KR20230130152A - 유기 일렉트로 루미네선스 소자, 전자 기기, 및 화합물 - Google Patents

유기 일렉트로 루미네선스 소자, 전자 기기, 및 화합물 Download PDF

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KR20230130152A
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료헤이 하시모토
도시나리 오기와라
유이치로 가와무라
마사토시 사이토
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

양극과 발광층과 음극을 포함하고, 상기 발광층은, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 지연 형광성의 제 1 화합물, 및 형광 발광성의 제 2 화합물을 포함하고, 하기 일반식 (1) 에 있어서, Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기 등이며, ArEWG 는, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 포함하는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 또는 1 개 이상의 시아노기로 치환되어 있는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기이며, Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) 등으로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인, 유기 일렉트로 루미네선스 소자.

Description

유기 일렉트로 루미네선스 소자, 전자 기기, 및 화합물{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, ELECTRONIC DEVICE AND COMPOUND}
본 발명은, 유기 일렉트로 루미네선스 소자, 전자 기기, 및 화합물에 관한 것이다.
유기 일렉트로 루미네선스 소자 (이하, 「유기 EL 소자」 라고 하는 경우가 있다.) 에 전압을 인가하면, 양극으로부터 정공이, 또 음극으로부터 전자가, 각각 발광층에 주입된다. 그리고, 발광층에 있어서, 주입된 정공과 전자가 재결합하여, 여기자(勵起子)가 형성된다. 이 때, 전자 스핀의 통계칙에 의해, 일중항 여기자가 25 ％ 의 비율로 생성되고, 및 삼중항 여기자가 75 ％ 의 비율로 생성된다.
일중항 여기자로부터의 발광을 사용하는 형광형의 유기 EL 소자는, 휴대 전화나 텔레비젼 등의 풀 컬러 디스플레이에 응용되고 있다. 형광형의 유기 EL 소자에 대해, 소자 성능을 한층 더 향상시키기 위한 검토가 실시되고 있다. 예를 들어, 발광 효율을 한층 더 향상시키기 위해, 일중항 여기자 및 삼중항 여기자를 이용하는 유기 EL 소자가 검토되고 있다.
지연 형광을 이용한 유기 EL 소자가 제안되어 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, TADF (Thermally Activated Delayed Fluorescence, 열 활성화 지연 형광) 기구가 연구되고 있다. 이 TADF 기구는, 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지차 (ΔST) 가 작은 재료를 사용한 경우에, 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자로의 역항간 교차가 열적으로 생기는 현상을 이용하는 기구이다. 열 활성화 지연 형광에 대해서는, 예를 들어, 「아다치 치하야 편찬, 「유기 반도체의 디바이스 물성」, 코단샤, 2012 년 3 월 22 일, 261-262 페이지」 에 기재되어 있다.
TADF 기구를 이용한 유기 EL 소자는, 예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 및 특허문헌 3 에도 개시되어 있다. 특허문헌 1 ∼ 3 은, 발광층에 있어서 주로 지연 형광 발광성 재료를 발광시키는 방식의 유기 EL 소자에 관한 것이다.
국제 공개 제2014/092083호 국제 공개 제2014/106524호 국제 공개 제2015/022835호
본 발명의 목적은, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 일렉트로 루미네선스 소자, 및 당해 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 구비하는 전자 기기를 제공하는 것이다. 또, 본 발명의 목적은, 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 양극과 발광층과 음극을 포함하고, 상기 발광층은, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 지연 형광성의 제 1 화합물, 및 형광 발광성의 제 2 화합물을 포함하는, 유기 일렉트로 루미네선스 소자가 제공된다.
[화학식 1]
［상기 일반식 (1) 중, Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
ArEWG 는, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 포함하는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 또는 1 개 이상의 시아노기로 치환되어 있는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기이며,
ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고,
n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이며,
Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 8]
［상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 중,
X1 ∼ X20 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며, 단, 상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1e) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1f) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1g) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1h) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1i) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (1j) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며, 치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고, 치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
본 발명의 일 양태에 관련된 전자 기기는, 전술한 본 발명의 일 양태에 관련된 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 구비한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (10) 또는 하기 일반식 (11) 로 나타낸다.
[화학식 9]
［상기 일반식 (10) 및 (11) 중,
Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며,
Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이며,
Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며,
복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
ArX, Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX, Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고,
n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이며,
상기 일반식 (10) 에 있어서, Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
상기 일반식 (11) 에 있어서, Ar1 ∼ Ar5 중 적어도 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
[화학식 10]
[화학식 11]
［상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 중,
X1 ∼ X16 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
단,
상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 발광 효율을 향상시킬 수 있는 유기 일렉트로 루미네선스 소자, 및 당해 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 구비하는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 일 양태에 의하면, 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있는 화합물을 제공할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시 형태에 관련된 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 일례의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 과도 PL 을 측정하는 장치의 개략도이다.
도 3 은, 과도 PL 의 감쇠 곡선의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 제 1 실시 형태의 발광층에 포함되는 화합물끼리의 에너지 준위 및 에너지 이동의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 제 2 실시 형태의 발광층에 포함되는 화합물끼리의 에너지 준위 및 에너지 이동의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 실시예에서 사용한 화합물의 형광 수명의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
〔제 1 실시 형태〕
［화합물］
본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 화합물에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (1) 로 나타낸다. 본 실시 형태에 관련된 화합물은, 지연 형광성의 화합물이다.
[화학식 12]
Figure pat00012
상기 일반식 (1) 중, Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (1) 중, ArEWG 는, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 포함하는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 또는 1 개 이상의 시아노기로 치환되어 있는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기이다.
상기 일반식 (1) 중, ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (1) 중, n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타낸다. n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
상기 일반식 (1) 중, 고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이다. 고리 (A) 는, 방향족 탄화수소 고리이거나, 복소 고리여도 된다.
상기 일반식 (1) 중, Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
[화학식 13]
Figure pat00013
[화학식 14]
Figure pat00014
[화학식 15]
Figure pat00015
[화학식 16]
Figure pat00016
[화학식 17]
Figure pat00017
[화학식 18]
Figure pat00018
[화학식 19]
Figure pat00019
상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 중, X1 ∼ X20 은, 각각 독립적으로, 질소 원자 (N) 또는 Rx 가 결합하는 탄소 원자 (C-Rx) 이다.
상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1e) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1f) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1g) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1h) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1i) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이다.
상기 일반식 (1j) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이다.
Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않는다.
상기 일반식 (1a) 에 있어서, X1 ∼ X8 이, Rx 가 결합하는 탄소 원자 (C-Rx) 인 경우, 치환기로서의 복수의 Rx 는, 고리를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
* 는, 고리 (A) 와의 결합 부위를 나타낸다.
상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 중, A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, 산소 원자 (O), 황 원자 (S), C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이다. R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 중, Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다. Ara 로서 바람직하게는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기이다.
상기 일반식 (1a) 는, X1 ∼ X8 이 C-Rx 인 경우, 하기 일반식 (1ax) 로 나타낸다. 하기 일반식 (1ax) 에 있어서, Rx1 ∼ Rx8 은, Rx 와 동의이며, Rx1 ∼ Rx8 은, 서로 동일하거나, 또는 상이하다. 하기 일반식 (1ax) 에 있어서, 치환기로서의 Rx1 ∼ Rx8 은, 고리를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
[화학식 20]
Figure pat00020
상기 일반식 (1a) 는, A1 이 단결합인 경우에 하기 일반식 (1aa) 로 나타내고, A1 이 O 인 경우에 하기 일반식 (1ab) 로 나타내고, A1 이 S 인 경우에 하기 일반식 (1ac) 로 나타내고, A1 이 C(R1)(R2) 인 경우에 하기 일반식 (1ad) 로 나타내고, A1 이 Si(R3)(R4) 인 경우에 하기 일반식 (1ae) 로 나타내고, A1 이 C(=O) 인 경우에 하기 일반식 (1af) 로 나타내고, A1 이 S(=O) 인 경우에 하기 일반식 (1ag) 로 나타내고, A1 이 SO2 인 경우에 하기 일반식 (1ah) 로 나타내고, A1 이 N(R5) 인 경우에 하기 일반식 (1ai) 로 나타낸다. 이들 하기 일반식 (1aa) ∼ (1ai) 에 있어서, X1 ∼ X8, 및 R1 ∼ R5 는, 전술과 동의이다. 상기 일반식 (1b), (1c), (1e), (1g) ∼ (1j) 에 대해서도, A1 및 A2 에 의한 고리끼리의 연결 양태는, 하기 일반식 (1aa) ∼ (1ai) 와 동일하다. 하기 일반식 (1aa) 에 있어서, X1 ∼ X8 이, Rx 가 결합하는 탄소 원자 (C-Rx) 인 경우, 치환기로서의 복수의 Rx 는, 고리를 형성하지 않는 것이 바람직하다.
[화학식 21]
Figure pat00021
[화학식 22]
Figure pat00022
[화학식 23]
Figure pat00023
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (10) 으로 나타내는 것이 바람직하다.
[화학식 24]
Figure pat00024
상기 일반식 (10) 중, Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며, Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이다.
Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이다. Ry 로서 바람직하게는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기이다. 복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
상기 일반식 (10) 중, Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (10) 중, ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (10) 중, n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고, n 이 2 이상 인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
상기 일반식 (10) 중, 고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이다. 고리 (A) 는, 방향족 탄화수소 고리이거나, 복소 고리여도 된다.
상기 일반식 (10) 중, Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
본 실시 형태에 있어서, 고리 (A) 는, 6 원자 고리인 것이 바람직하고, 방향족의 6 원자 고리인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (10x) 로 나타내는 것도 바람직하다. 하기 일반식 (10x) 중, Ar1, ArEWG, Ar2 ∼ Ar5 는, 각각, 전술과 동의이다.
[화학식 25]
Figure pat00025
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (11) 로 나타내는 것도 바람직하다.
[화학식 26]
Figure pat00026
상기 일반식 (11) 중, Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, 질소 원자 (N), 시아노기가 결합하는 탄소 원자 (C-CN) 또는 Ry 가 결합하는 탄소 원자 (C-Ry) 이며, Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이다. 복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
상기 일반식 (11) 중, Ry 및 Ar1 은, 전술과 동의이다.
상기 일반식 (11) 중, Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
상기 일반식 (11) 중, Ar1 ∼ Ar5 중 적어도 하나는, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (11a), 하기 일반식 (11b), 또는 하기 일반식 (11c) 로 나타내는 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 27]
Figure pat00027
[화학식 28]
Figure pat00028
상기 일반식 (11a), (11b) 및 (11c) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 하기 일반식 (11aa), 하기 일반식 (11bb), 또는 하기 일반식 (11cc) 로 나타내는 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 29]
Figure pat00029
[화학식 30]
Figure pat00030
상기 일반식 (11aa), (11bb) 및 (11cc) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것도 바람직하다. 이 경우, Ar3 ∼ Ar5 가, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar3 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것도 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것도 바람직하다. 이 경우, Ar1 및 Ar4 ∼ Ar5 가, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar1 및 Ar4 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것도 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 경우, Ar3 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar3 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기일 때, Ar1 과 Ar2 는 서로 상이한 것도 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기일 때, Ar1 및 Ar2 중 적어도 일방은, 상기 일반식 (1b) 또는 (1c) 로 나타내는 기인 것도 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 경우, Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며, Ar4 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar4 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관련된 화합물의 분자 중, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기가, 1 개 또는 2 개일 때, 본 실시 형태에 관련된 화합물은, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 포함하는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 또는 1 개 이상의 시아노기로 치환되어 있는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를, 1 개 갖는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 보다 바람직하고, 이 경우, Ar1, Ar2 및 Ar3 은, 서로 동일하거나 또는 상이하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 경우, Ar4 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar4 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Y1, Y3, 및 Y5 중, 적어도 어느 하나는, 질소 원자 (N) 인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Y1, 및 Y3 은, N 이며, Y2, Y4, 및 Y5 는, C-Ry 인 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 일반식 (11aa) 에 있어서, Y1, 및 Y3 은, N 이며, Y2, Y4, 및 Y5 는, C-Ry 인 경우, 하기 일반식 (111aa) 로 나타내고, Ry1 ∼ Ry3 은, 각각 독립적으로, 전술한 Ry 와 동의이다.
[화학식 31]
Figure pat00031
본 실시 형태에 있어서, Y1, 및 Y5 는, N 이며, Y2, Y3, 및 Y4 는, C-Ry 인 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 일반식 (11aa) 에 있어서, Y1, 및 Y5 는, N 이며, Y2, Y3, 및 Y4 는, C-Ry 인 경우, 하기 일반식 (112aa) 로 나타내고, Ry1 ∼ Ry3 은, 각각 독립적으로, 전술한 Ry 와 동의이다.
[화학식 32]
Figure pat00032
본 실시 형태에 있어서, Y1, Y3, 및 Y5 는, N 이며, Y2, 및 Y4 는, C-Ry 인 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 일반식 (11aa) 에 있어서, Y1, Y3, 및 Y5 는, N 이며, Y2, 및 Y4 는, C-Ry 인 경우, 하기 일반식 (113aa) 로 나타내고, Ry1 및 Ry3 은, 각각 독립적으로, 전술한 Ry 와 동의이다.
[화학식 33]
Figure pat00033
본 실시 형태에 있어서, X1 ∼ X20 은, 각각 독립적으로, Rx 가 결합하는 탄소 원자 (C-Rx) 인 것이 바람직하고, Rx 가 H 인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, Ar1 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기가 아닌 경우, 치환기로서의 Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 기인 것이 바람직하고, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기인 것이 보다 바람직하고, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기인 것이 더욱 바람직하고, 보다 더 바람직하게는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기이다.
본 실시 형태에 있어서, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5 중 적어도 어느 하나가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기가 아닌 경우, 치환기로서의 Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 기인 것이 바람직하고, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 및 치환 실릴기 로 이루어지는 군에서 선택되는 기인 것이 보다 바람직하고, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기인 것이 더욱 바람직하고, 보다 더 바람직하게는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 10 의 아릴기이다. 본 실시 형태에 있어서, Ar2, Ar3, Ar4 및 Ar5 중 적어도 어느 하나가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기가 아닌 경우, Ar2 ∼ Ar5 는, 수소 원자인 것도 바람직하다.
·본 실시 형태에 관련된 화합물의 제조 방법
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 예를 들어, 하기 실시예에 기재한 방법에 의해 제조할 수 있다. 또, 하기 실시예에 기재한 방법에 따라, 목적물에 맞춘 이미 알려진 대체 반응이나 원료를 사용함으로써, 본 실시 형태에 관련된 화합물을 제조할 수 있다.
·지연 형광 발광성
지연 형광 (열 활성화 지연 형광) 에 대해서는, 「유기 반도체의 디바이스 물성」 (아다치 치하야 편찬, 코단샤 발행) 의 261 ∼ 268 페이지에서 해설되어 있다. 그 문헌 중에서, 형광 발광 재료의 여기 일중항 상태와 여기 삼중항 상태의 에너지차 ΔE13 을 작게 할 수 있으면, 통상적으로는 천이 확률이 낮은 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역에너지 이동이 고확률로 생기고, 열 활성화 지연 형광 (Thermally Activated delayed Fluorescence, TADF) 이 발현된다고 설명되어 있다. 또한, 당해 문헌 중의 도 10. 38 에서, 지연 형광의 발생 메커니즘이 설명되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 제 1 화합물은, 이와 같은 메커니즘으로 발생하는 열 활성화 지연 형광을 나타내는 화합물이다. 지연 형광의 발광은 과도 PL (Photo Luminescence) 측정에 의해 확인할 수 있다.
과도 PL 측정으로부터 얻은 감쇠 곡선에 기초하여 지연 형광의 거동을 해석할 수도 있다. 과도 PL 측정이란, 시료에 펄스 레이저를 조사하여 여기시키고, 조사를 멈춘 후의 PL 발광의 감쇠 거동 (과도 특성) 을 측정하는 수법이다. TADF 재료에 있어서의 PL 발광은, 최초의 PL 여기에서 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광 성분과, 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광 성분으로 분류된다. 최초의 PL 여기에서 생성되는 일중항 여기자의 수명은, 나노초 오더로, 매우 짧다. 그 때문에, 당해 일중항 여기자로부터의 발광은, 펄스 레이저를 조사 후, 신속하게 감쇠된다.
한편, 지연 형광은, 수명이 긴 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광 때문에, 완만하게 감쇠된다. 이와 같이 최초의 PL 여기에서 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광과, 삼중항 여기자를 경유하여 생성되는 일중항 여기자로부터의 발광에서는, 시간적으로 큰 차가 있다. 그 때문에, 지연 형광 유래의 발광 강도를 구할 수 있다.
도 2 에는, 과도 PL 을 측정하기 위한 예시적 장치의 개략도가 나타나 있다.
본 실시 형태의 과도 PL 측정 장치 (100) 는, 소정 파장의 광을 조사 가능한 펄스 레이저부 (101) 와, 측정 시료를 수용하는 시료실 (102) 과, 측정 시료로부터 방사된 광을 분광하는 분광기 (103) 와, 2 차원 이미지를 결상하기 위한 스크리크 카메라 (104) 와, 2 차원 이미지를 입력하여 해석하는 퍼스널 컴퓨터 (105) 를 구비한다. 또한, 과도 PL 의 측정은, 본 실시 형태에서 설명하는 장치로 한정되지 않는다.
시료실 (102) 에 수용되는 시료는, 매트릭스 재료에 대해, 도핑 재료가 12 질량％ 의 농도로 도프된 박막을 석영 기판에 성막함으로써 얻어진다.
시료실 (102) 에 수용된 박막 시료에 대해, 펄스 레이저부 (101) 로부터 펄스 레이저를 조사하여, 도핑 재료를 여기시킨다. 여기광의 조사 방향에 대해 90 도의 방향으로 발광을 취출하고, 취출한 광을 분광기 (103) 로 분광하고, 스트리크 카메라 (104) 내에서 2 차원 이미지를 결상한다. 그 결과, 세로축이 시간에 대응하고, 가로축이 파장에 대응하고, 휘점이 발광 강도에 대응하는 2 차원 화상을 얻을 수 있다. 이 2 차원 화상을 소정의 시간축으로 자르면, 세로축이 발광 강도이며, 가로축이 파장인 발광 스펙트럼을 얻을 수 있다. 또, 당해 2 차원 화상을 파장축으로 자르면, 세로축이 발광 강도의 대수이며, 가로축이 시간인 감쇠 곡선 (과도 PL) 을 얻을 수 있다.
예를 들어, 매트릭스 재료로서, 하기 참고 화합물 H1 을 사용하고, 도핑 재료로서 하기 참고 화합물 D1 을 사용하여 상기 서술한 바와 같이 하여 박막 시료 A 를 제작하고, 과도 PL 측정을 실시했다.
[화학식 34]
Figure pat00034
여기서는, 전술한 박막 시료 A, 및 박막 시료 B 를 사용하여 감쇠 곡선을 해석했다. 박막 시료 B 는, 매트릭스 재료로서 하기 참고 화합물 H2 를 사용하고, 도핑 재료로서 상기 참고 화합물 D1 을 사용하여, 상기 서술한 바와 같이 하여 박막 시료를 제작했다.
도 3 에는, 박막 시료 A 및 박막 시료 B 에 대해 측정한 과도 PL 로부터 얻은 감쇠 곡선이 나타나 있다.
[화학식 35]
Figure pat00035
상기한 바와 같이 과도 PL 측정에 의해, 세로축을 발광 강도로 하고, 가로축을 시간으로 하는 발광 감쇠 곡선을 얻을 수 있다. 이 발광 감쇠 곡선에 기초하여, 광 여기에 의해 생성된 일중항 여기 상태로부터 발광하는 형광과, 삼중항 여기 상태를 경유하고, 역에너지 이동에 의해 생성되는 일중항 여기 상태로부터 발광하는 지연 형광과의, 형광 강도비를 추측할 수 있다. 지연 형광 발광성의 재료에서는, 재빠르게 감쇠되는 형광의 강도에 대해, 완만하게 감쇠되는 지연 형광의 강도의 비율이, 어느 정도 크다.
본 실시 형태에 있어서의 지연 형광 발광량은, 도 2 의 장치를 사용하여 구할 수 있다. 본 실시 형태에 관련된 화합물에 관해서는, 당해 화합물이 흡수하는 파장의 펄스 광 (펄스 레이저로부터 조사되는 광) 으로 여기된 후, 당해 여기 상태로부터 즉석에서 관찰되는 프롬프트 (Prompt) 발광 (즉시 발광) 과, 당해 여기 후, 즉석에서는 관찰되지 않고, 그 후 관찰되는 딜레이 (Delay) 발광 (지연 발광) 이 존재한다. 본 실시 형태에 있어서는, 딜레이 발광 (지연 발광) 의 양이 프롬프트 발광 (즉시 발광) 의 양에 대해 5 ％ 이상인 것이 바람직하다.
프롬프트 발광과 딜레이 발광의 양은, “Nature 492, 234-238, 2012”에 기재된 방법과 동일한 방법에 의해 구할 수 있다. 또한, Prompt 발광 및 Delay 발광의 양의 산출에 사용되는 장치는, 상기 문헌에 기재된 장치로 한정되지 않는다.
또, 지연 형광 발광성의 측정에 사용되는 시료는, 예를 들어, 본 실시 형태에 관련된 화합물과 하기 화합물 TH-2 를, 본 실시 형태에 관련된 화합물의 비율이 12 질량％ 가 되도록 석영 기판 위에 공증착하고, 막두께 100 nm 의 박막을 형성한 시료를 사용할 수 있다.
[화학식 36]
Figure pat00036
본 실시 형태에 관련된 화합물은, 상기 일반식 (1) 등으로 나타내는 구조를 가지고 있기 때문에, Delay 발광 (지연 발광) 성분이 증대한다. 그 이유는, 이하와 같이 추측된다. 본 실시 형태에 관련된 화합물은, 전자 공여성기 (상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기) 와, 전자 수용성기 ArEWG 를 분자 내에 가지고, 또한, 전자 수용성기와 치환기 (전자 공여성기여도 된다.) 가 상기 일반식 (1) 등으로 나타내는 결합 위치의 관계를 만족시킴으로써, 분자 구조 중에 꼬임이 생겨 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital, 최고 피점 궤도) 와 LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, 최저 공기동) 가 분리된다고 생각된다. HOMO 와 LUMO 의 분리에 의해, ΔST 가 작아지고, ΔST 가 작아진 결과, 역항간 교차가 생기기 쉬워져, 지연 형광 발광량이 증대한다고 추측된다.
본 실시 형태에 관련된 화합물로서는, Ar1 이 전자 공여성기 (상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기) 이며, 전자 수용성기 ArEWG 와의 결합 위치가 상기 일반식 (1) 등으로 나타내는 구조인 것이 바람직하고, Ar1 이 상기 일반식 (1a) 로 나타내는 기인 것이 보다 바람직하고, 상기 일반식 (1aa) 로 나타내는 기인 것이 더욱 바람직하다.
또, 본 실시 형태에 관련된 화합물은, 분자 중에 있어서, 고리 (A) 를 구성하는 제 1 원자 및 제 1 원자의 옆의 제 2 원자에 전자 공여성기 (상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기) 가 결합하는 것이 바람직하고, 제 1 원자의 옆의 제 3 원자 (제 2 원자와는 상이함) 에도 추가로 전자 공여성기가 결합하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 고리 (A) 에 있어서 인접하는 원자에 전자 공여성기가 결합함으로써, 전자 공여성기끼리의 상호 작용에 의한 전자 공여성이 향상되고, 분자 중의 전자 수용성과 전자 공여성의 밸런스가 바람직한 상태가 되어, 지연 형광 발광량이 한층 더 증대한다고 추측된다. 예를 들어, 하기 일반식 (100x) 로 나타내는 바와 같이, 고리 (A) 가, 제 1 원자 C1 과 제 2 원자 C2 와 제 3 원자 C3 을 가지며, 이들이 서로 인접하고 있고, 제 1 원자 C1 에 결합하는 ArEDG1 및 제 2 원자 C2 에 결합하는 ArEDG2 가 전자 공여성기 (상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기) 인 것이 바람직하고, 또한 ArEDG3 이 전자 공여성기인 것이 보다 바람직하다.
[화학식 37]
Figure pat00037
본 실시 형태에 관련된 화합물을 사용함으로써, 유기 일렉트로 루미네선스 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 발명에 관련된 화합물은, 이들의 예로 한정되지 않는다.
[화학식 38]
Figure pat00038
[화학식 39]
Figure pat00039
[화학식 40]
Figure pat00040
[화학식 41]
Figure pat00041
[화학식 42]
Figure pat00042
[화학식 43]
Figure pat00043
[화학식 44]
Figure pat00044
[화학식 45]
Figure pat00045
[화학식 46]
Figure pat00046
[화학식 47]
Figure pat00047
[화학식 48]
Figure pat00048
[화학식 49]
Figure pat00049
[화학식 50]
Figure pat00050
[화학식 51]
Figure pat00051
[화학식 52]
Figure pat00052
[화학식 53]
Figure pat00053
[화학식 54]
Figure pat00054
[화학식 55]
Figure pat00055
[화학식 56]
Figure pat00056
[화학식 57]
Figure pat00057
［유기 EL 소자용 재료］
본 실시 형태의 화합물은, 유기 EL 소자용 재료로서 사용할 수 있다. 이 경우, 본 실시 형태의 화합물을 단독으로 유기 EL 소자용 재료로서 사용해도 되고, 본 실시 형태의 화합물과 다른 재료의 혼합물을 유기 EL 소자용 재료로서 사용해도 된다.
［유기 EL 소자］
본 발명 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자의 구성에 대해 설명한다.
유기 EL 소자는, 양극 및 음극의 양 전극간에 유기층을 구비한다. 이 유기층은, 유기 화합물로 구성되는 층을 하나 이상 갖는다. 유기층은, 무기 화합물을 추가로 포함하고 있어도 된다. 본 실시 형태의 유기 EL 소자는, 유기층으로서 적어도 하나의 발광층을 포함한다. 유기층은, 예를 들어, 발광층만으로 구성되어 있어도 되고, 유기 EL 소자로 채용되는 층, 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 장벽층, 및 전자 장벽층 등 중 어느 층을 가지고 있어도 된다.
도 1 에, 본 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자의 일례의 개략 구성을 나타낸다.
유기 EL 소자 (1) 는, 투광성의 기판 (2) 과 양극 (3) 과 음극 (4) 과 양극 (3) 과 음극 (4) 의 사이에 배치된 유기층 (10) 을 포함한다. 유기층 (10) 은, 양극 (3) 측으로부터 순서대로, 정공 주입층 (6), 정공 수송층 (7), 발광층 (5), 전자 수송층 (8), 및 전자 주입층 (9) 이, 이 순서로 적층되어 구성된다.
＜발광층＞
유기 EL 소자 (1) 의 발광층 (5) 은, 전술한 본 실시 형태에 관련된 지연 형광성의 화합물과 형광 발광성의 제 2 화합물을 포함한다. 본 실시 형태에 관련된 화합물을, 이하, 제 1 화합물이라고 칭한다.
발광층 (5) 은, 금속 착물을 포함해도 된다. 본 실시 형태에서는, 발광층 (5) 은, 인광 발광성의 금속 착물을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자에 의하면, 발광층에 전술한 본 실시 형태에 관련된 화합물 (제 1 화합물) 과, 형광 발광성의 제 2 화합물을 포함하므로, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 발광층에 포함되는 제 1 화합물에 있어서 역항간 교차가 생기기 쉽고, 그 결과, 제 1 화합물로부터 제 2 화합물로의 일중항 여기 에너지 이동이 증대하고, 형광 발광성의 제 2 화합물이 효율적으로 발광하기 때문에, 발광 효율이 향상된다고 추측된다.
·제 2 화합물
본 실시 형태의 제 2 화합물은, 형광 발광성의 화합물이면, 특별히 한정되지 않는다.
제 2 화합물은, 주피크 파장이 550 nm 이하의 형광 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 또, 제 2 화합물은, 주피크 파장이 430 nm 이상의 형광 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 주피크 파장이란, 제 2 화합물이 10-6 몰/리터 이상 10-5 몰/리터 이하의 농도로 용해되어 있는 톨루엔 용액에 대해, 측정한 발광 스펙트럼에 있어서의 발광 강도가 최대가 되는 발광 스펙트럼의 피크 파장을 말한다.
제 2 화합물은, 녹색 또는 청색의 형광 발광을 나타내는 것이 바람직하다. 또, 제 2 화합물은, 발광 양자 수율이 높은 재료인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 관련된 제 2 화합물로서는, 형광 발광성 재료를 사용할 수 있다. 청색의 발광을 나타내는 형광 발광성 화합물로서는, 예를 들어, 피렌 유도체, 스티릴아민 유도체, 크리센 유도체, 플루오란텐 유도체, 플루오렌 유도체, 디아민 유도체, 및 트리아릴아민 유도체 등을 들 수 있다. 녹색의 발광을 나타내는 형광 발광성 화합물로서는, 예를 들어, 쿠마린 유도체, 피로메텐붕소 착물, 및 방향족 아민 유도체 등을 들 수 있다. 적색의 발광을 나타내는 형광 발광성 화합물로서는, 예를 들어, 테트라센 유도체, 페리프란텐 유도체, 피로메텐붕소 착물 및 디아민 유도체 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 관련된 제 2 화합물은, 하기 일반식 (20) 으로 나타내는 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 58]
Figure pat00058
상기 일반식 (20) 에 있어서, R21 및 R22 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 R21 및 R22 는, 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며, 치환기로서의 R21 및 R22 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고, X21 ∼ X28 은, 각각 독립적으로, R23 과 결합하는 탄소 원자 (C-R23) 또는 질소 원자이며, R23 은, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 R23 은, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며, 치환기로서의 복수의 R23 은, 서로 동일하거나, 또는 상이하고, 치환기로서의 복수의 R23 은, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않는다. 치환기로서의 R21 및 R22 가 결합하여 형성되는 고리, 및 치환기로서의 복수의 R23 이 결합하여 형성되는 고리는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리인 것이 바람직하고, 지방족 고리이거나, 방향족 탄화수소 고리이거나, 복소 고리여도 되고, 추가로 치환기를 가지고 있어도 되고, 복수의 고리는, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
본 실시 형태에 있어서, X21 ∼ X28 은, 각각 독립적으로, R23 과 결합하는 탄소 원자인 것도 바람직하다. 이 경우, 제 2 화합물은, 하기 일반식 (21) 로 나타낸다. 하기 일반식 (21) 에 있어서, R231 ∼ R238 은, 각각 독립적으로, 전술한 R23 과 동의이며, R21 및 R22 는, 전술한 R21 및 R22 와 동의이다.
[화학식 59]
Figure pat00059
본 실시 형태에 있어서, R231 ∼ R234 중 어느 하나는, 치환기이며, 치환기끼리가 결합하여 고리를 형성하고 있거나, 또는 R235 ∼ R238 중 어느 하나는, 치환기이며, 치환기끼리가 결합하여 고리를 형성하고 있는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, R231 ∼ R234 중 어느 하나의 치환기끼리가 결합하여 고리를 형성하고, 또한, R235 ∼ R238 중 어느 하나의 치환기끼리가 결합하여 고리를 형성 하고 있는 것도 바람직하다. 이 치환기끼리가 결합하여 형성하는 고리는, 방향족 탄화수소 6 원자 고리인 것이 바람직하다. 이 방향족 탄화수소 6 원자 고리는, 추가로 치환기를 가지고 있어도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 제 2 화합물은, 하기 일반식 (22) 로 나타내는 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 60]
Figure pat00060
상기 일반식 (22) 에 있어서, R233 ∼ R236, 및 R241 ∼ R248 은, 각각 독립적으로, 전술한 R23 과 동의이며, R21 및 R22 는, 전술한 R21 및 R22 와 동의이다.
상기 일반식 (22) 에 있어서, R241, R242, R244, R245, R247 및 R248 은, 수소 원자이며, R243 및 R246 은, 치환기인 것이 바람직하다. 치환기로서의 R243 및 R246 은, 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며, 치환기로서의 R243 및 R246 은, 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 및 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 것이 바람직하고, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, R21 및 R22 는, 각각 독립적으로, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 및 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하고, 할로겐 원자인 것이 보다 바람직하고, 불소 원자인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 관련된 제 2 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 발명에 관련된 제 2 화합물은, 이들의 예로 한정되지 않는다.
[화학식 61]
Figure pat00061
·TADF 기구
본 실시 형태의 유기 EL 소자에서는, 제 1 화합물로서 ΔST(M1) 이 작은 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 외부로부터 주어지는 열에너지에 의해, 제 1 화합물의 삼중항 준위로부터 제 1 화합물의 일중항 준위로의 역항간 교차가 일어나기 쉬워진다. 유기 EL 소자 내부의 전기 여기된 여기자의 여기 삼중항 상태가, 역항간 교차에 의해, 여기 일중항 상태로 스핀 교환이 되는 에너지 상태 변환 기구를 TADF 기구라고 부른다.
도 4 는, 발광층에 있어서의 제 1 화합물 및 제 2 화합물의 에너지 준위의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4 에 있어서, S0 은, 기저 상태를 나타내고, S1(M1) 은, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M1) 은, 제 1 화합물의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, S1(M2) 는, 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M2) 는, 제 2 화합물의 최저 여기 삼중항 상태를 나타낸다. 도 4 중의 S1(M1) 로부터 S1(M2) 로 향하는 파선의 화살표는, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태로부터 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태로의 펠스터형 에너지 이동을 나타낸다. 최저 여기 일중항 상태 S1 과 최저 여기 삼중항 상태 T1 의 차를, ΔST 로서 정의한다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 화합물로서 ΔST(M1) 이 작은 화합물을 사용하면, 최저 여기 삼중항 상태 T1(M1) 은, 열에너지에 의해, 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로 역항간 교차가 가능하다. 그리고, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로부터 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로의 펠스터형 에너지 이동이 생긴다. 이 결과, 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로부터의 형광 발광을 관측할 수 있다. 이 TADF 기구에 의한 지연 형광을 이용하는 것에 의해서도, 이론적으로 내부 효율을 100 ％ 까지 높일 수 있다고 생각되고 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제 1 화합물의 일중항 에너지 S(M1) 은, 제 2 화합물의 일중항 에너지 S(M2) 보다 큰 것이 바람직하다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 화합물의 77［K］에 있어서의 에너지 갭 T77K(M1) 은, 제 2 화합물의 77［K］에 있어서의 에너지 갭 T77K(M2) 보다 큰 것이 바람직하다. T77K(M1) 은, 2.0 eV 이상인 것이 바람직하고, 2.2 eV 이상인 것이 보다 바람직하다.
·삼중항 에너지와 77［K］에 있어서의 에너지 갭의 관계
여기서, 삼중항 에너지와 77［K］에 있어서의 에너지 갭의 관계에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 77［K］에 있어서의 에너지 갭은, 통상적으로 정의되는 삼중항 에너지와는 상이한 점이 있다.
삼중항 에너지의 측정은, 다음과 같이 하여 실시된다. 먼저, 측정 대상이 되는 화합물을 석영 기판 상에 증착한 시료, 또는 적절한 용매 중에 용해한 용액을 석영 유리관 내에 봉입한 시료를 제작한다. 이 시료에 대해, 저온 (77［K］) 에서 인광 스펙트럼 (세로축 ： 인광 발광 강도, 가로축 ： 파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 그어, 그 접선과 가로축의 교점의 파장치에 기초하여, 소정의 환산식으로부터 삼중항 에너지를 산출한다.
여기서, 본 실시 형태에 사용하는 제 1 화합물로서는, ΔST 가 작은 화합물인 것이 바람직하다. ΔST 가 작으면 저온 (77［K］) 상태에서도, 항간 교차, 및 역항간 교차가 일어나기 쉽고, 여기 일중항 상태와 여기 삼중항 상태가 혼재한다. 그 결과, 상기와 마찬가지로 하여 측정되는 스펙트럼은, 여기 일중항 상태 및 여기 삼중항 상태의 양자로부터의 발광을 포함하고 있어, 어느 상태로부터 발광했는지에 대해 준별하는 것은 곤란하지만, 기본적으로는 삼중항 에너지의 값이 지배적이라고 생각된다.
그 때문에, 본 실시 형태에서는, 통상적인 삼중항 에너지 T 와 측정 수법은 동일하지만, 그 엄밀한 의미에 있어서 상이한 것을 구별하기 위해, 다음과 같이 하여 측정되는 값을 에너지 갭 T77K 라고 칭한다. 박막을 사용하여 측정하는 경우에는, 측정 대상이 되는 화합물을 석영 기판 상에 막두께 100 nm 로 증착하여 시료를 제작한다. 이 시료에 대해, 저온 (77［K］) 에서 인광 스펙트럼 (세로축 ： 인광 발광 강도, 가로축 ： 파장으로 한다.) 을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대해 접선을 그어, 그 접선과 가로축의 교점의 파장치 λedge［nm］에 기초하여, 다음의 환산식 1 로부터 산출되는 에너지량을 에너지 갭 T77K 로 한다.
환산식 1 ： T77K［eV］= 1239.85/λedge
인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선은 이하와 같이 긋는다. 인광 스펙트럼의 단파장측으로부터, 스펙트럼의 극대치 중, 가장 단파장측의 극대치까지 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 장파장측을 향하여 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 상승함에 따라 (요컨대 세로축이 증가함에 따라), 기울기가 증가한다. 이 기울기의 값이 극대치를 취하는 점에 있어서 그은 접선 (즉 변곡점에 있어서의 접선) 이, 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 한다.
또한, 스펙트럼의 최대 피크 강도의 15 ％ 이하의 피크 강도를 가지는 극대점은, 상기 서술한 가장 단파장측의 극대치에는 포함하지 않고, 가장 단파장측의 극대치에 가장 가까운, 기울기의 값이 극대치를 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 한다.
인광의 측정에는, (주) 히타치 하이테크놀로지 제조의 F-4500 형 분광 형광 광도계 본체를 사용할 수 있다. 또한, 측정 장치는 이것에 한정되지 않고, 냉각 장치 및 저온용 용기와 여기 광원과 수광 장치를 조합함으로써, 측정해도 된다.
·일중항 에너지 S
일중항 에너지 S 는, 다음과 같이 하여 측정된다.
측정 대상이 되는 화합물의 10 ㎛ol/ℓ 톨루엔 용액을 조제하여 석영 셀에 넣고, 상온 (300 K) 에서 이 시료의 흡수 스펙트럼 (세로축 ： 발광 강도, 가로축 ： 파장으로 한다.) 을 측정했다. 이 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대해 접선을 그어, 그 접선과 가로축의 교점의 파장치 λedge［nm］를 다음에 나타내는 환산식 2 에 대입하여 일중항 에너지를 산출했다.
환산식 2 ： S［eV］= 1239.85/λedge
본 실시예에서는, 흡수 스펙트럼을 히타치사 제조의 분광 광도계 (장치명 ： U3310) 로 측정했다. 또한, 흡수 스펙트럼 측정 장치는, 여기서 사용한 장치로 한정되지 않는다.
흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대한 접선은 이하와 같이 긋는다. 흡수 스펙트럼의 극대치 중, 가장 장파장측의 극대치로부터 장파장 방향으로 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 하강함에 따라 (요컨대 세로축의 값이 감소함에 따라), 기울기가 감소하고 그 후 증가하는 것을 반복한다. 기울기의 값이 가장 장파장측 (단, 흡광도가 0.1 이하가 되는 경우는 제외한다) 에서 극소치를 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대한 접선으로 한다.
또한, 흡광도의 값이 0.2 이하의 극대점은, 상기 가장 장파장측의 극대치에는 포함하지 않는다.
·발광층의 막두께
본 실시 형태의 유기 EL 소자 (1) 에 있어서의 발광층 (5) 의 막두께는, 바람직하게는 5 nm 이상 100 nm 이하, 보다 바람직하게는 7 nm 이상 100 nm 이하, 더욱 바람직하게는 10 nm 이상 100 nm 이하이다. 막두께가 5 nm 이상이면 발광층 (5) 을 형성하기 쉬워지고, 색도를 조정하기 쉬워진다. 막두께가 100 nm 이하이면 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
·발광층에 있어서의 화합물의 함유율
본 실시 형태의 유기 EL 소자 (1) 에서는, 발광층 (5) 에 있어서, 제 1 화합물의 함유율은, 5 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 10 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 40 질량％ 이상 60 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 제 2 화합물의 함유율은, 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다.
발광층 (5) 에 있어서, 실질적으로 제 1 화합물 및 제 2 화합물만이 포함되는 경우, 제 1 화합물의 함유율은, 90 질량％ 이상 99 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 제 2 화합물의 함유율은, 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 실질적으로란, 제 1 화합물 및 제 2 화합물만이 포함되는 경우나, 예를 들어, 발광층을 형성할 때의 원료에서 유래하여 불가피적으로 혼입되어 버리는 불순물 등도 미량이지만 포함되는 경우를 의미한다. 발광층 (5) 에 있어서의 제 1 화합물 및 제 2 화합물의 합계 함유율의 상한은, 100 질량％ 이다. 또한, 본 실시 형태는, 발광층 (5) 에, 제 1 화합물 및 제 2 화합물 이외의 재료가 포함되는 것을 제외하지 않는다.
＜기판＞
기판 (2) 은, 유기 EL 소자 (1) 의 지지체로서 사용된다. 기판 (2) 으로서는, 예를 들어, 유리, 석영, 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또, 가요성 기판을 사용해도 된다. 가요성 기판이란, 접어 구부릴 수 있는 (플렉시블) 기판이다. 가요성 기판으로서는, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 폴리염화비닐, 폴리이미드, 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 등으로 이루어지는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또, 기판 (2) 으로서 무기 증착 필름을 사용할 수도 있다.
＜양극＞
기판 (2) 상에 형성되는 양극 (3) 에는, 일 함수가 큰 (구체적으로는 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 산화인듐-산화주석 (ITO ： Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연, 산화텅스텐, 및 산화아연을 함유한 산화인듐, 그라펜 등을 들 수 있다. 이 외에, 금 (Au), 백금 (Pt), 니켈 (Ni), 텅스텐 (W), 크롬 (Cr), 몰리브덴 (Mo), 철 (Fe), 코발트 (Co), 구리 (Cu), 팔라듐 (Pd), 티탄 (Ti), 또는 금속 재료의 질화물 (예를 들어, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
이들의 재료는, 통상적으로, 스퍼터링법에 의해 성막(成膜)된다. 예를 들어, 산화인듐-산화아연은, 산화인듐에 대해 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용함으로써, 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또, 예를 들어, 산화텅스텐, 및 산화아연을 함유한 산화인듐은, 산화인듐에 대해 산화텅스텐을 0.5 질량％ 이상 5 질량％ 이하, 산화아연을 0.1 질량％ 이상 1 질량％ 이하 함유한 타겟을 사용함으로써, 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외에, 양극 (3) 은, 진공 증착법, 도포법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등에 의해 제작해도 된다.
양극 (3) 상에 형성되는 유기층 중, 양극 (3) 에 접하여 형성되는 정공 주입층 (6) 은, 양극 (3) 의 일 함수에 관계없이 정공 (홀) 주입이 용이한 복합 재료를 사용하여 형성되기 때문에, 전극 재료로서 가능한 재료 (예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물, 그 외에, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소도 포함한다) 를 사용할 수도 있다.
일 함수가 작은 재료인, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬 (Li) 이나 세슘 (Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금 (예를 들어, MgAg, AlLi), 유로퓸 (Eu), 이테르븀 (Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 사용할 수도 있다. 또한, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금을 사용하여 양극 (3) 을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
＜정공 주입층＞
정공 주입층 (6) 은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴 산화물, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다.
또, 정공 주입성이 높은 물질로서는, 저분자의 유기 화합물인 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약칭 ： TDATA), 4,4',4''-트리스［N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노］트리페닐아민 (약칭 ： MTDATA), 4,4'-비스［N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노］비페닐 (약칭 ： DPAB), 4,4'-비스(N-｛4-［N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노］페닐｝-N-페닐아미노)비페닐 (약칭 ： DNTPD), 1,3,5-트리스［N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노］벤젠 (약칭 ： DPA3B), 3-［N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노］-9-페닐카르바졸 (약칭 ： PCzPCA1), 3,6-비스［N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노］-9-페닐카르바졸 (약칭 ： PCzPCA2), 3-［N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노］-9-페닐카르바졸 (약칭 ： PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등이나 디피라지노［2,3-f ： 20,30-h］퀴녹살린-2,3,6,7,10,11-헥사카르보니트릴 (HAT-CN) 도 들 수 있다.
또, 정공 주입성이 높은 물질로서는, 고분자 화합물 (올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카르바졸) (약칭 ： PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민) (약칭 ： PVTPA), 폴리［N-(4-｛N'-［4-(4-디페닐아미노)페닐］페닐-N'-페닐아미노｝페닐)메타크릴아미드］(약칭 ： PTPDMA), 폴리［N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘］(약칭 ： Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산) (PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산) (PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
＜정공 수송층＞
정공 수송층 (7) 은, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송층 (7) 에는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 안트라센 유도체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 4,4'-비스［N-(1-나프틸)-N-페닐아미노］비페닐 (약칭 ： NPB) 이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-［1,1'-비페닐］-4,4'-디아민 (약칭 ： TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민 (약칭 ： BAFLP), 4,4'-비스［N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노］비페닐 (약칭 ： DFLDPBi), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약칭 ： TDATA), 4,4',4''-트리스［N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노］트리페닐아민 (약칭 ： MTDATA), 4,4'-비스［N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노］비페닐 (약칭 ： BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은, 주로 10-6 ㎠/(V·s) 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다.
정공 수송층 (7) 에는, CBP, 9-［4-(N-카르바졸릴)］페닐-10-페닐안트라센 (CzPA), 9-페닐-3-［4-(10-페닐-9-안트릴)페닐］-9H-카르바졸 (PCzPA) 와 같은 카르바졸 유도체나, t-BuDNA, DNA, DPAnth 와 같은 안트라센 유도체를 사용해도 된다. 폴리(N-비닐카르바졸) (약칭 ： PVK) 이나 폴리(4-비닐트리페닐아민) (약칭 ： PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용해도 된다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2 층 이상 적층된 층으로 해도 된다.
정공 수송층을 2 층 이상 배치하는 경우, 에너지 갭이 보다 큰 재료를 포함하는 층을, 발광층 (5) 에 가까운 측에 배치하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 정공 수송층 (7) 은, 발광층 (5) 에서 생성되는 삼중항 여기자가 정공 수송층으로 확산되는 것을 방지하여, 삼중항 여기자를 발광층 (5) 내에 차폐하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
＜전자 수송층＞
전자 수송층 (8) 은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층 (8) 에는, 1) 알루미늄 착물, 베릴륨 착물, 아연 착물 등의 금속 착물, 2) 이미다졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 아진 유도체, 카르바졸 유도체, 페난트롤린 유도체 등의 복소 방향족 화합물, 3) 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 저분자의 유기 화합물로서 Alq, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄 (약칭 ： Almq3), 비스(10-하이드록시벤조［h］퀴놀리나토)베릴륨 (약칭 ： BeBq2), BAlq, Znq, ZnPBO, ZnBTZ 등의 금속 착물 등을 사용할 수 있다. 또, 금속 착물 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (약칭 ： PBD), 1,3-비스［5-(ptert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일］벤젠 (약칭 ： OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (약칭 ： TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (약칭 ： p-EtTAZ), 바소페난트롤린 (약칭 ： BPhen), 바소큐프로인 (약칭 ： BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤 (약칭 ： BzOs) 등의 복소 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 본 실시 양태에 있어서는, 벤조이미다졸 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은, 주로 10-6 ㎠/(V·s) 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층 (8) 으로서 사용해도 된다. 또, 전자 수송층 (8) 은, 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2 층 이상 적층된 층으로 해도 된다.
또, 전자 수송층 (8) 에는, 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리［(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)］(약칭 ： PF-Py), 폴리［(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)］(약칭 ： PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 전자 수송층 (8) 은, 발광층 (5) 에서 생성되는 삼중항 여기자가 전자 수송층 (8) 이나 전자 주입층 (9) 으로 확산되는 것을 방지하여, 삼중항 여기자를 발광층 (5) 내에 차폐하는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
＜전자 주입층＞
전자 주입층 (9) 은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층 (9) 에는, 리튬 (Li), 세슘 (Cs), 칼슘 (Ca), 불화리튬 (LiF), 불화세슘 (CsF), 불화칼슘 (CaF2), 리튬 산화물 (LiOx) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 그 외에, 전자 수송성을 갖는 물질에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 그들의 화합물을 함유시킨 물질, 구체적으로는 Alq 중에 마그네슘 (Mg) 을 함유시킨 물질 등을 사용해도 된다. 또한, 이 경우에는, 음극 (4) 으로부터의 전자 주입을 보다 효율 좋게 실시할 수 있다.
혹은, 전자 주입층 (9) 에, 유기 화합물과 전자 공여체 (도너) 를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용해도 된다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의해 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어 상기 서술한 전자 수송층 (8) 을 구성하는 물질 (금속 착물이나 복소 방향족 화합물 등) 을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대해 전자 공여성을 나타내는 물질이면 된다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또, 산화마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또, 테트라티아풀바렌 (약칭 ： TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
＜음극＞
음극 (4) 에는, 일 함수가 작은 (구체적으로는 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 음극 재료의 구체예로서는, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬 (Li) 이나 세슘 (Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘 (Mg), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금 (예를 들어, MgAg, AlLi), 유로퓸 (Eu), 이테르븀 (Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다.
또한, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 이들을 포함하는 합금을 사용하여 음극 (4) 을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입층 (9) 을 형성함으로써, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 그라펜, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 여러 가지 도전성 재료를 사용하여 음극 (4) 을 형성할 수 있다. 이들의 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용하여 성막할 수 있다.
＜층 형성 방법＞
본 실시 형태의 유기 EL 소자 (1) 의 각 층의 형성 방법으로서는, 상기에서 특별히 언급한 것 이외에는 제한되지 않고, 건식 성막법이나 습식 성막법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 건식 성막법으로서는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 플라즈마법, 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다. 습식 성막법으로서는, 스핀 코팅법, 딥핑법, 플로우 코팅법, 잉크젯법 등을 들 수 있다.
＜막두께＞
본 실시 형태의 유기 EL 소자 (1) 의 각 유기층의 막두께는, 상기에서 특별히 언급한 것 이외에는 제한되지 않는다. 일반적으로 막두께가 너무 얇으면 핀홀 등의 결함이 생기기 쉽고, 반대로 너무 두꺼우면 높은 인가 전압이 필요해져 효율이 나빠지기 때문에, 통상적으로, 막두께는, 수 nm 내지 1 ㎛ 의 범위가 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 수소 원자란, 중성자 수가 상이한 동위체, 즉, 경수소 (Protium), 중수소 (Deuterium), 삼중수소 (Tritium) 를 포함한다.
본 명세서에 있어서, 「고리 형성 탄소」 란 포화 고리, 불포화 고리, 또는 방향 고리를 구성하는 탄소 원자를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 탄소수란, 원자가 고리형으로 결합한 구조의 화합물 (예를 들어, 단고리 화합물, 축합 고리 화합물, 가교 화합물, 탄소 고리 화합물, 복소 고리 화합물) 의 당해 고리 자체를 구성하는 원자 중 탄소 원자의 수를 나타낸다. 당해 고리가 치환기에 의해 치환되는 경우, 치환기에 포함되는 탄소는 고리 형성 탄소수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「고리 형성 탄소수」에 대해서는, 특필하지 않는 한 동일로 한다. 예를 들어, 벤젠 고리는 고리 형성 탄소수가 6 이며, 나프탈렌 고리는 고리 형성 탄소수가 10 이며, 피리디닐기는 고리 형성 탄소수 5 이며, 푸라닐기는 고리 형성 탄소수 4 이다. 또, 벤젠 고리나 나프탈렌 고리에 치환기로서 예를 들어 알킬기가 치환되어 있는 경우, 당해 알킬기의 탄소수는, 고리 형성 탄소수의 수에 포함되지 않는다. 또, 플루오렌 고리에 치환기로서 예를 들어 플루오렌 고리가 결합하고 있는 경우 (스피로플루오렌 고리를 포함한다), 치환기로서의 플루오렌 고리의 탄소수는 고리 형성 탄소수의 수에 포함되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 「고리 형성 원자」 란 헤테로 고리 (포화 고리, 불포화 고리, 및 방향 고리를 포함한다) 를 구성하는 탄소 원자 및 헤테로 원자를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 원자수란, 원자가 고리형으로 결합한 구조 (예를 들어 단고리, 축합 고리, 고리 집합) 의 화합물 (예를 들어 단고리 화합물, 축합 고리 화합물, 가교 화합물, 탄소 고리 화합물, 복소 고리 화합물) 의 당해 고리 자체를 구성하는 원자의 수를 나타낸다. 고리를 구성하지 않는 원자 (예를 들어 고리를 구성하는 원자의 결합손을 종단하는 수소 원자) 나, 당해 고리가 치환기에 의해 치환되는 경우의 치환기에 포함되는 원자는 고리 형성 원자수에는 포함하지 않는다. 이하에서 기재되는 「고리 형성 원자수」 에 대해서는, 특필하지 않는 한 동일로 한다. 예를 들어, 피리딘 고리는, 고리 형성 원자수가 6 이며, 퀴나졸린 고리는, 고리 형성 원자수가 10 이며, 푸란 고리는, 고리 형성 원자수가 5 이다. 피리딘 고리나 퀴나졸린 고리의 탄소 원자에 각각 결합하고 있는 수소 원자나 치환기를 구성하는 원자에 대해서는, 고리 형성 원자수의 수에 포함되지 않는다. 또, 플루오렌 고리에 치환기로서 예를 들어 플루오렌 고리가 결합하고 있는 경우 (스피로플루오렌 고리를 포함한다), 치환기로서의 플루오렌 고리의 원자수는 고리 형성 원자수의 수에 포함되지 않는다.
다음으로 상기 일반식에 기재된 각 치환기에 대해 설명한다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기 (방향족 탄화수소기라고 칭하는 경우가 있다.) 로서는, 예를 들어, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기, 벤조［a］안트릴기, 벤조［c］페난트릴기, 트리페닐레닐기, 벤조［k］플루오란테닐기, 벤조［g］크리세닐기, 벤조［b］트리페닐레닐기, 피세닐기, 페릴레닐기 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서의 아릴기로서는, 고리 형성 탄소수가 6 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 14 인 것이 보다 바람직하고, 6 ∼ 12 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 아릴기 중에서도 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 터페닐기, 플루오레닐기가 특히 바람직하다. 1-플루오레닐기, 2-플루오레닐기, 3-플루오레닐기 및 4-플루오레닐기에 대해서는, 9 위치의 탄소 원자에, 후술하는 본 명세서에 있어서의 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기나 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 18 의 아릴기가 치환되어 있는 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기 (복소 고리기, 헤테로 방향족 고리기, 또는 방향족 복소 고리기라고 칭하는 경우가 있다.) 는, 헤테로 원자로서 질소, 황, 산소, 규소, 셀렌 원자, 및 게르마늄 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 원자를 포함하는 것이 바람직하고, 질소, 황, 및 산소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 원자를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기로서는, 예를 들어, 피리딜기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀리닐기, 나프틸리디닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 피롤릴기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기, 인돌릴기, 벤즈이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조피리디닐기, 벤즈트리아졸릴기, 카르바졸릴기, 푸릴기, 티에닐기, 옥사졸릴기, 티아졸릴기, 이소옥사졸릴기, 이소티아졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 벤조이소옥사졸릴기, 벤조이소티아졸릴기, 벤조옥사디아졸릴기, 벤조티아디아졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 피페리디닐기, 피롤리디닐기, 피페라지닐기, 모르폴릴기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기의 고리 형성 원자수는, 5 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 14 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 복소 고리기 중에서도 1-디벤조푸라닐기, 2-디벤조푸라닐기, 3-디벤조푸라닐기, 4-디벤조푸라닐기, 1-디벤조티오페닐기, 2-디벤조티오페닐기, 3-디벤조티오페닐기, 4-디벤조티오페닐기, 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-카르바졸릴기, 9-카르바졸릴기가 특히 바람직하다. 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기 및 4-카르바졸릴기에 대해서는, 9 위치의 질소 원자에, 본 명세서에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기가 치환되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 명세서에 있어서, 헤테로아릴기는, 예를 들어, 하기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 로 나타내는 부분 구조로부터 유도되는 기여도 된다.
[화학식 62]
Figure pat00062
[화학식 63]
Figure pat00063
[화학식 64]
Figure pat00064
상기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 에 있어서, X 및 Y 는, 각각 독립적으로, 헤테로 원자이며, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 셀렌 원자, 규소 원자, 또는 게르마늄 원자인 것이 바람직하다. 상기 일반식 (XY-1) ∼ (XY-18) 로 나타내는 부분 구조는, 임의의 위치에서 결합손을 가지고 헤테로아릴기가 되고, 이 헤테로아릴기는, 치환기를 가지고 있어도 된다.
또, 본 명세서에 있어서, 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기로서는, 예를 들어, 하기 식에서 나타내는 바와 같은 카르바졸 고리에 대해 추가로 고리가 축합된 기도 포함할 수 있다. 이와 같은 기도 치환기를 가지고 있어도 된다. 또, 결합손의 위치도 적절히 변경될 수 있다.
[화학식 65]
Figure pat00065
본 명세서에 있어서, 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기로서는, 직사슬, 분기 사슬 또는 고리형 중 어느 하나이어도 된다. 직사슬 또는 분기 사슬의 알킬기로서는, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-운데실기, n-도데실기, n-트리데실기, n-테트라데실기, n-펜타데실기, n-헥사데실기, n-헵타데실기, n-옥타데실기, 네오펜틸기, 아밀기, 이소아밀기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 1-펜틸헥실기, 1-부틸펜틸기, 1-헵틸옥틸기, 3-메틸펜틸기, 를 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 직사슬 또는 분기 사슬의 알킬기의 탄소수는, 1 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 6 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 직사슬 또는 분기 사슬의 알킬기 중에서도 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, 아밀기, 이소아밀기, 네오펜틸기가 특히 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기로서는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 아다만틸기, 노르보르닐기 등을 들 수 있다. 시클로알킬기의 고리 형성 탄소수는, 3 ∼ 10 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 8 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 시클로알킬기 중에서도, 시클로펜틸기나 시클로헥실기가 특히 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 탄소수 1 ∼ 30 의 할로겐화 알킬기로서는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기가 1 이상의 할로겐 원자로 치환된 기를 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어, 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 플루오로에틸기, 트리플루오로메틸메틸기, 트리플루오로에틸기, 펜타플루오로에틸기 등을 들 수 있다.
치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기로서는, -Z3-Z4 로 나타낸다. 이 Z3 의 예로서 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에 대응하는 알킬렌기를 들 수 있다. 이 Z4 의 예로서, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기의 예를 들 수 있다. 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기에 있어서, Z4 로서의 아릴기 부분의 고리 형성 탄소수가, 6 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하고, Z3 으로서의 알킬기 부분의 탄소수가, 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 10 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 6 인 것이 더욱 바람직하다. 아르알킬기로서는, 예를 들어, 벤질기, 2-페닐프로판-2-일기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐이소프로필기, 2-페닐이소프로필기, 페닐-t-부틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸이소프로필기, 2-α-나프틸이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸이소프로필기, 2-β-나프틸이소프로필기 등을 들 수 있다.
치환 포스포릴기는, 하기 일반식 (P) 로 나타낸다.
[화학식 66]
Figure pat00066
상기 일반식 (P) 에 있어서, ArP1 및 ArP2 는, 각각 독립적으로, 치환기이며, 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기, 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 보다 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 14 의 아릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 더욱 바람직하다.
치환 실릴기로서는, 탄소수 3 ∼ 30 의 알킬실릴기, 또는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴실릴기를 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 탄소수 3 ∼ 30 의 알킬실릴기로서는, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 갖는 트리알킬실릴기를 들 수 있고, 구체적으로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, 트리-n-부틸실릴기, 트리-n-옥틸실릴기, 트리이소부틸실릴기, 디메틸에틸실릴기, 디메틸이소프로필실릴기, 디메틸-n-프로필실릴기, 디메틸-n-부틸실릴기, 디메틸-t-부틸실릴기, 디에틸이소프로필실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등을 들 수 있다. 트리알킬실릴기에 있어서의 3 개의 알킬기는, 각각 동일하거나, 또는 상이하다.
본 명세서에 있어서, 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴실릴기로서는, 디알킬아릴실릴기, 알킬디아릴실릴기, 트리아릴실릴기를 들 수 있다.
디알킬아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 2 개 가지며, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 1 개 갖는 디알킬아릴실릴기를 들 수 있다. 디알킬아릴실릴기의 탄소수는, 8 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
알킬디아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기에서 예시한 알킬기를 1 개 가지며, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 2 개 갖는 알킬디아릴실릴기를 들 수 있다. 알킬디아릴실릴기의 탄소수는, 13 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
트리아릴실릴기는, 예를 들어, 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 3 개 갖는 트리아릴실릴기를 들 수 있다. 트리아릴실릴기의 탄소수는, 18 ∼ 30 인 것이 바람직하다.
할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 및 요오드 원자 등을 들 수 있고, 불소 원자가 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의」 라는 경우에 있어서의 「무치환」 이란 상기 치환기로 치환되어 있지 않고, 수소 원자가 결합하고 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의 탄소수 XX ∼ YY 의 ZZ 기」 라는 표현에 있어서의 「탄소수 XX ∼ YY」 는, ZZ 기가 무치환인 경우의 탄소수를 나타내고, 치환되어 있는 경우의 치환기의 탄소수는 포함하지 않는다. 여기서, 「YY」 는 「XX」 보다 크고, 「XX」 와 「YY」 는 각각 1 이상의 정수를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의 원자수 XX ∼ YY 의 ZZ 기」 라는 표현에 있어서의 「원자수 XX ∼ YY」 는, ZZ 기가 무치환인 경우의 원자수를 나타내고, 치환되어 있는 경우의 치환기의 원자수는 포함하지 않는다. 여기서, 「YY」 는 「XX」 보다 크고, 「XX」 와 「YY」 는 각각 1 이상의 정수를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「치환 혹은 무치환의」 라는 경우에 있어서의 치환기로서는, 상기 서술한 바와 같은 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기 (직사슬 또는 분기 사슬의 알킬기, 시클로알킬기, 할로겐화 알킬기), 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 할로겐 원자 외에, 예를 들어, 치환 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알케닐기, 알키닐기, 알킬티오기, 아릴티오기, 및 하이드록실기 등을 들 수 있다.
여기서 예시한 「치환 혹은 무치환의」 라는 경우에 있어서의 치환기 중에서는, 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기, 할로겐 원자, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 시아노기가 바람직하고, 나아가서는, 각 치환기에 대해 바람직하다고 여겨진 구체적인 치환기가 바람직하다.
이들의 「치환 혹은 무치환의」 라는 경우에 있어서의 치환기는, 상기의 아릴기, 헤테로아릴기, 알킬기 (직사슬 또는 분기 사슬의 알킬기, 시클로알킬기, 할로겐화 알킬기), 치환 포스포릴기, 알킬실릴기, 아릴실릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 알킬티오기, 아릴티오기, 알케닐기, 알키닐기, 아르알킬기, 할로겐 원자, 시아노기, 하이드록실기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 기에 의해 추가로 치환되어도 된다. 또, 이들의 치환기는, 복수가 서로 결합하여 고리를 형성해도 된다.
치환 아미노기로서는, 탄소수 2 ∼ 30 의 알킬아미노기 및 고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴아미노기를 들 수 있다.
탄소수 2 ∼ 30 의 알킬아미노기는, -NHRV, 또는 -N(RV)2 로 나타낸다. 이 RV 의 예로서 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다.
고리 형성 탄소수 6 ∼ 60 의 아릴아미노기는, -NHRW, 또는 -N(RW)2 로 나타낸다. 이 RW 의 예로서 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다.
탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기는, -OZ1 로 나타낸다. 이 Z1 의 예로서 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다. 알콕시기는, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기, 펜틸옥시기, 헥실옥시기를 들 수 있다. 알콕시기의 탄소수는, 1 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
알콕시기가 할로겐 원자로 치환된 할로겐화 알콕시기로서는, 예를 들어, 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알콕시기가 1 이상의 불소 원자로 치환된 기를 들 수 있다.
고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴옥시기는, -OZ2 로 나타낸다. 이 Z2 의 예로서 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다. 아릴옥시기의 고리 형성 탄소수는, 6 ∼ 20 인 것이 바람직하다. 이 아릴옥시기로서는, 예를 들어, 페녹시기를 들 수 있다.
알케닐기로서는, 탄소수 2 ∼ 30 의 알케닐기가 바람직하고, 직사슬, 분기 사슬, 또는 고리형 중 어느 하나이어도 되고, 예를 들어, 비닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 올레일기, 에이코사펜타에닐기, 도코사헥사에닐기, 스티릴기, 2,2-디페닐비닐기, 1,2,2-트리페닐비닐기, 2-페닐-2-프로페닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 시클로헥사디에닐기 등을 들 수 있다.
알키닐기로서는, 탄소수 2 ∼ 30 의 알키닐기가 바람직하고, 직사슬, 분기 사슬, 또는 고리형 중 어느 하나이어도 되고, 예를 들어, 에티닐, 프로피닐, 2-페닐에티닐 등을 들 수 있다.
탄소수 1 ∼ 30 의 알킬티오기는, -SRV 로 나타낸다. 이 RV 의 예로서 상기 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기를 들 수 있다. 알킬티오기의 탄소수는, 1 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴티오기는, -SRW 로 나타낸다. 이 RW 의 예로서 상기 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기를 들 수 있다. 아릴티오기의 고리 형성 탄소수는, 6 ∼ 20 인 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 치환기끼리가 서로 결합하여 고리 구조가 형성되는 경우, 고리 구조는, 포화 고리, 불포화 고리, 방향족 탄화수소 고리, 또는 복소 고리이다. 또, 치환기끼리가 서로 결합하여 형성된 고리 구조는, 치환기를 가지고 있어도 된다.
본 명세서에 있어서, 방향족 탄화수소 고리 및 복소 고리로서는, 상기 서술한 1 가의 기의 유래가 되는 고리 구조를 들 수 있다.
＜전자 기기＞
본 발명의 일 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자 (1) 는, 표시 장치나 발광 장치 등의 전자 기기에 사용할 수 있다. 표시 장치로서는, 예를 들어, 유기 EL 패널 모듈 등의 표시 부품, 텔레비젼, 휴대 전화, 태블릿 혹은 퍼스널 컴퓨터 등을 들 수 있다. 발광 장치로서는, 예를 들어, 조명, 혹은 차량용 등구 등을 들 수 있다.
〔제 2 실시 형태〕
제 2 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자의 구성에 대해 설명한다. 제 2 실시 형태의 설명에 있어서 제 1 실시 형태와 동일한 구성 요소는, 동일 부호나 명칭을 부여하는 등하여 설명을 생략 혹은 간략화한다. 또, 제 2 실시 형태에서는, 특별히 언급되지 않는 재료나 화합물에 대해서는, 제 1 실시 형태에서 설명한 재료나 화합물과 동일한 재료나 화합물을 사용할 수 있다.
제 2 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자는, 발광층이, 제 3 화합물을 추가로 포함하고 있는 점에서, 제 1 실시 형태에 관련된 유기 EL 소자와 다르다. 그 밖의 점에 대해서는 제 1 실시 형태와 동일하다.
(제 3 화합물)
제 3 화합물의 일중항 에너지는, 제 1 화합물의 일중항 에너지보다 크다.
제 2 실시 형태의 유기 EL 소자에 의하면 고효율인 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
제 2 실시 형태의 유기 EL 소자는, 발광층에, 지연 형광성의 제 1 화합물과, 형광 발광성의 제 2 화합물과, 제 1 화합물보다 큰 일중항 에너지를 갖는 제 3 화합물을 포함하고 있어 발광 효율이 향상된다. 발광 효율이 향상되는 이유로서는, 제 3 화합물이 포함되어 있음으로써 발광층의 캐리어 밸런스가 개선되기 때문이라고 생각된다.
도 5 는, 발광층에 있어서의 제 1 화합물, 제 2 화합물, 및 제 3 화합물의 에너지 준위의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5 에 있어서, S0 은, 기저 상태를 나타내고, S1(M1) 은, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M1) 은, 제 1 화합물의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, S1(M2) 는, 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M2) 는, 제 2 화합물의 최저 여기 삼중항 상태를 나타내고, S1(M3) 은, 제 3 화합물의 최저 여기 일중항 상태를 나타내고, T1(M3) 은, 제 3 화합물의 최저 여기 삼중항 상태를 나타낸다. 도 5 중의 S1(M1) 로부터 S1(M2) 로 향하는 파선의 화살표는, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태로부터 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태로의 펠스터형 에너지 이동을 나타낸다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 화합물로서 ΔST(M1) 이 작은 화합물을 사용하면, 최저 여기 삼중항 상태 T1(M1) 은, 열에너지에 의해, 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로 역항간 교차가 가능하다. 그리고, 제 1 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M1) 로부터 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로의 펠스터형 에너지 이동이 발생한다. 이 결과, 제 2 화합물의 최저 여기 일중항 상태 S1(M2) 로부터의 형광 발광을 관측할 수 있다. 이 TADF 기구에 의한 지연 형광을 이용하는 것에 의해서도, 이론적으로 내부 효율을 100 ％ 까지 높일 수 있다고 생각되고 있다.
·3 개의 성분의 비율
본 실시 형태에서는, 발광층에 있어서, 제 1 화합물의 함유율은, 10 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 제 2 화합물의 함유율은, 1 질량％ 이상 10 질량％ 이하인 것이 바람직하고, 제 3 화합물의 함유율은, 10 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 제 1 화합물의 함유율은, 20 질량％ 이상 80 질량％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 20 질량％ 이상 60 질량％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 발광층에 있어서의 제 1 화합물, 제 2 화합물, 및 제 3 화합물의 합계 함유율의 상한은, 100 질량％ 이다. 또한, 본 실시 형태는, 발광층에, 제 1 화합물, 제 2 화합물, 및 제 3 화합물 이외의 재료가 포함되는 것을 제외하지 않는다.
제 3 화합물로서는, 특별히 한정되지 않지만, 아민 화합물 이외의 화합물인 것이 바람직하다. 또, 예를 들어, 제 3 화합물로서는, 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 및 디벤조티오펜 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 유도체를 사용할 수 있다. 제 3 화합물은, 이들 유도체로 한정되지 않는다.
제 3 화합물은, 하나의 분자 중에 하기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조 및 하기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조 중 적어도 어느 하나를 포함하는 화합물인 것도 바람직하다.
[화학식 67]
Figure pat00067
상기 일반식 (31) 에 있어서, Y31 ∼ Y36 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 단, Y31 ∼ Y36 중 적어도 어느 하나는, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 상기 일반식 (32) 에 있어서, Y41 ∼ Y48 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 단, Y41 ∼ Y48 중 적어도 어느 하나는, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, X30 은, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자이다.
상기 일반식 (32) 에 있어서, Y41 ∼ Y48 중 적어도 2 개가 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, 당해 탄소 원자를 포함하는 고리 구조가 구축되어 있는 것도 바람직하다.
예를 들어, 상기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조가, 하기 일반식 (321), (322), (323), (324), (325) 및 (326) 으로 나타내는 부분 구조로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 부분 구조인 것이 바람직하다.
[화학식 68]
Figure pat00068
[화학식 69]
Figure pat00069
[화학식 70]
Figure pat00070
상기 일반식 (321) ∼ (326) 에 있어서, X30 은, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자이며, Y41 ∼ Y48 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며, X31 은, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 또는 탄소 원자이며, Y51 ∼ Y54 는, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이다.
본 실시 형태에 있어서는, 제 3 화합물은, 상기 일반식 (321) ∼ (326) 중 상기 일반식 (323) 으로 나타내는 부분 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (33) 으로 나타내는 기 및 하기 일반식 (34) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 기로서 제 3 화합물에 포함되는 것이 바람직하다.
하기 일반식 (33) 및 하기 일반식 (34) 로 나타내는 바와 같이, 결합 지점이 서로 메타 위치에 위치하는 것은, 77［K］에 있어서의 에너지 갭 T77K(M3) 을 높게 유지할 수 있기 때문에, 제 3 화합물로서 바람직하다.
[화학식 71]
Figure pat00071
상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, Y31, Y32, Y34 및 Y36 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 CR31 이며, R31 은, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 R31 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 실릴기, 치환 게르마늄기, 치환 포스핀옥사이드기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이며, 단, 상기 R31 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (33) 및 상기 일반식 (34) 에 있어서, 파선 부분은, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.
상기 일반식 (33) 에 있어서, 상기 Y31, 상기 Y32, 상기 Y34 및 상기 Y36 은, 각각 독립적으로, CR31 인 것이 바람직하고, 복수의 R31 은, 동일하거나, 또는 상이하다.
또, 상기 일반식 (34) 에 있어서, 상기 Y32, 상기 Y34 및 상기 Y36 은, 각각 독립적으로, CR31 인 것이 바람직하고, 복수의 R31 은, 동일하거나, 또는 상이하다.
치환 게르마늄기는, -Ge(R101)3 으로 나타내는 것이 바람직하다. R101 은, 각각 독립적으로, 치환기이다. 치환기 R101 은, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다. 복수의 R101 은, 서로 동일하거나, 또는 상이하다.
상기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조는, 하기 일반식 (35) 로 나타내는 기, 하기 일반식 (36) 으로 나타내는 기, 하기 일반식 (37) 로 나타내는 기, 하기 일반식 (38) 로 나타내는 기, 하기 일반식 (39) 로 나타내는 기, 및 하기 일반식 (30a) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 기로서 제 3 화합물에 포함되는 것이 바람직하다.
[화학식 72]
Figure pat00072
[화학식 73]
Figure pat00073
[화학식 74]
Figure pat00074
상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서, Y41, Y42, Y43, Y44, Y45, Y46, Y47, 및 Y48 은, 각각 독립적으로, 질소 원자 또는 CR32 이며, R32 는, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 R32 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 실릴기, 치환 게르마늄기, 치환 포스핀옥사이드기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이며, 단, 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (35), (36) 에 있어서, X30 은, 질소 원자이며, 상기 일반식 (37) ∼ (39), (30a) 에 있어서, X30 은, NR33, 산소 원자 또는 황 원자이며, R33 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 실릴기, 치환 게르마늄기, 치환 포스핀옥사이드기, 불소 원자, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기이며, 단, 상기 R33 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 것이 바람직하다.
상기 일반식 (35) ∼ (39), (30a) 에 있어서, 파선 부분은, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자 또는 다른 구조와의 결합 지점을 나타낸다.
상기 일반식 (35) 에 있어서, Y41 ∼ Y48 은, 각각 독립적으로, CR32 인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (36) 및 상기 일반식 (37) 에 있어서, Y41 ∼ Y45, Y47 및 Y48 은, 각각 독립적으로, CR32 인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (38) 에 있어서, Y41, Y42, Y44, Y45, Y47 및 Y48 은, 각각 독립적으로, CR32 인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (39) 에 있어서, Y42 ∼ Y48 은, 각각 독립적으로, CR32 인 것이 바람직하고, 상기 일반식 (30a) 에 있어서, Y42 ∼ Y47 은, 각각 독립적으로, CR32 인 것이 바람직하고, 복수의 R32 는, 동일하거나, 또는 상이하다.
제 3 화합물에 있어서, 상기 X30 은, 산소 원자 혹은 황 원자인 것이 바람직하고, 산소 원자인 것이 보다 바람직하다.
제 3 화합물에 있어서, 상기 R31, 및 상기 R32 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이고, 치환기로서의 상기 R31, 및 치환기로서의 상기 R32 는, 불소 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 및 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기로 이루어지는 군에서 선택되는 치환기인 것이 바람직하다. 상기 R31, 및 상기 R32 는, 수소 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 복소 고리기인 것이 보다 바람직하다. 단, 상기 R31, 및 상기 R32 에 있어서의 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 방향족 탄화수소기는, 비축합 고리인 것이 바람직하다.
제 3 화합물은, 방향족 탄화수소 화합물, 또는 방향족 복소 고리 화합물인 것도 바람직하다. 또, 제 3 화합물은, 분자 중에 축합 방향족 탄화수소 고리를 가지지 않은 것이 바람직하다.
·제 3 화합물의 제조 방법
제 3 화합물은, 예를 들어, 국제 공개 제2012/153780호 및 국제 공개 제2013/038650호 등에 기재된 방법에 의해 제조할 수 있다.
제 3 화합물에 있어서의 치환기의 예는, 예를 들어, 이하와 같지만, 본 발명은, 이들의 예로 한정되지 않는다.
방향족 탄화수소기 (아릴기라고 칭하는 경우가 있다.) 의 구체예로서는, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 나프틸기, 페난트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 벤조［c］페난트릴기, 벤조［g］크리세닐기, 벤조안트릴기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다.
치환기를 갖는 방향족 탄화수소기로서는, 톨릴기, 자일릴기, 9,9-디메틸플루오레닐기 등을 들 수 있다.
구체예가 나타내는 바와 같이, 아릴기는, 축합 아릴기 및 비축합 아릴기의 양방을 포함한다.
방향족 탄화수소기로서는, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 쿼터페닐기, 나프틸기, 트리페닐레닐기, 플루오레닐기가 바람직하다.
방향족 복소 고리기 (헤테로아릴기, 헤테로 방향족 고리기, 또는 복소 고리기라고 칭하는 경우가 있다.) 의 구체예로서는, 피롤릴기, 피라졸릴기, 피라지닐기, 피리미디닐기, 피리다지닐기, 피리딜기, 트리아지닐기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 이미다졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 인다졸릴기, 이미다조［1,2-a］피리디닐기, 푸릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 아자디벤조푸라닐기, 티오페닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조티오페닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 나프틸리디닐기, 카르바졸릴기, 아자카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 푸라자닐기, 벤즈옥사졸릴기, 티에닐기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 벤즈티아졸릴기, 트리아졸릴기, 테트라졸릴기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기 등을 들 수 있다.
방향족 복소 고리기로서는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기가 바람직하고, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 아자디벤조푸라닐기, 아자디벤조티오페닐기가 더욱 바람직하다.
제 3 화합물에 있어서, 치환 실릴기는, 치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기, 또는 치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기인 것도 바람직하다.
치환 혹은 무치환의 트리알킬실릴기의 구체예로서는, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기를 들 수 있다.
치환 혹은 무치환의 아릴알킬실릴기의 구체예로서는, 디페닐메틸실릴기, 디톨릴메틸실릴기, 페닐디메틸실릴기 등을 들 수 있다.
치환 혹은 무치환의 트리아릴실릴기의 구체예로서는, 트리페닐실릴기, 트리톨릴실릴기 등을 들 수 있다.
제 3 화합물에 있어서, 치환 포스핀옥사이드기는, 치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기인 것도 바람직하다.
치환 혹은 무치환의 디아릴포스핀옥사이드기의 구체예로서는, 디페닐포스핀옥사이드기, 디톨릴포스핀옥사이드기 등을 들 수 있다.
〔실시 형태의 변형〕
또한, 본 발명은, 상기 서술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서의 변경, 개량 등은, 본 발명에 포함된다.
예를 들어, 발광층은, 1 층에 한정되지 않고, 복수의 발광층이 적층되어 있어도 된다. 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 적어도 1 개의 발광층이 상기 제 1 화합물 및 상기 제 2 화합물을 포함하고 있으면 된다. 예를 들어, 그 밖의 발광층이, 형광 발광형의 발광층이어도, 삼중항 여기 상태로부터 직접 기저 상태로의 전자 천이에 의한 발광을 이용한 인광 발광형의 발광층이어도 된다.
또, 유기 EL 소자가 복수의 발광층을 갖는 경우, 이들의 발광층이 서로 인접하게 형성되어 있어도 되고, 중간층을 개재하여 복수의 발광 유닛이 적층된, 이른바 탠덤형의 유기 EL 소자여도 된다.
또, 예를 들어, 발광층의 양극측이나 음극측에 장벽층을 인접시켜 형성해도 된다. 장벽층은, 발광층에 접하여 배치되고, 정공, 전자 및 여기자 중 적어도 어느 하나를 저지하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 발광층의 음극측에서 접하여 장벽층이 배치된 경우, 당해 장벽층은, 전자를 수송하여, 정공이 당해 장벽층으로부터도 음극측의 층 (예를 들어, 전자 수송층) 에 도달하는 것을 저지한다. 유기 EL 소자가, 전자 수송층을 포함하는 경우에는, 발광층과 전자 수송층의 사이에 당해 장벽층을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 발광층의 양극측에서 접하여 장벽층이 배치된 경우, 당해 장벽층은, 정공을 수송하여, 전자가 당해 장벽층으로부터도 양극측의 층 (예를 들어, 정공 수송층) 에 도달하는 것을 저지한다. 유기 EL 소자가, 정공 수송층을 포함하는 경우에는, 발광층과 정공 수송층의 사이에 당해 장벽층을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 여기 에너지가 발광층으로부터 그 주변층으로 누출되지 않도록, 장벽층을 발광층에 인접시켜 형성해도 된다. 발광층에서 생성된 여기자가, 당해 장벽층으로부터도 전극측의 층 (예를 들어, 전자 수송층이나 정공 수송층) 으로 이동하는 것을 저지한다.
발광층과 장벽층은 접합되어 있는 것이 바람직하다.
그 외, 본 발명의 실시에 있어서의 구체적인 구조 및 형상 등은, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위에서 다른 구조 등으로 해도 된다.
실시예
본 발명에 관련된 실시예를 설명한다. 본 발명은 이들의 실시예에 의해 한정되지 않는다.
〔화합물의 합성〕
＜합성 실시예 1＞ 화합물 TADF-1 의 합성
(1) 중간체 A 의 합성
[화학식 75]
Figure pat00075
3 구 플라스크에, 2-플루오로페닐보론산 7.0 g (50 mmmol), 2-클로로-4,6-디페닐트리아진 13.4 g (50 mmol), 2 M 탄산나트륨 수용액 62.5 ㎖, 1,2-디메톡시에탄 (DME) 100 ㎖, 및 톨루엔 100 ㎖ 를 첨가하고, 이어서, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 1.73 (1.5 mmol) 을 추가로 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 8 시간, 가열 환류 교반했다. 가열 환류 교반 후, 유기층을 분취했다. 분취한 유기층을 감압하에서 농축하고, 얻어진 잔류물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 전개 용매로서 톨루엔 용매를 사용했다. 정제 후, 얻어진 고체를 메탄올로 현탁 세정함으로써, 중간체 A 를 백색 고체로 얻었다. 수량은 11.6 g, 수율은 71 ％ 였다.
(2) 화합물 TADF-1 의 합성
[화학식 76]
Figure pat00076
3 구 플라스크에, 카르바졸 7.3 g (43.6 mmol), 중간체 A 8.0 g (24.4 mmol), 탄산칼륨 7.4 g (53.5 mmol), 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 50 ㎖ 를 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 20 시간, 150 ℃ 에서 가열 교반했다. 가열 교반 후, 반응 용액을 물 200 ㎖ 에 따라, 석출된 고체를 여집(濾集)했다. 이어서, 이 고체를 에탄올로 반복하여 현탁 세정함으로써, 목적물 (화합물 TADF-1) 을 백색 고체로 얻었다. 수량은 6.3 g, 수율은 54 ％ 였다. FD-MS (Field Desorption Mass Spectrometry) 분석의 결과, 분자량 474 에 대해 m/e = 474 였다.
＜합성 실시예 2＞ 화합물 TADF-2 의 합성
(1) 중간체 B 의 합성
[화학식 77]
Figure pat00077
합성 실시예 1 의 (1) 에 기재한 것 중, 2-플루오로페닐보론산을 2,3-디플루오로페닐보론산으로 변경한 것 이외에는, 합성 실시예 1 의 (1) 과 동일하게 하여 중간체 B 를 합성했다. 수율은, 92 ％ 였다.
(2) 화합물 TADF-2 의 합성
[화학식 78]
Figure pat00078
3 구 플라스크에, 카르바졸 6.0 g (35.9 mmol), 중간체 B 2.5 g (7.24 mmol), 탄산세슘 11.8 g (36.2 mmol), 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 30 ㎖ 를 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 40 시간, 150 ℃ 에서 가열 교반했다. 가열 교반 후, 반응 용액을 물 200 ㎖ 에 따라, 석출된 고체를 여집했다. 이어서, 이 고체를 에탄올 및 아세톤으로 반복하여 현탁 세정함으로써, 목적물 (화합물 TADF-2) 을 담황색 고체로 얻었다. 수량은 3.6 g, 수율은, 77 ％ 였다. FD-MS 분석의 결과, 분자량 639 에 대해 m/e = 639 였다.
＜합성 실시예 3＞ 화합물 TADF-3 의 합성
(1) 중간체 C 의 합성
[화학식 79]
Figure pat00079
합성 실시예 1 의 (1) 에 기재한 것 중, 2-플루오로페닐보론산을 2,3,4-트리플루오로페닐보론산으로 변경한 것 이외에는, 합성 실시예 1 의 (1) 과 동일하게 하여 합성했다. 수율은, 82 ％ 였다.
(2) 화합물 TADF-3 의 합성
[화학식 80]
Figure pat00080
3 구 플라스크에, 카르바졸 10.8 g (64.4 mmol), 중간체 C 3.9 g (10.7 mmol), 탄산세슘 21.0 g (64.4 mmol), 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 50 ㎖ 를 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 24 시간, 150 ℃ 에서 가열 교반했다. 가열 교반 후, 반응 용액을 물 300 ㎖ 에 따라, 석출된 고체를 여집했다. 이어서, 이 고체를 에탄올, 아세톤, 아세트산에틸로 반복하여 현탁 세정함으로써, 목적물 (화합물 TADF-3) 을 담황색 고체로 얻었다. 수량은, 7.5 g, 수율은, 87 ％ 였다. FD-MS 분석의 결과, 분자량 804 에 대해 m/e = 804 였다.
＜합성 실시예 4＞ 화합물 TADF-4 의 합성
(1) 중간체 D 의 합성
[화학식 81]
Figure pat00081
합성 실시예 1 의 (1) 에 기재한 것 중, 2-플루오로페닐보론산을 2,6-디플루오로페닐보론산으로 변경한 것 이외에는, 합성 실시예 1 의 (1) 과 동일하게 하여 합성했다. 수율은, 91 ％ 였다.
(2) 화합물 TADF-4 의 합성
[화학식 82]
Figure pat00082
3 구 플라스크에, 카르바졸 3.3 g (19.7 mmol), 중간체 D 3.1 g (9.0 mmol), 탄산세슘 6.4 g (19.7 mmol), 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 20 ㎖ 를 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 48 시간, 150 ℃ 에서 가열 교반했다. 가열 교반 후, 반응 용액을 물 300 ㎖ 에 따라, 석출된 고체를 여집했다. 이어서, 이 고체를 에탄올, 아세톤, 아세트산에틸로 반복하여 현탁 세정함으로써, 목적물 (화합물 TADF-4) 을 백색 고체로 얻었다. 수량은 4.0 g, 수율은 69 ％ 였다. FD-MS 분석의 결과, 분자량 639 에 대해 m/e = 639 였다.
＜합성 실시예 5＞ 화합물 TADF-5 의 합성
(1) 중간체 E 의 합성
[화학식 83]
Figure pat00083
벤즈아미딘염산염 19.3 g (123.5 mmol) 을 에탄올 100 ㎖ 에 첨가하고, 수산화나트륨 5.4 g (134.6 mmol) 을 첨가한 후, 90 ℃ 로 가열했다. 이어서, 에탄올 30 ㎖ 에 용해한 2,3,5,6-테트라플루오로벤즈알데히드 10.0 g (56.1 mmol) 을 적하하고, 계속해서 90 ℃ 에서 24 시간 교반했다. 석출된 고체를 여집하고, 그 고체를 에탄올로 세정함으로써, 중간체 E 9.0 g 을 얻었다.
(2) 화합물 TADF-5 의 합성
[화학식 84]
Figure pat00084
3 구 플라스크에, 카르바졸 5.3 g (31.4 mmol), 중간체 E 2.0 g (5.2 mmol), 탄산세슘 10.2 g (31.4 mmol), 및 N-메틸-2-피롤리돈 (NMP) 20 ㎖ 를 첨가하고, 아르곤 분위기하에서 24 시간, 150 ℃ 에서 가열 교반했다. 가열 교반 후, 반응 용액을 물 300 ㎖ 에 따라, 석출된 고체를 여집했다. 이어서, 이 고체를 에탄올, 아세톤, 아세트산에틸로 반복하여 현탁 세정함으로써, 목적물 (화합물 TADF-5) 을 담황색 고체로 얻었다. 수량은 3.0 g, 수율은 59 ％ 였다. FD-MS 분석의 결과, 분자량 970 에 대해 m/e = 970 이었다.
＜화합물의 평가＞
다음으로, 본 실시예에서 사용한 화합물의 물성을 측정했다. 측정 방법 및 산출 방법을 이하에 나타낸다.
〔형광 수명의 측정〕
형광 수명 측정용 시료는 이하의 방법으로 제작했다.
구체적으로는, 석영 기판에, 진공 증착 장치를 사용하여 하기 조성 및 막두께가 되도록 증착막을 형성했다.
형광 수명 측정용 시료 1 ： (조성) TADF-1, (막두께) 100 nm
동일한 방법으로, 화합물 TADF-2 를 사용한 형광 수명 측정용 시료 2, 화합물 TADF-3 을 사용한 형광 수명 측정용 시료 3, 및 화합물 REF-1 을 사용한 형광 수명 측정용 시료 4 를 각각 제작했다.
[화학식 85]
Figure pat00085
제작한 형광 수명 측정용 시료 1 ∼ 4 에 대해, 지연 형광 수명을 측정했다. 지연 형광 수명의 측정에는, 형광 수명 광도계 TemPro (주식회사 호리바 제작소 제조) 를 사용했다. 지연 형광 수명의 측정에 있어서의 여기 광원으로서, 반도체 펄스 LED 광원 NanoLED-340 또는 반도체 펄스 LED 광원 SpectralLED-355 를 사용했다. 여기 광원은 지연 형광 수명에 따라 구분하여 사용했다. 측정은 실온에서 실시했다.
형광 수명의 측정 결과를 도 6 에 나타낸다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 화합물 TADF1, 화합물 TADF2 및 화합물 TADF3 은, 모두 지연 형광 발광성의 화합물이며, 비교로서 사용한 화합물 REF-1 에 비해, 마이크로초 오더의 지연 형광 발광이 대폭 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 이는, 화합물 TADF1, 화합물 TADF2 및 화합물 TADF3 에 있어서는, 전자 억셉터 부위 (이들 화합물의 경우에는, 트리아진 고리에 상당한다.) 가 결합한 방향 고리의 오르토 위치에 치환기가 결합하고 있음으로써, 전자 억셉터 부위와 전자 도너 부위 (이들 화합물의 경우에는, 카르바졸 고리에 상당한다.) 의 분리가 좋아진 효과에 의한다고 추측된다.
또, 전자 도너 부위를 인접하는 탄소 원자에 결합시킨 화합물 TADF-2 및 화합물 TADF-3 은, 화합물 REF-1 에 비해, 더욱 지연 형광 발광이 증대하고 있는 점에서, 전자 도너 부위 (이들 화합물의 경우에는, 카르바졸 고리에 상당한다.) 끼리의 분자 내 상호 작용은, 지연 형광 발광의 증대에 기여하는 것이 추측된다.
(일중항 에너지 S)
일중항 에너지 S 는, 다음과 같이 하여 측정했다. 측정 대상이 되는 화합물의 10 ㎛ol/ℓ 톨루엔 용액을 조제하여 석영 셀에 넣고, 상온 (300 K) 에서 이 시료의 흡수 스펙트럼 (세로축 ： 발광 강도, 가로축 ： 파장으로 한다.) 을 측정했다. 이 흡수 스펙트럼의 장파장측의 하강에 대해 접선을 그어, 그 접선과 가로축의 교점의 파장치 λedge［nm］를 다음에 나타내는 환산식 2 에 대입하여 일중항 에너지를 산출했다.
환산식 2 ： S［eV］= 1239.85/λedge
본 실시예에서는, 흡수 스펙트럼을 히타치사 제조의 분광 광도계 (장치명 ： U3310) 로 측정했다. 또한, 흡수 스펙트럼 측정 장치는, 여기서 사용한 장치로 한정되지 않는다.
산출한 일중항 에너지 S 를 이하에 나타낸다.
TADF-1 ： 2.9 eV
TADF-2 ： 2.9 eV
TADF-3 ： 2.9 eV
DPEPO ： 4.0 eV (문헌치 ： APPLIED PHYSICS LETTERS 101, 093306 (2012))
＜유기 EL 소자의 제작, 및 평가＞
유기 EL 소자를 이하와 같이 제작하여, 평가했다.
(실시예 1)
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명 전극 (양극) 이 형성된 유리 기판 (지오마틱사 제조) 을, 이소프로필알코올 중에서 5 분간 초음파 세정을 실시한 후, UV 오존 세정을 30 분간 실시했다. ITO 의 막두께는, 130 nm 로 했다.
세정 후의 투명 전극 라인이 형성된 상기 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 먼저 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에 투명 전극을 덮도록 하여 화합물 HI 를 증착하고, 막두께 5 nm 의 정공 주입층을 형성했다.
다음으로, 정공 주입층 상에, 화합물 HT-1 을 증착하여, HI 막 상에 막두께 80 nm 의 제 1 정공 수송층을 형성했다.
다음으로, 이 제 1 정공 수송층 상에, 화합물 HT-2 를 증착하여, 막두께 15 nm 의 제 2 정공 수송층을 형성했다.
또한, 이 제 2 정공 수송층 상에, mCP 를 증착하여, 막두께 5 nm 의 제 3 정공 수송층을 형성했다.
제 1 화합물로서의 화합물 TADF-1 과 제 2 화합물로서의 화합물 BD-1 과 제 3 화합물로서의 화합물 DPEPO 를 공증착하여, 막두께 25 nm 의 발광층을 형성했다. 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 의 농도를 24 질량％ 로 하고, 화합물 BD-1 의 농도를 1 질량％ 로 하고, 화합물 DPEPO 의 농도를 75 질량％ 로 했다.
다음으로, 이 발광층 상에, 화합물 ET-1 을 증착하여, 막두께 5 nm 의 제 1 전자 수송층을 형성했다.
다음으로, 이 제 1 전자 수송층 상에, 화합물 ET-2 를 증착하여, 막두께 20 nm 의 제 2 전자 수송층을 형성했다.
다음으로, 이 제 2 전자 수송층 상에, 불화리튬 (LiF) 을 증착하여, 막두께 1 nm 의 전자 주입성 전극 (음극) 을 형성했다.
그리고, 이 전자 주입성 전극 상에, 금속 알루미늄 (Al) 을 증착하여, 막두께 80 nm 의 금속 Al 음극을 형성했다.
실시예 1 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-1 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
또한, 괄호 내의 숫자는, 막두께 (단위 ： nm) 를 나타낸다. 또, 동 괄호 내에 있어서, 퍼센트 표시된 숫자는, 발광층에 있어서의 제 1 화합물, 제 2 화합물 및 제 3 화합물의 비율 (질량％) 을 나타낸다.
(실시예 2)
실시예 2 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 TADF-2 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 2 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-2 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(실시예 3)
실시예 3 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 TADF-3 을 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 3 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-3 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(실시예 4)
실시예 4 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 TADF-4 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 4 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-4 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(실시예 5)
실시예 5 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 TADF-5 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 5 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-5 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(실시예 6)
실시예 6 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 BD-1 대신에 화합물 BD-2 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 6 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-1 : BD-2 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(실시예 7)
실시예 7 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 TADF-5 를 사용하고, 화합물 BD-1 대신에 화합물 BD-2 를 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
실시예 7 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : TADF-5 : BD-2 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
(비교예 1)
비교예 1 의 유기 EL 소자는, 실시예 1 의 발광층에 있어서의 화합물 TADF-1 대신에 화합물 REF-1 을 사용한 것 이외는, 실시예 1 과 동일하게 하여 제작했다.
비교예 1 의 유기 EL 소자의 소자 구성을 약식적으로 나타내면, 다음과 같다.
ITO(130)/HI(5)/HT-1(80)/HT-2(15)/mCP(5)/DPEPO : REF-1 : BD-1 (25,75 ％ : 24 ％ : 1 ％)/ET-1(5)/ET-2(20)/LiF(1)/Al(80)
유기 EL 소자의 제조에 사용한 화합물을 이하에 나타낸다.
[화학식 86]
Figure pat00086
[화학식 87]
Figure pat00087
[화학식 88]
Figure pat00088
[화학식 89]
Figure pat00089
〔유기 EL 소자의 평가〕
실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 에 있어서 제작한 유기 EL 소자에 대해, 이하의 평가를 실시했다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
·외부 양자 효율 EQE
전류 밀도가 0.1 mA/㎠ 가 되도록 소자에 전압을 인가했을 때의 분광 방사 휘도 스펙트럼을 분광 방사 휘도계 CS-1000 (코니카 미놀타 주식회사 제조) 으로 계측했다. 얻어진 상기 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터, 램버시안 방사를 실시했다고 가정하고 외부 양자 효율 EQE (단위 ： ％) 를 산출했다.
·주피크 파장 λp
전류 밀도가 0.1 mA/㎠ 가 되도록 유기 EL 소자에 전압을 인가했을 때의 분광 방사 휘도 스펙트럼을 분광 방사 휘도계 CS-1000 (코니카 미놀타 주식회사 제조) 으로 계측하고, 얻어진 분광 방사 휘도 스펙트럼으로부터, 주피크 파장 λp 를 구했다. 또한, 주피크 파장 λp 는, 스펙트럼에 있어서 발광 강도가 최대가 되는 피크의 파장으로 했다.
Figure pat00090
표 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일례에 관련된 지연 형광성의 화합물 TADF1 ∼ TADF5 를 사용한 실시예 1 ∼ 7 의 유기 EL 소자는, 화합물 REF-1 을 사용한 비교예 1 에 비해, 대폭으로 외부 양자 효율이 향상되고 있는 것을 알 수 있다. 또, 주피크 파장으로부터, 본 실시예 및 비교예의 유기 EL 소자의 발광은, 형광 발광성의 화합물인 BD-1 및 BD-2 에서 유래하는 발광인 것을 알 수 있다.
1 : 유기 EL 소자
3 : 양극
4 : 음극
5 : 발광층

Claims (21)

  1. 양극과,
    발광층과,
    음극을 포함하고,
    상기 발광층은, 하기 일반식 (1) 로 나타내는 지연 형광성의 제 1 화합물, 및 형광 발광성의 제 2 화합물을 포함하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 1]

    ［상기 일반식 (1) 중,
    Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    ArEWG 는, 고리 내에 질소 원자를 1 개 이상 포함하는 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 또는 1 개 이상의 시아노기로 치환되어 있는 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기이며,
    ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고,
    n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이며,
    Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    [화학식 4]

    [화학식 5]

    [화학식 6]

    [화학식 7]

    [화학식 8]

    ［상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 중,
    X1 ∼ X20 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
    단,
    상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1e) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1f) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1g) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 및 X19 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1h) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1i) 에 있어서, X5 ∼ X8 및 X18 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1j) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 및 X19 를 포함하는 고리와 X13 ∼ X16 및 X20 을 포함하는 고리를 연결하는 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
    A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
    R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은, 하기 일반식 (10) 으로 나타내는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 9]

    ［상기 일반식 (10) 중,
    Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며,
    Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이며,
    Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며,
    복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고,
    n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이며,
    Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.]
    [화학식 10]

    [화학식 11]

    ［상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 중,
    X1 ∼ X16 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
    단,
    상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 상이하고,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
    A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
    R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.]
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은, 하기 일반식 (11) 로 나타내는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 12]

    ［상기 일반식 (11) 중,
    Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며,
    Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이며,
    Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며,
    복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ar1 ∼ Ar5 중 적어도 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
    [화학식 13]

    [화학식 14]

    ［상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 중,
    X1 ∼ X16 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
    단,
    상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
    A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
    R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은, 하기 일반식 (11a), 하기 일반식 (11b), 또는 하기 일반식 (11c) 로 나타내는 화합물인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 15]

    [화학식 16]

    ［상기 일반식 (11a), (11b) 및 (11c) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.］
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 화합물은, 하기 일반식 (11aa), 하기 일반식 (11bb), 또는 하기 일반식 (11cc) 로 나타내는 화합물인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 17]

    [화학식 18]

    ［상기 일반식 (11aa) ∼ (11cc) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.］
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ar1 및 Ar2 가, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이거나, 또는
    Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ar1, Ar2 및 Ar3 이, 상기 일반식 (1a) ∼ (1j) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식 (1a) 또는 상기 일반식 (1aa) 에 있어서, X1 ∼ X8 이 Rx 가 결합하는 탄소 원자 (C-Rx) 인 경우, 치환기로서의 복수의 Rx 는, 고리를 형성하지 않는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Y1, Y3, 및 Y5 중, 적어도 어느 하나는, N 인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Y1, 및 Y3 은, N 이며,
    Y2, Y4, 및 Y5 는, C-Ry 인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  11. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Y1, 및 Y5 는, N 이며,
    Y2, Y3, 및 Y4 는, C-Ry 인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  12. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Y1, Y3, 및 Y5 는, N 이며,
    Y2, 및 Y4 는, C-Ry 인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은, 제 3 화합물을 추가로 포함하고,
    상기 제 3 화합물의 일중항 에너지는, 상기 제 1 화합물의 일중항 에너지보다 큰 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 3 화합물은, 하나의 분자 중에 하기 일반식 (31) 로 나타내는 부분 구조 및 하기 일반식 (32) 로 나타내는 부분 구조 중 적어도 어느 하나를 포함하는 화합물인 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
    [화학식 19]

    (상기 일반식 (31) 에 있어서,
    Y31 ∼ Y36 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    단, Y31 ∼ Y36 중 적어도 어느 하나는, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (32) 에 있어서,
    Y41 ∼ Y48 은, 각각 독립적으로, 질소 원자, 또는 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    단, Y41 ∼ Y48 중 적어도 어느 하나는, 제 3 화합물의 분자 중에 있어서의 다른 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    X30 은, 질소 원자, 산소 원자, 또는 황 원자이다.)
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극과 상기 발광층의 사이에 정공 수송층을 포함하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 발광층의 사이에 전자 수송층을 포함하는 유기 일렉트로 루미네선스 소자.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 일렉트로 루미네선스 소자를 구비하는 전자 기기.
  18. 하기 일반식 (10) 으로 나타내는 화합물.
    [화학식 20]

    ［상기 일반식 (10) 중,
    Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며,
    Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이며,
    Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며,
    복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    ArX 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 ArX 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    n 은, 0 이상 5 이하의 정수를 나타내고,
    n 이 2 이상인 경우는, 복수의 ArX 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    고리 (A) 는, 5 원자 고리, 6 원자 고리, 또는 7 원자 고리이며,
    Ar1 및 ArX 중 적어도 어느 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
    [화학식 21]

    [화학식 22]

    ［상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 중,
    X1 ∼ X16 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
    단,
    상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
    A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
    R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
  19. 제 18 항에 있어서,
    하기 일반식 (11) 로 나타내는 화합물.
    [화학식 23]

    ［상기 일반식 (11) 중,
    Y1 ∼ Y5 는, 각각 독립적으로, N, C-CN 또는 C-Ry 이며,
    Y1 ∼ Y5 중, 적어도 하나는, N 또는 C-CN 이며,
    Ry 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ry 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 기이며,
    복수의 Ry 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    Ar1 은, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Ar2 ∼ Ar5 는, 각각 독립적으로, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 카르복시기, 및 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ar1 ∼ Ar5 중 적어도 하나는, 하기 일반식 (1a) ∼ (1c) 로 나타내는 기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
    [화학식 24]

    [화학식 25]

    ［상기 일반식 (1a) ∼ (1c) 중,
    X1 ∼ X16 은, 각각 독립적으로, N 또는 C-Rx 이며,
    단,
    상기 일반식 (1b) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, X9 ∼ X12 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며, X9 ∼ X12 중 어느 하나는, X5 ∼ X8 중 어느 하나와 결합하는 탄소 원자이며,
    상기 일반식 (1c) 에 있어서, X5 ∼ X8 중 어느 하나는, A2 를 포함하는 고리에 있어서의 질소 원자와 결합하는 탄소 원자이며,
    Rx 는, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 치환기이며, 치환기로서의 Rx 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 동일하거나, 또는 상이하고,
    치환기로서의 복수의 Rx 는, 서로 직접 결합하여 고리를 형성하거나, 헤테로 원자를 개재하여 고리를 형성하거나, 또는 고리를 형성하지 않고,
    A1 및 A2 는, 각각 독립적으로, 단결합, O, S, C(R1)(R2), Si(R3)(R4), C(=O), S(=O), SO2, 또는 N(R5) 이며,
    R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 치환기이며, 치환기로서의 R1 ∼ R5 는, 각각 독립적으로, 치환기 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 치환 실릴기, 시아노기, 니트로기, 및 카르복시기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이며,
    Ara 는, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 6 ∼ 30 의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 원자수 5 ∼ 30 의 헤테로아릴기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1 ∼ 30 의 플루오로알킬기, 치환 혹은 무치환의 고리 형성 탄소수 3 ∼ 30 의 시클로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 7 ∼ 30 의 아르알킬기, 치환 포스포릴기, 및 치환 실릴기로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나의 기이다.］
  20. 제 19 항에 있어서,
    하기 일반식 (11a), 하기 일반식 (11b), 또는 하기 일반식 (11c) 로 나타내는 화합물.
    [화학식 26]

    [화학식 27]

    ［상기 일반식 (11a), (11b) 및 (11c) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, A1, A2, R1 ∼ R5, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.］
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    하기 일반식 (11aa), 하기 일반식 (11bb), 또는 하기 일반식 (11cc) 로 나타내는 화합물.
    [화학식 28]

    [화학식 29]

    ［상기 일반식 (11aa), (11bb) 및 (11cc) 중, Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 는, 각각 전술한 Y1 ∼ Y5, Ry, Ar2 ∼ Ar5, X1 ∼ X16, Rx, 및 Ara 와 동일한 의미를 나타낸다.]
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