KR20180121922A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 전계 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20180121922A
KR20180121922A KR1020187027013A KR20187027013A KR20180121922A KR 20180121922 A KR20180121922 A KR 20180121922A KR 1020187027013 A KR1020187027013 A KR 1020187027013A KR 20187027013 A KR20187027013 A KR 20187027013A KR 20180121922 A KR20180121922 A KR 20180121922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon atoms
transporting layer
electron transporting
electron
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
KR1020187027013A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102760228B1 (ko
Inventor
마사시 타다
유이치 사와다
카츠히데 노구치
Original Assignee
닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤 filed Critical 닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤
Publication of KR20180121922A publication Critical patent/KR20180121922A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102760228B1 publication Critical patent/KR102760228B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H01L51/0072
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent
    • C09K11/06Luminescent materials, e.g. electroluminescent or chemiluminescent containing organic luminescent materials
    • H01L51/5024
    • H01L51/5076
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/16Electron transporting layers
    • H10K50/165Electron transporting layers comprising dopants
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/04Ortho-condensed systems
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90Multiple hosts in the emissive layer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/10Transparent electrodes, e.g. using graphene
    • H10K2102/101Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO]
    • H10K2102/103Transparent electrodes, e.g. using graphene comprising transparent conductive oxides [TCO] comprising indium oxides, e.g. ITO
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14Carrier transporting layers
    • H10K50/16Electron transporting layers
    • H10K50/166Electron transporting layers comprising a multilayered structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30Coordination compounds
    • H10K85/341Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6574Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only oxygen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. cumarine dyes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Other In-Based Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Indole Compounds (AREA)

Abstract

저구동 전압이고, 고발광 효율이며, 장수명인 유기 전계 발광 소자(유기 EL 소자)을 제공한다. 마주하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 발광층과 전자 수송층을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서, 적어도 1개의 전자 수송층이, 하기 일반식(1)로 나타내는 인돌로카바졸 화합물과 전자 공여체를 함유하는 유기 EL 소자.
Figure pct00016

여기서, 환 A는 식(1a)로 나타내는 방향족 탄화수소환이고, 환 B는 식(1b)로 나타내는 복소환이며, L은 단결합 또는 방향족 탄화수소기이고, X는 N 또는 C-Ar1이며, 적어도 1개의 X는 N이고, Y 및 Ar1은 수소, 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기이다.

Description

유기 전계 발광 소자
본 발명은 유기 전계 소자(유기 EL 소자라고 한다)에 관한 것이다.
유기 EL 소자에 전압을 인가함으로써, 양극으로부터 정공(正孔)이, 음극으로부터는 전자가 각각 발광층에 주입된다. 그리고 발광층에서, 주입된 정공과 전자가 재결합되고, 여기자(勵起子)가 생성된다. 이 때, 전자 스핀의 통계 규칙에 따라 일중항(一重項) 여기자 및 삼중항 여기자가 1:3의 비율로 생성된다. 일중항 여기자에 의한 발광을 이용하는 형광 발광형의 유기 EL 소자는, 내부 양자(量子) 효율은 25%가 한계라고 알려져 있다. 한편으로 삼중항 여기자에 의한 발광을 이용하는 인광(燐光) 발광형의 유기 EL 소자는, 일중항 여기자로부터 항간교차(項間交差; phosphorescent)가 효율적으로 행하여진 경우에는, 내부 양자 효율을 100%까지 높일 수 있는 것이 알려져 있다.
그러나, 인광 발광형의 유기 EL 소자에 관해서는 장수명화가 기술적인 과제가 되고 있다.
최근에는, 지연(遲延) 형광을 이용한 고효율의 유기 EL 소자의 개발이 행하여지고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 지연 형광의 메커니즘의 하나인 TTF(Triplet-Triplet Fusion) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TTF기구는 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, 효율의 개량이 한층 더 요구되고 있다.
특허문헌 2에서는, TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TADF 기구는 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지 차이가 작은 재료에서 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자에 대한 역(逆)항간교차가 생기는 현상을 이용하는 것으로, 이론상 내부 양자 효율을 100%까지 높일 수 있다고 생각되고 있다. 그러나 인광 발광형 소자와 같이 수명 특성의 개선이 한층 더 요구되고 있다.
국제공개공보 WO2010/134350 국제공개공보 WO2011/070963 국제공개공보 WO2009/0116377 국제공개공보 WO2011/0099374 국제공개공보 WO2013/0175746 국제공개공보 WO2013/0175747
특허문헌 3에서는, 인돌로카바졸 화합물에 대해 전자 수송층으로서의 사용을 개시하고 있다. 특허문헌 4에서는, 인돌로카바졸 화합물에 대해 전자 수송층 및 정공 저지층으로서의 사용을 개시하고 있다. 특허문헌 5 및 6에서는, 아진 화합물에 대해 전자 수송층으로서의 사용을 개시하고 있다.
그러나, 모두 충분한 것이라고는 할 수 없고, 개량이 한층 더 요구되고 있다.
유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등의 표시 소자, 또는 광원에 응용하기 위해서는 소자의 발광 효율을 개선함과 동시에 구동 시의 안정성을 충분히 확보할 필요가 있다. 본 발명은 상기 현상에 감안하여, 저구동 전압이면서 고효율이고 또한 높은 구동 안정성을 가진 실용상 유용한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 마주하는 양극과 음극 사이에, 1개 이상의 발광층과 1개 이상의 전자 수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서 적어도 1개의 전자 수송층이, 하기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 EL 소자이다.
[화학식 1]
Figure pct00001
여기서, 환 A는 식(1a)로 나타내는 방향족 탄화수소환이고, 환 B는 식(1b)로 나타내는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
L은 단결합, 또는 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기를 나타낸다.
X는 N 또는 C-Ar1을 나타내고, 적어도 1개의 X는 N을 나타낸다.
Y 및 Ar1은, 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~5개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이다.
R1은, 독립적으로 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기이다. a, b, c는, 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타낸다.
Z는 N-Ar2, C(R2)2, O, 또는 S이다.
Ar2는, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~5개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이다.
R2는, 독립적으로 수소, 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기이다.
식(1b)의 바람직한 양태로서 식(1d)가 있고, L의 바람직한 양태로서 단결합이 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
(여기서, Ar1은 일반식(1)과 동일한 의미이다.)
전자 수송층이, 발광층에 인접하는 제1 전자 수송층과 제2 전자 수송층의 2층으로 이루어지고, 제1 전자 수송층이 일반식(1)로 나타내는 화합물을 함유하며, 제2 전자 수송층이 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 함유하는 것이 바람직하다.
상기 전자 공여체로서는, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 금속 착체가 바람직하고, 보다 바람직하게는 리튬퀴놀리라토(Liq)이다.
전자 수송층이, 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체의 예비 혼합물을 증착시켜 얻어지는 것, 또는 발광층이 호스트 재료와 발광 재료를 포함하고, 호스트 재료로서 일반식(1)로 나타내는 화합물을 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 전자 수송층에 특정한 전자 수송 재료와 전자 공여체를 함유하기 때문에, 저구동 전압이고, 고발광 효율이며, 또한 장수명인 유기 EL 소자가 될 수 있다.
도 1은 유기 EL 소자의 일례를 나타낸 모식단면도이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 마주하는 양극과 음극 사이에, 1개 이상의 발광층과 1개 이상의 전자 수송층을 포함하는 유기 EL 소자에 있어서 적어도 1개의 전자 수송층이, 상기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 함유한다.
이하, 일반식(1)에 대해 설명한다.
환 A는, 식(1a)로 나타내는 방향족 탄화수소환을 나타낸다. 또한, 환 B는 식(1b)로 나타내는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
L은 단결합, 또는 2가의 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 바람직하게는 단결합, 또는 페닐렌기이며, 보다 바람직하게는 단결합이다.
상기 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기의 구체적인 예로서는, 페닐렌기, 비페닐렌기, 및 나프틸렌기를 들 수 있다.
X는 N 또는 C-Ar1을 나타내고, 적어도 1개의 X는 N이다.
Y 및 Ar1은, 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~5개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이고, 바람직하게는 수소, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~3개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이며, 보다 바람직하게는 수소 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기이다.
상기 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 연결 방향족기가 미치환인 경우의 구체적인 예로서는, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 트리페닐렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이속사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카바졸 또는 이들의 방향족환이 단결합으로 2~5개 연결된 연결 방향족 화합물로부터 생기는 방향족기를 들 수 있다. 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 퀴놀린, 퀴나졸린, 또는 이들이 2~5개 연결된 연결 방향족 화합물로부터 1개의 H를 취해서 생기는 방향족기를 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌 또는 이들이 2~3개 연결된 연결 방향족 화합물로부터 생기는 방향족기를 들 수 있다.
여기서, 본 명세서에서 말하는 연결 방향족기는, 상기 탄소 수의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기가 가지는 방향족환을 직접 결합으로 복수개 연결해서 이루어지는 방향족기를 말하고, 복수의 방향족환은 동일해도 달라도 된다.
연결 방향족 화합물은, Ar11-Ar12-Ar13과 같은 직쇄형이어도 되고, Ar11-Ar12(Ar13)과 같은 분기형이어도 되며, Ar11~Ar13은 동일해도 되고, 달라도 된다. 또한, Ar13은 없어도 되고, Ar14, Ar15을 포함하고 있어도 된다. 연결 방향족 화합물로부터 생기는 방향족기의 결합수(結合手)는, 말단의 Ar11 또는 Ar13로부터 생겨도 되고, 중간의 Ar12로부터 생겨도 된다. 여기서, Ar11~Ar15는 방향족기 또는 방향족환이다.
이들 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기, 또는 연결 방향족기는, 각각 치환기를 가져도 된다. 치환기를 가지는 경우의 바람직한 치환기는, 시아노기, 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기이다. 또한, 치환기의 수는 0~5, 바람직하게는 0~2가 좋다. 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기, 및 연결 방향족기가 치환기를 가지는 경우의 탄소 수의 계산에는, 치환기의 탄소 수를 포함하지 않는다. 그러나, 치환기의 탄소 수를 포함한 합계의 탄소 수가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 치환기의 구체적인 예로서는, 시아노, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실을 들 수 있다. 바람직하게는, 시아노기 또는 C1~C6의 알킬기이다.
R1은, 독립적으로 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기이다. 바람직하게는 탄소 수 1~6의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~8의 방향족 탄화수소기 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~9의 방향족 복소환기이다. 보다 바람직하게는 페닐기이다.
상기 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기의 구체적인 예로서는, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 등을 들 수 있다. 바람직하게는, C1~C6의 알킬기이다.
상기 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기 또는 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기가 미치환인 경우의 구체적인 예로서는, 벤젠, 나프탈렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이속사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 또는 카바졸로부터 H를 취해서 생기는 방향족기를 들 수 있다. 바람직하게는, 벤젠, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이속사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 또는 벤조티아디아졸로부터 H를 취해서 생기는 방향족기를 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 벤젠으로부터 H를 취해서 생기는 방향족기를 들 수 있다.
이들 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는, 각각 치환기를 가져도 된다. 치환기를 가지는 경우의 바람직한 치환기는, Ar1에서 설명한 치환기와 동일하다.
a, b, c는, 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0~2의 정수를 나타낸다. 보다 바람직하게는 0 또는 1의 정수이다.
Z는, N-Ar2, C(R2)2, O, 또는 S를 나타낸다. 바람직하게는 N-Ar2이고, 이 경우는 식(1d)로 나타낸다. 여기서, Ar2는, 수소인 것이 아닌 것 외는 Ar1에서 설명한 것과 동일하다. R2는, 수소인 경우를 포함하는 것 외는 R1에서 설명한 것과 동일하다.
이하에 일반식(1)에서 나타내는 화합물의 구체적인 예를 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 3]
Figure pct00003
[화학식 4]
Figure pct00004
[화학식 5]
Figure pct00005
[화학식 6]
Figure pct00006
[화학식 7]
Figure pct00007
[화학식 8]
Figure pct00008
전자 공여체는, 전자 주입 장벽의 개선에 의해 음극 또는 전자 주입층으로부터의 전자 수송층에 대한 전자 주입을 용이하게 하는 화합물로서 알려져 있는 화합물을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 전자 수송 재료에 혼합해서 이용되는 도너(donor)성 화합물이다. 전자 공여체의 바람직한 예로서는, 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물과의 착체, 알칼리 토류 금속, 알칼리 토류 금속을 함유하는 무기염 또는 알칼리 토류 금속과 유기물과의 착체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물과의 착체이며, 보다 바람직하게는 Liq이다.
상기 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속의 바람직한 종류로서는, 낮은 일함수로 전자 수송능 향상의 효과가 큰 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘과 같은 알칼리 금속이나, 마그네슘, 칼슘, 세륨, 바륨과 같은 알칼리 토류 금속을 들 수 있다.
또한, 진공 중에서의 증착이 용이하고 취급이 뛰어나기 때문에, 금속 단체보다도 무기염, 혹은 유기물과의 착체의 상태인 것이 바람직하다. 게다가, 대기 중에서의 취급을 용이하게 하고, 첨가 농도의 제어가 용이한 점에서, 유기물과의 착체의 상태에 있는 것이 보다 바람직하다.
무기염의 구체적인 예로서는, LiO, Li2O 등의 산화물, LiF, NaF, KF 등의 불화물, Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3 등의 탄산염을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 바람직한 예로서는, 큰 저전압 구동 효과가 얻어진다고 하는 관점에서는 리튬, 세슘을 들 수 있다. 유기물과의 착체에서의 유기물의 구체적인 예로서는, 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 피리딜페놀, 플라보놀, 하이드록시이미다조피리딘(hydroxyimidazopyridine), 하이드록시벤즈아졸(hydroxybenzazole), 하이드록시트리아졸 등을 들 수 있다. 그 중에서도 보다 발광 소자의 저전압화의 효과가 크다고 하는 관점에서는 알칼리 금속과 유기물과의 착체가 바람직하고, 또한 합성의 용이함, 열안정성이라고 하는 관점에서 리튬과 유기물과의 착체가 보다 바람직하다. 예를 들면, Liq이다.
상기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 상기 전자 공여체를 전자 수송층 재료로서 사용함으로써 뛰어난 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
전자 수송층은 1층만 형성해서 사용할 수도 있지만, 발광층에 인접하는 제1 전자 수송층과 이것에 인접하는 제2 전자 수송층의 2층을 형성해서 사용하는 것이 바람직하다. 전자 수송층을 2층 형성하는 경우, 발광층에 인접하는 제1 전자 수송층은 상기 일반식(1)로 나타내는 화합물을 함유하고, 제2 전자 수송층은 상기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 상기 전자 공여체를 함유하는 것이 바람직하다. 이 경우, 제1 전자 수송층은 정공 저지층으로서도 기능할 수 있다.
상기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체는, 각각에 다른 증착원으로부터 증착해서 사용할 수도 있지만, 증착 전에 예비 혼합해서 예비 혼합물로 하고, 그 예비 혼합물을 1개의 증착원으로부터 동시에 증착해서 전자 수송층을 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조는 이것에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 이용되는 일반적인 유기 EL 소자의 구조예를 나타내는 단면도이고, 1은 기판, 2은 양극, 3은 정공 주입층, 4은 정공 수송층, 5은 발광층, 6은 제1 전자 수송층, 7은 제2 전자 수송층, 8은 음극을 나타낸다. 본 발명의 유기 EL 소자는 발광층과 정공 수송층 사이에 전자 저지층을 가져도 된다. 본 발명의 유기 EL 소자에서는, 음극, 발광층, 전자 수송층, 그리고 음극을 필수 층으로서 가지지만, 필수 층 이외에 정공 주입 수송층, 전자 주입층을 가지는 것이 좋고, 정공 주입 수송층과 발광층 사이에 전자 저지층을 가지는 것이 더 좋다. 또한, 정공 주입 수송층은, 정공 주입층과 정공 수송층 중 어느 하나, 또는 양쪽을 의미한다.
도 1과는 반대의 구조, 즉 기판(1) 상에 음극(8), 제2 전자 수송층(7), 제1 전자 수송층(6), 발광층(5), 정공 수송층(4), 정공 주입층(3), 양극(2)의 순서대로 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 소자가 이용되고 있는 것이면 좋고, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 석영 등으로 이루어지는 것을 이용할 수 있다.
-양극-
유기 EL 소자에 있어서의 양극 재료로서는, 일 함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 재료가 바람직하게 이용된다. 이러한 전극 재료의 구체적인 예로서는 Au 등의 금속, CuI, 인듐틴옥사이드(ITO), SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료를 들 수 있다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등의 비정질로, 투명도전막을 작성 가능한 재료를 이용해도 된다. 양극은 이들의 전극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시켜, 포토리소그래피법으로 원하는 형상의 패턴을 형성해도 되고, 혹은 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않는 경우(100㎛ 이상 정도)는, 상기 전극 재료의 증착이나 스퍼터링 시에 원하는 형상의 마스크를 개재하여 패턴을 형성해도 된다. 혹은 유기 도전성 화합물과 같은 도포 가능한 물질을 이용하는 경우에는 인쇄 방식, 코팅 방식 등의 습식 성막법을 이용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 취출하는 경우에는, 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또한 양극으로서의 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하다. 막 두께는 재료에 따라 다르지만, 보통 10~1000㎚, 바람직하게는 10~200㎚의 범위에서 선택된다.
-음극-
한편, 음극 재료로서는 일 함수가 작은(4eV이하) 금속(전자 주입성 금속이라 칭한다), 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 재료가 이용된다. 이러한 전극 재료의 구체적인 예로서는, 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 점에서, 전자 주입성 금속과 이보다 일 함수의 값이 크고 안정된 금속인 제2 금속과의 혼합물, 예를 들면 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al2O3) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물, 알루미늄 등이 적합하다. 음극은 이들의 음극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써, 제작할 수 있다. 또한, 음극으로서 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 보통 10㎚~5㎛, 바람직하게는 50~200㎚의 범위에서 선택된다. 또한, 발광한 광을 투과시키기 때문에, 유기 EL 소자의 양극 또는 음극 중 한쪽이 투명 또는 반투명하면 발광 휘도는 향상되어, 적합하다.
또한, 음극에 상기 금속을 1~20㎚의 막 두께로 형성한 후에, 양극의 설명에서 열거한 도전성 투명 재료를 그 위에 형성함으로써, 투명 또는 반투명한 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극 양쪽이 투과성을 가지는 소자를 제작할 수 있다.
-발광층-
발광층은 양극 및 음극의 각각으로부터 주입된 정공 및 전자가 재결합함으로써 여기자가 생성된 후, 발광하는 층이며, 발광층에는 발광 재료, 바람직하게는 유기 발광성 도펀트 재료와 호스트 재료를 포함한다. 발광층은 1층, 복수층 중 어느쪽이어도 되고, 유기 발광성 도펀트 재료와 호스트 재료는 각각 1종류이더라도, 복수종류를 조합하여 사용해도 된다.
발광층이 발광 재료와 호스트 재료를 포함하는 경우는, 호스트 재료로서 상기 일반식(1)로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
발광성 도펀트 재료로서 인광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 인광 발광 도펀트로서는, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 함유하는 것이 좋다. 구체적으로는, J.Am.Chem.Soc.2001,123,4304나 일본 공표특허공보 2013-53051호에 기재되어 있는 이리듐 착체가 바람직하게 이용되지만, 이들에 한정되지 않는다.
인광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 되고, 2종류 이상을 함유해도 된다. 인광 발광 도펀트 재료의 함유량은 호스트 재료 대비 0.1~30wt%인 것이 바람직하고, 1~20wt%인 것이 보다 바람직하다.
인광 발광 도펀트 재료는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 구체적으로는 다음과 같은 예를 들 수 있다.
[화학식 9]
Figure pct00009
발광성 도펀트 재료로서 형광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 형광 발광 도펀트로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 스티릴벤젠 유도체, 폴리페닐 유도체, 디페닐부타디엔 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 나프탈이미드 유도체, 쿠마린 유도체, 축합 방향족 화합물, 페린온 유도체, 옥사디아졸 유도체, 옥사진 유도체, 알다진 유도체, 피랄리딘 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 스티릴아민 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 방향족 디메틸리딘 화합물, 8-퀴놀리놀(8-Quinolinol) 유도체의 금속착체나 피로메텐 유도체의 금속 착체, 희토류 착체, 전이금속 착체로 대표되는 각종 금속착체 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(chrysene), 트리페닐렌, 벤조[c]페난트렌, 벤조[a]안트라센, 펜타센, 페릴렌, 플루오란텐, 아세나프토플루오란텐(acenaphthofluoranthene), 디벤조[a,j]안트라센, 디벤조[a,h]안트라센, 벤조[a]나프탈렌, 헥사센, 나프토[2,1-f]이소퀴놀린, α-나프타페난트리딘(α-naphthaphenanthridine), 페난트록사졸(phenanthroxazole), 퀴놀리노[6,5-f]퀴놀린(Quinolino[6,5,f]quinoline), 벤조티오판트렌(benzothiophanthrene) 등을 들 수 있다. 이들은 치환기로서 알킬기, 아릴기, 방향족 복소환기, 또는 디아릴아미노기를 가져도 된다.
형광 발광 도펀트 재료는, 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 되고, 2종류 이상을 함유해도 된다. 형광 발광 도펀트 재료의 함유량은, 호스트 재료 대비 0.1~20%인 것이 바람직하고, 1~10%인 것이 보다 바람직하다.
발광성 도펀트 재료로서, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서는, 특별히 한정되지 않지만 주석 착체나 구리착체 등의 금속 착체나, WO2011/070963에 기재된 인돌로카바졸 유도체, Nature 2012, 492, p234에 기재된 시아노벤젠 유도체, 카바졸 유도체 등을 들 수 있다.
[화학식 10]
Figure pct00010
열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는, 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 되고, 2종류 이상을 함유해도 된다. 또한, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트는 인광 발광 도펀트나 형광 발광 도펀트와 혼합해서 이용해도 된다. 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료의 함유량은, 호스트 재료 대비 0.1~50%인 것이 바람직하고, 1~30%인 것이 보다 바람직하다.
호스트 재료는 1종류만을 사용해도 되고, 복수종류를 조합하여 사용해도 된다. 호스트 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 방향족 탄화수소환을 가지는 화합물이나 그 유도체, N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-1,1'-디아민 등의 방향족 아민 유도체, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(Ⅲ) 등의 금속착체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 트리아진 유도체 등을 사용할 수 있다. 호스트 재료를 1종류만 사용하는 경우, 및 복수종류 사용하는 경우, 적어도 1종류는 인돌로카바졸 유도체를 사용하는 것이 바람직하고, 일반식(1)로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
-주입층-
주입층이란, 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 전극과 유기층 사이에 마련되는 층을 말하는 것으로, 정공 주입층과 전자 주입층이 있으며, 양극과 발광층 또는 정공 수송층의 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층의 사이에 존재시켜도 된다. 주입층은 필요에 따라 마련할 수 있다.
-전자 저지층-
전자 저지층이란 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 가지고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공이 재결합되는 확률을 향상시킬 수 있다.
전자 저지층의 재료로서는 공지된 전자 저지층 재료를 이용할 수 있고, 또한 후술하는 정공 수송층의 재료를 필요에 따라 이용할 수 있다. 전자 저지층의 막 두께는 바람직하게는 3~100㎚이고, 보다 바람직하게는 5~30㎚이다.
-정공 수송층-
정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 가지는 정공 수송 재료로 이루어지며, 정공 수송층은 단층 또는 복수층 마련할 수 있다.
정공 수송 재료로서는 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 가지는 것이며, 유기물, 무기물 중 어느 것이어도 된다. 정공 수송층에는 종래 공지된 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 이용할 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, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또한 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있지만, 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체 및 스티릴아민 유도체를 이용하는 것이 바람직하고, 아릴아민 화합물을 이용하는 것이 보다 바람직하다.
-전자 수송층-
전자 수송층은 1층이어도, 2층 이상 마련해도 된다. 2층 이상 마련하는 경우는, 발광층에 가까운 층을 제1 전자 수송층, 발광층으로부터 먼 층을 제2 전자 수송층이라고 한다. 제1 전자 수송층과 제2 전자 수송층 사이에, 제3 전자 수송층을 마련해도 된다.
전자 수송층이 1층인 경우는, 그 층에 상기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 포함한다.
전자 수송층이 2층 이상으로 이루어지는 경우는, 어느 한쪽의 전자 수송층에 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 포함한다. 바람직하게는, 제1 전자 수송층에 일반식(1)로 나타내는 화합물을 포함하고, 제2 전자 수송층에 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 포함한다. 이 경우, 제1 전자 수송층에는 전자 공여체를 포함하지 않는다.
제1 전자 수송층과 제2 전자 수송층을 가지는 경우에 대해 설명한다.
제1 전자 수송층은 공지된 전자 수송 재료를 사용해서 형성해도 되고, 일반식(1)로 나타내는 화합물만을 사용해서 형성해도 되며, 공지된 전자 수송 재료를 병용해서 형성해도 된다. 그러나, 제1 전자 수송층은 일반식(1)로 나타내는 화합물을 50wt% 이상 포함하는 것이 바람직하다.
공지된 전자 수송 재료로서는, 나프탈렌, 안트라센, 페난트롤린, 트리페닐렌 등의 다환(多環) 방향족 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Ⅲ) 유도체, 포스핀옥사이드 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카보디이미드, 플루오레닐리덴 메탄(fluorenyliden methane) 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 비피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 카바졸 유도체, 인돌로카바졸 유도체 등을 들 수 있다.
제2 전자 수송층은 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 포함한다.
전자 공여체의 함유량은, 제2 전자 수송층 중에 5~95%(wt)인 것이 바람직하고, 25~75%인 것이 보다 바람직하다. 일반식(1)로 나타내는 화합물의 함유량은 5~90%가 바람직하고, 25~70%인 것이 보다 바람직하다. 제2 전자 수송층 중에는 그 외의 전자 수송 재료를 함유할 수도 있다.
일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체는, 각각 다른 증착원으로부터 증착하거나, 증착 전에 예비 혼합해서 예비 혼합물로 함으로써 1개의 증착원으로부터 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 동시에 증착할 수도 있다. 예비 혼합방법으로서는, 분쇄 혼합 등 공지된 방법을 채용할 수 있지만, 가급적으로 충분히 혼합하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 의해 더 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 한, 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.
실시예 1
막 두께 110㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25㎚의 두께로 형성하고, 다음으로 정공 수송층으로서 NPD를 30㎚의 두께로 형성했다. 다음으로 전자 저지층으로서 HT-1을 10㎚의 두께로 형성했다. 그리고 제1 호스트로서 화합물 6을, 제2 호스트로서 H1을, 발광 도펀트로서 Ir(ppy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착(共蒸着)하고, 40㎚의 두께로 발광층을 형성했다. 이 때, Ir(ppy)3의 농도가 10wt%, 제1 호스트와 제2 호스트의 중량비가 40:60이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 다음으로 제1 전자 수송층으로서 화합물 6을 5㎚의 두께로 형성했다. 그리고 화합물 6과 Liq를 각각 다른 증착원으로부터 공증착하고, 15㎚의 두께로 제2 전자 수송층을 형성했다. 이 때, 화합물 6과 Liq의 중량비가 50:50이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 추가로 전자 주입층으로서 Liq를 1㎚의 두께로 형성했다. 마지막으로, 전자 주입층 상에, 음극으로서 Al을 70㎚의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 2~7
실시예 1에서 제2 전자 수송층을 형성하는 화합물 6 대신에 화합물 12, 16, 18, 23, 28, 36 중 어느 하나를 사용한 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 8
실시예 1에서 제2 전자 수송층을 형성하는 화합물 6 대신에 화합물 47을 사용하고, 화합물 47과 Liq의 중량비가 30:70이 되는 증착 조건으로 공증착한 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 9
실시예 1에서 제2 전자 수송층을 형성하는 화합물 6 대신에 화합물 55를 사용하고, 화합물 55와 Liq의 중량비가 70:30이 되는 증착 조건으로 공증착한 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작했다
실시예 10~12
실시예 1에서 제1 전자 수송층으로서 화합물 6 대신에 화합물 10, 11, 또는 16을 사용한 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 13
화합물 17(0.50g)과 Liq(0.50g)을 칭량하고, 막자사발로 분쇄하면서 혼합함으로써 예비 혼합물 E1을 조정했다.
막 두께 110㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25㎚의 두께로 형성하고, 다음으로 정공 수송층으로서 NPD를 30㎚의 두께로 형성했다. 다음으로 전자 저지층으로서 HT-1을 10㎚의 두께로 형성했다. 그리고 제1 호스트로서 화합물 6을, 제2 호스트로서 H1을, 발광 도펀트로서 Ir(ppy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하고, 40㎚의 두께로 발광층을 형성했다. 이 때, Ir(ppy)3의 농도가 10wt%, 제1 호스트와 제2 호스트의 중량비가 40:60이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 다음으로, 제1 전자 수송층으로서 화합물 6을 5㎚의 두께로 형성했다. 그리고 제2 전자 수송층으로서 예비 혼합물 E1을 15㎚의 두께로 형성하고, 추가로 전자 주입층으로서 Liq를 1㎚의 두께로 형성했다. 마지막으로, 전자 주입층 상에, 음극으로서 Al을 70㎚의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 1
실시예 1에서 제2 전자 수송층을 형성하는 화합물 6 대신에 ET-1을 사용한 이외는, 실시예 1과 동일한 조건으로 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 2
막 두께 110㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25㎚의 두께로 형성하고, 다음으로 정공 수송층으로서 NPD를 30㎚의 두께로 형성했다. 다음으로, 전자 저지층으로서 HT-1을 10㎚의 두께로 형성했다. 그리고 제1 호스트로서 화합물 6을, 제2 호스트로서 H1을, 발광 도펀트로서 Ir(ppy)3을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하고, 40㎚의 두께로 발광층을 형성했다. 이 때, Ir(ppy)3의 농도가 5wt%, 제1 호스트와 제2 호스트의 중량비가 40:60이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 다음으로, 전자 수송층으로서 화합물 6을 20㎚의 두께로 형성했다. 추가로 전자 주입층으로서 Liq를 1㎚의 두께로 형성했다. 마지막으로, 전자 주입층 상에 음극으로서 Al을 70㎚의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예에서 사용한 화합물을 다음에 나타낸다.
[화학식 11]
Figure pct00011
제1 전자 수송층을 형성하는 화합물, 제2 전자 수송층을 형성하는 화합물과 전자 공여체를 표 1에 나타낸다. %는 wt%이다.
Figure pct00012
실시예 1~13 및 비교예 1, 2에서 제작된 유기 EL 소자는, 이것에 외부 전원을 접속하고, 전압을 인가한 바, 모두 극대파장 535㎚의 발광 스펙트럼이 관측되어, Ir(ppy)3으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다.
제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동 전압, 발광 효율, 수명 특성을 표 2에 나타낸다. 표 중에서 휘도, 구동 전압, 발광 효율은 구동 전류 10㎃/㎠일 때의 값이며, 초기 특성이다. 표 중에서 LT95는, 구동 전류 20㎃/㎠일 때에 휘도가 초기 휘도의 95%까지 감쇠할 때까지 걸리는 시간이다.
Figure pct00013
표 2로부터, 전자 수송층에 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 혼합해서 사용하면, 발광 효율과 수명 특성이 현저하게 신장되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 저구동 전압이고, 고발광 효율이며, 또한 장수명이고, 휴대기기 디스플레이에 이용할 수 있는 것 외, TV 등의 유기 EL 디스플레이나 유기 EL 조명에도 이용할 수 있는 가능성이 있다.
1: 기판
2: 양극
3: 정공 주입층
4: 정공 수송층
5: 발광층
6: 제1 전자 수송층
7: 제2 전자 수송층
8: 음극

Claims (8)

  1. 마주하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 발광층과 1개 이상의 전자 수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 적어도 1개의 전자 수송층이, 하기 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure pct00014

    (여기서, 환 A는 식(1a)로 나타내는 방향족 탄화수소환이고, 환 B는 식(1b)로 나타내는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 임의의 위치에서 축합한다.
    L은 단결합, 또는 탄소 수 6~12의 방향족 탄화수소기를 나타낸다.
    X는 N 또는 C-Ar1을 나타내고, 적어도 1개의 X는 N을 나타낸다.
    Y 및 Ar1은, 각각 독립적으로 수소, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~5개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이다.
    R1은, 독립적으로 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기이다. a, b, 및 c는, 각각 독립적으로 0~3의 정수를 나타낸다.
    Z는, N-Ar2, C(R2)2, O, 또는 S이다. Ar2는, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~18의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~18의 방향족 복소환기, 또는 이들의 방향족환이 2~5개 연결되어 이루어지는 연결 방향족기이다. R2는, 독립적으로 수소, 탄소 수 1~10의 지방족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소 수 6~10의 방향족 탄화수소기 또는 치환 혹은 미치환의 탄소 수 3~12의 방향족 복소환기이다.)
  2. 제1항에 있어서,
    식(1b)로 나타내는 복소환이, 식(1d)로 나타내는 복소환인 유기 전계 발광 소자.
    [화학식 2]
    Figure pct00015

    (여기서, Ar1은 일반식(1)과 동일한 의미이다.)
  3. 제1항에 있어서,
    일반식(1)에서의 L이 단결합인 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    전자 수송층이, 발광층에 인접하는 제1 전자 수송층과 제2 전자 수송층의 2층으로 이루어지고, 제1 전자 수송층이 일반식(1)로 나타내는 화합물을 함유하며, 제2 전자 수송층이 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    전자 공여체가, 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 금속 착체인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    전자 공여체가, 리튬퀴놀리라토인 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    전자 수송층이, 일반식(1)로 나타내는 화합물과 전자 공여체의 예비 혼합물을 증착시켜 얻어지는 전자 수송층인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    발광층이, 호스트 재료와 발광 재료를 포함하고, 호스트 재료로서 일반식(1)로 나타내는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
KR1020187027013A 2016-03-15 2017-02-10 유기 전계 발광 소자 Active KR102760228B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-050402 2016-03-15
JP2016050402 2016-03-15
PCT/JP2017/004980 WO2017159152A1 (ja) 2016-03-15 2017-02-10 有機電界発光素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180121922A true KR20180121922A (ko) 2018-11-09
KR102760228B1 KR102760228B1 (ko) 2025-01-24

Family

ID=59850234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187027013A Active KR102760228B1 (ko) 2016-03-15 2017-02-10 유기 전계 발광 소자

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11088334B2 (ko)
EP (1) EP3432378A4 (ko)
JP (1) JP6763944B2 (ko)
KR (1) KR102760228B1 (ko)
CN (1) CN108780849B (ko)
TW (1) TWI699425B (ko)
WO (1) WO2017159152A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200035922A1 (en) * 2017-03-31 2020-01-30 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescence element and electronic device
US11117897B2 (en) 2017-05-01 2021-09-14 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
WO2019176605A1 (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社 有機電界発光素子
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
KR102913453B1 (ko) * 2019-12-26 2026-01-15 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 이용한 표시 장치
KR20220033737A (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 엘지디스플레이 주식회사 유기 화합물, 이를 포함하는 유기발광다이오드 및 유기발광장치
JP2022128419A (ja) * 2021-02-22 2022-09-01 ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ・コリア・リミテッド 有機エレクトロルミネセント化合物、複数のホスト材料及びそれを含む有機エレクトロルミネセントデバイス

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116377A1 (ja) 2008-03-17 2009-09-24 新日鐵化学株式会社 有機電界発光素子
WO2010134350A1 (ja) 2009-05-22 2010-11-25 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2011070963A1 (ja) 2009-12-07 2011-06-16 新日鐵化学株式会社 有機発光材料及び有機発光素子
WO2011099374A1 (ja) 2010-02-12 2011-08-18 新日鐵化学株式会社 有機電界発光素子
KR20120103551A (ko) * 2009-06-30 2012-09-19 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 소자용 재료
WO2013175747A1 (ja) 2012-05-22 2013-11-28 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2013175746A1 (ja) 2012-05-22 2013-11-28 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2080762B1 (en) * 2006-11-09 2016-09-14 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd. Compound for organic electroluminescent device and organic electroluminescent device
DE102009023155A1 (de) 2009-05-29 2010-12-02 Merck Patent Gmbh Materialien für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen
WO2011157339A1 (de) * 2010-06-15 2011-12-22 Merck Patent Gmbh Metallkomplexe
WO2015170930A1 (en) * 2014-05-08 2015-11-12 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. An electron transport material and an organic electroluminescence device comprising the same
WO2017025164A1 (de) * 2015-08-11 2017-02-16 Merck Patent Gmbh Materialien für organische elektrolumineszenzvorrichtungen

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009116377A1 (ja) 2008-03-17 2009-09-24 新日鐵化学株式会社 有機電界発光素子
KR20110007124A (ko) * 2008-03-17 2011-01-21 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤 유기 전계 발광 소자
WO2010134350A1 (ja) 2009-05-22 2010-11-25 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR20120103551A (ko) * 2009-06-30 2012-09-19 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계발광 소자용 재료
WO2011070963A1 (ja) 2009-12-07 2011-06-16 新日鐵化学株式会社 有機発光材料及び有機発光素子
WO2011099374A1 (ja) 2010-02-12 2011-08-18 新日鐵化学株式会社 有機電界発光素子
WO2013175747A1 (ja) 2012-05-22 2013-11-28 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2013175746A1 (ja) 2012-05-22 2013-11-28 出光興産株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子

Also Published As

Publication number Publication date
US20190103562A1 (en) 2019-04-04
US11088334B2 (en) 2021-08-10
JPWO2017159152A1 (ja) 2019-01-24
JP6763944B2 (ja) 2020-09-30
CN108780849B (zh) 2020-10-27
WO2017159152A1 (ja) 2017-09-21
TWI699425B (zh) 2020-07-21
EP3432378A4 (en) 2019-11-20
EP3432378A1 (en) 2019-01-23
KR102760228B1 (ko) 2025-01-24
TW201741437A (zh) 2017-12-01
CN108780849A (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6663427B2 (ja) 有機電界発光素子
JP6786393B2 (ja) 有機電界発光素子
JP6894913B2 (ja) 有機電界発光素子
KR20230151560A (ko) 유기 전계 발광 소자
KR102760228B1 (ko) 유기 전계 발광 소자
KR20210144768A (ko) 유기 전계 발광 소자용 용융혼합물, 및 유기 전계 발광 소자
KR20240016255A (ko) 중수소화물 및 유기 전계 발광 소자
JPWO2018173593A1 (ja) 有機電界発光素子
KR20240016253A (ko) 중수소화물 및 유기 전계 발광 소자
KR20230121083A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법
KR20230129396A (ko) 유기 전계 발광 소자 및 그 제조 방법
JP6860504B2 (ja) 有機電界発光素子
KR102823219B1 (ko) 유기 전계 발광 소자
JP2020105341A (ja) 熱活性化遅延蛍光発光材料、及び有機電界発光素子
JP7539865B2 (ja) 有機電界発光素子
KR20230119115A (ko) 유기 전계 발광 소자
KR20230118558A (ko) 유기 전계 발광 소자
JP7842694B2 (ja) 有機電界発光素子用材料及び有機電界発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20180918

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
A201 Request for examination
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20211209

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240419

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20241224

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20250121

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20250122

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration