KR101617885B1 - 유기 전계발광 소자 - Google Patents

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KR101617885B1
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Abstract

한 쌍의 전극; 및 한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자로서, 적어도 한 층의 유기층 중 적어도 임의의 한 층은 알킬 구조를 가지는 적어도 일 종의 탄화수소 화합물 및 전하 수송성 재료를 모두 포함하는, 유기 전계발광 소자를 제공한다.
유기 전계발광 소자, 발광층, 탄화수소 화합물, 전하 수송성 재료, 구동 전압, 외부 양자 효율, 내구성

Description

유기 전계발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 전기 에너지를 광으로 전환하고 발광할 수 있는 유기 전계발광 소자 (이하, "유기 EL 소자", "발광 소자" 또는 "소자"라고도 칭함) 에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 구동 전압 및 EL 외부 발광 효율이 우수한 유기 전계발광 소자에 관한 것이다.
최근, 유기 발광 재료 (유기 발광 소자) 를 사용하는 각종 디스플레이와 관련한 연구 및 발전이 활발하게 진행되고 있다. 우선, 유기 EL 소자는 저전압으로 고휘도의 광을 방출할 수 있는 유망한 디스플레이로서 대중의 주목을 끌고 있다.
또한, 최근에는, 인광 재료의 사용에 의해 소자의 고효율화가 진행되고 있다. 인광 재료로서, 이리듐 착체 및 백금 착체는 미국 특허 6,303,238, WO 00/57,676 및 WO 00/70,655에 기재되어 있다. 하지만, 구동 전압, 효율 및 내구성을 만족하는 소자는 이러한 기술로도 여전히 획득되지 않고 있다.
발광 효율을 향상시키기 위해서, 발광 재료 및 단일 결합만을 포함하는 재료만으로 이루어지는 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자가 JP-A-2006-120811 (본 명세서에서 사용되는 "JP-A"는 미심사 일본 특허 공개공보를 칭함) 에 기재되어 있으나, 단일 결합만으로 이루어진 화합물은 전하 수송을 베어링하는 π 전자가 없으므로, 따라서 이러한 화합물은 일반적으로 전하 수송성 재료로서 널리 사용된 방향족 화합물을 사용하는 경우와 비교하여 구동 전압의 점에서 불리한 것으로 추정된다.
인광 재료와 단환식 포화 탄화수소 화합물을 사용하는 것이 JP-A-2007-299825에 기재되어 있으나, 구동 전압을 저하시키는 것에 대한 설명은 없다.
또한, Japanese Journal of Applied Physics, 제 45권, 1B호, 442-446 항목 (2006년) 에는, 단일 결합만을 포함하는 탄화수소 화합물인 테트라테트라코탄 (tetratetracotane) 만이 금속 전극에 접촉하는 유기층 중에 사용되는 소자에 있어서, 수 나노미터의 매우 얇은 유기층에서는 인가된 전압이 낮아지나, 10 나노미터 두께를 가지는 유기층의 경우에는 저항이 크고 전류가 거의 흐르지 않는다는 것이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 구동 전압이 낮고 EL 외부 양자 효율이 우수한 발광 소자를 제공하는 것이다.
상기 목적은 다음 수단들에 의해 달성된다.
[1] 한 쌍의 전극; 및
한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자로서,
적어도 한 층의 유기층 중 적어도 어느 층은 알킬 구조를 가지는 적어도 일 종의 탄화수소 화합물 및 전하 수송성 재료의 양자를 포함하는, 유기 전계발광 소자.
[2] 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 이중 결합을 포함하지 않고 에틸렌 구조 (-CH2CH2-) 를 포함하는 포화 탄화수소 화합물인, [1]에 기재된 유기 전계발광 소자.
[3] 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 포화 직쇄 탄화수소 화합물인, [1] 또는 [2]에 기재된 유기 전계발광 소자.
[4] 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 실온에서 고체인, [1] 내지 [3] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[5] 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 0.1 ~ 25wt.%의 양으로 유기층 내에 포함되는, [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[6] 발광층은 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물을 포함하는, [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[7] 발광층은 적어도 일 종의 인광 재료를 포함하는, [1] 내지 [6] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[8] 전하 수송성 재료는 정공 수송성 재료인, [1] 내지 [7] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[9] 발광층은 금속 착체 인광 재료를 포함하는, [1] 내지 [8] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[10] 발광층은 이리듐 착체 재료 또는 백금 착체 재료를 포함하는, [1] 내지 [9] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
[11] 발광층은 4좌 배위자를 가지는 백금 착체 재료를 포함하는, [1] 내지 [10] 중 어느 것에 기재된 유기 전계발광 소자.
본 발명은 구동 전압이 낮고, EL 외부 양자 효율 및 내구성이 우수한 유기 전계발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 소자 (이하, "본 발명의 소자"라 칭하는 경우가 있음) 는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층 (유기 화합물만을 포함하는 층일 수 있거나, 또는 유기 화합물 및 무기 화합물을 포함하는 층일 수 있다) 을 포함하는 유기 전계발광 소자이고, 적어도 한 층의 유기층의 적어도 어느 층은 알킬 구조를 가지는 적어도 일 종의 탄화수소 화합물 및 전하 수송성 재료의 양자를 포함한다.
일반적으로, 적층형 유기 전자 소자의 유기 필름 계면에서의 전하 (전자/정공) 주입에 있어서, 인접한 2가지 재료의 상호 이온화 전위 (Ip) 및 상호 전자 친화도 (Ea) 가 작은 경우, 전하 주입의 장해가 작고, 유기 전계발광 소자의 구동 전압이 감소될 수 있으나, 재료의 Ip 및 Ea 이외에, 재료의 분자들 간의 상호 작용에서 유래하는 에너지 준위가 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 유기층에서의 전하 수송에 대해서, 재료의 분자들 사이의 상호작용을 적절히 제어함으로써, 전하 이동도를 크게 할 수 있고, 소자의 구동 전압을 낮출 수 있다. 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 전하 수송 재료와 같이 적절히 이용함으로써, 재료의 분자들 간의 상호작용을 제어할 수 있는 가능성이 있고, 결과적으로 구동 전압을 보다 낮출 수 있게 된다. 또한, 소자의 구동시 재료의 분자들 간의 상호작용 상태 (예를 들어, 회합 상태) 에서의 변화는, 소자의 특성 변화를 야기하고, 휘도 (즉, 소자의 수명 기간) 의 저하를 일으킬 수 있으나, 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 전하 수송성 재료와 같이 적절히 이용하여 안정한 상호작용 상태를 미리 형성함으로써 이 문제를 피할 수 있는 가능성이 있다. 본 발명의 유기 전계발광 소자에 사용된 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 화학 안정성이 우수하고, 소자의 구동중 재료의 분해 등의 특성 변화가 거 의 없고, 그리고 상기 재료의 분해물로 인한 유기 전계발광 소자의 효율 저감 및 소자의 수명기간 저하를 방지할 수 있다.
본 발명에서의 알킬기는 치환기를 갖지 않는 알킬기 (비치환 알킬기) 뿐만 아니라, 치환기를 갖는 알킬기 (치환 알킬기) 도 포함한다. 알킬 구조는 적어도 알킬렌 구조 또는 알킬기 중 어느 하나를 가지는 구조이다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 탄소 원자 및 수소 원자 (중수소 원자 포함) 만으로 이루어지는 화합물이고, 알킬 구조 이외에 알킬 구조 및 치환기의 혼용물도 포함한다.
알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 바람직한 실시형태로서, 분자 내에 이중 결합을 포함하지 않는 구조 및 적어도 "-CH2CH2-" 로 표시된 구조를 포함하는 구조를 구비하는 구조가 예시되며, 이것은 직쇄 구조, 분지 구조, 또는 환상 구조일 수 있다.
직쇄 구조로서, 예를 들어, (CH2)n 및 (CH2)nCH3 (n은 2 ~ 100의 정수임) 를 들 수 있고, 분지 구조로서, (CH2)nCH(CH3)2, (CH2)nC(CH3)3, [(CH2)n]3CH, 및 [(CH2)n]4C (n은 2 ~ 100의 정수임) 를 들 수 있으며, 그리고 환상 구조로서, 시클로프로판 구조, 시클로부탄 구조, 시클로펜탄 구조, 시클로헥산 구조, 시클로옥탄 구조, 시클로도데칸 구조, 및 데칼린 구조를 들 수 있다. 이 구조들 중에서, 직쇄 구조의 (CH2)n 및 (CH2)nCH3 (n은 2 ~ 100의 정수임) 이 바람직하고, n이 2 ~ 50의 정수인 것이 보다 바람직하며, n이 2 ~ 30의 정수인 것이 특히 바람직하다. 일 분자 내에 포함된 알킬 구조의 수는 1, 2 이상일 수 있다. 2 이상의 알킬 구조가 일 분자 내에 포함되는 경우, 복수의 알킬 구조는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
알킬 구조 이외의 치환기는 탄소 원자 및 수소 원자 (중수소 원자 포함) 만을 포함하고, 본 발명의 알킬 구조를 포함하지 않는 구조이고, 예를 들면, 벤젠 구조, 나프탈렌 구조, 안트라센 구조, 아센 구조, 피렌 구조, 트리페닐렌 구조, 테트라페닐렌 구조, 아다만탄 구조 및 디아다만탄 구조를 들 수 있고, 그 중에서 벤젠 구조, 나프탈렌 구조, 안트라센 구조, 트리페닐렌 구조, 및 아다만탄 구조가 바람직하고, 벤젠 구조 및 아다만탄 구조가 보다 바람직하며, 아다만탄 구조가 특히 바람직하다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 바람직한 실시형태로서, 분자 내에 이중 결합을 포함하지 않고, 에틸렌 구조 (-CH2CH2-) 를 포함하는 포화 탄화수소 화합물이 바람직하다. 직쇄 포화 탄화수소 화합물이 무엇보다도 바람직하다. 직쇄 포화 탄화수소 화합물은, 예를 들어, 구체예에서 후술되는 예시 화합물 1-1 내지 1-10 으로 표시되는 것과 같은 직쇄 알칸을 의미한다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 또 다른 실시형태로서, 알킬 구조 및 아다만탄 구조를 포함하는 화합물이 바람직하고, 알킬 구조, 아다만탄 구조 및 아릴 구조를 포함하는 화합물이 보다 바람직하다. 이것은, 구동 중에서 의 열적 영향에 의한 유기층의 상태 변화를 일반적으로 유기 전계발광 소자에서의 휘도 저하의 원인으로 생각하고, 그러한 변화를 억제하기 위해서 높은 유리 전이 온도를 가지는 재료를 선택하는 것이 일반적으로 바람직하다고 생각하기 때문이다.
알킬 구조 및 아다만탄 구조를 포함하는 탄화수소 화합물, 또는 알킬 구조, 아다만탄 구조 및 아릴 구조를 포함하는 탄화수소 화합물은, 예를 들어, 다음 식 (1)로 표시될 수 있다.
Figure 112009012455842-pat00001
식 (1)에서, R1 ~ R4 및 X1 ~ X12 의 각각은 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 또는 아릴기를 나타내고, 그들 중 적어도 하나는 "-CH2CH2-" 로 표시된 구조를 포함한다.
식 (1)에서, R1 ~ R4 및 X1 ~ X12 로 표시된 알킬기는 아다만탄 구조 또는 아릴 구조로 치환될 수 있고, 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 70 이고, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 50 이며, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30 이고, 더욱 더 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 10이며, 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 6 이고, 가장 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 6인 직쇄 알킬기이다
식 (1)에서, R1 ~ R4 및 X1 ~ X12 로 표시되는 알킬기로서, 예를 들어, n- C50H101 기, n-C30H61 기, 3-(3,5,7-트리페닐아다만탄-1-일)프로필기 (탄소 원자수 31), 트리틸기 (탄소 원자수 19), 3-(아다만탄-1-일)프로필기 (탄소 원자수 13), 9-데카릴기 (탄소 원자수 10), 벤질기 (탄소 원자수 7), 시클로헥실기 (탄소 원자수 6), n-헥실기 (탄소 원자수 6), n-펜틸기 (탄소 원자수 5), n-부틸기 (탄소 원자수 4), n-프로필기 (탄소 원자수 3), 시클로프로필기 (탄소 원자수 3), 에틸기 (탄소 원자수 2), 및 메틸기 (탄소 원자수 1) 를 들 수 있다.
식 (1)에서 R1 ~ R4 및 X1 ~ X12 로 나타낸 탄소 원자수 6 ~ 30인 아릴기는 아다만탄 구조 또는 아릴 구조로 치환될 수 있고, 탄소 원자수는 바람직하게 6 ~ 30이고, 보다 바람직하게 6 ~ 20이며, 보다 더 바람직하게 6 ~ 15이고, 특히 바람직하게 6 ~ 10이며, 가장 바람직하게 6 이다.
식 (1)에서 R1 ~ R4 및 X1 ~ X12 로 나타낸 아릴기로서, 예를 들어, 1-피레닐기 (탄소 원자수 16), 9-안트라세닐기 (탄소 원자수 14), 1-나프틸기 (탄소 원자수 10), 2-나프틸기 (탄소 원자수 10), p-t-부틸페닐기 (탄소 원자수 10), 2-m-자일릴기 (탄소 원자수 8), 5-m-자일릴기 (탄소 원자수 8), o-톨릴기 (탄소 원자수 7), m-톨릴기 (탄소 원자수 7), p-톨릴기 (탄소 원자수 7), 및 페닐기 (탄소 원자수 6) 를 들 수 있다.
식 (1)에서 R1 ~ R4 는 수소 원자, 또는 알킬기, 또는 아릴기를 나타낼 수 있지만, 상술한 바와 같이 높은 유리 전이 온도가 바람직하다는 관점에서, 적어도 하나가 아릴기인 것이 바람직하고, 적어도 두개가 아릴기인 것이 보다 바람직하고, 3 또는 4개가 아릴기인 것이 특히 바람직하다.
식 (1)에서 X1 ~ X12 는 수소 원자, 또는 알킬기, 또는 아릴기를 나타낼 수 있지만, 수소 원자 또는 아릴기가 바람직하고, 수소 원자가 특히 바람직하다.
본 발명의 유기 전계발광 소자가 진공 증착 공정 또는 용액 코팅 공정에 의해 제조되기 때문에, 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 분자량은 증착 적합성 및 용해성 관점에서 바람직하게 2,000 이하이고, 보다 바람직하게 1,200 이하이고, 특히 바람직하게 1,000 이하이다. 또한, 증착 적합성 관점에서, 분자량이 너무 작은 경우 증기압이 작아지고, 기상에서 고상으로의 전이가 일어나지 않고, 유기층의 형성이 곤란하여, 분자량이 250 이상인 것이 바람직하고, 350 이상인 것이 보다 바람직하며, 400 이상인 것이 특히 바람직하다.
본 발명에서는 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 실온 (25℃) 에서 고체 상태인 것이 바람직하고, 실온 (25℃) ~ 40℃ 의 범위에서 고체 상태인 것이 보다 바람직하며, 실온 (25℃) ~ 60℃ 범위에서 고체 상태인 것이 특히 바람직하다.
실온 (25℃) 에서 고체를 형성하지 않는 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 사용되는 경우, 고체 상은 기타 재료들과의 혼용에 의해 형성될 수 있다
예를 들어, 알킬 구조를 갖는 화합물에서, 알킬쇄가 분지되는 경우 녹는점이 낮아지므로, 따라서 알킬 구조가 분지 구조인 경우, 기타 재료들과 혼용하는 것이 바람직하다.
기타 재료들로서, 실온 (25℃) 에서 고체인 것이 보다 바람직하고, 본 발명 에서는 후술되는 전하 수송성 재료를 들 수 있다. 구체적으로, 분자량 250 이상의 인돌 유도체, 카르바졸 유도체 및 방향족 제 3급 아민 화합물이 바람직하다.
본 발명에서, 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 용도에 제한되지 않으며, 유기층들 중 임의의 층에 포함될 수 있다. 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 도입되는 층으로서, 그 화합물은 후술되는 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 블록층 중 어느 한 층 또는 2층 이상에 도입되는 것이 바람직하고, 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 한 층 또는 2층 이상에 도입되는 것이 보다 바람직하며, 발광층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 어느 한 층 또는 2층 이상에 도입되는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물과 같이 사용되는 전하 수송성 재료는 전자 수송성 재료 또는 정공 수송성 재료이고, 바람직하게 정공 수송성 재료이다. 여기서 전자 수송성 재료는 후술되는 전자 수송성 호스트 재료, 전자 수송성 재료 및 전자 주입 재료를 의미하고, 정공 수송성 재료는 후술되는 정공 수송성 호스트 재료, 정공 수송성 재료 및 정공 주입 재료를 의미한다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 발광층 내에 포함되는 경우, 그 화합물은 후술되는 발광성 도펀트 (또한 "발광 재료"라 칭함) 및 전하 수송성 호스트 재료와 같이 사용된다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물과 같이 사용되는 호스트 재료는 정공 수송성 호스트 재료 또는 전자 수송성 호스트 재료일 수 있으나, 정공 수 송성 호스트 재료가 바람직하게 사용된다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 유기층에 사용하는 경우, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 함량이 전하 수송성 재료의 전하 수송성 성질을 억제하지 않을 정도로 제한될 필요가 있다. 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 바람직하게 0.1 ~ 70 wt.% 양으로 포함되고, 보다 바람직하게 0.1 ~ 30wt.%, 특히 바람직하게 0.1 ~ 25wt.% 양으로 포함된다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 복수의 유기층에 사용하는 경우, 각 층에서 상기 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 임의의 유기층에 일 종만으로 포함될 수 있거나, 알킬 구조를 갖는 복수의 탄화수소 화합물이 임의의 비율로 혼용되어 포함될 수도 있다.
이하에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 구체예를 나타내지만, 본 발명은 이들 화합물에 제한되지 않는다.
Figure 112009012455842-pat00002
Figure 112009012455842-pat00003
Figure 112009012455842-pat00004
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은 원료로서 적당한 알킬 할라이드로 합성될 수 있다. 예를 들어, 알킬 할라이드가 인듐과 서로 커플링 반응될 수 있다 (문헌 1). 알킬 할라이드는 알킬 구리 시약으로 변환되고, 방향족 화합물의 그리너드 (Grignard) 시약과 커플링될 수 있다 (문헌 2). 알킬 할라이드는 적당한 아릴붕산 및 팔라듐 촉매를 사용하여 커플링될 수 있다 (문헌 3).
문헌 1: Tetrahedron Lett., 39, 9557-9558 (1998)
문헌 2: Tetrahedron Lett., 39, 2095-2096 (1998)
문헌 3: J. Am. Chem. Soc., 124, 13662-13663 (2002)
또한, 알킬 구조 및 아다만탄 구조를 포함하는 탄화수소 화합물을 상기 방법 에 의해서 합성할 수 있다. 또한, 아다만탄 또는 할로겐화 아다만탄 및 알킬 할라이드 또는 알킬마그네슘 할라이드 (그리너드 시약) 를 적당히 혼용하여 탄화수소 화합물을 합성할 수 있다.
아릴기를 갖는 아다만탄 구조를 아다만탄 또는 할로겐화 아다만탄 및 상응하는 아릴렌 또는 아릴 할라이드의 적당한 혼용으로 합성할 수 있다.
또한, 상기 제조방법에 있어서, 정의된 치환기가 일정한 합성법의 조건하에서 변하거나 또는 그 방법을 수행하기에 부적절한 경우, 관능기의 보호 또는 관능기의 릴리스 (예를 들어, T.W. Greene, Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons Inc. (1981)) 의 수단에 의해 용이하게 제조가 가능하다. 또한, 필요하다면, 치환기의 도입과 같이, 반응 프로세서의 순서를 임의로 변경하는 것도 가능하다.
유기 전계발광 소자:
이하, 본 발명의 소자를 상세히 설명한다.
본 발명의 유기 전계발광 소자는 한 쌍의 전극 및 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자이고, 적어도 임의의 한 층의 유기층은 알킬 구조를 갖는 적어도 일 종의 탄화수소 화합물 및 전하 수송성 재료의 양자를 포함한다.
즉, 본 발명의 전계발광 소자는 기판 상에 캐소드 및 애노드, 두 전극 사이에서 발광층을 포함하는 유기층을 구비한다. 전계발광 소자의 성질상, 캐소드 및 애노드 중 적어도 어느 하나의 전극이 투명한 것이 바람직하다.
유기 전계발광 소자에서 사용하기 위한 기판, 캐소드 및 애노드는 예를 들어, JP-A-2007-324309, 단락 [0085] ~ [0104] 및 JP-A-2007-266458, 단락 [0064] ~ [0084]에 상세히 기재되어 있고, 이들 사항을 본 발명에 적용할 수 있다.
유기층:
본 발명의 유기층을 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자는 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 구비한다. 발광층 이외의 유기층으로서, 상술한 바와 같이 정공 수송층, 전자 수송층, 전하 블록층, 정공 주입층 및 전자 주입층이 예시된다.
본 발명의 유기층의 적층 형태로서, 애노드 측으로부터 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층의 적층의 실시형태가 바람직하다. 또한, 정공 주입층이 정공 수송층과 애노드 사이에 제공되고, 및/또는 전자 수송성 중간층이 발광층과 전자 수송층 사이에 제공된다. 또한, 발광층과 정공 수송층 사이의 정공 수송성 중간층, 및 캐소드와 전자 수송층 사이의 전자 주입층이 각각 제공될 수도 있다.
또한, 각 층은 복수의 2차 층으로 분할될 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서, 유기층을 구성하는 각 층은 바람직하게 진공 증착법 및 스퍼터링법과 같은 건식 제막법, 습식 코팅법, 전사법, 인쇄법, 및 잉크젯법 중 임의의 방법으로 형성될 수 있다.
발광층:
발광층은 전계 인가시 애노드, 정공 주입층 또는 정공 수송층으로부터 정공을 받고, 그리고 캐소드, 전자 주입층 또는 전자 수송층으로부터 전자를 받아서, 정공 및 전자의 재결합의 장을 제공하여 발광하는 기능을 가지는 층이다.
본 발명의 발광층이 호스트 재료 및 발광성 도펀트의 혼합층으로 구성되는 것이 바람직하다.
발광층의 세부 내용을 이후의 호스트 재료의 항목에서 설명한다.
본 발명에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 발광층에 포함되는 것이 바람직하다. 발광층에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물, 바람직하게 알킬 구조 및 아다만탄 구조를 갖는 탄화수소 화합물, 발광성 도펀트 (발광 재료), 및 호스트 재료를 함께 사용하는 것에 의해, 발광층으로의 전하 주입 및 발광층에서의 전하 수송이 개선되고, 구동 전압의 저감 효과가 획득되어, 바람직하다.
본 발명의 발광성 도펀트로서, 인광 재료 및 형광 (fluorescent) 재료가 사용될 수 있다.
색순도를 개선하고, 발광 파장 영역을 확장하기 위해서, 본 발명의 발광층이 2종 이상의 발광성 도펀트를 포함할 수 있고, 적어도 일종의 인광 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
형광 발광성 도펀트:
형광 발광성 도펀트의 예는 일반적으로 벤조옥사졸, 벤즈이미다졸, 벤조티아졸, 스티릴벤젠, 폴리페닐, 디페닐부다디엔, 테트라페닐부타디엔, 나프탈이미드, 쿠마린, 피란, 페리논, 옥사디아졸, 알다진, 피라리딘, 시클로펜타디엔, 비스스티릴안트라센, 퀴나크리돈, 피롤로피리딘, 티아디아조로피리딘, 시클로펜타디엔, 스티릴아민, 방향족 디메틸리딘 화합물, 축합 폴리시클릭 방향족 화합물 (안트라센, 페난트롤린, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 펜타센 등), 및 8-퀴놀리놀, 피로메텐 착체, 및 희토류 착체의 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 고분자 화합물, 예를 들어, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌 등, 유기 실란, 및 그 유도체를 포함한다.
인광 발광성 도펀트:
인광 발광성 도펀트로서, 일반적으로 전이 금속 원자 또는 란타노이드 (lanthanoid) 원자를 포함하는 착체를 들 수 있다.
예를 들어, 전이 금속 원자는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게 루테늄, 로듐, 팔라듐, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 금, 은, 구리 및 백금을 들 수 있고, 보다 바람직하게 레늄, 이리듐 및 백금, 보다 더 바람직하게 이리듐 및 백금을 들 수 있다.
란타노이드 원자로서, 예를 들어, 란타늄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 및 루테튬을 들 수 있고, 이들 란타노이드 원자 중 세륨, 네오디뮴, 유로퓸 및 가돌리늄이 바람직하다.
착체의 배위자의 예로서, 예를 들어, G. Wilkinson 등 저, Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press 사 (1987년 발행), H. Yersin 저, Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds, Springer-Verlag 사 (1987년 발행), 및 Akio Yamamoto 저, 유기 금속 화학 -기초와 응용- (Organic Metal Chemistry -Elements and Applications), Shokabo Publishing Co. (1982년 발행) 에 기재된 배위자를 들 수 있다.
배위자의 구체예로서, 할로겐 배위자 (바람직하게 염소 배위자), 방향족 탄소환 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 5 ~ 30 , 보다 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 시클로펜타디에닐 음이온, 벤젠 음이온, 나프틸 음이온 등), 함질소 헤테로환 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 5 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐피리딘, 벤조퀴놀린, 퀴놀리놀, 비피리딜, 페난트롤린 등), 디케톤 배위자 (예를 들어, 아세틸아세톤 등), 카르복실산 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 16, 예를 들어, 아세트산 배위자 등), 알코올레이트 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 예를 들어, 페놀레이트 배위자 등), 실릴옥시 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 40, 보다 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 30, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 20, 예를 들어, 트리메틸실릴옥시 배위자, 디메틸-tert-부티실릴옥시 배위자, 트리페닐실릴옥시 배위자 등), 탄소 모노옥사이드 배위자, 이소니트릴 배위자, 시아노 배위자, 포스포러스 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 40, 보다 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 30, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 20, 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 예를 들어, 트리페닐포스핀 배위자 등), 티올레이트 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 예를 들어, 페닐티올레이트 배위자 등), 포스핀 옥사이드 배위자 (바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 8 ~ 30, 보다 더 바람직하게 탄소 원자수 18 ~ 30, 예를 들어, 트리페닐포스핀 옥사이드 배위자 등) 를 바람직하게 들 수 있고, 보다 바람직하게 함질소 헤테로환 배위자를 들 수 있다.
이 착체들은 일 화합물 중에 하나의 전이 금속 원자를 가질 수 있거나, 또는 2이상의 전이 금속 원자를 가지는 다핵 착체로 불리는 것일 수 있다. 이들은 이종의 금속 원자를 동시에 포함할 수 있다.
그 중에서, 발광성 도펀트의 구체예로서, 미국 특허 6,303,238B1, 6,097,147, WO 00/57,676, WO 00/70,655, WO 01/08,230, WO 01/39,234A2, WO 01/41,512A1, WO 02/02,714A2, WO 02/15,645A1, WO 02/44,189A1, WO 05/19,373A2, JP-A-2001-247859, JP-A-2002-302671, JP-A-2002-117978, JP-A-2003-133074, JP-A-2002-235076, JP-A-2003-123982, JP-A-2002-170684, EP 1,211,257, JP-A-2002-226495, JP-A-2002-234894, JP-A-2001-247859, JP-A-2001-298470, JP-A-2002-173674, JP-A-2002-203678, JP-A-2002-203679, JP-A-2004-357791, JP-A-2006-256999, JP-A-2007-19462, JP-A-2007-84635, 및 JP-A-2007-96259 에 개시된 인광 화합물을 들 수 있다. 보다 바람직한 발광성 도펀트로서, Ir 착체, Pt 착체, Cu 착체, Re 착체, W 착체, Rh 착체, Ru 착체, Pd 착체, Os 착체, Eu 착체, Tb 착체, Gd 착체, Dy 착체, 및 Ce 착체를 들 수 있다. Ir 착체, Pt 착체 및 Re 착체가 매우 바람직하고, 금속-탄소 결합, 금속-질소 결합, 금속-산소 결합 및 금속- 황 결합 중 적어도 하나의 배위 양식을 포함하는 Ir 착체, Pt 착체 및 Re 착체가 바람직하다. 또한, 발광 효율, 구동 내구성, 색도 등의 관점에서 3좌 이상의 다좌 배위자를 포함하는 Ir 착체, Pt 착체 및 Re 착체가 특히 바람직하고, Ir 착체 및 Pt 착체가 가장 바람직하다. 4좌 배위자를 가지는 Pt 착체가 무엇보다도 바람직하다.
발광성 도펀트는 특별히 제한되지 않지만, 인광 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 발광층 중에 금속 착체 인광 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 금속 착체 인광 재료로서, 이리듐 착체 인광 재료 또는 백금 착체 인광 재료를 사용하는 것이 보다 바람직하고, 4좌 배위자를 갖는 백금 착체 인광 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하나, 다른 인광 재료도 혼용되어 사용될 수 있다.
착체 인광 재료로서, Coordination Chemistry Reviews, 250, 2093-2126 (2006) 에 기재된 화합물을 들 수 있다.
이리듐 착체 인광 재료로서, WO 00/70,655, WO 01/41,512, WO 02/5,645, JP-A-2002-117978, WO 04/085,450, WO 06/121,811, WO 05/019,373, 및 WO 05/113,704 에 개시된 화합물을 들 수 있다.
백금 착체 인광 재료로서, WO 00/57,676 에 개시된 화합물을 들 수 있다.
4좌 배위자를 갖는 백금 착체 (인광) 재료로서, 미국 특허 6,653,654, WO 04/099,339, WO 04/108,857, JP-A-2005-310733, JP-A-2005-317516, JP-A-2006-261623, JP-A-2006-93542, JP-A-2006-256999, WO 06/098,505, JP-A-2007-19462, JP-A-2007-96255, JP-A-2007-96259, WO 05/042,444, JP-A-2006-232784, 미국 특허 0,134,461, 및 WO 05/042,550 에 개시된 화합물을 바람직하게 들 수 있다.
4좌 배위자를 갖는 백금 착체 (인광) 재료로서는, 배위자의 부분 구조로서 2-아릴피리딘 유도체, 2-(1-피라졸릴)피리딘 유도체, 또는 1-아릴피라졸 유도체를 포함하는 것이 바람직하고, 배위자의 부분 구조로서 2-아릴피리딘 유도체 또는 2-(1-피라졸릴)피리딘 유도체를 포함하는 것이 보다 바람직하고, 배위자의 부분 구조로서 2-(1-피라졸릴)피리딘 유도체를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
배위자의 부분 구조 (예를 들어, 2-아릴피리딘 유도체, 2-(1-피라졸릴)피리딘 유도체, 및 1-아릴피라졸 유도체) 는 적당한 부위에서 연결되어 4좌 배위자를 구성한다.
2-아릴피리딘 유도체가 배위자의 부분 구조로 포함되는 경우, 연결 위치는 바람직하게 피리딘환의 6-위치, 또는 아릴기의 피리딘환에 대한 메타-위치이고, 보다 바람직하게 피리딘환의 6-위치끼리, 또는 아릴기의 피리딘환에 대한 메타 위치끼리이며, 특히 바람직하게 피리딘환의 6-위치끼리이다.
2-(1-피라졸릴)피리딘 유도체가 배위자의 부분 구조로 포함되는 경우, 연결 위치는 바람직하게 피리딘환의 6-위치, 또는 1-피라졸릴기의 4-위치이고, 보다 바람직하게 피리딘환의 6-위치끼리, 또는 1-피라졸릴기의 4-위치끼리이며, 특히 바람직하게 피리딘환의 6-위치끼리이다.
1-아릴피라졸 유도체가 배위자의 부분 구조로 포함되는 경우, 연결 위치는 바람직하게 피라졸환의 3-위치, 또는 아릴기의 피라졸환에 대한 메타-위치이고, 보다 바람직하게 피라졸환의 3-위치끼리, 또는 아릴기의 피라졸환에 대한 메타-위치 끼리이며, 특히 바람직하게 피라졸환의 3-위치끼리이다.
배위자의 부분 구조는 단일 결합 또는 2가 연결기를 통해 연결될 수 있으나, 2가 연결기가 바람직하다. 2가 연결기의 예로서, 예를 들어, 메틸렌 연결, 에틸렌 연결, 페닐렌 연결, 질소 원자 연결, 산소 원자 연결, 황 원자 연결, 및 실리콘 원자 연결이 바람직하고, 메틸렌 연결, 질소 원자 연결, 및 실리콘 원자 연결이 보다 바람직하며, 그리고 메틸렌 연결이 특히 바람직하다. 메틸렌 연결기로서, 구체적으로 메틸렌기 (-CH2-), 메틸메틸렌기 (-CHMe-), 플루오로메틸메틸렌기 (-CFMe-), 디메틸메틸렌기 (-CMe2-), 메틸페닐메틸렌기 (-CMePh-), 디페닐메틸렌기 (-CPh2-), 9,9-플루오렌디일기, 1,1-시클로펜탄디일기, 및 1,1-시클로헥산디일기를 들 수 있다. 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 9,9-플루오레닐기, 1,1-시클로펜탄디일기, 및 1,1-시클로헥산디일기가 바람직하고, 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 및 1,1-시클로헥산디일기가 보다 바람직하며, 그리고 디메틸메틸렌기가 특히 바람직하다.
4좌 배위자를 갖는 백금 착체 (인광) 재료로서, 보다 바람직한 재료 중 하나는 식 (A) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (A)
Figure 112009012455842-pat00005
식 (A) 에서, RA3 및 RA4 의 각각은 독립적으로 수소 원자 또는 치환기를 나타내고; RA1 및 RA2 의 각각은 독립적으로 치환기를 나타낸다. 복수의 RA1 및 RA2 가 존재하는 경우, 복수의 RA1 및 RA2 는 동일 또는 상이할 수 있고, 서로 연결되어 환을 형성할 수도 있다. nA1 및 nA2 의 각각은 독립적으로 0 ~ 4의 정수를 나타낸다. YA1 은 연결기를 나타낸다.
RA1, RA2, RA3 및 RA4 로 나타낸 치환기는 다음의 치환기 그룹 A에서 임의로 선택될 수 있다.
치환기 그룹 A:
알킬기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 10, 예를 들어, 메틸, 에틸, 이소프로필, tert-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등이 예시됨), 알케닐기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 10, 예를 들어, 비닐, 알릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등이 예시됨), 알키닐기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 10, 예를 들어, 프로파르길, 3-펜티닐 등이 예시됨), 아릴기 (바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐, p-메틸페닐, 나프틸, 안트라닐 등이 예시됨), 아미노기 (바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 10, 예를 들어, 아미노, 메틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 디벤질아미노, 디페닐아미노, 디톨릴아미노 등이 예시됨), 알콕시기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 10, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 부톡시, 2-에틸헥실옥시 등이 예시됨), 아릴옥시기 (바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시 등이 예시됨), 헤테로환 옥시기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시 등이 예시됨), 아실기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 12, 예를 들어, 아세틸, 벤조일, 포르밀, 피바로일 등이 예시됨), 알콕시카르보닐기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 12, 예를 들어, 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐 등이 예시됨), 아릴옥시카르보닐기 (바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 12, 예를 들어, 페닐옥시카르보닐 등이 예시됨), 아실옥시기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 10, 예를 들어, 아세톡시, 벤조일옥시 등이 예시됨), 아실 아미노기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 10, 예를 들어, 아세틸아미노, 벤조일아미노 등이 예시됨), 알콕시카르보닐아미노기 (바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 2 ~ 12, 예를 들어, 메톡시카르보닐아미노 등이 예시됨), 아릴옥시카보닐아미노기 (바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 7 ~ 12, 예를 들어, 페닐옥시카르보닐아미노 등이 예시됨), 술포닐아미노기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 메탄술포닐아미노, 벤젠술포닐아미노 등이 예시됨), 술파모일기 (바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 0 ~ 12, 예를 들어, 술파모일, 메틸술파모일, 디메틸술파모일, 페닐술파모일 등이 예시됨), 카르바모일기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 카르바모일, 메틸카르바모일, 디에틸카르바모일, 페닐카르바모일 등이 예시됨), 알킬티오기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 메틸티오, 에틸티오 등이 예시됨), 아릴티오기 (바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐티오 등이 예시됨), 헤테로환 티오기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 피리딜티오, 2-벤즈이미졸릴티오, 2-벤조옥사졸릴티오, 2-벤조티아졸릴티오 등이 예시됨), 술포닐기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 메실기, 토실기 등이 예시됨), 술피닐기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 메탄술피닐기, 벤젠술피닐기 등이 예시됨), 우레이도기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 우레이도기, 메틸우레이도기, 페닐우레이도기 등이 예시됨), 포스폰산 아미도기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 20, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 디에틸포스폰산 아미도기, 페닐포스폰산 아미도기 등이 예시됨), 히드록실기, 메르캅토기, 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자), 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 히드록삼산기, 술피노기, 히드라지노기, 이미노기, 헤테로환기 (바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 30, 및 보다 바람직하게 탄소 원자수 1 ~ 12, 및 헤테로 원자로서, 예를 들어, 질소 원자, 산소 원자, 및 황 원자, 구체적으로, 예를 들어, 이미다졸릴기, 피리딜기, 퀴놀릴기, 푸릴기, 티에닐기, 피페리딜기, 모르폴리노기, 벤조옥사졸릴기, 벤즈이미다졸릴기, 벤조티아졸릴기, 카르바졸릴기, 및 아제피닐기를 들 수 있음), 실릴기 (바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 40, 보다 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 30, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 24, 예를 들어, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등이 예시됨), 실릴옥시기 (바람직하게 탄소 원자 수 3 ~ 40, 보다 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 30, 및 특히 바람직하게 탄소 원자수 3 ~ 24, 예를 들어, 트리메틸실릴옥시기, 트리페닐실릴옥시기 등이 예시됨), 및 포스포릴기 (예를 들어, 디페닐포스포릴기, 디메틸포스포릴기 등이 예시됨) 가 예시된다.
YA1 로 나타낸 연결기는 다음의 연결기 그룹 A로부터 임의로 선택될 수 있다.
연결기 그룹 A:
알킬렌기 (예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등) 로서, 아릴렌기 (예를 들어, 페닐렌, 나프탈렌디일), 헤테로아릴렌기 (예를 들어, 피리딘디일, 티오펜디일 등), 이미노기 (-NR-) (예를 들어, 페닐이미노기 등), 옥시기 (-O-), 티오기 (-S-), 포스피니덴기 (-PR-) (예를 들어, 페닐포스피니덴기 등), 실릴렌기 (-SiRR'-) (예를 들어, 디메틸실릴렌기, 디페닐실릴렌기 등), 및 이들 기의 혼용물. 이 연결기들은 치환기를 더 가질 수 있다.
RA1, RA2, RA3 및 RA4 로 나타낸 치환기로서, 알킬기, 아릴기 및 헤테로환기가 바람직하고, 아릴기 및 헤테로환기가 보다 바람직하며, 아릴기가 특히 바람직하다.
YA1 으로 나타낸 연결기로서, 1,2-위치에서 치환된 비닐기, 페닐렌환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 및 탄소 원자수 1 ~ 8인 알킬렌기가 바람직하고, 1,2-위치에서 치환된 비닐기, 페닐렌환, 및 탄소 원자수 1 ~ 6인 알킬렌기가 보다 바람직하며, 페닐렌환이 특히 바람직하다.
RA3 및 RA4 로 나타낸 치환기는 YA1 로 나타낸 연결기에 연결되어 환을 형성할 수 있다. 예를 들어, YA1 이 1,2-위치에서 연결된 페닐렌환인 경우, RA3 및 RA4 는 3,6-위치에서 연결되어 1,10-페난트롤린환을 형성할 수 있고, 그리고 또한 치환기를 가질 수 있다.
4좌 배위자를 가지는 백금 착체 (인광) 재료로서, 보다 바람직한 재료 중 하나는 식 (B) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (B)
Figure 112009012455842-pat00006
식 (B) 에서, AB1 ~ AB6 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. LB1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다. X는 C 또는 N을 나타낸다. Z는 식 중 X-C와 함께 형성된 5원 또는 6원 방향족환 또는 방향족 헤테로환을 나타낸다. QB1 은 Pt에 결합하는 음이온성기를 나타낸다.
식 (B) 를 설명한다.
AB1 ~ AB6 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. R로 나타낸 치환기는 치환기 그룹 A로서 상기에서 예시한 것과 동일하고, 바람직한 예도 또한 동일하다.
AB1 ~ AB6 의 각각은 바람직하게 C-R을 나타내고, R들은 서로 연결되어 환을 형성할 수 있다. AB1 ~ AB6 의 각각이 C-R을 나타내는 경우, AB2 및 AB5 의 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소기이며, 특히 바람직하게 수소 원자 또는 불소기이다. AB1, AB3, AB4 및 AB6 의 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 또는 불소기이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
LB1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다.
LB1 으로 나타낸 2가 연결기로서, 알킬렌기 (예를 들어, 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등), 아릴렌기 (예를 들어, 페닐렌, 나프탈렌디일), 헤테로아릴렌기 (예를 들어, 피리딘디일, 티오페넨디일 등), 이미노기 (-NR-) (예를 들어, 페닐이미노기 등), 옥시기 (-O-), 티오기 (-S-), 포스피니덴기 (-PR-) (예를 들어, 페닐포스피니덴기 등), 실릴렌기 (-SiRR'-) (예를 들어, 디메틸실릴렌기, 디페닐실릴렌기 등), 및 이 기들의 혼용물을 들 수 있다. 이 연결기들은 또한 치환기를 가질 수 있다.
LB1 은 바람직하게 단일 결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 이미노기, 옥시기, 티오기, 또는 실릴렌기를 나타내고, 보다 바람직하게 단일 결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 또는 이미노기를 나타내며, 보다 바람직하게 알킬렌기, 보다 바람직하게 메틸렌기, 보다 바람직하게 디치환 메틸렌기, 보다 바람직하게 디메틸메틸렌기, 디에틸메틸렌기, 디이소부틸메틸렌기, 디벤질메틸렌기, 에틸메틸메틸렌기, 메틸프로필메틸렌기, 이소부틸메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 메틸페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기, 시클로펜탄디일기, 플루오렌디일기, 또는 플루오로메틸메틸렌기를 나타내고, 특히 바람직하게 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 또는 시클로헥산디일기를 나타낸다.
X는 C 또는 N을 나타낸다. Z는 식 중 X-C와 같이 형성되는 5원 또는 6원 방향족 탄화수소환 또는 방향족 헤테로환을 나타낸다. Z로 나타낸 방향족 탄화수소환 또는 방향족 헤테로환으로서, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 피렌환, 페난트렌환, 페릴렌환, 피리딘환, 퀴놀린환, 이소퀴놀린환, 페난트리딘환, 피리미딘환, 피라진환, 피리다진환, 트리아진환, 신놀린환, 아크리딘환, 프탈라진환, 퀴나졸린환, 퀴녹살린환, 나프티리딘환, 프테리딘환, 피롤환, 피라졸환, 트리아졸환, 인돌환, 카르바졸환, 인다졸환, 벤즈이미다졸환, 옥사졸환, 티아졸환, 옥사디아졸환, 티아디아졸환, 벤조옥사졸환, 벤조티아졸환, 이미다조피리딘환, 티오펜환, 벤 조티오펜환, 푸란환, 벤조푸란환, 포스포환, 포스피닌환, 및 실롤환을 들 수 있다. Z는 치환기를 가질 수 있고, 그 치환기에 상술한 치환기 그룹 A가 적용될 수 있다. 또한, Z는 다른 환과 축합환을 형성할 수도 있다.
Z는 바람직하게 벤젠환, 나프탈렌환, 피라졸환, 이미다졸환, 트리아졸환, 피리딘환, 인돌환, 또는 티오펜환을 나타내고, 보다 바람직하게 벤젠환, 피라졸환, 또는 피리딘환을 나타낸다.
QB1 은 Pt에 결합하는 음이온성기를 나타낸다. QB1 으로 나타낸 음이온성기로서, 비닐 배위자, 방향족 탄화수소환 배위자 (예를 들어, 벤젠 배위자, 나프탈렌 배위자, 안트라센 배위자, 페난트라센 배위자 등), 헤테로환 배위자 (예를 들어, 푸란 배위자, 티오펜 배위자, 피리딘 배위자, 피라진 배위자, 피리미딘 배위자, 피리다진 배위자, 트리아진 배위자, 티아졸 배위자, 옥사졸 배위자, 피롤 배위자, 이미다졸 배위자, 피라졸 배위자, 트리아졸 배위자, 및 이 기들을 포함하는 축합환 (예를 들어, 퀴놀린 배위자, 벤조티아졸 배위자 등)) 을 들 수 있다. 이때, Pt와 QB1 의 결합은 공유 결합, 이온 결합, 및 배위 결합 중 임의일 수 있다. Pt에 결합하는 QB1 의 원자로서, 탄소 원자, 질소 원자, 산소 원자, 황 원자 및 인 원자가 바람직하고, Pt에 결합하는 QB1 의 원자로서, 탄소 원자, 산소 원자, 및 질소 원자가 바람직하며, 탄소 원자가 보다 바람직하다.
QB1 로 나타낸 기는 바람직하게 탄소 원자를 통해 Pt에 결합하는 방향족 탄화 수소환 배위자, 탄소 원자를 통해 Pt에 결합하는 방향족 헤테로환 배위자, 질소 원자를 통해 Pt에 결합하는 함질소 방향족 헤테로환 배위자, 또는 아실옥시 배위자이고, 보다 바람직하게 탄소 원자를 통해 Pt에 결합하는 방향족 탄화수소환 배위자, 또는 탄소 원자를 통해 Pt에 결합하는 방향족 헤테로환 배위자이다. QB1 으로 나타낸 기는 식 (B) 중 C-X와 같이 형성된 Z 환과 동일한 기인 것이 특히 바람직하다.
식 (B) 로 나타낸 Pt 착체는 보다 바람직하게 식 (C) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (C)
Figure 112009012455842-pat00007
식 (C) 에서, AC1 ~ AC14 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. LC1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다.
식 (C) 를 설명한다.
AC1 ~ AC14 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. AC1 ~ AC6 은 식 (B) 의 AB1 ~ AB6 와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
AC7 ~ AC14 로서는, AC7 ~ AC10 및 AC11 ~ AC14 의 각각에 있어서, N (질소 원자) 을 나타내는 것의 수는 바람직하게 0 ~ 2이고, 보다 바람직하게 0 또는 1이다. N을 나타내는 것은 바람직하게 AC8 ~ AC10 및 AC12 ~ AC14 로부터 선택되고, 보다 바람직하게 AC8, AC9, AC12 및 AC13 으로부터 선택되며, 특히 바람직하게 AC8 및 AC12 로부터 선택된다.
AC7 ~ AC14 의 각각이 C-R을 나타내는 경우, AC8 및 AC12 로 나타낸 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 폴리플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 폴리플루오로알킬기, 알킬기, 아릴기, 불소기, 또는 시아노기이며, 특히 바람직하게 수소 원자, 폴리플루오로알킬기, 또는 시아노기이다. AC7, AC9, AC11 및 AC13 로 나타낸 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 폴리플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 폴리플루오로알킬기, 불소기, 또는 시아노기이며, 특히 바람직하게 수소 원자 또는 불소기이다. AC10 및 AC14 으로 나타낸 R은 바람직하게 수소 원자 또는 불소기이고, 보다 바람직하게 수소 원자이다. AC7 ~ AC9 및 AC11 ~ AC13 중 어느 것이 C-R을 나타내는 경우, R들은 서로 연결되어 환을 형성할 수 있다.
LC1 으로 나타낸 연결기는 식 (B) 에서 LB1 로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
식 (B) 로 나타낸 Pt 착체는 보다 바람직하게 식 (D) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (D)
Figure 112009012455842-pat00008
식 (D) 에서, AD1 ~ AD12 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. LD1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다.
식 (D) 를 설명한다.
AD1 ~ AD12 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다.
AD1 ~ AD6 은 식 (B) 에서 AB1 ~ AB6 으로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
AD7 ~ AD12로서는, AD7 ~ AD9 및 AD10 ~ AD12 의 각각에 있어서, N (질소 원자) 을 나타내는 것의 수가 바람직하게 0 ~ 2이고, 보다 바람직하게 1 또는 2이며, 특히 바람직하게 1이다. N을 나타내는 것은 바람직하게 AD7 ~ AD9 및 AD10 ~ AD12 로부터 선택되고, 보다 바람직하게 AD7, AD9, AD10 및 AD12 로부터 선택되며, 특히 바람직하게 AD7 및 AD10 으로부터 선택된다.
AD7 ~ AD12 의 각각이 C-R을 나타내는 경우, AD8 및 AD11 로 나타낸 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 폴리플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 폴리플루오로알킬기, 알킬기, 아릴기, 불소기, 또는 시아노기이며, 특히 바람직하게 폴리플루오로알킬기 (예를 들어, 트리플루오로메틸기 및 퍼플루오로에틸기), 또는 시아노기이다. AD7, AD9, AD10 및 AD12 로 나타낸 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 폴리플루오로알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자 또는 불소기이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다. AD7 ~ AD12 중 어느 것이 C-R을 나타내는 경우, R들은 서로 연결되어 환을 형성할 수 있다.
LD1 로 나타낸 연결기는 식 (B) 에서 LB1 로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
4좌 배위자를 가지는 백금 착체 (인광) 재료로서, 보다 바람직한 재료 중 하나는 식 (E) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (E)
Figure 112009012455842-pat00009
식 (E) 에서, AE1 ~ AE14 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. LE1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다.
식 (E) 를 설명한다. AE1 ~ AE12 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. AE1 ~ AE6 은 식 (B) 에서 AB1 ~ AB6 으로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다. AE7 ~ AE14 는 식 (C) 에서 AC7 ~ AC14 로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
LE1 로 나타낸 연결기는 식 (B) 에서 LB1 로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지고, 바람직한 범위도 또한 동일하다.
LE1 은 바람직하게 단일 결합, 알킬렌기, 아릴렌기, 헤테로아릴렌기, 이미노기, 옥시기, 티오기, 또는 실릴렌기를 나타내고, 보다 바람직하게 알킬렌기, 이미노기, 옥시기, 티오기, 또는 실릴렌기를 나타내며, 보다 바람직하게 알킬렌기, 보다 바람직하게 메틸렌기, 보다 바람직하게 디치환 메틸렌기을 나타내고, 보다 바람직하게 디메틸메틸렌기, 디에틸메틸렌기, 디이소부틸메틸렌기, 디벤질메틸렌기, 에틸메틸메틸렌기, 메틸프로필메틸렌기, 이소부틸메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 메틸페닐메틸렌기, 시클로헥산디일기, 시클로펜탄디일기, 플루오렌디일기, 또는 플루오로메틸메틸렌기를 나타내며, 특히 바람직하게 디메틸메틸렌기, 디페닐메틸렌기, 또는 시클로헥산디일기를 나타낸다.
4좌 배위자를 가지는 백금 착체 (인광) 재료로서, 보다 바람직한 재료 중 하나는 식 (F) 로 나타낸 Pt 착체이다.
식 (F)
Figure 112009012455842-pat00010
식 (F) 에서, AF1 ~ AF14 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. LF1 은 단일 결합 또는 2가 연결기를 나타낸다.
식 (F) 를 설명한다.
AF1 ~ AF14 의 각각은 독립적으로 C-R 또는 N을 나타낸다. R은 수소 원자 또는 치환기를 나타낸다. AF1 ~ AF5 은 식 (B) 의 AB1 ~ AB5 와 동일한 의미를 가진다. AF1 ~ AF5 의 각각은 바람직하게 C-R을 나타내고, R들은 서로 연결되어 환을 형성할 수 있다. AF1 ~ AF5 각각이 C-R을 나타내는 경우, AF1 ~ AF5 의 R은 바람직하게 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 불소기, 또는 시아노기이고, 보다 바람직하게 수소 원자, 아릴기, 불소기, 또는 시아노기이며, 특히 바람직하게 수소 원자이다.
AF7 ~ AF14 는 식 (C) 의 AC7 ~ AC14 와 동일한 의미를 가지며, 그 바람직한 범위도 또한 동일하다. 특히, AF7 ~ AF9 및 AF11 ~ AF13 중 어느 것이 C-R을 나타내는 경우, R들을 서로 연결하여 형성한 환 구조는 바람직하게 푸란환, 벤조푸란환, 피롤환, 벤조피롤환, 티오펜환, 벤조티오펜환, 또는 플루오렌환이고, 이 환들은 또한 치환기를 가질 수 있다.
LF1 로 나타낸 연결기는 식 (B) 에서 LB1 로 나타낸 연결기와 동일한 의미를 가지며, 그 바람직한 범위도 또한 동일하다.
발광성 도펀트의 구체예로서, 다음 화합물이 예시되나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
Figure 112009012455842-pat00011
Figure 112009012455842-pat00012
Figure 112009012455842-pat00013
Figure 112009012455842-pat00014
4좌 배위자를 가지는 백금 착체 인광 재료의 예로서, 예를 들어, 다음 화합물이 예시되나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
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Figure 112009012455842-pat00016
Figure 112009012455842-pat00017
발광층에서의 발광성 도펀트 (발광 재료) 는 발광층을 형성하는 모든 화합물의 질량에 대해 0.1 ~ 50 wt.% 양으로 보통 포함되지만, 내구성 및 외부 양자 효율의 관점에서 그 양은 바람직하게 1 ~ 50 wt.%, 보다 바람직하게 2 ~ 40 wt.% 이다.
발광층의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 보통 바람직하게 2 ~ 500nm이고, 외부 양자 효율의 관점에서 보다 바람직하게 3 ~ 200nm이며, 보다 더 바람직하게 5 ~ 100nm이다.
호스트 재료:
본 발명에서 사용하기 위한 호스트 재료로서는, 정공 수송 특성이 우수한 정 공 수송성 호스트 재료 (때때로, 정공 수송성 호스트로서 기술됨) 및 전자 수송 특성이 우수한 전자 수송성 호스트 화합물 (때때로 전자 수송성 호스트로서 기술됨) 이 사용될 수 있다.
정공 수송성 호스트:
본 발명에서 사용하기 위한 정공 수송성 호스트로서는, 구체적으로 다음의 재료가 예시될 수 있다.
피롤, 인돌, 카르바졸, 아자인돌, 아자카르바졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 티오펜, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노-치환 칼콘, 스티릴 안트라센, 플루오레논, 히드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 코폴리머, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자량 올리고머, 유기 실란, 카본 막 및 이들의 유도체가 예시된다.
정공 수송성 호스트로서는, 바람직하게는 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 방향족 3급 아민 화합물, 및 티오펜 유도체가 바람직하게 예시되며, 보다 바람직하게는 분자 내에 카르바졸기 또는 인돌기를 갖는 화합물이 예시되며, 특히 바람직하게는 카르바졸기를 갖는 화합물이 예시된다.
카르바졸기를 갖는 화합물로서는, 식 (V)로 나타낸 화합물이 바람직하다.
식 (V)로 나타낸 화합물을 설명한다.
식 (V)
Figure 112009012455842-pat00018
식 (V) 에서, R51 내지 R58 의 각각은 수소 원자, 중수소 원자, 또는 치환기를 나타내고, R51 내지 R58 의 인접하는 치환기는 축합환을 형성할 수도 있다. A 는 연결기를 나타내고, n51 은 2 내지 6 의 정수를 나타낸다.
R51 내지 R58 로 나타낸 치환기는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 헤테로아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로시클릭 옥시기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술포닐아미노기, 술파모일기, 카르바모일기, 알킬티오기, 아릴티오기, 헤테로시클릭 티오기, 술포닐기, 술피닐기, 우레이도기, 포스폰산 아미드기, 히드록시기, 메르캅토기, 할로겐 원자, 시아노기, 술포기, 카르복실기, 니트로기, 히드록삼산기, 술피노기, 히드라지노기, 이미노기, 헤테로시클릭기, 실릴기, 및 실릴옥시기가 예시된다. 이들 치환기는 다른 치환기로 더 치환될 수도 있고, 이들 치환기는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
R51 내지 R58 의 각각은 바람직하게는 수소 원자, 중수소 원자, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐기, 시아노기, 또는 실릴기를 나타내고, 보다 바람직하게는 수소 원자, 중수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 할로겐기, 시아노기, 또는 실릴기를 나타내고, 특히 바람직하게는 수소 원자, 중수소 원자, 알킬기, 헤테로아릴기, 또는 실릴기를 나타낸다. R51 내지 R58 는 다른 치환기로 더 치환될 수도 있고, 이들 치환기는 서로 결합되어 환을 형성할 수도 있다.
R51 내지 R58 로 나타낸 알킬기로서는, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, tert-부틸, n-옥틸, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실, 1-아다만틸, 및 트리플루오로메틸이 바람직하고, 메틸, 이소프로필, tert-부틸, n-옥틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 1-아다만틸 및 트리플루오로메틸이 보다 바람직하고, tert-부틸, 시클로헥실, 1-아다만틸, 및 트리플루오로메틸이 특히 바람직하다. 이들 치환기는 다른 치환기로 더 치환될 수도 있고, 이들 치환기는 서로 결합되어 환을 형성할 수도 있다.
R51 내지 R58 로 나타낸 헤테로아릴기로서는, 이미다졸릴, 피라졸릴, 피리딜, 퀴놀릴, 이소퀴놀리닐, 피롤릴, 인돌릴, 퓨릴, 티에닐, 벤조옥사졸릴, 벤즈이미다졸릴, 벤조티아졸릴, 카르바졸릴, 및 아제피닐이 바람직하고, 이미다졸릴, 피라졸릴, 퀴놀릴, 인돌릴, 퓨릴, 티에닐, 벤즈이미다졸릴, 카르바졸릴, 및 아제피닐이 보다 바람직하고, 인돌릴, 퓨릴, 티에닐, 벤즈이미다졸릴, 카르바졸릴, 및 아제피 닐이 특히 바람직하다. 이들 치환기는 다른 치환기들로 더 치환될 수도 있고, 그들은 축합 구조를 형성할 수도 있으며, 이들 치환기는 서로 결합되어 환을 형성할 수도 있다.
R51 내지 R58 로 나타낸 실릴기로서는, 트리메틸실릴, 트리에틸실릴, 트리이소프로필실릴, 메틸디페닐실릴, 디메틸-tert-부틸실릴, 디메틸페닐실릴, 디페닐-tert-부틸실릴, 및 트리페닐실릴이 바람직하게 예시되며, 트리메틸실릴, 트리이소프로필실릴, 디메틸-tert-부틸실릴, 디페닐-tert-부틸실릴, 및 트리페닐실릴이 보다 바람직하며, 트리메틸실릴, 디메틸-tert-부틸실릴, 및 트리페닐실릴이 특히 바람직하다. 이들 치환기는 다른 치환기로 더 치환될 수도 있고, 이들 치환기는 서로 결합되어 환을 형성할 수도 있다.
n51 은 바람직하게는 2 내지 4 이고, 보다 바람직하게는 2 또는 3 이며, 특히 바람직하게는 2 이다.
A 로 나타낸 연결기는 바람직하게는 알킬렌, 아릴렌, 헤테로아릴렌, 및 실릴렌이며, 보다 바람직하게는 아릴렌 및 헤테로아릴렌이며, 특히 바람직하게는 아릴렌이다. 이들 연결기는 예를 들어 상술된 R51 내지 R58 로 나타낸 치환기로 더 치환될 수도 있다.
아릴렌으로서는, 바람직하게는 페닐렌, 나프틸렌, 비페닐렌, 및 터페닐렌이 예시되며, 보다 바람직하게는 페닐렌 및 비페닐렌이 예시되며, 특히 바람직하게는 페닐렌이 예시된다.
페닐렌으로서는, 1,2,3,4,5,6-헥사-치환 페닐렌, 1,2,4,5-테트라-치환 페닐렌, 1,3,5-트리-치환 페닐렌, 1,2-디-치환 페닐렌, 1,3-디-치환 페닐렌 및 1,4-디-치환 페닐렌이 바람직하게 예시되며, 보다 바람직하게는 1,2-디-치환 페닐렌, 1,3-디-치환 페닐렌 및 1,4-디-치환 페닐렌이 예시되며, 특히 바람직하게는 1,3-디-치환 페닐렌 및 1,4-디-치환 페닐렌이 예시된다.
헤테로아릴렌으로서는, 바람직하게는 디-치환 피리딜렌 및 디-치환 N-페닐카르바졸릴렌이 예시되며, 보다 바람직하게는 2,6-디-치환 피리딜렌, 3,5-디-치환 피리딜렌, 및 3,6-디-치환 N-페닐카르바졸릴렌이 예시되며, 특히 바람직하게는 3,6-디-치환 N-페닐카르바졸릴렌이 예시된다.
카르바졸기를 갖는 화합물로서는, 예를 들어 다음의 화합물이 예시된다.
Figure 112009012455842-pat00019
Figure 112009012455842-pat00020
전자 수송성 호스트:
본 발명의 발광층에 사용하기 위한 전자 수송성 호스트는 바람직하게는 내구성 개선 및 구동 전압 감소의 측면에서 2.5 eV 이상 및 3.5 eV 이하의 전자 친화도 (Ea) 를 가지며, 보다 바람직하게는 2.6 eV 이상 및 3.4 eV 이하의 전자 친화도를 가지며, 보다 더 바람직하게는 2.8 eV 이상 및 3.3 eV 이하의 전자 친화도를 갖는다. 또한, 내구성 개선 및 구동 전압 감소의 측면에서, 전자 수송성 호스트가 5.7 eV 이상 및 7.5 eV 이하의 이온화 전위 (Ip) 를 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 5.8 eV 이상 및 7.0 eV 이하의 이온화 전위를 갖고, 보다 더 바람직하게는 5.9 eV 이상 및 6.5 eV 이하의 이온화 전위를 갖는다.
그러한 전자 수송성 호스트로서는, 구체적으로, 예를 들어 다음의 재료가 예시될 수 있다.
피리딘, 피리미딘, 트리아진, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란 디옥사이드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄, 디스티릴피라진, 불소-치환 방향족 화합물, 나프탈렌페릴렌 등의 헤테로시클릭 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 및 이들 화합물의 유도체 (축합환이 다른 환과 함께 형성될 수도 있다), 및 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체 및 금속 프탈로시아닌, 벤조옥사졸, 또는 벤조티아졸을 배위자로 갖는 금속 착체에 의해 표현된 다양한 금속 착체가 예시될 수 있다.
전자 수송성 호스트로서는, 금속 착체, 아졸 유도체 (벤즈이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체 등), 및 아진 유도체 (피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체 등) 가 바람직하며, 내구성의 면에서 본 발명에서는 금속 착체 화합물이 바람직하다. 금속 착체 화합물 (A) 로서는, 금속에 배위하는 적어도 하나의 질소 원자 또는 산소 원자 또는 황 원자를 갖는 배위자를 갖는 금속 착체가 보다 바람직하다.
금속 착체 내의 금속 이온은 특히 제한되지 않지만, 베릴륨 이온, 마그네슘 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 백금 이온, 및 팔라듐 이온이 바람직하며, 베릴륨 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 백금 이온 및 팔라듐 이온이 보다 바람직하며, 알루미늄 이온, 아연 이온 및 백금 이온이 보다 더 바람직하다.
다양한 공지의 배위자가 금속 착체 내의 배위자로서 함유되며, 예를 들어, H. Yersin 저, Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds, Springer-Verlag (1987년 발행), 및 Akio Yamamoto 저, 유기 금속 화학 -기초와 응용-(Organic Metal Chemistry -Elements and Applications), Shokabo Publishing Co., Ltd. (1982년 발행) 에 기재된 배위자가 예시된다.
배위자는 바람직하게는 함질소 헤테로시클릭 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 2 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 3 ~ 15) 이며, 그것은 단좌 배위자일 수도 있거나 2좌 이상의 다좌 배위자일 수도 있다. 2좌 이상 및 6좌 이하 배위자가 바람직하다. 2좌 이상 및 6좌 이하 배위자와 단좌 배위자와의 혼합 배위자가 또한 바람직하다.
배위자로서는, 예를 들어, 아진 배위자 (예를 들어, 피리딘 배위자, 비피리딜 배위자, 터피리딘 배위자), 히드록시페닐아졸 배위자 (예를 들어, 히드록시페닐벤즈이미다졸 배위자, 히드록시페닐벤조옥사졸 배위자, 히드록시페닐이미다졸 배위자, 히드록시페닐이미다졸피리딘 배위자), 알콕시 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 10, 예를 들어, 메톡시, 에톡시, 부톡시, 2-에틸헥실옥시), 아릴옥시 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 2,4,6-트리메틸페닐옥시, 4-비페닐옥시), 헤테로아릴옥시 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시), 알킬티오 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오), 아릴티오 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람 직하게는 탄소 원자수 6 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 12, 예를 들어, 페닐티오), 헤테로아릴티오 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 20, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 12, 예를 들어, 피리딜티오, 2-벤즈이미다졸릴티오, 2-벤조옥사졸릴티오, 2-벤조티아졸릴티오), 실옥시 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 3 ~ 25, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 20, 예를 들어, 트리페닐실옥시기, 트리에톡시실옥시기, 트리이소프로필실옥시기), 방향족 탄화수소 음이온 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 25, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 6 ~ 20, 예를 들어, 페닐 음이온, 나프틸 음이온, 안트라닐 음이온), 방향족 헤테로시클릭 음이온 배위자 (바람직하게는 탄소 원자수 1 ~ 30, 보다 바람직하게는 탄소 원자수 2 ~ 25, 특히 바람직하게는 탄소 원자수 2 ~ 20, 예를 들어, 피롤 음이온, 피라졸 음이온, 트리아졸 음이온, 옥사졸 음이온, 벤조옥사졸 음이온, 티아졸 음이온, 벤조티아졸 음이온, 티오펜 음이온, 벤조티오펜 음이온), 및 인돌레닌 음이온 배위자가 예시된다. 이들 배위자 중, 함질소 헤테로시클릭 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시기, 및 실옥시 배위자가 바람직하며, 함질소 헤테로시클릭 배위자, 아릴옥시 배위자, 실옥시 배위자, 방향족 탄화수소 음이온 배위자 및 방향족 헤테로시클릭 음이온 배위자가 보다 바람직하다.
금속 착체 전자 수송성 호스트의 예로서는, 예를 들어, JP-A-2002-235076, JP-A-2004-214179, JP-A-2004-221062, JP-A-2004-221065, JP-A-2004-221068, 및 JP-A-2004-327313 에 개시된 화합물이 예시된다.
호스트 재료의 3중항 (triplet) 최저 여기 준위 (T1) 가 색 순도, 발광 효율 및 구동 내구성의 관점에서 인광 재료의 T1 보다 더 높은 것이 본 발명의 발광층에서 바람직하다.
본 발명의 호스트 화합물의 함유량은 특별히 제한되지 않지만, 발광 효율 및 구동 전압 면에서, 그 함유량은 발광층을 형성하는 모든 화합물의 질량에 기초하여 바람직하게는 15 wt.% 이상 99.9 wt.% 이하, 보다 바람직하게는 50 wt.% 이상 99.9 wt.% 이하, 및 보다 더 바람직하게는 80 wt.% 이상 99.9 wt.% 이하이다.
정공 주입층 및 정공 수송층:
정공 주입층 및 정공 수송층은 애노드 또는 애노드측으로부터 정공을 받아 그 정공을 캐소드측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용되는 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료는 저분자량 화합물일 수도 있고, 또는 고분자 화합물일 수도 있다.
구체적으로, 이들 층은 바람직하게는 피롤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노-치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 티오펜 유도체, 유기 실란 유도체 또는 탄소를 함유한 층이다. 보다 바람직하게는, 이들은 피롤 유도체, 카르바졸 유도체, 이미다졸 유도체, 페닐렌디아민 유도 체, 아릴아민 유도체, 포르피린계 화합물, 티오펜 유도체 또는 유기 실란 유도체를 함유하는 층이고, 보다 더 바람직하게는 카르바졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 또는 아릴아민 유도체를 함유하는 층이다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 정공 주입층 및 정공 수송층에 함유되는 경우, 함께 사용된 정공 주입 재료 및 정공 수송 재료는 바람직하게는 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 방향족 3급 아민 유도체 또는 티오펜 유도체이며, 보다 바람직하게는 방향족 3급 아민 화합물, 또는 분자 내에 카르바졸기를 갖는 재료이며, 특히 바람직하게는 방향족 3급 아민 화합물이다.
방향족 3급 아민 화합물로서는, 예를 들어, 다음의 화합물이 예시된다.
Figure 112009012455842-pat00021
Figure 112009012455842-pat00022
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 주입층 또는 정공 수송층은 전자 수용성 도 펀트를 함유할 수 있다. 정공 주입층 또는 정공 수송층에 도입될 전자 수용성 도펀트로서는, 전자 수용성이며 유기 화합물을 산화시킬 수 있는 특성을 가지는 한, 무기 화합물 또는 유기 화합물 중 어느 것이라도 사용될 수 있다.
구체적으로는, 무기 화합물의 예는 염화 제 2 철, 염화 알루미늄, 염화 갈륨, 염화 인듐, 오염화 안티몬 등의 할로겐화 금속, 및 오산화 바나듐 및 삼산화 몰리브덴 등의 금속 산화물을 포함한다.
유기 화합물의 경우, 치환기로서 니트로기, 할로겐, 시아노기, 또는 트리플루오로메틸기 등을 갖는 화합물, 퀴논 화합물, 산무수물 화합물, 및 풀러렌 (Fullerene) 이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 화합물에 부가하여, JP-A-6-212153, JP-A-11-111463, JP-A-11-251067, JP-A-2000-196140, JP-A-2000-286054, JP-A-2000-315580, JP-A-2001-102175, JP-A-2001-160493, JP-A-2002-252085, JP-A-2002-56985, JP-A-2003-157981, JP-A-2003-217862, JP-A-2003-229278, JP-A-2004-342614, JP-A-2005-72012, JP-A-2005-166637 및 JP-A-2005-209643 에 개시된 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
그 화합물들 중, 헥사시아노부타디엔, 헥사시아노벤젠, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄, p-플루오라닐, p-클로라닐, p-브로마닐, p-벤조퀴논, 2,6-디클로로벤조퀴논, 2,5-디클로로벤조퀴논, 1,2,4,5-테트라시아노벤젠, 1,4-디시아노테트라플루오로벤젠, 2,3-디클로로-5,6-디시아노벤조퀴논, p-디니트로벤젠, m-디니트로벤젠, o-디니트로벤젠, 1,4-나프토퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1,3-디니트로나프탈렌, 1,5-디니트로나프탈렌, 9,10-안트라퀴논, 1,3,6,8-테트라니트로카르바졸, 2,4,7-트리니트로-9-플루오레논, 2,3,5,6-테트라시아노피리딘, 및 풀러렌 C60 이 바람직하고, 헥사시아노부타디엔, 헥사시아노벤젠, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄, p-플루오라닐, p-클로라닐, p-브로마닐, 2,6-디클로로벤조퀴논, 2,5-디클로로벤조퀴논, 2,3-디클로로나프토퀴논, 1,2,4,5-테트라시아노벤젠, 2,3-디클로로-5,6-디시아노벤조퀴논, 및 2,3,5,6-테트라시아노피리딘이 보다 바람직하며, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄이 특히 바람직하다.
이들 전자 수용성 도펀트는 1종 단독으로 사용될 수도 있고, 또는 2 종 이상의 도펀트가 사용될 수도 있다. 전자 수용성 도펀트의 사용되는 양은 재료의 종류에 따라 상이하지만, 그 양은 정공 수송층의 재료에 기초하여 바람직하게는 0.01 내지 50 wt.% 이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 20 wt.% 이며, 특히 바람직하게는 0.1 내지 10 wt.% 이다.
정공 주입층 및 정공 수송층의 두께는 구동 전압을 저하시키는 관점에서 각각 바람직하게 500 nm 이하이다.
정공 수송층의 두께는 바람직하게는 1 내지 500 nm 이고, 보다 바람직하게는 5 내지 200 nm 이며, 보다 더 바람직하게는 10 내지 100 nm 이다. 정공 주입층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 200 nm 이며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 100 nm 이고, 보다 더 바람직하게는 1 내지 100 nm 이다.
정공 주입층 및 정공 수송층은 상기 재료의 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 단일층 구조를 가질 수도 있고, 또는 동일한 조성 또는 상이한 조성을 갖는 복수의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다.
전자 주입층 및 전자 수송층:
전자 주입층 및 전자 수송층은 캐소드 또는 캐소드측으로부터 전자를 받아 그 전자를 애노드측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 이들 층에 사용되는 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료는 저분자량 재료 또는 고분자량 재료일 수도 있다.
구체적으로, 이들 층은 바람직하게는 피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 피리미딘 유도체, 피라진 유도체, 프탈라진 유도체, 페난트롤린 유도체, 트리아진 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란 디옥사이드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌 및 페릴렌 등의 방향족 시클릭 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체, 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸 또는 벤조티아졸을 배위자로 갖는 금속 착체로 표현된 다양한 금속 착체, 및 실롤로 표현된 유기 실란 유도체를 함유하는 층이다. 보다 바람직하게는, 이들 층은 피리딘 유도체, 페난트롤린 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 또는 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체를 함유하는 층이며, 보다 더 바람직하게는 옥사디아졸 유도체 또는 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체를 함유하는 층이다.
본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물이 전자 주입층 및 전자 수송층 에 함유되는 경우, 함께 사용되는 전자 주입 재료 및 전자 수송 재료는 바람직하게는 금속 착체, 아졸 유도체 (벤즈이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체), 또는 아진 유도체 (피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체) 이며, 내구성의 관점에서, 금속 착체 화합물이 본 발명에 사용되는 것이 바람직하다. 금속 착체 화합물로서는, 금속에 배위하는 적어도 하나의 질소 원자 또는 산소 원자 또는 황 원자를 갖는 배위자를 갖는 금속 착체가 보다 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 주입층 및 전자 수송층은 전자 공여성 도펀트를 함유할 수 있다. 전자 주입층 및 전자 수송층에 도입되는 전자 공여성 도펀트는 전자 공여성이고 유기 화합물을 환원할 수 있는 성질을 가지고 있으면 충분하고, Li 등의 알칼리 금속, Mg 등의 알칼리 토금속, 희토류 금속을 포함하는 전이 금속 및 환원성 유기 화합물이 바람직하게 사용된다. 금속으로서는, 4.2 eV 이하의 일함수를 갖는 금속이 바람직하게 사용될 수 있으며, 구체적으로는 Li, Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Y, Cs, La, Sm, Gd 및 Yb 가 예시된다. 환원성 유기 화합물로서는, 예를 들어, 함질소 화합물, 함황 화합물, 및 함인 화합물이 예시된다.
그 외에도, JP-A-6-212153, JP-A-2000-196140, JP-A-2003-68468, JP-A-2003-229278 및 JP-A-2004-342614 에 개시된 재료가 사용될 수 있다.
이들 전자 공여 도펀트는 1 종 단독으로 사용될 수도 있고, 또는 2 종 이상의 도펀트가 사용될 수도 있다. 전자 공여 도펀트의 사용되는 양은 재료의 종류에 따라 상이하지만, 그 양은 전자 수송층 재료에 기초하여 바람직하게는 0.1 내 지 99 wt.% 이고, 보다 바람직하게는 1.0 내지 80 wt.% 이며, 특히 바람직하게는 2.0 내지 70 wt.% 이다.
전자 주입층 및 전자 수송층의 두께는 구동 전압을 저하시키는 관점에서 500 nm 이하인 것이 바람직하다.
전자 수송층의 두께는 바람직하게는 1 내지 500 nm 이며, 보다 바람직하게는 5 내지 200 nm 이고, 보다 더 바람직하게는 10 내지 100 nm 이다. 전자 주입층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 200 nm 이며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 100 nm 이고, 보다 더 바람직하게는 0.5 내지 50 nm 이다.
전자 주입층 및 전자 수송층은 상기 재료의 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 단일층 구조를 가질 수도 있고, 또는 동일한 조성 또는 상이한 조성을 갖는 복수의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다.
정공 블록킹층:
정공 블록킹층은 애노드측으로부터 발광층으로 수송된 정공이 캐소드측으로 통과하는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에서, 정공 블록킹층은 캐소드측의 발광층에 인접하는 유기층으로서 제공될 수 있다.
정공 블록킹층을 구성하는 화합물의 예로서는, 알루미늄 (III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 (약호: BAlq)) 등의 알루미늄 착체, 트리아졸 유도체, 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린 (약호: BCP)) 등의 페난트롤린 유도체가 예시될 수 있다.
정공 블록킹층의 두께는 바람직하게는 1 내지 500 nm 이고, 보다 바람직하게 는 5 내지 200 nm 이며, 보다 더 바람직하게는 10 내지 100 nm 이다.
정공 블록킹층은 상기 재료의 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 단일층 구조를 가질 수도 있고, 또는 동일한 조성 또는 상이한 조성을 갖는 복수의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다.
전자 블록킹층:
전자 블록킹층은 캐소드측으로부터 발광층으로 수송된 전자가 애노드측으로 통과하는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에서, 전자 블록킹층은 애노드측상의 발광층에 인접한 유기층으로서 제공될 수 있다.
전자 블록킹층을 구성하는 화합물의 예로서는, 예를 들어 상술된 정공 수송 재료가 적용될 수 있다.
전자 블록킹층의 두께는 바람직하게는 1 내지 500 nm 이고, 보다 바람직하게는 5 내지 200 nm 이며, 보다 더 바람직하게는 10 내지 100 nm 이다.
전자 블록킹층은 상기 재료의 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 단일층 구조를 가질 수도 있고, 또는 동일한 조성 또는 상이한 조성을 갖는 복수의 층을 포함하는 다층 구조일 수도 있다.
보호층:
본 발명에서. 유기 EL 소자는 보호층을 사용하여 전체적으로 보호될 수도 있다.
보호층은 예를 들어, JP-A-2007-324309, 단락 번호 [0118] 및 [0119], 및 JP-A-2007-266458, 단락 번호 [0098] 및 [0099] 에 개시되어 있으며, 그 내용은 본 발명에 적용가능하다.
밀봉:
본 발명의 유기 전계발광 소자는 밀봉 케이스로써 전체적으로 밀봉될 수도 있다.
수분흡수제 또는 불활성 액체가 밀봉 케이스와 발광 소자 사이의 공간에 밀봉될 수도 있다. 수분흡수제는 특히 제한되지 않으며, 예를 들어, 산화 바륨, 산화 나트륨, 산화 칼륨, 산화 칼슘, 황산 나트륨, 황산 칼슘, 황산 마그네슘, 오산화 인, 염화 칼슘, 염화 마그네슘, 염화 구리, 불화 세슘, 불화 니오븀, 브롬화 칼슘, 브롬화 바나듐, 몰레큘러 시브, 제올라이트, 및 산화 마그네슘이 예시될 수 있다. 불활성 액체는 특히 제한되지 않으며, 예를 들어, 파라핀, 액체 파라핀, 퍼플루오로알칸, 퍼플루오로아민, 퍼플루오로에테르 등의 불소 용제, 염소 용제 및 실리콘 오일이 예시될 수 있다.
다음의 예시된 수지 밀봉층으로 밀봉하는 방법이 또한 바람직하게 사용된다.
수지 밀봉층:
수지 밀봉층을 사용함으로써 공기와의 접촉에 의해 산소 및 수분에 기인한 본 발명의 소자의 성능의 열화를 억제하는 것이 바람직하다.
재료:
수지 밀봉층의 재료는 특히 제한되지 않으며, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 실리콘 수지, 고무 수지, 및 에스테르 수지가 사용될 수 있고, 에폭시 수지가 수분 함유-방지 기능의 관점에서 바람직하다. 에폭시 수지 중, 열경화성 에폭시 수지 및 광-경화성 에폭시 수지가 바람직하다.
제조 방법:
수지 밀봉층의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 수지 용액을 도포하는 방법, 수지 시트를 압착 또는 열압착하는 방법, 및 증착 또는 스퍼터링에 의해 건식 중합하는 방법이 예시된다.
막 두께:
수지 밀봉층의 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 이상 1 mm 이하이고, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하이며, 가장 바람직하게는 10 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하이다. 수지 밀봉층이 상기 범위보다 더 얇으면, 제 2 기판이 적용될 때 무기 막이 손상될 가능성이 있다. 한편, 수지 밀봉층이 상기 범위보다 더 두꺼우면, 전계발광 소자 자체의 두께가 두꺼워지고 유기 전계발광 소자의 특성인 박막특성이 손상을 입는다.
밀봉 접착제:
본 발명에 사용하기 위한 밀봉 접착제는 수분과 산소가 가장자리부로부터 침입하는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
재료:
밀봉 접착제의 재료로서는, 수지 밀봉층에 사용되는 재료와 동일한 재료가 사용될 수 있다. 방수의 관점에서, 에폭시 수지가 바람직하며, 광경화성 접착제 및 열경화성 접착제가 무엇보다도 바람직하다.
상기 재료에 필러를 첨가하는 것도 또한 바람직하다.
밀봉제에 첨가되는 필러로서는, SiO2, SiO (산화 실리콘), SiON (산질화 실리콘) 및 SiN (질화 실리콘) 이 바람직하다. 필러의 첨가에 의해, 밀봉제의 점도가 증가하고, 가공 적정이 향상되고, 내습성이 향상된다.
건조제:
밀봉 접착제는 건조제를 함유할 수도 있다. 건조제로서는, 산화 바륨, 산화 칼슘, 및 산화 스트론튬이 바람직하게 사용된다.
밀봉 접착제에 대한 건조제의 첨가량은 바람직하게는 0.01 내지 20 wt.% 이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 15 wt.% 이다. 첨가량이 상기 범위보다 더 적으면 건조제의 첨가의 효과가 감소하는 반면, 그 양이 상기 범위보다 더 크면 건조제를 밀봉 접착제에 균일하게 분산시키는 것이 곤란해지므로, 따라서 바람직하지 않다.
밀봉 접착제의 처방:
·폴리머 조성, 농도
밀봉 접착제는 특별히 제한되지 않으며, 상기 재료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 광경화성 에폭시 접착제로서는, XNR5516 (나가세 켐텍스사제) 이 예시될 수 있으며, 건조제가 그것에 직접 첨가되어 분산되는 것이면 충분하다.
·두께
밀봉 접착제의 도포 두께는 바람직하게는 1 ㎛ 내지 1 mm 이다. 도포 두께가 상기 범위보다 더 얇으면, 밀봉 접착제는 균일하게 도포될 수 없어 바람직하 지 않다. 그 두께가 상기 범위보다 더 크면, 수분이 침입하는 길이 넓어져 바람직하지 않다.
밀봉 방법:
본 발명에서, 디스펜서 등에 의해 건조제를 함유하는 밀봉 접착제를 도포하고, 도포 후에 그 위에 제 2 기판을 중첩시키고, 경화시킴으로써 기능 소자가 얻어질 수 있다.
구동:
애노드와 캐소드 간에 D.C. (필요하다면, A.C. 성분이 포함될 수도 있다) 전압 (보통 2 ~ 15 볼트) 의 인가에 의해, 또는 D.C. 전류의 인가에 의해, 본 발명의 유기 전계발광 소자의 발광이 얻어질 수 있다.
본 발명의 유기 전계발광 소자의 구동 방법에 대해, JP-A-2-148687, JP-A-6-301355, JP-A-5-29080, JP-A-7-134558, JP-A-8-234685, JP-A-8-241047, 일본 특허 제 2784615 호, 미국특허 제 5,828,429 및 6,023,308 호에 개시된 구동 방법이 본 발명에 적용될 수 있다.
본 발명의 발광 소자는 공지된 각종 고안에 의해 집광 효율이 향상될 수 있다. 예를 들어, 기판 표면의 형상을 가공하는 것에 의해 (예를 들어, 미세한 요철 패턴을 형성하는 것에 의해), 기판, ITO 층 및 유기층의 굴절률을 제어하는 것에 의해, 그리고 기판, ITO 층 및 유기층의 두께를 제어하는 것에 의해, 집광 효율을 개선하고 외부 양자 효율을 개선하는 것이 가능하다.
본 발명의 발광 소자는 애노드측으로부터 광을 수집하는 톱 에미션 시스템 (top emission system) 으로 불리는 것일 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 발광 효율을 향상시키기 위해 복수의 발광층 중 각각의 2 개의 층 사이에 전하-발생층을 제공하는 구조를 취할 수 있다.
전하-발생층은 전계의 인가 시에 전하 (정공 및 전자) 를 발생시키는 기능 및 전하-발생층에 인접한 층에 발생된 전하를 주입하는 기능을 갖는다.
전하-발생층을 형성하는 재료로서는, 상기의 기능을 갖는한 임의의 재료가 사용될 수 있으며, 전하-발생층은 단일의 화합물 또는 복수의 화합물을 포함할 수도 있다.
구체적으로, 그 재료는 도전성을 갖는 재료일 수도 있고, 도핑된 유기층 등의 반도전성을 갖는 재료일 수도 있고, 또는 전기 절연성을 갖는 재료일 수도 있으며, JP-A-11-329748, JP-A-2003-272860 및 JP-A-2004-39617 에 개시된 재료가 예시될 수도 있다.
더욱 구체적으로는, ITO 및 IZO (인듐 아연 산화물) 등의 투명 도전성 재료, C60 등의 풀러렌, 올리고티오펜 등의 도전성 유기 재료, 금속 프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌, 금속 포르피린, 및 무금속 포르피린 등의 도전성 유기 재료, Ca, Ag, Al, Mg-Ag 합금, Al-Li 합금 및 Mg-Li 합금, 정공 전도성 재료, 전자 전도성 재료, 및 이들 재료의 혼합물이 사용될 수도 있다.
정공 전도성 재료로서는, 예를 들어, 2-TNATA 및 NPD 등의 정공 수송 유기 재료에 F4-TCNQ, TCNQ, FeCl3 등의 전자 구인성 (electron-withdrawing property) 을 갖는 산화제를 도핑시킴으로써 얻어지는 재료, P-형 도전성 폴리머, 및 P-형 반도체가 예시된다. 전자 전도성 재료로서는, 예를 들어, 전자 수송 유기 재료에 4.0 eV 미만의 일함수를 갖는 금속 또는 금속 화합물을 도핑시킴으로써 획득되는 재료, N-형 도전성 폴리머, 및 N-형 반도체가 예시된다. N-형 반도체로서는, N-형 Si, N-형 CdS, 및 N-형 ZnS 가 예시되며, P-형 반도체로서는, P-형 Si, P-형 CdTe, 및 P-형 CuO 가 예시된다.
또한, V2O5 등의 전기 절연 재료가 전하-발생층으로서 사용될 수도 있다.
전하-발생층은 단층일 수도 있고, 또는 복수 층의 적층일 수도 있다. 복수의 층의 적층 구조로서는, 투명 도전성 재료 또는 금속 재료 등의 도전성을 갖는 재료와 정공 전도성 재료 또는 전자 전도성 재료의 적층의 구조를 갖는 층, 및 정공 전도성 재료와 전자 전도성 재료의 적층의 구조를 갖는 층이 예시된다.
두께는 특히 제한되지 않지만, 바람직하게는 0.5 내지 200 nm 이고, 보다 바람직하게는 1 내지 100 nm 이며, 보다 더 바람직하게는 3 내지 50 nm 이고, 특히 바람직하게는 5 내지 30 nm 이다.
가시광의 투과율이 50 % 이상이 되도록 전하-발생층의 두께 및 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 전하-발생층의 형성 방법은 특별히 제한되지 않으며, 유기층의 형성 방법이 사용될 수 있다.
전하-발생층은 복수의 발광층의 각각의 2 개의 층들 사이에 형성되며, 전하-발생층의 애노드측 및 캐소드측은 인접한 층에 전하를 주입하는 기능을 갖는 재료 를 함유할 수도 있다. 애노드측에 인접한 층으로의 전자 주입 특성을 높이기 위해, BaO, SrO, Li2O, LiCl, LiF, MgF2, MgO, CaF2 등의 전자 주입 화합물이 전하-발생층의 애노드측 상에 적층될 수도 있다.
상술한 것 외에, 전하-발생층의 재료는 JP-A-2003-45676, 미국 특허 6,337,492, 6,107,734 및 6,872,472 를 참조하여 선택할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 공진기 구조를 가질 수도 있다. 예를 들어, 유기 EL 소자는, 투명 기판 상에, 굴절률이 상이한 복수의 적층된 막을 포함하는 다층 막 미러, 투명 또는 반투명 전극, 발광층 및 금속 전극을 중첩하여 가진다. 발광층으로부터 발생된 광은 반사기로서의 다층 막 미러와 금속 전극 사이에서 반사를 반복하여 공진한다.
또 다른 바람직한 실시형태로서는, 투명 또는 반투명 전극 및 금속 전극이 각각 투명 기판 상의 반사기로서 기능하며, 발광층으로부터 발생된 광은 그들 사이에서 반사를 반복하여 공진한다.
공진 구조를 형성하기 위해, 2 개의 반사기의 유효 굴절률, 그 반사기들 사이의 각각의 층의 굴절률 및 두께에 의해 결정된 광학 경로가 최적의 값이 되도록 조정되어 원하는 공진 파장을 얻는다. 제 1 실시형태의 경우의 계산식이 JP-A-9-180883 에 개시되어 있다. 제 2 실시형태의 경우의 계산식은 JP-A-2004-127795 에 개시되어 있다.
본 발명의 용도:
본 발명의 유기 전계발광 소자는 바람직하게는 디스플레이 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자사진, 조명광원, 기록광원, 노광 광원, 판독 광원, 표식, 간판, 인테리어 디자인, 광 통신 등에서 사용될 수 있다.
예를 들어 「월간 디스플레이」, pp. 33-37 (2000년 9월호) 에 기술된 바와 같이, 유기 EL 소자를 풀 칼라로 만드는 방법으로서는, 색의 3원색 (청색 (B), 녹색 (G), 적색 (R)) 에 대응하는 광을 각각 발광하는 유기 EL 소자를 기판 상에 배치하는 3 색 발광법, 백색 발광용의 유기 EL 소자에 의한 백색 발광을 칼라 필터를 통해 3원색으로 분리하는 백색법, 청색 발광용의 유기 EL 소자에 의한 청색 발광을 형광 색소층을 통해 적색 (R) 및 녹색 (G) 으로 변환하는 색 변환법이 알려져 있다.
또한, 상기 방법에 의해 얻을 수 있는 상이한 발광 색의 복수의 유기 EL 소자를 조합하여 사용함으로써, 원하는 발광색의 면광원이 얻어질 수 있다. 예를 들어, 청색 발광 소자 및 황색 발광 소자의 발광 소자들을 조합한 백색 발광원, 및 청색, 녹색 및 적색의 발광 소자를 조합한 백색 발광원이 예시된다.
실시예
실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 결코 이에 제한되는 것은 아니다.
예시 화합물 3-5 의 합성:
1-에틸아다만탄 (5 ㎖, 29 mmol), 염화 알루미늄 (0.39 g, 2.9 mmol), 및 벤젠 (50 ㎖) 을 포함하는 혼합 용액에, tert-부틸브로마이드 (13 ㎖, 116 mmol) 를 적하하고, 그 반응 혼합물을 실온에서 2 시간 동안 교반한다. 벤젠 (30 ㎖) 및 tert-부틸브로마이드 (6.5 ㎖) 를 원료가 소실될 때까지 부가적으로 첨가하고, 그 후 얼음으로 냉각하면서 물을 첨가한다. 석출된 고체를 여과하여 수집하고, 뜨거운 에탄올로 세정하고, 건조하여 조체 (crude product) 4.1 g (10 mmol) 을 획득한다. 획득한 조체를 승화에 의해 정제하고, 평가시 사용한다.
1H-NMR (300 MHz, CDCl3) 7.46 (brd, 6H), 7.34 (brt, 6H), 7.21 (brt, 3H), 2.07 (brs, 6H), 1.71 (s, 6H), 1.40 (q, 2H), 0.91 (t, 3H)
유기 전계발광 소자의 제조 및 평가:
(1) 비교예 C1-1 의 유기 전계발광 소자의 제조
0.5 mm 의 두께와 2.5 cm 제곱의 ITO 막을 갖는 유리 기판 (표면 저항: 10 Ω/□, 제오마텍사제) 을 세척기에 놓고 2-프로판올 중에서 초음파 세정 처리하며, 그 후 UV-오존 처리를 30 분 동안 행한다. 다음의 유기층을 진공 증착에 의해 투명 애노드 (ITO 막) 상에 순서대로 증착한다.
본 발명의 실시예에서의 증착 속도는 달리 언급되지 않으면 0.2 nm/sec 이다. 증착 속도는 수정 진동자 성막 제어기, CRTM-9000 (ULVAC 사제) 를 사용하여 측정한다. 이하에 도시된 각 막의 막 두께도 CRTM-9000 의 수치와 Dektak 형 촉침식 막두께계를 사용하여 측정된 막두께로부터 작성된 교정 곡선으로부터 계산된다.
<유기층 1> 화합물 A: 막 두께: 160 nm
<유기층 2> 화합물 B: 막 두께: 10 nm
<유기층 3> 화합물 C: 막 두께: 3 nm
<유기층 4> 화합물 D (85 wt.%) + 발광 재료 A (15 wt.%) 의 공증착: 막 두께: 60 nm
<유기층 5> 화합물 E: 막 두께: 40 nm
마지막으로, 불화 리튬 0.1 nm 및 금속 알루미늄을 이 순서대로 100 nm 의 두께로 증착하여, 캐소드를 제조한다. 이것을 공기와 접촉하지 않도록 아르곤 가스로 대체된 글로브 박스에 놓고, 스테인레스 스틸 밀봉 캔 및 UV-경화형 접착제 (XNR5516HV, 나가세 켐텍스사제) 로 밀봉하여 유기 전계발광 소자의 비교예 C1-1 을 얻는다.
실시예 및 비교예에서 사용되는 화합물 A 내지 화합물 E, 화합물 D', 화합물 E', 화합물 D-1 내지 화합물 D-9 의 화학 구조는 이하에 도시된다.
Figure 112009012455842-pat00023
실시예 및 비교예에서 사용되는 발광 재료의 화학 구조는 이하와 같다.
Figure 112009012455842-pat00024
Figure 112009012455842-pat00025
(2) 비교예 C1-2, C1-3, C1-5, C1-7 내지 C1-30 의 유기 전계발광 소자의 제조
비교예 C1-2, C1-3, C1-5, C1-7 내지 C1-30 의 소자는 비교예 C1-1 의 <유기층 4> 의 발광 재료 A 를 하기의 표 1 에 따라서 상기한 발광 재료 B 내지 Z, α 및 β 로 변경한 것 외에는 비교예 C1-1 과 동일한 구조로 제조된다.
(3) 실시예 1-1 내지 1-3, 1-5, 1-7 내지 1-30 의 유기 전계발광 소자의 제조
실시예 1-1 의 소자는 비교예 C1-1 의 <유기층 4> 의 부분을 다음에 나타낸 <유기층 4A> 로 변경하는 것을 제외하고는 비교예 C1-1 과 동일한 구조로 제조된다.
<유기층 4A>
화합물 D (80 wt.%) + 발광 재료 A (15 wt.%) + 예시 화합물 1-2 (5 wt.%) 의 공증착: 막 두께: 60 nm
실시예 1-2, 1-3, 1-5, 1-7 내지 1-30 의 소자는 실시예 1-1 의 <유기층 4A> 의 발광 재료 A 를 하기의 표 1 에 따라서 상기한 발광 재료 B 내지 Z, α 및 β 로 변경한 것 외에는 실시예 1-1 과 동일한 구조로 제조된다.
(4) 비교예 C1-4 및 실시예 1-4 의 유기 전계발광 소자의 제조
비교예 C1-4 및 실시예 1-4 의 소자는 비교예 C1-3 및 실시예 1-3 의 화합물 D 를 상기한 화합물 D' 로 변경한 것을 제외하고는 각각 비교예 C1-3 및 실시예 1-3 에서와 동일한 구조로 제조된다.
(5) 비교예 C1-6 및 실시예 1-6 의 유기 전계발광 소자의 제조
비교예 C1-6 및 실시예 1-6 의 소자는 비교예 C1-5 및 실시예 1-5 의 화합물 E 를 상기한 화합물 E' 로 변경한 것을 제외하고는 각각 비교예 C1-5 및 실시예 1-5 에서와 동일한 구조로 제조된다.
위에서 얻어진 유기 전계발광 소자는 다음의 방법에 따라 평가된다.
(6) 외부 양자 효율의 평가
발광시키기 위해 소스 메져 유닛 (source measure unit) 모델 2400 (토요사제) 을 사용하여 획득한 유기 전계발광 소자에 DC 전압을 인가한다. 외부 양자 효율을 100 cd/㎡ 시의 정면 휘도로부터 계산한다.
(7) 구동 내구성의 평가
휘도의 반감시간 (휘도가 초기 휘도로부터 50 % 까지 저하하는 데 요구되는 시간) 은 OLED 테스트 시스템 모델 ST-D (TSK 사제) 상에 획득한 유기 전계발광 소자를 세팅하고 그 소자를 정전류 모드에 의해 정방향 정전류 0.4 mA 의 조건으로 구동함으로써 구한다.
본 발명의 비교예 C1-1 내지 C1-30 및 실시예 1-1 내지 1-30 의 유기 전계발광 소자의 평가의 결과를 이하의 표 1에 니타낸다 (본 발명의 실시예의 값은 대응하는 비교예의 측정값을 100 으로 하여 상대 값으로 나타낸다). 부가적으로, 구동 전압은 소자로 0.1 mA 의 전류를 흐르게 하는데 필요한 전압이다.
Figure 112009012455842-pat00026
[표 1](계속)
Figure 112009012455842-pat00027
표 1의 결과로부터, 본 발명의 유기 전계발광 소자에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 첨가는 구동 전압의 저하, 외부 양자 효율의 개선, 휘도 반감시간의 개선에 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
(8) 실시예 2-1 내지 2-4 의 유기 전계발광 소자의 제조 및 평가
실시예 2-1 내지 2-4 의 소자는 실시예 1-13 의 화합물 D 및 예시 화합물 1-2 의 함유량을 이하의 표 2 에 표시된 값으로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 1-13에서와 동일한 구조로 제조되고 평가된다. 획득한 결과를 표 2 에 나타낸다 (측정된 값은 비교예 C1-13 의 측정값을 100 으로하여 상대 값으로 나타낸다).
Figure 112009012455842-pat00028
표 2 의 결과로부터, 본 발명의 유기 전계발광 소자에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 첨가는 구동 전압의 저하, 외부 양자 효율의 개선, 휘도 반감시간의 개선에 효과가 있다는 것을 알 수 있다. 첨가량이 2 내지 25 wt.% 의 범위에 있는 경우, 구동 전압을 감소시키고 외부 양자 효율을 개선하는 효과는 특히 크며, 첨가는 또한 2 내지 5 wt.% 의 범위로 휘도의 반감시간을 개선하는 효과를 갖는다.
(9) 실시예 3-1 내지 3-9 의 유기 전계발광 소자의 제조 및 평가
실시예 3-1 내지 3-9 의 소자는 본 발명의 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물을 실시예 2-1 의 예시 화합물 1-2 로부터 아래 표 3 에 표시된 화합물로 변경한 것을 제외하고는 실시예 2-1 에서와 동일한 구조로 제조되고 평가된다. 획득한 결과를 표 3 에 나타낸다 (측정된 값은 비교예 C1-13 의 측정값을 100으로 하여 상대적인 값으로 나타낸다).
Figure 112009012455842-pat00029
표 3의 결과로부터, 본 발명의 유기 전계발광 소자에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물의 첨가가 구동 전압의 저하, 외부 양자 효율의 개선, 휘도 반감시간의 개선에 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
(10) 실시예 4-1 내지 4-7 의 유기 전계발광 소자의 제조 및 평가
실시예 4-1 내지 4-6 의 소자는 표 4 에 표시된 함유량으로 비교예 C1-6 의 <유기층 1> 내지 <유기층 3> 에 대응하는 각각의 층에 예시 화합물 1-2 를 첨가하는 것을 제외하고는 비교예 C1-6 에서와 동일한 구조로 제조된다. 또한, 실시예 4-7 의 소자는 실시예 4-6 의 <유기층 4> 에 대응하는 층을 실시예 1-6 의 <유기층 4A> 에 대응하는 층과 동일한 구조로 변경하는 것을 제외하고는 실시예 4-6 에서와 동일한 구조로 제조된다. 상기 방법에 따른 실시예 4-1 내지 4-7 의 소자의 평가의 결과를 표 4에 나타낸다 (측정된 값은 비교예 C1-6 의 측정값을 100으로 하여 상대적인 값으로 나타낸다).
Figure 112009012455842-pat00030
표 4 의 결과로부터, 본 발명의 유기 전계발광 소자에서, 알킬 구조를 갖는 탄화수소 화합물은, 그 화합물이 발광층 이외의 유기층에 첨가될 때에도 구동 전압의 저하, 외부 양자 효율의 개선, 휘도 반감시간의 개선에 효과가 있다는 것을 알 수 있다.
(11) 실시예 5-1 내지 5-17 의 유기 전계발광 소자의 제조 및 평가
실시예 5-1 내지 5-17 의 소자는 발광 재료 A (발광 재료: 15 wt.%), 화합물 D (호스트 재료), 및 예시 화합물 1-2 (첨가된 재료: x wt.%) 에 대응하는 화합물을 이하의 표 5 에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1-1 에서와 동일한 방식으로 제조되고 상기의 방법에 따라 평가된다. 얻어진 결과를 표 5 에 나타낸다 (측정된 값은 예시 화합물을 함유하지 않는 비교 소자의 측정값을 100 으로 하여 상대적인 값으로 나타낸다).
Figure 112009012455842-pat00031
(12) 정공 이동도의 측정
화합물 D 를 약 2 ㎛ 의 두께로 ITO 를 갖는 유리판 상에 증착하고, 알루미늄을 그 위에 증착하여 샘플을 제조한다. TOF (time of flight) 법에 의해 상기 샘플을 사용하여 발견한 정공의 이동도는 4.06 × 10-4 cm2·V-1·s-1 이다 (전계는 1 × 106 V·cm-1 이다). TOF 법에 대해서는, 신세틱 메탈즈 (Synth. Met.), 111/112, 페이지 331 (2000) 을 참조할 수 있다.
또한, 약 2 ㎛ 의 두께로 ITO 를 갖는 유리판 상에 화합물 D 및 예시 화합물 1-2 을 (wt.% 로) 95/5 의 비율로 증착하고, 그 위에 알루미늄을 증착함으로써 얻어진 샘플을 사용하여 TOF 법으로 알아낸 정공의 이동도는 1.05 × 10-3 cm2·V-1·s-1 이다 (전계는 1 × 106 V·cm-1 이다). 정공의 이동도는 예시 화합물 1-2 가 첨가되지 않은 경우와 비교하여 약 2.5 배 더 높다. 이러한 결과는 유기 전계발광 소자의 구동 전압이 본 발명의 알칸 구조를 함유하는 재료의 첨가에 의해 저하될 수 있다는 것을 나타낸다.
본 발명은 구동 전압이 낮고, EL 외부 양자 효율 및 내구성이 우수한 유기 전계발광 소자를 제공할 수 있다.
본 출원에서 외국 우선권의 이익이 주장된 각각의 및 모든 외국 특허 출원의 전체 개시가 여기에 참조로 완전히 진술된 것과 같이 포함된다.

Claims (11)

  1. 한 쌍의 전극; 및
    상기 한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광층을 포함하는 적어도 한 층의 유기층을 포함하는 유기 전계발광 소자로서,
    상기 적어도 한 층의 유기층 중 적어도 어느 층은 알킬 구조를 가지는 적어도 일 종의 탄화수소 화합물 및 전하 수송성 재료의 양자를 포함하고, 상기 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 이중 결합을 포함하지 않고 에틸렌 구조 (-CH2CH2-) 를 포함하는 C30 내지 C40 포화 직쇄 탄화수소 화합물이거나, 하기 식으로 나타내는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물인, 유기 전계발광 소자:
    Figure 112015088206475-pat00032
    Figure 112015088206475-pat00033
    Figure 112015088206475-pat00034
    Figure 112015088206475-pat00035
    Figure 112015088206475-pat00036
    Figure 112015088206475-pat00037
    Figure 112015088206475-pat00038
    Figure 112015088206475-pat00039
    .
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 실온에서 고체인, 유기 전계발 광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물은 0.1 ~ 25wt.%의 양으로 상기 유기층 내에 포함되는, 유기 전계발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 상기 알킬 구조를 가지는 탄화수소 화합물을 포함하는, 유기 전계발광 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 적어도 일 종의 인광 재료를 포함하는, 유기 전계발광 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전하 수송성 재료는 정공 수송성 재료인, 유기 전계발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 금속 착체 인광 재료를 포함하는, 유기 전계발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 이리듐 착체 재료 또는 백금 착체 재료를 포함하는, 유기 전계발광 소자.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 4좌 배위자를 가지는 백금 착체 재료를 포함하는, 유기 전계발광 소자.
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