KR102062319B1 - 유기 전계발광 소자 - Google Patents

유기 전계발광 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102062319B1
KR102062319B1 KR1020147007748A KR20147007748A KR102062319B1 KR 102062319 B1 KR102062319 B1 KR 102062319B1 KR 1020147007748 A KR1020147007748 A KR 1020147007748A KR 20147007748 A KR20147007748 A KR 20147007748A KR 102062319 B1 KR102062319 B1 KR 102062319B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
layer
substituted
unsubstituted
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020147007748A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140085433A (ko
Inventor
에미코 감베
마사토 나카무라
준 엔도
마사카즈 후나하시
히로노부 모리시타
Original Assignee
가부시키가이샤 제이올레드
이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 제이올레드, 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 filed Critical 가부시키가이샤 제이올레드
Publication of KR20140085433A publication Critical patent/KR20140085433A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102062319B1 publication Critical patent/KR102062319B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
    • H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/16—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D215/20—Oxygen atoms
    • C07D215/24—Oxygen atoms attached in position 8
    • C07D215/26—Alcohols; Ethers thereof
    • C07D215/30—Metal salts; Chelates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D235/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings
    • C07D235/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D235/04—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles
    • C07D235/06—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached in position 2
    • C07D235/08—Radicals containing only hydrogen and carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D241/00—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings
    • C07D241/36—Heterocyclic compounds containing 1,4-diazine or hydrogenated 1,4-diazine rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D487/14—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/22—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains four or more hetero rings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/19—Tandem OLEDs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/611—Charge transfer complexes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/624—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing six or more rings
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/17—Passive-matrix OLED displays
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/32—Stacked devices having two or more layers, each emitting at different wavelengths
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/30—Devices specially adapted for multicolour light emission
    • H10K59/38—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising colour filters or colour changing media [CCM]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명에 따르면, 양극과, 음극과, 양극과 음극 사이에 협지되고, 각각 발광층을 갖는 2개 이상의 발광 유닛과, 발광 유닛의 사이에 협지되는 전하 발생층을 갖고, 전하 발생층이 양극측에 있는 N층과, 음극층측에 있는 P층을 갖고, P층이 하기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 함유하는 유기 전계발광 소자가 제공된다.
Figure 112014028382158-pct00063

Description

유기 전계발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}
본 발명은 유기 전계발광(EL) 소자에 관한 것으로, 특히 발광 유닛을 2개 이상 갖는 스택형의 다중 광자 발광 소자(MPE(Multi Photon Emission) 소자)에 관한 것이다.
일반적인 유기 EL 소자는 기판 위에 설치된 ITO 등을 포함하는 양극, 이 양극 위에 형성된 유기층, 또한 이 상부에 설치된 음극으로 구성되어 있다. 유기층은, 양극측부터, 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층 및 발광층을 순차 적층시킨 구성으로 되어 있다. 이렇게 구성된 유기 EL 소자에서는, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 발광층에서 재결합할 때에 발생하는 광이 기판측으로부터 취출된다.
유기 EL 소자의 수명은 일반적으로 주입된 전하의 양에 의해 결정되고 있다. 그 때문에, 초기 휘도를 높이기 위하여 구동 전류를 높이면, 거기에 수반하여 수명이 짧아진다는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위해서는, 구동 전류를 바꾸지 않고 휘도를 높이는, 즉 효율을 개선하거나, 또는 구동 전류를 낮춰도 마찬가지의 휘도를 얻을 수 있는 소자 구성을 실현할 필요가 있다.
상기한 소자 구성으로서, 양극과 음극 사이에, 적어도 발광층을 갖는 유기층을 포함하는 복수개의 발광 유닛을, 절연성의 전하 발생층을 개재하여 중첩시켜 배치한 구성(MPE 소자)이 제안되어 있다. 여기서, 전하 발생층이란, 전압 인가 시에 있어서, 전하 발생층의 음극측에 배치된 발광 유닛에 대하여 정공을 주입하는 한편, 전하 발생층의 양극측에 배치된 발광 유닛에 대하여 전자를 주입하는 역할을 하는 층이다.
전하 발생층을 개재하여 발광 유닛을 적층시킨 스택형의 유기 EL 소자에서는, 2개의 발광 유닛을 적층한 경우, 이상적으로는 발광 효율[lm/W]은 바뀌지 않고 휘도[cd/A]를 2배로 하는 것, 3개의 발광 유닛을 적층한 경우, 이상적으로는 발광 효율은 바뀌지 않고 휘도를 3배로 하는 것이 가능한 것으로 되어 있다.
MPE 소자에 대하여, 예를 들어 특허문헌 1 및 특허문헌 3에는 투명 도전체(ITO나 IZO 등)를 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 산화바나듐(V2O5)이나 7산화레늄(Re2O7)을 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 4에는, 산화몰리브덴(MoO3)과 같은 금속 산화물이나, 염화철(FeCl3) 등의 금속염을 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 5에는, N 도핑층과 P 도핑층의 조합을 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 6에는, 프탈로시아닌 화합물을 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다. 특허문헌 7에는, 헥사아자트리페닐렌(HAT) 및 특허문헌 2에 기재된 F4TCNQ 등의 전자 수용성 유기물을 전하 발생층에 사용한 소자가 개시되어 있다.
이와 같이, 전하 발생층에 대해서는 다양한 재료가 사용되고 있지만, 종래의 전하 발생층에서는 몇개의 과제가 있었다.
구체적으로, 금속 산화물 등의 무기물은 성막 시의 증착에 높은 온도가 필요하기 때문에, 성막 공정의 효율이 저하되어 양산성이 낮다는 문제가 있다.
또한, ITO 등의 투명 도전체는 높은 전기 전도도를 갖기 때문에, 전하 발생층을 통한 화소간의 전류 누설이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 원하는 화소를 발광시켰을 때에 인접하는 화소도 발광하는 경우가 있다. 이 현상은 특히 유기 EL 소자를 백색 발광시키고, 소자 위에 컬러 필터를 설치하여 RGB 각 색을 취출하는 방식의 디스플레이에 있어서 문제가 된다. 즉, 인접 화소 발광에 의한 혼색이 일어남으로써 색순도가 대폭 저하되기 때문에 색재현성의 저하를 초래한다.
또한, 스퍼터링 등에 의한 투명 도전체 성막 시에, 발생하는 플라즈마 입자에 의한 바탕이 되는 유기층에 대한 손상도 걱정된다.
한편, 유기 화합물을 사용한 경우, 일반적으로 성막 시의 온도가 낮아, 플라즈마 입자는 발생하지 않으므로 성막 공정의 효율이나 양산성이 우수하다. 전자 수용성의 유기 화합물을 사용한 경우, 특히 특허문헌 7에 기재한 바와 같이, HAT를 사용하면 효율, 전압, 수명 등의 특성이 우수한 소자가 얻어진다. 그러나, HAT 자신의 도전성이 높기 때문에, 상술한 투명 도전체와 마찬가지로 전하 발생층을 통한 화소간의 전류 누설이 발생하는 경우가 있었다.
일본 특허 공개 제2003-45676호 공보 일본 특허 공개 제2003-272860호 공보 일본 특허 공개(평)11-329748호 공보 일본 특허 공개 제2006-24791호 공보 일본 특허 공개 제2004-39617호 공보 일본 특허 공개 제2006-73484호 공보 일본 특허 공개 제2006-173550호 공보
본 발명의 목적은 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 스택형 MPE 소자를 제공하는 것이다. 또한, 소자가 화소를 형성하는 경우, 화소간의 전류 누설을 억제할 수 있는 스택형 MPE 소자를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 전하 발생층에 소정의 화합물을 사용함으로써, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 스택형 MPE 소자가 되고, 화소간의 전류 누설도 억제할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 따르면, 이하의 유기 EL 소자가 제공된다.
1. 양극과, 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 협지되고, 각각 발광층을 갖는 2개 이상의 발광 유닛과, 상기 발광 유닛의 사이에 협지되는 전하 발생층을 갖고, 상기 전하 발생층이 상기 양극측에 있는 N층과, 상기 음극층측에 있는 P층을 갖고, 상기 P층이 하기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 함유하는 유기 전계발광 소자.
Figure 112014028382158-pct00001
[화학식 (I) 중, Ar1은 핵 탄소수 6 내지 24의 방향환 또는 핵 원자수 5 내지 24의 복소환이다.
Rg1 및 Rg2는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있으며, 하기 화학식 (i) 또는 (ii)이다.
R1 내지 R4는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 복소환기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 플루오로알콕시기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기 또는 시아노기이다. R1과 R2 및 R3과 R4는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
Y1 내지 Y4는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, -N=, -CH= 또는 C(R5)=이며, R5는 상기 R1 내지 R4와 동의이다. R1 내지 R5 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
Figure 112014028382158-pct00002
{상기 화학식 중, X1 및 X2는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 하기 (a) 내지 (g)로 표시되는 2가의 기 중 어느 하나이다.}
Figure 112014028382158-pct00003
(상기 화학식 중, R21 내지 R24는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 복소환기이며, R22와 R23은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.)]
2. 상기 P층이 상기 화학식 (I)로 표시되는 화합물과, 적어도 1종류의 정공 수송 재료를 포함하는 층인, 1에 기재된 유기 전계발광 소자.
3. 상기 발광 유닛 중 적어도 1개가 정공 수송층을 갖고, 상기 전하 발생층의 P층이 상기 정공 수송층과 접하고 있는, 1 또는 2에 기재된 유기 전계발광 소자.
4. 상기 전하 발생층의 N층이 전자 공여성 금속, 금속 화합물 및 금속 착체 중 적어도 하나를 함유하는, 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 유기 전계발광 소자.
5. 상기 전하 발생층의 N층이 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속 화합물, 알칼리토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 희토류 금속, 희토류 금속 화합물 및 희토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체 중 적어도 하나를 함유하는, 4에 기재된 유기 전계발광 소자.
6. 상기 전하 발생층의 N층이 질소 함유 복소환 화합물을 함유하는, 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 유기 전계발광 소자.
7. 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 (9)로 표시되는 화합물인, 6에 기재된 유기 전계발광 소자.
Figure 112014028382158-pct00004
(화학식 중, A14는 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 3 내지 40개의 방향족환이 축합된 다환 방향족 탄화수소기를 갖는, 탄소수 6 내지 60의 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 질소 함유 복소환기이다.
B는 단결합, 또는 치환 또는 비치환된 방향족환기이다.
R31 및 R32는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 질소 함유 복소환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다.)
8. 상기 발광 유닛 중 적어도 1개의 발광층을 구성하는 재료가, 다른 발광 유닛의 발광층을 구성하는 재료와 상이한, 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 유기 전계발광 소자.
9. 백색 발광하는, 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 유기 전계발광 소자.
본 발명에 의해, 발광 효율이 높고 구동 전압이 낮은 스택형의 유기 EL 소자를 제공할 수 있다. 또한, 화소간의 전류 누설을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 유기 EL 소자의 일 실시 형태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 유기 EL 소자의 다른 실시 형태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 기판 위에 3개의 유기 EL 소자를 형성한 예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 유기 EL 소자를 사용한 컬러 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 5는 XYZ 표색계 색도도에 있어서, NTSC가 정한 적색, 녹색, 청색의 색도 좌표를 연결하여 얻어지는 영역을 도시하는 도면이다.
본 발명의 유기 EL 소자는 양극과 음극 사이에 2개 이상의 발광 유닛이 협지되고, 발광 유닛의 사이에 전하 발생층이 협지되어 있는 구성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 유기 EL 소자의 일 실시 형태의 개략 단면도이다.
유기 EL 소자(1)는 기판(10) 위에 양극(20), 제1 발광 유닛(30A), 전하 발생층(40), 제2 발광 유닛(30B) 및 음극(50)을 이 순서대로 구비한다.
제1 발광 유닛(30A) 및 제2 발광 유닛(30B)은 전자 및 정공의 재결합에 의해 발광하는 것이다. 2개의 발광 유닛은 각각 적어도 발광층(32A, 32B)을 갖는 단층 또는 적층 구조를 갖는다. 본 실시 형태에서는, 발광 유닛은 양극측부터, 정공 수송층(31), 발광층(32) 및 전자 수송층(33)을 적층한 다층막 구조를 갖고 있다.
전하 발생층(40)은 전압 인가 시에 있어서 정공과 전자를 발생시키고, 전하 발생층(40)의 음극(50)측에 배치된 발광 유닛, 즉 제2 발광 유닛(30B)에 대하여 정공을 주입하는 한편, 전하 발생층(40)의 양극(20)측에 배치된 발광 유닛, 즉 제1 발광 유닛(30A)에 대하여 전자를 주입하는 역할을 하는 층이다.
본 발명에서 전하 발생층(40)은 양극측에 형성되는 N층(41)과, 음극측에 형성되는 P층(42)을 갖는다. 그리고, P층(42)이 하기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112014028382158-pct00005
상기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 P층에 사용함으로써, 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 유기 EL 소자가 얻어진다. 또한, 낮은 증착 온도에서 전하 발생층을 성막할 수 있기 때문에, 성막 공정의 효율이나 양산성이 우수하다. 또한, 유기 EL 소자를 평면 위에 복수개 형성하여 화소로 한 경우, HAT보다 도전성이 낮기 때문에, 인접하는 화소간의 전류 누설을 억제할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 특징인 화학식 (I)의 화합물에 대하여 설명한다.
상기 화학식 (I) 중, Ar1은 핵 탄소수 6 내지 24의 방향환 또는 핵 원자수 5 내지 24의 복소환, 바람직하게는 핵 탄소수 6 내지 14의 방향환 또는 핵 원자수 5 내지 14의 복소환이다. 방향환으로서는, 벤젠환, 나프탈렌환, 플루오렌환, 9,9-디메틸플루오렌환, 9,9-디옥틸플루오렌환 등을 들 수 있다. 복소환으로서는, 피라진환, 피리딘환, 퀴녹살린환, 티오펜환, 벤조티오펜환, 디벤조티오펜환, 푸란환, 벤조푸란환, 디벤조푸란환, 페난트롤린환, 나프티리딘환, 테트라아자안트라센환 등을 들 수 있다. 상기 방향환 및 복소환은, 이하에 기재하는 R1 내지 R4가 나타내는 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 복소환기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 플루오로알콕시기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 시아노기로 치환되어 있을 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 「핵 탄소」란, 방향환을 구성하는 탄소 원자를 의미하고, 「핵 원자」란 복소환(포화 환, 불포화 환 및 방향족 복소환을 포함한다)을 구성하는 탄소 원자 및 헤테로 원자를 의미한다.
화학식 (I) 중, R1 내지 R4는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 복소환기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 플루오로알콕시기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 시아노기이다. R1과 R2 및 R3과 R4는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 옥틸기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로서는 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다.
알케닐기로서는 비닐기, 프로페닐기(이중 결합의 위치 이성체를 포함한다), 부테닐기(이중 결합의 위치 이성체를 포함한다), 펜테닐기(이중 결합의 위치 이성체를 포함한다) 등을 들 수 있다.
(치환) 아릴기로서는, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루오로페닐기, 트리플루오로메틸페닐기, (트리플루오로메틸)플루오로페닐기, 트리플루오로페닐기, 비스(트리플루오로메틸)페닐기, (트리플루오로메틸)디플루오로페닐기, 트리플루오로메톡시페닐기, 트리플루오로메톡시플루오로페닐기 등을 들 수 있다.
복소환기로서는, 피리딘, 피라진, 푸란, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 티오펜 등의 잔기를 들 수 있다.
할로겐 원자로서는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자 또는 요오드 원자를 들 수 있다.
플루오로알킬기로서는, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기, 퍼플루오로시클로헥실기, 퍼플루오로아다만틸기 등을 들 수 있다.
알콕시기로서는, 메톡시기, 에톡시기 등을 들 수 있다.
플루오로알콕시기로서는, 트리플루오로메톡시기, 펜타플루오로에톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로폭시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판-2-일옥시기 등을 들 수 있다.
(치환) 아릴옥시기의 예로서는, 페닐옥시기, 펜타플루오로페닐옥시기, 4-트리플루오로페닐옥시기 등을 들 수 있다.
(치환) 아르알킬옥시기의 예로서는, 벤질옥시기, 펜타플루오로벤질옥시기, 4-트리플루오로메틸벤질옥시기 등을 들 수 있다.
(치환) 아미노기의 예로서는, 아미노기, 모노- 또는 디메틸아미노기, 모노- 또는 디에틸아미노기, 모노- 또는 디페닐아미노기 등을 들 수 있다.
(치환) 실릴기의 예로서는, 실릴기, 모노-, 디- 또는 트리메틸실릴기, 모노-, 디- 또는 트리에틸실릴기, 모노, 디 또는 트리페닐실릴기 등을 들 수 있다.
또한, R1 내지 R4의 임의의 치환기의 예로서는, 상기에서 예시한 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 아릴기, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기 및 복소환기를 들 수 있다.
또한, 이하에서, 특필하지 않는 한 본원에 있어서 "치환 또는 비치환"이라고할 때의 임의의 치환기의 예로서는, 상기에서 예시한 할로겐 원자, 시아노기, 알킬기, 아릴기, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기 및 복소환기를 들 수 있다.
또한, 본원에 있어서, 수소 원자란, 중성자수가 상이한 동위체, 즉 경수소(protium), 중수소(deuterium), 삼중수소(tritium)를 포함한다.
이미 설명한 바와 같이 R1과 R2, 및 R3과 R4는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 환의 예로서는, 벤젠환, 나프탈렌환, 피라진환, 피리딘환, 푸란환 등을 들 수 있다.
또한, R1 내지 R4 중 적어도 1개는 불소 원자, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 시아노기, 또는 불소, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 시아노기로부터 선택되는 적어도 1종의 기를 갖는 아릴기 또는 복소환기인 것이 바람직하다. 이들을 치환기로 함으로써 전자 수용성을 높이거나, 적당한 승화 온도가 얻어지거나, 또는 결정화를 억제하거나 할 수 있다.
화학식 (I) 중의 Rg1 및 Rg2는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 하기 화학식 (i) 또는 (ii)이다.
Figure 112014028382158-pct00006
상기 화학식 중, X1 및 X2는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 하기 (a) 내지 (g)로 표시되는 2가의 기 중 어느 하나이다. 특히 (a) 내지 (c)이면, 내열성이 우수하거나, 또는 합성의 용이성 등의 관점에서 바람직하다.
Figure 112014028382158-pct00007
상기 화학식 중, R21 내지 R24는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 복소환기이며, R22와 R23은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 플루오로알킬기, 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 및 복소환기의 구체예로서는, R1 내지 R4에 관하여 예시한 기를 들 수 있다.
화학식 (I) 중, Y1 내지 Y4는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, -N=, -CH= 또는 C(R5)=이며, R5는 상기 R1 내지 R4와 동의이다. R1 내지 R5 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.
또한, Y1 내지 Y4 중 적어도 1개는 질소 원자인 것이 바람직하다(후술하는 Y21 내지 Y26 및 Y31 내지 Y38에 대해서도 마찬가지임). 적어도 1개는 질소 원자인 점에서, 전자 수용성을 높이거나, 내열성을 높이거나, 또는 결정화를 억제하거나 할 수 있다.
화학식 (I)의 인데노플루오렌디온 유도체는 하기 화학식 (I-A) 또는 (I-B)로 표시되는 것이 바람직하다. 하기 화학식 (I-A) 중 Ar1 등의 각 부호는, 화학식 (I)과 동의이다. 하기 화학식 (I-B) 중 Ar2는 화학식 (I)에 있어서의 Ar1과 동의이며, X3 및 X4는 화학식 (I)에 있어서의 X1 및 X2와 동의이며, Y5 내지 Y8은 화학식 (I)에 있어서의 Y1 내지 Y4와 동의이며, R1 내지 R4는 화학식 (I)에 있어서의 R1 내지 R4와 동의이다.
Figure 112014028382158-pct00008
더욱 바람직하게는, 화학식 (I)의 인데노플루오렌디온 유도체는 하기 화학식 (II) 내지 (X)으로 표시된다.
Figure 112014028382158-pct00009
상기 화학식 중, X1 및 X2, R1 내지 R4는 화학식 (I)에 있어서의 X1 및 X2, R1 내지 R4와 동의이며, Y21 내지 Y26, Y31 내지 Y38 및 Y41 내지 Y50은 화학식 (I)에 있어서의 Y1 내지 Y4와 동의이다.
특히 바람직한 화학식 (I) 인데노플루오렌디온 유도체는 하기 화학식 (I-a) 내지 (I-n)으로 표시된다. 또한, 하기 화학식 (I-b), (I-d), (I-f), (I-h), (I-j), (I-l), (I-n), (I-p) 및 (I-r)은, 2개의 시아노이미노기의 시아노기의 입체 배치에 의해, 복수개의 이성체가 존재한다. 본 발명은 특정한 이성체에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특정한 이성체만일 수도 있고, 2개 또는 2보다 큰 이성체의 혼합물일 수도 있다.
Figure 112014028382158-pct00010
Figure 112014028382158-pct00011
상기 화학식 중, R31 내지 R52는 화학식 (I)에 있어서의 R1 내지 R4와 동의이다. R31 내지 R52 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. 특히, R31 내지 R52 중 적어도 1개가 불소 원자, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 시아노기, 또는 불소, 플루오로알킬기, 플루오로알콕시기, 시아노기로부터 선택되는 기를 적어도 1종 갖는 아릴기 또는 복소환기인 것이 바람직하다.
인데노플루오렌디온 유도체는 상기한 각 화학식의 구조를 가짐으로써, 전자 수용성을 갖고, 내열성이 우수하고, 승화 온도가 약 200℃ 이상이고, 승화 정제도 가능하기 때문에 고순도화가 가능해진다. 또한, 유기 EL 소자에 사용함으로써 소자의 구동 전압을 저하시킬 수 있고, 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 소자의 제조 시에 있어서, 승화 온도가 약 200℃ 이상인 점에서, 증착용 성막 장치 내부에 비산하는 일이 없기 때문에, 성막 장치 또는 유기 EL 소자가 오염될 일도 없다.
이하에 화학식 (I)의 인데노플루오렌디온 유도체의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112014028382158-pct00012
Figure 112014028382158-pct00013
Figure 112014028382158-pct00014
Figure 112014028382158-pct00015
Figure 112014028382158-pct00016
Figure 112014028382158-pct00017
Figure 112014028382158-pct00018
Figure 112014028382158-pct00019
Figure 112014028382158-pct00020
Figure 112014028382158-pct00021
Figure 112014028382158-pct00022
Figure 112014028382158-pct00023
Figure 112014028382158-pct00024
Figure 112014028382158-pct00025
Figure 112014028382158-pct00026
Figure 112014028382158-pct00027
Figure 112014028382158-pct00028
Figure 112014028382158-pct00029
Figure 112014028382158-pct00030
Figure 112014028382158-pct00031
Figure 112014028382158-pct00032
Figure 112014028382158-pct00033
Figure 112014028382158-pct00034
Figure 112014028382158-pct00035
본 발명의 유기 EL 소자는, 전하 발생층의 P층에 상기 화학식 (I)로 표시되는 인데노플루오렌디온 유도체를 사용하고 있으면 되고, 다른 구성 부재인 양극, 발광 유닛, 음극 등은 본 기술 분야에 있어서 공지된 부재를 적절히 사용할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 유기 EL 소자를 구성하는 각 부재에 대하여 설명한다.
(기판)
본 발명의 유기 EL 소자는 기판 위에 제조한다. 기판은 유기 EL 소자를 지지하는 것이다. 발광 유닛으로부터의 광을 기판을 통하여 취출하는 경우, 기판은 투광성일 필요가 있다. 이 경우, 400 내지 700㎚의 가시 영역의 광의 투과율이 50％ 이상인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 유리판, 중합체판 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕규산 유리, 바륨붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한 중합체판으로서는, 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등을 들 수 있다.
또한, 광 취출 방향의 반대측에 지지 기판이 위치하는 경우 투광성은 불필요하다.
(양극)
유기 EL 소자의 양극은 정공 수송층 또는 발광층에 정공을 주입하는 역할을 담당하는 것이다. 양극측에 투명성을 필요로 하는 경우, 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 산화인듐아연 합금(IZO), 금, 은, 백금, 구리 등을 적용할 수 있다. 또한, 투명성을 필요로 하지 않는, 반사형 전극으로 하는 경우에는, 이들 금속 이외에, 은, 알루미늄, 몰리브덴, 크롬, 니켈 등의 금속이나 다른 금속과의 합금을 사용할 수도 있다.
특히, 일함수가 낮은(예를 들어, 5.0eV 이하) 양극과, 본 발명의 유기 EL 소자용 재료를 사용한 정공 주입층을 조합하여 사용해도 전자의 주고 받음이 가능하고, 양호한 주입성을 나타낸다.
이들 재료는 단독으로 사용할 수도 있지만, 이들 재료끼리의 합금이나, 그 밖의 원소를 첨가한 재료도 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
양극은 이들 전극 물질을 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 박막을 형성시킴으로써 제조할 수 있다. 발광층으로부터의 발광을 양극으로부터 취출하는 경우, 양극의 발광에 대한 투과율은 10％보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한 양극의 시트 저항은, 수백Ω/□ 이하가 바람직하다. 양극의 막 두께는 재료에 따라서도 다르지만, 통상 10㎚ 내지 1㎛, 바람직하게는 10 내지 200㎚의 범위에서 선택된다.
(발광 유닛)
발광 유닛은 적어도 발광층을 갖는 단층 또는 적층 구조를 갖는다. 발광 유닛은 양극측부터 제1 유기층, 발광층, 제2 유기층을 포함하는 다층막 구조인 것이 바람직하고, 구체적으로는 정공 수송 대역/발광층/전자 수송 대역을 포함하는 다층막 구조를 들 수 있다.
정공 수송 대역은 정공 주입층, 정공 수송층을 단층 또는 복수층 적층함으로써 구성된다. 전자 수송 대역은 전자 주입층, 전자 수송층을 단층 또는 복수층 적층함으로써 구성된다.
본 발명의 유기 EL 소자는 2개 이상의 발광 유닛을 갖지만, 각 발광 유닛은 동일한 재료로 구성되어 있을 수도 있고, 또한 각각 상이한 재료로 구성될 수도 있다.
또한, 각 발광 유닛의 층 구성은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 유기 EL 소자에 있어서, 제1 발광 유닛(30A)의 전자 수송층을 생략하여, 정공 수송층(31A)과 발광층(32A)으로 이루어지는 2층 구조로 할 수도 있다.
또한, 각 발광 유닛의 발광색도 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 소자(1)에 있어서, 제1 발광 유닛(30A)의 발광색을 황색으로 하고, 제2 발광 유닛(30B)의 발광색을 청색으로 할 수도 있다. 이 경우, 2개의 광이 혼합되어 백색 발광하는 유기 EL 소자가 얻어진다.
이하에서, 발광 유닛을 구성하는 발광층, 정공 수송 대역 및 전자 수송 대역에 대하여 설명한다.
(A) 발광층
발광층으로서는, 호스트 재료와 도펀트 재료로 구성되는 층이 바람직하다.
유기 EL 소자의 호스트 재료는 루브렌, 안트라센, 테트라센, 피렌, 페릴렌 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 안트라센 유도체이며, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 (1)로 표시되는 안트라센 유도체를 포함한다.
Figure 112014028382158-pct00036
(화학식 중 Ar11 및 Ar12는 각각 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 30의 복소환기이다.
R101 내지 R108은 각각 수소 원자, 불소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 30의 알킬실릴기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 8 내지 30의 아릴실릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 30의 복소환기이다.)
발광성 도펀트로서는, 형광성 도펀트, 인광성 도펀트가 있다.
형광성 도펀트는 일중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 형광성 도펀트로서는, 아민계 화합물, 방향족 화합물, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄 착체 등의 킬레이트 착체, 쿠마린 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 비스스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체 등으로부터, 요구되는 발광색에 맞게 선택되는 화합물인 것이 바람직하고, 스티릴아민 화합물, 스티릴디아민 화합물, 아릴아민 화합물, 아릴디아민 화합물, 방향족 화합물이 보다 바람직하고, 축합 다환 아민 유도체, 방향족 화합물이 더욱 바람직하다. 이들 형광성 도펀트는 단독일 수도 있고, 복수종을 조합하여 사용할 수도 있다.
축합 다환 아민 유도체로서는, 하기 화학식 (2)로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure 112014028382158-pct00037
화학식 중, Y는 환 형성 탄소수 10 내지 50의 치환 또는 비치환된 축합 아릴기를 나타낸다.
Ar21, Ar22는 각각 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 50의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 50의 복소환기를 나타낸다.
축합 아릴기란, 상기 아릴기 중에서 2환 이상의 환 구조가 축환된 기이다.
축합 아릴기로서는, 환 형성 탄소수 10 내지 50(바람직하게는 환 형성 탄소수 10 내지 30, 보다 바람직하게는 환 형성 탄소수 10 내지 20)의 축합 아릴기이며, 상기 아릴기의 구체예 중, 바람직하게는 나프틸기, 안트릴기, 피레닐기, 크리세닐기, 페난트릴기, 플루오레닐기, 플루오란테닐기, 아세나프토플루오란테닐기, 나프타세닐기 등을 들 수 있다.
Y의 구체예로서는, 상기한 축합 아릴기를 들 수 있고, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 아세나프토플루오란테닐기이다.
Ar21, Ar22의 바람직한 예로서는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 디벤조푸라닐기 등이다. Ar201, Ar202의 치환기의 바람직한 예로서는, 알킬기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 실릴기이다. n은 1 내지 4의 정수이다. n은 1 내지 2의 정수인 것이 바람직하다.
상기 방향족 화합물로서는, 하기 화학식 (3)으로 표시되는 플루오란텐 화합물이 바람직하다.
Figure 112014028382158-pct00038
(화학식 중, X101 내지 X106 및 X108 내지 X111은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 30의 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 6 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기로 치환된 아미노기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 히드록실기 및 카르복실기로부터 선택된다.
X107 및 X112는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 30의 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 8의 시클로알킬기로부터 선택된다.
단, X103과 X104는 서로 다른 치환기이다.
또한, X101 내지 X112에 있어서, 인접하는 치환기끼리는 서로 결합하여 포화 또는 불포화의 환상 구조를 형성할 수도 있고, 이들 환상 구조는 치환될 수도 있다.)
화학식 (3)의 X103 또는 X104는 바람직하게는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다. 또한, 화학식 (3)의 「치환 또는 비치환」의 바람직한 치환기는 시아노기 또는 할로겐 원자이다.
화학식 (3)에 있어서, 아릴기, 복소환기, 알킬기, 시클로알킬기, 알콕시기, 아르알킬기, 아릴옥시기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 할로겐 원자의 예로서는 상기에서 예시한 것을 들 수 있다.
인광 발광에 적합한 호스트는 그의 여기 상태로부터 인광 발광성 화합물로 에너지 이동이 일어나는 결과, 인광 발광성 화합물을 발광시키는 기능을 갖는 화합물이다. 호스트 화합물로서는 삼중항 에너지 갭이 크고, 여기자 에너지를 인광 발광성 화합물로 에너지 이동시킬 수 있는 화합물이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.
이러한 호스트 화합물의 구체예로서는, 벤젠환이나 나프탈렌환, 복소환의 조합으로 구성되는 축합환 화합물, 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 제3 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리덴계 화합물, 포르피린계 화합물, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌페릴렌 등의 복소환 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 메탈 프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸) 유도체, 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 폴리티오펜 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리페닐렌비닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체 등의 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 호스트 화합물은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
구체예로서는, 이하와 같은 화합물을 들 수 있다.
Figure 112014028382158-pct00039
인광 발광성의 도펀트는 삼중항 여기자로부터 발광할 수 있는 화합물이다. 삼중항 여기자로부터 발광하는 한 특별히 한정되지 않지만, Ir, Ru, Pd, Pt, Os 및 Re로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하고, 포르피린 금속 착체 또는 오르토 메탈화 금속 착체가 바람직하다. 포르피린 금속 착체로서는, 포르피린 백금 착체가 바람직하다. 인광 발광성 화합물은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 병용할 수도 있다.
오르토 메탈화 금속 착체를 형성하는 배위자로서는 다양한 것이 있지만, 바람직한 배위자로서는, 2-페닐피리딘 유도체, 7,8-벤조퀴놀린 유도체, 2-(2-티에닐)피리딘 유도체, 2-(1-나프틸)피리딘 유도체, 2-페닐퀴놀린 유도체 등을 들 수 있다. 이들 유도체는 필요에 따라 치환기를 갖고 있을 수도 있다. 특히, 불소화물, 트리플루오로메틸기를 도입한 것이, 청색계 도펀트로서는 바람직하다. 또한 보조 배위자로서 아세틸아세토네이트, 피크르산 등의 상기 배위자 이외의 배위자를 갖고 있을 수도 있다.
인광 발광성의 도펀트의 발광층에 있어서의 함유량으로서는, 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 예를 들어 0.1 내지 70질량％이며, 1 내지 30질량％가 바람직하다. 인광 발광성 화합물의 함유량이 0.1질량％ 이상인 것으로, 발광이 미약해지는 것을 방지하여, 그의 함유 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 70질량％ 이하로 함으로써, 농도 소광이라는 현상을 억제하여, 소자 성능의 저하를 방지할 수 있다.
발광층은 필요에 따라 정공 수송재, 전자 수송재, 중합체 결합제를 함유할 수도 있다.
발광층의 막 두께는 5 내지 50㎚인 것이 바람직하고, 7 내지 50㎚인 것이 보다 바람직하고, 10 내지 50㎚인 것이 가장 바람직하다. 5㎚ 이상으로 함으로써 발광층 형성이 용이해지고, 색도의 조정이 쉬워진다. 50㎚ 이하로 함으로써 구동 전압이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
(B) 정공 수송 대역
정공 수송 대역의 층으로서는, 정공 수송층이나 정공 주입층 등이 있다. 정공 수송층은, 발광층으로의 정공 주입을 도와 발광 영역까지 수송하는 층이며, 정공 이동도가 크고, 이온화 에너지가 통상 5.5eV 이하로 작다. 이러한 정공 수송층으로서는 보다 낮은 전계 강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하고, 또한 정공의 이동도가, 예를 들어 104 내지 106V/㎝의 전계 인가 시에, 적어도 10-4㎠/V·초이면 바람직하다.
정공 수송층의 재료의 구체예로서, 예를 들어 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 폴리실란계, 아닐린계 공중합체, 도전성 고분자 올리고머(특히 티오펜 올리고머) 등을 들 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층(정공 주입 수송층도 포함한다)에는, 방향족 아민 화합물, 예를 들어 하기 화학식 (4)로 표시되는 방향족 아민 유도체가 적절하게 사용된다.
Figure 112014028382158-pct00040
화학식 (4)에 있어서, Ar31 내지 Ar34는 환 형성 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기(단, 치환기를 갖고 있을 수도 있다), 환 형성 탄소수 6 내지 50의 축합 방향족 탄화수소기(단, 치환기를 갖고 있을 수도 있다), 환 형성 탄소수 2 내지 40의 방향족 복소환기(단, 치환기를 갖고 있을 수도 있다), 환 형성 탄소수 2 내지 40의 축합 방향족 복소환기(단, 치환기를 갖고 있을 수도 있다), 이들 방향족 탄화수소기와 이들 방향족 복소환기를 결합시킨 기, 이들 방향족 탄화수소기와 이들 축합 방향족 복소환기를 결합시킨 기, 이들 축합 방향족 탄화수소기와 이들 방향족 복소환기를 결합시킨 기, 또는 이들 축합 방향족 탄화수소기와 이들 축합 방향족 복소환기를 결합시킨 기를 나타낸다.
L은 단결합 또는 Ar31 내지 Ar34와 마찬가지의 기를 나타낸다.
또한, 하기 화학식 (5)의 방향족 아민도 정공 주입층 또는 정공 수송층의 형성에 적절하게 사용된다.
Figure 112014028382158-pct00041
화학식 (5)에 있어서, Ar31 내지 Ar33의 정의는 화학식 (4)의 Ar31 내지 Ar34의 정의와 마찬가지이다.
정공 주입층은 또한 정공의 주입을 돕기 위하여 형성되는 층이다. 정공 주입층의 재료로서는 본 발명의 유기 EL용 재료 단독일 수도 있고, 다른 재료와 혼합하여 사용할 수도 있다. 다른 재료로서는 정공 수송층과 마찬가지의 재료를 사용할 수 있다. 이외에, 포르피린 화합물, 방향족 3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전하 발생층의 P층에서 사용되는 HAT나 F4TCNQ, 화학식 (4)로 나타내는 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 티오펜 함유 올리고머나 일본 특허 공개(평)8-193191호 공보에 개시되어 있는 아릴아민 함유 올리고머 등의 도전성 올리고머, 아릴아민 함유 덴드리머 등의 도전성 덴드리머 등도 사용할 수 있다.
또한, 방향족 디메틸리딘계 화합물 외에, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입층의 재료로서 사용할 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층은, 예를 들어 상술한 화합물을 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 공지의 방법에 의해 박막화함으로써 형성할 수 있다. 정공 주입층, 정공 수송층으로서의 막 두께는 특별히 제한은 없지만, 통상은 1㎚ 내지 5㎛이다.
(C) 전자 수송 대역
전자 수송 대역의 층으로서는, 전자 주입층이나 전자 수송층 등(이하에서, 전자 주입층·수송층이라고 한다)이 있다.
전자 주입층·수송층은 발광층에 대한 전자의 주입을 도와 발광 영역까지 수송하는 층이며, 전자 이동도가 크다.
전자 주입층·수송층은 수㎚ 내지 수㎛의 막 두께에서 적절히 선택되지만, 특히 막 두께가 두꺼울 때, 전압 상승을 피하기 위하여, 104 내지 106V/㎝의 전계 인가 시에 전자 이동도가 적어도 10-5㎠/Vs 이상인 것이 바람직하다.
전자 주입층·수송층에 사용되는 재료로서는, 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체나 질소 함유 복소환 유도체가 적합하다.
상기 8-히드록시퀴놀린 또는 그의 유도체의 금속 착체의 구체예로서는, 옥신(일반적으로 8-퀴놀리놀 또는 8-히드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트옥시노이드 화합물, 예를 들어 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄을 전자 주입 재료로서 사용할 수 있다.
질소 함유 복소환 유도체로서는, 예를 들어 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 페난트롤린, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘 등이 바람직하고, 그 중에서도 벤즈이미다졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 이미다조피리딘 유도체가 바람직하다.
(전하 발생층)
전하 발생층은, 전압 인가 시에 있어서, 전하 발생층의 음극측에 배치된 발광 유닛에 대하여 정공을 주입하는 한편, 전하 발생층의 양극측에 배치된 발광 유닛에 대하여 전자를 주입하는 역할을 하는 층이다.
본 발명에서 전하 발생층은 양극측에 형성되는 N층과, 음극층측에 형성되는 P층을 갖는다.
N층을 형성하는 재료로서는, 유기 화합물, 전자 공여성 금속, 금속 화합물 및 금속 착체 등을 들 수 있다.
N층은 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속 화합물, 알칼리토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 희토류 금속, 희토류 금속 화합물 및 희토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체 중 적어도 하나를 함유하는 층이 바람직하다.
알칼리 금속으로서는, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다. 이들 중 바람직하게는 Li, K, Rb, Cs, 더욱 바람직하게는 Li, Rb 또는 Cs이며, 가장 바람직하게는 Li이다.
알칼리토류 금속으로서는, 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
희토류 금속으로서는, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 세륨(Ce), 테르븀(Tb), 이테르븀(Yb) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
이상의 금속 중 바람직한 금속은, 특히 환원능력이 높고, 전자 주입 영역에 대한 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 가능하다.
알칼리 금속 화합물로서는, 산화리튬(Li2O), 산화세슘(Cs2O), 산화칼륨(K2O) 등의 알칼리 산화물, 불화리튬(LiF), 불화나트륨(NaF), 불화세슘(CsF), 불화칼륨(KF) 등의 알칼리 할로겐화물 등을 들 수 있고, 불화리튬(LiF), 산화리튬(Li2O), 불화나트륨(NaF)이 바람직하다.
알칼리토류 금속 화합물로서는, 산화바륨(BaO), 산화스트론튬(SrO), 산화칼슘(CaO) 및 이들을 혼합한 스트론튬산바륨(BaxSr1 - xO)(0<x<1), 칼슘산바륨(BaxCa1 -xO)(0<x<1) 등을 들 수 있고, BaO, SrO, CaO가 바람직하다.
희토류 금속 화합물로서는, 불화이테르븀(YbF3), 불화스칸듐(ScF3), 산화스칸듐(ScO3), 산화이트륨(Y2O3), 산화세륨(Ce2O3), 불화가돌리늄(GdF3), 불화테르븀(TbF3) 등을 들 수 있고, YbF3, ScF3, TbF3가 바람직하다.
유기 금속 착체로서는, 상기와 같이, 각각 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알칼리토류 금속 이온, 희토류 금속 이온 중 적어도 1개를 함유하는 것이면 특별히 한정은 없다. 또한, 배위자에는 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 아크리디놀, 페난트리디놀, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디아릴옥사디아졸, 히드록시디아릴티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤즈이미다졸, 히드록시벤조트리아졸, 히드록시플루보란, 비피리딜, 페난트롤린, 프탈로시아닌, 포르피린, 시클로펜타디엔, β-디케톤류, 아조메틴류 및 그들의 유도체 등이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, N층은 상기 금속, 화합물 및 착체 이외에, 상술한 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄(Alq) 등의 전자 주입 재료나 발광 재료 등의 유기 화합물을 함유하고 있을 수도 있다.
유기 화합물로서는, 예를 들어 질소 함유 복소환 화합물이 바람직하다. 질소 함유 복소환 화합물로서, 예를 들어, 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 페난트롤린, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘 등을 들 수 있지만, 그 중에서도 벤즈이미다졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 이미다조피리딘 유도체가 바람직하다.
구체적인 재료로서, 하기 화학식 (9)로 표시되는 벤즈이미다졸 유도체를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112014028382158-pct00042
화학식 중, A14는 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 3 내지 40개의 방향족환이 축합된 다환 방향족 탄화수소기를 갖는 탄소수 6 내지 60의 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 질소 함유 복소환기이다.
할로겐 원자 및 탄소수 1 내지 20의 알킬기의 구체예는, 상술한 화학식 (I)과 마찬가지이다.
3 내지 40개의 방향족환이 축합된 다환 방향족 탄화수소기를 갖는, 탄소수 6 내지 60의 치환 또는 비치환된 탄화수소기에 대하여, 3 내지 40개의 방향족환이 축합된 다환 방향족 탄화수소기로서는, 안트라센, 나프타센, 펜타센, 피렌, 크리센 등을 들 수 있다. 탄소수 6 내지 60의 탄화수소기로서는, 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 구체예는 상술한 화학식 (I)과 마찬가지이다. 탄화수소기로서는 아릴기가 바람직하고, 그 중에서도 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기 등이 바람직하다. 이들은 치환기를 가질 수도 있다.
질소 함유 복소환기로서는, 피리딘환, 트리아진 등을 들 수 있다.
B는 단결합, 또는 치환 또는 비치환된 방향족환기이다. 방향족환기로서는, 페닐렌기가 바람직하다.
R31 및 R32는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 질소 함유 복소환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이다. 각 기의 구체예는 상술한 화학식 (I), A14와 마찬가지이다.
화학식 (9)로 표시된 화합물의 구체예로서, 이하의 화학식 (9-1) 내지 화학식 (9-49) 등의 화합물을 들 수 있다. 또한, 「Ar(α)」는, 화학식 (9) 중 R31, R32를 포함하는 벤즈이미다졸 골격에 대응하고, 「B」는 화학식 (9) 중 B에 대응한다. 또한, 「Ar(1)」 및 「Ar(2)」는 화학식 (9) 중 A14에 대응하고, Ar(1), Ar(2)의 순서대로 B에 결합한다.
Figure 112014028382158-pct00043
Figure 112014028382158-pct00044
Figure 112014028382158-pct00045
Figure 112014028382158-pct00046
Figure 112014028382158-pct00047
Figure 112014028382158-pct00048
또한, N층에 사용하는 유기 화합물은 상기한 화합물처럼 안트라센 골격을 갖는 화합물이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 안트라센 골격 대신에, 피렌 골격 또는 크리센 골격을 구비한 벤즈이미다졸 유도체를 사용할 수도 있다. 또한, 유기 재료는 1종류뿐만 아니라, 복수 종류를 혼합 또는 적층하여 사용할 수도 있다.
상기 금속, 화합물 및 착체의 첨가 형태로서는, 계면 영역에 층상 또는 섬 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착법에 의해 상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 증착하면서, 계면 영역을 형성하는 발광 재료나 전자 주입 재료인 유기물을 동시에 증착시켜, 유기물 중에 상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 분산시키는 방법이 바람직하다. 분산 농도는 통상 막 두께비로 유기물:상기 금속, 화합물 및 착체=1000:1 내지 1:1000이며, 바람직하게는 100:1 내지 1:1이다.
상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 층상으로 형성하는 경우, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 층상으로 형성한 후에, 상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하고, 바람직하게는 층의 두께 0.1㎚ 이상 15㎚ 이하로 형성한다.
상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 섬 형상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 섬 형상으로 형성한 후에, 상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하고, 바람직하게는 섬의 두께 0.05㎚ 이상 1㎚ 이하로 형성한다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의, 주성분과, 상기 금속, 화합물 및 착체 중 적어도 어느 하나의 비율로서는, 막 두께비로, 주성분:전자 공여성 도펀트 및/또는 유기 금속 착체=100:1 내지 1:1이면 바람직하고, 50:1 내지 4:1이면 더욱 바람직하다.
N층의 막 두께는 0.1㎚ 내지 100㎚가 바람직하고, 특히 1㎚ 내지 50㎚가 바람직하다.
P층은 상술한 바와 같이 상기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 함유한다. P층은 화학식 (I)로 표시되는 화합물만을 포함하는 층일 수도 있고, 다른 재료와의 혼합물을 포함하는 층일 수도 있다. 본 발명에서는, P층이 화학식 (I)로 표시되는 화합물과, 적어도 1종류의 정공 수송 재료를 포함하는 층인 것이 바람직하다.
정공 수송 재료로서는, 상술한 정공 수송 대역에서 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 그 중에서도, 방향족 3급 아민 화합물이 바람직하다.
P층에 있어서의, 화학식 (I)로 표시되는 화합물의 함유율은 0.1중량％ 내지 100중량％인 것이 바람직하고, 특히 10중량％ 내지 70중량％인 것이 바람직하다.
P층의 막 두께는 1㎚ 내지 50㎚가 바람직하고, 특히 5㎚ 내지 20㎚가 바람직하다.
본 발명에서는, 발광 유닛 중 적어도 1개가 정공 수송층을 갖고, 전하 발생층의 P층이 정공 수송층과 접하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1에 도시하는 유기 EL 소자(1)처럼, 제2 발광 유닛(30B)의 정공 수송층(31B)과 전하 발생층의 P층(42)이 접하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 전하 발생층으로부터 제2 발광 유닛(30B)의 정공 수송층(31B)에 대한 정공 주입이 효율적으로 행하여져, 소자의 저전압화가 실현된다.
전하 발생층은 N층과 P층의 2층만으로 이루어져 있을 수도 있고, N층과 P층 사이에 개재층을 가질 수도 있다.
(음극)
음극으로서는 일함수가 작은(4eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 사용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘·은 합금, 알루미늄, 알루미늄/산화알루미늄, 알루미늄·리튬 합금, 인듐, 희토류 금속 등을 들 수 있다.
이 음극은 이들의 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써, 제조할 수 있다.
여기서 발광층으로부터의 발광을 음극으로부터 취출하는 경우, 음극의 발광에 대한 투과율은 10％보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한 음극으로서의 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 10㎚ 내지 1㎛, 바람직하게는 50 내지 200㎚이다.
(다른 구성 부재)
본 발명에 있어서는 음극과 유기층 사이에 절연체나 반도체로 구성되는 전자 주입층을 형성할 수도 있다. 이에 의해, 전류의 누설을 유효하게 방지하고, 전자 주입성을 향상시킬 수 있다.
이러한 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리토류 금속의 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다.
구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들어 Li2O, LiO, Na2S, Na2Se 및 NaO를 들 수 있고, 바람직한 알칼리토류 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들어 CaO, BaO, SrO, BeO, BaS 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들어 LiF, NaF, KF, CsF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리토류 금속의 할로겐화물로서는, 예를 들어 CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2와 같은 불화물이나, 불화물 이외의 할로겐화물을 들 수 있다.
전자 주입층을 구성하는 반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 적어도 1개의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층을 구성하는 무기 화합물이 미결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다.
또한, 이러한 무기 화합물로서는, 상술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리토류 금속의 할로겐화물 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 형태에 대하여, 도 1의 유기 EL 소자(1)를 예시하여 설명했지만, 본 발명은 유기 EL 소자(1)의 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 유기 EL 소자(1)에서는 발광 유닛을 2개 형성했지만, 3개 이상 형성할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태의 유기 EL 소자의 개략 단면도이다.
유기 EL 소자(2)는 기판(10) 위에 양극(20), 제1 발광 유닛(30A), 전하 발생층(40), 제2 발광 유닛(30B), 전하 발생층(42), 제3 발광 유닛(30C) 및 음극(50)을, 이 순서대로 구비한다. 유기 EL 소자(2)는 발광 유닛을 3개 형성한 것 외에는 도 1에 도시하는 유기 EL 소자(1)와 동일한 구성을 갖는다.
본 실시 형태에서는, 예를 들어 각 발광 유닛의 발광색을 상이하게 하여, 적색, 녹색, 청색으로 함으로써, 3개의 파장 영역의 광을 조화롭게 갖는 연색성이 높은 백색 발광 EL 소자가 얻어진다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 예를 들어 표시 장치의 화소처럼, 복수개의 소자가 기판 위에 형성되어 있는 경우에, 특히 우수한 효과를 발휘한다.
도 3은, 기판 위에 3개의 유기 EL 소자를 형성한 예를 나타내는 개략도이다.
기판(10) 위에는, 스트라이프 형상으로 패턴화된 양극(20A, 20B, 20C)이 있다. 기판(10) 및 각 양극 위에 제1 발광 유닛(30A), 전하 발생층(40) 및 제2 발광 유닛(30B)이 공통적으로 이 순서대로 형성되어 있다. 제2 발광 유닛(30B) 위에 음극(50)이 양극(20)에 직교하도록 스트라이프 형상으로 형성되어 있다.
유기 EL 소자 A 내지 C는 대향하는 양극(20A 내지 20C) 및 음극(50) 사이에 전압이 인가되었을 때에 발광한다. 예를 들어, 양극(20B)과 음극(50) 사이에 전압을 인가하면, 소자 B가 발광한다.
ITO 등의 투명 도전체 등, 종래의 재료를 전하 발생층에 사용한 소자의 경우, 소자간에 공통되게 형성한 전하 발생층이 개재되어 전하가 인접하는 소자로 흐르고, 그 결과 본래 발광하면 안되는 인접 소자가 발광한다는 문제가 발생했다. 그 결과, 발광 효율의 저하나, 표시 장치로 했을 때의 색순도의 저하가 생겼다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 전하 발생층의 P층에 상술한 화학식 (I)의 화합물을 사용함으로써, 인접하는 소자에 대한 전하의 누설을 억제할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 특히 컬러 필터를 사용한 컬러 표시 장치의 발광 소자로서 적합하다.
도 4는 본 발명의 유기 EL 소자를 사용한 컬러 표시 장치의 개략 단면도이다.
컬러 표시 장치는 도 3에 도시하는 유기 EL 소자의 광 취출측에, 적색 컬러 필터(RCF)(61), 녹색 컬러 필터(GCF)(62) 및 청색 컬러 필터(BCF)(63)를 갖는 컬러 필터(60)를 형성한 것이다. 본 실시 형태에서는, 제1 발광 유닛(30A)의 발광색을 황색으로 하고, 제2 발광 유닛(30B)의 발광색을 청색으로 함으로써, 백색 발광하는 유기 EL 소자로 한다. 컬러 필터에 의해 백색광으로부터 원하는 색만을 표시 장치의 외부로 취출한다.
본 발명의 유기 EL 소자는 상술한 바와 같이 인접하는 소자에 대한 전하의 누설을 억제할 수 있다. 즉, 인접 소자의 불필요한 발광을 저감시켜, 원하는 소자(화소)만을 발광시킬 수 있기 때문에, 표시 장치의 색재현성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 공지의 방법에 의해 제조할 수 있다. 구체적으로, 양극이나 음극은 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성할 수 있다. 발광 유닛 등의 각 유기층은 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 방법에 의해 행할 수 있다.
[실시예]
[청색 EL 소자]
실시예 1
도 1에 도시하는 층 구성을 갖는 발광을 기판측으로부터 취출하는 하부 발광 방식의 유기 EL 소자를 제조했다. 또한, 실시예 1에서 사용한 유기 화합물의 구조를 이하에 나타낸다. 또한, 전하 수송층의 P층에서 사용한 화합물인 (P1) 내지 (P4)의 합성은 WO2010/064655 및 WO2009/011327을 참조하여 실시했다.
Figure 112014028382158-pct00049
30㎜×30㎜의 유리판으로 이루어지는 기판 위에, 양극으로서 ITO를 240㎚의 막 두께로 형성했다. 이어서, SiO2 증착에 의해 2㎜×2㎜의 발광 영역 이외를 절연막(도시 생략)에 의해 마스킹한 유기 EL 소자용의 셀을 제조했다.
양극 위에 정공 주입층으로서, 상기한 구조를 갖는 헥사니트릴아자트리페닐렌(HAT)을 10㎚의 막 두께로 형성했다.
정공 주입층 위에 정공 수송층, 청색 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 청색 발광 유닛(제1 발광 유닛)을 형성했다.
구체적으로, 정공 수송층으로서 상기 α-NPD를 진공 증착법에 의해 90㎚(증착 속도 0.2 내지 0.4㎚/sec)의 막 두께로 형성했다.
계속해서, 정공 수송층 위에 청색 발광층을 형성했다. 발광층의 호스트에는 상기 화학식 (1)의 화합물을, 도펀트에는 화학식 (2)의 화합물을 사용했다. 도펀트의 첨가량이 막 두께비로 5％가 되도록 진공 증착하여 막 두께 30㎚의 발광층으로 했다.
계속해서, 청색 발광층 위에, 전자 수송층으로서 상기 Alq3을 30㎚의 막 두께로 형성했다.
청색 발광 유닛에 이어서 전하 발생층을 형성했다.
발광 유닛의 전자 수송층 위에 N층으로서 Alq3과 Li의 혼합층을 10㎚의 막 두께로 형성했다. 계속해서, P층으로서 상기 화학식 (P1)로 표시되는 화합물을 10㎚의 막 두께로 형성했다.
전하 발생층에 이어, 제2 청색 발광 유닛을 형성했다. 형성 방법은 상술한 제1 청색 발광 유닛과 마찬가지로 했다.
그 후, LiF를 진공 증착법에 의해 약 0.3㎚(증착 속도 내지 0.01㎚/sec)의 막 두께로 형성하고, 계속해서 Al을 진공 증착법에 의해 200㎚의 막 두께로 형성하고, 2층 구조의 음극을 형성하여, 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 2
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 하기 화학식 (P2)로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
Figure 112014028382158-pct00050
실시예 3
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 하기 화학식 (P3)으로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
Figure 112014028382158-pct00051
실시예 4 내지 6
N층으로서 Alq3 대신 하기 화학식 (9-23)으로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 1 내지 3과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
Figure 112014028382158-pct00052
비교예 1
전하 발생층 및 제2 청색 발광 유닛을 형성하지 않고 음극을 형성한 것 외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다. 본 예의 소자는 발광 유닛을 1개만 갖는 소자이기 때문에, 탠덤형의 유기 EL 소자는 아니다.
비교예 2
전하 발생층의 P층을 형성하지 않은 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 3
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 산화몰리브덴(MoO3)을 사용한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 의해 제조한 유기 EL 소자에 대하여, 10mA㎝-2의 전류 밀도에 있어서의 전압(V) 및 발광 효율(cd/A)을 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112014028382158-pct00053
실시예 1 내지 3과 비교예 1의 결과로부터, 상기 화합물 (P1) 내지 (P3)을 포함하는 전하 발생층을 이용하여 탠덤 소자를 제조함으로써, 단(單)유닛 소자와 비교하여 2배의 효율이 얻어지고, 전압도 2배의 값이 되었다. 이에 의해, 화합물 (P1) 내지 (P3)을 포함하는 전하 발생층을 이용한 탠덤 소자는 MPE 소자로서 기능하는 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 3과 비교예 2의 결과로부터, 전하 발생층에 있어서, 음극측 발광 유닛의 계면층에 화합물 (P1) 내지 (P3)을 포함하는 층이 없는 경우에는, 효율은 단유닛 소자인 비교예 1과 바뀌지 않아, MPE 소자로서 기능하지 않는 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 3과 비교예 3의 결과로부터, 전하 발생층에 있어서, 음극측 발광 유닛의 계면층에 MoO3를 사용한 경우는, MPE 소자로서 기능하지만, 실시예 1 내지 3에 비하여 전압이 높아졌다. 이에 의해 전하 발생층으로서 화합물 (P1) 내지 (P3)이 우수한 것을 알 수 있다.
N층에 질소 함유 복소환 화합물인 화학식 (9-23)을 사용한 실시예 4 내지 6에서는, 또한 구동 전압이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
[백색 EL 소자]
실시예 7
해상도가 100ppi가 되도록 하부 전극을 패턴화한 유리 기판을 사용하고, 제1 청색 발광 유닛 대신에, 하기의 황색 발광 유닛을 형성한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
·패턴 전극 기판의 제조
유리 기판 위에 평탄화 절연막을 형성했다. 평탄화 절연막 재료는 포지티브형 감광성의 절연 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 여기에서는 폴리이미드를 2.0um의 두께로 형성했다. 기판 위에 폴리이미드를 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 노광 장치에 의해 노광을 행하고, 퍼들식 현상 장치에 의해 현상하고, 소정의 형상으로 패터닝했다. 폴리이미드를 경화시키기 위하여 클린 베이킹 로에서 본소성하고, 두께 2.0㎛의 평탄화 절연막을 형성했다.
이어서, 평탄화 절연막 위에 하부 전극을 형성했다. 평탄화 절연막 위에, ITO를 240㎚ 성막하고, 통상의 리소그래피 기술을 사용하여 소정의 형상으로 패터닝, 에칭하여 하부 전극을 형성했다.
패턴화된 하부 전극(ITO) 사이에, 폴리이미드를 2.0㎛의 두께로 형성하여 전극간 절연층을 형성했다. 전극간 절연층은, 기판 위에 폴리이미드를 스핀 코팅법에 의해 도포하고, 노광 장치에 의해 노광을 행하고, 퍼들식 현상 장치에 의해 현상했다. 이것으로서 감광성 절연 재료인 폴리이미드가 소정의 형상으로 패터닝된다. 이어서, 폴리이미드를 경화시키기 위하여 클린 베이킹 로에서 본소성하여 전극간 절연층을 형성했다.
·황색 발광 유닛의 형성
상기 헥사니트릴아자트리페닐렌(HAT)을 포함하는 정공 주입층 위에 정공 수송층, 황색 발광층 및 전자 수송층을 포함하는 황색 발광 유닛(제1 발광 유닛)을 형성했다.
정공 수송층으로서, 상기 α-NPD를 진공 증착법에 의해 30㎚(증착 속도 0.2 내지 0.4㎚/sec)의 막 두께로 형성했다.
계속해서, 정공 수송층 위에 황색 발광층을 형성했다. 발광층의 호스트에는 하기 화학식 (3)으로 표시되는 화합물을, 도펀트에는 화학식 (4)로 표시되는 화합물을 사용했다. 도펀트의 첨가량이 막 두께비로 5％가 되도록 진공 증착하여 막 두께 30㎚의 발광층으로 했다.
계속해서, 황색 발광층 위에, 전자 수송층으로서 상기 Alq3을 20㎚의 막 두께로 형성했다.
이하에서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 전하 발생층과 제2 발광 유닛을 형성하여, 유기 EL 소자를 제조했다.
Figure 112014028382158-pct00054
실시예 8
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 실시예 2에서 사용한 화학식 (P2)로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 9
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 실시예 3에서 사용한 화학식 (P3)으로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 10
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신에 화학식 (P1)이 α-NPD를 포함하는 혼합층[(P1:α-NPD=1:1, 중량비)]을 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 11
P층으로서 상기 화학식 (P1)을 포함하는 단일층 대신에 화학식 (P1)을 포함하는 층과 화학식 (P1)이 상기 α-NPD를 포함하는 혼합층[(P1:α-NPD=1:1, 중량비)]의 적층체를 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다. 또한, 화학식 (P1)층 단독층의 막 두께를 5㎚, 화학식 (P1)과 상기 α-NPD를 포함하는 혼합층의 막 두께를 5㎚로 했다.
실시예 12
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 하기 화학식 (P4)로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
Figure 112014028382158-pct00055
실시예 13 내지 15
N층으로서 Alq3 대신 화학식 (9-23)으로 표시되는 화합물을 사용한 것 외에는, 실시예 7 내지 9와 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 4
전하 발생층 및 제2 청색 발광 유닛을 형성하지 않고 음극을 형성한 것 외에는 실시예 4와 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다. 본 예의 소자는 황색 발광 유닛을 1개만 갖는 소자이기 때문에, 탠덤형의 유기 EL 소자는 아니다.
비교예 5
전하 발생층의 P층을 형성하지 않은 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 6
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 하기에 나타내는 HAT를 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
비교예 7
P층으로서 상기 화학식 (P1) 대신 ITO를 사용한 것 외에는, 실시예 7과 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조했다.
실시예 7 내지 15 및 비교예 4 내지 7에 의해 제조한 유기 EL 소자에 대하여, 10mA㎝-2의 전류 밀도에 있어서의 전압(V) 및 발광 효율(cd/A)을 측정했다. 또한, 분광 방사 휘도계에 의해, 발광의 CIE 색도를 구했다.
결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 7 내지 15 및 비교예 4 내지 7에서 제조한 유기 EL 소자의 각 화소에, 적색, 녹색 및 청색의 컬러 필터를 형성하고, RGB 각 색에 의해 포함되는 색재현성을 NTSC비로 평가했다. 유기 EL 소자의 제조는 이하와 같이 했다.
유리 기판 위의 개구부가 되는 개소에, RGB 각각의 컬러 필터를 순서대로 형성하고, 그 위에 실시예 7과 마찬가지로 하여 평탄화 절연막을 형성하고, 컬러 필터의 요철을 평탄화했다. 이에 의해, 컬러 필터를 갖는 유리 기판을 얻었다. 이후, 실시예 7과 마찬가지로 하여 패턴 전극 기판을 제조하고, 또한 발광 유닛을 형성했다.
제조한 소자는, 패시브 방식의 구동이 가능해지도록 상부 전극, 하부 전극을 배선하고, RGB 각각의 화소가 개별적으로 발광할 수 있도록 했다. 이에 의해RGB 각각의 단색에 의한 발광이 가능해진다.
또한, NTSC비란, 표시 장치의 색재현 범위가 미국 National Television System Co㎜ittee(NTSC)에 의해 정해진 표준 방식의 3원색, 적색(0.670, 0.330), 녹색(0.210, 0.710), 청색(0.140, 0.080)에 의해 둘러싸인 면적에 대한 비(단위는 ％)이다. 도 5에 XYZ 표색계 색도도에 있어서 NTSC가 정한 적색, 녹색, 청색의 색도 좌표를 연결하여 얻어지는 영역을 나타낸다. 본 영역을 100％로 한다.
결과를 표 2에 나타낸다.
Figure 112014028382158-pct00056
실시예 7 내지 9, 12와 비교예 1 및 비교예 4의 결과로부터, 상기 화합물 (P1) 내지 (P4)를 포함하는 전하 발생층을 이용하여 탠덤 소자를 제조함으로써, 황색 단유닛 소자와 청색 단유닛 소자를 더한 효율이 얻어지고, 백색 발광이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 7 내지 9, 12와 비교예 5의 결과로부터, 전하 발생층에 있어서, 음극측 발광 유닛의 계면층에 상기 화합물 (P1) 내지 (P4)를 포함하는 층이 없는 경우에는, 양극측의 제1 발광 유닛인 황색 발광 유닛밖에 발광하지 않아, MPE 소자로서 기능하지 않는 것을 알 수 있다.
실시예 7 내지 9, 12와 비교예 6 및 비교예 7의 결과로부터, 전하 발생층에 있어서, 음극측 발광 유닛의 계면층에 HAT 또는 ITO를 사용한 경우는, MPE 소자로서 기능하지만, 실시예 4에 비하여, 컬러 필터를 설치하여 디스플레이 패널을 제조했을 때에, 색재현성에 있어서 NTSC비의 저하가 보였다. 이것은 HAT 및 ITO의 저항값이 지나치게 낮기 때문에, 캐리어가 전하 발생층을 경유하여 인접 화소까지 누설되어 인접 화소가 발광하기 때문에, 적색, 녹색 또는 청색의 단색 표시시에 있어서 각 색의 색순도의 저하를 일으킨 것에 의한다고 생각된다.
이상으로부터, 스택형 백색 소자에 있어서, 전하 발생층에 상기 화합물 (P1) 내지 (P4)를 포함하는 층을 채용함으로써, 혼색이 적은, 색재현성이 높은 유기 EL 디스플레이 패널의 제조가 가능한 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 10, 실시예 11 모두, 황색 발광 유닛 및 청색 발광 유닛 양쪽으로부터 발광하여, 실시예 7과 마찬가지의 백색 발광이 얻어졌다. 이에 의해, (P1)과 α-NPD의 혼합층, 또는 (P1)과, (P1)과 α-NPD의 혼합층의 적층막을 전하 발생층으로서 이용한 탠덤 소자는 MPE 소자로서 기능하여, 스택형 백색 소자의 제조가 가능한 것을 알 수 있다. 또한, 컬러 필터를 설치하여 디스플레이 패널을 제조했을 때의 색재현성에 있어서 NTSC비도 양호하여, 인접 화소에 대한 전류 누설이 종래의 전하 발생층 구조보다도 억제되어, 높은 색재현성을 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.
N층에 질소 함유 복소환 화합물인 화학식 (9-23)을 사용한 실시예 13 내지 15에서는, 또한 구동 전압이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 16 내지 19, 비교예 8,9
실시예 7 내지 9, 비교예 6, 7의 P층의 막 두께를, 각각 30㎚로 변경한 것 외에는, 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조하고, 평가했다.
또한, 실시예 19로서, P층 재료를 (P4)로 하여 실시예 13과 마찬가지의 소자를 제조했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112014028382158-pct00057
실시예 16 내지 19, 비교예 8 및 비교예 9의 결과로부터, 30㎚의 두께에 있어서, 전하 발생층의 음극측 발광 유닛의 계면층을 상기 화합물 (P1) 내지 (P4)를 포함하는 층으로 한 경우에는, 컬러 필터를 설치하여 디스플레이 패널을 제조했을 때에도 높은 NTSC비를 갖고 있는 점에서, 색재현성을 유지하고 있다고 할 수 있다. 한편, HAT 및 MoO3으로 한 경우에는, NTSC비가 대폭 저하되어, 색재현성의 저하를 초래하고 있다. 이것은, 전하 발생층의 막 두께가 두꺼운 경우에는, 전하 발생층 경유의 인접 화소간 전류 누설에 대한 영향이 크고, 보다 인접 화소 발광에 의한 혼색이 현저해져, 색재현성의 대폭적인 저하를 초래하기 때문이다.
또한, MoO3에서는 고전압화가 보이지만, 상기 화합물 (P1) 내지 (P4)에서는 대폭적인 고전압화는 보이지 않기 때문에, 막 두께를 두껍게 한 경우에도 전하 발생층으로서 양호한 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
실시예 20 내지 23, 비교예 10, 11
실시예 7 내지 9, 비교예 6, 7의 해상도를, 1000ppi로 변경한 것 외에는, 마찬가지로 하여 유기 EL 소자를 제조하고 평가했다.
또한, 실시예 23로서, P층 재료를 (P4)로 하여 실시예 20과 마찬가지의 소자를 제조했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 112014028382158-pct00058
실시예 20 내지 23, 비교예 10 및 비교예 11의 결과로부터, 컬러 필터를 설치하고, 보다 고해상도의 디스플레이 패널을 제조했을 때에, 전하 발생층의 음극측 발광 유닛의 계면층을 상기 화합물 (P1)로 한 경우에는, 높은 NTSC비가 얻어져, 높은 색재현성을 유지하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 한편, HAT 및 MoO3의 경우에는, NTSC비가 대폭 저하되어, 색재현성의 저하를 초래하고 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 해상도가 높으면 화소간의 거리가 짧아져, 전하 발생층을 경유한 인접 화소간의 전류 누설이 쉬워지기 때문에, 인접 화소 발광에 의한 혼색이 보다 현저해진 것이 원인이다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 유기 EL 소자는 벽걸이 텔레비전의 평판 디스플레이 등의 평면 발광체, 복사기, 프린터, 액정 디스플레이의 백라이트 또는 계기류 등의 광원, 표시판, 표식등 등에 이용할 수 있다.
상기에 본 발명의 실시 형태 및/또는 실시예를 몇가지 상세하게 설명했지만, 당업자는 본 발명의 신규 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 이들 예시인 실시 형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이들의 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이 명세서에 기재된 문헌 및 본원의 파리 우선권의 기초가 되는 일본 출원 명세서의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims (9)

  1. 양극과, 음극과,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 협지되고, 각각 발광층을 갖는 2개 이상의 발광 유닛과,
    상기 발광 유닛의 사이에 협지되는 전하 발생층을 갖고,
    상기 전하 발생층이 상기 양극측에 있는 N층과, 상기 음극측에 있는 P층을 갖고,
    상기 P층이 하기 화학식 (I)로 표시되는 화합물을 함유하는 것인 유기 전계발광 소자.
    Figure 112019076497210-pct00059

    [화학식 (I) 중, Ar1은 핵 탄소수 6 내지 24의 방향환 또는 핵 원자수 5 내지 24의 복소환이고,
    Rg1 및 Rg2는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있으며, 하기 화학식 (i) 또는 (ii)이고,
    R1 내지 R4는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 복소환기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 플루오로알콕시기, 치환 또는 비치환된 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 아르알킬옥시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 또는 시아노기이고, R1과 R2 및 R3과 R4는 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있고,
    Y1 내지 Y4는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있으며, -N=, -CH= 또는 C(R5)=이고, R5는 상기 R1 내지 R4와 동의이고, R1 내지 R5 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있음
    Figure 112019076497210-pct00060

    {상기 화학식 중, X1 및 X2는 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 하기 (a) 내지 (g)로 표시되는 2가의 기 중 어느 하나임}
    Figure 112019076497210-pct00061

    (상기 화학식 중, R21 내지 R24는 각각 서로 동일할 수도 상이할 수도 있고, 수소 원자, 치환 또는 비치환된 플루오로알킬기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 복소환기이며, R22와 R23은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있음)]
  2. 제1항에 있어서, 상기 P층이 상기 화학식 (I)로 표시되는 화합물과, 적어도 1종류의 정공 수송 재료를 포함하는 층인 유기 전계발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광 유닛 중 적어도 1개가 정공 수송층을 갖고,
    상기 전하 발생층의 P층이 상기 정공 수송층과 접하고 있는 것인 유기 전계발광 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전하 발생층의 N층이 전자 공여성 금속, 금속 화합물 및 금속 착체 중 적어도 하나를 함유하는 것인 유기 전계발광 소자.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전하 발생층의 N층이 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 알칼리토류 금속, 알칼리토류 금속 화합물, 알칼리토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체, 희토류 금속, 희토류 금속 화합물 및 희토류 금속을 포함하는 유기 금속 착체 중 적어도 하나를 함유하는 것인 유기 전계발광 소자.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전하 발생층의 N층이 질소 함유 복소환 화합물을 함유하는 것인 유기 전계발광 소자.
  7. 제6항에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 (9)로 표시되는 화합물인 유기 전계발광 소자.
    Figure 112014028382158-pct00062

    (화학식 중, A14는 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 3 내지 40개의 방향족환이 축합된 다환 방향족 탄화수소기를 갖는, 탄소수 6 내지 60의 치환 또는 비치환된 탄화수소기, 또는 질소 함유 복소환기이고,
    B는 단결합, 또는 치환 또는 비치환된 방향족환기이고,
    R31 및 R32는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 질소 함유 복소환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기임)
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광 유닛 중 적어도 1개의 발광층을 구성하는 재료가 다른 발광 유닛의 발광층을 구성하는 재료와 상이한 것인 유기 전계발광 소자.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 백색 발광하는 유기 전계발광 소자.
KR1020147007748A 2011-10-04 2012-10-02 유기 전계발광 소자 KR102062319B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2011-220121 2011-10-04
JP2011220121 2011-10-04
PCT/JP2012/006296 WO2013051234A1 (ja) 2011-10-04 2012-10-02 有機エレクトロルミネッセンス素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140085433A KR20140085433A (ko) 2014-07-07
KR102062319B1 true KR102062319B1 (ko) 2020-01-03

Family

ID=48043417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147007748A KR102062319B1 (ko) 2011-10-04 2012-10-02 유기 전계발광 소자

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10411212B2 (ko)
JP (1) JP6282114B2 (ko)
KR (1) KR102062319B1 (ko)
TW (1) TW201330693A (ko)
WO (1) WO2013051234A1 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101908384B1 (ko) * 2011-06-17 2018-10-17 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 평판 표시 장치
KR101927943B1 (ko) * 2011-12-02 2018-12-12 삼성디스플레이 주식회사 다층 구조의 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 평판 표시 장치
KR101927941B1 (ko) 2011-12-19 2018-12-12 삼성디스플레이 주식회사 다층 구조의 정공수송층을 포함하는 유기 발광 소자 및 이를 포함하는 평판 표시 장치
JP2013232629A (ja) 2012-04-06 2013-11-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
GB2508092B (en) * 2012-10-31 2015-09-23 Lg Display Co Ltd Light emitting device and organic light emitting display device including the same
JP2014236099A (ja) * 2013-05-31 2014-12-15 株式会社ジャパンディスプレイ 有機エレクトロルミネッセンス表示装置
KR102174919B1 (ko) * 2013-12-03 2020-11-05 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 유기 발광 표시장치
KR102381544B1 (ko) * 2014-12-04 2022-03-31 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자 및 이를 구비한 표시소자
KR102362620B1 (ko) * 2014-12-09 2022-02-14 삼성디스플레이 주식회사 유기발광 표시장치 및 그의 제조방법
CN105810835B (zh) * 2014-12-30 2018-01-19 北京维信诺科技有限公司 一种叠层oled器件及其制备方法
KR102623039B1 (ko) 2015-05-15 2024-01-08 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
DE102015114084A1 (de) 2015-08-25 2017-03-02 Osram Oled Gmbh Organisches lichtemittierendes Bauelement und Leuchte
CN105493307B (zh) * 2015-10-29 2017-07-28 京东方科技集团股份有限公司 一种有机发光二极管结构及其制造方法以及相关显示面板与显示设备
EP3176844B1 (en) 2015-12-03 2020-11-18 LG Display Co., Ltd. Organic light emitting display device
KR102279375B1 (ko) 2015-12-03 2021-07-22 엘지디스플레이 주식회사 유기전계발광소자
TWI660535B (zh) * 2017-03-22 2019-05-21 財團法人工業技術研究院 有機發光元件
KR102086890B1 (ko) 2017-05-31 2020-03-09 주식회사 엘지화학 유기 발광 소자
CN111333647B (zh) * 2018-12-19 2021-03-12 广东阿格蕾雅光电材料有限公司 有机电致发光材料及其应用
KR102315182B1 (ko) 2019-07-25 2021-10-20 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 혼합물, 유기 일렉트로루미네센스 소자 및 전자 기기
CN117042491A (zh) * 2019-10-17 2023-11-10 北京夏禾科技有限公司 一种有机电致发光器件
CN112151690B (zh) * 2020-09-28 2024-04-09 京东方科技集团股份有限公司 有机发光二极管及其制备方法、显示面板及显示装置
KR20230147648A (ko) * 2021-02-19 2023-10-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911555B1 (ko) * 2002-02-15 2009-08-10 이스트맨 코닥 캄파니 적층된 전기발광단위를 갖는 유기 전기발광 장치

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3884564B2 (ja) 1998-05-20 2007-02-21 出光興産株式会社 有機ｅｌ発光素子およびそれを用いた発光装置
CN1208422C (zh) * 1999-09-21 2005-06-29 出光兴产株式会社 有机电致发光装置和有机发光介质
JP4611578B2 (ja) 2001-07-26 2011-01-12 淳二 城戸 有機エレクトロルミネッセント素子
JP3933591B2 (ja) 2002-03-26 2007-06-20 淳二 城戸 有機エレクトロルミネッセント素子
KR100998838B1 (ko) * 2003-03-13 2010-12-06 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 신규한 질소 함유 헤테로환 유도체 및 이를 이용한 유기전기발광 소자
US6936961B2 (en) * 2003-05-13 2005-08-30 Eastman Kodak Company Cascaded organic electroluminescent device having connecting units with N-type and P-type organic layers
US7850600B1 (en) * 2003-09-23 2010-12-14 Tyco Healthcare Group Lp Laparoscopic instrument and trocar system and related surgical method
JP5167571B2 (ja) 2004-02-18 2013-03-21 ソニー株式会社 表示素子
JP4925569B2 (ja) 2004-07-08 2012-04-25 ローム株式会社 有機エレクトロルミネッセント素子
JP4513060B2 (ja) 2004-09-06 2010-07-28 富士電機ホールディングス株式会社 有機ｅｌ素子
US7494722B2 (en) * 2005-02-23 2009-02-24 Eastman Kodak Company Tandem OLED having an organic intermediate connector
EP2045848B1 (en) * 2007-07-18 2017-09-27 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent device material and organic electroluminescent device
WO2010064655A1 (ja) 2008-12-03 2010-06-10 出光興産株式会社 インデノフルオレンジオン誘導体、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子
JP5375106B2 (ja) * 2009-01-09 2013-12-25 株式会社村田製作所 圧電素子及びそれを備える流体機器
JP5187525B2 (ja) * 2009-02-17 2013-04-24 セイコーエプソン株式会社 発光装置
JP2010192719A (ja) * 2009-02-19 2010-09-02 Yamagata Promotional Organization For Industrial Technology 有機エレクトロルミネッセンス素子
US8603642B2 (en) 2009-05-13 2013-12-10 Global Oled Technology Llc Internal connector for organic electronic devices
US8927551B2 (en) * 2009-05-18 2015-01-06 Infinity Pharmaceuticals, Inc. Isoxazolines as inhibitors of fatty acid amide hydrolase
US8476823B2 (en) 2009-05-22 2013-07-02 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescent device
US20100295444A1 (en) 2009-05-22 2010-11-25 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescence device
JP2011055866A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Shigeo Morimatsu 洗面器置き台
KR101753428B1 (ko) * 2009-09-07 2017-07-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기
JP2012049088A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子、及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
US8633475B2 (en) * 2010-07-16 2014-01-21 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Organic electroluminescence device and a method for producing the device
JP2012022953A (ja) * 2010-07-16 2012-02-02 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2012199231A (ja) * 2011-03-04 2012-10-18 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
JP2012195054A (ja) * 2011-03-14 2012-10-11 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP6480730B2 (ja) * 2012-03-29 2019-03-13 株式会社Ｊｏｌｅｄ 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2013145666A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 ソニー株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
KR102174919B1 (ko) * 2013-12-03 2020-11-05 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 유기 발광 표시장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911555B1 (ko) * 2002-02-15 2009-08-10 이스트맨 코닥 캄파니 적층된 전기발광단위를 갖는 유기 전기발광 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20140246663A1 (en) 2014-09-04
KR20140085433A (ko) 2014-07-07
JPWO2013051234A1 (ja) 2015-03-30
JP6282114B2 (ja) 2018-02-21
US10411212B2 (en) 2019-09-10
WO2013051234A1 (ja) 2013-04-11
TW201330693A (zh) 2013-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102062319B1 (ko) 유기 전계발광 소자
JP6251670B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
TWI589561B (zh) 發光元件
WO2014027676A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2014199637A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器
JP6322587B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP6167176B2 (ja) 縮合フルオランテン化合物、これを含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、並びにこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器
WO2014157574A1 (ja) 縮合フルオランテン化合物、これを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、並びにこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子及び電子機器
JP2015032582A (ja) 白色有機電界発光素子
WO2014087657A1 (ja) 芳香族アミン誘導体及び有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2010001817A1 (ja) 発光素子
JP2013258022A (ja) 有機電界発光素子及び表示装置
JP2017503793A (ja) 芳香族アミン化合物、発光素子材料および発光素子
CN111194315B (zh) 芳香胺化合物、覆盖层材料及发光元件
KR20160095175A (ko) 유기 전계발광 소자용 재료 및 이것을 사용한 유기 전계발광 소자
KR20200087758A (ko) 유기 발광 소자
KR101177172B1 (ko) 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기 전계 발광 소자
JP5640460B2 (ja) 発光素子および発光素子材料
WO2014122937A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2014054263A1 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
WO2014057659A1 (ja) 化合物及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
EP4151697A1 (en) Compound and an organic electroluminescence device comprising the compound
KR20240035434A (ko) 붕소 함유 화합물, 발광 재료 및 그것을 사용한 발광 소자
CN112300127A (zh) 有机化合物、包含该化合物的有机发光二极管和有机发光显示装置
JP2014196252A (ja) ヘテロアレーン誘導体、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、及び有機エレクトロルミネッセンス素子

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right