KR101036399B1

KR101036399B1 - 아민 화합물, 유기발광소자 및 청색 유기발광소자

Info

Publication number: KR101036399B1
Application number: KR1020087017390A
Authority: KR
Inventors: 치카 네기시; 나오키 야마다; 케이지 오키나카; 미나코 나카스
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2011-05-23
Also published as: JP2007191465A; CN101193851B; EP1966123A1; EP1966123A4; US20090091244A1; JP4653061B2; EP1966123B1; WO2007072838A1; KR20080077023A; CN101193851A

Abstract

극히 높은 발광 효율을 실현하는 동시에 장수명의 광출력을 가진 유기발광소자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 구체적으로는, 하기 일반식 (1)로 표시되는 아민 화합물을 제공한다:

...(1).

Description

아민 화합물, 유기발광소자 및 청색 유기발광소자{AMINE COMPOUND, ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ORGANIC BLUE-LIGHT-EMITTING DEVICE}

본 발명은 유기발광소자에 관한 것으로, 상세하게는 유기 화합물로 이루어진 박막에 전계를 인가함으로써 광을 방출하는 소자에 관한 것이다.

유기발광소자는 양극과 음극 사이에 삽입된, 형광성 유기 화합물 또는 인광성 유기 화합물을 함유하는 박막을 포함하는 소자이며, 여기서, 각 전극으로부터 정공 및 전자를 주입한다.

또, 형광성 화합물 또는 인광성 화합물의 여기자를 상기 소자에서 생성시키고, 해당 소자는 이 여기자가 그의 기저 상태로 돌아갈 때에 방사되는 광을 이용한다.

유기발광소자의 최근의 진보는 현저하고, 또한 상기 소자는 다음과 같은 이유 때문에 광범위한 용도에 적용될 수 있는 것이 시사되어 있다. 즉, 상기 소자는 저인가 전압에서 고휘도를 보인다. 또, 상기 소자는 다양한 발광 파장을 가진다. 게다가, 상기 소자는 고속 응답성을 가진 박형·경량의 발광 소자일 수 있다.

그러나, 현재, 부가적으로 고휘도 또는 부가적으로 고변환 효율을 가진 광 출력이 필요하게 되었다.

일본국 특허 제2851185호 공보에는 아미노 화합물 등의 유기발광소자 재료 및 해당 재료를 이용하는 유기발광소자의 예로서 다이아미노 축합 방향환 유도체를 이용한 유기발광소자가 개시되어 있다. 또, 다른 예로서, 일본국 특허 제3508984호 공보 및 일본국 공개특허 제2000-016973호 공보에는 다이아미노플루오렌 유도체를 이용한 유기발광소자가 개시되어 있다. 또한, 다른 예로서, 일본국 공개특허 평10-251633호 공보 및 일본국 공개특허 제2001-39933호 공보에는, 다이아미노화합물을 이용한 유기발광소자가 개시되어 있다. 또 다른 예로서, 일본국 공개특허 제2005-320277호 공보에는 중심의 바이페닐렌기가 오쏘 치환 타입인 쿼터 페닐렌 유도체로서의 다이아미노화합물을 이용한 유기발광소자가 개시되어 있다.

발명의 개시

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 극히 높은 발광 효율을 실현하는 것이고, 또한, 장수명의 광출력을 가진 유기발광소자를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 비교적 염가로 용이하게 제조할 수 있는 유기발광소자를 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자들은 전술한 과제를 해결하기 위해서 예의 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

[1] 본 발명에 따르면, 하기 일반식 (1)로 표시되는 아민 화합물이 제공된다:

..(1)

식 중, X는 하기 일반식 (2)를 나타내고:

...(2);

Ar₁, Ar₂, Ar₃ 및 Ar₄는 각각 독립적으로 치환 혹은 미치환의 아릴기, 또는 치환 혹은 미치환의 복소환기를 나타내며, 이들은 서로 동일 또는 상이해도 되고, Ar₁, Ar₂, Ar₃ 및 Ar₄ 중 적어도 하나는 치환 혹은 미치환의 플루오레닐기를 의미하며;

R₁ 내지 R₁₂는 각각 수소원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 치환 혹은 미치환의 알콕시기, 치환 혹은 미치환의 아미노기, 치환 혹은 미치환의 아릴기, 또는 치환 혹은 미치환의 복소환기를 나타내고, 이들은 서로 동일 또는 상이해도 되며;

n은 0 내지 10의 정수를 의미하고;

복수의 R₉, 복수의 R₁₀, 복수의 R₁₁ 또는 복수의 R₁₂가 존재할 경우, 복수의 R₉, 복수의 R₁₀, 복수의 R₁₁ 또는 복수의 R₁₂는 서로 동일 또는 상이해도 되거나, 또는 2개의 R₉ 내지 R₁₂는 고리를 형성할 수 있거나, 또는 n이 0인 경우 X는 단일 결합을 나타낸다.

[2] 본 발명에 따르면, 상기 일반식 (1)에 있어서의 X가 하기 일반식 (3)으로 표시되는, 상기 [1]항에 따른 아민 화합물도 제공된다:

...(3)

식 중, R₁₃ 내지 R₂₀는 각각 수소원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 치환 혹은 미치환의 알콕시기, 치환 혹은 미치환의 아미노기, 치환 혹은 미치환의 아릴기 또는 치환 혹은 미치환의 복소환기를 나타내고, 이들은 서로 동일 또는 상이해도 된다.

[3] 또 본 발명에 따르면, 상기 일반식 (1)에 있어서의 X가 하기 일반식 (4)로 표시되는, 상기 [1]항에 따른 아민 화합물이 제공된다:

...(4)

식 중, R₂₁ 내지 R₂₈은 각각 수소원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 치환 혹은 미치환의 알콕시기, 치환 혹은 미치환의 아미노기, 치환 혹은 미치환의 아릴기 또는 복소환기를 나타내고, 이들은 서로 동일 또는 상이해도 된다.

[4] 또한, 본 발명에 따르면, 상기 일반식 (1)에 있어서의 X가 하기 일반식 (5)로 표시되는, 상기 [1]항에 따른 아민 화합물이 제공된다:

...(5)

식 중, R₂₉ 내지 R₃₂는 각각 수소원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 치환 혹은 미치환의 알콕시기, 치환 혹은 미치환의 아미노기, 치환 혹은 미치환의 아릴기 또는 치환 혹은 미치환의 복소환기를 나타내고, 이들은 서로 동일 또는 상이해도 된다.

[5] 본 발명에 따르면, 상기 일반식 (1)에 있어서의 X가 단일 결합인 상기 [1]항에 따른 아민 화합물이 제공된다.

[6] 본 발명에 따르면, 적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 상기 유기 화합물층이 상기 [1]항에 따른 아민 화합물을 함유하는 유기발광소자가 제공된다.

[7] 본 발명에 따르면, 적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 정공 수송층 혹은 정공 주입층으로서 유기 화합물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 상기 정공 수송층 혹은 정공 주입층이 상기 [1]항에 따른 화합물을 함유하는 유기발광소자가 제공된다.

[8] 본 발명에 따르면, 적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 발광층으로서 유기 화합물층을 포함하는 유기발광소자에 있어서, 상기 발광층이 상기 [1]항에 따른 아민 화합물을 함유하는 유기발광소자가 제공된다.

[9] 본 발명에 따르면, 적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하는 청색 유기발광소자에 있어서, (정공 수송 재료의 이온화 포텐셜의 절대치) - (정공 수송 재료의 전자 친화력의 절대치)≥ 3.20eV의 관계가 성립되며, 또한, (발광층에 이용되는 호스트 재료의 전자 친화력의 절대치) - (정공 수송 재료의 전자 친화력의 절대치)≥0.42eV의 관계가 성립되는 청색 유기발광소자가 제공된다.

[10] 본 발명에 따르면, [(정공 수송 재료의 이온화 포텐셜의 절대치) - (정공 수송 재료의 전자 친화력의 절대치)] - [(발광층에 이용하는 호스트 재료의 이온화 포텐셜의 절대치) - (발광층에 이용하는 호스트 재료의 전자 친화력의 절대치)］≥ 0.25eV의 관계가 성립되는 상기 [9]항에 따른 청색 유기발광소자가 제공된다.

[11] 본 발명에 따르면, 정공 수송층에 이용하는 유기 화합물이 트라이아릴아민 유도체인 상기 [9]항에 따른 청색 유기발광소자가 제공된다.

[12] 본 발명에 따르면, 적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물층을 포함하는 청색 유기발광소자에 있어서, 정공 수송층에 이용하는 유기 화합물이 상기 [1]항에 따른 아민 화합물을 적어도 1종류 함유하는 청색 유기발광소자가 제공된다.

본 발명의 일반식 (1)로 표시되는 아민 화합물을 이용한 유기발광소자는 낮은 인가 전압에서 고효율로 발광한다. 또한, 상기 소자는 우수한 내구성도 제공한다.

발명을 수행하기 위한 최량의 형태

상기 일반식 (1)로 표시되는 화합물은 주로 정공 수송층용 재료로서 혹은 정공 주입층용 재료로서 사용될 수 있다. 상기 화합물은, 그러한 재료 중에서 정공 수송층용 재료로서 사용될 경우, 전자 차단(blocking) 층으로서 작용하도록 사용될 수 있고, 또한, 고발광 효율 및 장수명을 가진 소자를 제공할 수 있으며, 더욱이 특히 고효율 발광에 효과를 가진 것을 특징으로 한다.

일반식 (1)로 표시되는 화합물의 분자는 정공 수송층의 전자 차단성을 향상시킬 목적으로 설계되었다. 즉, 정공 수송층의 전자 친화력의 절대치를 발광층의 전자 친화력의 절대치보다 충분히 작게 해야 하는 사실을 고려하면서, 상기 분자를 설계하였다.

이에 대한 상세는 이하에 설명한다. 상기 화합물의 분자 내에서의 아미노 치환기 상의 페닐렌기에 있어서 π-공액 결합을 절단하기 위해서 메타-페닐렌기를 이용하는 분자 설계를 수행하였다. 그 결과, 밴드 갭[(정공 수송층의 이온화 포텐셜의 절대치) - (정공 수송층의 전자 친화력의 절대치)](이하 "Y"라 칭함)이 광범위하고, 또한 전자 친화력의 절대치가 작은 정공 수송층 재료, 및 이 재료를 이용한 정공 수송층을 형성하는 것이 가능해진다. 또, 부가적으로 고효율 발광을 기대하기 위해서, 아미노 치환기 상의 페닐렌기 위에 치환기 R₁ 내지 R₃₂를 도입함으로써 밴드 갭을 조정할 수 있다. 또한, 각 아미노기 상의 치환기 Ar₁ 내지 Ar₄를 변환함으로써 밴드 갭, 이온화 포텐셜 및 전자 친화력을 조절할 수 있다.

본 발명의 발명자들이 예의 검토를 행한 결과, [(발광층에 이용하는 호스트 재료의 전자 친화력의 절대치) - (정공 수송층 재료의 전자 친화력의 절대치)](이하 "Z"라 칭함)가 클수록, 발광 효율이 커지는 경향이 있는 것을 알게 되었다. 또, Z가 0.42eV 이상이고, Y가 3.20eV 이상인 경우에, 특히 발광 효율의 향상 효과가 현저한 것을 알 수 있었다. 이것은 Y가 클수록, 발광층으로부터 정공 수송층으로의 여기자 누설을 억제할 수 있기 때문이다. 본 발명에 기재된 화합물은, π-공액 결합을 절단하기 위해서 메타-페닐렌기를 이용하기 때문에 Y가 3.20eV 이상을 유지할 수 있다.

또, 정공 수송층의 전자 차단성을 향상시키기 위해서, 즉, Z의 값을 크게 하기 위해서는, Y의 값을 크게 하는 것이 유효한 것을 알 수 있었다. 또한, 정공 수송층의 전자 차단성을 향상시키기 위해서는, 정공 수송층과 발광층의 호스트 간의 밴드 갭의 차이를 크게 하는 것이 필요한 것을 알 수 있었다. 또, 상세하게 소자 평가를 행한 결과, 고효율 발광 및 장수명을 달성하기 위해서는 Y가 3.20eV 이상, Z가 0.42eV 이상, 정공 수송층과 발광층의 호스트의 밴드 갭의 차이가 0.25eV 이상인 것이 필요한 것을 알 수 있었다. 더욱이, 이들 효과를 발현시킬 수 있게 하기 위하여, 보다 바람직하게는, 정공 수송층과 발광층의 호스트 간의 밴드 갭의 차이가 0.27eV 이상이며, 또한 Z가 0.48eV 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 이러한 효과는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자 및 청색 유기발광소자 중에서 에너지 갭이 넓은 청색발광 소자에 대해서 특히 유효한 것을 알 수 있었다. 이상 Y 및 Z 등의 수치는, 실시예 및 비교예에 나타낸 바와 같이, 상세한 검토 및 고찰의 결과로서 유도되었다.

또, 발광층에 형광 재료 또는 인광 재료를 이용했을 경우, 청색 발광층, 녹색 발광층 및 적색 발광층의 각각은 적절한 이온화 포텐셜 및 적절한 전자 친화력을 가지는 정공 수송층으로의 변환도 가능하다. 또한, Ar₁ 내지 Ar₄ 중 어느 하나에 플루오렌 유도기를 도입한 경우, 캐리어(carrier) 수송성을 향상할 수 있는 동시에 Tg를 증가시킬 수 있어, 열안정성이 양호한 재료를 얻을 수 있다.

또한, 발광층에 인광 재료를 이용한 경우에는, 발광층에 접하는 정공 수송층이 인광 재료의 최저 여기 삼중항 상태의 T1 준위보다 높은 에너지를 가질 것이 요망된다. 이 목적을 위해서, X에 높은 T1 에너지 준위를 가지는 바이페닐렌기, 플루오레닐기 또는 페닐렌기, 또는 단일 결합을 도입하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 예로는 페닐렌기 또는 단일 결합을 들 수 있다. 또, 양극으로부터의 정공의 주입성을 고려하면, 정공 수송층의 이온화 포텐셜의 절대치가 작아야만 되기 때문에, X로 대표되는 바이페닐렌기 또는 페닐렌기는 파라 치환된 것이 바람직하다.

또한, 일반식 (1)로 표시되는 화합물은 높은 색 순도를 가진 청색 발광층 재료로서 이용될 수도 있다. 본 발명은 전술한 바와 같은 이러한 논의에 의거해서 분자 설계함으로써 이루어진 것이다.

이하, 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.

상기 일반식 (1)에 있어서의 치환기의 구체예를 이하에 나타낸다.

상기 일반식 (1)에 따르면, 치환 혹은 미치환의 알킬기의 예로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 옥틸기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기 등을 들 수 있지만, 물론 이들로 한정되는 것은 아니다.

치환 혹은 미치환의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 펜탈레닐기, 인데닐기, 아줄레닐기, 안트릴기, 피레닐기, 인다세닐기, 아세나프테닐기, 페난트릴기, 페날레닐기, 플루오란테닐기, 아세페난틸기, 아세안트릴기, 트라이페닐레닐기, 크리세닐기, 나프타세닐기, 페릴레닐기, 펜타세닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기 등을 들 수 있지만, 물론 이들로 한정되는 것은 아니다.

치환 혹은 미치환의 복소환기의 예로서는, 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 티아졸릴기, 티아다이아졸릴기, 터티에닐기, 카바졸릴기, 아크리디닐기, 페난트롤릴기 등을 들 수 있지만, 물론 이들로 한정되는 것은 아니다.

할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있다.

치환 또는 미치환의 아미노기로서는, N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N,N-다이메틸아미노기, N,N-다이에틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기, N-벤질아미노기, N-메틸-N-벤질아미노기, N,N-다이벤질아미노기, 아닐리노기, N,N-다이페닐아미노기, N,N-다이나프틸아미노기, N,N-다이플루오레닐아미노기, N-페닐-N-톨릴아미노기, N,N-다이톨릴아미노기, N-메틸-N-페닐아미노기, N,N-다이아니솔릴아미노기, N-메시틸-N-페닐아미노기, N,N-다이메시틸아미노기, N-페닐-N-(4-tert-부틸페닐)아미노기, N-페닐-N-(4-트라이플루오로메틸페닐)아미노기 등을 들 수 있지만, 물론 이들로 한정되는 것은 아니다.

치환 혹은 미치환의 알콕시기로서는, 치환 혹은 미치환의 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 2-에틸옥틸옥시기, 페녹시기, 4-tert-부틸페녹시기, 벤질옥시기, 티에닐옥시기 등을 들 수 있지만, 물론 이들로 한정되는 것은 아니다.

상기 치환기가 가질 수도 있은 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기; 벤질기, 페네틸기 등의 아랄킬기; 페닐기, 바이페닐기 등의 아릴기; 티에닐기, 피롤릴기, 피리딜기 등의 복소환기; N,N-다이메틸아미노기, N,N-다이에틸아미노기, N,N-다이벤질아미노기, N,N-다이페닐아미노기, N,N-다이톨릴아미노기, N,N-다이아니솔릴아미노기 등의 아미노기; 메톡실기, 에톡실기, 프로폭실기, 페녹실기 등의 알콕실기; 사이아노기; 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자 등을 들 수 있다.

다음에, 일반식 (1)로 표시되는 화합물에 대해서 그 대표적인 예를 예시 화합물로서 이하에 표시하지만, 단, 이들 화합물로 한정되는 것은 아니다:

본 발명의 일반식 (1)의 화합물은 일반적으로 알려져 있는 방법으로 합성할 수 있다. 이 화합물은, 예를 들어, 팔라듐 촉매를 채용한 스즈키 커플링법(Suzuki coupling method)(예컨대, Chem. Rev. 1995, 95, 2457-2483), 니켈 촉매를 채용한 야마모토법(Yamamoto method)(예컨대, Bull. Chem. Soc. Jpn. 51, 2091, 1978) 등의 합성법에 의해 얻을 수 있다.

본 발명의 일반식 (1)로 표시되는 화합물은 종래의 화합물에 비해서 전자 수송성, 발광성 및 내구성이 우수한 화합물이다. 또한, 유기발광소자의 유기 화합물을 함유하는 층, 특히, 정공 수송층 및 발광층의 각각에 유용하다. 또, 예를 들어 진공증착법이나 용액 도포법 등에 의해 형성한 층은 예컨대 결정화 등이 일어나기 거의 어려워, 경시 안정성이 우수하다.

다음에, 본 발명의 유기발광소자에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 유기발광소자는 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극과, 해당 1쌍의 전극 사이에 삽입된 유기 화합물을 각각 함유하는 1개 또는 복수의 층을 적어도 구비하며, 여기서, 상기 유기 화합물을 각각 함유하는 1개 또는 복수의 층 중의 적어도 하나의 층이 일반식 (1)로 표시되는 화합물의 적어도 1종을 함유한다.

도 1 내지 도 5는 각각 본 발명의 유기발광소자의 바람직한 예를 나타낸다.

우선, 각각의 도면의 참조 부호를 설명한다. 참조 부호 (1)은 기판; (2)는 양극; (3)은 발광층; (4)는 음극; (5)는 정공 수송층; (6)은 전자 수송층; (7)은 정공 주입층; 그리고 (8)은 정공/엑시톤 차단층이다.

도 1은 본 발명의 유기발광소자의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 1은 기판(1) 위에 양극(2), 발광층(3) 및 음극(4)을 순차 설치한 구성을 나타낸다. 여기서 사용하는 발광 소자는, 소자 그 자체가 정공 수송성, 전자 수송성, 및 발광성을 단독으로 가지는 경우 또는 각각의 특성을 가지는 화합물을 혼합해서 사용할 경우에 유용하다.

도 2는 본 발명의 유기발광소자의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 2는 기판(1) 위에 양극(2), 정공 수송층(5), 전자 수송층(6) 및 음극(4)을 순차 설치한 구성을 나타낸다. 이 경우, 발광 물질로서는 정공 수송성 및 전자 수송성의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 가지는 재료를 각각의 층에 이용한다. 이 경우는 발광성이 없는 단순한 정공 수송 물질 혹은 전자 수송 물질로 조합시켜서 이용할 때 유용하다. 또한, 이 경우, 발광층(3)은 정공 수송층(5) 혹은 전자 수송층(6)으로 이루어진다.

도 3은 본 발명의 유기발광소자의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 3은 기판(1) 위에 양극(2), 정공 수송층(5), 발광층(3), 전자 수송층(6) 및 음극(4)을 순차 설치한 구성을 나타내고 있다. 이 구성은 캐리어 수송 기능과 발광 기능을 분리한 것이다. 또한, 상기 소자는 정공 수송성을 가지는 화합물, 전자 수송성을 가지는 화합물, 및 발광성을 가지는 화합물을 적시에 조합해서 이용함으로써 형성될 수 있으므로, 극히 선택의 자유도가 증가한다. 또한, 발광 파장을 서로 달리하는 각종 화합물을 사용할 수 있다. 그 결과, 발광 색상의 범위가 넓어질 수 있다. 더욱이, 중앙의 발광층(3)에 각 캐리어 혹은 여기자를 유효하게 포획함으로써, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 유기발광소자에 있어서의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 4는 정공 주입층(7)을 양극(2) 쪽에 삽입한 점에서 도 3에 나타낸 구성과는 상이한 구성을 나타낸다. 이 층은 양극(2)과 정공 수송층(5) 간의 밀착성 혹은 정공 주입성의 개선 효과를 가지며, 또한, 소자 구동시 전압의 저감화에 효과적이다.

도 5는 본 발명의 유기발광소자에 있어서의 다른 예를 나타낸 단면도이다. 도 5는 정공 혹은 여기자(엑시톤)가 음극(4) 쪽으로 누출되는 것을 저해하는 층(정공/엑시톤 차단층(8))을 발광층(3)과 전자 수송층(6) 사이에 삽입한 점에서 도 3에 나타낸 구성과는 상이한 구성을 나타낸다. 이 구성은 이온화 포텐셜이 매우 높은 화합물을 정공/엑시톤 차단층(8)에 이용할 경우 발광 효율의 향상에 효과적이다.

도 1 내지 도 5에 나타낸 소자 구성은 단지 매우 기본적인 구성이며, 본 발명의 화합물을 이용한 유기발광소자의 구성은 이들로 한정되는 것은 아니다. 소자는 각종 층 구성의 어느 것을 채용할 수 있다. 예를 들어, 전극과 유기층 사이의 계면에 절연층을 설치해도 되고, 대안적으로는, 접착층 혹은 간섭층을 설치해도 된다. 또한, 정공 수송층은 이온화 포텐셜이 상이한 2층으로 구성된다.

본 발명에서 이용될 일반식 (1)로 표시되는 화합물은 도 1 내지 도 5에 나타낸 형태의 어느 것에도 사용될 수 있다.

본 발명에서는, 특히 발광층의 성분으로서 일반식 (1)로 표시되는 화합물을 이용하고; 필요에 따라서 이 화합물에 지금까지 공지되어 있는 저분자계 혹은 고분자계의 정공 수송성 화합물, 발광성 화합물, 전자 수송성 화합물 등을 함께 사용할 수도 있다.

본 발명의 유기발광소자에 있어서, 일반식 (1)로 표시되는 아민 화합물을 함유하는 층 및 그 밖의 유기 화합물로 이루어진 층은 각각 일반적으로는 진공증착법, 이온화 증착법, 스퍼터링법 또는 플라즈마법에 의해 박막을 형성한다. 대안적으로는, 적당한 용매에 각 층을 용해시켜서 공지의 도포법, 예컨대, 스핀 코팅, 디핑법, 캐스트법, LB법, 잉크젯법 등에 의해 박막을 형성한다. 특히, 도포법에 의해 막을 형성할 경우에는, 적당한 결착 수지와 조합시켜서 막을 형성할 수도 있다.

상기 결착 수지로서는 광범위한 각종 결착성 수지로부터 선택할 수 있다. 결착 수지의 예로는 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리스타이렌 수지, ABS수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴수지, 메타크릴 수지, 부티랄 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에터설폰 수지, 다이아릴프탈레이트 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리설폰 수지, 요소 수지 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 이들은 단독으로 혹은 공중합체로서 이들을 1종 또는 2종 이상 혼합해도 된다. 나아가서는, 필요에 따라서, 공지의 가소제, 산화 방지제, 자외선흡수제 등의 첨가제를 함께 이용해도 된다.

양극 재료로서는 일 함수가 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 양극 재료의 예로는, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀렌, 바나듐, 텅스텐 등의 금속 단체를 들 수 있다. 또한, 이들의 합금이나, 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석 인듐(ITO), 산화 아연 인듐 등의 금속산화물을 사용할 수도 있다. 또한, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜, 폴리페닐렌 설파이드 등의 도전성 폴리머도 사용할 수 있다. 이들 전극 물질은 각각 단독으로 사용해도 되고, 또는 이들을 2종 이상 조합해서 이용해도 된다. 또한, 양극은 단층 구성 또는 다층 구성을 채용할 수도 있다.

한편, 음극 재료로서는, 일함수가 작은 것이 바람직하다. 이용할 수 있는 음극 재료의 예로는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 인듐, 루테늄, 티타늄, 망간, 이트륨, 은, 납, 주석, 크롬 등의 금속 단체; 혹은 리튬-인듐, 나트륨-칼륨, 마그네슘-은, 알루미늄-리튬, 알루미늄-마그네슘, 마그네슘-인듐 등의 복수의 금속으로 이루어진 합금을 들 수 있다. 산화 주석 인듐(ITO) 등의 금속 산화물도 이용할 수 있다. 이들 전극물질은 각각 단독으로 이용하거나, 또는 2종 이상을 조합해서 이용할 수도 있다. 또한, 음극은 단층 구성 또는 다층 구성을 채용할 수도 있다.

또, 양극 또는 음극 중의 적어도 한쪽은 투명 또는 반투명인 것이 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 기판으로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 금속제 기판, 세라믹제 기판 등의 불투명성 기판, 또는 유리, 석영, 플라스틱 시트 등의 투명성 기판을 사용할 수 있다. 또한, 기판으로서 컬러 필터 막, 형광 색 변환 필터 막, 유전체 반사 막 등을 이용해서 발광 색을 제어하는 것도 가능하다.

또, 기판으로서 컬러 필터 막, 형광 색 변환 필터 막, 유전체 반사막 등을 이용해서 발광 색을 제어하는 것도 가능하다. 대안적으로는, 기판 위에 박막 트랜지스터(TFT)를 작성하고, 이 기판에 TFT를 접속해서 소자를 작성하는 것도 가능하다.

또한, 소자로부터 광을 인출하는 방향에 관해서는, 배면 발광(bottom emission) 구성(기판 쪽에서 광을 인출하는 구성) 및 전면 발광(top emission)(기판과는 반대쪽으로부터 광을 인출하는 구성)의 모두 가능하다.

또, 제조된 소자에 대하여, 예를 들어 산소나 수분 등과의 접촉을 방지할 목적으로 보호층 혹은 밀봉층을 설치할 수도 있다. 보호층의 예로는, 다이아몬드 박막, 금속산화물, 또는 금속 질화물 등의 무기 재료막; 불소수지, 폴리파라자일렌, 폴리에틸렌, 실리콘 수지, 폴리스타이렌 수지 등의 고분자막; 및 광경화성 수지 등을 들 수 있다. 또한, 소자 자체는 예를 들어, 유리, 기체 불투과성 필름, 또는 금속으로 피복하고, 적당한 밀봉 수지로 패킹할 수도 있다.

본 발명에서 규정하고 있는 이온화 포텐셜이란 화합물의 HOMO(최고 점유 분자 궤도) 수준에 있는 전자를 진공 준위로 방출하는 데 필요한 에너지로 정의된다. 한편, 전자 친화력은 진공 준위에 있는 전자가 물질의 LUMO(최저 비점유 분자 궤도) 수준으로 떨어져서 안정화하는 에너지로 정의된다.

이온화 포텐셜은 UPS(자외광 전자 분광법)나 저에너지 전자분광 장치(측정 기기명 AC-1, AC-2 또는 AC-3(리켄케이키사 제품))를 이용해서 직접 측정할 수 있다. 대안적으로는, 예를 들어 순환 전압 전류법(cyclic voltammetry)에 의한 산화 전위의 측정으로부터 이온화 포텐셜을 구할 수 있다.

본 발명에 있어서, 이온화 포텐셜의 값은 리켄케이키사 제품인 AC-1에 의해 측정한 값으로 정의된다.

전자 친화력은 하기 식으로 정의된다:

(전자 친화력) = (이온화 포텐셜) - (밴드 갭).

밴드 갭은, 예를 들어, 유기 화합물을 유리 위에 유기 화합물을 증기로부터 증착하여 50㎚ 정도의 두께로 증착된 막을 형성하고; 이 증착 막의 흡수 스펙트럼을 측정하고; 그 스펙트럼의 흡수 단부의 파장 Y(㎚)를 X(eV)로 환산하는 방법에 의해 측정될 수 있다.

X는 환산식 "X=1,240/Y"에 의해 구할 수 있다.

전자 친화력은 순환 전압 전류법에 의한 환원 전위의 측정으로부터도 구할 수 있다.

본 발명에서 채용하고 있는 전자 친화도를 구하는 방법은 광흡수에 의한 밴드 갭 측정값과 상기 이온화 포텐셜로부터 전자 친화도를 산출하는 방법을 포함하고 있다. 흡수 스펙트럼의 측정에는, 분광 광도계 U-3010(히타치 분코(分光)사 제품)을 이용하였다.

도 1은 본 발명의 유기발광소자의 일례를 나타낸 단면도;

도 2는 본 발명의 유기발광소자의 다른 예를 나타낸 단면도;

도 3은 본 발명의 유기발광소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도;

도 4는 본 발명의 유기발광소자의 다른 예를 나타낸 단면도;

도 5는 본 발명의 유기발광소자의 또 다른 예를 나타낸 단면도.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 1)

예시 화합물 C-5의 합성

a) 중간체 화합물의 합성

화합물 (1-1)은 N-(9,9-다이메틸-플루오렌-2-일)-N-페닐-아민과 3-브로모아이오도벤젠을 원료로서 이용해서 울만 반응(Ullmann reaction)에 의해 제조될 수 있다.

b) 예시 화합물 C-5의 합성

500㎖ 3구 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크 속에 화합물 (1-2) 3.0g(6.74mmol)을 주입하였다. 또, 상기 플라스크 속에 화합물 (1-1) 7.42g(16.9mmol)을 주입하였다. 더욱, 상기 플라스크 속에 톨루엔 140㎖ 및 에탄올 70㎖를 넣고, 이 혼합물을 질소분위기 중 실온에서 교반하면서, 물 30㎖에 탄산 칼슘 3g을 용해시켜 제조한 수용액을 적하하였다. 그 다음에, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.39g(0.34mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 후, 70℃까지 승온시키고 나서 6시간 교반하였다. 반응 후, 유기층을 톨루엔으로 추출하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고 나서, 실리카겔 칼럼(헥산과 톨루엔의 혼합 전개 용매)에 의해 정제함으로써, 예시 화합물 C-5(백색 결정) 4.42g(수율 72%)을 얻었다. MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 912.4인 것을 확인하였다. TG(열중량 측정법)와 DTA(시차열 분석)를 동시에 수행하여, 화합물의 융점이 282℃인 것을 확인하였다. 또, 이 화합물은 이온화 포텐셜 5.46eV, 전자 친화력 2.24eV, 밴드 갭 3.22eV를 가지는 것을 확인하였다.

( 실시예 2)

예시 화합물 B-2의 합성

300㎖ 3구 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크 속에 화합물 (1-3) 1.8g(4.4mmol)을 주입하였다. 또, 상기 플라스크 속에 화합물 (1-1) 4.3g(9.7mmol)을 주입하였다. 더욱, 상기 플라스크 속에 톨루엔 100㎖ 및 에탄올 50㎖를 넣고, 얻어진 혼합물을 질소분위기 중 실온에서 교반하면서, 물 20㎖에 탄산 칼슘 2g을 용해시켜 제조한 수용액을 적하하였다. 그 다음에, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.25g(0.22mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 후, 70℃로 승온시키고 나서 9시간 교반하였다. 반응 후, 유기 층을 톨루엔으로 추출하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고 나서, 실리카겔 칼럼(핵산과 톨루엔의 혼합 전개 용매)에 의해 정제함으로써, 예시 화합물 B-2(백색 결정) 1.4g(수율 74%)을 얻었다. MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 872.4인 것을 확인하였다. 또 TG(열중량 측정법)와 DTA(시차열 분석)를 동시에 수행하여, 이 화합물의 융점은 260℃인 것을 확인하였다. 또한, 이 화합물은 이온화 포텐셜 5.46eV, 전자 친화력 2.24eV, 밴드 갭 3.22eV를 가지는 것을 확인하였다.

( 실시예 3)

예시 화합물 D-2의 합성

300㎖ 3구 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크 속에 화합물 (1-5) 0.41g(2.1mmol)을 주입하였다. 또, 상기 플라스크 속에 화합물 (1-1) 2.0g(4.6mmol)도 주입하였다. 또한, 상기 플라스크 속에 톨루엔 100㎖ 및 에탄올 50㎖를 넣고, 얻어진 혼합물을 질소분위기 중 실온에서 교반하면서, 물 20㎖에 탄산 칼슘 2g을 용해시켜 제조한 수용액을 적하하였다. 그 다음에, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.13g(0.11mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 후 70℃까지 승온시키고 나서 8시간 교반하였다. 반응 후, 유기 층을 톨루엔으로 추출하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고 나서, 실리카겔 칼럼(헥산과 톨루엔의 혼합 전개 용매)에 의해 정제함으로써, 예시 화합물 D-2(백색 결정) 1.2g(수율 68%)을 얻었다. MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 824.4인 것을 확인하였다. 또, TG(열중량 측정법)와 DTA(시차열 분석)를 동시에 수행하여, 상기 화합물의 융점이 243℃인 것을 확인하였다. 또한, 상기 화합물은 이온화 포텐셜 5.50eV, 전자 친화력은 2.30eV, 밴드 갭 3.20eV를 가지는 것을 확인하였다.

( 실시예 4)

예시 화합물 E-5의 합성

300㎖ 3구 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크 속에 화합물 (1-6) 1.2g(2.5mmol)을 주입하였다. 또, 상기 플라스크 속에 화합물 (1-4) 1.3g(2.5mmol)을 주입하였다. 또한, 상기 플라스크 속에 톨루엔 100㎖ 및 에탄올 50㎖를 넣고, 얻어진 혼합물을 질소분위기 중 실온에서 교반하면서, 물 20㎖에 탄산 칼슘 2g을 용해시켜 제조한 수용액을 적하하였다. 그 다음에, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.29g(0.25mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 후, 80℃까지 승온시키고 나서 10시간 교반하였다. 반응 후, 유 기층을 톨루엔으로 추출하고, 무수 황산 나트륨으로 건조하고 나서, 실리카겔 칼럼(헥산과 톨루엔의 혼합 전개 용매)에 의해 정제함으로써, 예시 화합물 E-5(백색 결정) 1.7g(수율 82%)을 얻었다. MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 804.4인 것을 확인하였다. 또, TG(열중량 측정법)와 DTA(시차열 분석)를 동시에 수행하여, 상기 화합물의 융점이 228℃인 것을 확인하였다. 또한, 상기 화합물은 이온화 포텐셜 5.40eV, 전자 친화력은 2.16eV, 밴드 갭 3.24eV를 가지는 것을 확인하였다.

( 실시예 5)

예시 화합물 E-1의 합성

100㎖ 3구 플라스크를 준비하였다. 이 플라스크 속에 화합물 (1-7) 0.40g(0.82mmol)을 주입하였다. 또, 상기 플라스크 속에 화합물 (1-1) 0.36g(0.82mmol)을 주입하였다. 또한, 상기 플라스크 속에 톨루엔 50㎖ 및 에탄올 25㎖를 넣고, 얻어진 혼합물을 질소분위기 중 실온에서 교반하면서, 물 5㎖에 탄산 칼슘 1g을 용해시켜 제조한 수용액을 적하하였다. 그 다음에, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.12g(0.1mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 후, 70℃까지 승온시키고 나서 5시간 교반하였다. 반응 후, 유기층 을 톨루엔으로 추출하고 무수 황산 나트륨으로 건조하고 나서, 실리카겔 칼럼(헥산과 톨루엔의 혼합 전개 용매)에 의해 정제함으로써, 예시 화합물 E-1(백색 결정) 0.44g(수율 75%)을 얻었다. MALDI-TOF MS(매트릭스 지원 레이저 탈착/이온화 비행시간형 질량 분광 분석)에 의해 이 화합물의 M+가 720.3인 것을 확인하였다. 또, TG(열중량 측정법)와 DTA(시차열 분석)를 동시에 수행하여, 상기 화합물의 융점이 220℃인 것을 확인하였다. 또한, 상기 화합물은 이온화 포텐셜 5.46eV, 전자 친화력 2.24eV, 밴드 갭 3.22eV를 지니는 것을 확인하였다.

( 실시예 6)

도 3에 나타낸 구조의 유기발광소자를 이하에 나타낸 방법으로 제조하였다.

기판(1)으로서의 유리 기판 위에, 양극(2)으로서 기능하는 산화 주석 인듐(ITO)을 스퍼터링법으로 120㎚의 두께를 가진 막으로 형성한 것을 투명 전도성 지지 기판으로서 이용하였다. 이 기판을 아세톤 및 아이소프로필 알코올(IPA)로 순차 초음파 세정하고, 이어서, IPA로 비등 세정후 건조시켰다. 또한, 상기 기판에 대해 UV/오존 세정을 실시한 것을 투명 전도성 지지 기판으로서 사용하였다.

정공 수송 재료로서 기능하는 예시 화합물 C-5를 이용해서, 진공증착법에 의해 20㎚ 두께를 가진 막으로 형성하였다. 상기 막은 증착시의 진공도 1.0×10^-4㎩, 성막 속도 0.1㎚/sec를 포함하는 조건 하에서 형성되었다.

다음에, 정공 수송층(5) 위에 제1화합물로서 하기에 나타낸 화합물 2-1과, 제2화합물로서 하기에 나타낸 화합물 3-1을 공증착(중량비 90:10) 해서 20㎚ 두께 의 발광층(3)을 형성하였다. 상기 층은 증착시의 진공도 1.0×10^-4Pa, 성막 속도 0.1㎚/sec를 포함하는 조건하에 형성되었다.

화합물 2-1(이온화 포텐셜: 5.67eV, 전자 친화력: 2.72eV, 밴드 갭: 2.95eV)

화합물 3-1(이온화 포텐셜: 5.31eV, 전자 친화력: 2.39eV, 밴드갭: 2.92eV)

또, 전자 수송층(6)으로서 기능하는 바소페난트롤린(BPhen)을 진공증착법에 의해 40㎚의 막 두께로 형성하였다. 상기 막은 증착시의 진공도 1.0×10^-4㎩, 성막 속도 0.2∼0.3㎚/sec를 포함하는 조건 하에 형성되었다.

다음에, 알루미늄-리튬 합금(리튬 농도: 1원자%)으로 이루어진 증착 재료를 이용해서, 전술한 유기층 위에 진공증착법에 의해 두께 0.5㎚의 금속층 막을 형성하였다. 또, 진공증착법에 의해 두께 150㎚의 알루미늄 막을 설치하였다. 이와 같이 해서, 알루미늄-리튬 합금막을 전자주입 전극(음극(4))으로서 이용하는 유기발광소자를 작성하였다. 상기 막은 증착시의 진공도 1.0×10^-4㎩, 성막 속도 1.0∼1.2㎚/sec를 포함하는 조건 하에 각각 형성되었다.

얻어진 유기 EL소자는 수분의 흡착으로 인한 소자 열화가 일어나지 않도록, 건조 공기 분위기 중에서 보호용 유리판을 씌우고, 아크릴 수지계 접착제로 밀봉하 였다.

이와 같이 해서 얻어진 소자에, ITO 전극(양극(2))을 정극, Al 전극(음극(4))을 부극으로 이용해서, 5.0V의 전압을 인가한 결과, 해당 소자에서는 발광 휘도 2,800cd/㎡, 발광 중심 파장 458㎚의 청색 광을 발광하는 것이 관측되었다.

더욱, 질소분위기 하에서 전류밀도를 30mA/㎠로 유지하면서 100시간 전압을 인가한 결과, 초기 휘도 1,720cd/㎡는 100시간 후 1,280cd/㎡로 저감되었다(이 결과는 일람으로서 표 1에 나타낸다).

( 실시예 7 내지 10)

예시 화합물 C-5 대신에, 예시 화합물 B-2, D-2, E-5, 또는 E-1을 이용한 이외에는 실시예 6과 마찬가지 방법으로 소자를 작성하고, 실시예 6과 마찬가지 방법으로 평가를 행하였다(결과는 리스트로서 표 1에 나타낸다).

( 비교예 1)

예시 화합물 C-5 대신에, 하기에 나타낸 비교 화합물 4-1을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지 방법으로 소자를 작성하고, 실시예 1과 마찬가지 방법으로 평가를 행하였다. 이 소자는 5.0V의 인가 전압에서 발광 휘도 1,800cd/㎡, 파장 458㎚의 청색 발광이 관측되었다. 또, 상기 소자에 질소분위기하에서 전류밀도를 30mA/㎠로 유지하면서 100시간 전압을 인가한 결과, 초기 휘도 1,250cd/㎡는 100시간 후 500cd/㎡로 저감되었다(결과는 리스트로서 표 1에 나타낸다).

화합물 4-1(이온화 포텐셜: 5.50eV, 전자 친화력: 2.35eV, 밴드 갭: 3.15eV)

실시예 6 내지 10 및 비교예 1의 검토 결과를 요약한 리스트를 이하의 표 1에 나타낸다.

	화합물 번호	초기		내구성
	화합물 번호	인가 전압 (V)	휘도 (cd/㎡)	전류밀도 (30.0mA/㎠)	초기 휘도 (cd/㎡)	100시간 후 휘도(cd/㎡)
실시예 6	C-5	5	2800	1720		1280
실시예 7	B-2	5	2830	1750		1350
실시예 8	D-2	5	2260	1590		980
실시예 9	E-5	5	2900	1800		1360
실시예 10	E-1	5	2720	1620		1160

비교예 1	4-1	5	1800	1250		500

또 이하에, 실시예 6 내지 10 및 비교예 1에서 이용한 예시 화합물 C-5, B-2, D-2, E-5, E-1, 및 화합물 4-1의 각각의 A 내지 H로 표시되는 값과 평가를 하기 표 2에 나타낸다.

	화합물 번호	A	B	C	D	E	F	G	H
실시예 6	C-5	5.46	2.24	3.22	0.48	0.27	2800	74	a
실시예 7	B-2	5.46	2.24	3.22	0.48	0.27	2830	77	a
실시예 8	D-2	5.5	2.30	3.20	0.42	0.25	2260	61	b
실시예 9	E-5	5.4	2.16	3.24	0.56	0.29	2900	75	a
실시예 10	E-1	5.46	2.24	3.22	0.48	0.27	2720	72	a

비교예 1	4-1	5.50	2.35	3.15	0.37	0.20	1800	40	c

A: 이온화 포텐셜의 절대치

B: 전자 친화력의 절대치

C: A-B(밴드 갭의 값)

D: 2.72(발광층 호스트로서 이용된 화합물 2-1의 전자 친화력의 절대치)-B

E: C-2.95(발광층 호스트로서 이용된 화합물 2-1의 밴드 갭의 값)

F: 인가 전압 5V에 있어서의 초기 휘도(cd/㎡)

G: 전류밀도를 30mA/㎠로 유지하고, 초기의 발광 휘도를 1이라 한 경우의 100시간 후의 발광 휘도를 퍼센트로 표현한 값

H: a…F가 2700 이상 또한 G가 70 이상

b…F가 2100 이상 2700 미만 또한 G가 50 이상 70 미만

c…F가 2100 미만 또한 G가 50 미만

표 2에 기재되어 있는 B와 D의 값에 주목하면, 정공 수송 재료의 전자 친화력의 절대치(B)를 발광층에 사용하는 호스트 재료의 전자 친화력의 절대치로부터 감산해서 얻어진 값이 클수록, 발광 휘도(F)가 커지는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 또한, D가 0.42 이상이고, B가 2.30보다 작을 경우, 발광 휘도의 증가 효과는 특히 현저한 것을 알 수 있었다(실시예 6 내지 10의 어느 것과 비교예 1을 비교). 또, 실시예 6 내지 10의 어느 것보다도 비교예 1의 발광 휘도가 작은 것도 알 수 있었다. 이들 지견은 정공 수송층에 있어서의 전자 차단성의 향상이 발광 휘도를 개선할 수 있는 것을 나타내고 있다. 즉, D의 값이 큰 것이 발광 휘도의 향상에 기여하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 정공 수송층의 전자 차단성을 향상시키기 위해서, 즉, D의 값을 크게 하기 위해서는, C의 값을 크게 하는 것이 유효한 것도 표 2로부터 알 수 있었다. 더욱이, 정공 수송층의 전자 차단성을 향상시키기 위해서는, 정공 수송층과 발광층 호스트의 밴드 갭의 차이(E)를 넓게 하는 것이 필요한 것도 표 2로부터 알 수 있다. 비교예 1의 상기 H의 항목에 대한 평가 결과는 c이지만, 그 결과가 b 또는 a가 될 수 있도록 하기 위해서는, C는 3.20 이상, D가 0.42 이상, E가 0.25 이상인 것이 필수라고 할 수 있다. 또, 이들 효과를 발휘할 수 있게 하기 위해서는, E가 0.27 이상, D가 0.48 이상인 것이 보다 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 이러한 효과는 적색 유기발광소자, 녹색 유기발광소자 및 청색 유기발광소자 중, 발광 에너지 갭이 큰 청색 유기발광소자에 대해서 특히 유효한 것으로 여겨진다.

( 실시예 11)

도 4에 나타낸 구조를 가진 유기발광소자를 이하에 나타낸 방법에 의해 작성하였다.

기판(1)으로서의 유리 기판 위에 양극(2)으로서 기능하는 산화 주석 인듐(ITO)을 스퍼터링법으로 120㎚의 두께를 가진 막으로 형성한 것을 투명 전도성 지지 기판으로서 이용하였다. 이 기판을 아세톤 및 아이소프로필 알코올(IPA)로 순차 초음파 세정하고, 이어서, IPA로 비등 세정 후 건조시켰다. 또, 이 기판에 대해서 UV/오존 세정한 것을 투명 전도성 지지 기판으로서 사용하였다.

정공 주입층 재료로서 하기 구조식 5-1로 표시되는 화합물을 이용하고, 해당 화합물의 농도가 0.1중량%로 되도록 클로로포름 용액을 제조하였다.

이 용액을 상기 ITO 전극 위에 적하하고, 최초에 500RPM의 회전으로 10초, 다음에 1000RPM의 회전으로 1분간 스핀 코팅을 행하여 막을 형성하였다. 그 후, 얻어진 것을 10분간, 80℃의 진공 오븐에서 건조시킴으로써, 박막 중의 용제를 완전히 제거하였다. 이와 같이 해서 형성된 정공 주입층(7)의 두께는 11㎚였다.

다음에, 정공 주입층(7) 위에 정공 수송층으로서 예시 화합물 C-5를 증착해서 20㎚ 두께의 발광층(3)을 설치하였다. 이 층은 증착시의 진공도 1.0×10^-4㎩, 성막 속도 0.1㎚/sec를 포함하는 조건 하에 형성되었다.

발광층, 전자 수송층 및 Al 전극은 실시예 6과 마찬가지 방법으로 제조하였다.

이와 같이 해서 얻어진 소자에, ITO 전극(양극(2))을 정극, Al 전극(음극(4)))을 부극으로 이용함으로써, 5.0V의 전압을 인가한 결과, 상기 소자는 발광 휘도 3,180cd/㎡, 중심파장 459㎚의 청색 광을 발광하는 것이 관측되었다.

또한, 질소분위기 하에서 전류밀도를 30mA/㎠로 유지하고 100시간 전압을 인가한 결과, 초기 휘도 2,030cd/㎡는 100시간 후 1,520cd/㎡로 저감되었다.

( 실시예 12 내지 15)

정공 주입층에는 화합물 5-1을 이용하고, 정공 수송층에는 예시 화합물 C-5 대신에 예시 화합물 B-2, D-2, E-5 또는 E-1을 이용한 이외에는 실시예 11과 마찬가지 방식으로 소자를 작성하고, 실시예 11과 마찬가지 방식으로 평가를 행하였다(결과는 리스트로서 하기 표 3에 나타낸다).

실시예 11 내지 15의 검토 결과의 정리 일람을 이하의 표 3에 나타낸다.

	정공 주입층 재료 화합물 번호	정공 수송층 재료 화합물 번호	초기		내구성
	정공 주입층 재료 화합물 번호	정공 수송층 재료 화합물 번호	인가 전압 (V)	휘도 (cd/㎡)	전류밀도 (30.0mA/㎠)	초기 휘도 (cd/㎡)	100시간 후 휘도(cd/㎡)
실시예 11	5-1	C-5	5	3180	2030		1520
실시예 12	5-1	B-2	5	3200	2110		1590
실시예 13	5-1	D-2	5	2310	1700		1200
실시예 14	5-1	E-5	5	3140	1980		1400
실시예 15	5-1	E-1	5	3000	1920		1360

표 3에 나타낸 바와 같이, 정공 주입층 재료에 화합물 5-1을 이용하고, 정공 수송층 재료에 본 발명에 기재된 화합물을 이용한 경우에는, 소자의 초기 휘도 및 100시간 후에 있어서의 휘도 모두 양호한 값을 나타냈다.

본 발명은 일본국 특허 출원 제2005-366557호(출원일: 2005년 12월 20일) 및 일본국 특허 출원 제2006-312927호(출원일: 2006년 11월 20일)로부터의 우선권을 주장하며, 이들 기초 출원은 참조로 본 명세서에 원용된다.

Claims

적어도 한쪽이 투명하거나 반투명인 양극 및 음극으로 이루어진 1쌍의 전극 사이에 삽입된 정공 수송층 혹은 정공 주입층으로서 유기 화합물층을 포함하는 유기 발광 소자에 있어서, 상기 정공 수송층 혹은 정공 주입층이 이하의 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택된 아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.

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