반식 (O-2) 중, RO1 은 각각 독립적으로 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. RO2 ∼ RO4 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타낸다. AO1 ∼ AO4 는 각각 독립적으로 C-RA 또는 질소 원자를 나타낸다. RA 는 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 또는 헤테로아릴기를 나타내고, 복수의 RA 는 동일해도 되고 상이해도 된다.
RO1 및 AO1 ∼ AO4 는 상기 일반식 (O-1) 중의 RO1 및 AO1 ∼ AO4 와 동일한 의미이고, 또 그들의 바람직한 범위도 동일하다.
R02 ∼ R04 는 각각 독립적으로 수소 원자, 알킬기 (바람직하게는 탄소수 1 ∼ 8), 아릴기 (바람직하게는 탄소수 6 ∼ 30), 또는 헤테로아릴기 (바람직하게는 탄소수 4 ∼ 12) 를 나타내고, 이들은 전술한 치환기군 A 를 가지고 있어도 된다. R02 ∼ R04 로서 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 또는 아릴기이고, 가장 바람직하게는 수소 원자이다.
상기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물은, 고온 보존시의 안정성, 고온 구동시, 구동시의 발열에 대해 안정적으로 동작시키는 관점에서, 유리 전이 온도 (Tg) 는 100 ℃ ∼ 400 ℃ 인 것이 바람직하고, 120 ℃ ∼ 400 ℃ 인 것이 보다 바람직하고, 140 ℃ ∼ 400 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 본 발명에 사용되는 화합물은 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 52]
Figure pat00122
[화학식 53-1]
Figure pat00123
[화학식 53-2]
Figure pat00124
상기 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물은, 일본 공개특허공보 2001-335776호에 기재된 방법으로 합성 가능하다. 합성 후, 칼럼 크로마토그래피, 재결정, 재침전 등에 의한 정제를 실시한 후, 승화 정제에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 승화 정제에 의해 유기 불순물을 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 무기염이나 잔류 용매, 수분 등을 효과적으로 제거하는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 일반식 (O-1) 로 나타내는 화합물은 발광층과 음극 사이의 유기층에 함유되는 것이 바람직하지만, 발광층에 인접하는 음극측의 층에 함유되는 것이 보다 바람직하다.
<보호층>
본 발명에 있어서, 유기 전계 발광 소자 전체는 보호층에 의해 보호되어 있어도 된다.
보호층에 대해서는 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0169] ∼ [0170] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, 보호층의 재료는 무기물이어도 되고, 유기물이어도 된다.
<봉지 용기>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 봉지 용기를 사용하여 소자 전체를 봉지해도 된다.
봉지 용기에 대해서는 일본 공개특허공보 2008-270736호의 단락 번호 [0171] 에 기재된 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
<구동 방법>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 양극과 음극 사이에 직류 (필요에 따라 교류 성분을 포함해도 된다) 전압 (통상적으로 2 볼트 ∼ 15 볼트), 또는 직류 전류를 인가함으로써, 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 구동 방법에 대해서는, 일본 공개특허공보 평2-148687호, 동 6-301355호, 동 5-29080호, 동 7-134558호, 동 8-234685호, 동 8-241047호의 각 공보, 일본 특허 제2784615호, 미국 특허 5828429호, 동 6023308호의 각 명세서 등에 기재된 구동 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 외부 양자 효율로는 7 ％ 이상이 바람직하고, 10 ％ 이상이 보다 바람직하다. 외부 양자 효율의 수치는 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 외부 양자 효율의 최대치, 혹은 20 ℃ 에서 소자를 구동시켰을 때의 300 ∼ 400 cd/㎡ 부근에서의 외부 양자 효율의 값을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자의 내부 양자 효율은 30 ％ 이상인 것이 바람직하고, 50 ％ 이상이 더욱 바람직하고, 70 ％ 이상이 더욱 바람직하다. 소자의 내부 양자 효율은, 외부 양자 효율을 광취출 효율로 나누어 산출된다. 통상적인 유기 EL 소자에서는 광취출 효율은 약 20 ％ 이지만, 기판의 형상, 전극의 형상, 유기층의 막두께, 무기층의 막두께, 유기층의 굴절률, 무기층의 굴절률 등을 연구함으로써, 광취출 효율을 20 ％ 이상으로 하는 것이 가능하다.
<발광 파장>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 그 발광 파장에 제한은 없다. 예를 들어, 광의 삼원색 중, 적색의 발광에 사용해도 되고, 녹색의 발광에 사용해도 되고, 청색의 발광에 사용해도 된다. 그 중에서도, 본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 발광 피크 파장이 400 ∼ 700 ㎚ 인 것이 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물의 최저 여기 삼중항 (T1) 에너지를 고려한 발광 효율의 관점에서 바람직하다.
구체적으로는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 일반식 (1) 로 나타내는 화합물을 발광층의 호스트 재료, 전자 수송층 또는 정공 블록층의 전자 수송 재료로서 사용하는 경우에는, 게스트 재료의 발광 피크 파장이 400 ∼ 700 ㎚ 인 것이 바람직하고, 450 ∼ 650 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 480 ∼ 550 ㎚ 인 것이 특히 바람직하다.
<본 발명의 유기 전계 발광 소자의 용도>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표지, 간판, 인테리어, 또는 광 통신 등에 바람직하게 이용할 수 있다. 특히, 발광 장치, 조명 장치, 표시 장치 등의 발광 휘도가 높은 영역에서 구동되는 디바이스에 바람직하게 사용된다.
[발광 장치]
본 발명의 발광 장치는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 도 2 를 참조하여 본 발명의 발광 장치에 대해 설명한다.
도 2 는 본 발명의 발광 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2 의 발광 장치 (20) 는, 투명 기판 (지지 기판) (2), 유기 전계 발광 소자 (10), 봉지 용기 (16) 등에 의해 구성되어 있다.
유기 전계 발광 소자 (10) 는, 기판 (2) 상에, 양극 (제 1 전극) (3), 유기층 (11), 음극 (제 2 전극) (9) 이 순차 적층되어 구성되어 있다. 또, 음극 (9) 상에는, 보호층 (12) 이 적층되어 있고, 또한 보호층 (12) 상에는 접착층 (14) 을 개재하여 봉지 용기 (16) 가 형성되어 있다. 또한, 각 전극 (3, 9) 의 일부, 격벽, 절연층 등은 생략되어 있다.
여기서, 접착층 (14) 으로는, 에폭시 수지 등의 광 경화형 접착제나 열 경화형 접착제를 사용할 수 있고, 예를 들어 열경화성 접착 시트를 사용할 수도 있다.
본 발명의 발광 장치의 용도는 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 조명 장치 외에, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 전자 페이퍼 등의 표시 장치로 할 수 있다.
[조명 장치]
본 발명의 조명 장치는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 도 3 을 참조하여 본 발명의 조명 장치에 대해 설명한다.
도 3 은 본 발명의 조명 장치의 일례를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 본 발명의 조명 장치 (40) 는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 전술한 유기 EL 소자 (10) 와, 광 산란 부재 (30) 를 구비하고 있다. 보다 구체적으로는, 조명 장치 (40) 는, 유기 EL 소자 (10) 의 기판 (2) 과 광 산란 부재 (30) 가 접촉하도록 구성되어 있다.
광 산란 부재 (30) 는 광을 산란할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 도 3 에 있어서는 투명 기판 (31) 에 미립자 (32) 가 분산된 부재로 되어 있다. 투명 기판 (31) 으로는, 예를 들어 유리 기판을 바람직하게 들 수 있다. 미립자 (32) 로는 투명 수지 미립자를 바람직하게 들 수 있다. 유리 기판 및 투명 수지 미립자로는 모두 공지된 것을 사용할 수 있다. 이와 같은 조명 장치 (40) 는, 유기 전계 발광 소자 (10) 로부터의 발광이 광 산란 부재 (30) 의 광 입사면 (30A) 에 입사되면, 입사광을 광 산란 부재 (30) 에 의해 산란시켜, 산란광을 광 출사면 (30B) 으로부터 조명광으로서 출사하는 것이다.
[표시 장치]
본 발명의 표시 장치는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표시 장치로는, 예를 들어 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 전자 페이퍼 등의 표시 장치로 하는 것 등을 들 수 있다.
*
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예에 나타내는 재료, 사용량, 비율, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(화합물 No O-10-10 의 합성)
[화학식 54]
Figure pat00125
상기 스킴에 따라, 화합물 No O-10-10 을 합성하였다.
얻어진 화합물 No O-10-10 의 MASS 스펙트럼 측정을 실시한 결과, [M + H]+의 피크를 확인하였다.
<유기 전계 발광 소자의 제조·평가>
유기 전계 발광 소자의 제조에 사용한 재료는 모두 승화 정제를 실시하였다. 비교예, 및 실시예에 사용한 화합물을 나타낸다.
[화학식 55]
Figure pat00126
[화학식 56]
Figure pat00127
[화학식 57]
Figure pat00128
[화학식 58]
Figure pat00129
[비교예 1]
(양극의 제조)
두께 0.5 ㎜, 가로세로 2.5 ㎝ 의 ITO 막을 갖는 유리 기판 (지오마텍사 제조, 표면 저항 10 Ω／□) 을 세정 용기에 넣고, 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30 분간 UV-오존 처리를 실시하였다.
이것을 양극 (ITO 막, 투명 양극) 으로서 사용하였다.
(유기층의 적층)
상기의 양극 상에, 진공 증착법으로 이하의 화합물을 사용하여 제 1 층 ∼ 제 5 층의 유기층을 순차 증착하였다. 아울러, 각 층에 사용한 화합물의 구조를 나타냈다.
제 1 층 : LG101 : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 30 ㎚
제 3 층 : 비교 화합물 1 (호스트 재료) 및 녹색 인광 발광 재료 GD-1 (게스트 재료) (질량비 85 : 15) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : TpH-18 : 막두께 10 ㎚
제 5 층 : Alq : 막두께 40 ㎚
[화학식 59]
Figure pat00130
(음극의 제조)
이 위에, 불화리튬 0.1 ㎚ 및 금속 알루미늄 200 ㎚ 를 이 순서대로 증착하여 음극으로 하였다.
(유기 전계 발광의 제조)
이 음극과 양극 사이에 5 층의 유기층을 갖는 적층체를 대기에 접촉시키지 않고, 질소 가스로 치환한 글로브 박스 내에 넣고, 유리제의 봉지 캔 및 자외선 경화형의 접착제 (XNR5516HV, 나가세 치바 (주) 제조) 를 사용하여 봉지하여, 비교예 1 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.
(유기 전계 발광 소자의 평가)
(a) 내구성
비교예 1 의 유기 전계 발광 소자를 실온에서 휘도가 8000 cd/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하여 계속 발광시켜, 휘도가 7200 cd/㎡ 가 될 때까지 필요한 시간을 측정하였다. 이 시간을 유기 전계 발광 소자의 내구성의 지표로 하였다.
또한, 후술하는 각 실시예 및 비교예에서는 이하에 기재하는 각 표에 있어서, 비교예 1 의 유기 전계 발광 소자를 사용했을 때의 내구성을 100 으로 하고, 내구성의 상대치가 100 미만인 것을 ×, 100 이상 120 미만인 것을 ○, 120 이상인 것을 ◎ 로 하였다.
여기서, 내구성은 숫자가 클수록 바람직하다.
(b) 구동 전압
비교예 1 의 유기 전계 발광 소자를 휘도가 1000 cd/㎡ 가 되도록 직류 전압을 인가하여 발광시킨다. 이 때의 인가 전압을 구동 전압 평가의 지표로 하였다.
또한, 후술하는 각 실시예 및 비교예에서는, 비교예 1 의 유기 전계 발광 소자의 인가 전압을 100 으로 하고, 전압의 상대치가 100 이상인 것을 ×, 90 이상 100 미만인 것을 ○, 90 미만인 것을 ◎ 로 하였다.
여기서, 구동 전압은 숫자가 작을수록 바람직하다.
[실시예 A1 ∼ A14 및 비교예 2 ∼ 4]
유기층의 제 3 층의 재료로서, 비교 화합물 1 대신에 본 건의 화합물 또는 비교 화합물 2 ∼ 4 를 사용한 것 이외에는 비교예 1 과 동일하게 하여, 실시예 A1 ∼ A14 및 비교예 2 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.
이들 유기 전계 발광 소자의 내구성 및 구동 전압을, 상기 비교예 1 에 있어서 비교 화합물 1 을 사용한 유기 전계 발광 소자와 동일한 방법으로 측정하고, 상기의 평가 기준에 따라 평가하였다. 그 결과를 하기 표 66 에 나타낸다.
Figure pat00131
[비교예 5]
제 2 층에 사용한 NPD 를 HTL-1 로, 제 3 층에 사용한 GD-1 을 GD-2 로, 제 4 층에 사용한 TpH-18 을 OM-8 로, 제 5 층에 사용한 Alq 를 OM-8 로 바꾼 것 이외에는 비교예 1 과 동일하게 하여, 비교예 5 의 유기 전계 발광 소자를 제조하였다. 비교예 5 에 있어서의 유기층의 구성을 하기에 나타낸다.
제 1 층 : LG101 : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : HTL-1 : 막두께 30 ㎚
제 3 층 : 비교 화합물 1 (호스트 재료) 및 녹색 인광 발광 재료 GD-2 (게스트 재료) (질량비 85 : 15) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : OM-8 : 막두께 10 ㎚
제 5 층 : OM-8 : 막두께 40 ㎚
[실시예 B1 ∼ B14 및 비교예 6 ∼ 8]
유기층의 제 3 층의 재료로서, 비교 화합물 1 대신에 본 건의 화합물 또는 비교 화합물 2 를 사용한 것 이외에는 비교예 5 와 동일하게 하여, 실시예 B1 ∼ B14 및 비교예 4 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.
이들 유기 전계 발광 소자의 내구성 및 구동 전압을, 상기 비교예 1 에 있어서 비교 화합물 1 을 사용한 유기 전계 발광 소자와 동일한 방법으로 측정하고, 상기의 평가 기준에 따라 평가하였다. 그 결과를 하기 표 67 에 나타낸다.
Figure pat00132
[비교예 9]
제 1 층에 사용한 LG101 을 GD-1 로 바꾸고, 제 3 층에 사용한 GD-1 을 적색 인광 발광 재료 RD-1 로 바꾸고, 제 4 층에 사용한 TpH-18 을 Alq 로 바꾼 것 이외에는 비교예 1 과 동일하게 하여, 비교예 9 의 유기 전계 발광 소자를 제조하였다. 비교예 9 에 있어서의 유기층의 구성을 하기에 나타낸다.
제 1 층 : GD-1 : 막두께 10 ㎚
제 2 층 : NPD : 막두께 30 ㎚
제 3 층 : 비교 화합물 1 (호스트 재료) 및 적색 인광 발광 재료 RD-1 (게스트 재료) (질량비 90 : 10) : 막두께 30 ㎚
제 4 층 : Alq : 막두께 10 ㎚
제 5 층 : Alq : 막두께 40 ㎚
[실시예 C1 ∼ C10 및 비교예 10 ∼ 12]
유기층의 제 3 층의 재료로서, 비교 화합물 1 대신에 본 건의 화합물 또는 비교 화합물 2 를 사용한 것 이외에는 비교예 9 와 동일하게 하여, 실시예 C1 ∼ C10 및 비교예 10 ∼ 12 의 유기 전계 발광 소자를 얻었다.
이들 유기 전계 발광 소자의 내구성 및 구동 전압을, 상기 비교예 1 에 있어서 비교 화합물 1 을 사용한 유기 전계 발광 소자와 동일한 방법으로 측정하고, 상기의 평가 기준에 따라 평가하였다. 그 결과를 하기 표 68 에 나타낸다.
Figure pat00133
상기 표 66 ∼ 68 로부터, 본 발명의 호스트 재료를 사용한 유기 전계 발광 소자는 내구성이 우수하고, 구동 전압이 낮아 양호하다는 것을 알 수 있었다.
2…기판
3…양극
4…정공 주입층
5…정공 수송층
6…발광층
7…정공 블록층
8…전자 수송층
9…음극
10…유기 전계 발광 소자 (유기 EL 소자)
11…유기층
12…보호층
14…접착층
16…봉지 용기
20…발광 장치
30…광 산란 부재
30A…광 입사면
30B…광 출사면
31…투명 기판
32…미립자
40…조명 장치

Claims (6)

  1. 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물 및 발광 재료를 포함하는 조성물:
    [일반식 (1)]
    Figure pat00134

    (일반식 (1) 중, X1 ∼ X11은 각각 독립적으로 CR0 또는 N을 나타내고,
    R0은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고,
    X1 ∼ X11 중 인접하는 2개는 적어도 각각 독립적으로 CR0을 나타내고,
    상기 인접하는 2개의 CR0의 R0끼리 서로 결합되어 고리를 형성하고,
    상기 인접하는 2개의 CR0 중 하나의 R0만이 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내고,
    단, X7과 X8이 각각 독립적으로 CR0을 나타내는 경우, X7에 함유된 R0과 X8에 함유된 R0은 서로 결합되어 고리를 형성하지 않는다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1)에서 R0끼리 서로 결합되어 고리를 형성하는 인접하는 2개의 CR0의 하나의 R0이 6원자 고리의 아릴기 또는 헤테로아릴기를 나타내는, 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 하기 일반식 (2)∼(9) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물인, 조성물.
    Figure pat00135

    (일반식 (2)∼(9) 중, YA1 ∼ YH1은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O, S 또는 Se를 나타내고,
    R1 ∼ R3은 각각 독립적으로 치환기를 나타내고,
    XA1 ∼ XA15, XB1 ∼ XB15, XC1 ∼ XC15, XD1 ∼ XD15, XE1 ∼ XE15, XF1 ∼ XF15, XG1 ∼ XG15 및 XH1 ∼ XH15는 각각 독립적으로 CR4 또는 N을 나타내고,
    CR4는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
  4. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 하기 일반식 (10)∼(17) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물인, 조성물.
    Figure pat00136

    (일반식 (10)∼(17) 중, YA1 ∼ YH1은 각각 독립적으로 CR1R2, NR3, O 또는 S 또는 Se를 나타내고,
    R1 ∼ R3은 각각 독립적으로 치환기를 나타내고,
    RA1 ∼ RA15, RB1 ∼ RB15, RC1 ∼ RC15, RD1 ∼ RD15, RE1 ∼ RE15, RF1 ∼ RF15, RG1 ∼ RG15 및 RH1 ∼ RH15는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.)
  5. 제 1 항에 있어서,
    발광 재료가 인광 발광 재료인, 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유기 전계 발광 소자 내 발광층에 함유되는, 조성물.

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