KR20150003223A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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카츠히데 노구치
마사시 타다
미츠루 사카이
토루 아사리
카즈토 시라이시
타카히로 카이
야스히로 타카하시
유키 테라오
타이시 츠지
유스케 나카지마
토시나오 유키
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신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤
도호꾸 파이오니어 가부시끼가이샤
파이오니아 가부시키가이샤
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Abstract

저전압이면서 고효율이고 또한 높은 구동 안정성을 갖는 실용상 유용한 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)를 제공한다. 이 유기 전계 발광 소자는 대향하는 양극과 음극 간에 발광층을 포함하고, 발광층이 2개의 호스트 재료와 적어도 1개의 발광성 도판트를 함유하고, 그 2개의 호스트 재료 중 1개가 인돌로카르바졸환을 1개 갖는 인돌로카르바졸 화합물 또는 인돌로카르바졸환을 2개 갖는 인돌로카르바졸 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개가 카르바졸 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이다.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고 한다)에 관한 것이며, 상세하게는 특정 구조를 갖는 화합물을 혼합해서 사용함으로써 저전압이면서 고효율이며, 또한 장수명을 달성할 수 있는 유기 EL 소자에 관한 것이다.
일반적으로 유기 EL 소자는 그 가장 간단한 구조로서는 발광층 및 그 층을 사이에 둔 한 쌍의 대향전극으로 구성되어 있다. 즉, 유기 EL 소자에서는 양 전극 간에 전계가 인가되면 음극으로부터 전자가 주입되고, 양극으로부터 정공이 주입되어 이들이 발광층에 있어서 재결합될 때에 에너지로서 광을 방출하는 현상을 이용한다.
최근, 유기 박막을 사용한 유기 EL 소자의 개발이 행해지게 되었다. 특히, 발광 효율을 높이기 위해서 전극으로부터 캐리어 주입의 효율 향상을 목적으로 해서 전극의 종류의 최적화를 행하고, 방향족 디아민으로 이루어지는 정공 수송층과 8-히드록시퀴놀린 알루미늄 착체(이하, Alq3이라고 한다)로 이루어지는 발광층 겸 전자 수송층을 전극 간에 박막으로서 설치한 소자의 개발에 의해 종래의 안트라센 등의 단결정을 사용한 소자와 비교해서 대폭적인 발광 효율의 개선이 이루어진 점에서 자발광·고속 응답성이라고 한 특징을 가지는 고성능 플랫 패널에의 실용을 목표로 해서 진행되어 왔다.
소자의 발광 효율을 올리는 시도로서 형광 발광 재료가 아니라 인광 발광 재료를 사용하는 것도 검토되고 있다. 상기 방향족 디아민으로 이루어지는 정공 수송층과 Alq3으로 이루어지는 발광층을 설치한 소자를 비롯한 많은 소자가 형광 발광을 이용한 것이었지만 인광 발광을 사용하는, 즉 3중항 여기상태로부터의 발광을 이용함으로써 종래의 형광(1중항)을 사용한 소자와 비교하여 3~4배 정도의 효율 향상이 기대된다. 이 목적을 위해서 쿠마린 유도체나 벤조페논 유도체를 발광층으로 하는 것이 검토되어 왔지만 매우 낮은 휘도밖에 얻어지지 않았다. 그 후, 3중항 상태를 이용하는 시도로서 유로퓸 착체를 사용하는 것이 검토되어 왔지만 이것도 고효율의 발광에는 이르지 않았다. 이 인광 발광을 이용한 연구는 인광 발광 도판트로서는 특허문헌 1에 예로 든 바와 같은 이리듐 착체 등의 유기 금속 착체를 중심으로 연구가 다수 행해지고 있으며, 고효율로 발광하는 것도 찾아내고 있다.
WO01/041512A 일본 특허 공개 2001-313178호 일본 특허 공개 2002-352957호 일본 특허 공개 평 11-162650호 일본 특허 공개 평 11-176578호 WO2008-056746호 WO2009-136596호 WO2010-098246호 WO2011-132683호 WO2011-132684호 일본 특허 공개 2012-028634호
유기 EL 소자의 발광층에 사용하는 호스트 재료로서는 특허문헌 1 및 2에서 소개되어 있는 카르바졸계 화합물이나 특허문헌 3에서 소개되어 있는 옥사졸계 화합물, 트리아졸계 화합물 등을 들 수 있지만 어느 것도 효율, 수명 모두 실용에 견딜 수 있으나 것은 아니었다.
또한, 특허문헌 4 및 5에서 인돌로카르바졸 화합물의 개시가 되어 있지만 정공 수송 재료로서의 사용이 추장되고 있으며, 혼합 호스트 재료로서의 사용의 개시는 없어 인돌로카르바졸 화합물의 혼합 호스트 재료로서의 유용성을 알리는 것은 아니다.
또한, 특허문헌 6에서 인돌로카르바졸 화합물에 대해서 호스트 재료로서의 사용을 개시하고 있지만 인돌로카르바졸 화합물의 혼합 호스트 재료로서의 유용성을 알리는 것은 아니다.
또한, 특허문헌 7, 8에서 인돌로카르바졸 화합물의 혼합 호스트로서의 사용을 개시하고 있지만 특정 카르바졸 화합물과의 조합으로 유용한 효과가 발현되는 것을 알리는 것은 아니다.
또한, 특허문헌 9, 10, 11에서 인돌로카르바졸 화합물과 카르바졸 화합물의 혼합 호스트로서의 사용을 개시하고 있지만 본 발명과 같은 특정 인돌로카르바졸 화합물과 특정 카르바졸 화합물의 조합의 유용한 효과를 알리는 것은 아니다.
유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등의 표시 소자에 응용하기 위해서는 소자의 발광 효율을 개선함과 동시에 구동 시의 안정성을 충분히 확보할 필요가 있다. 본 발명은 상기 현상황을 감안하여 저전압이면서 고효율이며 높은 구동 안정성을 갖는 실용상 유용한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 대향하는 양극과 음극 간에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서 적어도 1개의 발광층이 2개의 호스트 재료와 적어도 1개의 발광성 도판트를 함유하고, 그 2개의 호스트 재료 중 1개가 하기 일반식(1)~(2) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개가 하기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
Figure pct00001
[여기서, 환 a는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(a1)으로 나타내어지는 방향환 또는 복소환을 나타내고, X1은 C-R 또는 N을 나타낸다. 환 b는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(b1)으로 나타내어지는 복소환을 나타내고, Ar1, Ar2는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기를 나타내고, L1은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결된 기를 나타낸다. Ar1, Ar2 및 L1에 있어서의 이들의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 치환기를 가져도 좋다. p는 0~7의 정수를 나타낸다. 여기서, p가 2 이상인 경우, L1은 각각 동일해도 달라도 좋다. R, R1~R3은 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기를 나타내고, 이들은 각각 치환기를 가져도 좋다]
Figure pct00002
[식 중, 환 c, 환 c'는 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(c1)으로 나타내어지는 방향환 또는 복소환을 나타내고, 환 d, 환 d'는 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(d1)으로 나타내어지는 복소환을 나타내고, 동일해도 달라도 좋다. X2는 C-R' 또는 N을 나타낸다. Z는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 2가가 연결기를 나타내지만, N에 연결되는 기는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다. Ar3은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기를 나타내고, L2는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 기를 나타낸다. Z, Ar3 및 L2에 있어서의 이들의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 치환기를 가져도 좋다. q는 0~7의 정수를 나타낸다. 여기서, q가 2 이상인 경우, L2는 각각 동일해도 달라도 좋다. R', R4~R8은 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기를 나타내고, 이들은 각각 치환기를 가져도 좋다]
Figure pct00003
[여기서, R9~R12는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 알콕시기를 나타내고, l, m은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. n은 1~6의 정수를 나타내고, R13, R14는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기를, X3~X5는 독립적으로 C-H 또는 N을 나타낸다. n이 2 이상인 경우, R13, R14 및 X3~X5는 각각 동일해도 달라도 좋다]
또한 본 발명의 다른 실시형태는 상기 유기 전계 발광 소자에 있어서 2개의 호스트 재료 중 1개가 상기 일반식(1)~(2) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개가 상기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료로서 2개의 호스트 재료의 전자 친화력의 차(ΔEA)가 0.1eV보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자이다.
상기 일반식(1) 중, Ar1 또는 Ar2 중 적어도 하나가 치환 또는 미치환의 탄소수 3~6개의 방향족 단환 복소환기이며, 또한 식(a1)에 있어서의 X1이 C-R인 것이 바람직하다. 또한 상기 일반식(2) 중, 식(c1)에 있어서의 X2가 C-R'인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태는 발광성 도판트가 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체로 이루어지는 인광 발광 도판트인 유기 전계 발광 소자이다.
도 1은 유기 EL 소자의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 대향하는 양극과 음극 간에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서 적어도 1개의 발광층이 2개의 호스트 재료와 적어도 1개의 발광성 도판트를 함유하는 것이며, 그 2개의 호스트 재료 중 1개가 하기 일반식(1)~(2) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개가 하기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이다.
상기 일반식(1) 또는 (2)에 있어서 환 a, 환 c, 환 c'는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(a1), (c1)으로 나타내어지는 방향환 또는 복소환을 나타낸다. 여기서, (a1)에 있어서, X1은 C-R 또는 N을 나타내지만 C-R인 것이 바람직하다. 또한, (c1)에 있어서, X2는 C-R' 또는 N을 나타내지만 C-R'인 것이 바람직하다.
상기 일반식(1), (2)에 있어서, 환 b, 환 d, 환 d'는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(b1), (d1)으로 나타내어지는 복소환을 나타낸다. 여기서, 환 c와 환 c', 환 d와 환 d'는 동일해도 달라도 좋다.
일반식(1) 또는 (2)으로 나타내어지는 화합물에 있어서, 식(a1) 또는 (c1)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환 또는 복소환은 2개의 인접환과 임의의 위치에서 축합될 수 있지만 구조적으로 축합될 수 없는 위치가 있다. 식(a1) 또는 (c1)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환 또는 복소환은 6개의 변을 갖지만, 인접하는 2개의 변에서 2개의 인접환과 축합되는 일은 없다. 또한, 일반식(1), (2)에 있어서, 식(b1) 또는 (d1)으로 나타내어지는 복소환은 2개의 인접환과 임의의 위치에서 축합될 수 있지만 구조적으로 축합될 수 없는 위치가 있다. 즉, 식(b1) 또는 (d1)으로 나타내어지는 복소환은 5개의 변을 갖지만 인접하는 2개의 변에서 2개의 인접환과 축합되는 일은 없고, 또한 질소 원자를 포함하는 변에서 인접환과 축합되는 일은 없다. 따라서, 일반식(1), (2)으로 나타내어지는 화합물의 이성체의 골격의 종류는 한정된다.
상기 일반식(1), 식(b1) 및 식(d1)에 있어서, Ar1~Ar3은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기를 나타내고, 이들의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 각각 치환기를 가져도 좋다.
Ar1~Ar3은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~5개의 단환의 방향족 복소환기이며, 단환의 방향족 복소환기는 6원환인 것이 바람직하다. Ar1, Ar2는 p+1가의 기이며, Ar3은 q+1가의 기이다.
이들 Ar1~Ar3의 구체예로서는 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 아줄렌, 헵탈렌, 옥탈렌, 인다센, 아세나프틸렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 트린덴, 플루오란텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 테트라펜, 테트라센, 플레이아덴, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 콜란트릴렌, 헬리센, 헥사펜, 루비센, 코로넨, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌, 푸란, 티오펜, 피롤, 피라졸, 텔루라졸, 셀레나졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 푸라잔, 티아디아졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진 또는 트리아진으로부터 p+1개 또는 q+1개의 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다. 바람직하게는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진 또는 트리아진으로부터 p+1개 또는 q+1개의 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.
일반식(1), 식(b1), 식(d1)에 있어서, L1, L2는 각각 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 기를 나타내고, 이들의 기는 각각 치환기를 가져도 좋다.
L1, L2는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 기인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~7개 연결되어 이루어지는 기이다.
L1, L2의 구체예로서는 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 아줄렌, 헵탈렌, 옥탈렌, 인다센, 아세나프틸렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 트린덴, 플루오란텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 테트라펜, 테트라센, 플레이아덴, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 콜란트릴렌, 헬리센, 헥사펜, 루비센, 코로넨, 트리나프틸렌, 헵타펜, 피란트렌, 푸란, 벤조푸란, 이소 벤조푸란, 크산텐, 옥사트렌, 디벤조푸란, 페리크산텐옥산텐, 티오펜, 티옥산텐, 티안트렌, 페녹사티인, 티오나프텐, 이소티아나프텐, 티오프텐, 티오판트렌, 디벤조티오펜, 피롤, 피라졸, 텔루라졸, 셀레나졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 푸라잔, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 인돌리진, 인돌, 이소인돌, 인다졸, 퓨린, 퀴놀리진, 이소퀴놀린, 카르바졸, 이미다졸, 나프티리딘, 프탈라진, 퀴나졸린, 벤조디아제핀, 퀴녹살린, 신놀린, 퀴놀린, 프테리딘, 페난트리딘, 아크리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 페나진, 카르볼린, 페노텔루라진, 페노셀레나진, 페노티아진, 페녹사진, 안트리딘, 벤조티아졸, 벤즈이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조이소옥사졸 또는 벤조이소티아졸 또는 이들 방향족 화합물의 방향환이 복수 연결된 방향족 화합물로부터 1개의 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.
여기서, L1 및 L2가 복수의 방향족 화합물의 방향환이 복수 연결된 기로서는 예를 들면, 하기에서 나타낸 바와 같은 연결 양식을 들 수 있다.
Figure pct00004
식(4)~(6) 중, Ar11~Ar16은 치환 또는 미치환의 방향환을 나타낸다. 방향환은 방향족 탄화수소 화합물 또는 방향족 복소환 화합물의 환을 의미하고, 1가 이상의 기일 수 있다. 방향환이 연결된다란 방향환이 직접 결합으로 결합해서 연결되는 것을 의미한다. 방향환이 치환의 방향환인 경우, 치환기가 방향환인 일은 없다.
상기 식(4)~(6)의 구체예로서는 예를 들면, 비페닐, 터페닐, 비피리딘, 비피리미딘, 비트리아진, 터피리딘, 페닐터페닐, 비나프탈렌, 페닐피리딘, 디페닐피리딘, 페닐피리미딘, 디페닐피리미딘, 페닐트리아진, 디페닐트리아진, 페닐나프탈렌, 디페닐나프탈렌, 카르바졸릴벤젠, 비스카르바졸릴벤젠, 비스카르바졸릴트리아진, 디벤조푸라닐벤젠, 비스디벤조푸라닐벤젠, 디벤조티오페닐벤젠, 비스디벤조티오페닐벤젠 등으로부터 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.
일반식(2) 중, Z는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 2가의 연결기를 나타내지만, N에 연결되는 기는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다. 바람직하게는 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~7개 연결되어 이루어지는 2가의 연결기이며, N에 연결되는 기는 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~5개의 단환의 방향족 복소환기이며, 단환의 방향족 복소환기는 6원환인 것이 바람직하다. 각각의 방향환은 독립적으로 치환기를 가져도 좋다.
Z의 구체예로서는 L1, L2의 구체예에서 예시한 방향족 화합물 또는 이들이 복수 연결된 방향족 화합물 등으로부터 2개의 수소를 제거해서 생기는 2가의 기를 들 수 있지만, N에 연결되는 기는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다.
여기서, Z가 복수의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기로 구성되는 경우, 예를 들면 하기에서 나타내는 바와 같은 연결 양식을 들 수 있고, 이 경우 Ar21, Ar23은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다. 또한, 화학식 중에서 나타내어진 연결손을 갖는 기 대신에 식(7)에서는 Ar22, 식(8)에서는 Ar22, Ar24, 식(9)에서는 Ar24, Ar25, Ar26이 연결손을 갖는 것도 가능하며, 그 경우는 연결손을 갖는 기가 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다.
Figure pct00005
[식(7)~(9) 중, Ar21~Ar26은 치환 또는 미치환의 방향환을 나타낸다]
일반식(1), 식(b1), 식(d1)에 있어서, p 및 q는 0~7의 정수를 나타낸다. 바람직하게는 0~5이며, 더욱 바람직하게는 0~3이다.
Ar1~Ar3, Z 및 L1, L2는 상기와 같은 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기 또는 이들이 연결된 기를 나타내지만, 이들의 기는 치환기를 가질 수 있다. 이 경우, 치환기로서는 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기 또는 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기이지만, 바람직하게는 탄소수 1~10개의 알킬기, 탄소수 7~24개의 아랄킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기 또는 탄소수 12~36개의 디아릴아미노기이다. 또한, 치환기의 수는 0~5개, 바람직하게는 0~2개가 바람직하다.
상기 치환기의 구체예로서는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 이코실, 페닐메틸, 페닐에틸, 페닐이코실, 나프틸메틸, 안트라닐메틸, 페난트레닐메틸, 피레닐메틸, 비닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 데세닐, 이코세닐, 에티닐, 프로파르길, 부티닐, 펜티닐, 데시닐, 이코시닐, 디메틸아미노, 에틸메틸아미노, 디에틸아미노, 디프로필아미노, 디부틸아미노, 디펜티닐아미노, 디데실아미노, 디이코실아미노, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노, 디피레닐아미노, 디페닐 메틸아미노, 디페닐에틸아미노, 페닐메틸페닐에틸아미노, 디나프틸메틸아미노, 디안트라닐메틸아미노, 디페난트레닐메틸아미노, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 발레릴, 벤조일, 아세틸옥시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 발레릴옥시, 벤조일옥시, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 옥톡시, 노닐옥시, 데톡시, 운데실옥시, 도데톡시, 트리데톡시, 테트라데톡시, 펜타데톡시, 헥사데톡시, 헵타데톡시, 옥타데톡시, 노나데톡시, 이콕시, 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, 프로폭시카르보닐, 부톡시카르보닐, 펜톡시카르보닐, 메톡시카르보닐옥시, 에톡시카르보닐옥시, 프로폭시카르보닐옥시, 부톡시카르보닐옥시, 펜톡시카르보닐옥시, 메틸술포닐, 에틸술포닐, 프로필술포닐, 부틸술포닐, 펜틸술포닐 등을 들 수 있다. 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 등의 C1~12의 알킬기, 페닐메틸, 페닐에틸, 나프틸메틸, 안트라닐메틸, 페난트레닐메틸, 피레닐메틸 등의 C7~20의 아랄킬기, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 옥톡시, 노닐옥시, 데톡시 등의 C1~10의 알콕시기, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노 등의 C6~15의 방향족 탄화수소기를 2개 갖는 디아릴아미노기를 들 수 있다.
일반식(1), 식(a1), 일반식(2), 식(c1)에 있어서, R, R', R1~R8은 독립적으로, 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기이며, 바람직하게는 수소, 탄소수 1~10개의 알킬기, 탄소수 7~24개의 아랄킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기, 탄소수 12~36개의 디아릴아미노기, 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기이며, 보다 바람직하게는 수소, 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기다. 또한, 수소 이외의 기인 경우는 각각의 기는 치환기를 가져도 좋다.
탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기의 구체예로서는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 이코실, 페닐메틸, 페닐에틸, 페닐이코실, 나프틸메틸, 안트라닐메틸, 페난트레닐메틸, 피레닐메틸, 비닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 데세닐, 이코세닐, 에티닐, 프로파르길, 부티닐, 펜티닐, 데시닐, 이코시닐, 디메틸아미노, 에틸메틸아미노, 디에틸아미노, 디프로필아미노, 디부틸아미노, 디펜티닐아미노, 디데실아미노, 디이코실아미노, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노, 디피레닐아미노, 디페닐메틸아미노, 디페닐에틸아미노, 페닐메틸페닐에틸아미노, 디나프틸메틸아미노, 디안트라닐메틸아미노, 디페난트레닐메틸아미노, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 발레릴, 벤조일, 아세틸옥시, 프로피오닐옥시, 부티릴옥시, 발레릴옥시, 벤조일옥시, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 옥톡시, 노닐옥시, 데톡시, 운데실옥시, 도데톡시, 트리데톡시, 테트라데톡시, 펜타데톡시, 헥사데톡시, 헵타데톡시, 옥타데톡시, 노나데톡시, 이콕시, 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, 프로폭시카르보닐, 부톡시카르보닐, 펜톡시카르보닐, 메톡시카르보닐옥시, 에톡시카르보닐옥시, 프로폭시카르보닐옥시, 부톡시카르보닐옥시, 펜톡시카르보닐옥시, 메틸술포닐, 에틸술포닐, 프로필술포닐, 부틸술포닐, 펜틸술포닐 등을 들 수 있다. 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 등의 탄소수 1~10개의 알킬기, 페닐메틸, 페닐에틸, 나프틸메틸, 안트라닐메틸, 페난트레닐메틸, 피레닐메틸 등의 탄소수 7~17개의 아랄킬기, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 헥속시, 헵톡시, 옥톡시, 노닐옥시, 데톡시 등의 탄소수 1~10개의 알콕시기, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노 등의 탄소수 12~28개의 디아릴아미노기를 들 수 있다.
탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기인 경우의 구체예로서는 벤젠, 펜탈렌, 인덴, 나프탈렌, 아줄렌, 인다센, 아세나프틸렌, 페날렌, 페난트렌, 안트라센, 트린덴, 플루오란텐, 아세페난트릴렌, 아세안트릴렌, 트리페닐렌, 피렌, 크리센, 테트라펜, 테트라센, 플레이아덴, 피센, 페릴렌, 펜타펜, 펜타센, 테트라페닐렌, 콜란트릴렌, 푸란, 벤조푸란, 이소벤조푸란, 크산텐, 옥사트렌, 디벤조푸란, 페리크산텐옥산텐, 티오펜, 티오크산텐, 티안트렌, 페녹사티인, 티오나프텐, 이소티아나프텐, 티오프텐, 티오판트렌, 디벤조티오펜, 피롤, 피라졸, 텔루라졸, 셀레나졸, 티아졸, 이소티아졸, 옥사졸, 푸라잔, 티아디아졸, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 인돌리진, 인돌, 이소인돌, 인다졸, 퓨린, 퀴놀리진, 이소퀴놀린, 카르바졸, 이미다졸, 나프티리딘, 프탈라진, 퀴나졸린, 벤조디아제핀, 퀴녹살린, 신놀린, 퀴놀린, 프테리딘, 페난트리딘, 아크리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 페나진, 카르볼린, 페노텔루라진, 페노셀레나진, 페노티아진, 페녹사진, 안트리딘, 벤조티아졸, 벤즈이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조이소옥사졸 또는 벤조이소티아졸로부터 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다. 바람직하게는 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 이소인돌, 인다졸, 퓨린, 이소퀴놀린, 이미다졸, 나프티리딘, 프탈라진, 퀴나졸린, 벤조디아제핀, 퀴녹살린, 신놀린, 퀴놀린, 프테리딘, 페난트리딘, 아크리딘, 페리미딘, 페난트롤린, 페나진, 카르볼린, 인돌, 카르바졸, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜으로부터 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.
일반식(1), 식(a1), 일반식(2), 식(c1)에 있어서, R, R', R1~R8이 수소 이외의 기이며, 그 기가 치환기를 갖는 경우의 치환기는 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기이다. 바람직하게는 탄소수 1~10개의 알킬기, 탄소수 7~24개의 아랄킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기, 탄소수 12~36개의 디아릴아미노기, 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6~18개의 방향족 탄화수소기 및 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기이다. 또한, 치환기의 수는 R, R', R1~R8의 1개당 0~3개가 바람직하고, 0~2개가 보다 바람직하다.
상기 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 및 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기의 구체예는 상기 R, R', R1~R8의 구체예와 같다.
상기 일반식(1) 및 (2)으로 나타내어지는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
Figure pct00013
Figure pct00014
일반식(3)에 있어서, l, m은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. R9~R12는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 알콕시기를 나타내지만, 바람직하게는 수소, 탄소수 1~10개의 알킬기, 탄소수 1~10개의 알콕시기이다.
일반식(3)에 있어서, R13, R14는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기이지만, 바람직하게는 수소, 탄소수 1~10개의 알킬기이다.
일반식(3)에 있어서, n은 1~6 중 어느 하나의 정수를 나타내고, 바람직하게는 3 또는 4이다.
일반식(3)에 있어서, X3~X5는 독립적으로 C-H 또는 N을 나타내지만, C-H인 것이 바람직하다.
일반식(3)에 있어서, n이 2 이상의 정수인 경우 R13, R14 및 X3~X5는 독립적으로 변화해도 좋다. 또한, 각각의 환의 연결 위치는 오쏘 위치, 메타 위치이어도 파라 위치이어도 좋고, 한정되지 않는다.
상기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
또한, 2개의 호스트 재료의 EA차가 0.1eV보다 차이가 나면 좋은 결과를 미친다. EA차가 0.1eV 이하인 호스트끼리의 혼합에서는 전하 밸런스가 거의 변하지 않는 점에서 본래의 소자 특성을 손상시키지 않고 박막 안정성을 향상시킬 수 있지만, EA차가 0.1eV보다 차이가 나면 호스트를 혼합함으로써 반대로 전자가 흐르는 경로를 혼합하는 2개의 호스트의 EA가 큰 쪽에 제한할 수 있고, 발광층 내의 전자의 흐름을 억제할 수 있다. 그 결과, 발광층 내에의 전자의 가둠이 용이해지고, 고효율이면서 장수명의 소자를 제공할 수 있다. 바람직하게는 EA차가 0.2~1.5eV의 범위에 있는 것이 좋다. 또한, EA의 값은 호스트 재료 박막에서의 광 전자 분광법에 의해 얻어진 이온화 포텐셜의 값과 자외-가시 영역의 흡수 스펙트럼을 측정하여 그 흡수단으로부터 구한 에너지 갭의 값을 이용하여 산출할 수 있다. 단, 측정 방법은 이것에 한정되지 않는다.
2개의 호스트 재료는 소자를 작성하기 전에 혼합해서 1개의 증착원을 이용하여 증착해도 상관없고, 복수의 증착원을 사용한 공증착 등의 조작에 의해 소자를 작성하는 시점에서 혼합해도 상관없다. 호스트 재료의 혼합비(중량비)에 대해서 특별히 제한은 없지만, 95:5~5:95의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90:10~10:90의 범위이다.
이어서, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조는 조금도 도시된 것에 한정되는 것은 아니다.
[0060] (1) 유기 EL 소자의 구성
도 1은 본 발명에 사용되는 일반적인 유기 EL 소자의 구조예를 모식적으로 나타내는 단면도이며, 1은 기판, 2는 양극, 3은 정공 주입층, 4는 정공 수송층, 5는 발광층, 6은 전자 수송층, 7은 전자 주입층, 8은 음극을 각각 나타낸다. 본 발명의 유기 EL 소자에서는 양극, 발광층, 전자 수송층 및 음극을 필수적인 층으로서 갖지만 필요에 따라 다른 층을 형성해도 좋다. 다른 층이란 예를 들면, 정공 주입 수송층이나 전자 저지층 및 정공 저지층을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 정공 주입 수송층은 정공 주입층과 정공 수송층 중 어느 하나 또는 양자를 의미한다.
(2) 기판
기판(1)은 유기 전계 발광 소자의 지지체가 되는 것이며, 석영이나 유리판, 금속판이나 금속박, 플라스틱 필름이나 시트 등이 사용된다. 특히 유리판이나 폴리에스테르, 폴리메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리술폰 등의 평활하며 투명한 합성 수지의 판이 바람직하다. 합성 수지 기판을 사용하는 경우에는 가스 배리어성에 유의할 필요가 있다. 기판의 가스 배리어성이 지나치게 작으면 기판을 통과한 외기에 의해 유기 전계 발광 소자가 열화하는 경우가 있으므로 바람직하지 않다. 이 때문에, 합성 수지 기판 중 적어도 편면에 치밀한 실리콘 산화막 등을 형성해서 가스 배리어성을 확보하는 방법도 바람직한 방법의 하나이다.
(3) 양극
기판(1) 상에는 양극(2)이 설치되지만 양극은 정공 수송층에의 정공 주입의 역할을 하는 것이다. 이 양극은 통상 알루미늄, 금, 은, 니켈, 팔라듐, 백금 등의 금속, 인듐 및/또는 주석의 산화물, 인듐 및/또는 아연의 산화물 등의 금속 산화물, 요오드화 구리 등의 할로겐화 금속, 카본블랙 또는 폴리(3-메틸티오펜), 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 도전성 고분자 등에 의해 구성된다. 양극의 형성은 통상 스퍼터링법, 진공 증착법 등에 의해 행해지는 것이 많다. 또한, 은 등의 금속 미립자, 요오드화 구리 등의 미립자, 카본블랙, 도전성의 금속 산화물 미립자, 도전성고분자 미세분말 등의 경우에는 적당한 바인더 수지 용액에 분산시키고, 기판 상에 도포함으로써 양극을 형성할 수도 있다. 또한, 도전성 고분자의 경우에는 전해 중합에 의해 직접 기판 상에 박막을 형성하거나, 기판(1) 상에 도전성 고분자를 도포해서 양극을 형성할 수도 있다(Appl. Phys. Lett., 60권, 2711페이지, 1992년). 양극은 다른 물질에서 적층되어 형성하는 것도 가능하다. 양극의 두께는 필요로 하는 투명성에 따라 다르다. 투명성이 필요로 되는 경우에는 가시광의 투과율을 통상 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 이 경우 두께는 통상 5~1000㎚, 바람직하게는 10~500㎚ 정도이다. 불투명해서 좋은 경우에는 양극은 기판과 동일해도 좋다. 또한, 상기 양극 상에 다른 도전 재료를 더 적층하는 것도 가능하다.
(4) 정공 수송층
양극(2) 상에 정공 수송층(4)이 형성된다. 양자 간에는 정공 주입층(3)을 형성할 수도 있다. 정공 수송층의 재료에 요구되는 조건으로서는 양극으로부터의 정공 주입 효율이 높고, 또한 주입된 정공을 효율적으로 수송할 수 있는 재료인 것이 필요하다. 그러기 위해서는 이온화 포텐셜이 작고, 가시광의 광에 대하여 투명성이 높고, 또한 정공 이동도가 크고, 안정성이 더 우수하고, 트랩이 되는 불순물이 제조 시나 사용 시에 발생하기 어려운 것이 요구된다. 또한, 발광층(5)에 접하기 때문에 발광층으로부터의 발광을 소광하거나, 발광층과의 사이에서 엑시플렉스를 형성해서 효율을 저하시키지 않는 것이 요구된다. 상기 일반적 요구 이외에 차재 표시용의 응용을 고려한 경우, 소자에는 내열성이 더 요구된다. 따라서, Tg로서 85℃ 이상의 값을 갖는 재료가 바람직하다.
본 발명에서 사용할 수 있는 정공 수송 재료로서는 종래 이 층에 사용되고 있는 공지의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 2개 이상의 3급 아민을 포함하는 2개 이상의 축합 방향족환이 질소 원자에 치환된 방향족 디아민(일본 특허 공개 평 5-234681호), 4,4',4"-트리스(1-나프틸페닐아미노)트리페닐아민 등의 스타버스트 구조를 갖는 방향족 아민 화합물(J. Lumin., 72-74권, 985페이지, 1997년), 트리페닐아민의 4량체로 이루어지는 방향족 아민 화합물(Chem. Commun., 2175페이지, 1996년), 2,2',7,7'-테트라키스-(디페닐아미노)-9,9'-스피로비플루오렌 등의 스피로 화합물(Synth. Metals, 91권, 209페이지, 1997년) 등을 들 수 있다. 이들의 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 필요에 따라 각각 혼합해서 사용해도 좋다.
또한, 상기 화합물 이외에 정공 수송층의 재료로서 폴리비닐카르바졸, 폴리비닐트리페닐아민(일본 특허 공개 평 7-53953호 공보), 테트라페닐벤즈이딘을 함유하는 폴리아릴렌에테르술폰(Polym. Adv. Tech., 7권, 33페이비, 1996년) 등의 고분자 재료를 들 수 있다.
정공 수송층을 도포법으로 형성하는 경우에는 정공 수송 재료를 1종 또는 2종 이상과 필요에 따라 정공의 트랩이 되지 않는 바인더 수지나 도포성 개량제 등의 첨가제를 첨가하고, 용해해서 도포 용액을 조제하고, 스핀코트법 등의 방법에 의해 양극 상에 도포하고, 건조시켜 정공 수송층을 형성한다. 바인더 수지로서는 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르 등을 들 수 있다. 바인더 수지는 첨가량이 많으면 정공 이동도를 저하시키므로 적은 쪽이 바람직하고, 통상 50중량% 이하가 바람직하다.
진공 증착법으로 형성하는 경우에는 정공 수송 재료를 진공 용기 내에 설치한 도가니에 넣어 진공 용기 내를 적당한 진공 펌프로 10-4Pa 정도까지 배기한 후 도가니를 가열하고, 정공 수송 재료를 증발시켜 도가니와 마주보게 배치된 양극이 형성된 기판 상에 정공 수송층을 형성시킨다. 정공 수송층의 막 두께는 통상 1~300㎚, 바람직하게는 5~100㎚이다. 이렇게 얇은 막을 똑같이 형성하기 위해서는 일반적으로 진공 증착법이 자주 사용된다.
(5) 정공 주입층
정공 주입의 효율을 더 향상시키고, 또한 유기층 전체의 양극에의 부착력을 개선시킬 목적으로 정공 수송층(4)과 양극(2) 사이에 정공 주입층(3)을 삽입하는 것도 행해지고 있다. 정공 주입층을 삽입함으로써 초기의 소자의 구동 전압이 하강함과 동시에 소자를 정전류에서 연속 구동했을 때의 전압 상승도 억제되는 효과가 있다. 정공 주입층에 사용되는 재료에 요구되는 조건으로서는 양극과의 콘택트가 충분히 균일한 박막을 형성할 수 있고, 열적으로 안정, 즉 유리 전이 온도가 높고, 유리 전이 온도로서는 100℃ 이상이 요구된다. 또한, 이온화 포텐셜이 낮아 양극으로부터의 정공 주입이 용이한 것, 정공 이동도가 큰 것을 들 수 있다.
이 목적을 위해서 지금까지 구리 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 화합물(일본 특허 공개 소 63-295695호 공보), 폴리아닐린(Appl. Phys. Lett., 64권, 1245페이지, 1994년), 폴리티오펜(Optical Materials, 9권, 125페이지, 1998년) 등의 유기 화합물이나, 스퍼터·카본막(Synth. Met., 91권, 73페이지, 1997년)이나, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 몰리브덴 산화물 등의 금속 산화물(J. Phys. D, 29권, 2750페이지, 1996년), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르복실산 2무수물(NTCDA)이나 헥사니트릴헥사아자트리페닐렌(HAT) 등의 P형 유기물(WO2005-109542호 공보)이 보고되어 있다. 이들의 화합물은 단독으로 사용해도 좋고, 필요에 따라 혼합해서 사용해도 좋다. 정공 주입층의 경우도 정공 수송층과 마찬가지로 해서 박막 형성가능하지만 무기물의 경우에는 스퍼터법이나 전자빔 증착법, 플라즈마 CVD법이 더 사용된다. 이상과 같이 해서 형성되는 정공 주입층의 막 두께는 통상 1~300㎚, 바람직하게는 5~100㎚이다.
(6) 발광층
정공 수송층(4) 상에 발광층(5)이 형성된다. 발광층은 단일 발광층으로부터 형성되어 있어도 좋고, 복수의 발광층을 직접 접하도록 적층해서 구성되어 있어도 좋다. 발광층은 2개의 호스트 재료와 형광성 발광 재료 또는 인광성 발광 재료로서 구성되고, 2개의 호스트 재료는 일반식(1) 또는 (2)의 화합물과 일반식(1)~(3)의 화합물의 조합이 좋고, 특히 일반식(1) 또는 (2)의 화합물과 일반식(3)의 조합이 좋다.
호스트 재료에 첨가하는 형광성 발광 재료로서는 페릴렌, 루브렌 등의 축합환 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 페녹사존 660, DCM1, 페리논, 쿠마린 유도체, 피로메텐(디아자인다센) 유도체, 시아닌 색소 등을 사용할 수 있다.
호스트 재료에 첨가하는 인광성 발광 재료로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금 등으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 함유하는 것이 좋다. 구체적으로는 이하의 특허 공보에 기재되어 있는 화합물을 들 수 있지만, 이들의 화합물에 한정되지 않는다.
WO2009-073245호 공보, WO2009-046266호 공보, WO2007-095118호 공보, WO2008-156879호 공보, WO2008-140657호 공보, US2008-261076호 공보, 일본 특허 공표 2008-542203호 공보, WO2008-054584호 공보, 일본 특허 공표 2008-505925호 공보, 일본 특허 공표 2007-522126호 공보, 일본 특허 공표 2004-506305호 공보, 일본 특허 공표 2006-513278호 공보, 일본 특허 공표 2006-50596호 공보, WO2006-046980호 공보, WO2005113704호 공보, US2005-260449호 공보, US2005-2260448호 공보, US2005-214576호 공보, WO2005-076380호 공보, US2005-119485호 공보, WO2004-045001호 공보, WO2004-045000호 공보, WO2006-100888호 공보, WO2007-004380호 공보, WO2007-023659호 공보, WO2008-035664호 공보, 일본 특허 공개 2003-272861호 공보, 일본 특허 공개 2004-111193호 공보, 일본 특허 공개 2004-319438호 공보, 일본 특허 공개 2007-2080호 공보, 일본 특허 공개 2007-9009호 공보, 일본 특허 공개 2007-227948호 공보, 일본 특허 공개 2008-91906호 공보, 일본 특허 공개 2008-311607호 공보, 일본 특허 공개 2009-19121호 공보, 일본 특허 공개 2009-46601호 공보, 일본 특허 공개 2009-114369호 공보, 일본 특허 공개 2003-253128호 공보, 일본 특허 공개 2003-253129호 공보, 일본 특허 공개 2003-253145호 공보, 일본 특허 공개2005-38847호 공보, 일본 특허 공개 2005-82598호 공보, 일본 특허 공개 2005-139185호 공보, 일본 특허 공개 2005-187473호 공보, 일본 특허 공개 2005-220136호 공보, 일본 특허 공개 2006-63080호 공보, 일본 특허 공개 2006-104201호 공보, 일본 특허 공개 2006-111623호 공보, 일본 특허 공개 2006-213720호 공보, 일본 특허 공개 2006-290891호 공보, 일본 특허 공개 2006-298899호 공보, 일본 특허 공개 2006-298900호 공보, WO2007-018067호 공보, WO2007/058080호 공보, WO2007-058104호 공보, 일본 특허 공개 2006-131561호 공보, 일본 특허 공개 2008-239565호 공보, 일본 특허 공개 2008-266163호 공보, 일본 특허 공개 2009-57367호 공보, 일본 특허 공개 2002-117978호 공보, 일본 특허 공개 2003-123982호 공보, 일본 특허 공개 2003-133074호 공보, 일본 특허 공개 2006-93542호 공보, 일본 특허 공개 2006-131524호 공보, 일본 특허 공개 2006-261623호 공보, 일본 특허 공개 2006-303383호 공보, 일본 특허 공개 2006-303394호 공보, 일본 특허 공개 2006-310479호 공보, 일본 특허 공개 2007-88105호 공보, 일본 특허 공개 2007-258550호 공보, 일본 특허 공개 2007-324309호 공보, 일본 특허 공개 2008-270737호 공보, 일본 특허 공개 2009-96800호 공보, 일본 특허 공개 2009-161524호 공보, WO2008-050733호 공보, 일본 특허 공개 2003-73387호 공보, 일본 특허 공개 2004-59433호 공보, 일본 특허 공개 2004-155709호 공보, 일본 특허 공개 2006-104132호 공보, 일본 특허 공개 2008-37848호 공보, 일본 특허 공개 2008-133212호 공보, 일본 특허 공개 2009-57304호 공보, 일본 특허 공개 2009-286716호 공보, 일본 특허 공개 2010-83852호 공보, 일본 특허 공표 2009-532546호 공보, 일본 특허 공표 2009-536681호 공보, 일본 특허 공표 2009-542026호 공보 등.
바람직한 인광 발광 도판트로서는 Ir 등의 귀금속 원소를 중심 금속으로서 갖는 Ir(ppy)3 등의 착체류, Ir(bt)2·acac3 등의 착체류, PtOEt3 등의 착체류를 들 수 있다. 이들의 착체류의 구체예를 이하에 나타내지만, 하기의 화합물에 한정되지 않는다.
Figure pct00018
Figure pct00019
상기 인광 발광 도판트가 발광층 중에 함유되는 양은 2~40중량%, 바람직하게는 5~30중량%의 범위에 있는 것이 좋다.
발광층의 막 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만 통상 1~300㎚, 바람직하게는 5~100㎚이며, 정공 수송층과 같은 방법으로 박막 형성된다.
(7) 전자 수송층
소자의 발광 효율을 더 향상시키는 것을 목적으로 하여 발광층(5)과 음극(8) 사이에 전자 수송층(6)이 형성된다. 전자 수송층으로서는 음극으로부터 스무스하게 전자를 주입할 수 있는 전자 수송성 재료가 바람직하고, 일반적으로 사용되는 임의의 재료를 사용할 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 전자 수송 재료로서는 Alq3 등의 금속 착체(JP59-194393A), 10-히드록시벤조[h]퀴놀린의 금속 착체, 옥사디아졸 유도체, 디스티릴비페닐 유도체, 실롤 유도체, 3- 또는 5-히드록시플라본 금속 착체, 벤즈옥사졸 금속 착체, 벤조티아졸 금속 착체, 트리스벤즈이미다졸릴벤젠(USP 5,645,948), 퀴녹살린 화합물(JP6-207169A), 페난트롤린 유도체(JP5-331459A), 2-t-부틸-9,10-N,N'-디시아노안트라퀴논디이민, n형 수소화 비정질 탄화 실리콘, n형 황화 아연, n형 셀렌화 아연 등을 들수 있다.
전자 수송층의 막 두께는 통상 1~300㎚, 바람직하게는 5~100㎚이다. 전자 수송층은 정공 수송층과 마찬가지로 해서 도포법 또는 진공 증착법에 의해 발광층 상에 적층함으로써 형성된다. 통상은 진공 증착법이 사용된다.
(8)음극
음극(8)은 전자 수송층(6)에 전자를 주입하는 역할을 한다. 음극으로서 사용되는 재료는 상기 양극(2)에 사용되는 재료를 사용하는 것이 가능하지만 효율적으로 전자 주입을 행하기 위해서는 일함수가 낮은 금속이 바람직하고, 주석, 마그네슘, 인듐, 칼슘, 알루미늄, 은 등의 적당한 금속 또는 그들의 합금이 사용된다. 구체예로서는 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 알루미늄-리튬 합금 등의 저일함수 합금 전극을 들 수 있다.
음극의 막 두께는 통상 양극과 같다. 저일함수 금속으로 이루어지는 음극을 보호할 목적으로 이 위에 일함수가 높아 대기에 대하여 안정한 금속층을 더 적층하는 것은 소자의 안정성을 높인다. 이 목적을 위해 알루미늄, 은, 구리, 니켈, 크롬, 금, 백금 등의 금속이 사용된다.
또한, 전자 주입층(7)으로서 음극(8)과 전자 수송층(6) 사이에 LiF ,MgF2, Li2O 등의 매우 얇은 절연막(0.1~5㎚)을 삽입하는 것도 소자의 효율을 향상시키는 유효한 방법이다.
또한, 도 1과는 반대의 구조, 즉 기판(1) 상에 음극(8), 전자 주입층(7), 전자 수송층(6), 발광층(5), 정공 수송층(4), 정공 주입층(3), 양극(2)의 순으로 적층하는 것도 가능하며, 상술한 바와 같이 적어도 한쪽이 투명성이 높은 2매의 기판 사이에 본 발명의 유기 EL 소자를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우도 필요에 따라 층을 추가하거나 생략하거나 하는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 EL 소자는 단일 소자, 어레이 형상으로 배치된 구조로 이루어지는 소자, 양극과 음극이 X-Y 매트릭스 형상으로 배치된 구조 중 어느 것일 수 있다. 본 발명의 유기 EL 소자에 의하면 발광층을 2개의 호스트 재료로 이루어지는 혼합 호스트로 해서 그 호스트 재료의 중 적어도 하나에 특정 화합물을 사용함으로써 낮은 전압이어도 발광 효율이 높고 또한 구동 안정성에 있어서도 크게 개선된 소자가 얻어지고, 풀 컬러 또는 멀티 컬러의 패널에의 응용에 있어서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 넘지 않는 한에 있어서 여러가지 형태로 실시하는 것이 가능하다.
(실시예)
실시예 1
막 두께 150㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-4Pa로 적층시켰다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 구리 프탈로시아닌(CuPc)을 20㎚의 두께로 형성하고, 이어서 정공 수송층으로서 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB)을 20㎚의 두께로 형성했다. 이어서 발광층으로서, 제 1 호스트로서 화합물 1-4를, 제 2 호스트로서 화합물 3-37을, 발광층 게스트로서 트리스(2-페닐피리딘)이리듐(III)(Ir(PPy)3)을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여 30㎚의 두께로 형성했다. 이 때, 제 1 호스트와 제 2 호스트와, Ir(PPy)3의 증착 속도비(기화물의 체적 속도비)는 47:47:6이었다. 이어서, 정공 저지층으로서 알루미늄(III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토) 4-페닐페놀레이트(BAlq)를 10㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 전자 수송층으로서 트리스-(8-히드록시퀴놀리나토)알루미늄(III)(Alq3)을 40㎚의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에 전자주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 1에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
실시예 2~4
실시예 1에 있어서, 발광층 제 2 호스트로서 표 1에 기재된 화합물을 사용한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 1에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
예 11~15(비교)
실시예 1에 있어서, 발광층 호스트로서 표 1에 기재된 화합물을 단독으로 사용한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 또한, 호스트량은 실시예 1에 있어서의 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계와 동일한 양으로 하고, 게스트량은 마찬가지로 했다. 얻어진 유기 EL 소자에 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 1에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
표 1에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율(초기 특성) 및 휘도 반감 수명(수명 특성)을 나타낸다. 휘도 및 외부 양자 효율은 구동 전류 2.5㎃/㎠일 때의 값이며, 휘도 반감 시간은 초기 휘도 1000㏅/㎡일 때의 값이다. 화합물 No.은 상기 화학식에 붙인 번호이다.
Figure pct00020
표 1에 있어서, 본 발명의 실시예 1~4와 예 11~15를 비교하면 특정 골격을 갖는 2종류의 화합물을 발광층 호스트로서 사용함으로써 휘도 및 외부 양자 효율이 향상하고, 휘도 반감 시간이 현저하게 신장하는 것을 알 수 있다. 이들의 결과로부터 본 발명에 의하면 고효율이고 또한 양호한 수명 특성을 나타내는 유기 EL 인광소자를 실현가능한 것이 밝혀졌다.
실시예 5
막 두께 150㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-4Pa로 적층시켰다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 CuPc를 20㎚의 두께로 형성하고, 이어서 정공 수송층으로서 NPB를 20㎚의 두께로 형성했다. 이어서 발광층으로서, 제 1 호스트로서 화합물 2-5를, 제 2 호스트로서 화합물 3-37을, 발광층 게스트로서 Ir(PPy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여 30㎚의 두께로 형성했다. 이 때, 제 1 호스트와, 제 2 호스트와, Ir(PPy)3의 증착 속도비는 47:47:6이었다. 이어서 정공 저지층으로서 BAlq를 10㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 전자 수송층으로서 Alq3을 40㎚의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다.
표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
실시예 6~7
실시예 5에 있어서, 발광층 제 2 호스트로서 표 2에 기재되어 있는 화합물을 사용한 이외는 실시예 5와 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
예 16~19(비교)
실시예 5에 있어서, 발광층 호스트로서 표 2에 기재되어 있는 화합물을 단독으로 사용한 이외는 실시예 5와 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 또한, 호스트량은 실시예 5에 있어서의 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계와 동일한 양으로 했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다.
표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다. 휘도 및 외부 양자 효율은 구동 전류 2.5mA/㎠일 때의 값이며, 휘도 반감 시간은 초기 휘도 1000cd/㎡일 때의 값이다.
Figure pct00021
표 2에 있어서, 본 발명의 실시예 5~7과 예 16~19를 비교하면 특정 골격을 갖는 2종류의 화합물을 발광층 호스트로서 사용함으로써 휘도 및 외부 양자 효율이 향상하고, 휘도 반감 시간이 현저하게 신장하는 것을 알 수 있다. 이들의 결과로부터, 본 발명에 의하면 고효율이고 또한 양호한 수명 특성을 나타내는 유기 EL 인광소자를 실현 가능한 것이 밝혀졌다.
예 20(비교)
막 두께 150㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-4Pa로 적층시켰다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 CuPc를 20㎚의 두께로 형성하고, 이어서 정공 수송층으로서 NPB를 20㎚의 두께로 형성했다. 이어서 발광층으로서, 제 1 호스트로서 화합물 2-5를, 제 2 호스트로서 이하에 나타내는 화합물 A를, 발광층 게스트로서 Ir(PPy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여 30㎚의 두께로 형성했다. 이 때, 제 1 호스트와, 제 2 호스트와, Ir(PPy)3의 증착 속도비는 47:47:6이었다. 이어서, 정공 저지층으로서 BAlq를 10㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 전자 수송층으로서 Alq3을 40㎚의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
또한, 발광층 호스트로서 하기 화합물 A를 단독으로 사용한 유기 EL 소자도 마찬가지로 제작했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 양 유기 EL 소자로부터 극대 파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(PPy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
Figure pct00022
표 2로부터 화합물 2-5와 화합물 A의 혼합 호스트와, 화합물 A 단독 호스트 및 화합물 2-5 단독 호스트(예 16)를 비교하면 화합물 2-5와 화합물 A의 혼합 호스트를 발광층 호스트에 사용함으로써 휘도 및 외부 양자 효율은 향상하지만, 휘도 반감 시간은 단축되어 버리는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터 특정 골격 이외의 화합물의 혼합 호스트를 발광층 호스트로서 사용한 경우에는 구동 수명 특성이 열화되는 경우가 있는 것을 이해할 수 있다.
실시예 8
막 두께 150㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에 각 박막을 진공 증착법으로 진공도 4.0×10-4Pa로 적층시켰다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 CuPc를 25㎚의 두께로 형성하고, 이어서 제 1 정공 수송층으로서 NPB를 10㎚의 두께로 형성하고, 또한, 제 2 정공 수송층으로서 4,4',4''-트리스(N-카르바졸릴)-트리페닐아민(TCTA)을 10㎚의 두께로 형성했다. 이어서 발광층으로서, 제 1 호스트로서 화합물 1-90을, 제 2 호스트로서 화합물 3-4를, 발광층 게스트로서 트리스[1-(4'-시아노페닐)-3-메틸벤즈이미다졸-2-일리덴-C2,C2']-이리듐(III)(Ir(cn-pmic)3)을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하여 30㎚의 두께로 형성했다. 이 때, 제 1 호스트와, 제 2 호스트와, Ir(cn-pmic)3의 증착 속도비는 45:45:10이었다. 이어서, 정공 저지층으로서 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(BCP)을 10㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 전자 수송층으로서 Alq3을 25㎚의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 극대 파장 460㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(cn-pmic)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 3에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
예 21(비교)
실시예 8에 있어서, 발광층 호스트로서 화합물 1-90만을 사용한 이외는 실시예 8과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 호스트량은 실시예 8에 있어서의 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계와 동일한 양으로 했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 460㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(cn-pmic)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 3에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다.
예 22(비교)
실시예 8에 있어서, 발광층 호스트로서 화합물 3-4만을 사용한 이외는 실시예 8과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 작성했다. 호스트량은 실시예 8에 있어서의 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계와 동일한 양으로 했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부 전원을 접속해서 직류 전압을 인가한 결과, 어느 유기 EL 소자로부터나 극대 파장 460㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어 Ir(cn-pmic)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다.
표 3에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 외부 양자 효율 및 휘도 반감 수명을 나타낸다. 휘도 및 외부 양자 효율은 구동 전류 2.5mA/㎠일 때의 값이며, 휘도 반감 시간은 초기 휘도 1000cd/㎡일 때의 값이다.
Figure pct00023
표 3에 있어서, 본 발명의 실시예 8과 예 21~22를 비교하면 특정 골격을 갖는 2종류의 화합물을 발광층 호스트로서 사용함으로써 휘도 및 외부 양자 효율이 향상하고, 휘도 반감 시간이 현저하게 신장하는 것을 알 수 있다. 이들의 결과로부터 본 발명에 의하면 고효율이고 또한 양호한 수명 특성을 나타내는 유기 EL 인광 소자를 실현가능한 것이 밝혀졌다.
본 발명의 유기 EL 소자는 특정 화합물을 혼합 호스트로서 사용함으로써 저전압이면서 인광 발광 분자의 최저 여기 3중항 에너지를 가두는데 충분히 높은 최저 여기 3중항 에너지를 갖고 있는 점에서 발광층 내로부터의 에너지 유출이 없고, 고효율이고 또한 장수명을 달성할 수 있는 플랫 패널 디스플레이(휴대 전화 표시 소자, 차재 표시 소자, OA 컴퓨터 표시 소자나 텔레비젼 등), 면 발광체로서의 특징을 살린 광원(조명, 복사기의 광원, 액정 디스플레이나 계기류의 백 라이트 광원), 표시판이나 표지등 등에의 응용에 있어서 그 기술적 가치는 큰 것이다.

Claims (6)

  1. 대향하는 양극과 음극 간에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 적어도 1개의 발광층이 2개의 호스트 재료와 적어도 1개의 발광성 도판트를 함유하고, 그 2개의 호스트 재료 중 1개가 하기 일반식(1)~(2) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개가 하기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    Figure pct00024

    [여기서, 환 a는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(a1)으로 나타내어지는 방향환 또는 복소환을 나타내고, X1은 C-R 또는 N을 나타낸다. 환 b는 2개의 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(b1)으로 나타내어지는 복소환을 나타내고, Ar1, Ar2는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기를 나타내고, L1은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결된 기를 나타내고, Ar1, Ar2 및 L1에 있어서의 이들의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 치환기를 가져도 좋다. p는 0~7의 정수를 나타낸다. 여기서, p가 2 이상인 경우, L1은 각각 동일해도 달라도 좋다. R, R1~R3은 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기를 나타내고, 각각 치환기를 가져도 좋다]
    Figure pct00025

    [여기서, 환 c, 환 c'는 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(c1)으로 나타내어지는 방향환 또는 복소환을 나타내고, 환 d, 환 d'는 인접환의 임의의 위치에서 축합되는 식(d1)으로 나타내어지는 복소환을 나타내고, 동일해도 달라도 좋다. X2는 C-R' 또는 N을 나타낸다. Z는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 2가의 연결기를 나타내지만, N에 연결되는 기는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이다. Ar3은 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기를 나타내고, L2는 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기 또는 그들이 2~10개 연결되어 이루어지는 기를 나타내고, Z, Ar3 및 L2에 있어서의 이들의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 치환기를 가져도 좋다. q는 0~7의 정수를 나타낸다. 여기서, q가 2 이상인 경우, L2는 각각 동일해도 달라도 좋다. R', R4~R8은 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 7~38개의 아랄킬기, 탄소수 2~20개의 알케닐기, 탄소수 2~20개의 알키닐기, 탄소수 2~40개의 디알킬아미노기, 탄소수 12~44개의 디아릴아미노기, 탄소수 14~76개의 디아랄킬아미노기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 아실옥시기, 탄소수 1~20개의 알콕시기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐기, 탄소수 2~20개의 알콕시카르보닐옥시기, 탄소수 1~20개의 알킬술포닐기, 탄소수 6~22개의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3~16개의 방향족 복소환기를 나타내고, 각각 치환기를 가져도 좋다]
    Figure pct00026

    [여기서, R9~R12는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기, 탄소수 2~20개의 아실기, 탄소수 2~20개의 알콕시기를 나타내고, l, m은 1 또는 2의 정수를 나타낸다. n은 1~6의 정수를 나타내고, R13, R14는 독립적으로 수소, 탄소수 1~20개의 알킬기를, X3~X5는 독립적으로 C-H 또는 N을 나타낸다. n이 2 이상인 경우, R13, R14 및 X3~X5는 각각 동일해도 달라도 좋다]
  2. 제 1 항에 있어서,
    2개의 호스트 재료 중 1개는 상기 일반식(1)~(2) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 다른 1개는 상기 일반식(3)으로 나타내어지는 화합물로부터 선택되는 호스트 재료이며, 2개의 호스트 재료의 전자 친화력의 차(ΔEA)는 0.1eV보다 큰 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    일반식(1) 중, Ar1 또는 Ar2 중 적어도 하나는 치환 또는 미치환의 탄소수 3~6개의 단환의 방향족 복소환기이며, 또한 식(a1)에 있어서의 X1은 C-R인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서.
    일반식(2) 중, 식(c1)에 있어서의 X2는 C-R'인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    일반식(3) 중, n은 3 또는 4인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    발광성 도판트는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체로 이루어지는 인광 발광 도판트인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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