KR101194468B1 - 유기 전기발광 소자 - Google Patents

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히토시 구마
히사유키 가와무라
도시히로 이와쿠마
치시오 호소카와
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

양극, 제 1 발광층(5), 전하 장벽층(6), 제 2 발광층(7), 음극이 순차로 적층되어 있고, 전하 장벽층(6)의 이온화 포텐셜이 제 1 발광층(5)의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 크고, 전하 장벽층(6)의 친화성이 제 1 발광층(5) 및 제 2 발광층(7)의 친화성보다 0.1 eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.

Description

유기 전기발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 유기 전기발광 소자(이하, 「유기 EL 소자」로 약기한다)에 관한 것이다.
최근, 백색계 유기 EL 소자는 모노-컬러 표시장치, 백라이트 등의 조명 및 컬러필터를 사용한 풀-컬러 표시장치 등에 사용될 수 있기 때문에 적극적으로 개발되고 있다. 특히 백색계 유기 EL 소자를 조명 용도에 이용하는 경우, 예컨대 형광등의 발광효율과 비교하여 동등 수준 이상으로 발광효율이 높은 백색계 유기 EL 소자가 요구된다.
유기 EL에 의해 백색발광을 얻는 방법이 다수 개시되어 있다. 이들 방법은 1종류의 발광재료만으로 백색을 얻는 것은 드물고, 보통은 2종류 또는 3종류의 발광재료를 하나의 유기 EL 소자 중에서 동시에 발광시키고 있다. 2종류의 발광재료를 사용하는 경우는, 청색계와 그 보색이 되는 황색 내지 적색계의 발광재료를 선택하지만, 황색 내지 적색계의 발광이 강하게 되는 것이 대부분이고, 이에 따라 붉은 빛을 띤 백색으로 되는 경향이 있다.
일본 특허공개 제2003-272857호 공보에는 발광층을 2분할하는 타입에 있어서, 발광층의 발광영역이 편중되기 쉬운 양극측의 발광층을 청색계 발광층으로 함으로써, 발광색이 적색으로 편중되는 경향을 소거하고, 색 변화를 억제한 백색 소자를 제안하고 있지만, 그 발광효율이 반드시 충분한 수준은 아니었다.
또한, 일본 특허공개 제1996-078163호 공보에는 정공(正孔) 수송층과 전자 수송층 사이에 캐리어 재결합 영역 제어층을 삽입한 구조로서, 반드시 실용상 충분한 수준은 아니지만, 어느 정도 발광효율이 높은 백색발광을 수득했다. 그러나, 상기 캐리어 재결합 영역 제어층의 친화성(affinity)이 정공 수송층의 친화성에 비해 큰 값이기 때문에, 구동전압이 높고, 더욱이 구동시간에 따라 정공 수송층에 전자가 주입되기 어려웠다. 그 결과, 청색 발광 강도가 저하되고, 발광색이 적색으로 편중되는 편이었다.
본 발명은 발광효율이 높고, 또한 색도 변화가 적은 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 2층의 유기 발광층 사이에 전하 장벽층을 삽입하고 그 에너지 준위를 제어함으로써 높은 발광효율을 갖고, 또한 색도 변화가 적은 유기 EL 소자가 얻어지는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 의하면, 이하의 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
1. 양극, 제 1 발광층, 전하 장벽층, 제 2 발광층, 음극이 순차로 적층되어 있고, 상기 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 크고, 상기 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 1 발광층 및 제 2 발광층의 친화성보다 0.l eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
2. 상기 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.2 eV 이상 크고, 상기 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 1 발광층 및 제 2 발광층의 친화성보다 0.2 eV 이상 작은 상기 1에 기재된 유기 전기발광 소자.
3. 양극, 제 1 발광층, 제 1 전하 장벽층, 제 2 전하 장벽층, 제 2 발광층, 음극이 순차로 적층되어 있고, 상기 제 1 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.l eV 이상 크고, 상기 제 2 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 2 발광층의 친화성보다 0.l eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
4. 상기 제 1 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.2 eV 이상 크고, 상기 제 2 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 2 발광층의 친화성보다 0.2 eV 이상 작은 상기 3에 기재된 유기 전기발광 소자.
5. 상기 제 1 발광층이 제 1 발광색의 도펀트를 함유하고, 상기 제 2 발광층이 제 2 발광색의 도펀트를 함유하는 상기 1 내지 4중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
6. 하나 이상의 전하 장벽층이 제 3 발광색의 도펀트를 함유하는 상기 1 내지 5중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
7. 상기 제 1, 제 2, 제 3 도펀트가 청색계, 녹색계, 적색계로부터 선택되는 상기 1 내지 6중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
8. 상기 제 1 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광 또는 적색계 발광인 상기 1 내지 7중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
9. 상기 제 2 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광 또는 적색계 발광인 상기 1 내지 7중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
10. 상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층 중 어느 하나의 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광이고, 다른 발광층으로부터의 발광이 적색계 발광인 상기 1 내지 7중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
11. 상기 제 1 발광층이 정공 수송성 재료로 이루어지고, 상기 제 2 발광층이 전자 수송성 재료로 이루어지는 상기 1 내지 10중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
12. 상기 제 1 발광층의 정공 이동도가 10-5 cm2/v?s 이상이고, 상기 제 2 발광층의 전자 이동도가 10-6 cm2/v?s 이상인 상기 1 내지 11중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
13. 백색을 발광하는 상기 1 내지 11중 어느 하나에 기재된 유기 전기발광 소자.
본 발명에 의하면, 고효율이고, 색도 변화가 적은 유기 EL소자, 특히 백색계 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태 1의 백색계 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태 1의 제 1 발광층, 전하 장벽층, 제 2 발광층의 에너지 준위도이다.
도 3은 실시 형태 2의 백색계 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 형태 2의 제 1 발광층, 제 1 전하 장벽층, 제 2 전하 장벽층, 제 2 발광층의 에너지 준위도이다.
도 5(a)는 실시예 1의 에너지 준위도, 도 5(b)는 비교예 2의 에너지 준위도, 도 5(c)는 비교예 3의 에너지 준위도, 도 5(d)는 비교예 4의 에너지준위도이다.
실시형태 1
도 1은 본 발명의 한가지 실시 형태에 따른 백색계 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 이 유기 EL 소자의 제 1 발광층, 전하 장벽층, 제 2 발광층의 에너지 준위도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 백색계 유기 EL 소자(1)는 양극(2), 정공 주입층(3), 정공 수송층(4), 제 1 발광층(5), 전하 장벽층(6), 제 2 발광층(7), 전자 수송층(8) 및 음극(9)을 적층한 구조를 갖는다. 제 1 발광층(5)은 제 1 호스트 재료와 제 1 도펀트를 포함하고, 제 2 발광층(7)은 제 2 호스트 재료와 제 2 도펀트를 포함한다.
상기 소자(1)에서는, 제 1 발광층(5)을 청색계 발광으로 사용하고, 제 2 발광층(7)을 적색계 발광으로 사용하는 것에 의해 백색발광을 얻는다.
도 2는 유기 EL 소자(1)의 제 1 발광층(5), 전하 장벽층(6), 제 2 발광층(7)의 에너지 준위를 나타내고, 이 도면에 있어서 상변은 전자의 친화성, 하변은 이온화 포텐셜을 나타낸다. 에너지 준위도에 있어서는 하부에서 더 큰 값을 나타낸다.
전하 장벽층(6)의 이온화 포텐셜은 제 1 발광층(5)의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상, 바람직하게는 0.2 eV 이상, 보다 바람직하게는 0.3 eV 이상 크고, 전하 장벽층(6)의 친화성은 제 1 발광층(5) 및 제 2 발광층(7)의 친화성보다 0.1 eV 이상, 바람직하게는 0.2 eV 이상, 보다 바람직하게는 0.3 eV 이상 작다.
도 2에 있어서, 양극(2)(도시하지 않음)으로부터, 정공 주입층(3)(도시하지 않음), 정공 수송층(4)(도시하지 않음)을 통해 수송된 정공은 제 1 발광층(5)으로 주입되지만, 전하 장벽층(6)이 장벽으로 되기 때문에, 전하 장벽층(6) 부근 X에서 국소 존재한다. 그러나, 정공의 일부는 전하 장벽층(6)을 지나 제 2 발광층(7)으로 이동한다. 한편, 음극(9)(도시하지 않음)으로부터 전자 수송층(8)(도시하지 않음)을 통해 수송된 전자는 제 2 발광층(7)으로 주입되지만, 전하 장벽층(6)이 장벽으로 되기 때문에, 전하 장벽층(6) 부근 Y에서 국소 존재한다. 그러나, 전자의 일부는 전하 장벽층(6)을 지나 제 1 발광층(5)로 이동한다. 따라서, 정공 또는 전자가 국소 존재하는 전하 장벽층 부근 X, Y에서 제 1 발광층(5), 제 2 발광층(7)이 특히 발광한다.
제 1 발광층(5)이 정공 수송성 재료로부터 구성되면, 정공 수송층(4)으로부터 주입된 정공이 전하 장벽층(6) 부근 X까지 수송되기 쉽고, 제 2 발광층(7)이 전자 수송성 재료로부터 구성되면, 전자 수송층(8)으로부터 주입된 전자가 전하 장벽층(6) 부근 Y까지 수송되기 쉽다. 바람직하게는, 제 1 발광층(5)의 정공 이동도는 10-5 cm2/v?s 이상이고, 제 2 발광층(7)의 전자 이동도는 10-6 cm2/v?s 이상이다. 한편, 정공 또는 전자 이동도는 "비행 시간법(Time of flight)"으로 측정한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 백색계 유기 EL 소자(1)에 있어서는, 2층의 발광층(5,7) 사이에 전하 장벽층(6)이 존재하고, 그 전하 장벽층(6)의 에너지 준위를 제어함으로써 두개의 발광층(5,7)이 효율적으로 발광하여, 높은 발광효율을 실현한다. 이 백색계 유기 EL 소자는 실용적인 발광효율을 갖기 때문에 정보표시기기, 차량표시기기, 조명기구 등에 적합하게 사용할 수 있다.
한편, 이 실시 형태에서는, 제 1 발광층(5)을 청색계 발광으로 하고, 제 2 발광층(7)을 적색계 발광으로 할 수 있지만, 그 반대로도 할 수 있다. 제 1 발광층(5)의 제 1 호스트 재료와 제 1 도펀트는 제 2 발광층(7)의 제 2 호스트 재료와 제 2 도펀트와 각각 동일하거나 상이할 수 있고, 적절히 선택할 수 있다.
또한, 전하 장벽층(6)도 제 1 및 제 2 도펀트와 동일하거나 상이할 수 있는 제 3 도펀트를 함유할 수 있다. 전하 장벽층(6)이 제 3 도펀트를 함유함으로써 보다 색도 변화가 적은 소자가 실현된다.
바람직하게는, 제 1, 제 2, 제 3 도펀트가 청색계, 녹색계, 황색 내지 등색 또는 적색을 나타내는 적색계로부터 선택된다. 이와 같은 선택에 의해 백색 색도의 조정이 용이하고, 색도 변화가 적은 소자가 실현된다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는 청색계 발광의 발광 최대파장은 450 내지 500 nm이고, 녹색계 발광의 발광 최대파장은 500 내지 550 nm이고, 적색계 발광의 발광 최대파장은 550 내지 650 nm이다.
실시 형태 2
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 백색계 유기 EL 소자의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 이 유기 EL 소자의 제 1 발광층, 제 1 전하 장벽층, 제 2 전하 장벽층, 제 2 발광층의 에너지 준위도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 이 실시 형태는 실시 형태 1의 전하 장벽층(6)을 복수의 전하 장벽층(6a,6b)으로 변경한 것이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 전하 장벽층(6a)의 이온화 포텐셜은 제 1 발광층(5)의 이온화 포텐셜보다 0.l eV 이상, 바람직하게는 0.2 eV 이상 크고, 전하 장벽층(6b)의 친화성은 제 2 발광층(7)의 친화성보다 0.l eV 이상, 바람직하게는 0.2 eV 이상 작다.
이와 같이, 전하 장벽층을 복수로 하는 것에 의해 보다 발광효율이 높은 소자가 실현된다.
한편, 이 실시 형태에서는 전하 장벽층은 2개이지만, 3개 이상의 전하 장벽층을 설치할 수도 있다. 그 경우, 양극에 가장 가까운 전하 장벽층을 제 1 전하 장벽층으로 하고, 음극에 가장 가까운 전하 장벽층을 제 2 전하 장벽층으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 양극, 제 1 발광층, 전하 장벽층, 제 2 발광층 및 음극이 순차로 적층되어 구성되고 있다. 전하 장벽층은 복수층으로 형성될 수 있다. 본 발명에 있어서, 양극과 제 1 발광층 사이, 또는 제 2 발광층과 음극 사이에 다른 유기층 또는 무기층을 개재시킬 수 있다. 개재층은 전자 및 정공을 수송할 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 광 취출 방향으로 있는 경우는 투명한 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 유기 EL 소자의 예로서는 이하의 구성을 들 수 있다.
?양극/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/음극
?양극/정공 수송층/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/음극
?양극/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 수송층/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 주입층/정공 수송층/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 주입층/정공 수송층/제 1 발광층/전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
?양극/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/음극
?양극/정공 수송층/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/음극
?양극/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 수송층/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 주입층/정공 수송층/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/음극
?양극/정공 주입층/정공 수송층/제 1 발광층/제 1 전하 장벽층/제 2 전하 장벽층/제 2 발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
이하, 본 발명의 특징적인 부분인 전하 장벽층, 청색계 발광층 및 적색계 발광층을 중심으로 설명한다. 여기서, 적색계란 황색 내지 등색 또는 적색을 말한다. 본 발명에서는, 전하 장벽층과 발광층이 소정의 에너지 준위를 갖도록 전하 장벽층과 발광층의 재료를 선택한다. 그 밖의 유기층, 무기 화합물층, 양극, 음극 등의 구성이나 제법에 관해서는 일반적인 구성을 채택할 수 있기 때문에 간단히 설명한다.
1. 전하 장벽층
양극에 가까운 쪽의 유기 발광층으로부터 음극에 가까운 쪽의 유기 발광층으로의 정공의 주입을 제한하고, 또한 음극에 가까운 쪽의 유기 발광층으로부터 양극에 가까운 쪽의 유기 발광층으로의 전자의 주입을 제한하는 층이고, 전하 장벽층은 각 발광층으로부터의 발광량을 조정하기 위해 설치한다.
1층의 전하 장벽층을 이용하는 경우, 전하 장벽층에 사용되는 재료는 양극에 가까운 쪽의 유기 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 큰 이온화 포텐셜을 갖고, 임의의 유기 발광층의 친화성보다 0.l eV 이상 작은 친화성을 갖는다. 이온화 포텐셜 또는 친화성의 차이는 0.2 eV 이상인 것이 바람직하다.
또한, 복수의 전하 장벽층을 적층할 수 있고, 그 경우, 양극에 가장 가까운 전하 장벽층은 양극에 가까운 쪽의 유기 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 큰 이온화 포텐셜을 갖고, 또한 음극에 가장 가까운 전하 장벽층이 음극에 가까운 쪽의 유기 발광층의 친화성보다 0.l eV 이상 작은 친화성을 갖는다. 이온화 포텐셜 또는 친화성의 차이가 0.2 eV 이상인 것이 바람직하다.
전하 장벽층의 막 두께는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 내지 50 nm이다. 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 nm이다.
전하 장벽층으로서 각종 유기 화합물, 무기 화합물을 이용할 수 있다. 유기 화합물로서는, 제 3급 아민 화합물, 카바졸 유도체, 질소함유 헤테로환을 포함하는 화합물이나 금속 착체 등을 이용할 수 있다. 무기 화합물로서는 Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, K, Cd, Mg, Si, Ta, Ge, Sb, Zn, Cs, Eu, Y, Ce, W, Zr, La, Sc, Rb, Lu, Ti, Cr, Ho, Cu, Er, Sm, W, Co, Se, Hf, Tm, Fe, Nb 등의 금속과의 산화물, 질화물, 복합 산화물, 황화물, 불화물 등을 이용할 수 있다.
한편, 전하 장벽층은 이하에 설명하는 청색계, 녹색계 또는 적색계의 도펀트를 포함할 수 있다.
2. 발광층
(1) 청색계 발광층
청색계 발광층은 바람직하게는 발광의 최대 파장이 450 내지 500 nm 인 발광층이고, 호스트 재료와 청색계 도펀트로 이루어진다. 호스트 재료는 스타이릴 유도체, 아릴렌 유도체 또는 방향족 아민인 것이 바람직하다. 스타이릴 유도체는 다이스타이릴유도체, 트라이스타이릴 유도체, 테트라스타이릴 유도체 및 스타이릴아민 유도체 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 특히 바람직하다. 아릴렌 유도체는 안트라센 유도체, 특히 아릴안트라센 주쇄를 함유하는 화합물인 것이 특히 바람직하다. 방향족 아민은 방향족 치환된 질소원자를 2 내지 4개 갖는 화합물인 것이 바람직하고, 방향족 치환된 질소원자를 2 내지 4개 갖고, 알케닐기를 1개 이상 갖는 화합물이 특히 바람직하다.
상기 스타이릴 유도체 및 안트라센 유도체로서는, 예컨대 하기 화학식 1 내지 6으로 표시되는 화합물이고, 상기 방향족 아민으로서는, 예컨대 하기 화학식 7 및 8로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112006024795366-pct00001
상기 식에서,
R1 내지 R8은 각각 독립적으로, 수소원자, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬싸이오기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴싸이오기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 7 내지 30의 아릴알킬기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 5 내지 30의 단환기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 10 내지 30의 축합다환기, 또는 치환 또는 미치환의 탄소원자수 5 내지 30의 헤테로환기이고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 미치환의 알켄일기이고, 치환기로서는 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬싸이오기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴싸이오기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴알킬기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 5 내지 30의 단환기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 10 내지 30의 축합다환기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 5 내지 30의 헤테로환기 또는 치환 또는 미치환의 탄소원자수 4 내지 40의 알켄일기이다.
Figure 112006024795366-pct00002
상기 식에서,
R1 내지 R10, Ar1 및 Ar2는 화학식 1과 같다.
Figure 112006024795366-pct00003
상기 식에서,
R1 내지 R10, Ar3 및 Ar4는 화학식 1과 같고, l은 1 내지 3이고, m은 1 내지 3이고, 또한 l+m≥2이다.
Figure 112006024795366-pct00004
상기 식에서,
R1 내지 R8, Ar1 및 Ar2는 화학식 1과 같다.
Figure 112006024795366-pct00005
상기 식에서,
R11 내지 R20은 각각 독립적으로 수소원자, 알켄일기, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알콕실기, 아릴옥시, 알킬아미노기, 아릴아미노기 또는 치환할 수 있는 헤테로환식기이고,
a 및 b는 각각 1 내지 5의 정수이고, 그들이 2이상인 경우, R11 끼리 또는 R12 끼리는, 각각에 있어서, 동일하거나 다를 수 있고, 또한 R11 끼리 또는 R12 끼리 결합하여 환을 형성할 수 있고, R13과 R14, R15와 R16, R17과 R18, R19와 R20이 서로 결합하여 환을 형성할 수 있고,
L1은 단일 결합 또는 -O-, -S-, -N(R)-(R은 알킬기 또는 치환할 수 있는 아릴기이다) 또는 아릴렌기이다.
Figure 112006024795366-pct00006
상기 식에서,
R21 내지 R30은 각각 독립적으로 수소원자, 알켄일기, 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 알콕실기, 아릴옥시, 알킬아미노기, 아릴아미노기 또는 치환할 수 있는 복수 환식기이고,
c, d, e 및 f는 각각 1 내지 5의 정수이고, 그들이 2이상인 경우, R21끼리, R22끼리, R26끼리 또는 R27끼리는, 각각에 있어서, 동일하거나 다를 수 있고, 또한 R21끼리, R22끼리, R26끼리 또는 R27끼리 결합하여 환을 형성할 수 있고, R23과 R24, R28과 R29가 서로 결합하여 환을 형성할 수 있고,
L2는 단일 결합 또는-O-, -S-, -N(R)-(R은 알킬기 또는 치환할 수 있는 아릴기이다) 또는 아릴렌기이다.
Figure 112006024795366-pct00007
상기 식에서,
Ar5, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 탄소원자수 6 내지 40의 치환 또는 미치환의 1가 방향족기이고, 그들 중 하나 이상은 스타이릴기를 포함할 수 있고, g는 1 내지 4의 정수이다.
Figure 112006024795366-pct00008
상기 식에서,
Ar8, Ar9, Ar11, Ar13 및 Ar14는 각각 독립적으로 탄소원자수 6 내지 40의 치환 또는 미치환의 1가 방향족기이고,
Ar10 및 Ar12는 각각 독립적으로 탄소원자수 6 내지 40의 치환 또는 미치환의 2가 방향족기이고,
Ar8 내지 Ar14 중 하나 이상은 스타이릴기 또는 스타이릴렌기를 포함할 수 있고,
h 및 k는 각각 0 내지 2의 정수이고,
i 및 j는 각각 0 내지 3의 정수이다.
청색계 도펀트는 스타이릴아민, 아민치환 스타이릴 화합물 및 축합 방향족환함유 화합물 중에서 선택되는 1종류 이상인 것이 바람직하다. 청색계 도펀트는 다른 복수의 화합물로부터 구성될 수 있다. 상기 스타이릴아민 및 아민치환 스타이릴 화합물로서는, 예컨대 하기 화학식 9 및 10으로 표시되는 화합물이고, 상기 축합방향족환함유 화합물로서는, 예컨대 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112006024795366-pct00009
상기 식에서,
Ar5, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로, 탄소원자수 6 내지 40의 치환 또는 미치환의 방향족기이고, 그들 중 하나 이상은 스타이릴기를 포함하고,
p는 1 내지 3의 정수이다.
Figure 112006024795366-pct00010
상기 식에서,
Ar15 및 Ar16은 각각 독립적으로, 탄소원자수 6 내지 30의 아릴렌기이고,
E1 및 E2는 각각 독립적으로, 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기 또는 알킬기, 수소원 자 또는 사이아노기이고,
q는 1 내지 3의 정수이고,
U 및/또는 V는 아미노기를 포함하는 치환기이고, 상기 아미노기는 바람직하게는 아릴아미노기이다.
Figure 112006024795366-pct00011
상기 식에서,
A는 탄소원자수 1 내지 16의 알킬기 또는 알콕시기, 탄소원자수 6 내지 30의 치환 또는 미치환의 아릴기, 탄소원자수 6 내지 30의 치환 또는 미치환의 알킬아미노기, 또는 탄소원자수 6 내지 30의 치환 또는 미치환의 아릴아미노기이고,
B는 탄소원자수 10 내지 40의 축합 방향족환기이고,
r은 1 내지 4의 정수이다.
또한, 청색계 발광층으로서는 인광 발광성 도펀트를 포함하는 발광층을 이용할 수 있다. 이 경우, 호스트 재료는 칼바졸환을 포함하는 화합물이 바람직하다. 구체예를 이하에 나타낸다.
Figure 112006024795366-pct00012
호스트 화합물의 그 밖의 구체예로서는, 트라이아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사다이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌다이아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노치환칼콘 유도체, 스타이릴안트라센 유도체, 플루오렌온 유도체, 하이드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제3아민 화합물, 스타이릴아민 화합물, 방향족 다이메틸리덴계 화합물, 포르피린계 화합물, 안트라키노다이메테인 유도체, 안트론 유도체, 다이페닐퀴논 유도체, 싸이오피란다이옥사이드 유도체, 카보다이이미드 유도체, 플루오렌일리덴메테인 유도체, 다이스타이릴피라진 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 헤테로환 테트라카복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀린올 유도체의 금속 착체, 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸 또는 벤조싸이아졸을 리간드로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 폴리실레인계 화합물, 폴리(N-바이닐카바졸) 유도체, 아닐린계 공중합체, 싸이오펜 올리고머, 폴리싸이오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 폴리싸이오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 호스트 화합물은 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
인광 발광성 도펀트는 3중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 그 종류는, 3중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는, Ir, Ru, Pd, Pt, Os 또는 Re 원자를 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하고, 그 중에서도, 포르피린 금속 착체 또는 오쏘 메탈화 금속 착체가 바람직하다. 포르피린 금속 착체로서는 포르피린 백금 착체가 바람직하다. 오쏘 메탈화 금속 착체를 형성하는 리간드로서는 여러 가지의 것이 있지만, 바람직한 리간드로서는, 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(2-싸이엔일)피리딘 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체, 2-페닐퀴놀린 유도체 등을 들 수 있다. 이들 유도체는 필요에 따라 치환기를 가질 수 있다. 특히, 불소화물, 트라이플루오로메틸기를 도입한 것이 청색계 도펀트로서는 바람직하다. 더욱이 보조 리간드로서 아세틸아세토네이트, 피크린산 등의 상기 리간드 이외의 리간드를 가질 수 있다. 인광 발광성 도펀트는 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
인광 발광성 도펀트의 청색계 발광층에 있어서의 함유량은, 특히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 바람직하게는 0.1 내지 70질량%, 보다 바람직하게는 1 내지 30질량%이다. 인광 발광성 도펀트의 함유량이 0.1질량%미만에서는, 첨가의 효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있고, 70질량%를 초과하면, 이른바 농도 소광(濃度 消光)이라는 현상에 의해 소자 성능이 저하되는 경우가 있다.
청색계 발광층의 막 두께는 바람직하게는 5 내지 30 nm, 보다 바람직하게는 7 내지 30 nm, 가장 바람직하게는 10 내지 30 nm이다. 5 nm 미만에서는 발광층 형성이 곤란하고, 색도의 조정이 곤란하며, 30 nm를 초과하면 구동전압이 상승하게 된다.
(2) 적색계(황색 내지 등색 또는 적색) 발광층
적색계 발광층은 바람직하게는 발광의 최대파장이 550 내지 650 nm 인 발광층이고, 호스트 재료와 황색 내지 등색 또는 적색 도펀트로 이루어진다. 호스트 재료는 스타이릴 유도체, 안트라센 유도체, 방향족 아민, 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체인 것이 바람직하다. 스타이릴 유도체, 안트라센 유도체, 방향족 아민의 구체예로서는, 청색계 발광층으로 사용되는 호스트 재료를 황색 내지 등색 또는 적색 발광층에도 이용할 수 있다. 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체의 구체예로서는, 옥신(일반적으로 8-퀴놀린올 또는 8-하이드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물, 예컨대 트리스(8-퀴놀린올)알루미늄을 이용할 수 있다. 호스트 재료로서 안트라센 유도체와 같은 전자 수송성 화합물을 이용하는 경우에는 청색계 발광층과 황색 내지 등색 또는 적색 발광층에 이용하는 호스트 재료는 동일하거나 다르더라도 상관없다.
황색 내지 등색 또는 적색계 도펀트는 하나 이상의 플루오란텐 주쇄 또는 페릴렌 주쇄를 갖는 형광성 화합물을 사용할 수 있고, 예컨대 하기 화학식 12 내지 28로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112006024795366-pct00013
Figure 112006024795366-pct00014
Figure 112006024795366-pct00015
Figure 112006024795366-pct00016
Figure 112006024795366-pct00017
Figure 112006024795366-pct00018
Figure 112006024795366-pct00019
Figure 112006024795366-pct00020
Figure 112006024795366-pct00021
Figure 112006024795366-pct00022
Figure 112006024795366-pct00023
Figure 112006024795366-pct00024
Figure 112006024795366-pct00025
Figure 112006024795366-pct00026
Figure 112006024795366-pct00027
상기 식들에서,
X1 내지 X20은 각각 독립적으로, 수소원자, 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 미치 환의 탄소원자수 7 내지 30의 아릴알킬아미노기 또는 치환 또는 미치환의 탄소원자수 8 내지 30의 알켄일기이고, 인접하는 치환기 및 X1 내지 X20은 결합하여 환상구조를 형성할 수 있고, 인접하는 치환기가 아릴기인 경우, 치환기는 동일할 수 있다.
또한, 화학식 12 내지 26의 화합물은 아미노기 또는 알켄일기를 함유하는 것이 바람직하다.
Figure 112006024795366-pct00028
Figure 112006024795366-pct00029
상기 식들에서,
X21 내지 X24는 각각 독립적으로, 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기이고, X21과 X22 및/또는 X23과 X24는 탄소-탄소결합 또는 -O-, -S-를 통해서 결합할 수 있고,
X25 내지 X36은 각각 독립적으로, 수소원자, 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 탄소원자수 1 내지 20의 알킬기, 직쇄, 분지쇄 또는 환상의 탄소원자수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 6 내지 30의 아릴아미노기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 미치환의 탄소원자수 7 내지 30의 아릴알킬아미노기 또는 치환 또는 미치환 탄소원자수 8 내지 30의 알켄일기이고, 인접하는 치환기 및 X25 내지 X36은 결합하여 환상구조를 형성할 수 있고,
각 식 중의 치환기 X25 내지 X36의 하나 이상이 아미노기 또는 알켄일기를 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 플루오란텐 주쇄를 갖는 형광성 화합물은 고효율 및 장수명을 얻기 위해 전자 공여성기를 함유하는 것이 바람직하고, 바람직한 전자 공여성기는 치환 또는 미치환의 아릴아미노기이다. 또한, 플루오란텐 주쇄를 갖는 형광성 화합물은 축합환수 5이상이 바람직하고, 6이상이 특히 바람직하다. 이것은, 형광성 화합물이 540 내지 700 nm의 형광 피크 파장을 나타내고, 청색계 발광재료와 형광성 화합물로부터의 발광이 겹쳐져 백색을 나타내게 된다. 상기 형광성 화합물은 플루오란텐 주쇄를 복수개 가지면, 발광색이 황색 내지 등색 또는 적색영역으로 되기 때문에 바람직하다. 특히 바람직한 형광성 화합물은 전자 공여성기와 플루오란텐 주쇄 또는 페릴렌 주쇄를 갖고, 540 내지 700 nm의 형광 피크 파장을 나타내는 것이다.
또한, 적색계 발광층은 인광 발광성 도펀트를 첨가한 발광층을 이용할 수 있다. 이 경우의 호스트 재료는 칼바졸환을 포함하는 화합물이 바람직하고, 청색계 발광층으로 사용되는 화합물을 이용할 수 있다.
인광 발광성 도펀트는 3중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이고, 3중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 Ir, Ru, Pd, Pt, Os 또는 Re 원자를 포함하는 금속 착체인 것이고, 그 중에서도, 포르피린 금속 착체 또는 오쏘 메탈화 금속 착체가 바람직하다. 오쏘 메탈화 금속 착체를 형성하는 리간드로서는 여러 가지의 것이 있지만, 바람직한 리간드로서는, 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체, 2-페닐퀴놀린 유도체 등을 들 수 있다. 이들의 유도체는 필요에 따라 치환기를 가질 수 있다. 특히, 황색 내지 적색계 도펀트로서는, 2-페닐퀴놀린 유도체, 2-(2-싸이에닐)피리딘 유도체 등이 바람직하다. 더욱이 보조 리간드로서, 아세틸아세토네이트, 피크린산 등의 상기 리간드 이외의 리간드를 가질 수 있다.
인광 발광성 도펀트의 적색계 발광층에 있어서의 함유량은, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 바람직하게는 0.1 내지 70질량%이고, 보다 바람직하게는 1 내지 30질량%이다. 인광 발광성 도펀트의 함유량이 0.1질량%미만에서는, 첨가효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있다. 70질량%를 초과하면, 이른바 농도 소광이라는 현상이 현저하게 되어 소자 성능이 저하되는 경우가 있다.
적색계 발광층의 막 두께는, 바람직하게는 10 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 20 내지 50 nm, 가장 바람직하게는 30 내지 50 nm이다. 10 nm 미만에서는 발광 효율이 저하되고, 50 nm를 초과하면 구동전압이 상승할 수 있다.
(3) 녹색계 발광층
녹색계 발광층은 바람직하게는 발광의 최대 파장이 500 내지 550 nm 인 발광층이고, 호스트 재료와 녹색계 도펀트로 이루어진다. 호스트 재료는 스타이릴 유도체, 안트라센 유도체, 방향족 아민, 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체인 것이 바람직하다. 스타이릴 유도체, 안트라센 유도체, 방향족 아민의 구체예로서는, 청색계 발광층으로 사용되는 호스트 재료를 녹색 발광층에도 이용할 수 있다. 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체의 구체예로서는, 옥신(일반적으로 8-퀴놀린올 또는 8-하이드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물, 예컨대트리스(8-퀴놀린올)알루미늄을 이용할 수 있다. 호스트 재료로서 안트라센 유도체와 같은 전자 수송성 화합물을 이용하는 경우는 청색계 발광층과 녹색계 발광층에 이용하는 호스트 재료가 동일하거나 다르더라도 상관없다. 녹색계 도펀트로서는, C545T〔10-(2-벤조싸이아졸릴)-2,3,6,7-테트라하이드로-1,2,7,7-테트라메틸-lH,5H,11H-[1]벤조피라노[6,7,8-ij]키노리딘-11-온〕등을 들 수 있다.
또한, 녹색계 발광층으로서는, 인광 발광성 도펀트를 첨가한 발광층을 이용할 수 있다. 이 경우의 호스트 재료는, 칼바졸환을 포함하는 화합물이 바람직하고, 청색계 발광층에서 사용되는 화합물을 이용할 수 있다.
인광성 도펀트는 3중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이고, 3중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 Ir, Ru, Pd, Pt, Os 또는 Re 원자를 포함하는 금속착체이고, 그 중에서도, 포리피린 금속 착체 또는 오쏘 메탈화 금속 착체가 바람직하다. 포르피린 금속 착체로서는 포르피린 백금 착체가 바람직하다. 오쏘 메탈화 금속 착체를 형성하는 리간드로서는 여러 가지의 것이 있지만, 바람직한 리간드로서는, 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(2-싸이엔일)피리딘 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체, 2-페닐퀴놀린 유도체 등을 들 수 있다. 이들 유도체는 필요에 따라 치환기를 가질 수 있다. 특히, 녹색계 도펀트로서는 2-페닐피리딘 유도체가 바람직하다. 더욱이 보조 리간드로서 상기 리간드 이외의 리간드를 가질 수 있다. 인광 발광성 도펀트는 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
인광 발광성 도펀트의 녹색계 발광층에 있어서의 함유량으로서는, 특히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 바람직하게는 0.1 내지 70질량%이고, 보다 바람직하게는 1 내지 30질량%이다. 인광 발광성 도펀트의 함유량이 0.1질량% 미만에서는, 첨가의 효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있고, 70질량%를 초과하면, 이른바 농도 소광이라는 현상에 의해 소자 성능이 저하되는 경우가 있다.
녹색계 발광층의 막 두께는, 바람직하게는 10 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 20 내지 50 nm, 가장 바람직하게는 30 내지 50 nm 이다. 10 nm 미만에서는 발광효율이 저하되고, 50 nm를 초과하면 구동전압이 상승할 수 있다.
3. 다른 유기층
(1) 제 1 유기층
양극과 발광층 사이에, 제 1 유기층으로서, 정공 주입층, 정공 수송층 또는 유기 반도체층 등을 설치할 수 있다. 정공 주입층 또는 정공 수송층은 발광층으로의 정공주입을 도와 발광영역까지 수송하는 층이고, 정공 이동도가 크고, 이온화 에너지가 보통 5.5 eV 이하로 작다. 정공 주입층은 에너지 준위의 급한 변화를 완화하는 등, 에너지 준위를 조정하기 위해 설치한다. 이러한 정공 주입층 또는 정공 수송층으로서는 보다 낮은 전계강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하고, 더욱이 정공의 이동도가, 예컨대 104 내지 106 V/cm의 전계 인가시에 적어도 10-6 cm2/V?초인 것이 바람직하다. 정공 주입층 또는 정공 수송층을 형성하는 재료로서는, 종래, 광도전 재료에 있어서 정공의 전하수송 재료로서 관용되어 있는 것이나, 유기 EL 소자의 정공 주입층에 사용되어 있는 공지된 것 중에서 임의의 것을 선택하여 이용할 수 있다.
이러한 정공 주입층 또는 정공 수송층의 형성재료로서는, 구체적으로는, 예컨대 트라이아졸 유도체(미국특허 제3,112,197호 명세서 등 참조), 옥사다이아졸 유도체(미국특허 제3,189,447호 명세서 등 참조), 이미다졸 유도체(일본 특허공고 제1962-16096호 공보 등 참조), 폴리아릴알칸 유도체(미국특허 제3,615,402호 명세서, 동(同) 제3,820,989호 명세서, 동 제3,542,544호 명세서, 일본 특허공고 제1970-555호 공보, 동 제1976-10983호 공보, 일본 특허공개 제1976-93224호 공보, 동 제1980-17105호 공보, 동 제1981-4148호 공보, 동 제1980-108667호 공보, 동 제1980-156953호 공보, 동 제1981-36656호 공보 등 참조), 피라졸린 유도체 및 피라 졸론 유도체(미국특허 제3,180,729호 명세서, 동 제4,278,746호 명세서, 일본 특허공개 제1980-88064호 공보, 동 제1980-88065호공보, 동 제1974-105537호 공보, 동 제1980-51086호 공보, 동 제1981-80051호 공보, 동 제1981-88141호 공보, 동 제1982-45545호 공보, 동 제1979-112637호 공보, 동 제1980-74546호 공보 등 참조), 페닐렌다이아민 유도체(미국특허 제3,615,404호 명세서, 일본 특허공고 제1976-10105호 공보, 동 제1971-3712호 공보, 동 제1972-25336호 공보, 일본 특허공개 제1979-53435호 공보, 동 제1979-110536호 공보, 동 제1979-119925호 공보 등 참조), 아릴아민 유도체(미국특허 제3,567,450호 명세서, 동 제3,180,703호 명세서, 동 제3,240,597호 명세서, 동 제3,658,520호 명세서, 동 제4,232,103호 명세서, 동 제4,175,961호 명세서, 동 제4,012,376호 명세서, 일본 특허공고 제1974-35702호 공보, 동 제1964-27577호 공보, 일본 특허공개 제1980-144250호 공보, 동 제1981-119132호 공보, 동 제1981-22437호 공보, 서독특허 제1,110,518호 명세서 등 참조), 아미노치환칼콘 유도체(미국특허 제3,526,501호 명세서 등 참조), 옥사졸 유도체(미국특허 제3,257,203호 명세서 등에 개시됨), 스타이릴안트라센 유도체(일본 특허공개 제1981-46234호 공보 등 참조), 플루오렌온 유도체(일본 특허공개 제1979-110837호 공보 등 참조), 하이드라존 유도체(미국특허 제3,717,462호 명세서, 일본 특허공개 제1979-59143호 공보, 동 제1980-52063호 공보, 동 제1980-52064호 공보, 동 제1980-46760호 공보, 동 제1980-85495호 공보, 동 제1982-11350호 공보, 동 제1982-148749호 공보, 일본 특허공개 제1990-311591호 공보 등 참조), 스틸벤 유도체(일본 특허공개 제1986-210363호 공보, 동 제1986-228451호 공보, 동 제 1986-14642호 공보, 동 제1986-72255호 공보, 동 제1987-47646호 공보, 동 제1987-36674호 공보, 동 제1987-10652호 공보, 동 제1987-30255호 공보, 동 제1985-93455호 공보, 동 제1985-94462호 공보, 동 제1985-174749호 공보, 동 제1985-175052호 공보 등 참조), 실라잔 유도체(미국특허 제4,950,950호 명세서), 폴리실레인계(일본 특허공개 제1990-204996호 공보), 아닐린계 공중합체(일본 특허공개 제1990-282263호 공보), 일본 특허공개 제1989-211399호 공보에 개시되어 있는 도전성 고분자 올리고머(특히 싸이오펜 올리고머) 등을 들 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층의 재료로서는, 상기의 것을 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물(일본 특허공개 제1988-2956965호 공보 등에 개시됨), 방향족 제3급아민 화합물 및 스타이릴아민 화합물(미국특허 제4,127,412호 명세서, 일본 특허공개 제1978-27033호 공보, 동 제1979-58445호 공보, 동 제1979-149634호 공보, 동 제1979-64299호 공보, 동 제1980-79450호 공보, 동 제1980-144250호 공보, 동 제1981-119132호 공보, 동 제1986-295558호 공보, 동 제1986-98353호 공보, 동 제1988-295695호 공보 등 참조), 방향족 제3급아민 화합물을 이용할 수 있다. 또한 미국특허 제5,061,569호에 기재되어 있는 2개의 축합방향족환을 분자내에 갖고, 예컨대 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)바이페닐, 또한 일본 특허공개 제1992-308688호 공보에 기재되어 있는 트라이페닐아민 유닛이 3개의 스타버스트(star-burst)형에 연결된 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)트라이페닐아민 등을 들 수 있다. 또한, 발광층의 재료로서 나타낸 전술한 방향족 다이메틸리딘계 화합물, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입층 또는 정공 수 송층의 재료로 사용할 수 있다.
이 정공 주입층 또는 정공 수송층은 전술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 1층으로 구성될 수 있거나, 또한, 정공 주입층 또는 정공 수송층과는 별종의 화합물로 이루어지는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 적층한 것일 수도 있다. 정공 주입층 또는 정공 수송층의 막 두께는 특히 한정되지는 않지만, 바람직하게는 20 내지 200 nm이다.
유기 반도체층은 발광층에의 정공 주입 또는 전자 주입을 돕는 층이고, 10-10 S/cm 이상의 도전율을 갖는 것이 적합하다. 이러한 유기 반도체층의 재료로서는, 싸이오펜함유 올리고머나 일본 특허공개 제1996-193191호 공보에 기재된 아릴아민함유 올리고머 등의 도전성 올리고머, 아릴아민함유 덴드리머 등의 도전성 덴드리머 등을 이용할 수 있다. 유기 반도체층의 막 두께는 특히 한정되지는 않지만, 바람직하게는 10 내지 1,000 nm이다.
(2) 제 2 유기층
음극과 발광층 사이에 제 2의 유기층으로서, 전자 주입층 또는 전자 수송층 등을 설치할 수 있다. 전자 주입층 또는 전자 수송층은 발광층으로의 전자 주입을 돕는 층이고, 전자 이동도가 크다. 전자 주입층은 에너지 준위의 급한 변화를 완화하는 등, 에너지 준위를 조정하기 위해 설치한다.
전자 수송층은 수 nm 내지 수 μm의 막 두께로 적절히 선택되지만, 104 내지 106 V/cm의 전계 인가시에 전자 이동도가 10-5 cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다.
전자 수송층에 사용되는 재료로서는, 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체가 적합하다.
상기 8-하이드록시퀴놀린 또는 그 유도체의 금속 착체의 구체예로서는 옥신(일반적으로 8-퀴놀린올 또는 8-하이드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물을 들 수 있다.
예컨대 발광재료의 설명란에서 기재한 Alq를 전자 주입층으로 이용할 수 있다.
한편 옥사다이아졸 유도체로서는, 하기 식으로 표시되는 전자 전달화합물을 들 수 있다.
Figure 112006024795366-pct00030
상기 식에서,
Ar17, Ar18, Ar19, Ar21, Ar22, Ar25는 치환 또는 미치환의 아릴기이고, 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 또한 Ar20, Ar23, Ar24는 치환 또는 미치환의 아릴렌기이고, 각각 동일하거나 상이할 수 있다.
여기서 아릴기로서는 페닐기, 바이페닐기, 안트라닐기기, 페릴렌일기, 피렌 일기를 들 수 있다. 또한 아릴렌기로서는 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐렌기, 안트라닐렌기, 페릴레닐렌기, 피레닐렌기 등을 들 수 있다. 또한 치환기로서는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 또는 사이아노기 등을 들 수 있다. 이 전자 전달 화합물은 박막 형성성의 것이 바람직하다.
상기 전자 전달성 화합물의 구체예로서는 하기의 것을 들 수 있다.
Figure 112006024795366-pct00031
상기 식에서,
tBu는 t-뷰틸기, Me는 메틸기이다.
하기 화학식으로 표시되는 질소함유 헤테로환 유도체:
Figure 112006024795366-pct00032
상기 식에서,
A1 내지 A3은 질소원자 또는 탄소원자이고,
R은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,
n은 0 내지 5의 정수이고, n이 2이상의 정수인 경우에, 복수의 R은 서로 동일하거나 상이할 수 있고,
또한, 인접하는 복수의 R기들은 서로 결합하여, 치환 또는 미치환의 탄소환식 지방족환, 또는 치환 또는 미치환의 탄소환식 방향족환을 형성할 수 있고,
Ar26은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
Ar27은 수소원자, 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄 소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이고,
Ar26'은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴렌기이고,
단, Ar26, Ar27, Ar26'중 어느 하나는 치환기를 가질 수 있는 탄소수 10 내지 60의 축합환기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로 축합환기이고,
L3, L4는 각각 단일 결합, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 축합환, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로 축합환 또는 치환기를 가질 수 있는 플루오렌일렌기이다.
하기 화학식으로 표시되는 질소함유 헤테로환 유도체:
HAr-L5-Ar28-Ar29
상기 식에서,
HAr은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 40의 질소함유 헤테로환이고, L5는 단일 결합, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴렌기 또는 치환기를 가질 수 있는 플루오렌일렌기이고,
Ar28은 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 2가 방향족 탄화수소기이고,
Ar29는 치환기를 가질 수 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기 또는 치환기를 가질 수 있는 탄소수 3 내지 60의 헤테로아릴기이다.
일본 특허공개 제1997-087616호 공보에 나타낸 바와 같이, 하기 화학식으로 표시되는 실라사이클로펜타다이엔 유도체를 이용한 전계발광소자:
Figure 112006024795366-pct00033
상기 식에서,
Q1 및 Q2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 포화 또는 불포화의 탄화수소기, 알콕시기, 알켄일옥시기, 알킨일옥시기, 하이드록시기, 치환 또는 미치환의 아릴기, 또는 치환 또는 미치환의 헤테로환이고,
Q1과 Q2는 결합하여 포화 또는 불포화의 환을 형성할 수 있고,
R31 내지 R34는 각각 독립적으로 수소, 할로젠, 치환 또는 미치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 퍼플루오로알킬기, 퍼플루오로알콕시기, 아미노기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 아조기, 알킬카보닐옥시기, 아릴카보닐옥시기, 알콕시카보닐옥시기, 아릴옥시카보닐옥시기, 설피닐기, 설포닐기, 설파닐기, 실릴기, 카밤오일기, 아릴기, 헤테로환기, 알켄일기, 알킨일기, 나이트로기, 폼일기, 나이트로소기, 폼일옥시기, 아이소사이아노기, 사이아네이트기, 아이소사이아네이트기, 싸이오사이아네이트기, 아이소싸이오사이아네이트기 또는 사이아노기이고, 인접한 경우에는 결합하여 치환 또는 미치환의 환을 축합한 구조를 형성할 수 있다.
일본 특허공개 제1997-194487호 공보에 나타낸 바와 같이, 하기 화학식으로 표시되는 실라사이클로펜타다이엔 유도체:
Figure 112006024795366-pct00034
상기 식에서,
Q3 및 Q4는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 포화 또는 불포화의 탄화수소기, 알콕시기, 알켄일옥시기, 알킨일옥시기, 치환 또는 미치환의 아릴기, 또는 치환 또는 미치환의 헤테로환이고,
Q3과 Q4가 결합하여 포화 또는 불포화의 환을 형성할 수 있고,
R35 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 할로젠, 치환 또는 미치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 퍼플루오로알킬기, 퍼플루오로알콕시기, 아미노기, 알킬카보닐기, 아릴카보닐기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 아조기, 알킬카보닐옥시기, 아릴카보닐옥시기, 알콕시카보닐옥시기, 아릴옥시카보닐옥시기, 설피닐기, 설포닐기, 설파닐기, 실릴기, 카밤오일기, 아릴기, 헤테로환기, 알켄일 기, 알킨일기, 나이트로기, 폼일기, 나이트로소기, 폼일옥시기, 아이소사이아노기, 사이아네이트기, 아이소사이아네이트기, 싸이오사이아네이트기, 아이소싸이오사이아네이트기, 또는 사이아노기이고, 인접한 경우에는 결합하여 치환 또는 미치환의 환을 축합한 구조를 형성할 수 있다(단, R35 및 R38이 페닐기인 경우, Q3 및 Q4는 알킬기 및 페닐기가 아니다. R35 및 R38이 싸이엔일기인 경우, Q3 및 Q4는 1가 탄화수소기이고, R36 및 R37은 알킬기, 아릴기, 알켄일기 또는 R36과 R37이 결합하여 환을 형성하는 지방족기를 동시에 만족시키지 않는 구조이다. R35 및 R38이 실릴기인 경우, R36, R37, Q3 및 Q4는 각각 탄소수 1 내지 6의 1가 탄화수소기 또는 수소원자가 아니다. R35 및 R36이 벤젠환을 축합한 구조를 형성하는 경우, Q3 및 Q4는 알킬기 및 페닐기가 아니다).
특허재출원 제2000-040586호 공보에 나타낸 바와 같이, 하기 화학식으로 표시되는 보레인 유도체:
Figure 112006024795366-pct00035
상기 식에서,
R39 내지 R46 및 Q8은 각각 독립적으로, 수소원자, 포화 또는 불포화의 탄화수소기, 방향족기, 헤테로환기, 치환아미노기, 치환보릴기, 알콕시기 또는 아릴옥시기이고,
Q5, Q6 및 Q7은 각각 독립적으로, 포화 또는 불포화의 탄화수소기, 방향족기, 헤테로환기, 치환아미노기, 알콕시기 또는 아릴옥시기이고,
Q7과 Q8의 치환기는 서로 결합하여 축합환을 형성할 수 있고,
s는 1 내지 3의 정수이고, s가 2이상인 경우, Q7은 상이할 수도 있다. 단, s가 1이고, Q5, Q6 및 R40이 메틸기이고, R46이 수소원자 또는 치환보릴기인 경우, 및 s가 3이고 Q7이 메틸기인 경우는 포함하지 않는다.
일본 특허공개 제1998-088121호에 나타낸 바와 같이, 하기 화학식으로 표시되는 화합물:
Figure 112006024795366-pct00036
상기 식에서,
Q9, Q10은 각각 독립적으로, 하기 화학식으로 표시되는 리간드를 나타내고, L6은 할로젠원자, 치환 또는 미치환의 알킬기, 치환 또는 미치환의 사이클로알킬기, 치환 또는 미치환의 아릴기, 치환 또는 미치환의 헤테로환기, -OR47(R47은 수소원자, 치환 또는 미치환의 알킬기, 치환 또는 미치환의 사이클로알킬기, 치환 또는 미치환의 아릴기, 또는 치환 또는 미치환의 헤테로환기이다) 또는 -O-Ga-Q11(Q12)(Q11 및 Q12는, Q9 및 Q10과 같은 의미를 나타낸다)로 표시되는 리간드를 나타낸다.
Figure 112006024795366-pct00037
상기 식에서,
환 A4 및 A5는 각각 치환기를 가질 수 있는 서로 축합한 6원 아릴환 구조이다.
이 금속 착체는 n형 반도체로서의 성질이 강하고, 전자 주입 능력이 크다. 더욱이, 착체 형성시의 생성 에너지도 낮기 때문에, 형성된 금속 착체의 금속과 리간드와의 결합성도 강하게 되고, 발광 재료로서의 형광 양자효율도 커지게 된다.
상기 식의 리간드를 형성하는 환 A4 및 A5의 치환기의 구체적인 예를 들면, 염소, 브롬, 요오드, 불소의 할로젠원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 스테아릴기, 트라이클로로메틸기 등의 치환 또는 미치환의 알킬기, 페닐기, 나프틸기, 3-메틸페닐기, 3-메톡시페닐기, 3-플루오로페닐기, 3-트라이클로로메틸페닐기, 3-트라이플루오로메틸페닐기, 3-나이트로페닐기 등의 치환 또는 미치환의 아릴기, 메톡시기, n-뷰톡시기, tert-뷰톡시기, 트라이클로로메톡시기, 트라이플루오로에톡시기, 펜타플루오로프로 폭시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로-2-프로폭시기, 6-(퍼플루오로에틸)헥실옥시기 등의 치환 또는 미치환의 알콕시기, 페녹시기, p-나이트로페녹시기, p-tert-뷰틸페녹시기, 3-플루오로페녹시기, 펜타플루오로페녹시기, 3-트라이플루오로메틸페녹시기 등의 치환 또는 미치환의 아릴옥시기, 메틸싸이오기, 에틸싸이오기, tert-뷰틸싸이오기, 헥실싸이오기, 옥틸싸이오기, 트라이플루오로메틸싸이오기 등의 치환 또는 미치환의 알킬싸이오기, 페닐싸이오기, p-나이트로페닐싸이오기, ptert-뷰틸페닐싸이오기, 3-플루오로페닐싸이오기, 펜타플루오로페닐싸이오기, 3-트라이플루오로메틸페닐싸이오기 등의 치환 또는 미치환의 아릴싸이오기, 사이아노기, 나이트로기, 아미노기, 메틸아미노기, 다이에틸아미노기, 에틸아미노기, 다이에틸아미노기, 다이프로필아미노기, 다이뷰틸아미노기, 다이페닐아미노기 등의 모노 또는 다이치환아미노기, 비스(아세톡시메틸)아미노기, 비스(아세톡시에틸)아미노기, 비스(아세톡시프로필)아미노기, 비스(아세톡시뷰틸)아미노기 등의 아실아미노기, 하이드록실기, 실록시기, 아실기, 카밤오일기, 메틸카밤오일기, 다이메틸카밤오일기, 에틸카밤오일기, 다이에틸카밤오일기, 프로필카밤오일기, 뷰틸카밤오일기, 페닐카밤오일기 등의 치환카밤오일기, 카복실산기, 설폰산기, 이미드기, 사이클로펜테인기, 사이클로헥실기 등의 사이클로알킬기, 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 안트라닐기, 페난트릴기, 플루오렌일기, 피렌일기 등의 아릴기, 피리딘일기, 피라진일기, 피리미딘일기, 피리다딘일기, 트라이아진일기, 인드린일기, 퀴놀린일기, 아크리딘일기, 피롤리딘일기, 다이옥산일기, 피페리딘일기, 모르폴리딘일기, 피페라딘일기, 트라이아틴일기, 카바졸릴기, 퓨란일기, 싸이오페 닐기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 싸이아졸릴기, 싸이아다이아졸릴기, 벤조싸이아졸릴기, 트라이아졸릴기, 이미다졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 푸라닐기 등의 헤테로환기등이 있다. 또한, 상기 치환기들을 서로 결합하여 6원 아릴환 또는 헤테로환을 형성할 수 있다.
전자를 수송하는 영역 또는 음극과 유기층의 계면영역에, 환원성 도펀트를 함유할 수 있다. 여기서, 환원성 도펀트란, 전자 수송성 화합물을 환원시킬 수 있는 물질로 정의된다. 따라서, 일정한 환원성을 갖는 다양한 물질이 사용된다. 예컨대, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로젠화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로젠화물, 희토류 금속의 산화물 또는 희토류 금속의 할로젠화물, 알칼리 금속의 유기 착체, 알칼리 토금속의 유기 착체, 희토류 금속의 유기 착체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 보다 구체적으로, 바람직한 환원성 도펀트로서는, Na(일함수: 2.36 eV), K(일함수: 2.28 eV), Rb(일함수: 2.16 eV) 및 Cs(일함수: 1.95 eV)로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속이나, Ca(일함수: 2.9 eV), Sr(일함수: 2.0 내지 2.5 eV), 및 Ba(일함수: 2.52 eV)로부터 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 토금속을 들 수 있다. 일함수가 2.9 eV 이하의 것이 특히 바람직하다. 이들 중, 보다 바람직한 환원성 도펀트는 K, Rb 및 Cs로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속이고, 보다 바람직하게는, Rb 또는 Cs이고, 가장 바람직하게는 Cs이다. 이들 알칼리 금속은, 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입역으로 비교적 소량 첨가되어 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 도모된다. 또한, 일함수가 2.9 eV 이하의 환원성 도펀트로서, 이들 2종 이상의 알칼리 금속의 조합이 바람직하고, 특히 Cs를 포함한 조합, 예컨대, Cs와 Na, Cs와 K, Cs와 Rb 또는 Cs와 Na와 K와의 조합이 바람직하다. Cs를 조합시켜 포함하는 것에 의해, 환원능력을 효율적으로 발휘할 수 있고, 전자 주입역에의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 도모된다.
본 발명에 있어서는 음극과 유기층 사이에 절연체 또는 반도체로 구성되는 전자 주입층을 추가로 설치할 수 있다. 이 때, 전류의 누출을 효율적으로 방지하여 전자 주입성을 향상시킬 수 있다. 이러한 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알카리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로젠화물 및 알카리 토금속의 할로젠화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, Li2O, LiO, Na2S, Na2Se 및 NaO를 들 수 있고, 바람직한 알카리 토금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로젠화물로서는, 예컨대, LiF, NaF, KF, LiCl, KC1 및 NaC1 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알카리 토금속의 할로젠화물로서는, 예컨대, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2 등의 불화물 또는 불화물이외의 할로젠화물을 들 수 있다.
또한, 전자 수송층을 구성하는 반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상을 조합한 것을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층을 구성하는 무기 화합물이, 미결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 전자 수송층이 이들 절연성 박막으로 구성되어 있으면, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에, 다크 스폿(dark spot) 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 무기 화합물로서는, 전술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알카리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로젠화물 및 알카리 토금속의 할로젠화물 등을 들 수 있다.
전자 주입층 또는 전자 수송층의 막 두께는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 내지 100 nm이다.
양극에 가장 가까운 유기층인 제 1 발광층 또는 제 1 유기층은 산화제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 제 1 발광층 또는 제 1 유기층에 함유되는 바람직한 산화제는 전자 흡인체 또는 전자 수용체이다. 바람직하게는 각종 퀴논 유도체, 다이사이아노키노다이메테인 유도체 또는 방향족 아민과 루이스산으로 형성된 염류이다. 특히 바람직한 루이스산은 염화철, 염화안티몬, 염화알루미늄 등이다.
음극에 가장 가까운 유기층인 발광층 또는 제 2 유기층은 환원제를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 바람직한 환원제는, 알칼리 금속, 알카리 토금속, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 산화물, 희토류 산화물, 알칼리 금속 할로젠화물, 알칼 리 토류 할로젠화물, 희토류 할로젠화물 또는 알칼리 금속과 방향족 화합물로 형성되는 착체이다. 특히 바람직한 알칼리 금속은 Cs, Li, Na, K이다.
4. 무기 화합물층
양극 및/또는 음극에 접하여 무기 화합물층을 가질 수 있다. 무기 화합물층은 부착 개선층으로 작용한다. 무기 화합물층에 사용되는 바람직한 무기 화합물로서는 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 산화물, 희토류 산화물, 알칼리 금속 할로젠화물, 알칼리 토류 할로젠화물, 희토류 할로젠화물, SiOx, AlOx, SiNx, SiON, AlON, GeOx, LiOx, LiON, TiOx, TiON, TaOx, TaON, TaNx, C 등 각종 산화물, 질화물, 산화질화물이다. 특히 양극에 접하는 층의 성분으로서는, SiOx, AlOx, SiNx, SiON, AlON, GeOx, C가 안정한 주입계면층을 형성하여 바람직하다. 또한, 특히 음극에 접하는 층의 성분으로서는 LiF, MgF2, CaF2, MgF2, NaF가 바람직하다. 무기 화합물층의 막 두께는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.1 nm 내지 100 nm이다.
발광층을 포함하는 각 유기층 및 무기 화합물층을 형성하는 방법은, 특히 한정되지 않지만, 예컨대, 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 또한, 얻어지는 유기 EL 소자의 특성이 균일하게 되고, 또한 제조시간이 단축될 수 있는 것으로부터, 전자 주입층과 발광층은 동일 방법으로 형성하는 것이 바람직하고, 예컨대, 전자 주입층을 증착법으로 제막하는 경우에는 발광층도 증착법으로 제막하는 것이 바람직하다.
5. 전극
양극으로서는, 일함수가 큰(예컨대, 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 인듐 산화주석(ITO), 인듐 산화아연, 주석, 산화아연, 금, 백금, 팔라듐등의 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 양극의 두께도 특히 한정되는 것은 아니지만, 10 내지 1000 nm의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 200 nm의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다.
음극에는, 일함수가 작은(예컨대, 4.0 eV 미만) 금속, 합금, 전기전도성 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 마그네슘, 알루미늄, 인듐, 리튬, 나트륨, 은 등의 1종 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한 음극의 두께도 특히 한정되는 것은 아니지만, 10 내지 1000 nm의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 10 내지 200 nm의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다. 양극 또는 음극의 적어도 한쪽은 발광층으로부터 방사된 빛을 외부로 효과적으로 끌어낼 수 있도록 실질적으로 투명하고, 보다 구체적으로는, 광투과율이 10% 이상의 값인 것이 바람직하다. 전극은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온플레이팅법, 전자빔증착법, CVD법, MOCVD법, 플라즈마 CVD 법 등에 의해 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 한편, 각 예에서 수득된 유기 EL 소자의 평가는 하기와 같다.
(1) 초기 색도: 미놀타제 CS1000을 이용하여, CIE1931 색도 좌표로써 색도를 측정했다. 발광효율을 산출, 평가했다.
(2) 발광 효율: 미놀타제 CS1000을 이용하여 측정한 휘도와, 그 때의 전류밀도로부터 산출했다.
(3) 구동전후의 색도차이: 실온으로 정전류에서 일정시간 구동한 후, 초기 색도와 같은 방법으로 구동후의 색도를 측정했다. 색도차이= 구동후의 색도-초기 색도로 했다. 구동시험시의 초기 휘도는 1000 cd/m2으로 했다.
(4) 이온화 포텐셜(이하, IP로 나타낸다): 대기중 광전자 분광측정장치(리켄계기제, AC-1)를 이용하여 측정했다. 재료(분말)에 조사한 자외선의 에너지에 대하여, 방출된 광전자를 1/2승으로 플로팅하여 광전자 방출 에너지의 초기 값을 IP로 했다.
(5) 친화성(이하, Af로 나타낸다): Af= IP-Eg로 했다(단, Eg는 자외?가시분광 광도계(시마즈제, UV-3100 PC)를 이용하여 재료의 용액(용매: 톨루엔)의 자외-가시광 흡수 스펙트럼을 측정하여, 그 장파장측 접선으로부터 산출한 광학적 밴드 갭을 나타낸다).
(6) 정공 또는 전자 이동도: 옵텔제 TOF-301을 이용하여 "비행 시간법"으로 측정했다.
실시예 1
(유기 EL 소자의 형성)
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명전극(양극) 부착 유리기판(지오마테크사 제품)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명전극 라인부착 유리기판을 진공 증착장치의 기판홀더에 장착하여, 우선 투명전극 라인이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명전극을 덮도록 하여 막 두께 60 nm의 N, N'-비스(N,N'-다이페닐-4-아미노페닐)-N,N-다이페닐-4,4'-다이아미노-1,1'-바이페닐막(이하「TPD232막」으로 약기한다)를 성막했다. 이 TPD232막은 정공 주입층으로 작용한다. TPD232막의 성막 후에, TPD232막상에 막 두께20 nm의 4,4'-비스〔N-(1-나프틸)-N-페닐아미노〕바이페닐막(이하「NPD 막」으로 약기한다)을 성막했다. 이 NPD 막은 정공 수송층으로 작용한다.
또한, NPD 막의 성막 후에, 막 두께 10 nm로 화학식 32로 표시되는 스타이릴 유도체 DPVDPAN과, 화학식 33으로 표시되는 B1을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 제 1 발광층(IP/Af(eV)= 5.66/2.73)으로 했다. 이 제 1 발광층은 청색 발광한다. 이어서, 막 두께 5 nm로 화학식 34로 표시되는 식 4,4-N, N-다이카바졸바이페닐막(이하「CBP 막」으로 약기한다)을 성막했다. 이 CBP 막은, 전하 장벽층(IP/Af〔eV〕= 5.86/2.41)으로 작용한다. 이어서, 30 nm에서 스타이릴 유도체 DPVDPAN과 화학식 35로 표시되는 Rl(형광피크 파장 545 nm)을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 황색 내지 적색계 발광층(Af= 2.73)으로 했다. 이 막상에 전자 수송층으로서 막 두께10 nm의 트리스(8-퀴놀린올)알루미늄막(이하「Alq 막」으로 약기한다)을 성막했다. 이어서, Li(Li 공급원: 사에스게터사 제품)와 Alq를 2원 증착시켜, 전자 주입층으로서 Alq:Li 막을 10 nm 형성했다. 이 Alq:Li 막상에 금속 Al을 150 nm 증착시켜 금속 음극을 형성하여 유기 EL 발광소자를 형성했다. 도 5(a)는 실시예 1의 전하 장벽층 전후의 에너지 준위도이다.
Figure 112006024795366-pct00038
Figure 112006024795366-pct00039
Figure 112006024795366-pct00040
Figure 112006024795366-pct00041
(유기 EL 소자의 성능평가)
이 소자는 직류 전압 6.5 V에서 발광 휘도 100 cd/m2, 효율 14 cd/A 였다. 본 재료로 제작한 소자는 CIE1931 색도 좌표로써 (x,y)=(0.281,0.281)이고 백색으로 확인되었다. 이 소자를 초기 휘도 1000 cd/m2로 정전류 구동한 결과, 수명은 1만시간으로 우수했다. 1만시간 구동후의 색도는 (0.291,0.290)이고, 1만시간 구동전후의 색차는 (0.010,0.009)로 우수한 것을 확인할 수 있었다. 실시예 1 및 하기의 실시예 2 내지 7 및 비교예 1 내지 5에서 수득된 유기 EL 소자의 초기 성능, 수명 및 내열성의 측정 결과를 표 1에 나타낸다. 이 표로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예의 유기 EL 소자는 종래의 것에 비해 발광효율이 높고, 색 변화가 적었다.
실시예 2
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 5 nm로 화학식 36으로 표시되는 CzTT 막을 성막하고, 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 5.90/2.41)으로 했다. 이 소자는 직류전압 6.5 V에서 발광 휘도103 cd/m2, 효율 13 cd/A 였다. 색도는 (0.293,0.282)이고, 백색 발광이 얻어졌다. 1만시간 구동전후의 색차 는 (0.012,0.011)이며, 고효율이고 색도 변화가 적은 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112006024795366-pct00042
실시예 3
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 2.5 nm로 화학식 37로 표시되는 BCP 막을 성막하고, 더욱이 BCP 막에 계속하여, 막 두께 2.5 nm로 화학식 38로 표시되는 NPD 막을 성막하여, 복수층으로 이루어지는 전하 장벽층(BCP의 IP/NPD의 Af(eV)= 5.93/2.20)으로 했다. 이 소자는 직류 전압 6.5 V에서 발광 휘도 99cd/m2, 효율 16 cd/A 였다. 색도는 (0.295,0.281)이고, 백색 발광이 얻어졌다. 1만시간 구동전후의 색차는 (0.008,0.007)이고, 고효율이고 색도 변화가 적은 것을 확인할 수 있었다.
Figure 112006024795366-pct00043
Figure 112006024795366-pct00044
비교예 1
(전하 장벽층의 친화성이 발광층에 비해 0.08 eV 작은 경우)
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 2.5 nm로 화학식 39로 표시되는 Alq 막을 성막하고, 더욱이 Alq 막에 계속하여 막 두께 2.5 nm로 화학식 40으로 표시되는 Cz1막을 성막하여, 복수층으로 이루어지는 전하 장벽층(Alq의 IP/Czl의 Af(eV)= 5.70/2.65)으로 했다. 이 소자는 직류 전압 6.5 V에서 발광 휘도 101 cd/m2, 효율 8 cd/A이고, 충분한 수준이 아니었다. 색도는 (0.286,0.283)이고, 백색 발광이 얻어졌다. 그러나, 1만시간 구동전후의 색차는 실시예 1 내지 3에 비해 컸다.
Figure 112006024795366-pct00045
Figure 112006024795366-pct00046
비교예 2
(전하 장벽층의 친화성이 발광층과 동등한 경우)
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 5 nm로 DPVDPAN 막을 성막하고, 전하 장벽층으로서 작용하지 않는 비도핑층(IP/Af(eV)= 5.66/2.73)을 설치했다. 이 소자는 직류 전압 6.5 V에서 발광 휘도 100 cd/m2, 효율 6 cd/A이고, 충분한 수준이 아니었다. 색도는(0.280,0.282)이고, 백색 발광이 얻어졌다. 그러나, 1만시간 구동전후의 색차는 실시예 1 내지 3에 비해 컸다. 도 5(b)는 비교예 2의 전하 장벽층 전후의 에너지 준위도이다.
비교예 3
(전하 장벽층의 친화성이 발광층에 비해 큰 경우)
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 5 nm로 화학식 41로 표시되는 TAZ 막을 성막하고, 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 6.30/2.88)으로 했다. 이 소자는 직류 전압 8.5 V에서 발광 휘도 98 cd/m2, 효율 9cd/A 였다. 색도는 (0.281,0.282)이고, 백색발광이 얻어졌다. 그러나, 1만시간 구동전후의 색차는 실시예 1 내지 3에 비해 매우 컸다. 도 5(c)는 비교예 3의 전하 장벽층 전후의 에너지 준위도이다.
Figure 112006024795366-pct00047
비교예 4
(전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 제 1 발광층에 비해 작은 경우)
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 막 두께 5 nm로 화학식 42로 표시되는 TCTA 막을 성막하고, 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 5.63/2.28)으로 했다. 이 소자는 직류 전압 7.0 V에서 발광 휘도 105 cd/m2, 효율 7 cd/A 였다. 색도는 (0.283,0.281)이고, 백색발광이 얻어졌다. 그러나, 1만시간 구동전후의 색차는 실시예 1 내지 3에 비해 매우 컸다. 도 5(d)는 비교예 4의 전하 장벽층 전후의 에너지 준위도이다.
Figure 112006024795366-pct00048
비교예 5
(전하 장벽층이 없는 경우)
실시예 1과 같이 소자를 제작했다. 단, 제 1 발광층 위에 제 2 발광층을 성막하고, 전하 장벽층은 성막하지 않았다. 이 소자의 색도는 (0.282,0.281)이고, 백색 발광이 얻어졌다. 그러나, 1만시간 구동전후의 색차는 실시예 1 내지 3에 비해 컸다.
실시예 4
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명전극(양극) 부착 유리기판(지오마테크사 제품)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명전극 라인부착유리기판을 진공 증착장치의 기판홀더에 장착하고, 우선 투명전극 라인이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명전극을 덮도록 하여 막 두께 60 nm의 TPD232막을 성막했다. 이 TPD232막은 정공 주입층으로서 작용한다. TPD232막의 성막에 계속하여, 이 TPD232막상에 막 두께 20 nm의 NPD 막을 성막했다. 이 NPD막은 정공 수송층으로서 작용한다.
또한, NPD 막의 성막에 계속하여, 막 두께 10 nm로 화학식 32로 표시되는 스타이릴 유도체 DPVDPAN과 화학식 33으로 표시되는 B1을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 제 1 발광층(IP/Af(eV)= 5.66/2.73)으로 했다. 이 제 1 발광층은 청색 발광한다. 이어서, 막 두께 5 nm에서 산화타이타늄막을 성막했다. 이 산화타이타늄막은 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 6.21/2.01)으로서 작용한다. 이어서, 30 nm로 스타이릴 유도체 DPVDPAN과 화학식 35로 표시되는 R1(형광피크 파장 545 nm)을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 황색 내지 적색계 발광층(Af= 2.73)으로 했다. 이 막상에, 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 Alq 막을 성막했다. 이어서, Li(Li 공급원: 사에스게터사 제품)와 Alq를 2원 증착시켜, 전자 주입층으로서 Alq:Li 막을 10 nm 형성했다. 이 Alq:Li 막상에 금속 Al을 150 nm 증착시켜 금속음극을 형성하여 유기 EL 발광소자를 형성했다.
이 소자는 직류전압 6.5 V에서 발광 휘도 100 cd/m2, 효율 13 cd/A 였다. 본 재료로 제작한 소자는 CIE1931 색도 좌표로써 (x, y)=(0.282,0.280)이고 백색으로 확인되었다. 1만시간 구동전후의 색차는 (0.011,0.012)이고 우수한 것을 확인할 수 있었다. 본 실시예의 유기 EL 소자는, 종래의 것에 비해 발광효율이 높고, 색 변화가 적었다. 더욱이 산화타이타늄을 산화게르마늄, 산화규소 또는 불화리튬으로 치환하더라도 동등한 성능이 얻어졌다.
실시예 5
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명전극(양극) 부착 유리기판(지오마테크사 제품)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명전극 라인 부착 유리기판을 진공 증착장치의 기판홀더에 장착하고, 우선 투명전극 라인이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명전극을 덮도록 하여 막 두께 60 nm의 TPD232막을 성막했다. 이 TPD232막은 정공 주입층으로서 작용한다. TPD232막의 성막에 계속하여, 이 TPD232막상에 막 두께 20 nm의 NPD 막을 성막했다. 이 NPD 막은 정공 수송층으로서 작용한다.
또한, NPD 막의 성막에 계속하여, 막 두께 10 nm로 화학식 32로 표시되는 스 타이릴 유도체 DPVDPAN과 화학식 33으로 표시되는 B1을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 제 1 발광층(IP/Af(eV)= 5.66/2.73)으로 했다. 이 제 1 발광층은 청색 발광한다. 이어서, 막 두께 5 nm로 화학식 34로 표시되는 CBP 막을 성막했다. 이 CBP 막은 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 5.86/2.41)으로서 작용한다. 이어서, 30 nm로 화학식 43으로 표시되는 카바졸 유도체와 화학식 44로 표시되는 이리듐 착체를 30:1.5의 중량비로 증착하여 성막하고, 적색 발광층(Af(eV)= 2.55)으로 했다. 이 막상에, 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 트리스(8-퀴놀린올)알루미늄막(이하「Alq 막」으로 약기한다)를 성막했다. 이어서, Li(Li 공급원: 사에스게터사 제품)와 Alq를 2원 증착시켜 전자주입층으로서 Alq:Li 막을 10 nm 형성했다. 이 Alq:Li 막상에 금속 Al을 150 nm 증착시켜 금속 음극을 형성하여 유기 EL 발광소자를 형성했다.
이 소자는 직류 전압 8.5 V에서 발광 휘도 101 cd/m2, 효율 12 cd/A 였다. 본 재료로 제작한 소자는 CIE1931 색도 좌표로써 (x, y)=(0.301,0.281)이고 백색으로 확인되었다. 이 소자를 초기 휘도 1000cd/m2로 정전류 구동 한 결과 수명은 5000시간이고, 우수했다. 5000시간 구동후의 색도는 (0.287,0.266)이고, 5000시간 구동전후의 색차는 (-0.014,-0.015)이고 우수한 것을 확인할 수 있었다. 본 실시예의 유기 EL 소자는 종래의 것에 비해 발광효율이 높고, 색 변화가 적었다.
Figure 112006024795366-pct00049
Figure 112006024795366-pct00050
실시예 6
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명전극(양극) 부착 유리기판(지오마테크사 제품)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명전극 라인부착 유리기판을 진공 증착장치의 기판홀더에 장착하고, 우선 투명전극 라인이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명전극을 덮도록 하여 막 두께 60 nm의 TPD232막을 성막했다. 이 TPD232막은 정공 주입층으로서 작용한다. TPD232막의 성막에 계속하여, 이 TPD232막상에 막 두께 20 nm의 NPD 막을 성막했다. 이 NPD 막은 정공 수송층으로서 작용한다.
또한, NPD 막의 성막에 계속하여, 막 두께 10 nm로 화학식 32로 표시되는 스타이릴 유도체 DPVDPAN과 화학식 33으로 표시되는 B1을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 제 1 발광층(IP/Af(eV)= 5.66/2.73)으로 했다. 이 제 1 발광층은 청색 발광한다. 이어서, 막 두께 5 nm로 화학식 34로 표시되는 CBP 막과 화학식 44로 표시되는 이리듐 착체를 30:1.5의 중량비로 증착 성막하고, 전하 장벽층 또한 적색 발광층(IP/Af(eV)= 5.86/2.41)으로 했다. 이어서, 30 nm로 화학식 42로 표시되는 카바졸 유도체와 화학식 45로 표시되는 이리듐 착체를 30:1.5의 중량비로 증착하여 성막하고, 녹색 발광층(Af(eV)= 2.55)으로 했다. 이 막상에, 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 트리스(8-퀴놀린올)알루미늄막(이하「Alq 막」으로 약기한다)을 성막했다. 이어서, Li(Li 공급원: 사에스게터사 제품)와 Alq를 2원 증착시켜, 전자 주입층으로서 Alq:Li 막을 10 nm 형성했다. 이 Alq:Li 막상에 금속 Al을 150 nm 증착시켜 금속 음극을 형성하고 유기 EL 발광소자를 형성했다.
이 소자는 직류 전압 8.5 V에서 발광 휘도 95 cd/m2, 효율 13 cd/A 였다. 본 재료로 제작한 소자는 CIE1931 색도 좌표로써 (x, y)=(0.300,0.295)이고 백색으로 확인되었다. 이 소자를 초기 휘도 1000 cd/m2로 정전류 구동 한 결과 수명은 6000시간이고, 우수했다. 6000시간 구동후의 색도는 (0.289,0.282)이며, 6000시간 구동전후의 색차는 (-0.011,-0.013)이고 우수한 것을 확인할 수 있었다. 본 실시예의 유기 EL 소자는 종래의 것에 비해 발광효율이 높고, 색 변화가 적었다.
Figure 112006024795366-pct00051
실시예 7
25 mm × 75 mm × 1.1 mm 두께의 ITO 투명전극(양극) 부착 유리기판(지오마테크사 제품)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명전극 라인부착 유리기판을 진공 증착장치의 기판홀더에 장착하여, 우선 투명전극 라인이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명전극을 덮도록 하여 막 두께 60 nm의 TPD232막을 성막했다. 이 TPD232막은 정공 주입층으로서 작용한다. TPD232막의 성막에 계속하여, 이 TPD232막상에 막 두께 20 nm의 NPD 막을 성막했다. 이 NPD 막은 정공 수송층으로서 작용한다.
또한, NPD 막의 성막에 계속하여, 막 두께 10 nm로 화학식 46으로 표시되는 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(DPVBi)(정공 이동도: 8 × 10-4 cm2/v?s)와, 화학식 47로 표시되는 4,4'-비스(다이페닐아미노)스틸벤(DPAVB)을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 제 1 발광층(IP/Af(eV)= 5.65/2.57)으로 했다. 이 제 1 발광층은 청색 발광한다. 이어서, 막 두께 5 nm로 화학식 34로 표시되는 CBP 막을 성막했다. 이 CBP 막은 전하 장벽층(IP/Af(eV)= 5.86/2.41)으로서 작용한다. 이어서, 30 nm로 화학식 39로 표시되는 Alq(전자 이동도: 1 × 10-6 cm2/v?s)와 화학식 35로 표시되는 Rl(형광피크 파장 545 nm)을 40:1의 중량비로 증착하여 성막하고, 황색 내지 적색계 발광층(Af(eV)= 3.00)으로 했다. 이 막상에, 전자 수송층으로서 막 두께 10 nm의 Alq 막을 성막했다. 이어서, Li(Li 공급원: 사에스게터사 제품)와 Alq를 2원 증착시켜, 전자 주입층으로서 Alq:Li 막을 10 nm 형성했다. 이 Alq:Li 막상에 금속 Al을 150 nm 증착시켜 금속 음극을 형성하고 유기 EL 발광소자를 형성했다.
이 소자는 직류전압 6.5 V에서 발광 휘도 99 cd/m2, 효율 11 cd/A 였다. 본 재료로 제작한 소자는 CIE1931 색도 좌표로써 (x, y)=(0.298,0.305)이고 백색으로 확인되었다. 이 소자를 초기 휘도 1000 cd/m2로 정전류 구동한 결과 수명은 1만시간이고 우수했다. 1만시간 구동후의 색도는 (0.308,0.317)이고, 한편 시간구동전후의 색차는 (0.010,0.012)이고 우수한 것을 확인할 수 있었다. 본 실시예의 유기 EL 소자는 종래의 것에 비해 발광효율이 높고, 색 변화가 적었다.
Figure 112006024795366-pct00052
Figure 112006024795366-pct00053
Figure 112006024795366-pct00054
실시예 5는 5000시간 구동전후이고, 실시예 6은 6000시간 구동전후이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 발광효율이 높고, 또한 색도 변화가 적기 때문에, 각종 표시장치(예컨대, 민생용 및 공업용 디스플레이, 구체적으로는 휴대전화, PDA, 차량 네비게이션, 모니터, TV 등의 각종 모노-컬러, 풀-컬러 표시장치), 각종 조명(백라이트 등) 등에 이용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 양극, 제 1 발광층, 전하 장벽층, 제 2 발광층, 음극이 순차로 적층되어 있고,
    상기 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 크고, 상기 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 1 발광층 및 제 2 발광층의 친화성보다 0.1 eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.2 eV 이상 크고, 상기 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 1 발광층 및 제 2 발광층의 친화성보다 0.2 eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
  3. 양극, 제 1 발광층, 제 1 전하 장벽층, 제 2 전하 장벽층, 제 2 발광층, 음극이 순차로 적층되어 있고, 상기 제 1 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.1 eV 이상 크고, 상기 제 2 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 2 발광층의 친화성보다 0.1 eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 전하 장벽층의 이온화 포텐셜이 상기 제 1 발광층의 이온화 포텐셜보다 0.2 eV 이상 크고, 상기 제 2 전하 장벽층의 친화성이 상기 제 2 발광층의 친화성보다 0.2 eV 이상 작은 유기 전기발광 소자.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층이 제 1 발광색의 도펀트를 함유하고, 상기 제 2 발광층이 제 2 발광색의 도펀트를 함유하는 유기 전기발광 소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    하나 이상의 전하 장벽층이 제 3 발광색의 도펀트를 함유하는 유기 전기발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 도펀트가 청색계, 녹색계 및 적색계로부터 선택되는 유기 전기발광 소자.
  8. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광 또는 적색계 발광인 유기 전기발광 소자.
  9. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광 또는 적색계 발광인 유기 전기발광 소자.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층 중 어느 하나의 발광층으로부터의 발광이 청색계 발광이고, 다른 발광층으로부터의 발광이 적색계 발광인 유기 전기발광 소자.
  11. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층이 정공 수송성 재료로 이루어지고, 상기 제 2 발광층이 전자 수송성 재료로 이루어지는 유기 전기발광 소자.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층의 정공 이동도가 10-5 cm2/v?s 이상이고, 상기 제 2 발광층의 전자 이동도가 10-6 cm2/v?s 이상인 유기 전기발광 소자.
  13. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    백색을 발광하는 유기 전기발광 소자.
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