KR20050098259A - 유기 전기발광 소자 - Google Patents

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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 음극과 양극 사이에 적어도 정공 수송층과 인광성 발광 재료 및 호스트 재료로 이루어진 발광층을 갖는 유기 전기 발광소자에 있어서, 상기 정공 수송층을 형성하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이고, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 유기 전기발광 소자이며, 인광성 발광을 이용하여 발광 효율이 높고, 수명이 긴 유기 전기발광 소자를 제공한다.

Description

유기 전기발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE DEVICE}
본 발명은 유기 전기발광 소자에 관한 것이고, 특히, 인광성 발광을 이용하여 낮은 구동 전압에서도 발광 효율이 높고 수명이 긴 유기 전기발광 소자에 관한 것이다.
유기 전기발광 소자(이하 전기 발광을 EL이라 약기하기도 함)는 전계를 인가함으로써 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자의 재결합 에너지에 의해 형광성 물질이 발광하는 원리를 이용한 자발광(自發光) 소자이다. 이스트만 코닥사의 탕(C.W. Tang) 등에 의해 적층형 소자에 의한 저전압 구동 유기 EL 소자의 보고(C.W. Tang, S. A. Vanslyke, 어플라이드 피직스 레터즈(Applied Physics Letters), 51권, 913페이지, 1987년 등)가 이루어진 이래, 유기 재료를 구성 재료로 하는 유기 EL 소자에 관한 연구가 활발히 행해지고 있다. 탕 등은, 트리스(8-하이드록시퀴놀린올알루미늄)을 발광층에, 트라이페닐다이아민 유도체를 정공 수송층에 이용하고 있다. 적층 구조의 이점으로서는, 발광층에의 정공의 주입 효율을 높이는 것, 음극으로부터 주입된 전자를 블록하여 재결합에 의해 생성하는 여기자의 생성 효율을 높이는 것, 발광층 내에서 생성한 여기자를 가두는 것 등을 들 수 있다. 이 예와 같은 유기 EL 소자의 소자 구조로서는, 정공 수송(주입)층, 전자 수송발광층의 2층형, 또는 정공 수송(주입)층, 발광층, 전자 수송(주입)층의 3층형 등이 잘 알려져 있다. 이러한 적층형 구조 소자로서는 주입된 정공과 전자의 재결합 효율을 높이기 위해 소자 구조나 형성 방법의 고안이 이루어지고 있다.
유기 EL 소자의 발광 재료로서는 트리스(8-퀴놀린올라토)알루미늄 착체 등의 킬레이트 착체, 쿠마린 유도체, 테트라페닐부타다이엔 유도체, 비스스타이릴아릴렌 유도체, 옥사다이아졸 유도체 등의 발광 재료가 알려져 있고, 그들로부터는 청색으로부터 적색까지의 가시 영역의 발광이 얻어지는 것이 보고되어 있어, 컬러 표시 소자의 실현이 기대되고 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 1996-239655호 공보, 일본 특허 공개 제 1995-138561호 공보, 일본 특허 공개 제 1991-200289호 공보 등 참조).
또한, 최근, 유기 EL 소자의 발광층에, 발광 재료 이외에 유기 인광 재료를 이용하는 것도 제안되어 있다(예컨대, D. F. 0'Brien and M. A. Baldo et al., "Improved energy transfer in electrophosphorescent devices" Applied Physics letters Vol. 74 No. 3, pp 442-444, January 18, 1999, M. A. Baldo et al "Very high-efficiency green organic light-emitting devices based on ele ctrophosphorescence" Applied Physics letters Vo1. 75 No.1, pp 4-6, July 5, 1999 참조).
이와 같이 유기 EL 소자의 발광층에 있어서, 유기 인광 재료의 여기 상태의 1중항 상태와 3중항 상태를 이용함으로써 높은 발광 효율이 달성된다. 유기 EL 소자 내에서 전자와 정공이 재결합할 때는 스핀 다중도의 차이로 인해 1중항 여기자와 3중항 여기자가 1:3의 비율로 생성된다고 생각되기 때문에, 인광성 발광 재료를 이용하면 형광만을 사용한 소자의 3 내지 4배의 발광 효율의 달성이 생각된다.
이러한 유기 EL 소자에 있어서는, 3중항의 여기 상태 또는 3중항의 여기자가 소광하지 않도록 순차적으로 양극, 정공 수송층, 유기 발광층, 전자 수송층(정공 저지층), 전자 주입층, 음극과 같이 층을 적층하는 구성이 사용되어 왔다. 이 정공 수송층은, 정공 주입을 위한 효율을 향상시키기 위한 것이고, 정공 수송층의 재료로서는 아릴아민계의 정공 수송 재료가 사용되어 왔다(예컨대, 미국 특허 제6,097,147호 명세서, 국제공개 WO01/41512호 공보 참조).
그러나, 종래 정공 수송 재료로서 사용되어 온 아릴아민계의 화합물은 축합방향족환을 포함하고 있기 때문에, 3중항 에너지가 2.5 eV보다 작은 데 대하여, 발광층에서 생성되는 여기 상태는 3중항 관여성으로, 그 에너지가 2.5 eV보다 크다. 이것 때문에, 소광 현상이 인지되었다. 예컨대, 발광층에 호스트 화합물로서 사용되는 비스카바졸은, 3중항 에너지가 2.81 eV이며, 도판트로서 사용되는 페닐피리딜이 Ir에 3배위한 인광 재료는, 여기 에너지가 2.55 eV이다. 이 소광 현상은 여기에너지가 클수록 현저하여, 청색 발광을 고효율화하는 데 저해 인자가 되었다.
발명의 요약
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 인광성 발광을 이용한 유기 EL 소자에 있어서, 낮은 구동 전압에서도 발광 효율이 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭하여, 구체적으로 정공 수송 재료의 검토를 한 결과, 소광 현상을 억제하기 위해서는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 eV 이상, 바람직하게는 2.8 eV 이상임이 필요하다는 것을 발견했다. 그러나, 예컨대 정공 수송 재료로서 사용되는 폴리바이닐카바졸은 2.52 eV 이상의 3중항 에너지를 갖기 때문에 소광 현상은 억제되지만, 정공 이동도가 낮기 때문에 고저항이며 구동 전압이 높아 실용적이지 않다. 이것 때문에, 낮은 구동 전압에서 발광 효율이 높고 수명이 긴 유기 EL 소자를 고르기 위해서는, 3중항 에너지가 2.52 eV 이상이고, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공이동도가 1O-6 cm2/Vs 이상이라는 조건을 갖춘 정공 수송 재료를 이용하는 것이 필요하다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 음극과 양극사이에 적어도 정공 수송층과 인광성 발광 재료 및 호스트 재료로 이루어진 발광층을 갖는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 정공 수송층을 형성하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이며, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 음극과 양극사이에 적어도 정공 수송층과 인광성 발광 재료 및 호스트 재료로 이루어진 발광층을 갖는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 정공 수송층을 형성하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이고, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cmz/Vs 이상이다.
본 발명에서 이용하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지는, 2.76 내지 3.70 eV이면 바람직하고, 2.85 내지 3.4 eV이면 더 바람직하다. 상기 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 eV 미만이면 유기 EL 소자가 소광하고, 3.70 eV를 초과하면 방향족성을 잃기 때문에 정공을 수송하기 어렵게 되기 때문이다.
본 발명에서 이용하는 정공 수송 재료의 이온화 포텐셜은, 5.8 eV 이하이면 전극 또는 정공 주입층으로부터 정공이 주입되기 쉬워 소자가 안정화한다고 하는 점에서 바람직하고, 5.6 eV 이하이면 더욱 바람직하다.
본 발명으로 사용하는, 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이며, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 정공 수송 재료의 예로서는, 예컨대, 하기 화학식 1 내지 3으로 표시되는 것을 들 수 있다.
· 하기 화학식 1로 표시되는 다이아민 화합물:
상기 식에서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고, R은 치환 또는 무치환의 탄소수 4 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 알콕시기 또는 핵 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다. X는 단일 결합, 알킬렌기, 페닐렌기, -O- 또는 -S-로 표시되는 연결기를 나타내고, X는 있더라도 없더라도 좋다.
· 하기 화학식 2로 표시되는 트라이아민 화합물:
상기 식에서, Ar3은 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6 내지 18의 아릴기, Ar4 내지 Ar7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 핵 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기를 나타내고, X1은 단일 결합, -O-, -S-, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 아릴렌기인 연결기를 나타내고, 이들 연결기는 있더라도 없더라도 좋으며, X2 및 X3은 각각 독립적으로 단일 결합, -O-, -S-, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 4의 알킬렌기 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 아릴렌기를 나타내고, 그들은 동일하더라도 상이하더라도 좋다.
· 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물:
상기 식에서, R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 20의 아르알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 30의 알켄일기, 사이아노기, 치환 또는 무치환의 아미노기, 아실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 내지 30의 알콕시카보닐기, 카복실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 하이드록실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 치환 또는 무치환의 탄소수 5 내지 50의 아릴기 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 40의 방향족 헤테로환기를 나타내고, R1과 R2, R3과 R4, R5와 R6, R7과 R8, R9와 R10, R11과 R12는, 각각 인접하는 치환기끼리 환을 형성할 수도 있다.
X는 이하에 나타내는 3가의 연결기를 나타내고,
Ar8은 치환 또는 무치환의 탄소수 5 내지 50의 아릴기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 40의 방향족 헤테로환기, 또는 이하에 나타내는 화학식 3'으로 표시되는 기이다.
(상기 식에서, R13 내지 R18은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 30의 알켄일기, 사이아노기, 치환 또는 무치환의 아미노기, 아실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 내지 30의 알콕시카보닐기, 카복실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아르알킬아미노기, 하이드록실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5 내지 50의 아릴기 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 40의 방향족 헤테로환기를 나타내고, R13과 R14, R15와 R16, R17과 R18은 각각 인접하는 치환기끼리 환을 형성할 수도 있다.)
· 하기 화학식 4의 화합물:
상기 식에서, R'은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬기, 치환 또는 무치환의 아미노기, 아실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 2 내지 30의 알콕시카보닐기, 카복실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1 내지 30의 알킬아미노기, 치환 또는 무치환의 탄소수 7 내지 30의 아르알킬아미노기, 하이드록실기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5 내지 50의 아릴기 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 3 내지 40의 방향족 헤테로환기이다.
상기 화학식 1 내지 4의 Ar1 내지 Ar8, X1 내지 X3, R1 내지 R18, R 및 R'이 나타내는 각 기의 구체예는, 하기에 나타내는 것 중에 탄소수가 적합한 것을 각각 채용할 수 있다.
할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아미노기는 -NX4X5로 표시되고, X4 및 X5의 예로서는, 각각 독립적으로 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 아이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소부틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-부틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소부틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-부틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소부틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-부틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 요오도메틸기, 1-요오도에틸기, 2-요오도에틸기, 2-요오도아이소부틸기, 1,2-다이요오도에틸기, 1,3-다이요오도아이소프로필기, 2,3-요오도-t-부틸기, 1,2,3-트라이요오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소부틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-t-부틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소부틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-부틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소부틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-부틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 4-스타이릴페닐기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-부틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'메틸바이페닐릴기, 4"-t-부틸-p-터페닐-4-일기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라진일기, 2-피리딘일기, 3-피리딘일기, 4-피리딘일기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-아이소인돌릴기, 3-아이소인돌릴기, 4-아이소인돌릴기, 5-아이소인돌릴기, 6-아이소인돌릴기, 7-아이소인돌릴기, 2-퓨릴기, 3-퓨릴기, 2-벤조퓨란일기, 3-벤조퓨란일기, 4-벤조퓨란일기, 5-벤조퓨란일기, 6-벤조퓨란일기, 7-벤조퓨란일기, 1-아이소벤조퓨란일기, 3-아이소벤조퓨란일기, 4-아이소벤조퓨란일기, 5-아이소벤조퓨란일기, 6-아이소벤조퓨란일기, 7-아이소벤조퓨란일기, 2-퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-아이소퀴놀릴기, 3-아이소퀴놀릴기, 4-아이소퀴놀릴기, 5-아이소퀴놀릴기, 6-아이소퀴놀릴기, 7-아이소퀴놀릴기, 8-아이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살린일기, 5-퀴녹살린일기, 6-퀴녹살린일기, 1-카바졸릴기, 2-카바졸릴기, 3-카바졸릴기, 4-카바졸릴기, 1-페난트리딘일기, 2-페난트리딘일기, 3-페난트리딘일기, 4-페난트리딘일기, 6-페난트리딘일기, 7-페난트리딘일기, 8-페난트리딘일기, 9-페난트리딘일기, 10-페난트리딘일기, 1-아크리딘일기, 2-아크리딘일기, 3-아크리딘일기, 4-아크리딘일기, 9-아크리딘일기, 1,7-페난트롤린-2-일기, 1,7-페난트롤린-3-일기, 1,7-페난트롤린-4-일기, 1,7-페난트롤린-5-일기, 1,7-페난트롤린-6-일기, 1,7-페난트롤린-8-일기, 1,7-페난트롤린-9-일기, 1,7-페난트롤린-10-일기, 1,8-페난트롤린-2-일기, 1,8-페난트롤린-3-일기, 1,8-페난트롤린-4-일기, 1,8-페난트롤린-5-일기, 1,8-페난트롤린-6-일기, 1,8-페난트롤린-7-일기, 1,8-페난트롤린-9-일기, 1,8-페난트롤린-10-일기, l, 9-페난트롤린-2-일기, l, 9-페난트롤린-3-일기, 1,9-페난트롤린-4-일기, 1,9-페난트롤린-5-일기, 1,9-페난트롤린-6-일기, 1,9-페난트롤린-7-일기, 1,9-페난트롤린-8-일기, 1,9-페난트롤린-I0-일기, 1,10-페난트롤린-2-일기, 1,10-페난트롤린-3-일기, 1,10-페난트롤린-4-일기, 1,10-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-1-일기, 2,9-페난트롤린-3-일기, 2,9-페난트롤린-4-일기, 2,9-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-6-일기, 2,9-페난트롤린-7-일기, 2,9-페난트롤린-8-일기, 2,9-페난트롤린-10-일기, 2,8-페난트롤린-1-일기, 2,8-페난트롤린-3-일기, 2,8-페난트롤린-4-일기, 2,8-페난트롤린-5-일기, 2,8-페난트롤린-6-일기, 2,8-페난트롤린-7-일기, 2,8-페난트롤린-9-일기, 2,8-페난트롤린-10-일기, 2,7-페난트롤린-1-일기, 2,7-페난트롤린-3-일기, 2,7-페난트롤린-4-일기, 2,7-페난트롤린-5-일기, 2,7-페난트롤린-6-일기, 2,7-페난트롤린-8-일기, 2,7-페난트롤린-9-일기, 2,7-페난트롤린-10-일기, 1-페나진일기, 2-페나진일기, 1-페노티아진일기, 2-페노티아진일기, 3-페노티아진일기, 4-페노티아진일기, 1-페녹사진일기, 2-페녹사진일기, 3-페녹사진일기, 4-페녹사진일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-티엔일기, 3-티엔일기, 2-메틸피롤-1-일기, 2-메틸피롤-3-일기, 2-메틸피롤-4-일기, 2-메틸피롤-5-일기, 3-메틸피롤-1-일기, 3-메틸피롤-2-일기, 3-메틸바이롤-4-일기, 3-메틸피롤-5-일기, 2-t-부틸피롤-4-일기, 3-(2-페닐프로필)피롤-1-일기, 2-메틸-1-인돌릴기, 4-메틸-1-인돌릴기, 2-메틸-3-인돌릴기, 4-메틸-3-인돌릴기, 2-t-부틸-1-인돌릴기, 4-t-부틸-1-인돌릴기, 2-t-부틸-3-인돌릴기, 4-t-부틸-3-인돌릴기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알킬기의 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 아이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소부틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-부틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소부틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-부틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소부틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-부틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 요오도메틸기, 1-요오도에틸기, 2-요오도에틸기, 2-요오도아이소부틸기, 1,2-다이요오도에틸기, 1,3-요오도아이소프로필기, 2,3-요오도-t-부틸기, 1,2,3-트라이요오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소부틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-t-부틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소부틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-부틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소부틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-부틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알켄일기의 예로서는, 바이닐기, 알릴기, 1-부텐일기, 2-부텐일기, 3-부텐일기, 1,3-부탄다이엔일기, 1-메틸바이닐기, 스타이릴기, 2,2-다이페닐바이닐기, 1,2-다이페닐바이닐기, 1-메틸알릴기, 1,1-다이메틸알릴기, 2-메틸알릴기, 1-페닐알릴기, 2-페닐알릴기, 3-페닐알릴기, 3,3-다이페닐알릴기, 1,2-다이메틸알릴기, 1-페닐-1-부텐일기, 3-페닐-1-부텐일기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알콕시기는, -OY로 표시되는 기이며, Y의 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 아이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소부틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-부틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소부틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-부틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소부틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-부틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 요오도메틸기, 1-요오도에틸기, 2-요오도에틸기, 2-요오도아이소부틸기, 1,2-다이요오도에틸기, 1,3-다이요오도아이소프로필기, 2,3-다이요오도-t-부틸기, 1,2,3-트라이요오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소부틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-t-부틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소부틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-부틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소부틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-부틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아릴기의 예로서는, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-부틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-부틸-p-터페닐-4-일기 등을 들 수 있고, 탄소수 6 내지 18의 아릴기의 예로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 나프타센일기, 피렌일기 등을 바람직하게 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 방향족 헤테로환기의 예로서는, 1-피롤릴기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라진일기, 2-피리딘일기, 3-피리딘일기, 4-피리딘일기, 1-인돌릴기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-아이소인돌릴기, 2-아이소인돌릴기, 3-아이소인돌릴기, 4-아이소인돌릴기, 5-아이소인돌릴기, 6-아이소인돌릴기, 7-아이소인돌릴기, 2-퓨릴기, 3-퓨릴기, 2-벤조퓨란일기, 3-벤조퓨란일기, 4-벤조퓨란일기, 5-벤조퓨란일기, 6-벤조퓨란일기, 7-벤조퓨란일기, 1-아이소벤조퓨란일기, 3-아이소벤조퓨란일기, 4-아이소벤조퓨란일기, 5-아이소벤조퓨란일기, 6-아이소벤조퓨란일기, 7-아이소벤조퓨란일기, 2-퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-아이소퀴놀릴기, 3-아이소퀴놀릴기, 4-아이소퀴놀릴기, 5-아이소퀴놀릴기, 6-아이소퀴놀릴기, 7-아이소퀴놀릴기, 8-아이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살린일기, 5-퀴녹살린일기, 6-퀴녹살린일기, 1-카바졸릴기, 2-카바졸릴기, 3-카바졸릴기, 4-카바졸릴기, 9-카바졸릴기, 1-페난트리딘일기, 2-페난트리딘일기, 3-페난트리딘일기, 4-페난트리딘일기, 6-페난트리딘일기, 7-페난트리딘일기, 8-페난트리딘일기, 9-페난트리딘일기, 10-페난트리딘일기, 1-아크리딘일기, 2-아크리딘일기, 3-아크리딘일기, 4-아크리딘일기, 9-아크리딘일기, 1,7-페난트롤린-2-일기, 1,7-페난트롤린-3-일기, 1,7-페난트롤린-4-일기, 1,7-페난트롤린-5-일기, 1,7-페난트롤린-6-일기, 1,7-페난트롤린-8-일기, 1,7-페난트롤린-9-일기, 1,7-페난트롤린-10-일기, 1,8-페난트롤린-2-일기, 1,8-페난트롤린-3-일기, 1,8-페난트롤린-4-일기, 1,8-페난트롤린-5-일기, 1,8-페난트롤린-6-일기, 1,8-페난트롤린-7-일기, 1,8-페난트롤린-9-일기, 1,8-페난트롤린-10-일기, 1,9-페난트롤린-2-일기, 1,9-페난트롤린-3-일기, 1,9-페난트롤린-4-일기, 1,9-페난트롤린-5-일기, 1,9-페난트롤린-6-일기, 1,9-페난트롤린-7-일기, 1,9-페난트롤린-8-일기, 1,9-페난트롤린-10-일기, 1,10-페난트롤린-2-일기, 1,10-페난트롤린-3-일기, 1,10-페난트롤린-4-일기, 1,10-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-1-일기, 2,9-페난트롤린-3-일기, 2,9-페난트롤린-4-일기, 2,9-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-6-일기, 2,9-페난트롤린-7-일기, 2,9-페난트롤린-8-일기, 2,9-페난트롤린-10-일기, 2,8-페난트롤린-1-일기, 2,8-페난트롤린-3-일기, 2,8-페난트롤린-4-일기, 2,8-페난트롤린-5-일기, 2,8-페난트롤린-6-일기, 2,8-페난트롤린-7-일기, 2,8-페난트롤린-9-일기, 2,8-페난트롤린-10-일기, 2,7-페난트롤린-1-일기, 2,7-페난트롤린-3-일기, 2,7-페난트롤린-4-일기, 2,7-페난트롤린-5-일기, 2,7-페난트롤린-6-일기, 2,7-페난트롤린-8-일기, 2,7-페난트롤린-9-일기, 2,7-페난트롤린-10-일기, 1-페나진일기, 2-페나진일기, 1-페노티아진일기, 2-페노티아진일기, 3-페노티아진일기, 4-페노티아진일기, 10-페노티아진일기, 1-페녹사진일기, 2-페녹사진일기, 3-페녹사진일기, 4-페녹사진일기, 10-페녹사진일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-티엔일기, 3-티엔일기, 2-메틸피롤-1-일기, 2-메틸피롤-3-일기, 2-메틸피롤-4-일기, 2-메틸바이롤-5-일기, 3-메틸피롤-1-일기, 3-메틸피롤-2-일기, 3-메틸피롤-4-일기, 3-메틸바이롤-5-일기, 2-t-부틸피롤-4-일기, 3-(2-페닐프로필)피롤-1-일기, 2-메틸-1-인돌릴기, 4-메틸-1-인돌릴기, 2-메틸-3-인돌릴기, 4-메틸-3-인돌릴기, 2-t-부틸-1-인돌릴기, 4-t-부틸-1-인돌릴기, 2-t-부틸-3-인돌릴기, 4-t-부틸-3-인돌릴기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아르알킬기의 예로서는, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐아이소프로필기, 2-페닐아이소프로필기, 페닐-t-부틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸아이소프로필기, 2-α-나프틸아이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸아이소프로필기, 2-β-나프틸아이소프로필기, 1-피롤릴메틸기, 2-(1-피롤릴)에틸기, p-메틸벤질기, m-메틸벤질기, o-메틸벤질기, p-클로로벤질기, m-클로로벤질기, o-클로로벤질기, p-브로모벤질기, m-브로모벤질기, o-브로모벤질기, p-요오도벤질기, m-요오도벤질기, o-요오도벤질기, p-하이드록시벤질기, m-하이드록시벤질기, o-하이드록시벤질기, p-아미노벤질기, m-아미노벤질기, o-아미노벤질기, p-나이트로벤질기, m-나이트로벤질기, o-나이트로벤질기, p-사이아노벤질기, m-사이아노벤질기, o-사이아노벤질기, 1-하이드록시-2-페닐아이소프로필기, 1-클로로-2-페닐아이소프로필기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아릴옥시기는 -OZ로 표시되고, Z의 예로서는 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 1-나프타센일기, 2-나프타센일기, 9-나프타센일기, 1-피렌일기, 2-피렌일기, 4-피렌일기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, p-터페닐-4-일기, p-터페닐-3-일기, p-터페닐-2-일기, m-터페닐-4-일기, m-터페닐-3-일기, m-터페닐-2-일기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, p-t-부틸페닐기, p-(2-페닐프로필)페닐기, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기, 4'-메틸바이페닐릴기, 4"-t-부틸-p-터페닐-4-일기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라진일기, 2-피리딘일기, 3-피리딘일기, 4-피리딘일기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-아이소인돌릴기, 3-아이소인돌릴기, 4-아이소인돌릴기, 5-아이소인돌릴기, 6-아이소인돌릴기, 7-아이소인돌릴기, 2-퓨릴기, 3-퓨릴기, 2-벤조퓨란일기, 3-벤조퓨란일기, 4-벤조퓨란일기, 5-벤조퓨란일기, 6-벤조퓨란일기, 7-벤조퓨란일기, 1-아이소벤조퓨란일기, 3-아이소벤조퓨란일기, 4-아이소벤조퓨란일기, 5-아이소벤조퓨란일기, 6-아이소벤조퓨란일기, 7-아이소벤조퓨란일기, 2-퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-아이소퀴놀릴기, 3-아이소퀴놀릴기, 4-아이소퀴놀릴기, 5-아이소퀴놀릴기, 6-아이소퀴놀린기, 7-아이소퀴놀릴기, 8-아이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살린일기, 5-퀴녹살린일기, 6-퀴녹살린일기, 1-카바졸릴기, 2-카바졸릴기, 3-카바졸릴기, 4-카바졸릴기, 1-페난트리딘일기, 2-페난트리딘일기, 3-페난트리딘일기, 4-페난트리딘일기, 6-페난트리딘일기, 7-페난트리딘일기, 8-페난트리딘일기, 9-페난트리딘일기, 10-페난트리딘일기, 1-아크리딘일기, 2-아크리딘일기, 3-아크리딘일기, 4-아크리딘일기, 9-아크리딘일기, 1,7-페난트롤린-2-일기, 1,7-페난트롤린-3-일기, 1,7-페난트롤린-4-일기, 1,7-페난트롤린-5-일기, 1,7-페난트롤린-6-일기, 1,7-페난트롤린-8-일기, 1,7-페난트롤린-9-일기, 1,7-페난트롤린-10-일기, 1,8-페난트롤린-2-일기, 1,8-페난트롤린-3-일기, 1,8-페난트롤린-4-일기, 1,8-페난트롤린-5-일기, 1,8-페난트롤린-6-일기, 1,8-페난트롤린-7-일기, 1,8-페난트롤린-9-일기, 1,8-페난트롤린-10-일기, 1,9-페난트롤린-2-일기, 1,9-페난트롤린-3-일기, 1,9-페난트롤린-4-일기, 1,9-페난트롤린-5-일기, 1,9-페난트롤린-6-일기, 1,9-페난트롤린-7-일기, 1,9-페난트롤린-8-일기, 1,9-페난트롤린-10-일기, 1,10-페난트롤린-2-일기, 1,10-페난트롤린-3-일기, 1,10-페난트롤린-4-일기, 1,10-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-1-일기, 2,9-페난트롤린-3-일기, 2,9-페난트롤린-4-일기, 2,9-페난트롤린-5-일기, 2,9-페난트롤린-6-일기, 2,9-페난트롤린-7-일기, 2,9-페난트롤린-8-일기, 2,9-페난트롤린-10-일기, 2,8-페난트롤린-1-일기, 2,8-페난트롤린-3-일기, 2,8-페난트롤린-4-일기, 2,8-페난트롤린-5-일기, 2,8-페난트롤린-6-일기, 2,8-페난트롤린-7-일기, 2,8-페난트롤린-9-일기, 2,8-페난트롤린-10-일기, 2,7-페난트롤린-1-일기, 2,7-페난트롤린-3-일기, 2,7-페난트롤린-4-일기, 2,7-페난트롤린-5-일기, 2,7-페난트롤린-6-일기, 2,7-페난트롤린-8-일기, 2,7-페난트롤린-9-일기, 2,7-페난트롤린-10-일기, 1-페나진일기, 2-페나진일기, 1-페노티아진일기, 2-페노티아진일기, 3-페노티아진일기, 4-페노티아진일기, 1-페녹사진일기, 2-페녹사진일기, 3-페녹사진일기, 4-페녹사진일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-티엔일기, 3-티엔일기, 2-메틸피롤-1-일기, 2-메틸피롤-3-일기, 2-메틸피롤-4-일기, 2-메틸바이롤-5-일기, 3-메틸피롤-1-일기, 3-메틸바이롤-2-일기, 3-메틸피롤-4-일기, 3-메틸바이롤-5-일기, 2-t-부틸피롤-4-일기, 3-(2-페닐프로필)피롤-1-일기, 2-메틸-1-인돌릴기, 4-메틸-1-인돌릴기, 2-메틸-3-인돌릴기, 4-메틸-3-인돌릴기, 2-t-부틸-1-인돌릴기, 4-t-부틸-1-인돌릴기, 2-t-부틸-3-인돌릴기, 4-t-부틸-3-인돌릴기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알콕시카보닐기는 -C00Y로 표시되고, Y의 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 아이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소부틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-부틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소부틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-부틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소부틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-부틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 요오도메틸기, 1-요오도에틸기, 2-요오도에틸기, 2-요오도아이소부틸기, 1,2-다이요오도에틸기, 1,3-다이요오도아이소프로필기, 2,3-다이요오도-t-부틸기, 1,2,3-트라이요오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소부틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소부틸기, 2,3-다이아미노-t-부틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소부틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-부틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소부틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-부틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알킬아미노기의 예로서는, 상기 알킬기의 구체예로 치환된 아미노기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아르알킬아미노기의 예로서는, 상기 아르알킬기의 구체예로 치환된 아미노기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 알킬렌기로서는, 상기 알킬기의 예를 2가의 기로 한 것을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 아릴렌기로서는, 상기 아릴기의 예를 2가의 기로 한 것을 들 수 있다.
또한, 환을 형성하는 경우의 2가 기의 예로서는, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 다이페닐메탄-2,2'-다이일기, 다이페닐에탄-3,3'-다이일기, 다이페닐프로판-4,4'-다이일기등을 들수있다.
상기 각 기의 치환기로서는, 예컨대, 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드록실기, 아미노기, 나이트로기, 사이아노기, 알킬기, 알켄일기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 아릴기, 방향족 헤테로환기, 아르알킬기, 아릴옥시기, 알콕시카보닐기 또는 카복실기 등을 들 수 있고, 구체예로서는 상기와 같은 것을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층의 호스트 재료의 3중항 에너지가 2.52 eV 이상이면 적색 발광이 가능하기 때문에 바람직하다. 또한, 발광층의 호스트재료의 3중항 에너지가 2.76 eV 이상이면 청색 발광시키는 능력이 높기 때문에 바람직하고, 2.85 eV 이상이면 더 바람직하다. 또한, 발광층의 호스트 재료의 3중항 에너지가 3.70 eV 이하이면, 발광층의 호스트 재료에 정공 또는 전자가 주입되기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상기 발광층의 호스트 재료가 전자 수송성이면 바람직하다. 본 발명에 있어서, 호스트 재료가 전자 수송성이라는 것은, 하기 (1) 또는 (2) 중 어느 하나라는 것을 말한다.
(1) 발광층중의 호스트 재료의 전자 이동도가 1O-6 cm2/Vs 이상인 화합물이라는 것. 전자 이동도에 관해서는 비행시간법(TOF) 또는 공간전하제한전류의 과도 측정에 의해 계측할 수 있다. TOF법에 관해서는, 신세틱 메탈즈(Synth. Met.) 111/112, (2000) 331페이지에 기재되고, 공간전하제한전류의 과도 측정에 관해서는, 문헌[Electrical Transportin Solids, Pergamon Press, 1981년, 제 346 내지 348페이지]의 기재를 참조할 수 있다.
(2) 발광층의 양극측의 영역에서의 정공과 전자의 재결합이 음극측에서의 재결합보다 일어나기 쉽다는 것. 이것은 발광층의 영역을 둘로 나누어, (음극/전자 주입층/음극측 발광층/양극측 발광층/정공 수송층/양극측)이라는 층 구성으로 한 경우에 있어서, 양극측 발광층만에 인광 발광성 화합물을 첨가한 소자 AN과 음극측 발광층만에 인광 발광성 화합물을 첨가한 소자 CA를 비교한 경우, 소자 AN 쪽이 발광 효율이 큰 경우에 상당한다. 그 때, 전자 주입층이나 정공 수송층에 의해 발광층의 여기 상태가 소광하지 않도록 유의하여야 한다.
한편, 상기 전자 수송성이란 정공 수송성이 없는 것을 의미하지 않는다. 그러므로 전자 수송성이라도, 정공 이동도를 계측했을 때 1O-7 cm2/Vs보다 큰 값에서도 전자 수송성이라고 할 수 있는 경우가 있다.
종래, 발광층의 호스트 재료로서 사용되어 온 폴리바이닐카바졸이나 비스카바졸 등의 폴리카바졸 화합물은, 일반적으로 정공 수송성이며, 전자의 수송 능력은 작다. 이러한 정공 수송성 재료를 호스트 재료로서 이용하면 발광층의 음극측 계면 부근이 주된 재결합 영역으로 된다. 이 경우, 발광층과 음극 사이에 전자 주입층을 개재시켜, 전자 주입층에 에너지 갭(gap)이 발광층을 형성하는 호스트 재료의 에너지 갭보다 작은 전자 수송 재료를 함유시키면, 발광층의 음극측 계면 부근을 중심으로 하여 생긴 여기 상태가 전자 주입층에 의해 실활(失活)하여, 효율이 매우 낮게 된다. 또한, 전자 주입층을 형성하는 전자 수송 재료의 3중항 에너지가 발광층을 형성하는 호스트 재료의 3중항 에너지보다 작은 경우라도, 발광층의 음극측 계면을 중심으로 하여 생긴 여기 상태가 전자 주입층에 의해 실활하여, 효율이 매우 낮게 된다.
이것에 대하여, 발광층을 형성하는 호스트 재료를 전자 수송성으로 하거나, 또는 발광층을 전자 수송성으로 함으로써, 전자와 정공이 재결합하는 영역이 전자주입층과 발광층의 계면으로부터 격리되어 실활을 막을 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 발광층의 호스트 재료가 전자 결핍성의 함질소 5원환 유도체 또는 함질소 6원환 유도체이면 바람직하다. 여기서, 전자 결핍성이란, 예컨대, 6π 방향족환의 탄소를 하나 이상 질소로 치환한 것을 말한다.
상기 함질소 5원환 유도체는, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 트라이아졸, 테트라졸, 옥사다이아졸, 티아다이아졸, 옥사트라이아졸 및 티아트라이아졸 중에서 선택된 적어도 1종류의 골격을 갖는 것이면 바람직하고, 이미다졸, 벤즈이미다졸의 골격을 갖는 것이면 더 바람직하다.
상기 함질소 6원환 유도체는, 트라이아진, 퀴녹살린, 퀴놀린, 벤조피리미딘, 피리딘, 피라진 및 피리미딘 중에서 선택된 적어도 1종류의 골격을 갖는 것이면 바람직하고, 트라이아진, 피리미딘의 골격을 갖는 것이면 더 바람직하다.
특히, 상기 발광층 중의 호스트 재료로서는, 하기 화학식 5 또는 6으로 표시되는 것이 바람직하다.
(Cz-)mA
(상기 식에서, Cz는 치환 또는 무치환의 카바졸릴기, 또는 치환 또는 무치환의 아자카바졸릴기이다. A는 아릴치환 함질소환기, 다이아릴치환 함질소환기, 또는 트라이아릴치환 함질소환기이다. m은 1 내지 3의 정수이다.)
화학식 5는 구체적으로는 m의 값에 의해 아래와 같이 표시된다.
Cz-An
(상기 식에서, Cz는 치환 또는 무치환의 카바졸릴기, 또는 치환 또는 무치환의 아자카바졸릴기이다. A는, 아릴치환 함질소환기, 다이아릴치환 함질소환기, 또는 트라이아릴치환 함질소환기이다. n은 1 내지 3의 정수이다.)
화학식 6은, 구체적으로는 n의 값에 의해 아래와 같이 표시된다.
화학식 5 및 6에 있어서, 바람직한 함질소환으로서는, 피리딘, 퀴놀린, 피라진, 피리미딘, 퀴녹살린, 트라이아진, 이미다졸, 이미다조피리딘 등이다.
또한, 화학식 5 및 6에 있어서, Cz의 부위에서 이온화 포텐셜의 값이 결정되고, 그 값은 5.6 eV 내지 5.8 eV이다.
바람직한 화학식 5 및 6의 구체예를 이하에 나타내지만, 하기 화합물에 하등 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층중에 포함되는 인광성 발광 재료로서는, 소자의 외부 양자 효율을 보다 향상시킬 수 있는 점에서 유기 금속 착체가 바람직하고, 팔라듐 착체, 이리듐 착체, 오스뮴 착체 및 백금 착체가 바람직하고, 이리듐 착체 및 백금 착체가 보다 바람직하며, 오르토메탈화 이리듐 착체가 가장 바람직하다.
바람직한 유기 금속 착체의 구체예를 이하에 나타내지만, 하기의 화합물에 하등 한정되는 것이 아니다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는, 전자 주입층을 가지면 바람직하고, 전자 주입층에 포함되는 전자 수송 재료로서는 함질소 착체가 바람직하며, 함질소 착체로서는, 단일 종류의 함질소환 유도체가 배위한 금속 착체이며, 상기 함질소환이 퀴놀린, 페닐피리딘, 벤조퀴놀린 또는 페난트롤린이면 바람직하다. 또한, 상기 금속 착체가, 퀴놀린올의 금속 착체 또는 그 유도체이면 바람직하다. 구체적으로는 8-퀴놀린올 유도체를 리간드로 하는 금속 착체, 예컨대 트리스(8-퀴놀린올)Al 착체, 트리스(5,7-다이클로로-8-퀴놀린올)Al 착체, 트리스(5,7-다이브로모-8-퀴놀린올)Al 착체, 트리스(2-메틸-8-퀴놀린올)Al 착체, 트리스(5-메틸-8-퀴놀린올)Al 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Zn 착체, 트리스(8-퀴놀린올)In 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Mg 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Cu 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Ca 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Sn 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Ga 착체, 트리스(8-퀴놀린올)Pb 착체 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합물을 들 수 있다.
이들 금속 착체는, 에너지 갭이 작기 때문에 음극으로부터의 전자 주입성이 우수하며, 전자 수송에 대한 내구성도 높고, 장수명의 소자를 제공할 수 있다.
이들 금속 착체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 상기 발광층과 상기 정공 수송층의 계면에 전자와 정공이 재결합하는 영역 또는 발광하는 영역을 가지면 바람직하다. 상기 영역에서 재결합 또는 발광한다는 것은, 계면 영역에 인광성 발광 재료를 첨가한 경우에, 계면 부근 이외의 영역에 첨가한 경우에 비하여 발광 효율이 향상하는 경우를 말한다.
이하 , 본 발명의 유기 EL 소자의 일반적 소자 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자의 소자 구성으로서는, 양극/정공 수송층/발광층/음극, 양극/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극, 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극, 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극 등의 구조를 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 전자 주입층과 음극 사이에 절연체나 반도체로 구성되는 무기 화합물층이나 전자 수송층을 설치하더라도 좋다. 이들 층은 전류의 누출을 유효하게 방지하여 전자 주입성을 향상시킬 수 있다.
이러한 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알카리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알카리 토금속의 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 수송층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을더욱 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, Li2O, LiO, Na2S, Na2Se, NaO 등을 들 수 있고, 바람직한 알카리 토금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로겐화물로서는, 예컨대, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알카리 토금속의 할로겐화물로서는, 예컨대, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2, BeF2 등의 불화물이나, 불화물 이외의 할로겐화물을 들 수 있다.
반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합물을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층을 구성하는 무기 화합물이 미세결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 전자 수송층이 이들 절연성 박막으로 구성되어 있으면, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에 다크 스폿(dark spot) 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 무기 화합물로서는, 상기 알칼리 금속 칼코게나이드, 알카리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알카리 토금속의 할로겐화물 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는, 음극에 접하는 층이 환원성 도판트를 함유하면 바람직하고, 환원성 도판트의 일함수가 2.9 eV 이하이면 바람직하다. 이 환원성 도판트는 전자 주입 효율을 상승시키는 화합물로 정의된다. 상기 환원성 도판트는 함유되는 전자 주입층 또는 계면 영역의 적어도 일부를 환원하여 음이온화한다.
계면 영역에의 환원성 도판트의 첨가 형태로서는, 층상 또는 섬형상으로 형성하면 바람직하다. 이 환원성 도판트로서는, 알칼리 금속, 알칼리 금속 착체, 알칼리 금속 화합물, 알카리 토금속, 알카리 토금속 착체, 알카리 토금속 화합물, 희토류 금속, 희토류 금속 착체, 희토류 금속 화합물로부터 선택된 적어도 1종류를 이용하면 바람직하다. 상기 알칼리 금속 화합물, 알카리 토금속 화합물 및 희토류 금속 화합물로서는, 각각의 산화물이나 할로겐화물을 들 수 있다.
상기 알칼리 금속으로서는, Na(일함수: 2.36 eV), K(일함수: 2.28 eV), Rb(일함수: 2.16 eV), Cs(일함수: 1.95 eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9 eV 이하 의 것이 특히 바람직하다. 이들 중에서 바람직하게는 K, Rb, Cs, 더 바람직하게는 Rb 또는 Cs이며, 가장 바람직하게는 Cs이다.
상기 알카리 토금속으로서는, Ca(일함수: 2.9 eV), Sr(일함수: 2.0 내지 2.5 eV), Ba(일함수: 2.52 eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9 eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
상기 희토류 금속으로서는, Sc, Y, Ce, Tb, Yb 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9 eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
이상의 금속 중 바람직한 금속은, 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입역에의 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 가능하다.
상기 알칼리 금속 화합물로서는, Li2O, Cs2O, K2O 등의 알칼리 산화물, LiF, NaF, CsF, KF 등의 알칼리 할로겐화물 등을 들 수 있고, LiF, Li2O, NaF의 알칼리 산화물 또는 알칼리 불화물이 바람직하다.
상기 알카리 토금속 화합물로서는, BaO, SrO, CaO 및 이들을 혼합한 BaxSr1-xO(0<x<1)나, BaxCa1-xO(0<x<1) 등을 들 수 있고, BaO, SrO, CaO가 바람직하다.
상기 희토류 금속 화합물로서는, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3 등을 들 수 있고, YbF3, ScF3, TbF3가 바람직하다.
상기 알칼리 금속 착체, 알카리 토금속 착체, 희토류 금속 착체로서는, 각각 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알카리 토금속 이온, 희토류 금속 이온 중 적어도 하나를 함유하는 것이면 특별히 한정은 없다. 또한, 리간드에는 퀴놀린올, 벤조퀴놀린올, 아크리딘올, 페난트리딘올, 하이드록시페닐옥사졸, 하이드록시페닐티아졸, 하이드록시다이아릴옥사다이아졸, 하이드록시다이아릴티아다이아졸, 하이드록시페닐피리진, 하이드록시페닐벤즈이미다졸, 하이드록시벤조트라이아졸, 하이드록시플라본, 바이피리딜, 페난트롤린, 프탈로시아닌, 포르피린, 사이클로펜타다이엔, β-다이케톤류, 아조메틴류, 및 그들의 유도체 등이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
환원성 도판트를 갖는 층의 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착법에 의해 환원성 도판트를 증착하면서, 계면 영역을 형성하는 발광 재료나 전자 주입 재료인 유기물을 동시에 증착시켜, 유기물 중에 환원 도판트를 분산시키는 방법이 바람직하다. 분산 농도는 몰비로 유기물: 환원성 도판트= 100:1 내지 1:100, 바람직하게는 5:1 내지 1:5가 되도록 제어된다. 환원성 도판트를 층상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 층상으로 형성한 후에, 환원 도판트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하고, 바람직하게는 층 두께 0.1 내지 15 nm로 형성한다. 환원성 도판트를 섬형상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 섬형상으로 형성한 후에, 환원 도판트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하고, 바람직하게는 섬 두께 0.05 내지 1 nm로 형성한다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 정공 수송층은 전술의 설명과 같다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 추가로 정공 주입층을 갖고 있더라도 좋고, 이러한 정공 주입층으로서는, 보다 낮은 전계 강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하며, 더욱이 정공의 이동도가 예컨대 1O4 내지 106 V/cm의 전계 인가시에 적어도 10-4 cm2/V·초이면 바람직하고, 종래, 광도전 재료에 있어서 정공의 전하 수송 재료로서 관용되고 있는 것이나, 유기 EL 소자의 정공 주입층에 사용되는 공지된 것 중에서 임의의 것을 선택하여 이용할 수 있다.
정공 주입 재료로서는, 정공을 수송하는 능력을 가지고, 양극에서의 정공 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 가지며, 발광층에서 생성된 여기자의 전자 주입층 또는 전자 주입 재료에의 이동을 방지하고, 또한 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는, 프탈로시아닌 유도체, 나프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 옥사졸, 옥사다이아졸, 트라이아졸, 이미다졸, 이미다졸론, 이미다졸티온, 피라졸린, 피라졸론, 테트라하이드로이미다졸, 하이드라존, 아실하이드라존, 폴리아릴알칸, 스틸벤, 부타다이엔, 벤지딘형 트라이페닐아민, 스타이릴아민형 트라이페닐아민, 다이아민형 트라이페닐아민 등과, 그들의 유도체, 및 폴리바이닐카바졸, 폴리실레인, 도전성 고분자 등의 고분자 재료를 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
이들 정공 주입 재료 중에서 더욱 효과적인 정공 주입 재료는, 방향족 3급 아민 유도체 또는 프탈로시아닌 유도체이다. 방향족 3급아민 유도체의 구체예로서는, 트라이페닐아민, 트라이톨릴아민, 톨릴다이페닐아민, N,N'-다이페닐-N,N'-(3-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N,N',N'-(4-메틸페닐)-1,1'-페닐-4,4'-다이아민, N,N,N',N'-(4-메틸페닐)-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N'-다이페닐-N,N'-다이나프틸-1,1'-바이페닐-4,4'-다이아민, N,N'-(메틸페닐)-N,N'-(4-n-부틸페닐)-페난트렌-9,10-다이아민, N,N-비스(4-다이-4-톨릴아미노페닐)-4-페닐-사이클로헥산 등, 또는 이들 방향족 3급아민 골격을 갖는 올리고머 또는 중합체지만, 이들에 한정되는 것이 아니다. 프탈로시아닌(Pc) 유도체의 구체예는, H2Pc, CuPc, CoPc, NiPc, ZnPc, PdPc, FePc, MnPc, ClAlPc, ClGaPc, ClInPc, ClSnPc, Cl2SiPc, (HO)AlPc, (HC)GaPc, VOPc, TiOPc, MoOPc, GaPc-O-GaPc 등의 프탈로사이아닌 유도체 및 나프탈로시아닌 유도체이지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
또한, 유기 EL 소자의 양극은 정공을 정공 수송층 또는 발광층에 주입하는 역할을 부담하는 것으로, 4.5 eV 이상의 일함수를 가지면 효과적이다. 본 발명에 사용되는 양극 재료의 구체예로서는, 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다. 또한, 음극으로서는, 전자 수송층 또는 발광층에 전자를 주입하기 위해서, 일함수가 작은 재료가 바람직하다. 음극의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 인듐, 알루미늄, 마그네슘, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-스칸듐-리튬 합금, 마그네슘-은 합금 등을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서 각 층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 진공 증착법, 스핀 코팅법 등에 의한 형성 방법을 이용할 수 있다. 본 발명의 유기 EL 소자에 이용하는 유기 박막층은, 진공 증착법, 분자선 증착법(MBE 법) 또는 용매에 녹인 용액의 디핑법, 스핀 코팅법, 캐스트코팅법, 바코팅법, 롤코팅법 등의 도포법에 의한 공지된 방법으로 형성할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서 각 유기 박막층의 막 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 막 두께가 지나치게 얇으면 핀홀(pin hole) 등의 결함이 생기기 쉽고, 반대로 지나치게 두꺼우면 높은 인가 전압이 필요하게 되어 효율이 나빠지기 때문에, 보통은 수 nm에서 1 ㎛의 범위가 바람직하다.
다음으로 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.
측정례
실시예 및 비교예에서 사용하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지, 정공 이동도 및 이온화 포텐셜을 아래와 같이 하여 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(1) 3중항 에너지의 측정
최저 여기 3중항 에너지 준위 T1을 측정했다. 즉, 시료의 인광 스펙트럼을 측정하고(10 μmo1/리터 EPA(다이에틸에터: 아이소펜탄: 에탄올 = 5:5:2 용적비) 용액, 77 K, 석영 셀, SPEX 사 FLUOROLOGII), 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승 부분에 대하여 접선을 그려 그것과 횡축의 교점인 파장(발광단)을 구했다. 이 파장을 에너지 값으로 환산했다.
(2) 정공 이동도의 측정
비행시간법(TOF)에 의해 정공 이동도를 측정했다. 시료인 정공 수송 재료를 막 두께 2.5 ㎛로 ITO 기판상에 성막하고, 그 위에 대향하는 전극으로서 Al을 설치했다. 양전극 사이에 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm로 전압을 인가하고, N2 레이저광(펄스폭 2 ns)을 조사하여, 생기는 전류를 스토리지 오실로스코프(측정 주파수 대역 300 MHz)로써 측정했다. 통상의 해석 방법에 따라서 광전류의 어깨(shoulder)가 발생하는 시간(광전류가 감쇠하는 시간) τ로부터, μ= d/(τ·E)(μ는 정공 이동도, E는 전계 강도, d는 막 두께)의 식으로 정공 이동도를 측정했다.
(3) 이온화 포텐셜의 측정
리켄(理硏)계기사제, 대기하 광전자 분광장치 AC-1로써 재료 분말을 이용하여 측정했다.
실시예 1
25 mm× 75 mm× 1.1 mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(지오매틱사(Geomatic Inc.)제)을 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명 전극 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면상에 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 1O nm의 구리 프탈로시아닌막(이하 「CuPc 막」이라 약기함)을 성막했다. 이 CuPc 막은 정공 주입층으로서 기능한다. CuPc 막 상에 정공 수송 재료로서 막 두께 30 nm의 상기 TPAC를 성막했다. 이 TPAC 막은 정공 수송층으로서 기능한다. 또한, TPAC 막 상에 막 두께 30 nm의 하기 화합물 PB102를 호스트 재료로서 증착하여 발광층을 성막했다. 동시에 인광성의 Ir 금속 착체로서 상기 (K-3)를 첨가했다. (K-3)의 농도는 발광층중 7중량%이다. 이 막은 발광층으로서 기능한다. 이 막상에 막 두께 10 nm의 (1,1'-비스페닐)-4-올레이토)비스(2-메틸-8-퀴놀린올라토)알루미늄(상기 (A-7))을 성막했다. 이 (A-7)막은 전자 주입층으로서 기능한다. 이 다음, 환원성 도판트인 Li(Li원: 사에스 게터사(SAES Getter S.p.A)제)와 화합물 (A-7)을 2원 증착시켜, 음극측의 전자 주입층으로서 (A-7):Li막을 형성했다. 이 (A-7):Li막 상에 금속 Al을 증착시켜 금속 음극을 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
이 소자의 발광 특성을 측정한 바, 직류 전압 8.4 V에서 발광 휘도 93 cd/m2, 효율 12.3 cd/A의 청록 발광이 얻어졌다. 또한 EL 스펙트럼을 계측한 바 발광 피크 파장은 477 nm로, Ir 금속 착체로부터 발광이 생기고 있음이 나타났다.
실시예 2 내지 5
실시예 1에 있어서, 정공 수송 재료로서 TPAC 대신에 표 2에 나타내는 화합물을 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1에 있어서, 정공 수송 재료로서 TPAC 대신에 NPD를 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
동표에 나타낸 바와 같이, 발광 효율은 0.75 cd/A로 극도로 작았다. 이것은, 발광층에서 생성되는 여기 상태가 소광하기 때문이다. 또한, EL 스펙트럼을 계측한 바 발광 피크 파장은 445 nm로, Ir 착체로부터의 발광 이외에 정공 수송재인 NPD에서의 발광이 생기고 있는 것이 밝혀졌다.
비교예 2
실시예 1에 있어서, 정공 수송 재료로서 TPAC의 대신에 TPD를 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
동표에 나타낸 바와 같이, 발광 효율은 1.23 cd/A로 극도로 작았다. 이것은, 발광층에서 생성되는 여기 상태가 소광하기 때문이다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.76 eV보다 크면, 발광층의 호스트 재료인 Ir 금속 착체인 (K-3)의 여기 상태 에너지는 2.76 eV로, 여기 상태가 실활하지 않고 발광 효율이 매우 높다. 한편, Ir 금속 착체의 여기 상태 에너지는 3중항 에너지와 마찬가지로 하여 측정했다.
실시예 6 내지 7 및 비교예 3 내지 4
실시예 1에 있어서, 정공 수송 재료로서 표 3에 나타내는 화합물을 이용하고, 발광층의 (K-3) 대신에 상기 (K-10)를 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 3에 나타낸다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.55 eV보다 크면, 발광층의 호스트 재료인 Ir 금속 착체인 (K-10)의 여기 상태 에너지는 2.55 eV로, 여기 상태가 실활하지 않고 발광 효율이 매우 높다. 한편, Ir 금속 착체의 여기 상태 에너지는 3중항 에너지와 동일하게 하여 측정했다.
실시예 8 내지 10
실시예 1에 있어서, 발광층의 호스트 재료로서 PB102 대신에 표 4에 나타내는 하기 화합물을 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.
비교예 5
비교예 1에 있어서, 발광층의 호스트 재료로서 PB102의 대신에 표 4에 나타내는 화합물을 이용한 이외는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제작했다. 실시예 1과 동일하게 발광 특성을 측정한 결과를 표 4에 나타낸다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 10과 8, 9를 비교함으로써 발광층의 호스트 재료로서 전자 결핍성 환인 피리미딘 또는 피리디노이미다졸을 보유하는 것을 사용하는 경우, 발광 효율이 특히 높다는 것이 밝혀졌다. 이것은, 실시예 8, 9의 호스트 재료가 전자 수송성이기 때문에 정공 수송층과의 계면에서 전자와 정공이 결합하여 여기 상태가 생성되더라도 정공 수송 재료에 의해 실활하지 않기 때문이다.
비교예 6
25 mm×75 mm×1.1 mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(지오매틱사제)를 아이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존 세정을 30분간 실시했다. 세정후의 투명 전극 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극이 형성되어 있는 측의 면 상에 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 1O nm의 CuPc 막을 성막했다. 이 CuPc 막은 정공 주입층으로서 기능한다. 여기서 기판을 취득하고, 이 정공 주입층상에 정공 수송 재료로서 폴리바이닐카바졸(Mw=63000, 알드리치제, 정공 이동도: 2×1O-7 cm2/Vs)과 오르토메탈화 착체로서 트리스(2-페닐피리딘)이리듐 착체를 40:1의 질량비로 다이클로로에탄에 용해시켜 얻은 도포액을 스핀 코터를 이용하여 도포하여, 실온으로 건조시키는 것에 의해 두께 40 nm의 정공 수송층을 형성했다. 그 후, 용매를 제거하기 위해 150℃에서 1시간 가열하여 건조했다. 여기서 다시 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 정공 수송층상에 막 두께 30 nm의 상기 화합물 PB102를 증착하여 발광층을 성막했다. 동시에 인광성의 Ir 금속 착체로서 (K-3)를 첨가했다. (K-3)의 농도는 발광층 중의 7중량%이다. 이 막은 발광층으로서 기능한다. 이 막 상에 막 두께 10 nm의 상기 (A-7)을 성막했다. 이 (A-7)은 전자 주입층으로서 기능한다. 이 다음, 환원성 도판트인 Li(Li원: 사에스 게터사제)와 (A-7)을 2원 증착시켜, 음극측의 전자 주입층으로서 (A-7):Li막을 형성했다. 이 (A-7):Li막 상에 금속 Al을 증착시켜 금속 음극을 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
이 소자의 발광 특성을 측정한 바, 직류전압 14.5 V에서 발광하고, 발광 휘도 83 cd/m2, 발광 효율 7.8 cd/A의 청록색 발광이 얻어졌다. 이상과 같이 정공 이동도가 2×1O-7 cm2/Vs로 작은 폴리바이닐카바졸을 정공 수송층의 재료로 한 유기 EL 소자는, 현저하게 높은 전압이 필요함이 밝혀졌다. 또한, 전압이 높을 뿐만 아니라 발광 효율도 실시예에 비하여 뒤떨어진다. 따라서, 정공 이동도가 낮게 되면, 특히 발광 효율면에서 이동도의 영향이 큰 것이 밝혀졌다.
본 발명의 유기 전기발광 소자는, 정공 수송층을 형성하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이며, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상이기 때문에, 인광성 발광을 하고, 발광 효율이 매우 높으며, 수명이 길다. 이것 때문에, 풀컬러용의 유기 전기발광 소자로서 유용하다.

Claims (10)

  1. 음극과 양극 사이에 적어도 정공 수송층과 인광성 발광 재료 및 호스트 재료로 이루어진 발광층을 갖는 유기 전기발광 소자에 있어서, 상기 정공 수송층을 형성하는 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.52 내지 3.70 eV이며, 또한 전계 강도 0.1 내지 0.6 MV/cm에서의 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 유기 전기발광 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공 수송 재료의 이온화 포텐셜이 5.8 eV 이하인 유기 전기발광 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정공 수송 재료의 3중항 에너지가 2.76 내지 3.70 eV인 유기 전기발광 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층의 호스트 재료의 3중항 에너지가 2.52 eV 이상인 유기 전기발광 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층의 호스트 재료가 전자 수송성인 유기 전기발광 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층의 호스트 재료가 전자 결핍성의 함질소 5원환 유도체 또는 함질소 6원환 유도체인 유기 전기발광 소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 함질소 5원환 유도체가 이미다졸, 트라이아졸, 테트라졸, 옥사다이아졸, 티아다이아졸, 옥사트라이아졸 및 티아트라이아졸 중에서 선택되는 적어도 1종류의 골격을 갖는 것인 유기 전기발광 소자.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 함질소 6원환 유도체가 퀴녹살린, 퀴놀린, 벤조피리미딘, 피리딘, 피라진 및 피리미딘 중에서 선택되는 적어도 1종류의 골격을 갖는 것인 유기 전기발광 소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 정공 수송층의 계면에, 전자와 정공이 재결합하는 영역 또는 발광하는 영역을 갖는 유기 전기발광 소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    음극에 접하는 층이 환원성 도판트를 함유하는 유기 전기발광 소자.
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