KR20160042065A

KR20160042065A - 유기 금속 착물, 발광 재료, 지연 형광체 및 유기 발광 소자

Info

Publication number: KR20160042065A
Application number: KR1020167006180A
Authority: KR
Inventors: 유미 사카이; 히로시 미야자키; 지하야 아다치; 나오토 노우츠카
Original assignee: 고쿠리쓰다이가쿠호진 규슈다이가쿠; 다이덴 가부시키가이샤; 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-04-18
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: JP6542122B2; EP3031805A4; JPWO2015019725A1; EP3031805B1; US20160185765A1; US9957260B2; TWI641603B; WO2015019725A1; CN105636949A; TW201842162A; EP3031805A1; KR102207643B1; TW201509934A; CN105636949B; TWI664268B

Abstract

하기 일반식으로 나타내는 유기 금속 착물은, 유기 일렉트로루미네선스 소자 등에 사용하는 발광 재료로서 유용하다. X 는 O, S 또는 -N(R⁷)- ; Y 는 O, S 또는 -N(-SO₂-R⁸)- ; R¹ ∼ R⁸은 H, 알킬기 또는 아릴기 ; Z¹ 및 Z² 중 적어도 일방은 페녹사진-10-일기, 페노티아진-10-일기, 페나진-10-일기 등 ; M 은 주기율표의 수소를 제외한 제 1, 2, 11, 12 또는 13 족 원소 ; L 은 배위자 ; n 은 1 ∼ 3 ; m 은 0 ∼ 2 의 정수이다.

Description

유기 금속 착물, 발광 재료, 지연 형광체 및 유기 발광 소자{ORGANIC METAL COMPLEX, LUMINESCENT MATERIAL, DELAYED PHOSPHOR AND ORGANIC LIGHT-EMITTING ELEMENT}

본 발명은 발광 재료로서 유용한 유기 금속 착물과 그것을 사용한 유기 발광 소자에 관한 것이다.

유기 일렉트로루미네선스 소자 (유기 EL 소자) 등의 유기 발광 소자의 발광 효율을 높이는 연구가 왕성하게 행해지고 있다. 특히, 유기 일렉트로루미네선스 소자를 구성하는 전자 수송 재료, 정공 수송 재료, 발광 재료 등을 새롭게 개발하여 조합함으로써, 발광 효율을 높이는 연구가 다양하게 이루어져 왔다. 그 중에는 복소고리 화합물을 배위자로 갖는 유기 금속 착물을 이용한 유기 일렉트로루미네선스 소자에 관한 연구도 보인다.

특허문헌 1, 2 에는, 하기 일반식으로 나타내는 킬레이트 화합물을 발광층의 발광 재료 또는 호스트 재료로서 사용하는 것이 기재되어 있다. 하기 일반식에 있어서의 X 및 Z 는 C, S, Se, Te, N, P 에서 선택되는 어느 원소, Y 는 C, N, P 에서 선택되는 어느 원소이고, 또한 A1 은 상기한 Y 에 대하여 오르토 위치에 수산기가 결합된 방향족 화합물 혹은 복소고리 화합물의 기이고, A2 는 상기한 X, Z 가 결합한 각 탄소와 결합하여 방향족 화합물 혹은 복소고리 화합물을 구성하고, A1 및 A2 는 치환기를 갖고 있어도 된다고 규정되어 있다.

[화학식 1]

특허문헌 3 에는, 하기 일반식으로 나타내는 옥사졸 금속 착물을 유기 발광층의 재료로서 사용한 예가 기재되어 있다. 하기 일반식으로 나타내는 R¹내지 R⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기, 아르알킬기, 알케닐기, 알릴기, 시아노기, 아미노기, 아미드기, 알콕시카르보닐기, 카르복실기, 알콕시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 방향족 탄화수소기 또는 치환기를 갖고 있어도 되는 방향족 복소고리기를 나타내고, M 은 베릴륨, 아연, 카드뮴, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 스칸듐, 이트륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 코발트, 구리 또는 니켈을 나타내고, n 은 1 에서 3 까지의 정수인 것으로 규정되어 있다.

[화학식 2]

또한, 특허문헌 4, 5 에는, 특허문헌 3 에 기재된 옥사졸 골격과 동일한 골격을 갖는 금속 착물을 발광층의 발광 재료 또는 호스트 재료에 사용하는 것이 기재되고, 특허문헌 6, 7 에는, 페닐벤조옥사졸을 배위자로 하는 금속 착물을 발광층의 호스트 재료로서 사용하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 평9-279136호 특허문헌 2 : 미국 특허 5,779,937호 특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 평6-336586호 특허문헌 4 : 일본 공개특허공보 2000-100569호 특허문헌 5 : 일본 공개특허공보 2005-11610호 특허문헌 6 : 일본 특허 제4278186호 특허문헌 7 : 국제 공개 O098/51757호

그러나, 상기한 각 특허문헌에 기재되는 유기 금속 착물의 발광 특성은 충분히 만족할 수 있는 것은 아니다. 그래서, 본 발명자들은 발광 재료로서 유용한 유기 금속 착물의 일반식을 이끌어내고, 또한 발광 효율이 높은 유기 발광 소자의 구성을 일반화하는 것을 목적으로 하여 예의 검토를 진행시켰다.

본 발명자들은, 상기한 각 문헌에 기재된 유기 금속 착물에서는 배위자가 주로 억셉터로서 기능하는 것으로, 도너성이 부족한 점이 발광 특성을 충분히 개선할 수 없는 원인으로 되어 있다고 생각하였다. 그리고, 옥사졸 골격 또는 이것과 유사한 골격을 갖는 배위자에 도너성을 갖는 복소고리기를 도입함으로써, 유기 금속 착물의 발광 특성이 각별히 개선되는 것을 알아내었다. 또한, 이들 유기 금속 착물군에 지연 형광 재료로서 유용한 것이 포함되는 것을 알아내어, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 저렴하게 제공할 수 있음을 분명히 하였다. 본 발명자들은 이러한 지견에 근거하여, 상기 과제를 해결하는 수단으로서 이하의 본 발명을 제공하기에 이르렀다.

[1] 하기 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물.

[화학식 3]

[일반식 (1) 에 있어서, X 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(R⁷)- 을 나타낸다. Y 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(-SO₂-R⁸)- 을 나타낸다. R¹ ∼ R⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. Z¹ 및 Z² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기를 나타낸다. 단, Z¹ 및 Z² 중 어느 1 개는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기이다. M 은 주기율표의 수소를 제외한 제 1 족, 제 2 족, 제 11 족, 제 12 족 또는 제 13 족 원소를 나타낸다. L 은 M 의 상방에 기재되는 배위자의 일반식에 포함되지 않은 배위자를 나타낸다. n 은 1 ∼ 3 의 정수이고, m 은 0 ∼ 2 의 정수이다.]

[화학식 4-1]

[화학식 4-2]

[일반식 (A) ∼ (E) 에 있어서, R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R²¹ 과 R²², R²² 와 R²³, R²³ 과 R²⁴, R²⁵ 와 R²⁶, R²⁶ 과 R²⁷, R²⁷ 과 R²⁸, R³¹ 과 R³², R³² 와 R³³, R³³ 과 R³⁴, R³⁵ 와 R³⁶, R³⁶ 과 R³⁷, R³⁷ 과 R³⁸, R⁴¹ 과 R⁴², R⁴² 와 R⁴³, R⁴³ 과 R⁴⁴, R⁴⁵ 와 R⁴⁶, R⁴⁶ 과 R⁴⁷, R⁴⁷ 과 R⁴⁸, R⁵¹ 과 R⁵², R⁵² 와 R⁵³, R⁵³ 과 R⁵⁴, R⁵⁵ 와 R⁵⁶, R⁵⁶ 과 R⁵⁷, R⁵⁷ 과 R⁵⁸, R⁵⁹ 와 R⁶⁰, R⁶¹ 과 R⁶², R⁶² 와 R⁶³, R⁶³ 과 R⁶⁴, R⁶⁵ 와 R⁶⁶, R⁶⁶ 과 R⁶⁷, R⁶⁷ 과 R⁶⁸, R⁶⁹ 와 R⁷⁰ 은 서로 결합하여 고리상 구조를 형성하고 있어도 된다.]

[2] 일반식 (1) 의 Z² 가 상기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 유기 금속 착물.

[3] 일반식 (1) 의 Z¹ 이 상기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 유기 금속 착물.

[4] 일반식 (1) 의 Z¹또는 Z² 가 상기 일반식 (A) 또는 상기 일반식 (B) 로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [3] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물.

[5] 일반식 (1) 의 M 이 Zn 또는 Li 인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [4] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물.

[6] 일반식 (1) 의 Y 가 산소 원자인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [5] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물.

[7] 일반식 (1) 의 m 이 1 또는 2 인 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [6] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물.

[8] Z 가 치환 혹은 무치환의 아릴옥시 배위자인 것을 특징으로 하는 [7] 에 기재된 유기 금속 착물.

[9] Z 가 치환 혹은 무치환의 디아릴아미노기로 치환된 아릴옥시 배위자인 것을 특징으로 하는 [8] 에 기재된 유기 금속 착물.

[10] 하기 식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.

식 (Ⅰ) S_C－T_C ≤ 0.2 eV

식 (Ⅱ) S_L－T_L ≤ 0.2 eV

[식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 에 있어서, S_C 는 유기 금속 착물의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_C 는 유기 금속 착물의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, S_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타낸다.]

[11] [1] ∼ [10] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물로 이루어지는 발광 재료.

[12] [1] ∼ [10] 중 어느 1 항에 기재된 유기 금속 착물로 이루어지는 지연 형광체.

[13] [11] 에 기재된 발광 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.

[14] 지연 형광을 방사하는 것을 특징으로 하는 [13] 에 기재된 유기 발광 소자.

[15] 유기 일렉트로루미네선스 소자인 것을 특징으로 하는 [13] 또는 [14] 에 기재된 유기 발광 소자.

본 발명의 유기 금속 착물은, 발광 재료로서 유용하다. 또한, 본 발명의 유기 금속 착물 중에는 지연 형광을 방사하는 것이 포함되어 있다. 본 발명의 유기 금속 착물을 발광 재료로서 사용한 유기 발광 소자는 높은 발광 효율을 실현할 수 있다.

도 1 은 유기 일렉트로루미네선스 소자의 층 구성예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 는 실시예 1 의 화합물 1 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 3 은 실시예 1 의 화합물 1 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 4 는 실시예 1 의 화합물 1 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 5 는 실시예 2 의 화합물 2 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 6 은 실시예 2 의 화합물 2 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 7 은 실시예 3 의 화합물 3 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 8 은 실시예 3 의 화합물 3 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 9 는 실시예 4 의 화합물 13 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 10 은 실시예 4 의 화합물 13 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 11 은 실시예 4 의 화합물 13 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 12 는 실시예 5 의 화합물 25 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 13 은 실시예 5 의 화합물 25 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 14 는 실시예 5 의 화합물 25 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 15 는 실시예 6 의 화합물 51 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 16 은 실시예 6 의 화합물 51 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 17 은 실시예 7 의 화합물 55 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 18 은 실시예 7 의 화합물 55 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 19 는 실시예 8 의 화합물 67 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 20 은 실시예 8 의 화합물 67 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 21 은 비교예 1 의 비교 화합물 A 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 22 는 비교예 1 의 비교 화합물 A 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 23 은 비교예 2 의 비교 화합물 A 의 흡광 스펙트럼과 발광 스펙트럼이다.
도 24 는 비교예 2 의 비교 화합물 B 의 과도 감쇠 곡선이다.
도 25 는 실시예 9 의 화합물 1 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 26 은 실시예 10 의 화합물 2 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 27 은 실시예 10 의 화합물 2 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 28 은 실시예 11 의 화합물 3 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 29 는 실시예 11 의 화합물 3 의 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 30 은 실시예 12 의 화합물 13 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 31 은 실시예 13 의 화합물 25 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 32 는 실시예 14 의 화합물 51 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 33 은 실시예 14 의 화합물 51 의 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 34 는 실시예 15 의 화합물 55 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 35 는 실시예 15 의 화합물 55 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 36 은 실시예 16 의 화합물 67 의 박막의 과도 감쇠 곡선이다.
도 37 은 실시예 16 의 화합물 67 의 즉시 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이다.
도 38 은 실시예 17 의 화합물 1 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 39 는 실시예 17 의 화합물 1 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 40 은 실시예 17 의 화합물 1, 실시예 20 의 화합물 13, 실시예 21 의 화합물 25 의 각 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 함께 나타내는 그래프이다.
도 41 은 실시예 18 의 화합물 2 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 42 는 실시예 18 의 화합물 2 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 43 은 실시예 18 의 화합물 2 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 44 는 실시예 19 의 화합물 3 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 45 는 실시예 19 의 화합물 3 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 46 은 실시예 19 의 화합물 3 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 그래프이다.
도 47 은 실시예 20 의 화합물 13 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 48 은 실시예 20 의 화합물 13 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 49 는 실시예 21 의 화합물 25 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 50 은 실시예 21 의 화합물 25 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 51 은 실시예 23 의 화합물 55 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼이다.
도 52 는 실시예 23 의 화합물 55 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전압-전류 밀도 특성을 나타내는 그래프이다.
도 53 은 실시예 23 의 화합물 55 의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 그래프이다.

이하에 있어서, 본 발명의 내용에 대해 상세하게 설명한다. 이하에 기재하는 구성 요건의 설명은 본 발명의 대표적인 실시양태나 구체예에 기초하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그러한 실시양태나 구체예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 「∼」를 사용하여 표시되는 수치 범위는, 「∼」의 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 범위를 의미한다. 또, 본 발명에 사용되는 화합물의 분자 내에 존재하는 수소 원자의 동위체종은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 분자 내의 수소 원자가 모두 ¹H 여도 되고, 일부 또는 전부가 ²H (듀테륨 D) 여도 된다.

[유기 금속 착물]

(일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물)

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은 후술하는 바와 같이, 배위자인 복소고리 화합물의 4 위치 (Z²) 또는 5 위치 (Z¹) 에 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기가 존재함으로써, 배위자 내에서 여기자의 준위간 천이가 많이 발생하는 것으로 생각된다. 이 때문에, 이 유기 금속 착물은 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 이하, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물에 대해서 상세히 설명한다.

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은 신규 화합물이다. 이 유기 금속 착물은, 배위자가 되는 복소고리 화합물과 중심 금속 M 을 가지고 있다.

[화학식 5]

일반식 (1) 에 있어서, X 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(R⁷)- 을 나타낸다. R⁷ 은, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. 예를 들어 X 가 산소 원자인 것을 바람직하게 채용할 수 있다.

R⁷로서 채용할 수 있는 알킬기는 직사슬상이어도 분지상이어도 되며, 고리상이어도 된다. 바람직한 것은 직사슬상 또는 분지상의 알킬기이다. 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 6 인 것이 더욱 바람직하고, 1 ∼ 3 인 것 (즉 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기) 이 보다 더 바람직하다. 고리상의 알킬기로는, 예를 들어 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기를 들 수 있다.

R⁷로서 채용할 수 있는 아릴기는 1 개의 방향고리로 이루어지는 것이어도 되고, 2 이상의 방향고리가 융합된 구조를 갖는 것이어도 된다. 아릴기의 탄소수는 6 ∼ 22 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 18 인 것이 보다 바람직하고, 6 ∼ 14 인 것이 더욱 바람직하고, 6 ∼ 10 인 것 (즉 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기) 이 보다 더 바람직하다.

상기 알킬기는 추가로 치환되어 있어도 되고, 치환되어 있지 않아도 된다. 치환되어 있는 경우의 치환기로는, 예를 들어 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기를 들 수 있고, 치환기로서의 아릴기의 설명과 바람직한 범위에 관해서는 상기 아릴기의 기재를 참조할 수 있다.

또한, 상기 아릴기는 추가로 치환되어 있어도 되고, 치환되어 있지 않아도 된다. 치환되어 있는 경우의 치환기로는, 예를 들어 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 아릴옥시기를 들 수 있고, 알킬기와 아릴기의 설명과 바람직한 범위에 관해서는 상기 알킬기와 상기 아릴기의 기재를 참조할 수 있다.

치환기로서 채용할 수 있는 알콕시기는 직사슬상이어도 분지상이어도 되며, 고리상이어도 된다. 바람직한 것은 직사슬상 또는 분지상의 알콕시기이다. 알콕시기의 탄소수는 1 ∼ 20 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 12 인 것이 보다 바람직하고, 1 ∼ 6 인 것이 더욱 바람직하고, 1 ∼ 3 인 것 (즉 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기) 이 보다 더 바람직하다. 고리상의 알콕시기로는, 예를 들어 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기, 시클로헵틸옥시기를 들 수 있다.

치환기로서 채용할 수 있는 아릴옥시기는 1 개의 방향고리로 이루어지는 것이어도 되고, 2 이상의 방향고리가 융합된 구조를 갖는 것이어도 된다. 아릴옥시기의 탄소수는 6 ∼ 22 인 것이 바람직하고, 6 ∼ 18 인 것이 보다 바람직하고, 6 ∼ 14 인 것이 더욱 바람직하고, 6 ∼ 10 인 것 (즉 페닐옥시기, 1-나프틸옥시기, 2-나프틸옥시기) 이 보다 더 바람직하다.

R⁷로서 채용할 수 있는 기는, 이상에서 예시한 치환 혹은 무치환의 알킬기 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기 중, 탄소수가 1 ∼ 6 인 알킬기, 탄소수가 7 ∼ 15 인 아르알킬기, 및 탄소수가 6 ∼ 14 인 아릴기가 바람직하다.

Y 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(-SO₂-R⁸)- 을 나타낸다. R⁸ 은, 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. R⁸로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기는, 상기한 R⁷로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. 예를 들어 Y 가 산소 원자인 것을 바람직하게 채용할 수 있다.

R¹ ∼ R⁶ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. R¹ ∼ R⁶으로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기는, 상기한 R⁷로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다.

Z¹ 및 Z² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기를 나타낸다. 단, Z¹ 및 Z² 중 어느 1 개는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기이다. Z¹ 및 Z²로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기는, 상기한 R⁷로서 채용할 수 있는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기의 설명과 바람직한 범위를 참조할 수 있다. R¹ ∼ R⁶, R⁷, R⁸, Z¹, Z² 는 서로 동일해도 되고 달라도 된다.

하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기는 도너성을 갖는 복소고리기이다. 이 때문에, 이들 기가 배위자에 존재하는 유기 금속 착물은, 배위자 내에서 여기자의 준위간 천이가 많이 발생하는 것으로 생각되며, 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기는, Z¹ (5 위치) 및 Z² (4 위치) 중 어느 것이어도 되지만, Z² 인 것이 바람직하다.

[화학식 6-1]

[화학식 6-2]

일반식 (A) ∼ (E) 에 있어서, R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.

R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 이 취할 수 있는 치환기로서, 예를 들어 하이드록실기, 할로겐 원자, 시아노기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬티오기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬 치환 아미노기, 탄소수 2 ∼ 20 의 아실기, 탄소수 6 ∼ 40 의 아릴기, 탄소수 3 ∼ 40 의 헤테로아릴기, 탄소수 2 ∼ 10 의 알케닐기, 탄소수 2 ∼ 10 의 알키닐기, 탄소수 2 ∼ 10 의 알콕시카르보닐기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬술포닐기, 탄소수 1 ∼ 10 의 할로알킬기, 아미드기, 탄소수 2 ∼ 10 의 알킬아미드기, 탄소수 3 ∼ 20 의 트리알킬실릴기, 탄소수 4 ∼ 20 의 트리알킬실릴알킬기, 탄소수 5 ∼ 20 의 트리알킬실릴알케닐기, 탄소수 5 ∼ 20 의 트리알킬실릴알키닐기 및 니트로기 등을 들 수 있다. 이들 구체예 중, 추가로 치환기에 의해 치환 가능한 것은 치환되어 있어도 된다. 보다 바람직한 치환기는, 할로겐 원자, 시아노기, 탄소수 1 ∼ 20 의 치환 혹은 무치환의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 20 의 알콕시기, 탄소수 6 ∼ 40 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 탄소수 3 ∼ 40 의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기, 탄소수 1 ∼ 20 의 디알킬 치환 아미노기이다. 더욱 바람직한 치환기는, 불소 원자, 염소 원자, 시아노기, 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 혹은 무치환의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 탄소수 6 ∼ 15 의 치환 혹은 무치환의 아릴기, 탄소수 3 ∼ 12 의 치환 혹은 무치환의 헤테로아릴기이다.

일반식 (A) ∼ (E) 에 있어서의 치환기의 수는 제한되지 않으며, R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 이 모두 무치환 (즉 수소 원자) 이어도 된다. 또, 일반식 (A) ∼ (E) 의 각각에 있어서 치환기가 2 개 이상 있는 경우, 그 치환기들은 동일해도 되고 달라도 된다. 일반식 (A) ∼ (E) 에 치환기가 존재하고 있는 경우, 그 치환기는 일반식 (A) 이면 R²² ∼ R²⁷ 중 어느 것인 것이 바람직하고, 일반식 (B) 이면 R³² ∼ R³⁷ 중 어느 것인 것이 바람직하고, 일반식 (C) 이면 R⁴² ∼ R⁴⁷, R⁴⁹ 중 어느 것인 것이 바람직하고, 일반식 (D) 이면 R⁵², R⁵³, R⁵⁶, R⁵⁷, R⁵⁹, R⁶⁰ 중 어느 것인 것이 바람직하고, 일반식 (E) 이면 R⁶², R⁶³, R⁶⁶, R⁶⁷, R⁶⁹, R⁷⁰ 중 어느 것인 것이 바람직하다.

일반식 (A) ∼ (E) 에 있어서, R²¹ 과 R²², R²² 와 R²³, R²³ 과 R²⁴, R²⁵ 와 R²⁶, R²⁶ 과 R²⁷, R²⁷ 과 R²⁸, R³¹ 과 R³², R³² 와 R³³, R³³ 과 R³⁴, R³⁵ 와 R³⁶, R³⁶ 과 R³⁷, R³⁷ 과 R³⁸, R⁴¹ 과 R⁴², R⁴² 와 R⁴³, R⁴³ 과 R⁴⁴, R⁴⁵ 와 R⁴⁶, R⁴⁶ 과 R⁴⁷, R⁴⁷ 과 R⁴⁸, R⁵¹ 과 R⁵², R⁵² 와 R⁵³, R⁵³ 과 R⁵⁴, R⁵⁵ 와 R⁵⁶, R⁵⁶ 과 R⁵⁷, R⁵⁷ 과 R⁵⁸, R⁵⁹ 와 R⁶⁰, R⁶¹ 과 R⁶², R⁶² 와 R⁶³, R⁶³ 과 R⁶⁴, R⁶⁵ 와 R⁶⁶, R⁶⁶ 과 R⁶⁷, R⁶⁷ 과 R⁶⁸, R⁶⁹ 와 R⁷⁰ 은 서로 결합하여 고리상 구조를 형성하고 있어도 된다.

고리상 구조는 방향고리여도 지방고리여도 되며, 또한 헤테로 원자를 함유하는 것이어도 되고, 나아가 고리상 구조는 2 고리 이상의 축합고리여도 된다. 여기서 말하는 헤테로 원자로는, 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 형성되는 고리상 구조의 예로서, 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 피리딘 고리, 피리다진 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 피롤 고리, 이미다졸 고리, 피라졸 고리, 트리아졸 고리, 이미다졸린 고리, 옥사졸 고리, 이소옥사졸 고리, 티아졸 고리, 이소티아졸 고리, 시클로헥사디엔 고리, 시클로헥센 고리, 시클로펜타엔 고리, 시클로헵타트리엔 고리, 시클로헵타디엔 고리, 시클로헵타엔 고리 등을 들 수 있다.

일반식 (1) 중에 존재하는 일반식 (A) ∼ (E) 로 나타내는 기는, 모두가 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 1 개의 일반식으로 나타내는 기인 것이 바람직하다. 예를 들어, 일반식 (A) 로 나타내는 기인 경우나, 모두가 일반식 (B) 로 나타내는 경우를 바람직하게 예시할 수 있다.

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 구성하는 특정 구조의 배위자의 수 n 은 1 ∼ 3 의 정수이다. 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물이 복수의 배위자를 갖는 경우 (n 이 2 이상인 경우), 복수의 배위자는 서로 동일해도 되고 달라도 되지만, 동일한 것이 바람직하다.

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은, 일반식 (1) 에 있어서 M 의 상방에 기재되는 배위자의 일반식에 포함되지 않은 배위자로서 L 을 가지고 있어도 된다. 이러한 배위자 L 의 수 m 은 0 ∼ 2 의 정수이다. m 은 0 또는 1 인 것이 바람직하고, 0 이어도 된다.

배위자 L 로는, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시 배위자 등을 들 수 있다. 치환 혹은 무치환의 아릴옥시 배위자로서, 치환 혹은 무치환의 페녹시 배위자, 치환 혹은 무치환의 나프톡시 배위자 등을 예시할 수 있다. 이들 아릴옥시기에 대한 치환기로는, 상기한 R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 이 취할 수 있는 치환기로서 예시한 치환기를 들 수 있다. 그 중에서도 치환 혹은 무치환의 디아릴아미노기를 바람직하게 사용할 수 있고, 예를 들어 디페닐아미노기를 바람직하게 채용할 수 있다.

M 은 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물의 중심 금속이다. M 은, 주기율표의 수소를 제외한 제 1 족, 제 2 족, 제 11 족, 제 12 족 또는 제 13 족 원소를 나타낸다. 수소를 제외한 제 1 족 원소는, 구체적으로는 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘, 프랑슘이다. 제 2 족 원소는, 베릴륨, 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 바륨, 라듐이고, 제 11 족 원소는, 구리, 은, 금, 뢴트게늄이고, 제 12 족 원소는, 아연, 카드뮴, 수은, 코페르니슘이다. 제 13 족 원소는, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 탈륨이다. 이 중, M 으로는 리튬, 마그네슘, 알루미늄, 아연인 것이 바람직하다.

M 이 알루미늄 등의 3 가의 금속일 때, 일반식 (1) 의 n 은 2 이고, m 은 1 인 것이 바람직하다. 또한, M 이 아연 등의 2 가의 금속일 때, 일반식 (1) 의 n 은 2 이고, m 은 0 인 것이 바람직하다.

이하에 있어서, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물의 구체예를 예시한다. 단, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은 이러한 구체예들에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 16]

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물의 분자량은, 예를 들어 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 함유하는 유기층을 증착법에 의해 제막하여 이용하는 것을 의도하는 경우에는, 1500 이하인 것이 바람직하고, 1200 이하인 것이 보다 바람직하고, 1000 이하인 것이 더욱 바람직하고, 800 이하인 것이 보다 더 바람직하다. 분자량의 하한치는, 일반식 (1) 로 나타내는 최소 화합물의 분자량이다.

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은, 분자량에 관계없이 도포법으로 성막해도 된다. 도포법을 사용하면, 분자량이 비교적 큰 화합물이라도 성막하는 것이 가능하다.

본 발명을 응용하여, 분자 내에 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 복수 개 포함하는 화합물을 발광 재료로서 사용하는 것도 고려할 수 있다.

예를 들어, 일반식 (1) 로 나타내는 구조 중에 미리 중합성기를 존재시켜 두고, 그 중합성기를 중합시킴으로써 얻어지는 중합체를 발광 재료로서 사용하는 것을 고려할 수 있다. 구체적으로는, 일반식 (1) 의 R¹ ∼ R⁸중 어느 것에 중합성 관능기를 함유하는 모노머를 준비하고, 이것을 단독으로 중합시키거나, 다른 모노머와 함께 공중합시킴으로써 반복 단위를 갖는 중합체를 얻고, 그 중합체를 발광 재료로서 사용하는 것을 고려할 수 있다. 또는, 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 화합물끼리를 반응시킴으로써 이량체나 삼량체를 얻고, 그들을 발광 재료로서 사용하는 것도 고려할 수 있다.

일반식 (1) 로 나타내는 구조를 포함하는 반복 단위를 갖는 중합체의 예로서, 하기 일반식 (2) 또는 (3) 으로 나타내는 구조를 포함하는 중합체를 들 수 있다.

[화학식 17]

일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서, Q 는 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 포함하는 기를 나타내고, L¹ 및 L² 는 연결기를 나타낸다. 연결기의 탄소수는 바람직하게는 0 ∼ 20 이고, 보다 바람직하게는 1 ∼ 15 이고, 더 바람직하게는 2 ∼ 10 이다. 연결기는 -X¹¹-L¹¹- 로 나타내는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 여기서, X¹¹ 은 산소 원자 또는 황 원자를 나타내고, 산소 원자인 것이 바람직하다. L¹¹ 은 연결기를 나타내고, 치환 혹은 무치환의 알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴렌기인 것이 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 의 치환 혹은 무치환의 알킬렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 페닐렌기인 것이 보다 바람직하다.

일반식 (2) 또는 (3) 에 있어서, R¹⁰¹, R¹⁰², R¹⁰³ 및 R¹⁰⁴ 는 각각 독립적으로 치환기를 나타낸다. 바람직하게는, 탄소수 1 ∼ 6 의 치환 혹은 무치환의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 6 의 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 할로겐 원자이고, 보다 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 3 의 무치환의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 무치환의 알콕시기, 불소 원자, 염소 원자이고, 더 바람직하게는 탄소수 1 ∼ 3 의 무치환의 알킬기, 탄소수 1 ∼ 3 의 무치환의 알콕시기이다.

L¹ 및 L² 로 나타내는 연결기는, Q 를 구성하는 일반식 (1) 의 구조의 R¹ ∼ R⁸중 어느 것, 식 (C) 의 구조의 R⁹, 식 (D) 의 구조의 R¹⁰ 또는 R¹¹, 식 (E) 의 구조의 R¹²또는 R¹³중 어느 것에 결합할 수 있다. 1 개의 Q 에 대하여 연결기가 2 개 이상 연결되어 가교 구조나 망목 (網目) 구조를 형성하고 있어도 된다.

반복 단위의 구체적인 구조예로서, 하기 식 (4) ∼ (7) 로 나타내는 구조를 들 수 있다.

[화학식 18]

이들 식 (4) ∼ (7) 을 포함하는 반복 단위를 갖는 중합체는, 일반식 (1) 의 구조의 R¹ ∼ R⁸중 어느 것에 하이드록실기를 도입해 두고, 그것을 링커로 하여 하기 화합물을 반응시켜 중합성기를 도입하고, 그 중합성기를 중합시킴으로써 합성할 수 있다.

[화학식 19]

분자 내에 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 포함하는 중합체는, 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 반복 단위만으로 이루어지는 중합체여도 되고, 그 이외의 구조를 갖는 반복 단위를 포함하는 중합체여도 된다. 또, 중합체 중에 포함되는 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 반복 단위는 단일 종이어도 되고, 2 종 이상이어도 된다. 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖지 않는 반복 단위로는, 통상적인 공중합에 사용되는 모노머로부터 유도되는 것을 들 수 있다. 예를 들어, 에틸렌, 스티렌 등의 에틸렌성 불포화 결합을 갖는 모노머로부터 유도되는 반복 단위를 들 수 있다. 예시된 반복 단위에 한정되는 것은 아니다.

[일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물의 합성 방법]

일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은, 이미 알려진 반응을 조합함으로써 합성할 수 있다. 예를 들어, 일반식 (1) 의 X 및 Y 가 산소 원자, Z² 가 식 (A) 로 나타내는 기, M 이 아연인 유기 금속 착물은, 이하의 합성 경로에 의해 배위자를 합성하고, 이 배위자를 아연에 배위시킴으로써 합성할 수 있다. 또, 배위자의 합성에 있어서, 중간 생성물 1 의 합성 경로는 경로 A 를 사용해도 되고, 경로 B 를 사용해도 되지만, 경로 A 를 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 중간 생성물 1 을 높은 수율로 얻을 수 있다.

[화학식 20]

[화학식 21]

상기한 반응식에 있어서의 R¹ ∼ R⁶, Z¹ 의 설명에 대해서는, 일반식 (1) 에 있어서의 대응하는 기재를 참조할 수 있다. A 는 할로겐 원자를 나타내고, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 들 수 있으며, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자가 바람직하다.

상기 반응의 상세에 대해서는, 후술하는 합성예를 참고로 할 수 있다. 또, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은, 그 밖의 공지된 합성 반응을 조합하는 것에 의해서도 합성할 수 있다.

(유기 금속 착물의 에너지차 ΔE_ST)

본 발명자들은, 하기 식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 를 만족하는 유기 금속 착물이 발광 특성이 우수하여 유용하다는 것을 알아내었다.

식 (Ⅰ) S_C－T_C ≤ 0.2 eV

식 (Ⅱ) S_L－T_L ≤ 0.2 eV

상기 식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 에 있어서, S_C 는 유기 금속 착물의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_C 는 유기 금속 착물의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, S_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타낸다. 본 명세서 중에 있어서, 「일중항 여기 상태에서의 에너지」와 「삼중항 여기 상태에서의 에너지」는, 후술하는 실시예에 기재되는 측정법에 따라서 측정되는 값을 말한다. 또한, 이하의 설명에서는, S_C－T_C의 값 및 S_L－T_L 의 값을, 「에너지차 ΔE_ST」라고 하는 경우가 있다.

본 발명의 유기 금속 착물은, 유기 금속 착물 자체 및 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 에너지차 ΔE_ST 가 모두 0.2 eV 이하로 작음으로써, 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 그리고, 특히 배위자의 에너지차 ΔE_ST 가 작음으로써, 종래의 유기 금속 착물계 발광 재료와 비교하여, 발광 효율을 각별히 높일 수 있다.

이 때문에, 식 (Ⅰ) 과 식 (Ⅱ) 를 만족하도록 분자 설계를 함으로써, 발광 특성이 우수한 유기 금속 착물을 제공할 수 있다. 예를 들어, 공지된 계산법을 사용하여 다양한 화학 구조에 관해서 S_C－T_C나 S_L－T_L 을 산출하고, 식 (Ⅰ) 과 식 (Ⅱ) 를 만족하는 계산 결과가 얻어진 구조를 갖는 유기 금속 착물을 실제로 제조함으로써, 발광 특성이 우수한 유기 금속 착물을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 각종 구조에 대해서 계산함으로써, 식 (Ⅰ) 과 식 (Ⅱ) 를 만족하는 계산 결과가 얻어지는 구조를 일반화하여, 발광 특성이 우수한 유기 금속 착물의 일반식을 이끌어내는 것도 가능하다.

유기 금속 착물의 S_C－T_C의 값 (에너지차 ΔE_ST) 는 1.0 eV 이하인 것이 바람직하고, 0.7 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다. 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 S_C－T_C의 값 (에너지차 ΔE_ST) 은 1.0 eV 이하인 것이 바람직하고, 0.7 eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3 eV 이하인 것이 더욱 바람직하다.

유기 금속 착물의 일중항 여기 상태에서의 에너지 S_C 는 1.5 ∼ 3.5 eV 인 것이 바람직하고, 1.7 ∼ 3.3 eV 인 것이 보다 바람직하고, 1.9 ∼ 3.1 eV 인 것이 더욱 바람직하다. 유기 금속 착물의 삼중항 여기 상태에서의 에너지 T_C 는 0.5 ∼ 3.5 eV 인 것이 바람직하고, 1.0 ∼ 3.2 eV 인 것이 보다 바람직하고, 1.7 ∼ 3.1 eV 인 것이 더욱 바람직하다.

[유기 발광 소자]

본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은 유기 발광 소자의 발광 재료로서 유용하다. 이 때문에, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은, 유기 발광 소자의 발광층에 발광 재료로서 효과적으로 사용할 수 있다. 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물 중에는, 지연 형광을 방사하는 지연 형광 재료 (지연 형광체) 가 함유되어 있다. 즉 본 발명은, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물로 이루어지는 발광 재료의 발명과, 일반식 (1) 로 나타내는 구조를 갖는 지연 형광체의 발명과, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 지연 형광체로서 사용하는 발명과, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 이용하여 지연 형광을 발광시키는 방법의 발명도 제공한다. 그러한 화합물을 발광 재료로서 사용한 유기 발광 소자는, 지연 형광을 방사하여, 발광 효율이 높다는 특징을 갖는다. 그 원리를, 유기 일렉트로루미네선스 소자를 예로 들어 설명하면 다음과 같이 된다.

유기 일렉트로루미네선스 소자에 있어서는, 정부 (正負) 의 양 전극으로부터 발광 재료에 캐리어를 주입하여, 여기 상태의 발광 재료를 생성하고, 발광시킨다. 통상, 캐리어 주입형의 유기 일렉트로루미네선스 소자의 경우, 생성된 여기자 중, 여기 일중항 상태로 여기되는 것은 25 ％ 이고, 나머지 75 ％ 는 여기 삼중항 상태로 여기된다. 따라서, 여기 삼중항 상태로부터의 발광인 인광을 이용하는 편이 에너지의 이용 효율이 높다. 그러나, 여기 삼중항 상태는 수명이 길기 때문에, 여기 상태의 포화나 여기 삼중항 상태의 여기자와의 상호 작용에 의한 에너지의 실활이 일어나, 일반적으로 인광의 양자 수율이 높지 않은 경우가 많다. 한편, 지연 형광 재료는, 항간 교차 등에 의해 여기 삼중항 상태로 에너지가 천이된 후, 삼중항-삼중항 소멸 혹은 열 에너지의 흡수에 의해, 여기 일중항 상태로 역항간 교차되고 형광을 방사한다. 유기 일렉트로루미네선스 소자에 있어서는, 그 중에서도 열 에너지의 흡수에 의한 열 활성화형의 지연 형광 재료가 특히 유용한 것으로 생각된다. 유기 일렉트로루미네선스 소자에 지연 형광 재료를 이용한 경우, 여기 일중항 상태의 여기자는 통상대로 형광을 방사한다. 한편, 여기 삼중항 상태의 여기자는, 디바이스가 발하는 열을 흡수하여 여기 일중항으로 항간 교차되고 형광을 방사한다. 이때, 여기 일중항으로부터의 발광이기 때문에 형광과 동일 파장의 발광이면서, 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 역항간 교차에 의해, 생성되는 광의 수명 (발광 수명) 은 통상적인 형광이나 인광보다 길어지기 때문에, 이들보다 지연된 형광으로서 관찰된다. 이것을 지연 형광으로서 정의할 수 있다. 이와 같은 열 활성화형의 여기자 이동 기구를 사용하면, 캐리어 주입 후에 열 에너지의 흡수를 거침으로써, 통상은 25 ％ 밖에 생성되지 않았던 여기 일중항 상태의 화합물의 비율을 25 ％ 이상으로 끌어올릴 수 있게 된다. 100 ℃ 미만의 낮은 온도에서도 강한 형광 및 지연 형광을 발하는 화합물을 이용하면, 디바이스의 열에 의해 충분히 여기 삼중항 상태로부터 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 발생하여 지연 형광을 방사하기 때문에, 발광 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 발광층의 발광 재료로서 사용함으로써, 유기 포토루미네선스 소자 (유기 PL 소자) 나 유기 일렉트로루미네선스 소자 (유기 EL 소자) 등의 우수한 유기 발광 소자를 제공할 수 있다. 이때, 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 이른바 어시스트 도펀트로서, 발광층에 포함되는 다른 발광 재료의 발광을 어시스트하는 기능을 갖는 것이어도 된다. 즉, 발광층에 포함되는 본 발명의 일반식 (1) 로 나타내는 화합물은, 발광층에 포함되는 호스트 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위와 발광층에 포함되는 다른 발광 재료의 최저 여기 일중항 에너지 준위 사이의 최저 여기 일중항 에너지 준위를 갖는 것이어도 된다.

유기 포토루미네선스 소자는, 기판 상에 적어도 발광층을 형성한 구조를 갖는다. 또, 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 적어도 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 유기층을 형성한 구조를 갖는다. 유기층은 적어도 발광층을 포함하는 것으로, 발광층만으로 이루어지는 것이어도 되고, 발광층 외에 1 층 이상의 유기층을 갖는 것이어도 된다. 그러한 다른 유기층으로서, 정공 수송층, 정공 주입층, 전자 저지층, 정공 저지층, 전자 주입층, 전자 수송층, 여기자 저지층 등을 들 수 있다. 정공 수송층은 정공 주입 기능을 가진 정공 주입 수송층이어도 되고, 전자 수송층은 전자 주입 기능을 가진 전자 주입 수송층이어도 된다. 구체적인 유기 일렉트로루미네선스 소자의 구조예를 도 1 에 나타낸다. 도 1 에 있어서, 1 은 기판, 2 는 양극, 3 은 정공 주입층, 4 는 정공 수송층, 5 는 발광층, 6 은 전자 수송층, 7 은 음극을 나타낸다.

이하에 있어서, 유기 일렉트로루미네선스 소자의 각 부재 및 각 층에 대해서 설명한다. 또한, 기판과 발광층의 설명은 유기 포토루미네선스 소자의 기판과 발광층에도 해당된다.

(기판)

본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 기판에 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이 기판에 대해서는 특별히 제한은 없으며, 종래부터 유기 일렉트로루미네선스 소자에 관용되고 있는 것이면 되고, 예를 들어 유리, 투명 플라스틱, 석영, 실리콘 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.

(양극)

유기 일렉트로루미네선스 소자에 있어서의 양극으로는, 일함수가 큰 (4 eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 재료로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이와 같은 전극 재료의 구체예로는 Au 등의 금속, CuI, 인듐틴옥사이드 (ITO), SnO₂, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다. 또, IDIXO (In₂O₃-ZnO) 등 비정질이고 투명 도전막을 제작 가능한 재료를 사용해도 된다. 양극은 이들 전극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시키고, 포토리소그래피법으로 원하는 형상의 패턴을 형성해도 되고, 혹은 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않는 경우에는 (100 ㎛ 이상 정도), 상기 전극 재료의 증착이나 스퍼터링시에 원하는 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 된다. 혹은, 유기 도전성 화합물과 같이 도포 가능한 재료를 사용하는 경우에는, 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 사용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 끄집어내는 경우에는, 투과율을 10 ％ 보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또 양극으로서의 시트 저항은 수백 Ω／□ 이하가 바람직하다. 또한 막두께는 재료에 따라서도 달라지지만, 통상 10 ∼ 1000 ㎚, 바람직하게는 10 ∼ 200 ㎚ 의 범위에서 선택된다.

(음극)

한편, 음극으로는 일함수가 작은 (4 eV 이하) 금속 (전자 주입성 금속이라고 한다), 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 재료로 하는 것이 사용된다. 이와 같은 전극 재료의 구체예로는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄 (Al₂O₃) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 전자 주입성 및 산화 등에 대한 내구성이란 점에서, 전자 주입성 금속과 이것보다 일함수의 값이 크게 안정적인 금속인 제 2 금속의 혼합물, 예를 들어, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄 (Al₂O₃) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물 등이 바람직하다. 음극은 이들 전극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제작할 수 있다. 또, 음극으로서의 시트 저항은 수백 Ω／□ 이하가 바람직하고, 막두께는 통상 10 ㎚ ∼ 5 ㎛, 바람직하게는 50 ∼ 200 ㎚ 의 범위에서 선택된다. 또한, 발광한 광을 투과시키기 위해, 유기 일렉트로루미네선스 소자의 양극 또는 음극 중 어느 일방이 투명 또는 반투명이면 발광 휘도가 향상되어 바람직하다.

또, 양극의 설명에서 예시한 도전성 투명 재료를 음극에 사용함으로써, 투명 또는 반투명한 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극의 양방이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.

(발광층)

발광층은, 양극 및 음극의 각각으로부터 주입된 정공 및 전자가 재결합함으로써 여기자가 생성된 후, 발광하는 층으로, 발광 재료를 단독으로 발광층에 사용해도 되지만, 바람직하게는 발광 재료와 호스트 재료를 포함한다. 발광 재료로는, 일반식 (1) 로 나타내는 본 발명의 화합물군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 사용할 수 있다. 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자 및 유기 포토루미네선스 소자가 높은 발광 효율을 발현하기 위해서는, 발광 재료에 생성한 일중항 여기자 및 삼중항 여기자를 발광 재료 중에 가두어 두는 것이 중요하다. 따라서, 발광층 중에 발광 재료에 추가하여 호스트 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 호스트 재료로는, 여기 일중항 에너지, 여기 삼중항 에너지 중 적어도 어느 일방이 본 발명의 발광 재료보다 높은 값을 갖는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 발광 재료에 생성한 일중항 여기자 및 삼중항 여기자를 본 발명의 발광 재료의 분자 중에 가두어 두는 것이 가능해지고, 그 발광 효율을 충분히 이끌어내는 것이 가능해진다. 무엇보다, 일중항 여기자 및 삼중항 여기자를 충분히 가둘 수 없더라도 높은 발광 효율을 얻는 것이 가능한 경우도 있기 때문에, 높은 발광 효율을 실현할 수 있는 호스트 재료이면 특별히 제약없이 본 발명에 사용할 수 있다. 본 발명의 유기 발광 소자 또는 유기 일렉트로루미네선스 소자에 있어서, 발광은 발광층에 포함되는 본 발명의 발광 재료로부터 발생한다. 이 발광은 형광 발광 및 지연 형광 발광의 양방을 포함한다. 단, 발광의 일부 혹은 부분적으로 호스트 재료로부터의 발광이 있어도 상관없다.

호스트 재료를 사용하는 경우, 발광 재료인 본 발명의 화합물이 발광층 중에 함유되는 양은 0.1 중량％ 이상인 것이 바람직하고, 1 중량％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 또 50 중량％ 이하인 것이 바람직하고, 20 중량％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 10 중량％ 이하인 것이 더 바람직하다.

발광층에 있어서의 호스트 재료로는, 정공 수송능, 전자 수송능을 가지면서, 또한 발광의 장파장화를 막고, 그 위에 높은 유리 전이 온도를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다.

(주입층)

주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해서 전극과 유기층 사이에 형성되는 층을 말하며, 정공 주입층과 전자 주입층이 있고, 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시켜도 된다. 주입층은 필요에 따라서 형성할 수 있다.

(저지층)

저지층은, 발광층 중에 존재하는 전하 (전자 혹은 정공) 및/또는 여기자의 발광층 밖으로의 확산을 저지할 수 있는 층이다. 전자 저지층은 발광층 및 정공 수송층 사이에 배치될 수 있고, 전자가 정공 수송층쪽을 향해 발광층을 통과하는 것을 저지한다. 마찬가지로, 정공 저지층은 발광층 및 전자 수송층 사이에 배치될 수 있고, 정공이 전자 수송층쪽을 향해 발광층을 통과하는 것을 저지한다. 저지층은 또한, 여기자가 발광층의 외측으로 확산되는 것을 저지하기 위해서 사용할 수 있다. 즉 전자 저지층, 정공 저지층은 각각 여기자 저지층으로서의 기능도 겸비할 수 있다. 본 명세서에서 말하는 전자 저지층 또는 여기자 저지층은, 하나의 층에 전자 저지층 및 여기자 저지층의 기능을 갖는 층을 포함하는 의미로 사용된다.

(정공 저지층)

정공 저지층이란 넓은 의미에서는 전자 수송층의 기능을 갖는다. 정공 저지층은 전자를 수송하면서, 정공이 전자 수송층에 도달하는 것을 저지하는 역할이 있고, 이로써 발광층 중에서의 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다. 정공 저지층의 재료로는, 후술하는 전자 수송층의 재료를 필요에 따라 사용할 수 있다.

(전자 저지층)

전자 저지층이란, 넓은 의미에서는 정공을 수송하는 기능을 갖는다. 전자 저지층은 정공을 수송하면서, 전자가 정공 수송층에 도달하는 것을 저지하는 역할이 있고, 이로써 발광층 중에서의 전자와 정공이 재결합할 확률을 향상시킬 수 있다.

(여기자 저지층)

여기자 저지층이란, 발광층 내에서 정공과 전자가 재결합함으로써 생긴 여기자가 전하 수송층으로 확산되는 것을 저지하기 위한 층으로, 본 층의 삽입에 의해 여기자를 효율적으로 발광층 내에 가두어 둘 수 있게 되어, 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 여기자 저지층은 발광층에 인접하여 양극측, 음극측 중 어디에도 삽입할 수 있으며, 양방 동시에 삽입할 수도 있다. 즉, 여기자 저지층을 양극측에 갖는 경우, 정공 수송층과 발광층 사이에, 발광층에 인접하여 그 층을 삽입할 수 있고, 음극측에 삽입하는 경우, 발광층과 음극 사이에, 발광층에 인접하여 그 층을 삽입할 수 있다. 또, 양극과, 발광층의 양극측에 인접하는 여기자 저지층과의 사이에는 정공 주입층이나 전자 저지층 등을 가질 수 있고, 음극과, 발광층의 음극측에 인접하는 여기자 저지층과의 사이에는 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 저지층 등을 가질 수 있다. 저지층을 배치하는 경우, 저지층으로서 사용하는 재료의 여기 일중항 에너지 및 여기 삼중항 에너지 중 적어도 어느 일방은, 발광 재료의 여기 일중항 에너지 및 여기 삼중항 에너지보다 높은 것이 바람직하다.

(정공 수송층)

정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료로 이루어지고, 정공 수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.

정공 수송 재료로는, 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 것을 갖는 것으로, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 된다. 사용할 수 있는 공지된 정공 수송 재료로는 예를 들어, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있지만, 포르피린 화합물, 방향족 제3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 방향족 제3급 아민 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

(전자 수송층)

전자 수송층이란 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료로 이루어지고, 전자 수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.

전자 수송 재료 (정공 저지 재료를 겸하는 경우도 있다) 로는, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 가지고 있으면 된다. 사용할 수 있는 전자 수송층으로는 예를 들어, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서, 옥사디아졸 고리의 산소 원자를 황 원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자 흡인기로서 알려져 있는 퀴녹살린 고리를 갖는 퀴녹살린 유도체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다. 그리고 이들 재료를 고분자 사슬에 도입하거나, 또는 이들 재료를 고분자의 주사슬로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.

유기 일렉트로루미네선스 소자를 제작할 때에는, 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 발광층에 사용할 뿐만 아니라, 발광층 이외의 층에도 사용해도 된다. 그때, 발광층에 사용하는 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물과, 발광층 이외의 층에 사용하는 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물은 동일해도 되고 달라도 된다. 예를 들어, 상기 주입층, 저지층, 정공 저지층, 전자 저지층, 여기자 저지층, 정공 수송층, 전자 수송층 등에도 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 사용해도 된다. 이들 층의 제막 방법은 특별히 한정되지 않으며, 드라이 프로세스, 웨트 프로세스 중 어느 쪽으로 제작해도 된다.

이하에, 유기 일렉트로루미네선스 소자에 사용할 수 있는 바람직한 재료를 구체적으로 예시한다. 단, 본 발명에 있어서 사용할 수 있는 재료는, 이하의 예시 화합물에 의해 한정적으로 해석되는 경우는 없다. 또, 특정 기능을 갖는 재료로서 예시한 화합물이라도, 그 밖의 기능을 갖는 재료로서 전용할 수도 있다. 또한, 이하의 예시 화합물의 구조식에 있어서의 R, R₂ ∼ R₇ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. n 은 3 ∼ 5 의 정수를 나타낸다.

먼저, 발광층의 호스트 재료로도 사용할 수 있는 바람직한 화합물을 든다.

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

[화학식 26]

다음으로, 정공 주입 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 27]

다음으로, 정공 수송 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 28]

[화학식 29]

[화학식 30]

[화학식 31]

[화학식 32]

[화학식 33]

다음으로, 전자 저지 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 34]

다음으로, 정공 저지 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 35]

다음으로, 전자 수송 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 36]

[화학식 37]

[화학식 38]

다음으로, 전자 주입 재료로서 사용할 수 있는 바람직한 화합물예를 든다.

[화학식 39]

추가로 첨가 가능한 재료로서 바람직한 화합물예를 든다. 예를 들어, 안정화 재료로서 첨가하는 것 등을 고려할 수 있다.

[화학식 40]

상기 서술한 방법에 의해 제작된 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 얻어진 소자의 양극과 음극 사이에 전계를 인가함으로써 발광한다. 이때, 여기 일중항 에너지에 의한 발광이면, 그 에너지 레벨에 따른 파장의 광이 형광 발광 및 지연 형광 발광으로서 확인된다. 또, 여기 삼중항 에너지에 의한 발광이면, 그 에너지 레벨에 따른 파장이 인광으로서 확인된다. 통상적인 형광은 지연 형광 발광보다 형광 수명이 짧기 때문에, 발광 수명은 형광과 지연 형광으로 구별할 수 있다.

한편, 인광에 대해서는, 본 발명의 화합물과 같은 통상적인 유기 화합물에서는, 여기 삼중항 에너지는 불안정하여 열 등으로 변환되고, 수명이 짧아 즉시 실활되기 때문에, 실온에서는 거의 관측할 수 없다. 통상적인 유기 화합물의 여기 삼중항 에너지를 측정하기 위해서는, 극저온의 조건에서의 발광을 관측함으로써 측정 가능하다.

본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 단일 소자, 어레이상으로 배치된 구조로 이루어지는 소자, 양극과 음극이 X-Y 매트릭스상으로 배치된 구조의 어느 것에 있어서도 적용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 발광층에 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물을 함유시킴으로써, 발광 효율이 크게 개선된 유기 발광 소자가 얻어진다. 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자 등의 유기 발광 소자는, 나아가 다양한 용도로 응용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자를 사용하여 유기 일렉트로루미네선스 표시 장치를 제조할 수 있으며, 상세에 대해서는, 토키토 시즈오, 아다치 치하야, 무라타 히데유키 공저 「유기 EL 디스플레이」(옴사) 를 참조할 수 있다. 또, 특히 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 수요가 큰 유기 일렉트로루미네선스 조명이나 백라이트에 응용할 수도 있다.

실시예

이하에 합성예 및 실시예를 들어 본 발명의 특징을 더욱 구체적으로 설명한다. 이하에 나타내는 재료, 처리 내용, 처리 순서 등은, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한 적절히 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하에 나타내는 구체예에 의해 한정적으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 또, 발광 특성의 평가는 소스 미터 (키슬리사 제조 : 2400 시리즈), 반도체 파라미터 애널라이저 (애질런트 테크놀로지사 제조 : E5273A), 광 파워 미터 측정 장치 (뉴포트사 제조 : 1930C), 광학 분광기 (오션옵틱스사 제조 : USB2000), 분광 방사계 (탑콘사 제조 : SR-3) 및 스트리크 카메라 (하마마츠 포토닉스 (주) 제조 C4334 형) 를 이용하여 실시하였다.

[유기 금속 착물의 합성]

(합성예 1) 화합물 1 의 합성

[화학식 41]

[스킴 1] 2-벤조옥사졸-2-일-4-브로모페놀의 합성

4-브로모살리실알데히드 (4.84 g, 24.1 m㏖), 2-아미노페놀 (3.15 g, 28.8 m㏖) 을 아세트산 (120 ㎖) 에 첨가하였다. 20 분 교반하고, 아세트산납(Ⅳ) (11.7 g, 26.4 mmol) 을 첨가하여 1 시간 교반하고, 다시 110 ℃ 에서 하룻밤 교반하였다. 냉각 후, 얼음물에 넣고 수산화나트륨 수용액으로 중화하였다. 침전물을 여과하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 실리카겔의 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다 (헥산/디클로로메탄 = 70/30). 수량 : 3.25 g, 수율 : 46.7 ％

[스킴 2] 2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)벤조(d)옥사졸의 합성

2-벤조옥사졸-2-일-4-브로모페놀 (1.00 g, 3.46 m㏖) 과 탄산세슘 (1.18 g, 3.63 m㏖) 의 아세토니트릴 (17 ㎖) 용액을 교반하였다. 이것에 벤질브로마이드 (0.42 ㎖, 3.53 m㏖) 를 첨가하고, 80 ℃ 에서 2.5 시간 교반하였다. 반응 종료 후, 디클로로메탄으로 추출하였다. 그리고 유기층을 0.2 N 의 수산화나트륨 수용액, 식염수로 세정하였다. 증발기로 농축 후, 헥산으로 재결정하였다. 수량 : 1.01 g, 수율 : 76.5 ％

[스킴 3] 10-(4-(벤조[d]옥사졸-2-일)-3-(벤질옥시)페닐)-10H-페녹사진의 합성

2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)벤조(d)옥사졸 (1.14 g, 3.00 m㏖), 페녹사진 (0.69 g, 3.75 m㏖), 아세트산팔라듐 (0.07 g, 0.30 m㏖), 탄산칼륨 (1.24 g, 9.00 m㏖) 의 톨루엔 (15 ㎖) 용액을 탈기하였다. 이것에 트리-tert-부틸포스핀 (2 M 헥산 용액 0.55 ㎖, 1.10 m㏖) 을 첨가하여, 100 ℃ 에서 하룻밤 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 디클로로메탄으로 추출하였다. 증발기로 농축 후, 중압 칼럼 크로마토그래피 (헥산/디클로로메탄 = 50/50) 로 정제하였다. 메탄올/디클로로메탄으로 재결정하였다. 수량 : 1.36 g, 수율 : 67.0 ％

[스킴 4] 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)-5-(10H-페녹사진-10-일)페놀의 합성

10-(4-(벤조[d]옥사졸-2-일)-3-(벤질옥시)페닐)-10H-페녹사진 (3.02 g, 6.25 m㏖), 10 ％ Pd/C (1.42 g, 13.5 m㏖) 을 테트라하이드로푸란 (220 ㎖) 에 용해시켜 교반하였다. 그리고 포름산암모늄 수용액 (7.63 g, 121.0 m㏖, 9 ㎖) 을 넣고 40 ℃ 에서 2.5 시간 교반하였다. 헥산/디클로로메탄으로 재결정하였다. 수량 : 0.6384 g, 수율 : 87.5 ％

[스킴 5] 화합물 1 의 합성

2-(벤조[d]옥사졸-2-일)-5-(10H-페녹사진-10-일)페놀 (0.89 g, 2.27 m㏖) 의 에탄올 (80 ㎖) 현탁 용액에 아세트산아연 2수화물 (0.25 g, 1.16 m㏖) 을 첨가하고, 70 ℃ 에서 3 일간 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 침전물을 여과하고, 물, 메탄올로 세정하였다.

수량 : 0.9113 g, 수율 : 93.0 ％

MALDI-TOF-MS : m/z = 846([M-2]^＋), 848([M]^＋)

(합성예 2) 화합물 2 의 합성

[화학식 42]

[스킴 1] 2-(벤조[d]티아졸-2-일)-5-브로모페놀의 합성

4-브로모살리실산 (3.47 g, 16.0 m㏖), 2-아미노티오페놀 (2.00 g, 16.0 m㏖) 을 폴리인산 (PPA : 100 ㎖) 에 첨가하고, 140 ℃ 에서 24 시간 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 냉각하여 포화 탄산수소나트륨 수용액으로 중화하였다. 침전물을 여과하고, 아세트산에틸로 추출하였다. 실리카겔의 칼럼 크로마토그래피 (클로로포름/헥산 = 1 : 2) 에 의해 정제하였다. 수량 : 0.57 g, 수율 : 46.8 ％

MS : m/z = 306([M]^＋), 308([M＋2]^＋)

[스킴 2] 2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)벤조[d]티아졸의 합성

2-(벤조[d]티아졸-2-일)-5-브로모페놀 (1.09 g, 3.55 m㏖) 과 탄산세슘 (1.22 g, 3.73 m㏖) 의 아세토니트릴 (17 ㎖) 용액에 벤질브로마이드 (0.62 g, 3.63 m㏖) 를 첨가하고, 80 ℃ 에서 3 시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 여과액을 디클로로메탄으로 추출하고, 유기층을 0.2 N 의 NaOH 수용액, 식염수로 세정하였다. 증발기로 농축하고, 실리카겔의 칼럼 크로마토그래피 (헥산/디클로로메탄 = 70/30) 로 정제하였다. 수량 : 1.14 g, 수율 : 80.8 ％

MS : m/z = 395([M-1]^＋)

[스킴 3] 10-(4-(벤조[d]티아졸-2-일)-3-(벤질옥시)페놀)-10H-페녹사진의 합성

2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)벤조[d]티아졸 (1.19 g, 3.00 m㏖), 페녹사진 (0.69 g, 3.75 m㏖), 아세트산팔라듐 (0.07 g, 0.30 m㏖), 탄산칼륨 (1.24 g, 9.00 m㏖) 의 톨루엔 (15 ㎖) 용액을 탈기하였다. 이것에 트리-tert-부틸포스핀 (2 M 헥산 용액 0.55 ㎖, 1.10 m㏖) 을 첨가하고, 100 ℃ 에서 하룻밤 가열 환류시켰다. 반응 종료 후, 디클로로메탄으로 추출하였다. 증발기로 농축 후, 중압 칼럼 크로마토그래피 (헥산/디클로로메탄= 50/50) 로 정제하였다. 메탄올/디클로로메탄으로 재결정하였다. 수량 : 1.17 g, 수율 : 78.2 ％

MS : m/z = 498([M]^＋)

[스킴 4] 2-(벤조[d]티아졸-2-일)-5-(10H-페녹사진-10-일)페놀

10-(4-(벤조[d]티아졸-2-일)-3-(벤질옥시)페놀)-10H-페녹사진 (0.77 g, 1.54 m㏖), 10 ％ Pd/C (0.35 g, 0.33 m㏖) 을 테트라하이드로푸란 (55 ㎖) 에 용해시켜 교반하였다. 그리고 포름산암모늄 수용액 (0.19 g, 3.00 m㏖, 2 ㎖) 을 넣고 40 ℃ 에서 3 시간 교반하였다. 헥산/디클로로메탄으로 재결정하였다. 수량 : 0.50 g, 수율 : 80.5 ％

MS : m/z = 408 ([M]^＋)

[스킴 5] 화합물 2 의 합성

2-(벤조[d]티아졸-2-일)-5-(10H-페녹사진-10-일)페놀 (0.41 g, 1.00 m㏖) 의 에탄올 (40 ㎖) 현탁 용액에 아세트산아연 2수화물 (0.11 g, 0.51 m㏖) 을 첨가하고, 70 ℃ 에서 하룻밤 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 침전물을 여과하고, 물, 메탄올로 세정하였다. 수량 : 0.34 g, 수율 : 77.4 ％

MALDI-TOF-MS : m/z = 878([M-2]^＋), 880([M]^＋)

(합성예 3) 화합물 3 의 합성

[화학식 43]

[스킴 1] 5-브로모-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀의 합성

반응 용기에, 4-브로모-2-히드록시벤즈알데히드 (5.25 g, 26.3 m㏖), N-페닐-1,2-페닐렌디아민 (4.81 g, 26.1 m㏖) 을 칭량하고 2-메톡시에탄올 150 ㎖ 를 첨가하여 125 ℃ 에서 38 시간 교반하였다. 반응 용액을 실온까지 냉각시킨 후 용매를 감압하 증류하였다. 얻어진 고체를 메탄올로 세정한 후 건조시켜, 백색 분말 1 을 4.68 g 얻었다. 수율 : 49.1 ％

[스킴 2] 2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸의 합성

반응 용기에, 5-브로모-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀 (4.68 g, 12.9 m㏖), 탄산칼륨 (4.42 g, 32.0 m㏖), 브롬화벤질 (1.75 ㎖, 14.8 m㏖) 을 칭량하여 아세톤 100 ㎖ 를 첨가하고 질소 분위기하 60 ℃ 에서 8 시간 교반하였다. 반응 용액을 실온까지 냉각시킨 후 여과하고, 용매를 감압하 증류하였다. 잔류물에 염화메틸렌을 첨가하여 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 여과하고, 용매를 감압하 증류함으로써 얻어진 고체를 소량의 염화메틸렌에 용해시키고, n-헥산을 첨가함으로써 재침전을 실시하였다. 석출된 고체를 여과하여, 황백색의 분말을 5.38 g 얻었다. 수율 92.3 ％

[스킴 3] 5-(10H-페녹사진-10-일)-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀

반응 용기에, 2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 (0.91 g, 2.00 m㏖), 10H-페녹사진 (0.39 g, 2.82 m㏖), 탄산칼륨 (0.83 g, 6.01 m㏖), 아세트산팔라듐(Ⅱ) (0.045 g, 0.200 m㏖), 트리-tert-부틸포스핀 (0.12 g, 0.593 m㏖), 톨루엔 15 ㎖ 를 첨가하였다. 용액을 탈기 후, 차광, 질소 분위기하 110 ℃ 에서 19 시간 교반하였다. 반응 용액을 실온까지 냉각시킨 후 여과하고, 용매를 감압하 증류하였다. 잔류물에 염화메틸렌을 첨가하여 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하 증류함으로써 조생성물 (crude product) 을 얻었다. 조제물 (粗製物) 로부터 칼럼 크로마토그래프 (담체 : SiO₂, 용리액 : 염화메틸렌) 에 의해 10H-페녹사진을 제거한 후 아세트산에틸로 생성물을 용출시키고 감압하 증류함으로써 갈색 오일상의 화합물을 얻었다.

반응 용기에 얻어진 오일상 생성물과 10 ％ 팔라듐탄소 0.56 g, 7 M 포름산암모늄 수용액 3 ㎖, 테트라하이드로푸란 70 ㎖ 를 첨가하고 질소 분위기하 40 ℃ 에서 4 시간 교반하여 실온까지 냉각하였다. 용매를 감압하 증류하였다. 잔류물에 염화메틸렌을 첨가하여 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하 증류함으로써 얻어진 조제물을 소량의 염화메틸렌에 용해시키고, n-헥산을 첨가함으로써 재침전을 실시하였다. 석출된 고체를 여과하여 황백색 분말의 화합물을 0.66 g 얻었다. 수율 70.9 ％

[스킴 4] 화합물 3 의 합성

반응 용기에 5-(10H-페녹사진-10-일)-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀 (0.612 g, 1.31 m㏖), 아세트산아연 2수화물 (0.128 g, 0.587 m㏖), 에탄올 70 ㎖ 를 첨가하고 질소 분위기하 70 ℃ 에서 15 시간 교반하였다. 반응 용액을 실온까지 냉각시킨 후 반응 용액에 초순수 200 ㎖ 를 첨가하여 교반한 후, 여과하고 1 일 건조시켜, 승화 정제를 실시함으로써 황색 분말의 화합물을 0.231 g (수율 35.3 ％) 얻었다. 승화 정제에는 승화 정제 장치 (p-100MKIII 유기 디바이스 원재료 정제 장치, ALS Technology 제조) 를 사용하였다.

얻어진 분말에 관해서 매트릭스 지원 레이저 탈리 이온화 비행 시간형 질량 분석 장치 (AXIMA-CFR Plus, 시마즈 제작소) 와 원소 분석 장치 (야나코 CHN 코더 MT-5 형, 야나기모토 제작소 제조) 를 사용하여 구조를 동정하였다.

(합성예 4) 화합물 13 의 합성

[화학식 44]

4-브로모-2-히드록시벤즈알데히드 대신에 5-브로모-2-히드록시벤즈알데히드를 사용하는 것 이외에는, 합성예 1 과 동일하게 하여 화합물 13 을 합성하였다.

MALDI-TOF-MS 에 의해 목적물의 생성을 확인하였다. m/z = 848([M]^＋)

(합성예 5) 화합물 25 의 합성

[화학식 45]

합성예 1 과 동일하게 하여 배위자 1 을 합성하였다. 이 배위자 1 과 수산화리튬을 에탄올에 용해, 교반하여 화합물 25 를 얻었다.

MALDI-TOF-MS 에 의해 목적물의 생성을 확인하였다. m/z = 398([M]^＋)

(합성예 6) 화합물 51 의 합성

[화학식 46]

[스킴 1] 5-(9,9-디메틸아크리딘-10(9H)-일)-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀의 합성

반응 용기에, 2-(2-(벤질옥시)-4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸 (2.50 g, 5.50 m㏖), 9,9-디메틸-9,10-디하이드로아크리딘 (1.26 g, 6.03 m㏖), 탄산칼륨 (2.28 g, 16.5 m㏖), 아세트산팔라듐(Ⅱ) (0.112 g, 0.500 m㏖), 트리-tert-부틸포스핀 (0.33 g, 1.63 m㏖), 톨루엔 30 ㎖ 를 첨가하였다. 용매를 탈기 후, 차광, 질소 분위기하 110 ℃ 에서 40 시간 교반한 후 실온까지 냉각하였다. 용매를 여과한 후 감압하 증류하였다. 잔류물에 염화메틸렌을 첨가하여 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하 증류함으로써 조생성물을 얻었다. 조제물을 칼럼 크로마토그래프 (담체 : SiO₂,용리액 : 염화메틸렌) 에 의해 9,9-디메틸-9,10-디하이드로아크리딘을 제거한 후 아세트산에틸로 생성물을 용출시키고 용매를 감압하 증류함으로써 갈색 오일상의 화합물을 얻었다.

반응 용기에 얻어진 오일상 혼합물과 10 ％ 팔라듐탄소 1.0 g, 7 M 포름산암모늄 수용액 7.8 ㎖, 테트라하이드로푸란 100 ㎖ 를 첨가하고 질소 분위기하 40 ℃ 에서 9 시간 교반하여 실온까지 냉각하였다. 용매를 감압하 증류하였다. 잔류물에 염화메틸렌을 첨가하여 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 감압하 증류함으로써 얻어진 조제물을 소량의 염화메틸렌에 용해시키고, n-헥산을 첨가함으로써 재침전을 실시하였다. 석출된 고체를 여과하여 황백색 분말의 5-(9,9-디메틸아크리딘-10(9H)-일)-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀을 2.08 g 얻었다. 수율 74.2 ％

[스킴 2] 화합물 51 의 합성

반응 용기에 5-(9,9-디메틸아크리딘-10(9H)-일)-2-(1-페닐-1H-벤조[d]이미다졸-2-일)페놀 (0.690 g, 1.40 m㏖), 아세트산아연 2수화물 (0.140 g, 0.640 m㏖), 에탄올 70 ㎖ 를 첨가하고 질소 분위기하 70 ℃ 에서 22 시간 교반한 후 실온까지 냉각하였다. 반응 용액에 초순수 200 ㎖ 를 첨가하여 교반한 후, 여과하여 1 일 건조시키고 승화 정제를 실시하여 황색 분말의 화합물 51 을 0.366 g 얻었다. 수율 54.8 ％

얻어진 분말에 관해서 매트릭스 지원 레이저 탈리 이온화 비행 시간형 질량 분석 장치와 원소 분석 장치를 사용하여 구조를 동정하였다.

(합성예 7) 화합물 55 의 합성

[화학식 47]

합성예 1 과 동일하게 하여 배위자 1 을 얻었다. 이 배위자 1 (0.39 g, 1.00 m㏖) 과 아세틸아세토나토마그네슘 (O.11 g, 0.5 m㏖) 을 테트라하이드로푸란 (6 ㎖) 에 용해하고 가열 교반하여 화합물 55 를 얻었다. MALDI-TOF-MS 에 의해 목적물의 생성을 확인하였다. 수량 : 0.32 g, 수율 : 80.5 ％

m/z = 807([M]^＋)

(합성예 8) 화합물 67 의 합성

[화학식 48]

탈기 치환한 알루미늄트리이소프로폭시드 (0.10 g, 0.5 m㏖), 4-(디페닐아미노)페놀 (0.39 g, 1.5 m㏖) 의 에탄올 용액을 85 ℃ 에서 1 시간 교반하였다. 이것에 2-(벤조[d]옥사졸-2-일)-5-(10H-페녹사진-10-일)페놀 (0.39 g, 1.00 m㏖) 을 첨가하여 3 시간 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 여과하고, 에탄올로 세정하였다.

MALDI-TOF-MS 에 의해 목적물의 생성을 확인하였다. m/z = 1077([M＋7]^＋), 809([M-261(TPA)]^＋)

(ΔE_ST 의 측정법)

실시예에서 사용한 각 재료의 일중항 에너지 (E_S1) 와 삼중항 에너지 (E_T1) 의 차 (ΔE_ST) 는, 일중항 에너지 (E_S1) 와 삼중항 에너지 (E_T1) 를 이하의 방법으로 산출하여, ΔE_ST = E_S1－E_T1 에 의해 구했다.

(1) 일중항 에너지 E_S1

측정 대상 화합물과 mCBP 를, 측정 대상 화합물이 농도 6 중량％ 가 되도록 공증착함으로써 Si 기판 상에 두께 100 ㎚ 의 시료를 제작하였다. 상온 (300 K) 에서 이 시료의 형광 스펙트럼을 측정하였다. 여기광 입사 직후로부터 입사 후 100 나노초까지의 발광을 적산함으로써, 종축을 인광 강도, 횡축을 파장으로 한 형광 스펙트럼을 얻었다. 이 형광 스펙트럼의 단파장측의 하강에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 횡축의 교점의 파장치 λedge [㎚] 를 구하였다. 이 파장치를 다음에 나타내는 환산식에 의해 에너지치로 환산한 값을 E_S1 로 하였다.

환산식 : E_S1 [eV] = 1239.85/λedge

발광 스펙트럼의 측정에는, 여기 광원에 질소 레이저 (Lasertechnik Berlin 사 제조, MNL200) 를, 검출기에는 스트리크 카메라 (하마마츠 포토닉스사 제조, C4334) 를 사용하였다.

(2) 삼중항 에너지 E_T1

일중항 에너지 E_S1 과 같은 시료를 5 [K] 로 냉각하여, 여기광 (337 ㎚) 을 인광 측정용 시료에 조사하고, 스트리크 카메라를 사용하여 인광 강도를 측정하였다. 여기광 입사 후 1 밀리초로부터 입사 후 10 밀리초의 발광을 적산함으로써, 종축을 인광 강도, 횡축을 파장의 인광 스펙트럼을 얻었다. 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 횡축의 교점의 파장치 λedge [㎚] 를 구하였다. 이 파장치를 다음에 나타내는 환산식에 의해 에너지치로 환산한 값을 E_T1 로 하였다.

환산식 : E_T1 [eV] = 1239.85/λedge

인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선은 다음과 같이 그었다. 인광 스펙트럼의 단파장측에서부터, 스펙트럼의 극대치 중 가장 단파장측의 극대치까지 스펙트럼 곡선 상을 이동할 때에, 장파장측을 향하여 곡선 상의 각 점에 있어서의 접선을 생각한다. 이 접선은, 곡선이 상승함에 따라서 (즉 종축이 증가함에 따라서), 기울기가 증가한다. 이 기울기의 값이 극대치를 취하는 점에 있어서 그은 접선을, 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 하였다.

또한, 스펙트럼의 최대 피크 강도의 10 ％ 이하의 피크 강도를 갖는 극대점은, 상기 서술한 가장 단파장측의 극대치에는 포함시키지 않고, 가장 단파장측의 극대치에 가장 가까운, 기울기의 값이 극대치를 취하는 점에 있어서 그은 접선을 당해 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대한 접선으로 하였다.

[유기 금속 착물의 광학 특성의 평가]

(실시예 1) 화합물 1 의 광학 특성의 평가

Ar 분위기의 글로브 박스 중에서 화합물 1 의 톨루엔 용액 (농도 1.0 X 10^-5 ㏖/ℓ) 을 조제하였다.

이 화합물 1 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 2 에, 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 3 에, 과도 감쇠 곡선을 도 4 에 나타낸다.

도 3 으로부터, 화합물 1 의 ΔE_ST 는 약 0 eV 임을 알 수 있었다.

또한, 도 4 로부터, 질소 버블링한 화합물 1 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 그 포토루미네선스 양자 효율은 62.4 ％ 였다. 한편, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 1 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않고, 포토루미네선스 양자 효율은 28.8 ％ 였다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 1 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 1 은 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 2) 화합물 2 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 2 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 2 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 2 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 5 에, 과도 감쇠 곡선을 도 6 에 나타낸다.

도 6 으로부터, 질소 버블링한 화합물 2 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 2 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않았다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 2 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 2 는 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 3) 화합물 3 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 3 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 3 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 3 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 7 에, 과도 감쇠 곡선을 도 8 에 나타낸다.

도 8 로부터, 질소 버블링한 화합물 3 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 3 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않았다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 3 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 3 은 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 4) 화합물 13 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 13 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 13 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 13 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 9 에, 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 10 에, 과도 감쇠 곡선을 도 11 에 나타낸다.

도 10 으로부터, 화합물 13 의 ΔE_ST 는 0.18 eV 임을 알 수 있었다. 또한, 배위자의 ΔE_ST 는 0.16 eV 이었다.

또한, 도 11 로부터, 질소 버블링한 화합물 13 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 그 포토루미네선스 양자 효율은 36.2 ％ 였다. 한편, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 13 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않고, 포토루미네선스 양자 효율은 12.5 ％ 였다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 13 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 13 은 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 5) 화합물 25 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 25 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 25 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 25 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 400 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 12 에, 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 13 에, 과도 감쇠 곡선을 도 14 에 나타낸다.

도 13 으로부터, 화합물 25 의 ΔE_ST 는 0.05 eV 임을 알 수 있었다. 또한, 배위자의 ΔE_ST 는 0.14 eV 이었다.

또한, 도 14 로부터, 질소 버블링한 화합물 25 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 그 포토루미네선스 양자 효율은 58.5 ％ 였다. 한편, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 25 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않고, 포토루미네선스 양자 효율은 17.7 ％ 였다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 25 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 25 는 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 6) 화합물 51 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 51 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 51 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 51 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 15 에, 과도 감쇠 곡선을 도 16 에 나타낸다.

도 16 으로부터, 질소 버블링한 화합물 51 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 51 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않았다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 51 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 51은 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 7) 화합물 55 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 55 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 55 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 55 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 420 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 17 에, 과도 감쇠 곡선을 도 18 에 나타낸다.

도 18 로부터, 질소 버블링한 화합물 55 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 55 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않았다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 55 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 55 는 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(실시예 8) 화합물 67 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 화합물 67 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 화합물 25 의 용액을 조제하였다.

이 화합물 25 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 400 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 19 에, 과도 감쇠 곡선을 도 20 에 나타낸다.

도 20 으로부터, 질소 버블링한 화합물 67 의 용액에서 지연 형광이 확인되고, 그 포토루미네선스 양자 효율은 69.2 ％ 였다. 한편, 질소 버블링을 하지 않은 화합물 67 의 용액에서는 이러한 지연 형광이 거의 확인되지 않고, 포토루미네선스 양자 효율은 15.8 ％ 였다. 질소 버블링을 하지 않은 화합물 67 의 용액에서 포토루미네선스 양자 효율이 낮은 것은, 화합물 67 은 지연 형광을 나타내는 형광 물질로, 질소 버블링을 하지 않은 용액에서는, 산소에 의해 여기 삼중항 상태의 여기자의 여기 일중항 상태로의 항간 교차가 저해되었기 때문으로 추측된다.

(비교예 1) 비교 화합물 A 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 하기 구조를 갖는 비교 화합물 A 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 비교 화합물 A 의 용액을 조제하였다.

이 비교 화합물 A 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 400 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 21 에, 과도 감쇠 곡선을 도 22 에 나타낸다. 도 22 로부터 질소 버블링한 비교 화합물 A 의 용액에서 지연 형광이 확인되었지만, 포토루미네선스 양자 효율은, 질소 버블링한 용액에서 37.3 ％, 버블링을 하지 않은 용액에서 17.7 ％ 로, 각 실시예의 화합물보다 낮은 값이었다.

[화학식 49]

(비교예 2) 비교 화합물 B 의 광학 특성의 평가

화합물 1 대신에 하기 구조를 갖는 비교 화합물 B 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 비교 화합물 B 의 용액을 조제하였다.

이 비교 화합물 B 의 용액에 대해서, 흡광 스펙트럼 및 380 ㎚ 여기광에 의한 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 23 에, 과도 감쇠 곡선을 도 24 에 나타낸다. 도 24 로부터 질소 버블링한 비교 화합물 B 의 용액에서 지연 형광이 확인되었지만, 포토루미네선스 양자 효율은, 질소 버블링한 용액에서 38.9 ％, 버블링을 하지 않은 용액에서 7.5 ％ 로, 각 실시예의 화합물보다 낮은 값이었다.

[화학식 50]

[박막의 제작과 평가]

(실시예 9)

석영 기판 상에 진공 증착법에 의해, 진공도 10^-4 ㎩ 이하의 조건으로 화합물 1 과 mCBP 를 다른 증착원으로부터 증착하여, 화합물 1 의 농도가 6.0 중량％ 인 공증착 박막을 100 ㎚ 의 두께로 형성하였다. 이 박막의 325 ㎚ 여기광에 의한 포토루미네선스의 과도 감쇠 곡선을 5 K, 50 K, 100 K, 150 K, 200 K, 250 K, 300 K 에서 측정한 결과를 도 25 에 나타낸다. 화합물 1 은 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 10)

화합물 1 대신에 화합물 2 를 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 2 의 과도 감쇠 곡선을 도 26 에 나타내고, 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 27 에 나타낸다. 화합물 2 의 ΔE_ST 는 0.14 eV 로, 화합물 2 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 11)

화합물 1 대신에 화합물 3 을 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 3 의 과도 감쇠 곡선을 도 28 에 나타내고, 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 29 에 나타낸다. 화합물 3 의 ΔE_ST 는 0.12 eV 로, 화합물 3 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 12)

화합물 1 대신에 화합물 13 을 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 13 의 과도 감쇠 곡선을 도 30 에 나타낸다. 화합물 13 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 13)

화합물 1 대신에 화합물 25 를 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 25 의 과도 감쇠 곡선을 도 31 에 나타낸다. 화합물 25 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 14)

화합물 1 대신에 화합물 51 을 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 51 의 과도 감쇠 곡선을 도 32 에 나타내고, 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 33 에 나타낸다. 화합물 51 의 ΔE_ST 는 0.33 eV 로, 화합물 51 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 15)

화합물 1 대신에 화합물 55 를 사용하여 실시예 9 와 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 55 의 과도 감쇠 곡선을 도 34 에 나타내고, 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 35 에 나타낸다. 화합물 55 의 ΔE_ST 는 0.14 eV 로, 화합물 55 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다.

(실시예 16)

화합물 1 대신에 화합물 67 을 사용하고 mCBP 를 호스트 재료로 하여 스핀 캐스트에 의해 박막을 제작하고 평가하였다. 화합물 67 의 과도 감쇠 곡선을 도 36 에 나타낸다. 화합물 67 도 열 활성형의 지연 형광체인 것이 확인되었다. 또한, 화합물 67 의 즉시 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 37 에 나타낸다. 도 37로부터, 화합물 67 의 ΔE_ST 는 0.13 eV 임을 알 수 있었다.

(비교예 3 ∼ 6)

화합물 1 대신에 비교 화합물 C ∼ F 를 사용하여 실시예 16 과 동일하게 박막을 제작하고 평가하였다. 비교 화합물 C ∼ F 의 과도 감쇠 곡선에는 지연 형광 성분은 인정되지 않았다. ΔE_ST 는, 비교 화합물 C 가 0.59 eV, 비교 화합물 D 가 0.58 eV, 비교 화합물 E 가 0.45 eV, 비교 화합물 F 가 0.43 eV 로 모두 0.2 eV 보다 컸다.

[화학식 51]

[유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가]

(실시예 17) 화합물 1 을 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

막두께 100 ㎚ 의 인듐·주석 산화물 (ITO) 로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법에 의해 진공도 5.0 × 10^-4 ㎩ 로 적층하였다. 우선, ITO 상에α-NPD 를 35 ㎚ 의 두께로 형성하였다. 이어서, 화합물 1 과 mCBP 를 다른 증착원으로부터 공증착하여, 15 ㎚ 의 두께의 층을 형성하고 발광층으로 하였다. 이 때, 화합물 1 의 농도는 6.0 중량％ 로 하였다. 다음으로, TPBi 를 65 ㎚ 의 두께로 형성하고, 또한 불화리튬 (LiF) 을 0.8 ㎚ 진공 증착하고, 이어서 알루미늄 (Al) 을 80 ㎚ 의 두께로 증착함으로써 음극을 형성하여, 유기 일렉트로루미네선스 소자로 하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 38 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 39 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 도 40 에 나타낸다. 화합물 1 을 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 15.0 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다. 가령 발광 양자 효율이 100 ％ 인 형광 재료를 사용하여 균형이 잡힌 이상적인 유기 일렉트로루미네선스 소자를 시험 제작하였다고 하면, 광 취출 효율이 20 ∼ 30 ％ 이면, 형광 발광의 외부 양자 효율은 5 ∼ 7.5 ％ 가 된다. 이 값이 일반적으로, 형광 재료를 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 외부 양자 효율의 이론 한계치로 되어 있다. 화합물 1 을 사용한 본 발명의 유기 일렉트로루미네선스 소자는, 이론 한계치를 초과하는 높은 외부 양자 효율을 실현하고 있는 점에서 매우 우수하다.

(실시예 18) 화합물 2 를 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

화합물 1 대신에 화합물 2 를 사용하여, 실시예 17 과 동일한 방법에 의해 유기 일렉트로루미네선스 소자를 제조하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 41 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 42 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 상기 도 43 에 나타낸다. 화합물 2 를 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 11.6 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다.

(실시예 19) 화합물 3 을 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

막두께 100 ㎚ 의 인듐·주석 산화물 (ITO) 로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법에 의해 진공도 5.0 × 10^-4 ㎩ 로 적층하였다. 우선, ITO 상에 α-NPD 를 35 ㎚ 의 두께로 형성하고, mCP 를 10 ㎚ 의 두께로 형성하였다. 다음으로, 화합물 3 과 mCP 를 다른 증착원으로부터 공증착하여, 30 ㎚ 의 두께의 층을 형성하고 발광층으로 하였다. 이 때, 화합물 3 의 농도는 10.0 중량％ 로 하였다. 다음으로, PPT 를 10 ㎚ 의 두께로 형성하고, TPBi 를 25 ㎚ 의 두께로 형성하고, 또한 불화리튬 (LiF) 을 0.8 ㎚ 진공 증착하고, 이어서 알루미늄 (Al) 을 80 ㎚ 의 두께로 증착함으로써 음극을 형성하여, 유기 일렉트로루미네선스 소자로 하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 44 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 45 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 상기 도 46 에 나타낸다. 화합물 3 을 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 10.1 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다.

(실시예 20) 화합물 13 을 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

화합물 1 대신에 화합물 13 을 사용하여, 실시예 17 과 동일한 방법에 의해 유기 일렉트로루미네선스 소자를 제조하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 47 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 48 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 상기 도 40 에 나타낸다. 화합물 13 을 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 10.4 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다.

(실시예 21) 화합물 25 를 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

화합물 1 대신에 화합물 25 를 사용하여, 실시예 17 과 동일한 방법에 의해 유기 일렉트로루미네선스 소자를 제조하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 49 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 50 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 상기 도 40 에 나타낸다. 화합물 25 를 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 7.1 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다.

(실시예 22) 화합물 51 을 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

막두께 100 ㎚ 의 인듐·주석 산화물 (ITO) 로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법에 의해 진공도 5.0 × 10^-4 ㎩ 로 적층하였다. 우선, ITO 상에 α-NPD 를 35 ㎚ 의 두께로 형성하고, mCP 를 10 ㎚ 의 두께로 형성하였다. 다음으로, 화합물 51 과 mCP 를 다른 증착원으로부터 공증착하여, 30 ㎚ 의 두께의 층을 형성하고 발광층으로 하였다. 이 때, 화합물 51 의 농도는 10.0 중량％ 로 하였다. 다음으로, TPBi 를 25 ㎚ 의 두께로 형성하고, 또한 불화리튬 (LiF) 을 0.8 ㎚ 진공 증착하고, 이어서 알루미늄 (Al) 을 80 ㎚ 의 두께로 증착함으로써 음극을 형성하여, 유기 일렉트로루미네선스 소자로 하였다. 제조된 유기 일렉트로루미네선스 소자에 의한 발광이 확인되었다.

(실시예 23) 화합물 55 를 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 제작과 평가

화합물 1 대신에 화합물 55 를 사용하여, 실시예 17 과 동일한 방법에 의해 유기 일렉트로루미네선스 소자를 제조하였다. 단, 발광층에 있어서의 화합물 55 의 농도는 10.0 중량％ 로 변경하고, 발광층의 두께도 30 ㎚ 로 변경하였다.

제조한 유기 일렉트로루미네선스 소자의 발광 스펙트럼을 도 51 에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 52 에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 상기 도 53 에 나타낸다. 화합물 55 를 발광 재료로서 사용한 유기 일렉트로루미네선스 소자는 10.7 ％ 의 높은 외부 양자 효율을 달성하였다.

[화학식 52]

산업상 이용가능성

본 발명의 화합물은 발광 재료로서 유용하다. 이 때문에 본 발명의 화합물은, 유기 일렉트로루미네선스 소자 등의 유기 발광 소자용의 발광 재료로서 효과적으로 사용된다. 본 발명의 화합물 중에는 지연 형광을 방사하는 것도 포함되어 있기 때문에, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공하는 것도 가능하다. 이 때문에, 본 발명은 산업상 이용가능성이 높다.

1 : 기판
2 : 양극
3 : 정공 주입층
4 : 정공 수송층
5 : 발광층
6 : 전자 수송층
7 : 음극

Claims

하기 일반식 (1) 로 나타내는 유기 금속 착물.
[화학식 1]

[일반식 (1) 에 있어서, X 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(R⁷)- 을 나타낸다. Y 는 산소 원자, 황 원자, 또는 -N(-SO₂-R⁸)- 을 나타낸다. R¹ ∼ R⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. Z¹ 및 Z² 는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기를 나타낸다. 단, Z¹ 및 Z² 중 어느 1 개는 하기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기이다. M 은 주기율표의 수소를 제외한 제 1 족, 제 2 족, 제 11 족, 제 12 족 또는 제 13 족 원소를 나타낸다. L 은 M 의 상방에 기재되는 배위자의 일반식에 포함되지 않은 배위자를 나타낸다. n 은 1 ∼ 3 의 정수이고, m 은 0 ∼ 2 의 정수이다.]
[화학식 2-1]

[화학식 2-2]

[일반식 (A) ∼ (E) 에 있어서, R²¹ ∼ R²⁸, R³¹ ∼ R³⁸, R⁴¹ ∼ R⁴⁹, R⁵¹ ∼ R⁷⁰ 은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R²¹ 과 R²², R²² 와 R²³, R²³ 과 R²⁴, R²⁵ 와 R²⁶, R²⁶ 과 R²⁷, R²⁷ 과 R²⁸, R³¹ 과 R³², R³² 와 R³³, R³³ 과 R³⁴, R³⁵ 와 R³⁶, R³⁶ 과 R³⁷, R³⁷ 과 R³⁸, R⁴¹ 과 R⁴², R⁴² 와 R⁴³, R⁴³ 과 R⁴⁴, R⁴⁵ 와 R⁴⁶, R⁴⁶ 과 R⁴⁷, R⁴⁷ 과 R⁴⁸, R⁵¹ 과 R⁵², R⁵² 와 R⁵³, R⁵³ 과 R⁵⁴, R⁵⁵ 와 R⁵⁶, R⁵⁶ 과 R⁵⁷, R⁵⁷ 과 R⁵⁸, R⁵⁹ 와 R⁶⁰, R⁶¹ 과 R⁶², R⁶² 와 R⁶³, R⁶³ 과 R⁶⁴, R⁶⁵ 와 R⁶⁶, R⁶⁶ 과 R⁶⁷, R⁶⁷ 과 R⁶⁸, R⁶⁹ 와 R⁷⁰ 은 서로 결합하여 고리상 구조를 형성하고 있어도 된다.]
제 1 항에 있어서,
일반식 (1) 의 Z² 가 상기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 1 항에 있어서,
일반식 (1) 의 Z¹ 이 상기 일반식 (A) ∼ (E) 중 어느 것으로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식 (1) 의 Z¹또는 Z² 가 상기 일반식 (A) 또는 상기 일반식 (B) 로 나타내는 기인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식 (1) 의 M 이 Zn 또는 Li 인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식 (1) 의 Y 가 산소 원자인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
일반식 (1) 의 m 이 1 또는 2 인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 7 항에 있어서,
Z 가 치환 혹은 무치환의 아릴옥시 배위자인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
제 8 항에 있어서,
Z 가 치환 혹은 무치환의 디아릴아미노기로 치환된 아릴옥시 배위자인 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
하기 식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 를 만족하는 것을 특징으로 하는 유기 금속 착물.
식 (Ⅰ) S_C－T_C ≤ 0.2 eV
식 (Ⅱ) S_L－T_L ≤ 0.2 eV
[식 (Ⅰ) 및 식 (Ⅱ) 에 있어서, S_C 는 유기 금속 착물의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_C 는 유기 금속 착물의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, S_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 일중항 여기 상태에서의 에너지를 나타내고, T_L 은 그 유기 금속 착물을 구성하는 배위자의 삼중항 여기 상태에서의 에너지를 나타낸다.]
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 금속 착물로 이루어지는 발광 재료.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 금속 착물로 이루어지는 지연 형광체.
제 11 항에 기재된 발광 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 13 항에 있어서,
지연 형광을 방사하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
유기 일렉트로루미네선스 소자인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.