KR101951216B1 - 발광소자 재료 및 발광소자 - Google Patents

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Abstract

특정 피렌 구조를 갖는 화합물을 함유하는 발광소자 재료에 의해 고효율 발광 및 저전압 구동이 가능하고, 또한 내구성이 뛰어난 유기 박막 발광소자를 가능하게 하는 발광소자 재료 및 이것을 사용한 발광소자를 제공한다.

Description

발광소자 재료 및 발광소자{LIGHT EMITTING ELEMENT MATERIAL AND LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은 전기 에너지를 광으로 변환할 수 있는 발광소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는 표시소자, 플랫 패널 디스플레이, 백라이트, 조명, 인테리어, 표식, 간판, 전자 사진기 및 광신호 발생기 등의 분야에 이용 가능한 발광소자에 관한 것이다.
음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 양 극에 끼워진 유기 형광체 내에서 재결합할 때에 발광한다고 하는 유기 박막 발광소자의 연구가 최근 활발하게 행해지고 있다. 이 발광소자는 박형이며, 또한 저구동 전압 하에서의 고휘도 발광과, 형광 재료를 선택함으로써 다색 발광이 가능한 것이 특징이며 주목을 받고 있다. 이 연구는 코닥사의 C.W.Tang 등에 의해 유기 박막소자가 고휘도로 발광하는 것이 나타내어진 이래, 많은 연구 기관에 의해 검토되고 있다.
또한, 유기 박막 발광소자는 발광층에 여러 가지 형광 재료를 사용함으로써 다양한 발광색을 얻는 것이 가능하기 때문에 디스플레이 등으로의 실용화 연구가 왕성하다. 삼원색의 발광 재료 중에서는 녹색 발광 재료의 연구가 가장 진행되어 있고, 현재는 적색 발광 재료와 청색 발광 재료에 있어서 특성 향상을 목표로 하여 예의 연구가 이루어지고 있다.
유기 박막 발광소자에는 발광 효율의 향상, 구동 전압의 저하 및 내구성의 향상이 필요하다. 그 중에서도 발광 효율이 낮으면 고휘도를 요하는 화상의 출력이 불가능해져서 원하는 휘도를 출력하기 위한 소비 전력량이 많아진다. 예를 들면, 발광 효율을 향상시키기 위해서 피렌을 기본 골격으로 한 발광 재료나 전자 수송 재료가 개발되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1∼특허문헌 4 참조). 또한, 전자 수송층으로서 사용되는 재료에 알칼리 금속을 도핑하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 5∼특허문헌 6 참조).
일본 특허 공개 2007-131723호 공보 일본 특허 공개 2010-056190호 공보 국제 공개 WO2007/29798호 팸플릿 국제 공개 WO2008/108256호 팸플릿 국제 공개 WO2010/113743호 팸플릿 (특허 문헌 6) 국제 공개 WO2010/001817호 팸플릿
그러나, 특히 청색 발광소자에 관해서는 고효율 발광 및 저전압 구동이 가능하고, 또한 내구성에도 뛰어난 신뢰성이 높은 소자를 제공하는 청색 발광 재료는 적다.
또한, 전자 수송층에 사용되는 화합물을 개량하는 경우라도 종래 공지의 조합에서는 저전압 구동과 내구성의 양립에는 불충분했다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제를 해결하여 고효율 발광 및 저전압 구동이 가능하고, 또한 내구성이 뛰어난 유기 박막 발광소자를 가능하게 하는 발광소자 재료 및 이것을 사용한 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 함유하는 발광소자 재료이다:
Figure 112013093613549-pct00001
R1∼R4는 각각 동일하거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R5R6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기; R5 및 R6은 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 인접하는 치환기끼리로 환을 형성해도 좋다; Ar1은 일반식(2)으로 나타내어지는 기이다; Ar2는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이다; L1 및 L2는 단결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다; 단, L1 및 L2가 나프탈레닐렌기인 경우 L1 및 L2가 각각 나프탈렌환의 1위치에서 피렌과 결합할 일은 없다; X1 및 X2는 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다; 단, L1이 단결합인 경우 X1은 1-나프틸기가 아니고, L2가 단결합인 경우 X2는 1-나프틸기가 아니다.
또한, 본 발명은 양극과 음극 사이에 유기층이 존재하고, 전기 에너지에 의해 발광하는 발광소자이며, 상기 유기층에 상기 발광소자 재료를 함유하는 발광소자이다.
(발명의 효과)
본 발명에 의해, 고효율 발광 및 저전압 구동이 가능하고, 또한 내구성이 뛰어난 유기 전계 발광소자를 제공할 수 있다.
일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에 대해서 상세하게 설명한다.
Figure 112013093613549-pct00002
R1∼R4는 각각 동일하거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R5R6로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기이다. R5 및 R6은 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 인접하는 치환기끼리로 환을 형성해도 좋다. Ar1은 일반식(2)으로 나타내어지는 기이며, Ar2는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이다.
L1 및 L2는 단결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다. 단, L1 및 L2가 나프탈레닐렌기인 경우 L1 및 L2가 각각 나프탈렌환의 1위치에서 피렌과 결합할 일은 없다. X1 및 X2는 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다. 단, L1이 단결합인 경우 X1은 1-나프틸기가 아니고, L2가 단결합인 경우 X2는 1-나프틸기가 아니다.
이들 치환기 중, 수소는 중수소라도 좋다.
또한, 알킬기란 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 치환되어 있을 경우의 추가 치환기에는 특별하게 제한은 없고, 예를 들면 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있다. 이 점은 이하의 기재에도 공통된다. 또한, 알킬기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 입수의 용이성이나 비용의 점으로부터 1 이상 20 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 이상 8 이하의 범위이다.
시클로알킬기란 예를 들면 시클로프로필기, 시클로헥실기, 노보닐기, 아다만틸기 등의 포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬기 부분의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 3 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
복소환기란 예를 들면 피란환, 피페리딘환, 환상 아미드 등의 탄소 이외의 원자를 환 내에 갖는 지방족환을 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 복소환기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 2 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
알케닐기란 예를 들면 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 등의 2중 결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 알케닐기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 2 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
시클로알케닐기란 예를 들면 시클로펜테닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로헥세닐기 등의 2중 결합을 포함하는 불포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다.
알키닐기란 예를 들면 에티닐기 등의 3중 결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 알키닐기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 2 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
알콕시기란 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등의 에테르 결합을 통해서 지방족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 이 지방족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 알콕시기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 1 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
알킬티오기란 알콕시기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자로 치환된 것이다. 알킬티오기의 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬티오기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 1 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
아릴에테르기란 예를 들면 페녹시기 등, 에테르 결합을 통한 방향족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴에테르기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 통상 6 이상 40 이하의 범위이다.
아릴티오에테르기란 아릴에테르기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자로 치환된 것이다. 아릴에테르기에 있어서의 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴에테르기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 6 이상 40 이하의 범위가 바람직하다.
아릴기란 예를 들면 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 터페닐기, 플루오란테닐기 등의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 6 이상 40 이하의 범위가 바람직하다.
헤테로아릴기란 푸라닐기, 티오페닐기, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 나프티리딜기, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 인돌릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기 등의 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개 환 내에 갖는 환상 방향족기를 나타내고, 이것은 무치환이라도 좋고 치환되어 있어도 상관없다. 헤테로아릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 2 이상 30 이하의 범위가 바람직하다.
할로겐이란 불소, 염소, 브롬 및 요오드로부터 선택되는 원자를 나타낸다.
카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 치환기로서는 예를 들면 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 치환기는 더 치환되어도 좋다.
실릴기란 예를 들면 트리메틸실릴기 등의, 규소원자에 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아릴기 등의 유기기가 결합한 관능기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 실릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 통상 3 이상 20 이하의 범위이다. 또한, 규소수는 통상 1 이상 6 이하의 범위이다.
-P(=O)R5R6으로 나타내어지는 기에 대해서 R5 및 R6은 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 인접하는 치환기끼리로 환을 형성해도 좋다. 인접하는 치환기 R5와 R6이 환을 형성할 경우, R5와 R6은 서로 결합해서 공역 또는 비공역의 축합환을 형성할 수 있다. 축합환의 구성 원소로서 탄소 이외에도 질소, 산소, 유황, 인 및 규소로부터 선택되는 원자를 포함하고 있어도 좋고, 또한 별도의 환과 축합해도 좋다.
아릴렌기란 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 페난트릴기, 터페닐기 등의 방향족 탄화수소기로부터 유래되는 2가의 기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴렌기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 6 이상 40 이하의 범위가 바람직하다.
헤테로아릴렌기란 피리딜기, 퀴놀리닐기, 피라지닐기, 나프티리딜기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기 등의 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개 환 내에 갖는 환상 방향족기로부터 유래되는 2가의 기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 헤테로아릴렌기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 치환기도 포함해서 2 이상 30 이하의 범위가 바람직하다.
일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 피렌 골격의 6위치, 7위치 및 8위치가 모두 수소원자임으로써 피렌 골격끼리의 상호 작용을 강화할 수 있다. 이 효과에 의해 분자간에서의 전자의 전달이 용이해져서 높은 전자 수송성을 발현하기 때문에, 얻어지는 발광소자의 구동 전압을 저하시킬 수 있다. 또한, 피렌 골격의 1위치와 3위치의 양쪽을 아릴기 또는 헤테로아릴기로 치환함으로써 열적 안정성이 향상되어 안정된 막을 얻을 수 있기 때문에, 얻어지는 발광소자의 내구성을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, Ar1 및 Ar2가 각각 다른 기이면 분자의 대칭성의 저하에 수반하여 유리 전이 온도가 상승하고, 얻어지는 박막의 비정질성이 향상된다. 박막의 비정질성이 높으면 얻어지는 발광소자를 전류 구동시켰을 때에 막 구조의 변화나 결정화가 일어나기 어렵기 때문에, 발광소자의 구동 전압 상승이나 발광 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 따라서, Ar1 및 Ar2는 각각 다른 기인 것이 바람직하다.
L1 및 L2는 각각 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다.
L1 및 L2는 각각 아릴렌기이면 열적 안정성이 증가하기 때문에 바람직하다. L1 및 L2는 보다 바람직하게는 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기 또는 나프탈레닐렌기이다. 단, 피렌 골격과 나프탈렌환의 1위치가 직접 결합한 구조를 갖는 화합물은 열에 의해 하기 식에 나타내는 바와 같은 축환 반응이 일어나기 쉽다.
Figure 112013093613549-pct00003
유기 박막 발광소자를 작성하는 데에 있어서, 재료가 되는 유기 화합물은 승화 정제나 증착과 같은 공정을 거친다. 이 과정에서 상기 축환 반응이 일어나면 재료 본래의 특성이 얻어지지 않게 되어버린다. 또한, 상기 축환 반응을 막기 위해서 하기 식에 나타내는 바와 같이 나프탈렌환의 8위치에 치환기(R)를 도입하는 방법이 생각되지만, 이러한 화합물은 치환기에 의한 입체 장해가 크고, 피렌 골격끼리의 상호 작용을 약화시키는 원인이 되어 전자 수송성의 저하를 초래하는 원인이 된다.
Figure 112013093613549-pct00004
따라서, L1 및 L2가 나프탈레닐렌기인 경우 L1 및 L2가 각각 나프탈렌환의 1위치에서 피렌 골격과 결합해서는 안된다. 또한, 마찬가지의 이유로부터 L1이 단결합인 경우 X1은 1-나프틸기이면 안되고, L2가 단결합인 경우 X2는 1-나프틸기이면 안된다. 또한, 1-나프틸기에 방향환이 축환된 치환기도 마찬가지의 문제가 발생하기 때문에, 마찬가지로 피렌 골격과 직접 결합해서는 안된다. 이러한 문제가 발생하는 구체적인 치환기의 예로서는 1-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-안트릴기, 9-안트릴기, 1-피레닐기 등을 들 수 있다.
바람직한 L1 및 L2의 예로서, 구체적으로는 단결합, 1,4-페닐렌기, 1,3-페닐렌기, 4,4'-비페닐렌기, 2,6-나프탈레닐렌기, 2,8-나프탈레닐렌기 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 1,4-페닐렌기 등을 들 수 있다.
L1 및 L2가 더 치환되어 있을 경우, 그 치환기로서는 특별하게 제한은 없지만, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등이 바람직하다. 알킬기로서 바람직하게는 메틸기, t-부틸기 등이다. 아릴기로서 바람직하게는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 등이다. 헤테로아릴기로서 바람직하게는 피리딜기이며, 보다 구체적으로는 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기 등이 바람직하다.
X1 및 X2가 아릴기인 경우, 각각 독립적으로 바람직하게는 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 플루오란테닐기 등이다. 보다 구체적으로는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 2-플루오레닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있고, 보다 바람직하게는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기 등을 들 수 있다. 단, L1이 단결합인 경우 X1은 1-나프틸기가 아니고, L2가 단결합인 경우 X2는 1-나프틸기가 아니다. X1 및 X2가 더 치환되어 있을 경우, 그 치환기에는 특별하게 제한은 없고, 예를 들면 알킬기, 페닐기, 불소 등을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 메틸기, t-부틸기, 페닐기, 불소 등을 들 수 있다.
X1 및 X2가 헤테로아릴기인 경우, 각각 독립적으로 바람직하게는 인돌릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티오페닐기, 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 벤조퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤리닐기, 이미다조피리딜기, 이미다조퀴놀리닐기, 이미다조퀴나졸리닐기, 피리도이미다조퀴놀리닐기, 트리아질기, 아크리딜기, 벤조이미다졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 카르볼리닐기 등을 들 수 있다. 구체적으로는 2-인돌릴기, 2-벤조푸라닐기, 2-벤조티오페닐기, 9-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 2-디벤조푸라닐기, 4-디벤조푸라닐기, 2-디벤조티오페닐기, 4-디벤조티오페닐기, 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기, 2-퀴놀리닐기, 3-퀴놀리닐기, 6-퀴놀리닐기, 1-이소퀴놀리닐기, 4-이소퀴놀리닐기, 2-벤조[h]퀴놀리닐기, 3-벤조[h]퀴놀리닐기, 2-퀴녹살리닐기, 1-피라지닐기, 2-피리미딜기, 5-피리미딜기, 3-피리다지닐기, 2-페난트롤리닐기, 3-페난트롤리닐기, 2-이미다조[1,2-a]피리딜기, 3-이미다조[1,2-a]피리딜기, 11-벤조[4,5]이미다조[1,2-a]퀴놀리닐기, 6-벤조[4,5]이미다조[1,2-c]퀴나졸리닐기, 6-피리도[2',1':2,3]이미다조[4,5-c]퀴놀리닐기, 1-트리아졸릴기, 9-아크리딜기, 1-벤조[d]이미다졸릴기, 2-벤조[d]이미다졸릴기, 2-벤조[d]옥사졸릴기, 2-벤조[d]티아졸릴기, 9-α-카르볼리닐기, 9-β-카르볼리닐기, 9-γ-카르볼리닐기, 9-δ-카르볼리닐기 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 9-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-디벤조푸라닐기, 4-디벤조티오페닐기, 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기, 2-퀴놀리닐기, 3-퀴놀리닐기, 6-퀴놀리닐기, 1-이소퀴놀리닐기, 4-이소퀴놀리닐기, 2-벤조[h]퀴놀리닐기, 2-퀴녹살리닐기, 1-피라지닐기, 5-피리미딜기, 2-페난트롤리닐기, 1-트리아졸릴기, 1-벤조[d]이미다졸릴기, 2-벤조[d]이미다졸릴기 등을 들 수 있다. 더욱 바람직하게는 9-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-디벤조푸라닐기, 2-피리딜기, 3-피리딜기, 4-피리딜기 등을 들 수 있다.
상기 X1 및 X2 중 적어도 1개가 아릴기일 경우, 열적 안정성이 증가하기 때문에 바람직하다. 또한, X1 및 X2 중 적어도 1개가 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기 또는 디벤조티오페닐기일 경우, 부피가 큰 방향족 복소환기에 의해 비정질성이 향상되고, 박막 안정성이 증가하기 때문에 바람직하다. 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기 및 디벤조티오페닐기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다.
또한, X1 및 X2 중 적어도 1개가 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기일 경우, 전자 수용성이 증가함으로써 높은 전자 주입 수송능을 발현하기 때문에 바람직하다.
여기에서 말하는 전자 수용성 질소란 인접 원자와의 사이에 다중 결합을 형성하고 있는 질소원자를 나타낸다. 질소원자가 높은 전자 음성도를 갖기 때문에, 그 다중 결합은 전자 수용적인 성질을 갖는다. 그 때문에, 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환은 높은 전자 친화성을 갖는다.
전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기란, 상기 헤테로아릴기 중 탄소 이외의 원자로서, 적어도 전자 수용성 질소원자를 1개 또는 복수개 환 내에 갖는 환상 방향족기를 나타낸다. 구체적으로는 피리딜기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 퀴녹살리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 페난트롤리닐기, 이미다조피리딜기, 트리아질기, 아크리딜기, 벤조이미다졸릴기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기 등을 들 수 있다. 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기는 치환기를 갖고 있어도 좋고 갖고 있지 않아도 좋다. 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기에 포함되는 전자 수용성 질소의 수는 특별하게 한정되지 않지만, 1 이상 3 이하의 범위가 바람직하다. 또한, 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 2 이상 30 이하의 범위가 바람직하다.
전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기의 연결 위치는 어느 부분이라도 좋다. 예를 들면, 피리딜기의 경우 2-피리딜기, 3-피리딜기 및 4-피리딜기 중 어느 것이라도 좋다.
단, X1 및 X2가 모두 2-피리딜기인 경우에는 얻어지는 소자의 내구성의 저하를 초래하기 때문에, X1이 2-피리딜기일 때 X2로서는 2-피리딜기 이외의 기로부터 선택되는 기가 바람직하다.
전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기가 더 치환되어 있을 경우, 그 치환기에는 특별하게 제한은 없고, 예를 들면 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있다.
일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물은 이하의 방법으로 합성할 수 있다. 피렌 골격에 아릴기 및 헤테로아릴기를 도입하는 방법으로서는, 예를 들면 팔라듐이나 니켈 촉매 하에서의 할로겐화 피렌 유도체와 아릴기 및 헤테로아릴기의 보론산 또는 보론산 에스테르의 커플링 반응을 사용하는 방법을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
피렌 골격의 1위치와 3위치에 위치 선택적으로 아릴기 또는 헤테로아릴기를 도입하는 방법으로서는, 예를 들면 이하의 방법을 들 수 있다. 우선, 공지의 방법(예를 들면, 국제 공개 WO2008/108256호 팸플릿 참조)에 의해 7위치가 t-부틸기로 치환된 피렌 골격의 1위치와 3위치에 위치 선택적으로 아릴기 및 헤테로아릴기로부터 선택된 기를 도입한다. 이어서, 이것을 적당한 용매 중에서 산과 함께 가열함으로써 7위치의 t-부틸기를 수소원자와 치환한다. 여기에서 사용하는 산의 예로서는, 예를 들면 Nafion-H 등의 강산성 폴리머["Jornal of Organic Chemistry", (미국), 1991년, 56권, 3호, p.1334-1337 참조], 트리플루오로메탄술폰산 등의 유기산 또는 3염화알루미늄 등의 루이스산 등을 들 수 있지만 이것들에 한정되는 것은 아니다.
상기 일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물로서는 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure 112013093613549-pct00005
Figure 112013093613549-pct00006
Figure 112013093613549-pct00007
Figure 112013093613549-pct00008
Figure 112013093613549-pct00009
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Figure 112013093613549-pct00020
Figure 112013093613549-pct00021
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Figure 112013093613549-pct00025
Figure 112013093613549-pct00026
일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물은 발광소자 재료로서 사용된다. 여기에서 발광소자 재료란 발광소자 중 어느 하나의 층에 사용되는 재료를 나타낸다. 발광소자 중 어느 하나의 층이란, 후술하는 바와 같이 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층으로부터 선택된 층인 것 이외에, 음극의 보호막도 포함한다. 일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물을 발광소자 중 어느 하나의 층에 사용함으로써, 저구동 전압이며 또한 내구성이 뛰어난 발광소자가 얻어진다.
일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물은 높은 전자 주입 수송능, 발광 효율 및 박막 안정성을 갖고 있기 때문에, 발광소자의 발광층 또는 전자 수송층에 사용하는 것이 바람직하다.
일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물을 발광층에 사용할 경우, X1 및 X2 중 적어도 1개가 아릴기 또는 전자 수용성 질소를 포함하지 않는 헤테로아릴기이면 바람직하다. 발광층은 정공과 전자를 밸런스 좋게 전달하는 것이 필요하지만, X1 또는 X2가 아릴기 또는 전자 수용성 질소를 포함하지 않는 헤테로아릴기이면 피렌 골격의 높은 전자 수송성을 활용하면서 정공 수송성을 향상시킬 수 있고, 발광소자의 저전압화 및 고효율화에 기여하기 때문에 바람직하다. 또한, X1 및 X2가 모두 아릴기 또는 전자 수용성 질소를 포함하지 않는 헤테로아릴기이면 보다 정공 수송성이 향상되기 때문에 바람직하고, X1 및 X2가 모두 아릴기, 카르바졸릴기, 디벤조푸라닐기 및 디벤조티오페닐기로부터 선택되는 기이면 정공 수송성이 더욱 향상되기 때문에 바람직하다.
또한, X1 및 X2 중 적어도 1개가 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기일 경우, 일반식(1)으로 나타내어지는 피렌 화합물은 뛰어난 전자 주입 수송능을 갖기 때문에 전자 수송층에 사용하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 발광소자의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 발광소자는 양극과 음극, 및 그들 양극과 음극 사이에 개재되는 유기층을 갖는다. 그 유기층은 적어도 발광층을 포함하고, 그 발광층이 전기 에너지에 의해 발광한다.
유기층으로서는 발광층만으로 이루어지는 구성 외에, 1) 정공 수송층/발광층/전자 수송층, 2) 발광층/전자 수송층, 3) 정공 수송층/발광층 등의 적층 구성을 들 수 있다. 또한, 상기 각 층은 각각 단일층, 복수층 중 어느 것이라도 좋다. 정공 수송층 및 전자 수송층이 복수층을 가질 경우, 전극에 접하는 측의 층을 각각 정공 주입층 및 전자 주입층이라고 부르는 경우가 있지만, 이하의 설명에서는 특별하게 언급하지 않는 한 정공 주입 재료는 정공 수송 재료에, 전자 주입 재료는 전자 수송 재료에 각각 포함된다.
또한, 발광소자의 기계적 강도를 유지하기 위해서 발광소자를 기판 상에 형성하는 것이 바람직하다. 기판으로서는 소다 유리나 무알칼리 유리 등의 유리 기판이 적합하게 사용된다. 유리 기판의 두께는 기계적 강도를 유지하는 데에 충분한 두께가 있으면 좋으므로 0.5㎜ 이상이면 충분하다. 유리의 재질에 대해서는 유리로부터의 용출 이온이 적은 편이 좋으므로 무알칼리 유리인 편이 바람직하다. SiO2 등의 배리어 코팅을 실시한 소다라임 유리도 시판되고 있으므로 이것을 사용할 수도 있다. 또한, 기판은 유리일 필요는 없고, 예를 들면 플라스틱 기판을 사용해도 좋다.
발광소자에 있어서, 양극과 음극은 소자의 발광을 위해서 충분한 전류를 공급하기 위한 역할을 갖는 것이다. 발광소자로부터 광을 인출하기 위해서 양극 및 음극 중 적어도 한쪽은 투명 또는 반투명인 것이 바람직하다. 통상, 기판 상에 형성되는 양극을 투명 전극으로 한다.
양극에 사용하는 재료로서는 정공을 유기층에 효율적으로 주입할 수 있고, 또한 광을 인출하기 위해서 투명 또는 반투명이면 특별하게 한정되지 않고, 산화 주석, 산화인듐, 산화주석인듐(ITO), 산화아연인듐(IZO) 등의 도전성 금속 산화물; 또는 금, 은, 크롬 등의 금속, 요오드화구리, 유화구리 등의 무기 도전성 물질; 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린 등의 도전성 폴리머 등을 들 수 있다. ITO 유리나 네사 유리(Nesa glass)를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이들 전극 재료는 단독으로 사용해도 좋고, 복수의 재료를 적층 또는 혼합해서 사용해도 좋다. 양극의 전기 저항은 소자의 발광에 충분한 전류를 공급할 수 있으면 되므로 한정되지 않지만, 소자의 소비 전력의 관점으로부터는 저저항인 것이 바람직하다. 예를 들면, 전기 저항이 300Ω/□ 이하인 ITO 기판이면 소자 전극으로서 충분히 사용 가능하지만, 현재에서는 10Ω/□ 정도인 기판의 공급도 가능하게 되어 있기 때문에 20Ω/□ 이하인 저저항의 기판을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 양극의 두께는 저항값에 맞춰서 임의로 선택할 수 있지만, 100∼300㎚ 사이에서 사용되는 경우가 많다.
음극에 사용하는 재료는 전자를 효율적으로 발광층에 주입할 수 있는 물질이면 특별하게 한정되지 않는다. 일반적으로는 백금, 금, 은, 구리, 철, 주석, 알루미늄, 인듐 등의 금속, 또는 이들 금속과 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등의 저일함수 금속과의 합금이나 다층 적층체 등이 바람직하다. 그 중에서도 알루미늄, 은, 및 마그네슘으로부터 선택되는 금속이 전기 저항값이나 제막하기 쉬움, 막의 안정성, 발광 효율 등의 면으로부터 바람직하다. 특히, 음극이 마그네슘과 은으로 구성되면 전자 수송층 및 전자 주입층으로의 전자 주입이 용이해지고, 저전압 구동이 가능해지기 때문에 바람직하다.
또한, 음극 보호를 위해서 백금, 금, 은, 구리, 철, 주석, 알루미늄 및 인듐 등의 금속; 이들 금속을 사용한 합금; 실리카, 티타니아 및 질화규소 등의 무기물;폴리비닐알콜, 폴리염화비닐, 탄화수소계 고분자 화합물 등의 유기 고분자 화합물 등을 보호막층으로서 음극 상에 적층하는 것을 바람직한 예로서 들 수 있다. 또한, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물도 이 보호막층으로서 이용할 수 있다. 단, 음극측으로부터 광을 인출하는 소자 구조(톱 에미션 구조)의 경우에는 보호막층은 가시광 영역에서 광 투과성이 있는 재료로부터 선택된다.
이들 전극의 제작법은 저항 가열, 전자선 빔, 스퍼터링, 이온 플레이팅 및 코팅 등 특별하게 제한되지 않는다.
정공 수송층은 전계를 주어진 전극간에 있어서 양극으로부터 주입된 정공을 효율적으로 수송하는 것이 필요하다. 따라서, 정공 수송 재료는 정공 주입 효율이 높고, 주입된 정공을 효율적으로 수송하는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는 정공 수송 재료는 적절한 이온화 포텐셜을 갖고, 또한 정공 이동도가 크고, 또한 안정성이 뛰어나고, 트랩이 되는 불순물이 제조시 및 사용시에 발생하기 어려운 물질인 것이 요구된다. 이러한 조건을 만족시키는 물질로서 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 4,4'-비스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)비페닐, 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐, 4,4',4"-트리스(3-메틸페닐(페닐)아미노)트리페닐아민 등의 트리페닐아민 유도체; 비스(N-알릴카르바졸) 또는 비스(N-알킬카르바졸) 등의 비스카르바졸 유도체; 피라졸린 유도체; 스틸벤계 화합물; 히드라존계 화합물; 벤조푸란 유도체나 티오펜 유도체, 옥사디아졸 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체 등의 복소환 화합물; 풀러렌 유도체; 폴리머계에서는 상기 단량체를 측쇄에 갖는 폴리카보네이트나 스티렌 유도체; 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리플루오렌, 폴리비닐카르바졸 및 폴리실란 등이 바람직하다.
또한, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 사용할 수 있다. 또한, 하기 일반식(4)으로 나타내어지는 화합물, 테트라플루오로테트라시아노퀴노디메탄(4F-TCNQ) 또는 산화몰리브덴도 사용할 수 있다.
Figure 112013093613549-pct00027
R7∼R12는 각각 동일하거나 달라도 좋고, 할로겐, 술포닐기, 카르보닐기, 니트로기, 시아노기 및 트리플루오로메틸기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기이다.
그 중에서도 화합물(5)(1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴)이 정공 수송층 또는 정공 주입층에 포함되면 보다 저전압 구동으로 되기 때문에 바람직하다.
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정공 수송층은 정공 수송 재료의 1종만으로 형성해도 좋고, 2종 이상의 정공 수송 재료를 적층 또는 혼합해서 형성해도 좋다. 또한, 정공 수송 재료와 고분자 결착제의 혼합물을 이용하여 정공 수송층을 형성해도 좋다. 또한, 정공 수송 재료에 염화철(III)과 같은 무기염을 첨가해서 정공 수송층을 형성해도 좋다.
발광층은 단일층, 복수층 중 어느 쪽이라도 좋다. 발광 재료는 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합물이라도 좋고, 호스트 재료 단독이라도 좋고, 어느 것이라도 좋다. 발광층에 있어서 호스트 재료 또는 도펀트 재료만이 발광해도 좋고, 호스트 재료와 도펀트 재료가 함께 발광해도 좋다. 전기 에너지를 효율적으로 이용하여 고색순도의 발광을 얻는다고 하는 관점으로부터는 발광층은 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료와 도펀트 재료는 각각 1종류라도 좋고, 복수의 조합이라도 좋고, 어느 것이라도 좋다. 도펀트 재료는 호스트 재료의 전체에 포함되어 있어도 좋고, 부분적으로 포함되어 있어도 좋고, 어느 것이라도 좋다. 도펀트 재료는 호스트 재료로 이루어지는 층과 적층되어 있어도 좋고, 호스트 재료 중에 분산되어 있어도 좋고, 어느 것이라도 좋다. 호스트 재료와 도펀트 재료를 혼합함으로써 발광색의 제어를 할 수 있다. 이 경우, 도펀트 재료의 양은 지나치게 많으면 농도 소광 현상이 일어나기 때문에 호스트 재료에 대하여 20중량% 이하로 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10중량% 이하이다. 호스트 재료와 도펀트 재료를 혼합하는 방법으로서는 호스트 재료와 도펀트 재료를 공증착해도 좋고, 호스트 재료와 도펀트 재료를 미리 혼합하고나서 증착해도 좋다.
발광 재료로서는 구체적으로는 안트라센이나 피렌 등의 축합환 유도체; 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄을 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물; 비스스티릴안트라센 유도체나 디스티릴벤젠 유도체 등의 비스스티릴 유도체; 테트라페닐부타디엔 유도체, 인덴 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 옥사디아졸 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체; 폴리머계에서는 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 그리고 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있지만, 특별하게 한정되는 것은 아니다.
일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 높은 발광 성능을 갖기 때문에 발광 재료로서 적합하게 사용된다. 또한, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 자외∼청색 영역(300∼450㎚ 영역)에 강한 발광을 나타내기 때문에 청색 발광 재료로서 특히 적합하게 사용할 수 있다. 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 도펀트 재료로서 사용해도 좋지만, 박막 안정성에 뛰어나기 때문에 호스트 재료로서 적합하게 사용된다.
호스트 재료는 화합물 1종만으로 한정할 필요는 없고, 복수의 화합물을 혼합해서 사용해도 좋다. 호스트 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체; N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1,1'-디아민 등의 방향족 아민 유도체; 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III)을 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물; 디스티릴벤젠 유도체 등의 비스스티릴 유도체; 테트라페닐부타디엔 유도체, 인덴 유도체, 쿠마린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 페리논 유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 피롤로피롤 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 트리아진 유도체; 폴리머계에서는 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리비닐카르바졸 유도체, 폴리티오펜 유도체 등을 사용할 수 있지만 특별하게 한정되는 것은 아니다. 그 중에서도 발광층이 인광 발광을 행할 때에 사용되는 호스트 재료로서는 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 디벤조푸란 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 트리아진 유도체 등이 적합하게 사용된다.
도펀트 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체[예를 들면, 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등]; 푸란, 피롤, 티오펜, 실롤, 9-실라플루오렌, 9,9'-스피로비실라플루오렌, 벤조티오펜, 벤조푸란, 인돌, 디벤조티오펜, 디벤조푸란, 이미다조피리딘, 페난트롤린, 피리딘, 피라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 피롤로피리딘, 티오크산텐 등의 헤테로아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체; 보란 유도체; 디스티릴벤젠 유도체; 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테닐)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체; 방향족 아세틸렌 유도체; 테트라페닐부타디엔 유도체;스틸벤 유도체; 알다진 유도체; 피로메텐 유도체; 디케토피롤로[3,4-c]피롤 유도체; 2,3,5,6-1H,4H-테트라히드로-9-(2'-벤조티아졸릴)퀴놀리지노[9,9a,1-gh]쿠마린 등의 쿠마린 유도체; 이미다졸, 티아졸, 티아디아졸, 카르바졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 트리아졸 등의 아졸 유도체 및 그 금속 착체; 및 N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 들 수 있다.
또한, 발광층이 인광 발광을 행할 때에 사용되는 도펀트 재료로서는 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 및 레늄(Re)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속을 포함하는 금속 착체 화합물인 것이 바람직하다. 배위자는 페닐 피리딘 골격 또는 페닐 퀴놀린 골격 등의 함질소 방향족 복소환을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 이것들에 한정되는 것은 아니고, 요구되는 발광색, 소자 성능 및 호스트 화합물과의 관계로부터 적절한 착체가 선택된다.
전자 수송층이란 음극으로부터 전자가 주입되고, 또한 전자를 수송하는 층이다. 전자 수송층에는 전자 주입 효율이 높고, 주입된 전자를 효율적으로 수송하는 것이 요망된다. 그 때문에, 전자 수송 재료는 전자 친화력이 크고, 또한 전자 이동도가 크고, 또한 안정성이 뛰어나고, 트랩이 되는 불순물이 제조시 및 사용시에 발생하기 어려운 물질인 것이 요구된다. 특히, 막 두께를 두껍게 적층할 경우에는 저분자량의 화합물은 결정화하거나 하여 막질이 열화되기 쉽기 때문에 안정된 막질을 유지하기 위해서 분자량 400 이상의 화합물이 바람직하다. 한편, 정공과 전자의 수송 밸런스를 생각했을 경우에 양극으로부터의 정공이 재결합하지 않고 음극측으로 흐르는 것을 효율적으로 저지할 수 있는 역할을 전자 수송층이 달성하면, 전자 수송 능력이 그만큼 높지 않은 재료로 전자 수송층이 구성되어 있어도 발광 효율을 향상시키는 효과는 전자 수송 능력이 높은 재료로 구성되어 있는 경우와 동등해진다.
전자 수송 재료는 화합물 각 1종만으로 한정할 필요는 없고, 복수의 화합물을 혼합해서 사용해도 좋다. 전자 수송 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 피렌 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체; 4,4'-비스(디페닐에테닐)비페닐로 대표되는 스티릴계 방향환 유도체; 페릴렌 유도체; 페리논 유도체; 쿠마린 유도체; 나프탈이미드 유도체; 안트라퀴논이나 디페노퀴논 등의 퀴논 유도체; 인옥사이드 유도체; 카르바졸 유도체 및 인돌 유도체; 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III) 등의 퀴놀리놀 착체나 히드록시페닐옥사졸 착체 등의 히드록시아졸 착체; 아조메틴 착체; 트로폴론 금속 착체 및 플라보놀 금속 착체를 들 수 있다.
일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 높은 전자 주입 수송능을 갖기 때문에 전자 수송 재료로서 특히 적합하게 사용된다. 또한, 전자 수송층에 도너성 화합물을 더 포함할 경우에 도너성 화합물과의 박막 상태에 있어서의 상용성이 높고, 보다 높은 전자 주입 수송능을 발현한다. 이 혼합물층의 기능에 의해, 음극으로부터 발광층으로의 전자의 수송이 촉진되어 고발광 효율과 저구동 전압의 효과가 더욱 향상된다.
도너성 화합물은 전자 주입 장벽의 개선에 의해, 음극 또는 전자 주입층으로부터 전자 수송층으로의 전자 주입을 용이하게 하고, 또한 전자 수송층의 전기 전도성을 향상시키는 화합물이다. 그 때문에, 전자 수송층은 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에 추가해서 전자 수송 능력을 향상시키기 때문에 도너성 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
도너성 화합물의 바람직한 예로서는 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물의 착체, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속을 함유하는 무기염 또는 알칼리토류 금속과 유기물의 착체 등을 들 수 있다. 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속의 바람직한 종류로서는 저일함수이며 전자 수송능 향상의 효과가 큰 리튬, 나트륨, 세슘과 같은 알칼리 금속이나, 마그네슘, 칼슘과 같은 알칼리토류 금속을 들 수 있다.
또한, 진공 중에서의 증착이 용이하고 취급에 뛰어나기 때문에 도너성 화합물은 금속 단체보다 무기염, 또는 금속과 유기물의 착체 상태인 것이 바람직하다. 또한, 대기 중에서의 취급의 용이성이나, 첨가 농도의 제어하기 쉬움의 점에서 알칼리 금속과 유기물의 착체 또는 알칼리토류 금속과 유기물의 착체가 보다 바람직하다. 무기염의 예로서는 LiO, Li2O 등의 산화물; 질화물; LiF, NaF, KF 등의 불화 물; Li2CO3, Na2CO3, K2CO3, Rb2CO3, Cs2CO3 등의 탄산염 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속의 바람직한 예로서는 원료가 저렴하고 합성이 용이한 점으로부터 리튬을 들 수 있다. 또한, 금속과 유기물의 착체에 있어서의 유기물의 바람직한 예로서는 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 플라보놀, 히드록시이미다조피리딘, 히드록시벤즈아졸, 히드록시트리아졸 등을 들 수 있다. 그 중에서도 알칼리 금속과 유기물의 착체가 바람직하고, 리튬과 유기물의 착체가 보다 바람직하고, 리튬퀴놀리놀이 특히 바람직하다.
또한, 전자 수송층 중의 도너성 화합물의 함유 비율이 적절하면 음극 또는 전자 주입층으로부터 전자 수송층으로의 전자의 주입 비율이 증가하고, 음극과 전자 주입층간 또는 전자 주입층과 전자 수송층간에서의 에너지 장벽이 경감되어 저구동 전압화한다. 도너성 화합물의 바람직한 함유 비율은 재료나 도핑 영역의 막 두께에 따라서도 다르지만, 전자 수송 재료와 도너성 화합물의 증착 속도비가 100:1∼1:100의 범위가 되도록 증착해서 전자 수송층을 형성하는 것이 바람직하다. 증착 속도비는 10:1∼1:10이 보다 바람직하고, 7:3∼3:7이 특히 바람직하다.
전자 수송층에 도너성 화합물을 도핑해서 전자 수송능을 향상시키는 방법은 유기층의 막 두께가 두꺼울 경우에 특히 효과를 발휘하는 것이다. 전자 수송층 및 발광층의 합계 막 두께가 50㎚ 이상인 경우에 특히 효과가 크다. 예를 들면, 발광 효율을 향상시키기 위해서 간섭 효과를 이용하는 방법이 있지만, 이것은 발광층으로부터 직접 방사되는 광과 음극에서 반사된 광의 위상을 정합시켜서 광의 인출 효율을 향상시키는 것이다. 이 최적 조건은 광의 발광 파장에 따라서 변화되지만, 전자 수송층 및 발광층의 합계 막 두께가 50㎚ 이상이 되는 경우가 있다. 또한, 발광이 적색 등의 장파장 발광인 경우에는 전자 수송층 및 발광층의 합계 막 두께가 100㎚에 가까운 후막이 되는 경우가 있다.
도너성 화합물을 도핑하는 전자 수송층의 막 두께는 전자 수송층의 일부분 및 전부 중 어느 쪽이라도 상관없지만, 전자 수송층 전체의 막 두께가 두꺼울수록 도핑하는 농도도 짙은 편이 좋다. 전자 수송층의 일부분에 도핑할 경우, 적어도 전자 수송층/음극 계면에는 도핑 영역을 형성하는 것이 저전압화의 효과는 얻어지므로 바람직하다. 한편, 도너성 화합물이 발광층에까지 도핑되면 발광 효율을 저하시키는 악영향을 미칠 경우에는 발광층/전자 수송층 계면에 논 도프 영역을 형성하는 것이 바람직하다.
발광소자를 구성하는 상기 각 층의 형성 방법은 저항 가열 증착, 전자빔 증착, 스퍼터링, 분자 적층법, 코팅법 등 특별하게 한정되지 않지만, 통상은 소자 특성의 점으로부터 저항 가열 증착 또는 전자빔 증착이 바람직하다.
유기층 전체의 두께는 발광 물질의 저항값에도 따르므로 한정할 수는 없지만, 1∼1000㎚인 것이 바람직하다. 발광층, 전자 수송층 및 정공 수송층의 막 두께는 각각 바람직하게는 1㎚ 이상 200㎚ 이하이며, 더욱 바람직하게는 5㎚ 이상 100㎚ 이하이다.
발광소자는 전기 에너지를 광으로 변환할 수 있는 기능을 갖는다. 여기에서 전기 에너지로서는 주로 직류 전류가 사용되지만, 펄스 전류나 교류 전류를 사용하는 것도 가능하다. 전류값 및 전압값은 특별하게 제한은 없지만, 소자의 소비 전력이나 수명을 고려하면 가능한 한 낮은 에너지로 최대의 휘도가 얻어지도록 선택되어야 한다.
본 발명의 발광소자는 예를 들면 매트릭스 방식 및/또는 세그먼트 방식으로 표시하는 디스플레이로서 적합하게 사용된다.
매트릭스 방식이란 표시를 위한 화소가 격자 형상이나 모자이크 형상 등 2차원적으로 배치되고, 화소의 집합으로 문자나 화상을 표시하는 방식이다. 화소의 형상이나 사이즈는 용도에 따라서 결정된다. 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, 모니터, 텔레비전의 화상 및 문자 표시에는 통상 1변이 300㎛ 이하인 사각형의 화소가 사용되고, 또한 표시 패널과 같은 대형 디스플레이의 경우에는 1변이 ㎜ 오더의 화소를 사용하게 된다. 단색 표시의 경우에는 같은 색의 화소를 배열하면 되지만, 컬러 표시의 경우에는 적, 녹 및 청의 화소를 배열해서 표시시킨다. 이 경우, 전형적인 화소의 배열에는 델타 타입과 스트라이프 타입이 있다. 또한, 매트릭스의 구동 방법은 선 순차 구동 및 액티브 매트릭스 중 어느 쪽이라도 좋다. 선 순차 구동은 디스플레이의 구조가 간단하지만, 동작 특성은 액티브 매트릭스 쪽이 뛰어나므로 용도에 따라 구별해서 쓰는 것이 필요하다.
세그먼트 방식이란 미리 정해진 정보를 표시하도록 패턴을 형성하고, 이 패턴의 배치에 의해 정해진 영역을 발광시키는 방식이다. 세그먼트 방식의 디스플레이의 예로서는 디지털 시계나 온도계에 있어서의 시각이나 온도 표시, 오디오기기나 전자 조리기 등의 동작 상태 표시 및 자동차의 패널 표시 등을 들 수 있다. 상기 매트릭스 표시와 세그먼트 표시는 같은 패널 내에 공존하고 있어도 좋다.
본 발명의 발광소자는 각종 기기 등의 백라이트로서도 바람직하게 사용된다. 백라이트는 주로 자발광하지 않는 표시장치의 시인성을 향상시키는 목적으로 사용되고, 액정 표시장치, 시계, 오디오장치, 자동차 패널, 표시판 및 표식 등에 사용된다. 특히, 액정 표시장치, 그 중에서도 박형화가 검토되고 있는 퍼스널 컴퓨터 용도의 백라이트에 본 발명의 발광소자는 바람직하게 사용되고, 종래의 것보다 박형이며 경량인 백라이트를 제공할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
화합물[1]의 합성
피렌 150g, t-부틸클로리드 75.52g 및 디클로로메탄 742㎖로 이루어지는 혼합 용액을 질소 기류 하, 0℃로 냉각시키고 염화알루미늄 98.9g을 첨가했다. 이 혼합 용액을 실온에서 3시간 교반한 후, 물 1100㎖를 주입하여 디클로로메탄 1100㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 750㎖로 3회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 이배퍼레이트(evaporate)했다. 얻어진 고체를 메탄올 세정에 의해 정제하고, 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조함으로써 2-t-부틸피렌을 65중량% 함유하는 갈색 고체 272g을 얻었다.
이어서, 상기 갈색 고체 6g(2-t-부틸피렌의 함유율 65%), 디클로로메탄 100㎖ 및 메탄올 30㎖의 혼합 용액을 질소 기류 하, 0℃로 냉각시키고, 디클로로메탄 20㎖에 용해시킨 벤질트리메틸암모늄트리브로마이드 6.6g을 적하했다. 이 혼합 용액을 실온에서 2시간 교반한 후, 물 100㎖를 주입하여 디클로로메탄 100㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 100㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트하고, 얻어진 고체에 메탄올 20㎖를 첨가하여 10분 교반한 후 여과했다. 얻어진 고체에 헥산 60㎖를 첨가하여 30분 교반한 후 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조함으로써 1-브로모-7-t-부틸피렌 4.6g을 79.2중량% 함유한 고체를 얻었다.
Figure 112013093613549-pct00029
이어서, 1-브로모-7-t-부틸피렌을 함유한 고체 4.6g(함유율 79.2%), 4-클로로페닐보론산 1.9g, 1,2-디메톡시에탄 54㎖ 및 1.5M 탄산 나트륨 수용액 16㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로리드 76㎎을 첨가하여 60℃에서 4시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 톨루엔 100㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 50㎖로 3회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체에 메탄올 50㎖를 첨가하고 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조함으로써 7-t-부틸-1-(4-클로로페닐)피렌 3.2g(수율 81%)을 얻었다.
이어서, 7-t-부틸-1-(4-클로로페닐)피렌 3.2g, 디클로로메탄 50㎖ 및 메탄올 16㎖의 혼합 용액을 질소 기류 하, 0℃로 냉각시키고 디클로로메탄 10㎖에 용해시킨 벤질트리메틸암모늄트리브로마이드 3.9g을 적하했다. 이 혼합 용액을 실온에서 2시간 교반한 후, 물 40㎖를 주입하여 디클로로메탄 40㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 40㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 이배퍼레이트했다. 얻어진 고체에 메탄올 20㎖를 첨가하여 하룻밤 방치했다. 석출된 고체를 여과하고, 진공 건조함으로써 중간체(A) 4.3g(수율 97%)을 얻었다.
Figure 112013093613549-pct00030
이어서, 중간체(A) 4.3g, 4-비페닐보론산 2.1g, 1,2-디메톡시에탄 48㎖ 및 1.5M 탄산 나트륨 수용액 14㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로리드 67㎎을 첨가하여 환류 하에서 2시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 톨루엔 50㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 50㎖로 2회 세정한 후, 황산 마그네슘과 활성탄을 첨가하여 실온에서 30분 교반한 후 셀라이트 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체에 톨루엔 8㎖를 첨가해서 용해시킨 용액에 헥산 20㎖를 적하했다. 석출된 고체를 여과하고, 진공 건조함으로써 1-(4-비페닐)-7-t-부틸-3-(4-클로로페닐)피렌 4.5g(수율 89%)을 얻었다.
이어서, 1-(4-비페닐)-7-t-부틸-3-(4-클로로페닐)피렌 4.5g, 3염화알루미늄 1.7g 및 오르토크실렌 170㎖의 혼합 용액을 질소 기류 하, 60℃에서 6시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 물 80㎖를 주입하고 톨루엔 100㎖를 첨가해서 추출했다. 얻어진 유기층을 물 100㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 여과했다. 액을 이배퍼레이트하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체를 톨루엔 50㎖에 가열 용해시켰다. 이 용액에 아세트산 에틸 50㎖를 더 첨가해서 실온에서 5시간 교반한 후, 석출된 고체를 여과했다. 메탄올로 고체를 세정한 후, 진공 건조하여 중간체(B) 2.5g(수율 63%)을 얻었다.
Figure 112013093613549-pct00031
이어서, 중간체(B) 2.5g, 4-피리딘보론산 0.99g, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐 62㎎, 트리시클로헥실포스핀·테트라플루오로보레이트 37㎎ 및 1,4-디옥산 27㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 1.27M 인산 3칼륨 수용액 7.2㎖를 첨가하여 질소 기류 하, 환류 하에서 3시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 물 27㎖를 첨가하여 석출물을 여과하고, 얻어진 석출물을 진공 건조기로 건조했다. 석출물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체에 메탄올 20㎖를 첨가하여 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조한 후, 톨루엔 80㎖를 이용하여 재결정에 의해 정제하여 황색 결정 1.7g(수율 62%)을 얻었다.
얻어진 황색 결정의 1H-NMR 분석 결과는 다음과 같고, 상기에서 얻어진 황색 결정이 화합물[1]인 것이 확인되었다.
1H-NMR(CDCl3) δ7.40(1H, t, J=3.8㎐), 7.48-7.56(2H, m), 7.65(2H, dd, J=1.6㎐, 5.9㎐), 7.70-7.89(10H, m), 8.01-8.12(4H, m), 8.22(2H, d, J=9.7㎐), 8.28(2H, dd, J=10.8㎐, 17.0㎐), 8.73(2H, dd, J=1.6㎐, 6.5㎐).
또한, 이 화합물[1]은 유확산 펌프를 이용하여 1×10-3㎩의 압력 하, 약 300℃에서 승화 정제를 행하고나서 발광소자 재료로서 사용했다. 이 화합물[1]의 HPLC 순도(측정 파장 254㎚에 있어서의 면적%)는 승화 정제 전이 99.9%, 승화 정제 후가 99.9%였다.
Figure 112013093613549-pct00032
합성예 2
화합물[2]의 합성
중간체(A) 10.0g, 3-(9-카르바졸릴)페닐보론산 7.1g, 1,2-디메톡시에탄 111㎖ 및 1.5M 탄산 나트륨 수용액 33㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐 디클로리드 157㎎을 첨가하고 환류 하에서 2시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 톨루엔 100㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 100㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체에 메탄올 100㎖를 첨가하여 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조함으로써 7-t-부틸-1-(3-(9-카르바졸릴페닐))-3-(4-클로로페닐)피렌 11.5g(수율 85%)을 얻었다.
이어서, 7-t-부틸-1-(3-(9-카르바졸릴페닐))-3-(4-클로로페닐)피렌 6.0g, 3염화알루미늄 1.6g 및 오르토크실렌 197㎖의 혼합 용액을 질소 기류 하, 60℃에서 4시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 물 200㎖를 주입하고 톨루엔 100㎖를 첨가해서 추출했다. 얻어진 유기층을 물 200㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조한 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트하고, 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체를 메탄올 100㎖를 첨가해서 여과했다. 얻어진 고체를 진공 건조함으로써 1-(3-(9-카르바졸릴페닐))-3-(4-클로로페닐)피렌 3.8g(수율 70%)을 얻었다.
Figure 112013093613549-pct00033
이어서, 1-(3-(9-카르바졸릴페닐))-3-(4-클로로페닐)피렌 3.8g, 4-피리딘보론산 1.3g, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐 79㎎, 트리시클로헥실포스핀·테트라플루오로보레이트 48㎎ 및 1,4-디옥산 34㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 1.27M 인산 3칼륨 수용액 9.2㎖를 첨가하여 질소 기류 하, 환류 하에서 6시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 물 34㎖를 첨가하여 톨루엔 34㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 50㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체를 톨루엔 150㎖를 이용하여 재결정에 의해 정제했다. 얻어진 고체를 다시 톨루엔 120㎖를 이용하여 재결정에 의해 정제하고, 진공 건조함으로써 황색 결정 1.8g(수율 44%)을 얻었다.
얻어진 황색 결정의 1H-NMR 분석 결과는 다음과 같고, 상기에서 얻어진 황색 결정이 화합물[2]인 것이 확인되었다.
1H-NMR(CDCl3) δ7.30(2H, dt, J=0.84㎐, 7.3㎐), 7.44(2H, dt, J=1.4㎐, 7.0㎐), 7.55-7.64(4H, m), 7.68-7.93(8H, m), 8.04-8.26(9H, m), 8.35(1H, d, J=9.2㎐), 8.72(2H, dd, J=4.1㎐, 1.6㎐).
또한, 이 화합물[2]은 유확산 펌프를 이용하여 1×10-3㎩의 압력 하, 약 300℃에서 승화 정제를 행하고나서 발광소자 재료로서 사용했다. 화합물[2]의 HPLC 순도(측정 파장 254㎚에 있어서의 면적%)는 승화 정제 전이 99.7%, 승화 정제 후가 99.8%였다.
Figure 112013093613549-pct00034
합성예 3
화합물[3]의 합성
중간체(B) 2.8g, 1-나프탈렌보론산 1.3g, 인산 3칼륨 3.8g 및 톨루엔 30㎖의 혼합 용액을 질소 치환한 후, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐 172㎎ 및 트리-t-부틸포스핀·테트라플루오로보레이트 208㎎을 첨가하여 질소 기류 하, 환류 하에서 4시간 가열 교반했다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시킨 후, 물 30㎖를 첨가하여 톨루엔 34㎖로 추출했다. 얻어진 유기층을 물 30㎖로 2회 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조 후 여과했다. 여과액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 용출액을 이배퍼레이트한 후, 얻어진 고체를 헵탄 27㎖와 톨루엔 27㎖의 혼합액을 이용하여 재결정에 의해 정제했다. 얻어진 고체를 다시 헵탄 27㎖와 톨루엔 27㎖의 혼합액을 이용하여 재결정에 의해 정제하고, 진공 건조함으로써 황색 결정 1.8g(수율 54%)을 얻었다.
얻어진 황색 결정의 1H-NMR 분석 결과는 다음과 같고, 상기에서 얻어진 황색 결정이 화합물[3]인 것이 확인되었다.
1H-NMR(CDCl3): 7.41(1H, tt, J=7.6㎐, 0.81㎐), 7.48-7.64(6H, m), 7.68-7.86(10H, m), 7.88-7.98(2H, m), 8.02-8.17(5H, m), 8.18-8.24(2H, m), 8.33(1H, d, J=9.2㎐), 8.40(1H, d, J=9.5㎐).
또한, 이 화합물[3]은 유확산 펌프를 이용하여 1×10-3㎩의 압력 하, 약 280℃에서 승화 정제를 행하고나서 발광소자 재료로서 사용했다. 화합물[3]의 HPLC 순도(측정 파장 254㎚에 있어서의 면적%)는 승화 정제 전이 99.7%, 승화 정제 후가 99.8%였다.
Figure 112013093613549-pct00035
실시예 1
ITO 투명 도전막을 165㎚ 퇴적시킨 유리 기판[지오마텍(주) 제, 11Ω/□, 스퍼터품]을 38×46㎜로 절단한 후, 에칭을 행하여 ITO 투명 도전막을 소정의 전극 형상으로 형성했다. 얻어진 기판을 "세미코클린 56" [상품명, 후루우치 카가쿠(주) 제]을 이용하여 15분간 초음파 세정하고나서 초순수로 세정했다. 이 기판을 소자를 제작하기 직전에 1시간 UV-오존 처리하고, 진공 증착장치 내에 설치하여 장치 내의 진공도가 5×10-4㎩ 이하가 될 때까지 배기했다. ITO 투명 도전막 상에 저항 가열법에 의해, 우선 정공 주입층으로서 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌헥사카르보니트릴을 5㎚의 두께, 정공 수송층으로서 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐을 60㎚의 두께로 각각 증착했다. 이어서, 발광층으로서 호스트 재료인 화합물(H-1) 및 도펀트 재료인 화합물(D-1)을 혼합한 층을 도펀트 농도가 5중량%가 되도록 해서 40㎚의 두께로 증착했다. 이어서, 전자 수송층으로서 화합물[1]과 도너성 화합물인 불화리튬을 혼합한 층을 증착 속도비 1:1(0.05㎚/s:0.05㎚/s)로 25㎚의 두께로 증착했다.
이어서, 불화리튬을 0.5㎚의 두께로 증착한 후 알루미늄을 1000㎚의 두께로 증착해서 음극으로 하고, 발광면이 5㎜×5㎜인 발광소자를 제작했다. 여기에서 말하는 막 두께는 수정 발진식 막 두께 모니터 표시값이다. 이 발광소자를 10㎃/㎠로 직류 구동한 결과, 구동 전압 4.6V, 외부 양자 효율 5.3%, 휘도 반감 시간 6500시간의 저구동 전압이며 또한 고효율 발광하는 내구성이 뛰어난 청색 발광소자가 얻어졌다.
Figure 112013093613549-pct00036
실시예 2∼9
전자 수송층으로서 표 1에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 1에 나타냈다. 또한, 표 1 중 (2E-1)은 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00037
비교예 1∼6
전자 수송층으로서 표 1에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 1에 나타냈다. 또한, 표 1 중 (E-1), (E-2)는 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00038
Figure 112013093613549-pct00039
실시예 10
전자 수송층으로서 화합물[1]과 도너성 화합물인 (2E-1)을 혼합한 층을 증착 속도비 1:1(0.05㎚/s:0.05㎚/s)로 25㎚의 두께로 증착하고, 이어서 (2E-1)을 0.5㎚의 두께로 증착한 후 음극으로 해서 마그네슘과 은의 공증착막을 증착 속도비가 마그네슘:은=10:1(0.5㎚/s:0.05㎚/s)로 15㎚의 두께로 증착한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다.
이 발광소자를 10㎃/㎠로 직류 구동한 결과, 구동 전압 3.7V, 외부 양자 효율 5.9%, 휘도 반감 시간 7600시간의 저구동 전압이며 또한 고효율 발광하는 내구성이 뛰어난 청색 발광소자가 얻어졌다.
실시예 11∼60
전자 수송층으로서 표 2, 표 3에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 10과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 2, 표 3에 나타냈다. 또한, 표 2 중 화합물[4]∼화합물[51]은 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00040
Figure 112013093613549-pct00041
Figure 112013093613549-pct00042
Figure 112013093613549-pct00043
Figure 112013093613549-pct00044
비교예 7∼10
전자 수송층으로서 표 3에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 10과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 3에 나타냈다. 또한, 표 3 중 (E-3), (E-4)는 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00045
Figure 112013093613549-pct00046
Figure 112013093613549-pct00047
실시예 61∼71
호스트 재료, 도펀트 재료 및 전자 수송층으로서 표 4에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 4에 나타냈다. 또한, 표 4 중 (H-2)∼(H-8), (D-2)∼(D-10)은 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00048
Figure 112013093613549-pct00049
Figure 112013093613549-pct00050
실시예 72
호스트 재료로서 화합물[1], 전자 수송층으로서 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(Alq3)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 이 발광소자를 10㎃/㎠로 직류 구동한 결과, 구동 전압 4.8V, 외부 양자 효율 4.9%, 휘도 반감 시간 7900시간의 저구동 전압이며 또한 고효율 발광하는 내구성이 뛰어난 청색 발광소자가 얻어졌다.
실시예 73∼80
호스트 재료로서 표 5에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 72와 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 5에 나타냈다.
비교예 11∼14
호스트 재료로서 표 5에 기재한 재료를 사용한 것 이외에는 실시예 72와 마찬가지로 해서 발광소자를 제작했다. 결과는 표 5에 나타냈다. 또한, 표 5 중 (H-9)는 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure 112013093613549-pct00051
Figure 112013093613549-pct00052
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 고효율 발광 및 저전압 구동이 가능하며, 또한 내구성이 뛰어난 유기 박막 발광소자를 가능하게 하는 발광소자 재료 및 이것을 사용한 발광소자를 제공한다. 본 발명의 발광소자 재료는 발광소자의 전자 수송층 또는 발광층에 바람직하게 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자 재료.
    Figure 112018101520743-pct00053

    R1∼R4는 각각 동일하거나 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 카르보닐기, 카르복실기, 옥시카르보닐기, 카르바모일기, 아미노기, 실릴기 및 -P(=O)R5R6으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기; R5 및 R6은 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 인접하는 치환기끼리로 환을 형성해도 좋다;
    Ar1은 일반식(2)으로 나타내어지는 기이다;
    Ar2는 일반식(3)으로 나타내어지는 기이다;
    L1 및 L2는 단결합, 아릴렌기 또는 헤테로아릴렌기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다; 단, L1 및 L2가 나프탈레닐렌기인 경우, L1 및 L2가 각각 나프탈렌환의 1위치에서 피렌과 결합할 일은 없다;
    X1 및 X2는 아릴기 또는 헤테로아릴기이며, 각각 동일하거나 달라도 좋다; 단, L1이 단결합인 경우 X1은 1-나프틸기가 아니고, L2가 단결합인 경우 X2는 1-나프틸기가 아니다; X1 및 X2 중 적어도 1개는 전자 수용성 질소를 포함하는 방향족 복소환기이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    X1이 2-피리딜기일 때, X2는 2-피리딜기 이외의 기로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 발광소자 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    L1 및 L2는 단결합, 페닐렌기, 비페닐렌기 또는 나프탈레닐렌기인 것을 특징으로 하는 발광소자 재료.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    Ar1과 Ar2는 다른 기인 것을 특징으로 하는 발광소자 재료.
  5. 양극과 음극 사이에 유기층이 존재하고, 전기 에너지에 의해 발광하는 발광소자로서, 상기 유기층에 제 1 항에 기재된 발광소자 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기층은 전자 수송층을 포함하고, 전자 수송층은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 발광소자 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전자 수송층은 도너성 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    도너성 화합물은 알칼리 금속, 알칼리 금속을 함유하는 무기염, 알칼리 금속과 유기물의 착체, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속을 함유하는 무기염 또는 알칼리토류 금속과 유기물의 착체인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    도너성 화합물은 알칼리 금속과 유기물의 착체 또는 알칼리토류 금속과 유기물의 착체인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기층은 발광층을 포함하고, 발광층은 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 발광소자 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140071732A (ko) * 2012-12-04 2014-06-12 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
US20150340612A1 (en) * 2013-01-03 2015-11-26 Merck Patent Gmbh Uv emitters comprising a multiple bond
KR102268119B1 (ko) * 2013-08-30 2021-06-21 엘지디스플레이 주식회사 파이렌 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR102167042B1 (ko) * 2013-09-06 2020-10-19 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR101537500B1 (ko) * 2014-04-04 2015-07-20 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
KR102291896B1 (ko) * 2014-10-13 2021-08-20 엘지디스플레이 주식회사 전하생성 화합물 및 이를 포함하는 유기전계발광소자
KR102536248B1 (ko) 2017-06-21 2023-05-25 삼성디스플레이 주식회사 헤테로시클릭 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102415376B1 (ko) 2017-08-04 2022-07-01 삼성디스플레이 주식회사 축합환 화합물 및 이를 포함한 유기 발광 소자
KR102582077B1 (ko) * 2018-02-02 2023-09-25 삼성디스플레이 주식회사 다환 화합물을 포함하는 유기 전계 발광 소자
CN114746402A (zh) 2020-01-30 2022-07-12 东丽株式会社 化合物、有机薄膜发光元件、显示装置及照明装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010061824A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Toray Ind Inc 色変換組成物

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI314947B (en) * 2002-04-24 2009-09-21 Eastman Kodak Compan Organic light emitting diode devices with improved operational stability
US7070867B2 (en) * 2003-12-05 2006-07-04 The University Of Southern California OLEDs having n-type doping
JP4848134B2 (ja) * 2005-04-18 2011-12-28 出光興産株式会社 芳香族アミン誘導体及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
CN103193697B (zh) 2005-09-08 2015-11-18 东丽株式会社 发光元件材料和发光元件
JP2007131723A (ja) 2005-11-10 2007-05-31 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子
JP5428147B2 (ja) * 2006-12-07 2014-02-26 三菱化学株式会社 有機蛍光体材料
KR101475309B1 (ko) 2007-03-07 2014-12-22 도레이 카부시키가이샤 발광 소자 재료 및 발광 소자
KR101668887B1 (ko) * 2008-07-01 2016-10-24 도레이 카부시키가이샤 발광 소자
JP2010056190A (ja) 2008-08-27 2010-03-11 Toray Ind Inc 発光素子
KR101195655B1 (ko) 2009-03-30 2012-10-30 도레이 카부시키가이샤 발광 소자 재료 및 발광 소자
KR101616691B1 (ko) * 2009-09-09 2016-05-02 에스에프씨 주식회사 유기전계발광소자
JP2011173972A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toyo Ink Sc Holdings Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料およびその用途
US9203037B2 (en) * 2010-06-18 2015-12-01 Basf Se Organic electronic devices comprising a layer of a dibenzofurane compound and a 8-hydroxypquinolinolato earth alkaline metal, or alkali metal complex
JP5636244B2 (ja) * 2010-09-30 2014-12-03 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド 有機電界発光素子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010061824A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Toray Ind Inc 色変換組成物

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