KR102509298B1 - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

저구동 전압에서 고발광 효율, 장수명인 유기 EL 소자를 제공한다. 대향하는 양극과 음극 사이에 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 발광층이 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하고, 호스트 재료가 인돌로카르바졸환의 1개의 질소에 디페닐트리아지닐기가 결합하고, 이 디페닐트리아지닐기의 페닐기에는 1개 이상의 페닐기가 치환된 화합물에서 선택되는 제 1 호스트와, 비스카르바졸환의 2개의 질소에 방향족 탄화수소기가 결합하고, 이 방향족 탄화수소기의 적어도 1개는 축합 방향족 탄화수소기인 화합물에서 선택되는 제 2 호스트를 혼합한 재료이다.

Description

유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자라고 함)에 관한 것이다.
유기 EL 소자에 전압을 인가함으로써 양극으로부터 정공이, 음극으로부터는 전자가 각각 발광층에 주입된다. 그리고 발광층에 있어서, 주입된 정공과 전자가 재결합하여 여기자가 생성된다. 이때, 전자 스핀의 통계칙에 의해 일중항 여기자 및 삼중항 여기자가 1:3의 비율로 생성된다. 일중항 여기자에 의한 발광을 사용하는 형광 발광형의 유기 EL 소자는 내부 양자 효율은 25%가 한계인 것으로 말해지고 있다. 한편으로, 삼중항 여기자에 의한 발광을 사용하는 인광 발광형의 유기 EL 소자는 일중항 여기자로부터 항간 교차가 효율적으로 행해졌을 경우에는 내부 양자 효율을 100%까지 높일 수 있다는 것이 알려져있다.
그러나, 인광 발광형의 유기 EL 소자에 관해서는 장수명화가 기술적인 과제로 되어 있다.
또한, 최근에는 지연 형광을 이용한 고효율의 유기 EL 소자의 개발이 이루어져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 지연 형광의 메커니즘의 하나인 TTF(Triplet-Triplet Fusion) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TTF 기구는 2개의 삼중항 여기자의 충돌에 의해 일중항 여기자가 생성되는 현상을 이용하는 것이며, 이론상 내부 양자 효율을 40%까지 높일 수 있다고 생각되고 있다. 그러나, 인광 발광형의 유기 EL 소자와 비교하면 효율이 낮기 때문에, 더욱 효율의 개량이 요구되고 있다.
한편으로, 특허문헌 2에서는 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TADF 기구는 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지차가 작은 재료에 있어서 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자로의 역항간 교차가 생기는 현상을 이용하는 것이며, 이론상 내부 양자 효율을 100%까지 높일 수 있다고 생각되고 있다. 그러나, 인광 발광형 소자와 마찬가지로, 수명 특성의 더욱 개선이 요구되고 있다.
특허문헌 3에서는 인돌로카르바졸 화합물에 대해서 호스트 재료로서의 사용을 개시하고 있다. 특허문헌 4에서는 비스카르바졸 화합물에 대해서 호스트 재료로서의 사용을 개시하고 있다.
특허문헌 5, 6에서는 비스카르바졸 화합물을 혼합 호스트로서 사용하는 것을 개시하고 있다. 특허문헌 7, 8에서는 인돌로카르바졸 화합물과 비스카르바졸 화합물을 혼합 호스트로서 사용하는 것을 개시하고 있다.
특허문헌 9에서는 인돌로카르바졸 화합물을 포함하는 복수의 호스트를 예비 혼합한 호스트 재료의 사용을 개시하고 있다.
그러나, 모두 충분한 것이라고는 말할 수 없고, 더욱 개량이 소망되고 있다.
WO2010/134350 A1 WO2011/070963 A1 WO2008/056746 A1 일본 특허공개 2003-133075호 공보 WO2013/062075 A1 US2014/0374728 A1 US2014/0197386 A1 US2015/0001488 A1 WO2011/136755 A1
유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등의 표시 소자 또는 광원에 응용하기 위해서는 소자의 발광 효율을 개선함과 동시에 구동시의 안정성을 충분히 확보할 필요가 있다. 본 발명은 상기 현재의 상태를 감안하여, 저구동 전압이면서 고효율 또한 높은 구동 안정성을 가진 실용상 유용한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 대향하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서, 적어도 1개의 발광층이 하기 일반식(1)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 1 호스트와 하기 일반식(2)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 2 호스트, 그리고 발광성 도펀트 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자이다.
Figure 112017122463583-pct00001
(여기에서, 환 A는 식(1a)으로 표시되는 방향족 탄화수소환이며, 환 B는 식(1b)으로 표시되는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
Ar1은 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기이다.
R은 독립적으로 탄소수 1∼10개의 지방족 탄화수소기, 탄소수 6∼10개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼12개의 방향족 복소환기이다.
a, b, c는 치환수를 나타내고, 각각 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.
m과 n은 치환수를 나타내고, 각각 독립적으로 0∼2의 정수를 나타내고, m+n 은 1 이상의 정수를 나타낸다.)
Figure 112017122463583-pct00002
(여기에서, Ar2와 Ar3은 탄소수 6∼14개의 방향족 탄화수소기, 또는 상기 방향족 탄화수소기가 2∼3개 연결된 기를 나타내고, Ar2와 Ar3 중 적어도 일방은 축합 방향족 탄화수소기를 나타낸다.)
일반식(2)의 바람직한 형태로서는 일반식(3)이 있다.
Figure 112017122463583-pct00003
일반식(3)의 Ar2와 Ar3은 일반식(2)의 Ar2와 Ar3과 동의이다. 그리고, Ar2는 나프틸기 또는페난트릴기 중 어느 하나인 것이 보다 바람직하다.
상기 제 1 호스트와 제 2 호스트는 증착 전에 예비 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 호스트와 제 2 호스트의 50% 중량 감소 온도의 차가 20℃ 이내인 것, 또는 제 1 호스트의 비율이 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계에 대하여 20wt%보다 많고, 55wt%보다 적은 것이 바람직하다.
상기 발광성 도펀트 재료는 인광 발광 도펀트 재료, 형광 발광 도펀트 재료또는 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료일 수 있다. 인광 발광 도펀트 재료로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 들 수 있다.
또한, 상기 유기 EL 소자는 발광층에 인접하는 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 중에 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 함유시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자는 발광층에 복수의 특정한 호스트 재료를 함유하기 때문에, 저구동 전압에서 고발광 효율 또한 장수명인 유기 EL 소자로 될 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 대향하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 발광층을 갖고, 발광층의 적어도 1층이 제 1 호스트와 제 2 호스트, 및 발광성 도펀트 재료를 함유한다. 제 1 호스트는 상기 일반식(1)으로 표시되는 화합물이며, 제 2 호스트는 상기 일반식(2)으로 표시되는 화합물이다. 이 유기 EL 소자는 대향하는 양극과 음극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 유기층을 갖지만, 복수의 층 중 적어도 1층은 발광층이며, 발광층은 복수이어도 좋다. 그리고, 상기 발광층은 진공 증착에 의해 제작된 증착층으로 이루어지는 것이 좋다.
상기 일반식(1)에 대해서 설명한다.
환 A는 식(1a)으로 표시되는 방향족 탄화수소환이며, 환 B는 식(1b)으로 표시되는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
Ar1은 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기를 나타낸다. 바람직하게는 페닐기, 비페닐기이며, 보다 바람직하게는 페닐기이다. 여기에서, 비페닐기는 -Ph-Ph로 표시되는 기이며, 터페닐기는 -Ph-Ph-Ph 또는 -Ph(-Ph)-Ph로 표시되는 기이다. Ph는 페닐기 또는 페닐렌기 등이다.
R은 독립적으로 탄소수 1∼10개의 지방족 탄화수소기, 탄소수 6∼10개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼12개의 방향족 복소환기를 나타낸다. 바람직하게는 탄소수 1∼8개의 지방족 탄화수소기, 페닐기 또는 탄소수 3∼9개의 방향족 복소환기를 나타낸다. 보다 바람직하게는 탄소수 1∼6개의 지방족 탄화수소기, 페닐기 또는 탄소수 3∼6개의 방향족 복소환기이다.
상기 탄소수 1∼10개의 지방족 탄화수소기의 구체예로서는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 등을 들 수 있다.
상기 탄소수 6∼10개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼12개의 방향족 복소환기의 구체예로서는 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜 또는 카르바졸에서 1개의 H를 제거함으로써 생성되는 방향족기를 들 수 있다. 바람직하게는, 벤젠, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸 또는 벤조티아디아졸로부터 생성되는 방향족기를 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 벤젠, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸 또는 옥사디아졸로부터 생성되는 방향족기를 들 수 있다.
a, b, c는 치환수를 나타내고, 각각 독립적으로 0∼3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1의 정수이다. m과 n은 치환수를 나타내고, 각각 독립적으로 0∼2의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0 또는 1의 정수이다. m+n은 1 이상의 정수이며, 바람직하게는 1, 2 또는 3의 정수이다.
일반식(1)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017122463583-pct00004
Figure 112017122463583-pct00005
Figure 112017122463583-pct00006
Figure 112017122463583-pct00007
Figure 112017122463583-pct00008
Figure 112017122463583-pct00009
Figure 112017122463583-pct00010
Figure 112017122463583-pct00011
Figure 112017122463583-pct00012
다음에, 제 2 호스트가 되는 일반식(2) 또는 일반식(3)의 화합물에 대해서 설명한다. 일반식(2)과 (3)에 있어서, 공통되는 기호는 같은 의미를 갖는다.
Ar2와 Ar3은 탄소수 6∼14개의 방향족 탄화수소기, 또는 상기 방향족 탄화수소기가 2∼3개 연결된 기를 나타낸다. 바람직하게는 탄소수 6∼12개의 방향족 탄화수소기, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼10개의 방향족 탄화수소기를 나타내지만, Ar2와 Ar3 중 적어도 일방은 축합 방향족 탄화수소기이다.
Ar2와 Ar3의 구체예는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌, 또는 이들이 2∼3개 연결된 화합물로부터 H를 1개 제거하여 생성되는 연결 방향족기를 들 수 있다. 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센 또는 페난트렌으로부터 생성되는 방향족기를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 벤젠, 나프탈렌 또는 페난트렌으로부터 생성되는 방향족기이다. Ar2는 나프틸기 또는 페난트릴기인 것이 더욱 바람직하다. 여기에서, 연결 방향족기는 -Ar5-Ar7, -Ar5-Ar6-Ar7 또는 -Ar5(-Ar6)-Ar7과 같은 식으로 표시되는 기이며, Ar5, Ar6, Ar7은 독립적으로 탄소수 6∼14개의 방향족 탄화수소기이다. Ar5는 2가 또는 3가의 기이며, Ar6은 1가 또는 2가의 기이며, Ar7은 1가의 기이다.
일반식(2)∼(3)으로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017122463583-pct00013
Figure 112017122463583-pct00014
Figure 112017122463583-pct00015
Figure 112017122463583-pct00016
Figure 112017122463583-pct00017
Figure 112017122463583-pct00018
Figure 112017122463583-pct00019
상기 일반식(1)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 1 호스트와 상기 일반식(2)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 2 호스트를 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써 우수한 유기 EL 소자를 제공할 수 있다. 이 발광층의 형성 방법에는 제한이 없지만, 증착에 의해 형성하는 것이 유리하다.
증착에 의해 형성할 경우, 제 1 호스트와 제 2 호스트는 각자 다른 증착원으로부터 증착해서 사용할 수도 있지만, 증착 전에 예비 혼합해서 예비 혼합물로 하고, 그 예비 혼합물을 1개의 증착원으로부터 동시에 증착해서 발광층을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 예비 혼합물에는 발광층을 형성하기 위해서 필요한 발광성 도펀트 재료 또는 필요에 따라 사용되는 다른 호스트를 혼합시켜도 좋지만, 소망의 증기압이 되는 온도에 큰 차가 있는 경우에는 다른 증착원으로부터 증착시키는 것이 좋다.
또한, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 혼합비(중량비)는 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계에 대하여 제 1 호스트의 비율이 20∼60%가 좋고, 바람직하게는 20%보다 많고, 55%보다 적은 것이고, 보다 바람직하게는 40∼50%이다.
또한, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 전자 친화력(EA) 차가 0.1eV보다 크고, 0.6eV보다 작은 것이 바람직하다. EA의 값은 호스트 재료 박막에서의 광전자 분광법에 의해 얻어진 이온화 퍼텐셜(IP)의 값과 흡수 스펙트럼을 측정하고, 그 흡수단으로부터 구한 에너지갭의 값을 이용하여 산출할 수 있다.
다음에, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조는 이것에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 사용되는 일반적인 유기 EL 소자의 구조예를 나타내는 단면도이며, 1은 기판, 2는 양극, 3은 정공 주입층, 4는 정공 수송층, 5는 발광층, 6은 전자 수송층, 7은 음극을 나타낸다. 본 발명의 유기 EL 소자는 발광층과 인접해서 여기자 저지층을 가져도 좋고, 또한 발광층과 정공 주입층 사이에 전자 저지층을 가져도 좋다. 여기자 저지층은 발광층의 음극측, 음극측 중 어느 것에도 삽입할 수 있고, 양방 동시에 삽입하는 것도 가능하다. 본 발명의 유기 EL 소자에서는 양극, 발광층, 그리고 음극을 필수 층으로서 갖지만, 필수 층 이외에 정공 주입 수송층, 전자 주입 수송층을 갖는 것이 좋고, 더욱 발광층과 전자 주입 수송층의 사이에 정공 저지층을 갖는 것이 좋다. 또한, 정공 주입 수송층은 정공 주입층과 정공 수송층 중 어느 하나 또는 양자를 나타내고, 전자 주입 수송층은 전자 주입층과 전자 수송층 중 어느 하나 또는 양자를 의미한다.
도 1과는 역의 구조, 즉 기판(1) 상에 음극(7), 전자 수송층(6), 발광층(5), 정공 수송층(4), 양극(2)의 순서로 적층하는 것도 가능하고, 이 경우도 필요에 따라 층을 추가, 생략하는 것이 가능하다.
-기판-
본 발명의 유기 EL 소자는 기판에 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이 기판에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래부터 유기 EL 소자에 사용되고 있는 것이면 좋고, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 석영 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
-양극-
유기 EL 소자에 있어서의 양극 재료로서는 일함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들 혼합물로 이루어지는 재료가 바람직하게 사용된다. 이러한 전극 재료의 구체예로서는 Au 등의 금속, CuI, 인듐 주석 옥사이드(ITO), SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등의 비정질이고, 투명 도전막을 작성 가능한 재료를 사용해도 좋다. 양극은 이들 전극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시키고, 포토리소그래피법으로 소망의 형상의 패턴을 형성해도 좋고, 또는 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않을 경우(100㎛ 이상 정도)는 상기 전극 재료의 증착이나 스퍼터링 시에 소망하는 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 좋다. 또는, 유기 도전성 화합물과 같은 도포 가능한 물질을 사용할 경우에는 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 사용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 인출하는 경우에는 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또한 양극으로서의 시트 저항은 수 백Ω/□ 이하가 바람직하다. 막두께는 재료에 따라서도 다르지만, 보통 10∼1000nm, 바람직하게는 10∼200nm의 범위에서 선택된다.
-음극-
한편, 음극 재료로서는 일함수가 작은(4eV 이하) 금속(전자 주입성 금속이라고 칭함), 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들 혼합물로 이루어지는 재료가 사용된다. 이러한 전극 재료의 구체예로서는 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 내구성의 점으로부터, 전자 주입성 금속과 이것보다 일함수의 값이 크고 안정한 금속인 제 2 금속의 혼합물, 예를 들면 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al2O3) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물, 알루미늄 등이 적합하다. 음극은 이들 음극 재료를 증착이나 스퍼터링 등 의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제작할 수 있다. 또한, 음극으로서 시트 저항은 수 백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막두께는 보통 10nm∼5㎛, 바람직하게는 50∼200nm의 범위에서 선택된다. 또한, 발광한 광을 투과시키기 위해서, 유기 EL 소자의 양극 또는 음극 중 어느 일방이 투명 또는 반투명이면 발광 휘도는 향상되어 바람직하다.
또한, 음극에 상기 금속을 1∼20nm의 막두께로 형성한 후에, 양극의 설명에서 열거한 도전성 투명 재료를 그 위에 형성함으로써 투명 또는 반투명의 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 층이며, 발광층에는 유기 발광성 도펀트 재료와 호스트 재료가 포함된다.
발광층에 있어서의 호스트 재료로서는 일반식(1)으로 표시되는 제 1 호스트와 일반식(2)으로 표시되는 제 2 호스트를 사용한다. 또한, 공지의 호스트 재료를 1종 또는 복수 종류 병용해도 좋지만, 그 사용량은 호스트 재료의 합계에 대하여 50wt% 이하, 바람직하게는 35wt% 이하로 하는 것이 좋다.
제 1 호스트와 제 2 호스트는 각각 다른 증착원으로부터 증착하거나, 증착 전에 예비 혼합해서 예비 혼합물로 함으로써 1개의 증착원으로부터 제 1 호스트와 제 2 호스트를 동시에 증착할 수도 있다.
제 1 호스트와 제 2 호스트를 예비 혼합해서 사용하는 경우에는 양호한 특성을 갖는 유기 EL 소자를 재현성 좋게 제작하기 위해서, 50% 중량 감소 온도(T50)의 차가 작은 것이 바람직하다. 50% 중량 감소 온도는 질소 기류 감압(50Pa) 하에서의 TG-DTA 측정에 있어서, 실온으로부터 매분 10℃의 속도로 550℃까지 승온했을 경우, 중량이 50% 감소 했을 때의 온도를 말한다. 이 온도 부근에서는 증발 또는 승화에 의한 기화가 가장 활발히 일어난다고 생각된다.
제 1 호스트와 제 2 호스트는 상기 50% 중량 감소 온도의 차가 20℃ 이내인 것이 바람직하고, 15℃ 이내인 것이 보다 바람직하다. 예비 혼합 방법으로서는 분쇄 혼합 등의 공지의 방법을 채용할 수 있지만, 가급적으로 균일하게 혼합하는 것이 바람직하다.
발광성 도펀트 재료로서 인광 발광 도펀트를 사용할 경우, 인광 발광 도펀트로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금에서 선택되는 적어도 1개의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 함유하는 것이 좋다. 구체적으로는 J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4304이나 일본 특허공표 2013-53051호 공보에 기재되어 있는 이리듐 착체가 적합하게 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다.
인광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 인광 발광 도펀트 재료의 함유량은 호스트 재료에 대하여 0.1∼30wt%인 것이 바람직하고, 1∼20wt%인 것이 보다 바람직하다.
인광 발광 도펀트 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure 112017122463583-pct00020
Figure 112017122463583-pct00021
발광성 도펀트 재료로서 형광 발광 도펀트를 사용할 경우, 형광 발광 도펀트로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 스티릴벤젠 유도체, 폴리페닐 유도체, 디페닐부타디엔 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 나프탈이미드 유도체, 쿠마린 유도체, 축합 방향족 화합물, 페리논 유도체, 옥사디아졸 유도체, 옥사진 유도체, 알다진 유도체, 피롤리딘 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 스티릴아민 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 방향족 디메틸리딘 화합물, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 피로메텐 유도체의 금속 착체, 희토류 착체, 전이금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 등, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌 등의 폴리머 화합물, 유기 실란 유도체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 축합 방향족 유도체, 스티릴 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 옥사진 유도체, 피로메텐 금속 착체, 전이금속 착체 또는 란타노이드 착체를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 나프탈렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 벤조[c]페난트렌, 벤조[a]안트라센, 펜타센, 페릴렌, 플루오란텐, 아세나프토플루오란텐, 디벤조[a,j]안트라센, 디벤조[a,h]안트라센, 벤조[a]나프탈렌, 헥사센, 나프토[2,1-f]이소퀴놀린, α-나프타페난트리딘, 페난트로옥사졸, 퀴놀리노[6,5-f]퀴놀린, 벤조티오판트렌 등을 들 수 있다. 이들은 치환기로서 알킬기, 아릴기, 방향족 복소환기 또는 디아릴아미노기를 가져도 좋다.
형광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 형광 발광 도펀트 재료의 함유량은 호스트 재료에 대하여 0.1∼20%인 것이 바람직하고, 1∼10%인 것이 보다 바람직하다.
발광성 도펀트 재료로서 열활성화 지연 형광 발광 도펀트를 사용할 경우, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서는 특별히 한정되지 않지만 주석 착체나 동 착체 등의 금속 착체나, WO2011/070963호 공보에 기재된 인돌로카르바졸 유도체, Nature 2012, 492, 234에 기재된 시아노벤젠 유도체, 카르바졸 유도체, Nature Photonics 2014, 8, 326에 기재된 페나진 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 술폰 유도체, 페녹사진 유도체, 아크리딘 유도체 등을 들 수 있다.
열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure 112017122463583-pct00022
열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 또한, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트는 인광 발광 도펀트나 형광 발광 도펀트와 혼합해서 사용해도 좋다. 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료의 함유량은 호스트 재료에 대하여 0.1∼50%인 것이 바람직하고, 1∼30%인 것이 보다 바람직하다.
-주입층-
주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해서 전극과 유기층 간에 형성되는 층으로, 정공 주입층과 전자 주입층이 있고, 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시켜도 좋다. 주입층은 필요에 따라서 형성할 수 있다.
-정공 저지층-
정공 저지층이란, 넓은 의미에서는 전자 수송층의 기능을 갖고, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료로 이루어지고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다.
정공 저지층에는 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 함유시키는 것이 바람직하지만, 공지의 정공 저지층 재료를 사용할 수도 있다.
-전자 저지층-
전자 저지층이란, 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 갖고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공이 재결합할 확률을 향상시킬 수 있다.
전자 저지층의 재료로서는 공지의 전자 저지층 재료를 사용할 수 있고, 또한 후술하는 정공 수송층의 재료를 필요에 따라서 사용할 수 있다. 전자 저지층의 막두께는 바람직하게는 3∼100nm이며, 보다 바람직하게는 5∼30nm이다.
-여기자 저지층-
여기자 저지층이란, 발광층 내에서 정공과 전자가 재결합함으로써 생긴 여기자가 전하 수송층으로 확산되는 것을 저지하기 위한 층이며, 본 층의 삽입에 의해 여기자를 효율적으로 발광층 내에 가두는 것이 가능해져서, 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 여기자 저지층은 2개 이상의 발광층이 인접하는 소자에 있어서, 인접하는 2개의 발광층 사이에 삽입할 수 있다.
여기자 저지층의 재료로서는 공지의 여기자 저지층 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면 1,3-디카르바졸벤젠(mCP)이나 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이토)-4-페닐페놀레이토알루미늄(III)(BAlq)을 들 수 있다.
-정공 수송층-
정공 수송층이란, 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료로 이루어지고, 정공 수송층은 단층 또는 복수층 설치할 수 있다.
정공 수송 재료로서는 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 좋다. 정공 수송층에는 종래 공 지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있다. 이러한, 정공 수송 재료로서는, 예를 들면 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴 안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸 벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또한 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있지만, 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체 및 스티릴아민 유도체를 사용하는 것이 바람직하고, 아릴아민 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 겸비하는 경우도 있음)로서는 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 좋다. 전자 수송층에는 종래 공지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있고, 예를 들면 나프탈렌, 안트라센, 페난트롤린 등의 다환 방향족 유도체, 트리스(8-퀴놀리노레이토)알루미늄(III) 유도체, 포스핀옥사이드 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 비피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체 등을 들 수 있다. 더욱이 이들 재료를 고분자쇄에 도입한 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 한에 있어서 각종의 형태로 실시하는 것이 가능하다.
화합물 1-8(0.20g)과 화합물 2-10(0.80g)을 칭량하고, 막자사발에서 그라인딩하면서 혼합함으로써 예비 혼합물 H1을 조제했다.
같은 방법으로, 표 2에 나타내는 제 1 호스트와 제 2 호스트를 사용하여, 예비 혼합물 H2∼H9를 조제했다.
제 1 호스트와 제 2 호스트의 종류 및 배합비를 표 2에 나타낸다. 또한, 화합물 번호는 상기 예시 화합물에 첨부한 번호에 대응한다.
비교를 위한 호스트로서 사용한 화합물 A 및 B의 화학식을 다음에 나타낸다.
Figure 112017122463583-pct00023
표 1에 화합물 1-8, 1-24, 1-28, 1-46, 1-57, 2-10, 2-16, 2-19, 그리고 화합물 A 및 B의 50% 중량 감소 온도(T50)와 전자 친화력(EA)을 나타낸다.
Figure 112017122463583-pct00024
실시예 1
막두께 110nm의 ITO로 이루어진 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-5Pa에서 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 NPD를 30nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-1을 10nm의 두께로 형성했다. 그리고, 호스트로서 예비 혼합물 H1을, 발광 도펀트로서 Ir(ppy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여 40nm의 두께로 발광층을 형성했다. 이때, Ir(ppy)3의 농도가 10wt%가 되는 증착 조건에서 공증착했다. 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 20nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화리튬(LiF)을 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 70nm의 두께로 형성하여, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 2∼9
실시예 1에 있어서, 호스트로서 예비 혼합물 H2∼H9 중 어느 하나를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 10
실시예 3에 있어서, 발광층을 형성한 후, 정공 저지층으로서 화합물 1-8을 10nm의 두께로 형성하고, 전자 수송층으로서 ET-1을 10nm의 두께로 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 11
막두께 110nm의 ITO로 이루어진 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-5Pa에서 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 NPD를 30nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-1을 10nm의 두께로 형성했다. 다음에, 제 1 호스트로서 화합물 1-8을, 제 2 호스트로서 화합물 2-10을, 발광 도펀트로서 Ir(ppy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여, 40nm의 두께로 발광층을 형성했다. 이때, Ir(ppy)3의 농도가 10wt%, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 40:60이 되는 증착 조건에서 공증착했다. 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 20nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 LiF를 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 Al을 70nm의 두께로 형성하여, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 12
실시예 11에 있어서 제 1 호스트로서 화합물 1-8을, 제 2 호스트로서 화합물 2-19를 사용한 것 이외에는, 실시예 11과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 13
실시예 11에 있어서 제 1 호스트로서 화합물 1-24를, 제 2 호스트로서 화합물 2-16을 사용한 것 이외에는, 실시예 11과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 14
실시예 11에 있어서 제 1 호스트로서 화합물 1-46을, 제 2 호스트로서 화합물 2-19를 사용한 것 이외에는, 실시예 11과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 15
막두께 110nm의 ITO로 이루어진 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-5Pa에서 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 NPD를 45nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-1을 10nm의 두께로 형성했다. 그리고 호스트로서 예비 혼합물 H2를, 발광 도펀트로서 Ir(piq)2acac를 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여, 40nm의 두께로 발광층을 형성했다. 이때, Ir(piq)2acac의 농도가 6.0wt%가 되는 증착 조건에서 공증착했다. 또한, 정공 저지층으로서 화합물 1-8을 10nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 27.5nm의 두께로 형성했다. 그리고, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 LiF를 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 Al을 70nm의 두께로 형성하여, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 16, 17
실시예 15에 있어서, 호스트로서 예비 혼합물 H3과 H4 중 어느 하나를 사용한 것 이외에는, 실시예 15와 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 18
막두께 110nm의 ITO로 이루어진 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-5Pa에서 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 NPD를 45nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-1을 10nm의 두께로 형성했다. 그리고, 제 1 호스트로서 화합물 1-57을, 제 2 호스트로서 화합물 2-16을, 발광 도펀트로서 Ir(piq)2acac를 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여, 40nm의 두께로 발광층을 형성했다. 이때, Ir(piq)2acac의 농도가 6.0wt%, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 30:70이 되는 증착 조건에서 공증착했다. 또한, 정공 저지층으로서 화합물 1-8을 10nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 27.5nm의 두께로 형성했다. 그리고, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 LiF를 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 Al을 70nm의 두께로 형성하여, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 19
실시예 18에 있어서, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 40:60이 되는 증착 조건에서 공증착한 것 이외에는, 실시예 18과 같은 조건에서 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 20
실시예 18에 있어서, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 50:50이 되는 증착 조건에서 공증착한 것 이외에는, 실시예 18과 같은 조건에서 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 호스트로서 화합물 1-8을 단독으로 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다. 발광층의 두께, 발광 도펀트 농도는 실시예 1과 같다.
비교예 2∼7
실시예 1에 있어서, 호스트로서 표 2에 나타내는 화합물을 단독으로 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 8
실시예 11에 있어서, 제 1 호스트로서 화합물 1-8을, 제 2 호스트로서 화합물 A를 사용한 것 이외에는, 실시예 11과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 9
실시예 11에 있어서, 제 1 호스트로서 화합물 B를, 제 2 호스트로서 화합물 2-10을 사용한 것 이외에는, 실시예 11과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 10∼11
실시예 15에 있어서, 호스트로서 화합물 1-8 또는 화합물 1-57을 단독으로 사용한 것 이외에는, 실시예 15와 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예에서 사용한 화합물을 다음에 나타낸다.
Figure 112017122463583-pct00025
제 1 호스트와 제 2 호스트의 예비 혼합물의 종류, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 종류 및 비율을 표 2, 3에 나타낸다.
Figure 112017122463583-pct00026
Figure 112017122463583-pct00027
실시예 1∼14 및 비교예 1∼9에서 제작된 유기 EL 소자는 이것에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 바, 모두 극대 파장 530nm의 발광 스펙트럼이 관측되어, Ir(ppy)3으로부터의 발광이 얻어져 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 15∼20 및 비교예 10∼11에서 제작된 유기 EL 소자는 모두 극대 파장 620nm의 발광스펙트럼이 관측되어, Ir(pic)2acac로부터의 얻어져 있는 것을 알 수 있었다.
제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동 전압, 발광 효율, 휘도 반감 수명을 표 4 및 5에 나타낸다. 표 중에서 휘도, 구동 전압, 발광 효율은 구동 전류 20mA/cm2 시의 값이며, 초기 특성이다. 표 4 중에서 LT70은 초기 휘도 9000cd/m2 시에 휘도가 초기 휘도의 70%까지 감쇠할 때까지 걸리는 시간이며, 표 5 중에서 LT95는 초기 휘도 3700cd/m2 시에 휘도가 초기 휘도의 95%까지 감쇠할 때까지 걸리는 시간이며, 이들은 수명 특성이다.
Figure 112017122463583-pct00028
Figure 112017122463583-pct00029
표 4와 표 5로부터, 일반식(1)으로 표시되는 제 1 호스트와 일반식(2)으로 표시되는 제 2 호스트를 혼합해서 사용하면, 각각을 단독으로 사용했을 경우와 비교하여 수명 특성이 현저하게 신장하는 것을 알 수 있다. 또한, 제 1 호스트와 제 2 호스트를 혼합해서 사용했다고 해도, 일방이 일반식(1) 또는 일반식(2)의 화합물이 아닌 경우, 구동 전압이 높고, 양호한 수명 특성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 10이나 15-18과 같이 정공 저지 재료로서 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 사용하면, 수명 특성이 신장하는 것을 알 수 있다.
화합물 1-8(0.40g), 화합물 2-10(0.30g) 및 PH-1(0.30g)을 칭량하고, 막자사발에서 그라인딩하면서 혼합함으로써 예비 혼합물 H10을 조제했다.
화합물 1-8(0.40g), 화합물 2-10(0.30g) 및 PH-2(0.30g)를 칭량하고, 막자사발에서 그라인딩하면서 혼합함으로써 예비 혼합물 H11을 조제했다.
예비 혼합물 H10, H11에 있어서의 배합비는 제 1 호스트(화합물 1-8) 40%, 제 2 호스트(화합물 2-10) 30%, 제 3 호스트(PH-1 또는 PH-2) 30%이다.
실시예 21
실시예 1에 있어서, 호스트로서 예비 혼합물 H10을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 22
실시예 1에 있어서, 호스트로서 예비 혼합물 H11을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 같은 방법으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 21과 22에서 제작된 유기 EL 소자는 이것에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 바, 모두 극대 파장 530nm의 발광 스펙트럼이 관측되어, Ir(ppy)3으로부터의 얻어져 있는 것을 알 수 있었다.
제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동 전압, 발광 효율, 휘도 반감 수명을 표 6에 나타낸다. 표 중에서 휘도, 구동 전압, 발광 효율은 구동 전류 20mA/cm2 시의 값이며, 초기 특성이다. 표 중에서 LT70은 초기 휘도 9000cd/m2 시에 휘도가 초기 휘도의 70%까지 감쇠할 때까지 걸리는 시간이며, 이것은 수명 특성이다.
Figure 112017122463583-pct00030
1: 기판 2: 양극
3: 정공 주입층 4: 정공 수송층
5: 발광층 6: 전자 수송층
7: 음극

Claims (10)

  1. 대향하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 적어도 1개의 발광층이 하기 일반식(1)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 1 호스트와 하기 일반식(2)으로 표시되는 화합물에서 선택되는 제 2 호스트, 및 발광성 도펀트 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112017122463583-pct00031

    [여기에서, 환 A는 식(1a)으로 표시되는 방향족 탄화수소환이며, 환 B는 식(1b)으로 표시되는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
    Ar1은 페닐기, 비페닐기 또는 터페닐기이다.
    R은 독립적으로 탄소수 1∼10개의 지방족 탄화수소기, 탄소수 6∼10개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼12개의 방향족 복소환기이다.
    a, b, c는 각각 독립적으로 0∼3의 정수를 나타낸다.
    m과 n은 각각 독립적으로 0∼2의 정수를 나타내고, m+n은 1 이상의 정수를 나타낸다.]
    Figure 112017122463583-pct00032

    [여기에서, Ar2와 Ar3은 탄소수 6∼14개의 방향족 탄화수소기 또는 상기 방향족 탄화수소기가 2∼3개 연결한 기를 나타내고, Ar2와 Ar3 중 적어도 일방은 축합 방향족 탄화수소기를 나타낸다.]
  2. 제 1 항에 있어서,
    일반식(2)으로 표시되는 화합물이 하기 일반식(3)으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    Figure 112017122463583-pct00033

    [여기에서, Ar2와 Ar3은 일반식(2)의 Ar2와 Ar3과 동의이다.]
  3. 제 1 항에 있어서,
    Ar2가 나프틸기 또는 페난트릴기인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 호스트와 제 2 호스트의 예비 혼합물을 포함하는 호스트 재료를 증착시켜서 얻어지는 발광층을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 호스트와 제 2 호스트의 50% 중량 감소 온도의 차가 20℃ 이내인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계에 대하여 제 1 호스트의 비율이 20wt%를 초과하고, 55wt% 미만인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광성 도펀트 재료가 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    발광성 도펀트 재료가 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 호스트와 제 2 호스트의 전자 친화력(EA)의 차가 0.1eV를 초과하고, 0.6eV 미만인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    발광층과 인접해서 정공 저지층을 형성하고, 상기 정공 저지층 중에 일반식(1)으로 표시되는 화합물을 함유시키는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI728024B (zh) * 2015-12-28 2021-05-21 國立大學法人九州大學 有機電致發光元件
WO2018012780A1 (ko) * 2016-07-14 2018-01-18 덕산네오룩스 주식회사 유기전기소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR102498770B1 (ko) * 2016-12-27 2023-02-10 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자용 재료 및 유기 전계 발광 소자
WO2018173598A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 新日鉄住金化学株式会社 有機電界発光素子
JP6998366B2 (ja) * 2017-03-23 2022-01-18 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 有機電界発光素子
KR20180108426A (ko) * 2017-03-24 2018-10-04 희성소재 (주) 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR20230151560A (ko) 2017-04-27 2023-11-01 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
KR20180137772A (ko) 2017-06-19 2018-12-28 삼성에스디아이 주식회사 유기 광전자 소자 및 표시 장치
JP7299020B2 (ja) * 2018-12-28 2023-06-27 三星電子株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP7329324B2 (ja) * 2018-12-28 2023-08-18 三星電子株式会社 化合物、組成物、液状組成物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、および有機エレクトロルミネッセンス素子
US11925106B2 (en) 2018-12-28 2024-03-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Condensed cyclic compound, composition including the same, and organic light-emitting device including the condensed cyclic compound
US20200212314A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Organic light-emitting device and apparatus including the same
TWI699919B (zh) * 2019-03-15 2020-07-21 元智大學 有機發光二極體
US20220173326A1 (en) 2019-03-25 2022-06-02 Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. Melt mixture for organic electroluminescent element, and organic electroluminescent element
KR20210143850A (ko) 2019-03-29 2021-11-29 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계발광 소자
JP7426382B2 (ja) 2019-04-25 2024-02-01 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 有機電界発光素子
CN113727978A (zh) * 2019-04-25 2021-11-30 日铁化学材料株式会社 有机电场发光元件
CN112563426B (zh) * 2019-09-26 2022-08-12 江苏三月科技股份有限公司 有机电致发光器件、其制备方法及包括其的显示装置
TW202122381A (zh) * 2019-09-30 2021-06-16 日商日鐵化學材料股份有限公司 有機電場發光元件用材料及有機電場發光元件
TW202114987A (zh) * 2019-09-30 2021-04-16 日商日鐵化學材料股份有限公司 有機電場發光元件及其製造方法
KR20210040200A (ko) * 2019-10-02 2021-04-13 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자
CN114868270A (zh) * 2019-12-27 2022-08-05 日铁化学材料株式会社 有机电场发光元件
WO2021220838A1 (ja) * 2020-04-30 2021-11-04 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 有機電界発光素子用材料及び有機電界発光素子
TW202142533A (zh) * 2020-04-30 2021-11-16 日商日鐵化學材料股份有限公司 有機電場發光元件用材料、有機電場發光元件及其製造方法、混合組成物
KR20230030592A (ko) 2020-06-30 2023-03-06 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
CN115669266A (zh) * 2020-08-06 2023-01-31 株式会社Lg化学 有机发光器件
CN113380954B (zh) * 2020-12-31 2022-11-29 陕西莱特光电材料股份有限公司 有机电致发光器件及电子装置
CN113285038B (zh) * 2021-04-28 2022-12-02 陕西莱特光电材料股份有限公司 一种有机电致发光器件及电子装置
US20230001447A1 (en) * 2021-05-21 2023-01-05 Idemitsu Kosan Co.,Ltd. Mixed powder, method of vapor-depositing organic compound, method of fabricating organic electroluminescence device, method of selecting organic compounds, and method of vapor-depositing
JPWO2022255241A1 (ko) 2021-05-31 2022-12-08
JPWO2022255242A1 (ko) 2021-05-31 2022-12-08
JPWO2022255243A1 (ko) 2021-05-31 2022-12-08
KR20240037890A (ko) * 2021-07-30 2024-03-22 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
CN114094032B (zh) * 2022-01-19 2022-04-12 北京莱特众成光电材料科技有限公司 有机电致发光器件及电子装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013062075A1 (ja) 2011-10-26 2013-05-02 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンス素子用材料
JP2015097201A (ja) 2013-10-22 2015-05-21 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション 有機エレクトロルミネセンス材料、及びデバイス

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003133075A (ja) 2001-07-25 2003-05-09 Toray Ind Inc 発光素子
CN101511834B (zh) 2006-11-09 2013-03-27 新日铁化学株式会社 有机场致发光元件用化合物及有机场致发光元件
US20100295444A1 (en) 2009-05-22 2010-11-25 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescence device
JP5124785B2 (ja) 2009-12-07 2013-01-23 新日鉄住金化学株式会社 有機発光材料及び有機発光素子
EP2564438B1 (en) 2010-04-28 2016-10-19 Universal Display Corporation Depositing premixed materials
CN103229324B (zh) * 2010-11-25 2016-08-10 新日铁住金化学株式会社 有机电致发光元件
JP6197265B2 (ja) * 2011-03-28 2017-09-20 東レ株式会社 発光素子材料および発光素子
WO2013112557A1 (en) 2012-01-26 2013-08-01 Universal Display Corporation Phosphorescent organic light emitting devices having a hole transporting cohost material in the emissive region
JP2013183113A (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子
TWI585091B (zh) * 2012-03-30 2017-06-01 新日鐵住金化學股份有限公司 Organic electroluminescent elements
US20150194622A1 (en) * 2012-06-14 2015-07-09 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Biscarbazole derivative host materials and red emitter for oled emissive region
KR101820865B1 (ko) 2013-01-17 2018-01-22 삼성전자주식회사 유기광전자소자용 재료, 이를 포함하는 유기발광소자 및 상기 유기발광소자를 포함하는 표시장치
EP2821459B1 (en) * 2013-07-01 2017-10-04 Cheil Industries Inc. Composition and organic optoelectric device and display device
KR102054159B1 (ko) * 2013-07-09 2019-12-10 덕산네오룩스 주식회사 유기전기 소자용 화합물을 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US10074806B2 (en) * 2013-08-20 2018-09-11 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013062075A1 (ja) 2011-10-26 2013-05-02 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンス素子用材料
JP2015097201A (ja) 2013-10-22 2015-05-21 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション 有機エレクトロルミネセンス材料、及びデバイス

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Publication number Publication date
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