KR101032590B1 - 유기 전기 발광 소자 - Google Patents

유기 전기 발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR101032590B1
KR101032590B1 KR1020067005324A KR20067005324A KR101032590B1 KR 101032590 B1 KR101032590 B1 KR 101032590B1 KR 1020067005324 A KR1020067005324 A KR 1020067005324A KR 20067005324 A KR20067005324 A KR 20067005324A KR 101032590 B1 KR101032590 B1 KR 101032590B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
layer
compound
organic electroluminescent
electroluminescent device
Prior art date
Application number
KR1020067005324A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060085623A (ko
Inventor
다츠야 이가라시
Original Assignee
후지필름 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 후지필름 가부시키가이샤 filed Critical 후지필름 가부시키가이샤
Publication of KR20060085623A publication Critical patent/KR20060085623A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101032590B1 publication Critical patent/KR101032590B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/324—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising aluminium, e.g. Alq3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/611—Charge transfer complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/653—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only oxygen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/917—Electroluminescent

Abstract

본 발명의 유기 전기 발광 소자는 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 함유하는 하나 이상의 유기 화합물 층을 갖는다. 유기 화합물 층은 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 형광 발광 화합물, 및 증폭제를 함유한다. 증폭제의 최대 인광 발광 파장은 500 nm 이하이고, 전압이 가해질 시의 발광은 주로 형광 화합물의 발광으로부터 유래된다. 전압이 가해질 시의 발광 강도를 증폭시키기 위해, 증폭제는 전압이 가해질 시 생성되는 일중항 여기자의 수를 증폭시킬 수 있는 것이 바람직하다.
유기 전기 발광 소자, 발광층, 형광 발광 화합물, 증폭제

Description

유기 전기 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 전기 에너지를 빛으로 전환시키고, 빛을 방출할 수 있는 발광 소자에 관한 것이고, 특히 디스플레이 소자, 디스플레이, 백라이트, 조명용 광원, 기록용 광원, 노광용 광원, 독서용 광원, 표지, 간판, 인테리어 장식 및 광통신과 같은 분야에서 유용하게 사용될 수 있는 유기 전기 발광 소자("발광 소자" 또는 "EL 소자")에 관한 것이다.
유기 전기 발광(EL) 소자는 낮은 구동 전압에서 높은 휘도(輝度, luminance)의 발광성을 수득하는 유망한 디스플레이 소자로서 관심을 끌어 왔다. 유기 전기 발광 소자의 중요한 특징적인 값은 외부 양자 효율(external quantum efficiency)이다. 외부 양자 효율은 "외부 양자 효율 Φ= 소자로부터 방출되는 프로톤의 수/소자로 주입되는 전자의 수"에 의해 계산된다. 외부 양자 효율의 값이 높을 수록, 소자의 전력 소비가 낮아지고, 따라서 높은 값의 외부 양자 효율을 가진 소자가 유리하다.
유기 전기 발광 소자의 외부 양자 효율은 또한 "외부 양자 효율 Φ=내부 양자 효율 × 빛 추출 효율(light extraction efficiency)"에 의해 결정된다. 유기 화합물 유래의 형광을 사용하는 유기 EL 소자에서, 내부 양자 효율의 한계치 가 25 %이고 빛 추출 효율이 약 20 %이므로, 외부 양자 효율의 한계치는 약 5 %로 고려된다.
삼중항(triplet) 발광 재료(인광 발광 재료)를 사용하는 소자는 유기 전기 발광 소자의 내부 양자 효율을 향상시켜 소자의 외부 양자 효율을 개선하기 위한 방법으로 보고되어 왔다(예를 들어, WO 00/70655 참조). 형광을 사용하는 종래의 소자(일중항 발광 소자)와 비교할 경우, 상기 소자는 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있고 외부 양자 효율의 최대치가 8 %에 도달하였다(100 cd/㎡에서의 외부 양자 효율이 7.5 %). 그러나, 중(重)원자 금속 착물 유래의 인광 발광이 사용되므로, 발광 응답이 느리고, 내구성의 개선이 또한 요구되고 있다.
삼중항 여기자(exciton)로부터 일중항(singlet) 여기자로의 에너지 전이를 사용하는 일중항 발광 소자는 상기 문제를 완화시키기 위한 방법으로서 보고되었다(예를 들어, WO 01/8230 참조). 그러나, 여기에 기술된 소자는 효율이 낮고, 발광의 색이 적색으로 제한된다. 그러므로, 상기 소자의 추가적인 개선이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 발광 효율의 수준을 충족시키고, 특히 청색의 빛을 방출하는 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
<발명의 개요>
본 발명의 제 1 측면은 애노드와 캐소드 사이에 발광층을 함유하는 하나 이상의 유기 화합물 층을 갖는 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이며, 여기서 유기 화합물 층은 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 형광 발광 화합물, 및 증폭제를 함 유하고, 증폭제의 최대 인광 발광 파장은 500 nm 이하이고, 전압이 가해질 시의 발광은 주로 형광 화합물의 발광으로부터 유래된다.
상기 측면에서, 형광 발광 화합물로부터의 최대 발광 파장은 바람직하게는 500 nm 이하이다.
또한 발광층이 기지 재료(host material)의 T1 수준(최저 여기삼중항 상태에서의 에너지 수준)이 60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol의 범위 이내인 한 종류 이상의 기지 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 한 종류 이상의 증폭제가 하기 화학식 1로 나타낸 화합물인 것이 바람직하다.
Figure 112006018514896-pct00001
식 중, R11 내지 R18 각각은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R11 내지 R14 중 하나 이상이 전자 끄는 기이다. L11은 리간드를 나타낸다. M11은 전이 금속 이온을 나타낸다. n11은 1 내지 3의 정수이다. n12는 0 내지 4의 정수 이다.
본 발명의 유기 전기 발광 소자는 높은 수준의 발광 효율을 달성할 수 있고, 특히 청색 빛을 방출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기 전기 발광 소자는 디스플레이 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명용 광원, 기록용 광원, 노광용 광원, 독서용 광원, 표지, 간판, 인테리어 장식 및 광통신과 같은 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명은 이하에서 "소자" 또는 " 발광 소자"로 지칭되는, 한 쌍의 전극(애노드 및 캐소드) 사이에 발광층을 함유하는 하나 이상의 유기 화합물 층을 갖는 유기 전기 발광 소자를 제공하고, 상기 유기 화합물 층은 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 형광 발광 화합물 및 증폭제를 함유하며, 상기 증폭제의 최대 인광 발광 파장은 500 nm 이하이고, 전압이 가해질 시의 발광은 주로 형광 화합물의 발광으로부터 유래된다.
본원에서, "증폭제"는 전압이 가해질 시 생성되는 일중항 여기자의 수를 증폭시킬 수 있고, 그 다음 전압이 가해질 시 발광의 강도를 증폭시킬 수 있는 화합물을 의미한다. 다시 말하면, "전압이 가해질 시의 발광은 주로 형광 화합물의 발광으로부터 유래된다"는 일중항 여기자로부터의 발광(형광)이 상기 소자에서 수득되는 발광 성분의 51 % 이상이고, 삼중항 여기자로부터의 발광(인광)이 49 % 이하인 것을 의미한다. 바람직하게는, 형광이 상기 소자로부터 수득되는 발광 성분의 70 % 이상이고, 인광이 30 % 이하이다. 보다 바람직하게는, 형광이 상기 소자로부터 수득되는 발광 성분의 80 % 이상이고, 인광이 20 % 이하이다. 보다 더욱 바람직하게는, 형광이 90 % 이상이고, 인광이 10 % 이하이다.
형광 발광은 주로 발광의 응답 및 내구성을 향상시키고, 또한 고수준의 휘도(예를 들어, 1000 cd/㎡ 이상)가 있는 경우에, 효율의 감소를 방지하는 것이 바람직하다.
증폭제의 최대 인광 발광 파장은 500 nm 이하, 바람직하게는 380 nm 내지 490 nm, 보다 바람직하게는 400 nm 내지 480 nm, 보다 더욱 바람직하게는 410 nm 내지 470 nm, 특히 바람직하게는 420 nm 내지 460 nm의 범위 이내인 것이 절대적으로 필수적이다.
500 nm 초과의 최대 인광 발광 파장은 청색 발광 소자의 효율성 감소를 초래한다.
증폭제의 인광을 측정하는 방법은, 예를 들면, 증폭제를 함유하는 용액(예를 들어, 톨루엔 용액 1 × 10-5 mol/l)의 동결-공기제거 및 광-여기시켜 20 ℃에서의 최대 흡수 파장의 측정을 수반하는 방법이다.
증폭제의 인광 양자 수율은, 바람직하게는 20 % 이상, 보다 바람직하게는 40 % 이상, 보다 더욱 바람직하게는 60 % 이상이다. 증폭제의 인광 양자 수율은 20 ℃에서 증폭제를 함유하는 용액(예를 들어, 톨루엔 용액 1 × 10-5 mol/l)의 동결-공기제거에 의해 측정될 수 있다.
형광 발광 화합물 유래의 최대 발광 파장은, 바람직하게는 500 nm 이하, 보다 바람직하게는 350 nm 내지 500 nm , 보다 더욱 바람직하게는 400 nm 내지 490 nm, 특히 바람직하게는 410 nm 내지 485 nm 범위 이내이며, 가장 바람직하게는 420 nm 내지 480 nm 범위 이내이다. 500 nm 이하의 최대 발광 파장에서, 색 순도가 높은 청색 발광을 수득하는 것이 가능하다.
본 발명의 발광 소자가 한 종류 이상의 기지 재료를 함유하는 발광층을 갖는 것이 바람직하다. 발광층이 다층으로 이루어진 경우, 기지 재료는 발광층에 포함된 형광 발광 화합물을 함유하는 층에 함유되어 있거나, 또는 대안적으로 증폭제를 함유하는 다른 층에 함유되어 있을 수도 있다. 발광 효율 면에서, 기지 재료는 바람직하게는, 형광을 방출하는 화합물을 함유하는 층 및 증폭제를 함유하는 다른 층 모두에 함유된다.
본 발명의 발광 소자에 함유되어 있는 기지 재료의 T1 수준(최저 여기삼중항 상태의 에너지 수준)은, 바람직하게는 60 kcal/mol(251.4 kJ/mol) 내지 90 kcal/mol(377.1 kJ/mol), 보다 바람직하게는 61 kcal/mol(255.6 kJ/mol) 내지 80 kcal/mol(335.2 kJ/mol), 보다 더욱 바람직하게는 62 kcal/mol(259.8 kJ/mol) 내지 70 kcal/mol(293.3 kJ/mol) 범위 이내이다.
60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol의 T1 수준에서, 발광 효율의 개선이 보장될 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서, 발광층 및 캐소드 사이에 형성된 하나 이상의 층(바람직하게는 발광층에 인접하는 층, 예를 들어 전자-운송층, 정공(hole)-저지층 또는 여기자 저지층)의 T1 수준(최저 여기삼중항 상태의 에너지 수준)은, 바람직하게는 60 kcal/mol(251.4 kJ/mol) 내지 90 kcal/mol(377.1 kJ/mol), 보다 바람직하게는 61 kcal/mol(255.6 kJ/mol) 내지 80 kcal/mol(335.2 kJ/mol), 보다 더욱 바람직하게는 62 kcal/mol(259.8 kJ/mol 이상) 내지 70 kcal/mol(293.3 kJ/mol)의 범위 이내이다.
60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol의 T1 수준 에서, 발광층의 삼중항 여기자의 소광(소멸)을 방지할 수 있고, 발광 효율의 개선이 보장될 수 있다.
본 발명의 발광 소자에서, 발광층 및 애노드 사이에 형성된 하나 이상의 층(바람직하게는 발광층에 인접하는 층, 예를 들어 정공-운송층 등)의 T1 수준(최저 여기삼중항 상태의 에너지 수준)은 바람직하게는 60 kcal/mol(251.4 kJ/mol) 내지 90 kcal/mol(377.1 kJ/mol), 보다 바람직하게는 61 kcal/mol(255.6 kJ/mol) 내지 80 kcal/mol(335.2 kJ/mol), 보다 더욱 바람직하게는 62 kcal/mol(259.8 kJ/mol 이상) 내지 70 kcal/mol(293.3 kJ/mol)의 범위 이내이다.
60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol의 T1 수준에서, 발광층의 삼중항 여기자의 소광(소멸)을 방지할 수 있고, 발광 효율의 개선이 보장될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 증폭제는 전압이 가해질 시 생성되는 일중항 여기자의 수를 증폭시킬 수 있고, 그 다음 형광 발광 화합물의 발광 강도를 증폭시킬 수 있다. 증폭제는 전압이 가해질 시 생성되는 일중항 여기자의 수를 증폭시키는 한, 증폭제는 특별히 제한되지 않는다.
증폭제의 예는 발광 소자에서 생성되는 삼중항 여기자의 에너지를 형광 발광 화합물의 일중항 여기자 또는 기지 재료로 전달시킬 수 있는 화합물을 포함한다. 만족스럽게 상기 기능을 수행할 수 있는 상기 화합물의 예는 전이 금속 착물과 같은 20 ℃에서 인광을 방출하는 화합물(인광의 양자 수율이 바람직하게는 50 % 이상, 보다 바람직하게는 70 % 이상, 보다 바람직하게는 90 % 이상)을 포함한다.
전이 금속 착물은 보다 바람직하게는 이리듐 착물, 백금 착물, 레늄 착물, 루테늄 착물, 팔라듐 착물, 로듐 착물, 구리 착물 또는 희토(rare earth) 소자 착물이다. 이리듐 착물 및 백금 착물이 보다 바람직하다.
일본 특허출원 공개공보(JP-A) 2002-117978, 2002-170684, 2002-173674, 2002-235076, 2002-241751, 2003-123982 및 2003-133074에 기술된 전이 금속 착물이 바람직하다. JP-A 2003-123982, 2003-133074 및 2002-117978에 기술된 전이 금속 착물이 보다 바람직하다. JP-A 2003-133074에 기술된 전이 금속 착물이 보다 더욱 바람직하다.
본 발명에 사용되는 한 종류 이상의 증폭제가, 이하 기술될 하기의 화학식 1로 나타낸 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112006018514896-pct00002
화학식 1에서, R11 내지 R18은 각각 수소 원자 도는 치환기를 나타낸다. 치환기의 예는 알킬기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메틸, 에틸, 이소-프로필, tert-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸 및 시클로헥실); 알케닐기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 비닐, 알릴, 2-부테닐 및 3-펜테닐); 알키닐기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 프로파르길 및 3-펜테닐); 아릴기(바람직하게는 6 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 페닐, p-메틸페닐. 나프틸 및 안트라닐); 아미노기(바람직하게는 0 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 0 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 0 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 아미노, 메틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 디벤질아미노, 디페닐아미노 및 디톨릴아미노); 알콕시기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메톡시, 에톡시, 부톡시 및 2-에틸헥실옥시); 아릴옥시기(바람직하게는 6 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 페닐옥시, 1-나프틸옥시 및 2-나프틸옥시); 헤테로시클릭 옥시기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 피리딜옥시, 피라딜옥시, 피리미딜옥시 및 퀴놀릴옥시); 아실기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 아세틸, 벤조일, 포르밀 및 피발로일); 알콕시 카르보닐기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메톡시카르보닐 및 에톡시카르보닐); 아릴옥시카르보닐기(바람직하게는 7 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 7 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 7 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 페닐옥시카르보닐); 아실옥시기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 아세톡시 및 벤조일옥시); 아실아미노기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 10개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 아세틸아미노 및 벤조일아미노); 알콕시카르보닐아미노기(바람직하게는 2 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 2 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메톡시카르보닐아미노); 아릴옥시카르보닐아미노기(바람직하게는 7 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 7 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 7 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 페닐옥시카르보닐아미노); 설포닐아미노기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메탄설포닐아미노 및 벤젠설포닐아미노); 설파모일기(바람직하게는 0 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 0 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 0 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 설파모일, 메틸설파모일, 디메틸설파모일 및 페닐설파모일); 카르바모일기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예를 들어 카르바모일, 메틸카르바모일, 디에틸카르바모일 및 페닐카르바모일); 알킬티오기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메틸티오 및 에틸티오); 아릴티오기(바람직하게는 6 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 페닐티오); 헤티로시클릭 티오기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예를 들어 피리딜티오, 2-벤조이미다졸릴티오, 2-벤족사졸릴티오 및 2-벤조티아졸릴티오); 설포닐기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메실 및 토실); 설피닐기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 메탄설피닐 및 벤젠설피닐); 우레이도기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 우레이도, 메틸우레이도 및 페닐우레이도); 인산 아미도기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가지며, 예를 들어 디에틸인산 아미도 및 페닐인산 아미도); 히드록시기; 메르캅토기; 할로겐 원자(예컨대 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자); 시아노기; 설포기; 카르복시기; 니트로기; 히드록삼산기; 설피노기; 히드라진기; 이미노기; 헤테로시클릭기(바람직하게는 1 내지 30개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 12개의 탄소 원자를 가짐)를 포함한다. 헤테로 원자의 예는 질소 원자, 산소 원자 및 황 원자를 포함한다. 헤테로 원자의 특정한 예는 이미다졸릴, 피리딜, 퀴놀릴, 푸릴, 티에닐, 피페리딜, 모르폴리노, 벤족사졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤즈티아졸릴, 카르바졸릴기 및 아제피닐기; 실릴기(바람직하게는 3 내지 40개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 3 내지 30개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 3 내지 24개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 트리메틸실릴 및 트리페닐실릴); 및 실릴옥시기(바람직하게는 3 내지 40개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 3 내지 30개의 탄소 원자, 특히 바람직하게는 3 내지 24개의 탄소 원자를 가지며, 예컨대 트리메틸실릴옥시 및 트리페닐실릴옥시)를 포함한다. 상기 치환기들은 추가적으로 치환될 수 있다. R11 내지 R18은 서로 결합하여 고리 구조(예를 들어, 벤조-응축 고리 또는 헤테로시클릭 응축 고리)를 형성할 수 있다.
화학식 1에서, R11 내지 R14 중 하나 이상이, 전자 끄는 기(예를 들어, 시아노기, 트리플루오르 메틸기, 아실기, 설포닐기 또는 할로겐 원자 등), 바람직하게는 트리플루오르 메틸기 또는 불소 원자이고, 보다 바람직하게는 불소 원자이다.
R11 내지 R14 중 또 다른 하나 이상이 바람직하게는 수소 원자, 알킬기, 할로겐 원자(불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 및 요오드 원자), 아릴기 또는 헤테로시클릭기, 보다 바람직하게는 수소 원자, 알킬기 또는 불소 원자, 보다 바람직하게는 수소 원자 또는 불소 원자이다.
화학식 1로 나타낸 화합물에서, R12 및 R14 중 하나 이상이 바람직하게는 불소 원자이고, 보다 바람직하게는 R12 및 R14 양자 모두 불소 원자이다. R12 및 R14 중 하나 이상이 불소 원자이고 R13이 치환기인 것이 바람직하다. R12 및 R14 양자 모두 불소 원자이고 R13이 전자 끄는 기인 것이 보다 바람직하다. R12 및 R14 양자 모두 불소 원자이고 R13이 시아노기인 것이 보다 더욱 바람직하다.
또한, 화학식 1로 나타낸 화합물에서, R12 및 R14 중 하나 이상이 불소 원자이고, R16이 치환기인 것이 바람직하다. R12 및 R14 중 하나 이상이 불소 원자이고, R16이 전자 공여 기인 것이 보다 바람직하다. 전자 공여 기는 바람직하게는 알콕시기 또는 N,N-이중치환된 아미노기이고, 가장 바람직하게는 알콕시기이다.
M11은 화학식 1에서 전이 금속 이온을 나타낸다. 전이 금속 이온은 특별히 제한되지는 않지만, 이리듐 이온, 백금 이온, 레늄 이온 및 루테늄 이온이 바람직하고, 보다 바람직하게는 이리듐 이온 및 백금 이온이며, 특히 바람직하게는 이리듐 이온이다.
L11은 리간드를 나타낸다. 리간드는 H. Yersin 저 Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds, Springer-Verlag 사, 1987년 및 Yamamoto Akio저 Yukikinzokukagaku-Kiso to Oyo-, Shokabo Publishing Co.사, 1982년에 기술된 것을 포함한다. 할로겐 리간드(바람직하게는 염소 및 불소), 질소-함유 헤테로시클릭 리간드(예를 들어, 비피리딜, 페난트롤린, 페닐피리딘, 피라졸릴피리딘 및 벤즈이미다졸릴피리딘), 디케톤 리간드(예를 들어, 아세틸아세톤 유도체), 니트릴 리간드, CO 리간드, 이소니트릴리간드(예를 들어, 메틸이소니트릴 유도체), 인 리간드[예를 들어, 한자리 또는 다(多)자리의 인 리간드(바람직하게는 두자리 리간드, 예를 들어 1,2-디페닐포스피노벤젠 유도체), 예를 들어 포스핀 유도체, 포스포러스 에스테르 유도체 또는 포스핀 유도체 나프틸], 카르복시산 리간드(예를 들어, 아세트산 유도체 및 피콜린산 유도체)가 바람직하고, 두자리의 질소-함유 헤테로시클릭 리간드가 보다 바람직하다.
두자리의 질소-함유 헤테로시클릭 리간드의 예는 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸 또는 티아디아졸(예를 들어, 피콜린 리간드, 피라졸릴피리딘 리간드 또는 벤즈이미다졸릴피리딘 리간드)을 가진 리간드를 포함한다. 피리딘, 피롤, 피라졸, 이미다졸 또는 트리아졸을 가진 리간드가 바람직하고, 피리딘, 피라졸 또는 이미다졸을 가진 리간드가 보다 바람직하고, 피리딘 또는 피라졸을 가진 리간드가 보다 더욱 바람직하다.
n11은 화학식 1에서 0 내지 3의 범위 이내이고, 보다 바람직하게는 2 또는 3이다. n12는 0 내지 4, 바람직하게는 0 내지 2, 보다 바람직하게는 0 또는 1의 정수를 나타낸다. n11 및 n12의 조합은 바람직하게는 화학식 1로 나타낸 화합물이 중성 착물인 조합이다.
본 발명에서 사용되는 형광 발광 화합물은, 바람직하게는 축합 방향족 화합물이다. 축합 방향족 화합물의 예는 축합 방향족 탄화수소 고리를 가진 화합물[예를 들어, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 아세나프틸렌, 피렌, 페릴렌, 플루오란텐, 테트라센, 크리센, 펜타센, 코로넨 및 상기 화합물의 유도체(예컨대 테트라 t-부틸피렌, 비나프틸, 루브렌, 벤조피렌 또는 벤조안트라센)], 축합 방향족 헤테로 고리를 가진 화합물[예컨대, 퀴놀린, 퀴녹살린, 벤조이미다졸, 벤족사졸, 이미다조피리딘, 아자인돌 및 상기 화합물의 유도체(예를 들어, 비스벤조옥사졸릴벤젠 및 벤조퀴놀린)]을 포함한다. 축합 방향족 탄화수소 고리를 가진 화합물이 바람직하다.
축합 방향족 탄화수소 고리를 가지는 화합물의 바람직한 예는 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 아세나프탈렌, 피렌, 페릴렌, 플루오란텐 및 상기 화합물의 유도체이고, 보다 바람직하게는 안트라센, 플루오란텐, 피렌, 페릴렌 및 상기 화합물의 유도체이며, 보다 더욱 바람직하게는 안트라센 유도체, 플루오란텐 유도체, 피렌 유도체 및 페릴렌 유도체이고, 특히 바람직하게는 페릴렌 유도체이다.
본 발명의 발광 소자에서, 유기 화합물 층은 바람직하게는 비-착물 화합물을 함유하는 전자-운송층을 갖는다. 전자-운송층은 비-착물 화합물로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 비-착물 화합물은 특별히 제한되지 않으나, 질소-함유 헤테로시클릭 화합물이 바람직하다.
질소-함유 헤테로시클릭 화합물은, 이에 제한되는 것은 아니나, 바람직하게 6-원환 방향족 질소-함유 헤테로시클릭 화합물 또는 5-원환 방향족 질소-함유 헤테로시클릭 화합물이 바람직하다. 피리딘, 피라진, 피리미딘, 트리아진, 퀴녹살린, 퀴놀린, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸 및 상기 화합물의 유도체(예를 들어, 테트라페닐피리딘, 벤조이미다졸 및 이미다조피리딘)가 보다 바람직하다. 이미다졸 유도체가 보다 바람직하며, 이미다조피리딘 유도체가 특히 바람직하다.
질소-함유 헤테로시클릭 화합물은 바람직하게는 하기 화학식 2 또는 3으로 나타낸 화합물이고, 보다 바람직하게는 하기 화학식 2로 나타낸 화합물이다.
Figure 112006018514896-pct00003
Figure 112006018514896-pct00004
이하에서, 화학식 2를 기술할 것이다. R81, R82 및 R83은 각각 화학식 2에서의 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 치환기의 예는 화학식 1에서의 R11 내지 R18 및 R11 내지 R14로 나타낸 기를 포함한다.
R81은 바람직하게는 알킬기, 아릴기 또는 헤테로아릴기, 보다 바람직하게는 알킬기 또는 아릴기, 특히 바람직하게는 알킬기를 나타낸다.
R82 및 R83은 각각 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 치환기들이 서로 조합되어 방향족 고리를 형성하는 기를 나타낸다. 치환기들이 서로 조합되어 방향족 고리를 형성하는 기가 보다 바람직하다.
L81은 화학식 2에서의 연결기를 나타낸다. L81은 바람직하게는 아릴 연결기, 헤테로아릴 연결기 또는 알킬 연결기기고, 보다 바람직하게는 아릴 연결기 또는 헤테로아릴 연결기이며, 특히 바람직하게는 질소-함유 헤테로아릴 연결기이다.
n81은 화학식 2에서의 2 이상의 정수를 나타낸다,. n81은 바람직하게는 2 내지 6이고, 보다 바람직하게는 3 또는 4이다.
L82는 화학식 2에서의 2가 연결기를 나타낸다. L82는 바람직하게는 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 산소 연결기, 카르보닐 연결기 또는 아미노 연결기이고, 보다 바람직하게는 알킬렌기 또는 아릴렌기를 나타낸다.
n82는 화학식 2에서의 0 내지 6, 바람직하게는 0 내지 3, 보다 바람직하게는 0 또는 1의 정수를 나타낸다. n82가 2 이상인 경우, 복수의 L82는 동일하거나 상이할 수 있다.
이하에서, 화학식 3을 기술할 것이다. R92 및 R93은 각각 화학식 3에서의 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 치환기의 예는 R11로 나타낸 기를 포함한다.
R92 및 R93은 각각 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 치환기들이 서로 조합되어 방향족 고리를 형성하는 기를 나타낸다. 치환기들이 서로 조합되어 방향족 고리를 형성하는 기가 보다 바람직하다. 치환기들이 서로 조합되어 질소-함유 방향족 고리를 형성하는 기가 특히 바람직하다.
R94는 화학식 3에서의 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. 치환기의 예는 치환된 질소 원자의 치환기로 나타낸 기를 포함한다. R94는 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 보다 바람직하게는 아릴기 또는 헤테로아릴기, 특히 바람직하게는 아릴기를 나타낸다.
화학식 3에서, L91, L92, n91 및 n92 각각은 L81, L82, n81 및 n82에서와 각각 동일한 의미이다. L91, L92, n91 및 n92의 바람직한 범위 역시 L81, L82, n81 및 n82에서와 각각 동일하다.
본 발명의 발광 소자의 외부 양자 효율은 바람직하게는 5% 이상, 보다 바람직하게는 10 % 이상, 보다 더욱 바람직하게는 13 % 이상이다. 소자가 20 ℃에서 구동될 시의 외부 양자 효율의 최대치 및 소자가 20 ℃에서 구동될 시의 100 내지 300 cd/㎡ 부근의 외부 양자 효율의 값이 각각 외부 양자 효율의 수치로 사용된 다.
본 발명의 발광 소자의 내부 양자 효율은 바람직하게는 30 % 이상, 보다 바람직하게는 50 % 이상, 보다 더욱 바람직하게는 70 % 이상이다. 소자의 내부 양자 효율은 "내부 양자 효율= 외부 양자 효율/빛 추출 효율(light take-out efficiency)"에 의해 계산된다. 전형적인 유기 EL 소자는 빛 추출 효율(light extraction efficiency)이 약 20 %이지만, 기판의 형상, 전극의 형상, 유기층의 필름 두께, 무기층의 필름 두께, 유기층의 굴절률, 무기층의 굴절률과 같은 미세 처리 요소에 의하여 빛 추출 효율은 20 % 이상으로 조절 가능하다.
유기 화합물 층 내의 증폭제의 농도는, 특별히 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 0.1 질량% 내지 9 질량% 범위 이내, 보다 바람직하게는 1 질량% 내지 8 질량%, 보다 더욱 바람직하게는 2 질량% 내지 7 질량% 범위 이내이고, 특히 바람직하게는 3 질량% 내지 6 질량%이다. 소자의 효율성과 내구성 향상의 관점에서, 농도가 상기 수치 이내인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 형광을 방출하는 화합물(형광 발광 화합물)은, 이에 제한되지는 않으나, 바람직하게는 형광 발광 화합물 유래의 최대 발광 파장이 350 nm 내지 565 nm 범위 이내, 보다 바람직하게는 400 nm 내지 500 nm 범위 이내, 특히 바람직하게는 400 nm 내지 470 nm 범위 이내인 화합물이다. 20 ℃ 에서 고체 필름내 측정된 수치를 최대 발광 파장으로 사용할 수 있다.
형광 발광 화합물의 형광 양자 수율은 바람직하게는 70 % 이상, 보다 바람직하게는 80 % 이상, 보다 더욱 바람직하게는 90 % 이상, 특히 바람직하게는 95 % 이 상이다. 유기 화합물 층이 형성된 상태 또는 형광 발광 화합물이 용액에 용해되거나 분산된 상태에서, 20 ℃에서 측정한 값을 형광 양자 수율로 사용할 수 있다.
본 발명의 발광 소자는 유기 화합물 층으로서 하나 이상의 정공-운송층, 발광층 및 전자-운송층을 상기 순서대로 애노드 상에 가질 수 있고, 전자-운송층 상에 캐소드를 가질 수 있다. 발광층은 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 한 종류 이상의 화합물(형광 발광 화합물)을 함유하고, 소자로부터 수득되는 총 발광에 비하여 발광층에 함유된 형광 발광 화합물 유래의 발광은 바람직하게는 80 % 이상, 보다 바람직하게는 85 % 이상, 특히 바람직하게는 90 % 이상인 것이 바람직하다.
소자로부터 수득되는 발광의 예는 발광층에 함유된 형광 발광 화합물로부터 뿐만 아니라, 증폭제, 기지 재료, 전자-운송층, 또는 정공-운송층과 같은 공급원으로부터의 발광을 포함한다.
증폭제 유래의 발광을 저 비율로 유지하여 발광 응답을 향상시키는 것이 바람직하다. 또한, 기지 재료, 전자-운송층 또는 정공-운송층 유래의 발광의 감소는 증폭되지 않은 발광의 감소와 동일한 의미이고, 이는 소자의 효율성의 향상의 관점에서 바람직하다.
본 발명의 소자에서, 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 화합물(형광 발광 화합물)의 최대 발광 파장과 증폭제의 최대 발광 파장의 차이는 바람직하게는 -20 nm 내지 70 nm, 보다 바람직하게는 -10 nm 내지 65 nm, 보다 더욱 바람직하게는 -5 nm 내지 60 nm 범위 이내이다. 20 ℃에서 소자가 빛을 방출하도록 할 때의 관 련 값을, 전압이 가해질 시 형광 발광 화합물의 최대 발광 파장으로 사용할 수 있다. 증폭제로부터 유래된 발광의 수치 또는 증폭제를 기지 재료와 혼합함으로써 수득되는 고체 필름의 광 발광의 수치를 증폭제의 최대 발광 파장으로 사용할 수 있다.
본 발명의 소자에서, 증폭제의 최대 발광 파장과 형광 발광 화합물의 최대 흡수 파장의 차이는 바람직하게는 -100 nm 내지 60 nm, 보다 바람직하게는 -80 nm 내지 30 nm, 보다 더욱 바람직하게는 -60 nm 내지 20 nm, 특히 바람직하게는 -50 nm 내지 10 nm 범위 이내이다. 20 ℃에서의 고체 필름에서의 값 또는 용액(농도가 1×10-5 mol/L 등인 톨루엔 또는 클로로포름과 같은 용매)에서의 값을 형광 발광 화합물의 최대 흡수 파장으로 사용할 수 있다.
정공-운송층, 발광층 및 전자-운송층의 셋 이상의 층을 가진 본 발명의 소자는 바람직하게는 발광층과 전자-운송층 사이에, 정공-저지층도 여기자 저지층도 갖지 않는다. 또한, 오직 하나의 전자-운송층이 발광층과 캐소드 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
정공-저지층은 애노드로부터 주입되는 정공을 저지할 수 있다. 여기자 저지층은 발광층에서 생성되는 여기자를 저지하고, 따라서 발광 영역을 제한할 수 있으며, BCP가 상기 층에 적절한 재료이다.
본 발명의 소자의 발광층에 함유된 기지 재료의 이온화 포텐셜(ionization potential)은 바람직하게는 5.8 eV 내지 6.3 eV 범위 이내, 보다 바람직하게는 5.95 eV 내지 6.25 eV 범위 이내, 보다 더욱 바람직하게는 6.0 eV 내지 6.2 eV 범위 이내이다.
본 발명의 발광 소자에서의 기지 재료의 전자 유동도(electron mobility)의 정도는 바람직하게는 1×10-6 Vs/㎝ 내지 1×10-1 Vs/㎝ 범위 이내, 보다 바람직하게는 5×10-6 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내, 보다 더욱 바람직하게는 1×10-5 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내, 특히 바람직하게는 5×10-5 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내이다.
본 발명의 발광 소자에서의 기지 재료의 정공 유동도(hole mobility)의 정도는 바람직하게는 1×10-6 Vs/㎝ 내지 1×10-1 Vs/㎝ 범위 이내, 보다 바람직하게는 5×10-6 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내, 보다 바람직하게는 1×10-5 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내, 특히 바람직하게는 5×10-5 Vs/㎝ 내지 1×10-2 Vs/㎝ 범위 이내이다.
본 발명의 발광층에 함유된 기지 재료에서, 유기 화합물 층(필름 상태)이 형성된 상태에서의 기지 재료의 형광 파장은, 바람직하게는 350 nm 내지 500 nm 범위 이내, 보다 바람직하게는 360 nm 내지 490 nm 범위 이내, 보다 더욱 바람직하게는 370 nm 내지 480 nm이다.
본 발명의 발광 소자는 바람직하게는 발광층의 중심부에서 빛을 방출한다. 삼중항 여기자를 소멸(quench)시키는 화합물이 층[정공-운송층, 발광층과 인접한 여기자 저지층(또는 정공 저지층) 및 전자-운송층]에 존재하는 경우, 삼중항 여기자를 소멸시키는 재료가 존재하지 않는 경우보다 외부 양자 효율의 감소가 더 작다(예를 들어, 20 % 이내). 반면, 발광의 위치는 외부 양자 효율의 감소에 기초하여 측정될 수 있다.
본 발명의 발광층에 함유된 기지 재료, 전자-운송 재료 및 전공-운송 재료의 유리 전이점(glass transition point)은 바람직하게는 90 ℃ 내지 400 ℃ 범위 이내, 보다 바람직하게는 100 ℃ 내지 380 ℃ 범위 이내, 보다 더욱 바람직하게는 120 ℃ 내지 370 ℃ 범위 이내, 특히 바람직하게는 140 ℃ 내지 360 ℃ 범위 이내이다.
본 발명의 발광 소자는, 유기 화합물 층으로서 하나 이상의 정공-운송층, 발광층 및 전자-운송층을 가지는 것이 바람직하고, 발광층은, 한 종류 이상의 형광 발광 화합물을 함유하는 층 및 한 종류 이상의 증폭제를 가진 층으로 이루어진, 한 종류 이상의 교대로 적층된 구조(교대로 적층된 층)를 갖는 것이 바람직하다. 발광층은 바람직하게는 4 이상, 보다 바람직하게는 12 이상, 보다 더욱 바람직하게는 16 이상의 교대로 적층된 구조를 가진다.
본 발명의, 교대로 적층된 필름을 가지는 발광 소자에서, 하기 단계 (a) 내지 (c)를 포함하는 방법을 통하여, 교대로 적층된 필름을 제조하는 것이 바람직하다:
(a) 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물을 증착시키며, 여기 서 증폭제 또는 이들의 혼합물은 증착원 부근에 설치된 셔터에 의해 차단되어, 증폭제 또는 상기 시약의 혼합물은 제조되고 있는 소자에 증착되는 것을 방지하는 단계.
(b) 증폭제 또는 이들의 화합물을 증착시키며, 여기서 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물은 증착원 부근에 설치된 셔터에 의해 차단되어, 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물은 제조되고 있는 소자에 증착되는 것을 방지하는 단계.
(c) 단계 (a) 및 (b)를 반복하는 단계.
각 단계는 증착원 부근에 설치된 셔터를 열거나 닫는 스위치에 의해 개시된다. 예를 들어, 실시예 1에 기술될 방법이 이의 예이다.
본 발명에 관련된, 교대로 적층된 필름을 가진 발광 소자에서, 하기 단계(a) 내지 (c)를 포함하는 방법에 의해 교대로 적층된 필름을 제조하는 것이 바람직하다:
(a) 증폭제 또는 이들의 화합물을 증착시키며, 여기서 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물은 증착원 부근에서 설치된 셔텨에 차단되어, 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물은 제조되고 있는 소자에 증착되는 것을 방지하는 단계.
(b) 형광을 방출하는 화합물 또는 상기 화합물의 혼합물을 증착시키며, 여기서 증폭제 또는 이들의 혼합물은 증착원 부근에 설치된 셔터에 의해 차단되어, 증폭제 또는 상기 시약의 혼합물은 제조되고 있는 소자에 증착되는 것을 방지하는 단 계.
(c) 단계 (a) 및 (b)를 반복하는 단계.
각 단계는 증착원 부근에 설치된 셔터를 열거나 닫는 스위치에 의해 개시된다.
본 발명의 유기 화합물 층에 함유되어 있는 화합물(증폭제, 기지 재료, 전자-운송-재료 및 정공-운송 재료)은 저-분자 화합물이거나, 중량 평균 분자량(폴리스티렌 환산)이 바람직하게는 1,000 내지 5,000,000, 보다 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000, 보다 더욱 바람직하게는 3,000 내지 100,000인 올리고머(oligomer) 화합물을 포함하는 중합 화합물일 수 있다. 본 발명에서의 화합물은 바람직하게는 저-분자 화합물이다.
다음으로, 본 발명의 유기 화합물 층에 함유되어 있는 화합물(증폭제, 기지 재료, 전자-주입/운송 재료, 및 정공-주입/운송 재료)의 예를 하기에 기술하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
Figure 112006018514896-pct00005
Figure 112006018514896-pct00006
Figure 112006018514896-pct00007
Figure 112006018514896-pct00008
Figure 112006018514896-pct00009
Figure 112006018514896-pct00010
다음으로, 본 발명의 유기 화합물 층에 함유된 화합물을 함유하는 발광 소자를 기술할 것이다. 본 발명의 발광 소자는 배열, 구동 모드, 용도 등에 의해 제한되지 않는다. 유기 EL(전기 발광) 소자가 대표적이다.
본 발명의 발광 소자의 빛 추출 효율은 다양한 공지의 방법에 의해 향상될 수 있다. 빛 추출 효율 및 외부 양자 효율은, 차례로, 예를 들어 기판 표면의 형태를 가공하거나(예를 들어 미세한 요철 패턴을 형성함), 또는 기판, ITO 층 또는 유기층의 두께 및 굴절률을 제어함으로써 향상될 수 있다.
본 발명의 발광 소자는, 일본 특허출원 공개공보(JP-A) 2003-208109, 2003-248441, 2003-257651 및 2003-282261과 같은 간행물에 기술된 바와 같이, 발광이 애노드 측으로부터 방출되는 소위 상부 방출 형(top emission type)일 수 있다.
본 발명의 발광 소자에 사용될 수 있는 기재는, 무기 재료, 예컨대 지르코니아 안정화 이트륨 및 유리; 및 고-분자 재료, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부티렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리에테르설폰, 폴리아릴레이트, 알릴 디글리콜 카르보네이트, 폴리이미드, 폴리시클로올레핀, 노르보넨 수지, 폴리(클로로트리플루오르에틸렌), 테프론 및 폴리테트라플루오르에틸렌-폴리에틸렌 공중합체를 비제한적으로 포함한다.
본 발명의 유기 전기 발광 소자는 다른 발광 소자와 동시에 사용되어 멀티 칼라 발광 소자 또는 풀-칼라(full-color) 발광 소자가 제조될 수 있다.
본 발명의 유기 전기 발광 소자의 발광층은 하나 이상의 적층 구조를 가질 수 있다.
적층을 이루는 각 층의 필름 두께는, 특별히 제한은 없으나, 바람직하게는 0.2 nm 내지 20 nm, 보다 바람직하게는 0.4 nm 내지 15 nm, 보다 더욱 바람직하게는 0.5 nm 내지 10 nm, 특히 바람직하게는 1 nm 내지 5 nm 범위 이내이다.
본 발명의 유기 전기 발광 소자의 발광층은 복수의 도메인 구조를 가질 수 있고, 다른 도메인 구조들이 발광층에 함유될 수 있다. 예를 들어, 발광층은, 약 1 n㎥의 기지 재료 A 및 형광 재료 B의 혼합물을 함유하는 영역 및 약 1 n㎥의 기지 재료 C 및 형광 재료 D의 혼합물을 함유하는 또 다른 영역으로 이루어질 수 있다. 각 도메인의 직경은 바람직하게는 0.2 nm 내지 10 nm, 보다 바람직하게는 0.3 nm 내지 5 nm, 보다 더욱 바람직하게는 0.5 nm 내지 3 nm, 특히 바람직하게는 0.7 nm 내지 2 nm 범위 이내이다.
본 발명의 발광 소자의 유기층을 형성하는 방법은, 저항 가열에 의한 진공 증착, 전자 빔, 스퍼터링, 분자 적층, 코팅(예컨대 스프레이 코팅, 딥 코팅, 함침, 롤 코팅, 그라비어 코팅, 역 코팅, 롤 브러시 코팅, 에어 나이프 코팅, 커튼 코팅, 스핀 코팅, 플로우 코팅, 바 코팅, 마이크로그라비어 코팅, 에어 닥터 코팅, 블레이드 코팅, 스퀴지 코팅, 트랜스퍼 롤 코팅, 키스 코팅, 주형, 익스트루젼 코팅, 와이어 바 코팅 및 스크린 코팅), 잉크젯 법, 인쇄 및 이동을 비제한적으로 포함한다. 필름 특성 및 제조의 관점에서, 저항 가열 진공 증착, 코팅 및 이동이 바람직하다.
본 발명의 발광 소자는 발광층, 또는 애노드 및 캐소드의 한 쌍의 전극 사이에 위치한 발광층을 함유하는 복수의 유기 화합물 필름을 갖는 소자이다. 발광층 외에도, 발광 소자는 정공 주입층, 정공-운송층, 전자-주입층, 전자-운송층 및 보호층과 같은 부가적인 층을 가질 수 있다. 상기 각 층은 또한 그 층의 지정에 의해 암시되는 기능 이외의 기능을 수행할 수 있다. 상기 층들은 또한 다양한 재료로 형성될 수 있다.
애노드는 정공-주입층, 정공-운송층 및 발광층과 같은 유기 화합물 층에 양성 정공을 공급한다. 애노드를 이루는 재료는 금속, 합금, 금속 산화물, 전기 전도성 화합물 및 상기의 혼합물을 포함한다. 일 함수가 4 eV 이상인 재료가 바람직하다. 유용한 재료의 예는 전기 전도성 금속 산화물, 예컨대 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐 및 산화 인듐 주석(ITO); 금속, 예컨대 금, 은, 크로뮴 및 니켈; 상기 금속 및 전기 전도성 금속 산화물의 혼합물 및 적층물; 무기 전기 전도성 물질, 예컨대 요오드화 구리, 황화 구리; 유기 전기 전도성 물질, 예컨대 폴리아닐린, 폴리티오펜 및 폴리피롤; 상기 재료 및 ITO의 적층물이다. 전도성 금속 산화물이 바람직하고, 생산성, 전기 전도성, 투명성으로 인해, ITO가 특히 바람직하다. 애노드의 두께는 재료에 따라 적절히 결정되지만, 일반적으로 바람직하게는 10nm 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 50 nm 내지 1 ㎛, 보다 더욱 바람직하게는 100 내지 500 nm의 범위이다.
애노드는 일반적으로, 소다 라임 유리 기판, 무알칼리 유리 기판 또는 투명 수지 기판과 같은 기판 위에서 형성됨으로써 사용된다. 유리 기판이 선택되는 경우, 기판으로부터 이온이 용출되는 것을 막는다는 관점에서, 무알칼리 유리가 바람직하다. 소다 라임 유리가 사용되는 경우, 상기 유리가 실리카 등과 같은 장벽 막을 가지는 것이 바람직하다. 기판의 두께는, 기계적 강도를 보존할 수 있는 한, 특별히 제한되지는 않는다. 그러나, 예를 들면, 유리 기판은 일반적으로 0.2 nm 이상, 바람직하게는 0.7 nm 이상의 두께를 갖는다.
애노드는 재료의 유형에 적절한 기술에 의해 형성된다. 예를 들어, ITO 층은 전자 빔 증착, 스퍼터링, 저항 가열 진공 증착, 화학 반응(예를 들어, 졸-겔 공정) 또는 ITO 분산의 적용 등에 의해 형성된다.
상기 형성된 애노드는, 구동 전압을 감소시키기거나, 발광 효율을 높이기 위해 세정 등의 처리를 하도록 할 수 있다. 예를 들어, ITO 애노드에 대해 UV-오존 처리 또는 플라즈마 처리가 효과적이다.
캐소드는 전자-주입층, 전자-운송층 및 발광층과 같은 유기층에 전자를 공급한다. 캐소드를 이루는 재료는, 전자-주입층, 전자-운송층 또는 발광층과 같은 인접 층에의 밀착성, 이온화 포텐셜 및 안정성과 같은 요소를 고려하여 선택된다.
캐소드의 유용한 재료는 금속, 합금, 금속 할로겐화물, 금속 산화물, 전기 전도성 화합물 및 상기의 혼합물을 포함한다. 유용한 재료의 예는 알칼리 금속(예를 들어, Li, Na 및 K) 및 이들의 불소화물 또는 산화물, 알칼리 토금속(예를 들어, Mg 및 Ca) 및 이들의 불소화물 또는 산화물, 금, 은, 납, 알루미늄, 소듐-포타슘 합금 또는 이들의 혼합물, 리튬-알루미늄 합금 또는 이들의 혼합물, 마그네슘-은 합금 또는 이들의 혼합물 및 희토류 금속(예를 들어, 인듐 및 이테륨)이다. 상기 중 바람직한 재료는 일 함수가 4 eV 이하인 것들이고, 보다 바람직하게는 알루미늄, 리튬-알루미늄 합금 또는 이들의 혼합물 및 마그네슘-은 합금 또는 이들의 혼합물이다.
캐소드는 상기 기술된 재료로 이루어진 단층 구조뿐만 아니라, 상기 기술된 재료를 함유하는 적층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄/불소화 리튬의 적층 구조 또는 알루미늄/산화 리튬의 적층 구조가 바람직하다. 캐소드의 두께는 재료에 따라 적절히 선택되나, 일반적으로 바람직하게는 10 nm 내지 5 ㎛, 보다 바람직하게는 50 nm 내지 1 ㎛, 보다 더욱 바람직하게는 100 nm 내지 1 ㎛의 범위이다.
캐소드는 전자 빔 증착, 스퍼터링, 저항 가열 진공 증착, 코팅 및 이동과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 진공 증착에서, 단일 금속이 증착될 수 있고, 또는 둘 이상의 성분이 동시에 증착될 수 있다. 나아가, 복수의 금속이 동시에 증착되어 합금 캐소드를 형성하거나, 선택적으로 사전에 제조된 합금을 증착시킬 수 있다. 애노드 및 캐소드는 각각 가능한 한 낮은 시트 저항, 구체적으로 스퀘어 당 수백 Ω 이하의 시트 저항을 가지는 것이 바람직하다.
전기장이 가해질 시, 생성 층이 애노드로부터, 정공-주입층으로부터, 또는 정공-운송층으로부터 양성 정공을 제공받고; 캐소드로부터, 전자-주입층으로부터, 또는 전자-운송층으로부터 전자를 제공받을 수 있다면, 그리고 생성 층이 정공 및 전자가 운송되고 재조합되어 발광을 유발할 수 있는 장소를 제공할 수 있다면, 임의의 재료는 발광층을 제조하는데 사용될 수 있다. 발광층을 제조하기에 유용한 재료의 예는 벤족사졸, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 스티릴벤젠, 폴리페닐, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 나프틸이미드, 쿠마린, 페릴렌, 페리논, 옥사디아졸, 알다진, 피랄리딘, 시클로펜타디엔, 비스스티릴안트라센, 퀴나크리돈, 피롤로피리딘, 티아디아졸로피리딘, 시클로펜타디엔, 스티릴아민 및 방향족 디메틸리딘 화합물; 8-퀴놀리놀의 금속 착물 또는 희토류 소자 착물로 예시되는 각종 금속 착물; 중합체 화합물, 예컨대 폴리티오펜, 폴리페닐렌 및 폴리페닐렌 비닐렌; 유기 실란, 이리듐-트리스페닐피리딘 착물 및 백금-포르피린 착물로 예시되는 전이 금속 착물; 및 상기 화합물의 유도체를 포함한다.
발광층의 두께는, 특별히 제한되지는 않으나, 일반적으로 1 nm 내지 5 ㎛, 바람직하게는 5 nm 내지 1 ㎛, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm 범위 이내이다.
발광층을 형성하는 방법은 저항 가열 진공 증착, 전자 빔 증착, 스퍼터링, 분자 적층, 코팅, 잉크젯 법, 인쇄, LB 법 및 이동을 비제한적으로 포함한다. 저항 가열 진공 증착 및 코팅 법이 바람직하다.
발광층은 단일 화합물 또는 복수의 화합물로 이루어질 수 있다. 발광층은 또한 하나 이상의 발광층을 가질 수 있다. 둘 이상의 발광층은, 청색 빛 또는 백색 빛과 같이, 상이한 색의 빛을 방출할 수 있다. 단일 발광층은 청색 빛 또는 백색 빛과 같은 빛을 방출하도록 고안될 수 있다. 둘 이상의 각각의 발광층은 단일 재료 또는 둘 이상의 재료의 혼합물로 이루어질 수 있다.
생성 층이, 애노드에 의해 공급되는 정공을 주입하는 기능, 정공을 운송하는 기능 및 캐소드로부터 주입되는 전자를 차단하는 기능 중 하나 이상을 수행한다면, 임의의 재료는 정공-주입층 및 정공-운송층을 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 재료의 예는 카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 이미다졸, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노-치환된 칼콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 히드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘 화합물, 포르피린 화합물, 폴리실란 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸) 및 아닐린 공중합체; 전도성 중합체 올리고머, 예컨대 티오펜 올리고머 및 폴리티오펜; 유기 실란, 탄소 막; 및 상기 화합물의 유도체를 포함한다.
정공-주입층 및 정공-운송층의 두께는, 특별히 제한되지는 않으나, 일반적으로 1 nm 내지 5 ㎛, 바람직하게는 5 nm 내지 1 ㎛, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm 범위 이내이다. 정공-주입층 및 정공-운송층은 각각 상술된 하나 이상의 재료로 이루어진 단일 층 구조 또는 동일하거나 상이한 조성의 2 이상의 층을 함유하는 다층 구조를 가질 수 있다.
정공-주입층 및 정공-운송층은 각각, 예를 들어 진공 증착, LB 법, 용매에 전자-주입 또는 전자 운송 재료를 용해 또는 분산시키는 습윤 코팅, 잉크젯 법, 인쇄 또는 이동 등에 의해 형성된다. 습윤 코팅 기술이 채택되는 경우, 수지 성분과 함께 용질 또는 분산질로서 수지 성분을 적용하는 것이 가능하다. 적용 가능한 수지 성분은 폴리비닐 클로라이드, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리부타디엔, 폴리(N-비닐카르바졸), 탄화수소 수지, 케톤 수지, 페녹시 수지, 폴리아미드, 에틸 셀룰로오스, 폴리비닐 아세테이트, ABS 수지, 폴리우레탄, 멜라민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지 및 실리콘 수지를 포함한다.
생성 층이 캐소드로부터의 전자를 주입하는 기능, 전자를 운송하는 기능 및 애노드로부터의 양성 정공을 차단하는 기능 중 하나 이상을 수행한다면, 임의의 재료는 전자-주입층 및 전자-운송층을 이루는데 사용될 수 있다. 상기 재료의 상세한 예는 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 이미다졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란 디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메 탄, 디스티릴피라진, 방향족(예를 들어, 나프탈렌 또는 펠릴렌) 테트라카르복시 산 무수물, 프탈로시아닌, 각종 금속 착물, 예컨대 8-퀴놀리놀, 메탈로-프탈로시아닌의 금속 착물 및 리간드로서 벤족사졸 또는 벤조티아졸을 가진 금속 착물; 유기 실란; 및 상기 화합물의 유도체를 포함한다. 더욱이, 하기의 실시예에서 사용되는 화합물이 바람직하다.
전자-주입층 및 전자-운송층의 두께는, 특별히 제한되지는 않으나, 일반적으로 1 nm 내지 5 ㎛, 보다 바람직하게는 5 nm 내지 1 ㎛, 보다 더욱 바람직하게는 10 nm 내지 500 nm 범위이다. 전자-주입층 및 전자-운송층은 각각 하나 이상의 상술된 재료로 이루어진 단층 구조, 또는 동일하거나 상이한 조성의 2 이상의 층을 함유하는 다층 구조를 가질 수 있다.
전자-주입층 및 전자-운송층은 각각, 예를 들어 진공 증착, LB 법, 용매에 정공-주입 또는 운송-재료를 용해 또는 분산시키는 습윤 코팅, 잉크젯 법, 인쇄 또는 이동 등에 의해 형성된다. 습윤 코팅 기술이 채택되는 경우, 수지 성분과 함께 용질 또는 분산질로서 수지 성분을 적용할 수 있다. 적용 가능한 수지 성분은 정공-주입/운송층에 관하여 상기에서 열거한 것을 포함한다.
보호층은 수분 및 산소와 같은 소자의 악화를 가속할 수 있는 물질이 소자 내로 도입되는 것을 방지하는 임의의 재료일 수 있다. 상기 재료는 금속, 예컨대 In, Sn, Pb, Au, Cu, Ag, Al, Ti 및 Ni; 금속 산화물, 예컨대 MgO, SiO, SiO2, Al2O3, GeO, NiO, CaO, BaO, Fe2O3, Y2O3 및 TiO2; 금속 불소화물, 예컨대 MgF2, LiF, AlF3 및 CaF2; 니트라이드, 예컨대 SiNx 및 SiOxNy; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리우레아, 폴리테트라플루오르에틸렌, 폴리클로로트리플루오르에틸렌, 폴리디클로로디플루오르에틸렌, 클로로트리플루오르에틸렌-디클로로디플루오르에틸렌 공중합체, 테트라플루오르에틸렌이 한 종류 이상의 공단량체를 함유하는 단량체 혼합물과 공중합화된 공중합체, 이들의 주쇄에 고리 구조를 가진 불소-함유 공중합체; 물-흡수율 1 % 이상의 물-흡수성 물질; 및 물-흡수율 0.1 % 이하의 방수성 물질을 포함한다.
보호층을 형성하는 방법은 진공 증발, 스퍼터링, 반응성 스퍼터링, MBE(분자 빔 에피탁시), 크러스터 이온 빔-보조 증착, 이온 플레이팅, 플라스마 중합화(고주파수-여기 이온 플레이팅), 플라스마-향상 CVD, 레이저-보조 CVD, 열 CVD, 가스 소스 CVD, 코팅 기술, 인쇄 및 이동을 비제한적으로 포함한다.
이하 실시예를 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명할 것이나, 본 발명이 이에 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
세정된 ITO 기판을 진공 증착 장치에 세팅하였다. N,N'-디페닐-N,N'-디(m-톨릴)벤지딘(TPD)을 상기 기판에 50 nm 두께로 증착시켜, 정공-운송층을 형성하였다. 그 다음, 하기 화학식으로 나타낸 화합물 A(기지 재료, T1=65 kcal/mol) 및 하기 화학식으로 나타낸 화합물 D(형광 발광 화합물)를 99:1의 비(질량비)로 상 기에 증착시키고, 증착 두께를 1 nm로 하였다. 증폭제로서 화합물 A 및 화합물(1-2)(용액 시스템의 최대 인광 파장이 20 ℃에서 470 nm임)을 17:1의 비(질량비)로 상기에 증착시켜 증착 두께를 1 nm로 하였다. 상기 방법을 18회 반복하여, 총 두께가 36 nm인 박막 필름(발광층)을 형성하였다. 상기 경우에, 화합물 A 및 화합물 D를 넣은 도가니 및 화합물 A 및 화합물 (1-2)를 넣은 도가니를, 도가니가 일정하게 증착될 수 있는 온도까지 가열하였다. 도가니 부근에 설치된 셔터를 스위칭해가며 증착을 반복하였다.
하기 화학식으로 나타낸 화합물 B(비-착물 화합물, T1=68 kcal/mol)를 36 nm의 증착 두께로 발광층 위에 증착시켜, 전자-운송층을 형성하였다. 패턴 마스크(발광 면적 4 mm × 5 mm의 패턴을 가짐)를 상기 형성된 전자-운송층 위에 올려 놓고, 불소화 리튬을 3 nm 의 두께로 증착시켰다. 마지막으로, 알루미늄을 200 nm로 증착시켜 캐소드를 형성하였다. 이에 의해 유기 전기 발광 소자가 제조되었다.
Source-Measure Unit Model 2400(상품명, Toyo 사에서 제조됨)을 사용하여 생성 EL 소자에 일정한 직류 전압을 가하여, 발광을 수득하고, 휘도계 BM-8(상품명, Topcon에 의해 제조됨)로 휘도를 측정하였다. 결과적으로, 최대 발광 파장 500 nm 이하의 청색 발광이 수득되었고, 200 cd/㎡에서의 외부 양자 효율은 3.2 %이었다.
실시예 2
실시예 1에서 사용된 화합물 A 및 화합물 (1-2)를 대신하여, 하기 화학식으 로 나타낸 화합물 C(기지 재료, T1=67 kcal/mol) 및 화학식(1-3)(용액 시스템의 최대 인광 파장이 466 nm(20 ℃)임)을 각각 사용하였다. 이와는 달리, 소자는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조되고 테스트 되었다. 결과적으로, 최대 발광 파장 500 nm 이하의 청색 발광이 수득되었고, 200 cd/㎡에서의 외부 양자 효율은 3.3 %이었다.
실시예 3
실시예 1에서 사용된 화합물 A 및 화합물 (1-2)를 대신하여, 화합물 C 및 화합물 (1-4)(용액 시스템의 최대 인광 파장이 459 nm(20℃)임)을 각각 사용하였다. 이와는 달리, 소자는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조되고 테스트 되었다. 결과적으로, 최대 발광 파장 500 nm 이하의 청색 발광이 수득되었고, 200 cd/㎡에서의 외부 양자 효율은 3.6 %이었다.
실시예 4
실시예 1의 화합물 (1-2)를 대신하여, 화합물 (1-21)을 사용하였다. 이와는 달리, 소자는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조되고 테스트 되었다. 결과적으로, 최대 발광 파장 500 nm 이하의 청색 발광이 수득되었고, 200 cd/㎡에서의 외부 양자 효율은 3.4 %이었다.
Figure 112006018514896-pct00011
Figure 112006018514896-pct00012
Figure 112006018514896-pct00013
Figure 112006018514896-pct00014
비교예 1
세정된 ITO 기판을 진공 증착 장치에 세팅하였다. N,N'-디페닐-N,N'-디(m-톨릴)벤지딘(TPD)을 상기 기판에 60 nm 두께로 증착시켰다. 그 다음, 하기 화학식으로 나타낸 CBP(T1=60 kcal/mol) 및 DCM2을 99:1의 비(질량비)로 상기에 증착시켜, 증착 두께 1 nm로 하였다. 하기 화학식으로 나타낸 CBP 및 Ir(ppy)3을 90:10의 비(질량비)로 상기에 증착시켜, 증착 두께 1 nm로 하였다. 상기 방법을 5회 반복하여, 총 10 nm의 교대로 적층된 필름 10층을 형성하였다.
그 다음, 하기 화학식으로 나타낸 BCP(T1=58 kcal/mol)를 상기에 증착시켜, 증착 두께 20nm로 하였다. 이어서, Alq3을 상기에 증착시켜, 증착 두께 30 nm로 하였다. 패턴 마스크(발광 면적 4 mm × 5 mm의 패턴을 가짐)를, 상기에서 형성된 유기 박막 필름 위에 올려놓고, 마그네슘 및 은을 진공 증발 장치에서 25:1의 비(질량비)로 증착시켜 두께 100 nm로 하였다. 마지막으로, 은을 50 nm 두께로 증착시켰다.
Figure 112006018514896-pct00015
Source-Measure Unit Model 2400(상품명, Toyo 사에서 제조됨)을 사용하여, 생성 EL 소자에 일정한 직류 전압을 가하여, 최대 발광 파장이 590 nm인 적색 발광을 수득하고, 휘도계 BM-8(상품명, Topcon에 의해 제조됨)로 휘도를 측정하였다. 최대 휘도 200 cd/㎡에서의 외부 양자 효율은 2.6 %이었다. 또한, 발광 스펙트럼에서, Ir(ppy)3 유래의 발광 및 CBP 유래의 발광이 DCM2 유래의 발광과 혼합되었다(WO 01/008230에서와 동일한 결과임).
상술된 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 유기 전기 발광 소자가, 비교예 1에서 보다 높은 수준의 발광 효율을 갖고, 이들이 청색 발광을 제조할 수 있다는 것이 명백하였다. 실시예에 기술된 구조들을 적절한 방법으로 다른 소자 또는 요소에 적용시키는 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (15)

  1. 애노드 및 캐소드 사이에 발광층을 함유하는 하나 이상의 유기 화합물 층을 갖는 유기 전기 발광 소자에 있어서,
    상기 유기 화합물 층은 정공-운송층, 발광층 및 전자-운송층을 함유하고,
    상기 발광층은, 전압이 가해질 시 형광을 방출하는 한 종류 이상의 형광 발광 화합물을 함유하는 층과, 한 종류 이상의 증폭제를 함유하는 또 다른 층이 교대로 적층되어 형성된 적층 구조를 포함하고,
    증폭제의 최대 인광 발광 파장이 500 nm 이하이고, 전압이 가해질 시의 발광은 상기 소자에서 수득되는 발광 성분의 51% ~ 100% 이 형광 발광 화합물의 발광으로부터 유래되며,
    상기 적층 구조는 4개 이상의 층을 포함하고, 상기 한 종류 이상의 증폭제는 하기 화학식 1로 나타내어지며:
    [화학식 1]
    Figure 112010074842033-pct00016
    (식 중, R11 내지 R18 각각은 수소 원자 또는 치환기를 나타내고; L11은 리간드를 나타내고; M11은 전이 금속 이온을 나타내고; n11은 1 내지 3의 정수이고; n12는 0 내지 4의 정수이며, R12 및 R14의 하나 이상은 불소 원자임),
    형광 발광 화합물로부터의 최대 발광 파장이 500 nm 이하인 유기 전기 발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 증폭제는, 전압이 가해질 시 생성되는 일중항 여기자(singlet exciton)의 수를 증폭시킴으로써, 전압이 가해질 시 발광의 강도를 증폭시킬 수 있는 유기 전기 발광 소자.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발광층이 한 종류 이상의 기지 재료(host material)를 함유하고, 기지 재료의 T1 수준(최저 여기삼중항 상태의 에너지 수준)이 60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol 범위 이내인 유기 전기 발광 소자.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발광층 및 캐소드 사이에 형성된 하나 이상의 층의 T1 수준이 60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol 범위 이내인 유기 전기 발광 소자.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 발광층 및 애노드 사이에 형성된 하나 이상의 층의 T1 수준이 60 kcal/mol 내지 90 kcal/mol 범위 이내인 유기 전기 발광 소자.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, R12 및 R14의 하나 이상이 불소 원자이고, R13이 치환기인 유기 전기 발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서, R12 및 R14의 하나 이상이 불소 원자이고 R16이 치환기인 유기 전기 발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서, M11이 이리듐 이온인 유기 전기 발광 소자.
  12. 제 1 항에 있어서, M11이 백금 이온인 유기 전기 발광 소자.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 형광 발광 화합물이 축합 방향족 화합물인 유기 전기 발광 소자.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유기 화합물 층이 비-착물 화합물을 포함하는 전자-운송층을 함유하는 유기 전기 발광 소자.
  15. 삭제
KR1020067005324A 2003-09-19 2004-09-17 유기 전기 발광 소자 KR101032590B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003327633 2003-09-19
JPJP-P-2003-00327633 2003-09-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060085623A KR20060085623A (ko) 2006-07-27
KR101032590B1 true KR101032590B1 (ko) 2011-05-06

Family

ID=34372876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067005324A KR101032590B1 (ko) 2003-09-19 2004-09-17 유기 전기 발광 소자

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7935432B2 (ko)
KR (1) KR101032590B1 (ko)
WO (1) WO2005029606A2 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1816525A (zh) * 2003-07-02 2006-08-09 出光兴产株式会社 金属络合化合物和使用了该化合物的有机电致发光元件
JP2005071986A (ja) * 2003-08-04 2005-03-17 Fuji Photo Film Co Ltd 有機電界発光素子
US7935432B2 (en) 2003-09-19 2011-05-03 Fujifilm Corporation Organic electroluminescent device
US7768195B2 (en) * 2006-05-25 2010-08-03 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent device with improved luminous efficiency
KR100905951B1 (ko) * 2007-12-06 2009-07-06 주식회사 잉크테크 카바졸 피리딘과 페닐 유도체를 주 리간드로 갖는 이리듐계착화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
WO2009104935A2 (ko) * 2008-02-22 2009-08-27 성균관대학교산학협력단 유기전자소자 및 그 제조방법
JP5544775B2 (ja) * 2008-07-29 2014-07-09 住友化学株式会社 燐光発光性化合物を含む組成物及び該組成物を用いてなる発光素子
DE102009018647A1 (de) * 2009-04-23 2010-10-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020030727A (ko) * 2000-10-17 2002-04-25 가네꼬 히사시 유기 전계 발광 소자의 제조 방법
KR20030019897A (ko) * 2001-08-28 2003-03-07 코니카가부시끼가이샤 다색 발광 장치 및 그의 제조 방법
JP2003077674A (ja) * 2000-10-04 2003-03-14 Mitsubishi Chemicals Corp 有機電界発光素子
KR20030055140A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 도전성 고분자를 함유하는 층을 가지는 유기 전계발광 소자

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4428450A1 (de) 1994-08-11 1996-02-15 Philips Patentverwaltung Organisches, elektrolumineszentes Bauteil
EP0723701B1 (en) * 1994-08-11 2000-01-12 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solid-state image intensifier and x-ray examination apparatus comprising a solid-state image intensifier
US5861219A (en) * 1997-04-15 1999-01-19 The Trustees Of Princeton University Organic light emitting devices containing a metal complex of 5-hydroxy-quinoxaline as a host material
EP1729327B2 (en) 1999-05-13 2022-08-10 The Trustees Of Princeton University Use of a phosphorescent iridium compound as emissive molecule in an organic light emitting device
US6310360B1 (en) * 1999-07-21 2001-10-30 The Trustees Of Princeton University Intersystem crossing agents for efficient utilization of excitons in organic light emitting devices
TW518768B (en) * 2000-05-22 2003-01-21 Showa Denko Kk Organic electroluminescent device and light-emitting material
WO2001091203A2 (en) * 2000-05-22 2001-11-29 Showa Denko K. K. Organic electroluminescent device and light-emitting material
US7306856B2 (en) * 2000-07-17 2007-12-11 Fujifilm Corporation Light-emitting element and iridium complex
DE60143106D1 (de) * 2000-07-17 2010-11-04 Fujifilm Corp Lichtemittierendes Element und Azolverbindung
US6893743B2 (en) * 2000-10-04 2005-05-17 Mitsubishi Chemical Corporation Organic electroluminescent device
JP4040249B2 (ja) * 2000-11-16 2008-01-30 富士フイルム株式会社 発光素子
US6582875B1 (en) * 2002-01-23 2003-06-24 Eastman Kodak Company Using a multichannel linear laser light beam in making OLED devices by thermal transfer
KR20050052473A (ko) * 2002-08-16 2005-06-02 더 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 유기 발광 물질 및 장치
JP2005071986A (ja) * 2003-08-04 2005-03-17 Fuji Photo Film Co Ltd 有機電界発光素子
US7935432B2 (en) 2003-09-19 2011-05-03 Fujifilm Corporation Organic electroluminescent device
JP4408367B2 (ja) * 2003-12-22 2010-02-03 富士フイルム株式会社 有機電界発光素子
JP4521182B2 (ja) * 2003-12-26 2010-08-11 富士フイルム株式会社 有機電界発光素子
US20050158582A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-21 Fuji Photo Film Co., Ltd. Organic electroluminescent element
US20050214575A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Fuji Photo Film Co., Ltd. Organic electroluminescence element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003077674A (ja) * 2000-10-04 2003-03-14 Mitsubishi Chemicals Corp 有機電界発光素子
KR20020030727A (ko) * 2000-10-17 2002-04-25 가네꼬 히사시 유기 전계 발광 소자의 제조 방법
KR20030019897A (ko) * 2001-08-28 2003-03-07 코니카가부시끼가이샤 다색 발광 장치 및 그의 제조 방법
KR20030055140A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 후지 샤신 필름 가부시기가이샤 도전성 고분자를 함유하는 층을 가지는 유기 전계발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
US20070122651A1 (en) 2007-05-31
WO2005029606A3 (en) 2006-03-09
WO2005029606A2 (en) 2005-03-31
US7935432B2 (en) 2011-05-03
KR20060085623A (ko) 2006-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6565994B2 (en) Light emitting device material comprising iridium complex and light emitting device using same material
JP4048525B2 (ja) 新規インドール誘導体およびそれを利用した発光素子
JP3929706B2 (ja) イリジウム錯体からなる発光素子材料及び発光素子
US7291405B2 (en) Organic electroluminescent device
JP4531509B2 (ja) 発光素子
US7211336B2 (en) Organic electroluminescent device
JP4352008B2 (ja) 発光素子
KR101101726B1 (ko) 유기 전계 발광 소자
JP4145280B2 (ja) 発光素子
JP2002235076A (ja) 遷移金属錯体及びそれからなる発光素子用材料、並びに発光素子
JP2001181616A (ja) オルトメタル化パラジウム錯体からなる発光素子材料および発光素子
JP4789474B2 (ja) 発光素子
EP1620525B1 (en) Organic electroluminescent device and platinum compound
JP2004327313A (ja) 有機電界発光素子
JP4215145B2 (ja) 発光素子用材料及び発光素子
KR100982932B1 (ko) 유기 전계발광 디바이스
JP2005327526A (ja) 有機電界発光素子
US20050142383A1 (en) Organic electroluminescent device
KR101032590B1 (ko) 유기 전기 발광 소자
JP4900895B2 (ja) 有機電界発光素子
JP2003257676A (ja) 導電性高分子を含有する層を有する有機電界発光素子
JP2003347056A (ja) 発光素子
JP2002151267A (ja) 発光素子
JP4864304B2 (ja) 有機電界発光素子
JP2002235075A (ja) アゼピン誘導体、発光素子材料及び発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140401

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190418

Year of fee payment: 9