KR20070035518A - 다환 방향족계 화합물, 발광성 도막 형성용 재료 및 이것을사용한 유기 전기 발광 소자 - Google Patents

다환 방향족계 화합물, 발광성 도막 형성용 재료 및 이것을사용한 유기 전기 발광 소자 Download PDF

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히사유키 가와무라
미쓰노리 이토
지시오 호소카와
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 특정 구조를 갖는 신규의 다환 방향족계 화합물 및, 이러한 다환 방향족계 화합물을 함유하는 유기 용제 용액으로 이루어지는 발광성 도막 형성용 재료를 제공한다. 또한, 본 발명은 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 음극과 양극 사이에 협지되어 있는 유기 전기 발광(EL) 소자를 제공한다. 유기 EL 소자의 유기 박막층 중 1층 이상에 다환 방향족계 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유함으로써 상기 유기 EL 소자는 높은 발광 효율 및 긴 수명을 갖는다.

Description

다환 방향족계 화합물, 발광성 도막 형성용 재료 및 이것을 사용한 유기 전기 발광 소자{POLYCYCLIC AROMATIC COMPOUND, MATERIAL FOR FORMING LUMINESCENT COATING FILM AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE USING SAME}
본 발명은 다환 방향족계 화합물 및 이것을 사용한 유기 전기 발광(EL) 소자에 관한 것으로, 특히 발광 효율이 높고, 수명이 긴 유기 EL 소자, 및 이것을 실현하기 위한 신규한 다환 방향족계 화합물 및 신규한 발광성 도막 형성용 재료에 관한 것이다.
유기 전기 발광 소자는 전계를 인가함으로써 양극에서 주입된 정공과 음극에서 주입된 전자의 재결합 에너지에 의해 형광성 물질이 발광하는 원리를 이용한 자발광 소자이다. 이스트만 코닥 캄파니(Eastman Kodark Company)의 탕(C. W. Tang) 등에 의해 저전압 구동의 적층형 유기 EL 소자(탕(C. W. Tang) 및 반슬라이케(S. A. Vanslyke)의 문헌[Applied Physics Letters, Volume 51, pp. 913, 1987] 등 참조)가 보고된 이래, 유기 재료를 구성 성분으로 하는 유기 EL 소자에 관한 많은 연구가 실시되고 있다. 탕 등은 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄을 발광층에, 그리 고 트라이페닐다이아민 유도체를 정공 수송층에 사용한 적층 구조를 사용하고 있다. 적층 구조의 이점으로서는 발광층에 대한 정공에의 주입 효율을 높일 수 있고, 음극에 주입된 전자를 블록킹 및 재결합하여 형성된 여기자(excimer)의 생성 효율을 높일 수 있으며, 발광층 내에 생성된 여기자를 봉쇄시킬 수 있다는 것 등을 들 수 있다. 유기 EL 소자의 소자 구조로서 예를들면 정공 수송(주입)층, 및 전자 수송 및 발광층의 2층형 구조; 및 정공 수송(주입)층, 발광층 및 전자 수송(주입)층의 3층형 구조 등이 잘 알려져 있다. 이러한 적층형 구조에서 주입된 정공과 전자의 재결합 효율을 증가시키기 위해서 소자 구조 또는 소자 형성 방법이 변경되고 있다.
공지된 발광 재료의 예로서 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄 착체와 같은 킬레이트 착체; 쿠마린 유도체; 테트라페닐뷰타다이엔 유도체; 비스스타이릴아릴렌 유도체; 및 옥사다이아졸 유도체를 들 수 있고, 이러한 발광 재료를 사용하여 청색으로부터 적색까지의 가시영역의 발광이 얻어진다고 보고되어 있으며, 이들 각각으로부터 컬러 표시 소자의 실현이 기대되고 있다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2, 및 특허문헌 3).
또한, 발광 재료로서 페닐안트라센 유도체를 사용한 소자가 특허문헌 4에 개시되어 있다. 또한, 안트라센의 9 및 10 위치에 나프틸기를 제공함으로써 수득된 재료가 특허문헌 5에 개시되어 있다. 이러한 안트라센 유도체 각각은 청색 발광 재료로서 사용되고 있지만, 이러한 유도체 중 어느 하나를 사용하는 소자의 수명 개선이 요청되고 있다.
또한, 안트라센의 9 및 10 위치에 플루오란텐기를 제공함으로써 제조된 재료가 특허문헌 6에 개시되어 있다. 이러한 안트라센 유도체는 청색 발광 재료로서 사용되지만, 이러한 유도체를 사용하는 소자의 수명 개선이 또한 요청되고 있다.
최근, 예컨대 특허문헌 7, 특허문헌 8, 특허문헌 9 및 특허문헌 10은 각각 플루오렌 골격을 갖는 발광 재료를 개시하고 있다. 그러나, 이들의 재료 중 임의 하나를 이용한 소자의 성능은 효율 및 수명 면에서 실용적이지 않으며, 따라서 성능의 개선이 요구되고 있다.
또한, 형광 재료 외에 인광 재료를 유기 EL 소자의 발광층에 사용하는 것도 제안되어 있다(예컨대, 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2 참조).
이와 같이, 유기 EL 소자의 발광층에 인광 재료의 여기 상태의 1중항 상태 및 3중항 상태를 사용함으로써 높은 발광 효율이 달성되었다. 유기 EL 소자에서 전자와 정공이 재결합할 때, 스핀 다중도의 차이로 인해 1중항 여기자와 3중항 여기자가 1:3의 비율로 생성된다고 생각되며, 따라서 인광성 발광재료를 사용하면 형광만을 사용한 소자의 3 내지 4배의 발광 효율의 달성된다고 여겨진다.
이러한 유기 EL 소자에 있어서, 3중항의 여기 상태 또는 3중항의 여기자가 소광하지 않도록 예컨대 유기 발광층, 전자 수송층(정공 저지층), 전자 주입층 및 음극과 같은 층을 순차적으로 적층한 구성이 사용되고, 유기 발광층에는 호스트 화합물과 인광 발광성 화합물이 사용되고 있다(예컨대, 특허문헌 11 및 특허문헌 12 참조). 호스트 화합물로서 4,4-N,N-다이카바졸바이페닐이 사용되어 왔지만, 이 화 합물은 유리 전이 온도가 110℃ 이하이며, 또한 이것의 대칭성이 지나치게 좋기 때문에 결정화되기 쉽고, 또한 소자의 내열 시험을 실시한 경우, 단락 또는 화소 결함이 생긴다는 문제점이 있었다. 또한, 화합물이 증기로부터 증착할 때, 이물질 또는 전극의 돌기가 존재하는 자리에서 결정 성장이 발생하여, 심지어 내열 시험 전 초기의 상태에서도 결함이 발생한다는 것을 알게 되었다. 또한, 3회 대칭성을 보유하는 카바졸 유도체를 호스트로서 사용하고 있다. 그러나 결정성이 높고, 유도체가 증기로부터 증착될 때, 이물질 또는 전극의 돌기가 존재하는 자리에서 결정 성장이 생기고 심지어 내열 시험 전의 초기의 상태에서도 결함이 생기는 것을 피할 수 없었다.
상기에서 언급된 특허문헌 및 비특허문헌은 다음과 같다:
특허문헌 1: 일본 특허공개 제1996-239655호 공보;
특허문헌 2: 일본 특허공개 제1995-183561호 공보;
특허문헌 3: 일본 특허공개 제1991-200289호 공보;
특허문헌 4: 일본 특허공개 제1996-12600호 공보;
특허문헌 5: 일본 특허공개 제1999-3782호 공보;
특허문헌 6: 일본 특허공개 제2001-257074호 공보;
특허문헌 7: 일본 특허공개 제2002-326965호 공보;
특허문헌 8: 일본 특허공개 제2004-2298호 공보;
특허문헌 9: 일본 특허공개 제2004-83481호 공보;
특허문헌 10: 일본 특허공개 제2004-83483호 공보;
특허문헌 11: 미국특허 제6,097,147호 명세서;
특허문헌 12: 국제공개(WO) 제01/41512호 공보;
비특허문헌 1: 오브라이언(D. F. OBrien) 및 발도(M. A. Baldo) 등의 문헌["Improved energy transfer in electrophosphorescent devices", Applied Physics letters, Vol. 74, No. 3, pp 442-444, January 18, 1999]; 및
비특허문헌 2: 발도(M.A.Baldo) 등의 문헌["Very high-efficiency green organic light emitting devices based on electrophosphorescence", Applied Physics letters, Vol. 75, No. 1, pp 4-6, July 5, 1999].
발명의 개시
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 발광 효율이 높고, 수명이 긴 유기 EL 소자, 그것을 실현하기 위한 다환 방향족계 화합물 및 발광성 도막 형성용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과, 하기 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물을 유기 EL 소자의 재료로서 사용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
즉, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물을 제공하는 것이다:
Figure 112006097198554-PCT00001
상기 식에서,
X 및 X'는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 또는 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기이고, 이들은 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
Y는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 연결기를 하나 이상 포함하는 2가의 기이다:
Figure 112006097198554-PCT00002
Figure 112006097198554-PCT00003
(상기 식에서,
R 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴싸 이오기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기, 또는 하이드록실기이고, 또한 R1과 R2, 또는 R3과 R4는 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있으며;
L은 단일 결합, -(CR'R")c'-, -(SR'R")c'-, -O-, -CO-, 또는 -NR'-을 나타내되, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이며, c'는 1 내지 10의 정수이며, R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
Z는 각각 탄소원자, 규소원자 또는 저마늄원자이며;
Q는 환상 구조를 형성하는 기이며;
a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이며;
c는 0 내지 2의 정수이다.)
또한, 본 발명은 상기 다환 방향족계 화합물을 포함하는 유기 용제 용액을 포함하는 발광성 도막 형성용 재료, 및 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 음극과 양극 사이에 협지되어 있는 유기 전기 발광 소자에 관한 것으로, 상기 유기 박막층 중 1층 이상이 상기 다환 방향족계 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 전기 발광 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다환 방향족계 화합물 및 발광성 도막 형성용 재료를 사용한 유기 전기 발광 소자는 발광 효율이 높고 수명이 길다.
본 발명의 다환 방향족계 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물이다:
화학식 1
X-Y-X'
상기 화학식 1에서, X 및 X'은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 또는 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기이며, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다.
각각 X 및 X'로 표시된 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족기의 예로서, 페닐기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, 터페닐릴기, 3,5-다이페닐페닐기, 3,4-다이페닐페닐기, 펜타페닐페닐기, 4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐기, 4-(1,2,2-트라이페닐바이닐)페닐기, 플루오렌일기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 9-안트릴기, 2-안트릴기, 9-페난트릴기, 1-피렌일기, 크라이센일기, 나프타센일기 및 코로닐기를 들 수 있다.
각각 X 및 X'로 표시된 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기의 예로서, 카바졸릴기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 플루오레논일기, 옥사졸릴기, 옥사다이아졸릴기, 싸이아다이아졸기 및 벤조이미다졸기를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 다환 방향족계 화합물에 있어서, X 및 X' 중 하나 이상이 피렌일기 또는 크라이센일기인 것이 바람직하다.
화학식 1에서, Y는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 연결기를 하나 이상 포함하는 2가의 기이다:
화학식 2
Figure 112006097198554-PCT00004
화학식 3
Figure 112006097198554-PCT00005
상기 화학식 2 및 3에서, R 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴싸이오기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기, 또는 하이드록실기이다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기의 예로서, 페닐기, 2-바이페닐릴기, 3-바이페닐릴기, 4-바이페닐릴기, 터페닐릴기, 3,5-다이페닐페닐기, 3,4-다이페닐페닐기, 펜타페닐페닐기, 4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐기, 4-(1,2,2-트라이페닐바이닐)페닐기, 플루오렌일기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 9-안트릴기, 2-안트릴기, 9-페난트릴기, 1-피렌일기, 크라이센일기, 나프타센일기 및 코로닐기를 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기의 예로서, 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, 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-페노싸이아진일기, 2-페노싸이아진일기, 3-페노싸이아진일기, 4-페노싸이아진일기, 10-페노싸이아진일기, 1-페녹사딘일기, 2-페녹사딘일기, 3-페녹사딘일기, 4-페녹사딘일기, 10-페녹사딘일기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사다이아졸릴기, 5-옥사다이아졸릴기, 3-퓨라잔일기, 2-싸이엔일기, 3-싸이엔일기, 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-메틸피롤-4-일기, 3-메틸피롤-5-일기, 2-t-뷰틸피롤-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-뷰틸-1-인돌릴기, 4-t-뷰틸-1-인돌릴기, 2-t-뷰틸-3-인돌릴기, 및 4-t-뷰틸-3-인돌릴기를 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기의 예로서, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, s-뷰틸기, 아이소뷰틸기, t-뷰틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소뷰틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로아이소뷰틸기, 1,2-다이클로로에틸기, 1,3-다이클로로아이소프로필기, 2,3-다이클로로-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모아이소뷰틸기, 1,2-다이브로모에틸기, 1,3-다이브로모아이소프로필기, 2,3-다이브로모-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이브로모프로필기, 아이오도메틸기, 1-아이오도에틸기, 2-아이오도에틸기, 2-아이오도아이소뷰틸기, 1,2-다이아이오도에틸기, 1,3-다이아이오도아이소프로필기, 2,3-다이아이오도-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이아이오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노아이소뷰틸기, 1,2-다이아미노에틸기, 1,3-다이아미노아이소프로필기, 2,3-다이아미노-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이아미노프로필기, 사이아노메틸기, 1-사이아노에틸기, 2-사이아노에틸기, 2-사이아노아이소뷰틸기, 1,2-다이사이아노에틸기, 1,3-다이사이아노아이소프로필기, 2,3-다이사이아노-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이사이아노프로필기, 나이트로메틸기, 1-나이트로에틸기, 2-나이트로에틸기, 2-나이트로아이소뷰틸기, 1,2-다이나이트로에틸기, 1,3-다이나이트로아이소프로필기, 2,3-다이나이트로-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이나이트로프로필기, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 4-메틸사이클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노보닐기 및 2-노보닐기를 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기는 -OY'로 표시되는 기이며, Y'의 예로서는 상기 알킬기에서 예시된 것과 유사한 것을 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아르알킬기의 예로서, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐아이소프로필기, 2-페닐아이소프로필기, 페닐-t-뷰틸기, 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-아이오도벤질기, m-아이오도벤질기, o-아이오도벤질기, 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 및 1-클로로-2-페닐아이소프로필기를 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴옥시기는 -OY"로 표시되는 반면, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴싸이오기는 -SY"로 표시되며, 이때 Y"의 예로서는 상기 방향족기에서 예시된 것과 유사한 것을 들 수 있다.
상기 R 및 R1 내지 R4 중 어느 하나로 표시되는 할로젠원자의 예로서 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 들 수 있다.
또한, 화학식 2 및 3에 있어서, R1과 R2, 및 R3과 R4는 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있다. 이 환상 구조의 예로서, 사이클로뷰테인, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 아다만테인 및 노보네인과 같은 탄소수 4 내지 12의 사이클로알케인; 사이클로뷰텐, 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 사이클로헵텐 및 사이클로옥텐과 같은 탄소수 4 내지 12의 사이클로알켄; 사이클로헥사다이엔, 사이클로헵타다이엔 및 사이클로옥타다이엔과 같은 탄소수 6 내지 12의 사이클로알카다이엔; 및 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 피렌, 크라이센 및 아세나프탈렌과 같은 탄소수 6 내지 50의 방향족환을 들 수 있다.
화학식 2 및 3에 있어서, a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이며, c는 0 내지 2의 정수이다.
화학식 2 및 3에 있어서, L은 단일 결합, -(CR'R")c'-, -(SiR'R")c'-, -O-, -CO- 또는 -NR'-이되, 이때 R' 및 R"은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이며, c'는 1 내지 10의 정수이며, R' 및 R"는 동일하거나 다를 수 있다.
상기 R' 또는 R"로 표시되는 방향족기로서 상기 Y에서 예시된 것과 유사한 것을 들 수 있다.
화학식 2 및 3에 있어서, Z는 탄소원자, 규소원자 또는 저마늄원자이다.
화학식 2 및 3에 있어서, Q은 환상 구조 형성기이다. Z-Q에 의해 형성되는 환상 구조의 예로서 사이클로뷰테인, 사이클로펜테인, 사이클로헥세인, 아다만테인 및 노보네인과 같은 탄소수 4 내지 12의 사이클로알케인; 사이클로뷰텐, 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 사이클로헵텐 및 사이클로옥텐과 같은 탄소수 4 내지 12의 사이클로알켄; 사이클로헥사다이엔, 사이클로헵타다이엔 및 사이클로옥타다이엔과 같은 탄소수 6 내지 12의 사이클로알카다이엔; 및 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 피렌, 크라이센 및 아세나프탈렌과 같은 탄소수 6 내지 50의 방향족환을 들 수 있다.
본 발명의 다환 방향족계 화합물은, 상기 화학식 1에서 X 및 X' 중 하나 이상이 치환 또는 비치환된 탄소수 16 내지 50의 방향족기이고, Y가 하기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 연결기를 하나 이상 함유하는 2가의 기인 것이 바람직하다.
X 및 X' 중 하나 이상에 의해 표시되는 치환 또는 비치환된 탄소수 16 내지 50의 방향족기의 예로서, 1-피렌일기, 크라이센일기, 나프타센일기 및 코로닐기를 들 수 있고, 1-피렌일기 및 크라이센일기가 바람직하다.
Figure 112006097198554-PCT00006
Figure 112006097198554-PCT00007
Figure 112006097198554-PCT00008
상기 화학식 4 내지 6에 있어서, R 및 R5 내지 R20는 각각 독립적으로 상기 R 및 R1 내지 R4 각각과 동일한 의미를 갖고, R 및 R5 내지 R20의 특정 예로서 상기 R 및 R1 내지 R4 각각과 유사한 것을 들 수 있다.
또한, R5 내지 R20 중 두 개의 임의 인접하는 기가 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있으며, 환상 구조의 예로서 R1과 R2의 조합, 및 R3과 R4의 조합에서 기술된 것과 유사한 것을 들 수 있다.
화학식 4 내지 6에서, L 및 Z는 각각 독립적으로 상술된 바와 같은 의미를 갖는다.
화학식 4 내지 6에서, d는 각각 0 내지 3의 정수이며, e는 0 내지 4의 정수이다.
화학식 4 내지 6에서, p, q 및 r은 각각 1 내지 10의 정수이다.
또한, 본 발명의 다환 방향족계 화합물은 상기 화학식 1에서 Y가 하기 화학식 7로 표시되는 연결기를 하나 이상 함유하는 2가의 기인 것이 바람직하다.
Figure 112006097198554-PCT00009
상기 화학식 7에서, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 상기 R 및 R1 내지 R4와 동일한 의미를 갖고, 구체적인 R21 내지 R24의 예로서 R1 내지 R4에서 상술한 것과 유 사한 것을 들 수 있다.
또한, R21과 R22, 또는 R23과 R24는 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있으며, 이러한 환상 구조의 예로서 R1와 R2의 조합 및 R3와 R4의 조합에서 기술한 바와 유사한 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 다환 방향족계 화합물은 상기 화학식 1에서 Y가 하기 화학식 8 또는 8a로 표시되는 연결기인 것이 바람직하다:
-(Ar1)k-L1-(Ar2)m-(L2)n-
-(Ar1)k-L1'-(Ar2)m-(L2')n-
상기 화학식 8 및 8a에 있어서, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 2가의 방향족기이며, 이 방향족기의 예로서 상기 X 및 X'에서 열거된 예중 2가 기로 된 것을 들 수 있다.
화학식 8에서, L1 및 L2는 각각 상기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나로 표시된 연결기이며, L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 8a에서, L1'및 L2'는 각각 상기 화학식 7로 표시된 연결기이며, L1'및 L2'는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
화학식 8 및 8a에서, k 및 m은 각각 0 내지 5의 정수이며, n은 0 또는 1의 정수이되, 단, k, m 및 n은 동시에 0이 아니다.
본 발명의 다환 방향족계 화합물은 유기 EL 소자용 재료인 것이 바람직하며, 유기 EL 소자용 호스트 재료인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물로 한정되는 것은 아니다.
Figure 112006097198554-PCT00010
Figure 112006097198554-PCT00011
Figure 112006097198554-PCT00012
Figure 112006097198554-PCT00013
Figure 112006097198554-PCT00014
Figure 112006097198554-PCT00015
Figure 112006097198554-PCT00016
이하, 본 발명의 유기 EL 소자의 소자 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자는 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 음극과 양극 사이에 협지되어 있는 유기 전기 발광 소자에 관한 것으로, 상기 유기 박막층의 1층 이상이 상기 다환 방향족계 화합물을 단독 또는 혼합물의 성분으로서 함유한다.
본 발명의 유기 EL 소자의 대표적인 소자 구성의 예로서 다음을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다:
(1) 양극/발광층/음극;
(2) 양극/정공 주입층/발광층/음극;
(3) 양극/발광층/전자 주입층/음극;
(4) 양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극;
(5) 양극/유기 반도체층/발광층/음극;
(6) 양극/유기 반도체층/전자 장벽층/발광층/음극;
(7) 양극/유기 반도체층/발광층/부착 개선층/음극;
(8) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극;
(9) 양극/절연층/발광층/절연층/음극;
(10) 양극/무기 반도체층/절연층/발광층/절연층/음극;
(11) 양극/유기 반도체층/절연층/발광층/절연층/음극;
(12) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/절연층/음극; 및
(13) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극 등.
상기 중에서, 일반적으로 (8)의 구성이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 화합물은 상기 언급된 유기층 중 임의의 층에 사용될 수 있지만, 이들의 구성 요소 중에서 발광 대역 또는 정공 수송 대역에 함유되는 것이 바람직하며, 화합물의 함유량은 30 내지 100몰%인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 상기 발광층이 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물을 함유하는 것이 바람직하며, 화합물의 함유량으로서 10 내지 100몰%가 바람직하며, 50 내지 99몰%가 더욱 바람직하다.
또한, 상기 발광층은 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물 및 형광성 또는 인광성 도펀트를 함유할 수 있다.
형광성 도펀트로서 바람직하게는 하기 화학식 9로 표시되는 스타이릴아민 화합물 또는 화학식 10으로 표시되는 아릴아민 화합물을 사용할 수 있다:
Figure 112006097198554-PCT00017
(상기 화학식 9에서,
Ar3은 페닐, 바이페닐, 터페닐, 스틸벤 및 다이스타이릴아릴로부터 선택되는 기이며,
Ar4 및 Ar5는 각각 수소원자 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족기이며,
Ar3 내지 Ar5는 각각 치환될 수 있으며,
p'는 1 내지 4의 정수이며,
Ar4 및 A5 중 하나 이상은 스타이릴기로 치환되는 것이 더욱 바람직하다.)
여기서, 탄소수 6 내지 20의 방향족기의 바람직한 예로서 페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 페난트릴기 및 터페닐기를 들 수 있다.
Figure 112006097198554-PCT00018
(상기 화학식 10에서,
Ar6 내지 Ar8 각각은 치환될 수 있는 핵탄소수 5 내지 40의 아릴기이며,
q'는 1 내지 4의 정수이다.)
여기서, 핵원자수 5 내지 40의 아릴기의 예로서, 페닐, 나프틸, 안트라닐, 페난트릴, 피렌일, 코로닐, 바이페닐, 터페닐, 피롤릴, 퓨란일, 싸이오페닐, 벤조싸이오페닐, 옥사다이아졸릴, 다이페닐안트라닐, 인돌릴, 카바졸릴, 피리딜, 벤조퀴놀릴, 플루오란텐일, 아세나프토플루오란테닐 및 스틸벤을 바람직하게 들 수 있다. 한편, 핵원자수 5 내지 40의 아릴기는 추가적으로 치환기에 의해 치환될 수 있다. 바람직한 치환기의 예로서, 탄소수 1 내지 6의 알킬기(에틸기, 메틸기, i-프로필기, n-프로필기, s-뷰틸기, t-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등), 탄소수 1 내지 6의 알콕시기(에톡시기, 메톡시기, i-프로폭시기, n-프로폭시기, s-뷰톡시기, t-뷰톡시기, 펜톡시기, 헥실옥시기, 사이클로펜톡시기, 사이클로헥실옥시기 등), 핵원자수 5 내지 40의 아릴기, 핵원자수 5 내지 40의 아릴기로 치환된 아미노기, 핵원자수 5 내지 40의 아릴기를 갖는 에스터기, 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 갖는 에스터기, 사이아노기, 나이트로기, 할로젠원자(염소, 브롬, 요오드 등)를 들 수 있다.
또한, 상기 인광성의 도펀트로서 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 오스뮴(Os) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 금속 착체인 것이 바람직하며, 리간드로서 페닐피리딘 골격, 바이피리딜 골격 및 페난트롤린 골격으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 골격을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 금속 착체의 구체예로서, 트리스(2-페닐피리딘)이리듐, 트리스(2-페닐피리딘)루테늄, 트리스(2-페닐피리딘)팔라듐, 비스(2-페닐피리딘)백금, 트리스(2-페닐피리딘)오스뮴, 트리스(2-페닐피리딘)레늄, (옥타에틸포르피린)백금, (옥타페닐포르피린)백금, (옥타에틸포르피린)팔라듐, 및 (옥타페닐포르피린)팔라듐을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 요구되는 발광색, 소자성능 및 호스트 화합물과의 관계에 따라 적절한 착체가 선택될 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 투광성 기판 상에 제작된다. 본원에서, 투광성 기판은 유기 EL 소자를 지지하는 기판이며, 400 내지 700nm의 가시영역에서 광 투과율이 50% 이상이며, 평활한 기판이 바람직하다.
이러한 투광성 기판의 특정 예로서 유리판 및 중합체판을 들 수 있다. 유리판의 특정 예로서 소다석회 유리, 바륨 및 스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산염 유리, 붕규산염 유리, 바륨 붕규산염 유리 및 석영으로 제조된 판을 들 수 있다. 또한, 중합체판의 특정 예로서 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에터 설파이드 및 폴리설폰으로 제조된 판을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에서 양극은 정공을 정공 수송층 또는 발광층으로 주 입하는 기능을 가지며, 4.5eV 이상의 일함수를 갖는 것이 효과적이다. 본 발명에 사용되는 양극 재료의 구체예로서 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 금, 은, 백금, 구리 등을 들 수 있다. 한편, 음극은 전자 수송층 또는 발광층에 전자를 주입할 목적으로 일함수가 작은 재료가 바람직하다.
양극은 전극물질을 증착법 및 스퍼터링법과 같은 방법으로 박막을 형성하여 제조할 수 있다.
발광층으로부터의 발광을 전술된 바와 동일한 방식으로 양극으로부터 관측하는 경우, 양극은 10% 초과의 발광 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 양극의 시트 저항율은 수 백Ω/□ 이하가 바람직하다. 양극의 막 두께는 사용되는 재료에 따라 일반적으로 10nm 내지 1㎛, 바람직하게는 10 내지 200nm의 범위에서 선택된다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층은 하기 조합된 기능을 갖는다:
(i) 주입 기능: 전계 인가시 양극 또는 정공 주입층으로부터 정공을 주입하고, 음극 또는 전자 주입층으로부터 전자를 주입하는 기능;
(ii) 수송 기능: 주입된 전하(전자 및 정공)를 전계의 힘으로 이동시키는 기능; 및
(ii) 발광 기능: 전자와 정공의 재결합 장을 제공하여, 이에 의해 발광시키는 기능.
그러나, 정공 주입의 용이성은 정공 및 전자 사이에서 서로 다를 수 있으며, 또한 이동도로 표시되는 수송능도 정공과 전자 사이에서 서로 다를 수 있다. 어느 한 편으로 전하를 이동시키는 것이 바람직하다.
상기 발광층을 형성하는 방법으로서, 예컨대 증착법, 스핀 코팅법, LB 법 등의 공지된 방법을 사용할 수 있다. 발광층은 특별히 분자 퇴적막인 것이 바람직하다.
본원에서 분자 퇴적막이란 기상 상태의 재료 화합물로부터 침착되어 형성된 박막, 또는 용액 또는 액상 상태의 재료 화합물로부터 고체화되어 형성된 막으로서 정의되며, 일반적으로 분자 퇴적막은 LB 법에 의해 형성된 박막(분자 누적막)과는 응집 구조 및 고차 구조의 차이, 및 이러한 구조적 차이로 인한 기능적인 차이에 의해 구분될 수 있다.
또한, 일본 특허공개 제1982-51781호의 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 수지와 같은 결합제와 재료 화합물을 용매에 용해시켜 제조된 용액을 제조한 후 제조된 용액을 스핀 코팅법 등에 의해 박막화함으로써 발광층을 형성할 수 있다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 목적이 달성되는 한, 필요에 따라 발광층은 본 발명의 스피로 원자를 함유하는 화합물로 구성된 발광 재료 이외의 임의 다른 공지된 발광 물질을 선택적으로 함유할 수 있거나, 또는 본 발명의 화합물로 구성된 발광 재료를 포함하는 발광층에 다른 통상적으로 공지된 발광층을 포함하는 발광층을 적층시킬 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 정공 주입 및 정공 수송층은 발광층에 정공이 주입되는 것을 도와 발광영역으로 정공을 수송하는 층으로서, 정공 이동도가 크고, 이온화 에너지가 보통 5.5eV 이하이다. 이러한 정공 주입 및 정공 수송층은 보다 낮은 전계 강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하며, 또한 정공 이동도가 예컨대 104 내지 106V/cm의 전계 인가 시에 10-4㎠/V·초 이상인 재료가 바람직하다.
본 발명의 화합물을 정공 수송 대역에 사용하는 경우, 정공 주입 및 수송층을 형성하기 위해 본 발명의 화합물을 단독으로 사용할 수 있거나 또는 다른 재료와 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 화합물과 혼합하여 정공 주입 및 수송층을 형성하는 재료로서는, 상술된 바람직한 성질을 갖는 것이라면 특별한 제한은 없고, 종래 광도전 재료에서 정공의 전하수송 재료로서 통상적으로 사용되는 재료, 및 유기 EL 소자의 정공 주입층에 사용되는 공지된 재료로부터 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 재료의 예로서 방향족 3급 아민, 히드라존 유도체, 카바졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리바이닐카바졸 및 폴리에틸렌다이옥시싸이오펜/폴리설폰산(PEDOT/PSS)을 들 수 있다. 이러한 재료의 구체예로서, 트라이아졸 유도체(미국 특허 제3,112,197호 명세서 등 참조), 옥사다이아졸 유도체(미국 특허 제3,189,447호 명세서 등 참조), 이미다졸 유도체(일본 특허공고 제1962-16096호 공보 등 참조), 폴리아릴알케인 유도체(미국 특허 제3,615,402호 명세서, 미국 특허 제3,820,989호 명세서, 미국 특허 제3,542,544호 명세서, 일본 특허공고 제1970-555호 공보, 일본 특허공보 제1976-10983호 공보, 일본 특허공개 제1976-93224호 공보, 일본 특허공개 제1980-17105호 공고, 일본 특허공개 제1981-4148호 공보, 일본 특허공개 제1980-108667호 공보, 일본 특허공개 제1980-156953호 공보, 일본 특 허공개 제1981-36656호 공보 등 참조), 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체(미국 특허 제3,180,729호 명세서, 미국 특허 제4,278,746호 명세서, 일본 특허공개 제1980-88064호 공보, 일본 특허공개 제1980-88065호 공보, 일본 특허공개 제1974-105537호 공보, 일본 특허공개 제1980-51086호 공보, 일본 특허공개 제1981-80051호 공보, 일본 특허공개 제1981-88141호 공보, 일본 특허공개 제1982-45545호 공보, 일본 특허공개 제1979-112637호 공보, 일본 특허공개 제1980-74546호 공보 등 참조), 페닐렌다이아민 유도체(미국 특허 제3,615,404호 공보, 일본 특허공고 제1976-10105호 공보, 일본 특허공고 제1971-3712호 공보, 일본 특허공고 제1972-25336호 공보, 일본특허공개 제1979-53435호 공보, 일본 특허공개 제1979-110536호 공보, 일본 특허공개 제1979-119925호 공보 등 참조), 아릴아민 유도체(미국 특허 제3,567,450호 명세서, 미국 특허 제 3,180,703호 명세서, 미국 특허 제 3,240,597호 명세서, 미국 특허 제 3,658,520호 명세서, 미국 특허 제4,232,103호 명세서, 미국 특허 제4,175,961호 명세서, 미국 특허 제4,012,376호 명세서, 일본 특허공고 제1974-35702호 공보, 일본 특허공고 제1964-27577호 공보, 일본특허공개 제1980-144250호 공보, 일본 특허공개 제1981-119132호 공보, 일본 특허공개 제1981-22437호 공보, 독일 특허 제1,110,518호 명세서 등 참조), 아미노로 치환된 칼콘 유도체(미국 특허 제3,526,501호 명세서 등 참조), 옥사졸 유도체(미국 특허 제3,257,203호 명세서에 기술된 것), 스타이릴안트라센 유도체(일본 특허공개 제1981-46234호 공보 등 참조), 플루오렌온 유도체(일본 특허공개 제1979-110837호 공보 참조), 히드라존 유도체(미국 특허 제3,717,462호 명세서, 일본 특허공개 제 1979-59143호 공보, 일본 특허공개 제1980-52063호 공보, 일본 특허공개 제1980-52064호 공보, 일본 특허공개 제1980-46760호 공보, 일본 특허공개 제1980-85495호 공보, 일본 특허공개 제1982-11350호 공보, 일본 특허공개 제1982-148749호 공보, 일본 특허공개 제1990-311591호 공보 등 참조), 스틸벤 유도체(일본 특허공개 제1986-210363호 공보, 일본 특허공개 제1986-228451호 공보, 일본 특허공개 제1986-14642호 공보, 일본 특허공개 제1986-72255호 공보, 일본 특허공개 제1987-47646호 공보, 일본 특허공개 제1987-36674호 공보, 일본 특허공개 제1987-10652호 공보, 일본 특허공개 제1987-30255호 공보, 일본 특허공개 제1985-93455호 공보, 일본 특허공개 제1985-94462호 공보, 일본 특허공개 제1985-174749호 공보, 일본 특허공개 제1985-175052호 공보 등 참조), 실라잔 유도체(미국 특허 제4,950,950호 명세서), 폴리실레인계 공중합체(일본 특허공개 제 1990-204996호 공보), 아닐린계 공중합체(일본 특허공개 제1990-282263호 공보), 및 일본 특허공개 제1989-211399호 공보에 개시되어 있는 도전성 거대 분자 올리고머(특히, 싸이오펜 올리고머)를 들 수 있다.
정공 주입층의 재료로서 상기에 언급된 임의 재료를 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물, 방향족 3급 아민 화합물 및 스타이릴아민 화합물(미국 특허 제4,127,412호 명세서, 일본 특허공개 제1978-27033호 공보, 일본 특허공개 제1979-58445호 공보, 일본 특허공개 제1979-149634호 공보, 일본 특허공개 제1979-64299호 공보, 일본 특허공개 제1980-79450호 공보, 일본 특허공개 제1980-144250호 공보, 일본 특허공개 제1981-119132호 공보, 일본 특허공개 제1986-295558호 공보, 일본 특허공개 제1986-98353호 공보, 일본 특허공개 제1988-295695호 공보 등 참조)이 바람직하게 사용되며, 특히 방향족 3급 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 재료의 예로서 미국 특허 제5,061,569호 명세서에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족 고리를 분자 내에 갖는 예컨대 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노바이페닐(이후, "NPD"라고 지칭함), 및 일본 특허공개 제1992-308688호 공보에 기재되어 있는 3개의 트라이페닐아민 단위가 서로 스타-버스트 유형으로 결합된 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)트라이페닐아민(이후, "MTDATA"라고 지칭함)과 같은 화합물을 들 수 있다.
또한, 발광층의 재료로서, 전술의 방향족 다이메틸리덴계 화합물에 더하여, p 형 Si 및 p 형 SiC와 같은 무기 화합물도 정공 주입층의 재료로서 사용할 수 있다.
정공 주입 및 수송층은 전술된 화합물의 박막을 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법 및 LB 법과 같은 공지된 방법에 의해 박막함으로써 형성할 수 있다. 정공 주입 및 수송층으로서의 막 두께는 특별하게 제한되지 않지만, 일반적으로 5nm 내지 5㎛이다. 이러한 정공 주입 및 수송층은 정공 수송 대역에 본 발명의 화합물을 함유하는 것이 바람직하며, 상술한 재료의 1종 이상으로 이루어지는 일층으로 구성될 수 있거나, 또는 상기 정공 주입 및 수송층과 다른 화합물로 이루어지는 정공 주입 및 수송층을 적층시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 장치에 있어서, 유기 반도체층은 발광층으로 정공 주입 또는 전자 주입을 돕는 층이고, 10-10S/cm 이상의 도전율을 갖는 유기 반도체층이 바람직하다. 이러한 유기 반도체층의 재료로서 싸이오펜을 갖는 올리고머, 일본 특허공개 제1996-193191호 공보에 개시된 아릴아민을 갖는 올리고머 등의 도전성 올리고머, 아릴아민을 갖는 덴드리머와 같은 도전성 덴드리머 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 전자 주입층은 발광층에의 전자의 주입을 돕는 층으로서 전자 이동도가 크며, 부착 개선층은 이러한 전자 주입층에서 특별히 음극과 개선된 부착성을 갖는 재료로 이루어지는 층이다. 전자 주입층에 사용되는 재료로서는 8-하이드록시퀴놀린, 이 유도체의 금속 착체 및 옥사다이아졸 유도체가 적합하다.
상기 8-하이드록시퀴놀린의 금속 착체 및 상기 유도체의 금속 착체의 구체예로서 옥신(일반적으로, 8-퀴놀린올 또는 8-하이드록시퀴놀린)의 킬레이트를 포함하는 금속 킬레이트 옥시노이드 화합물을 포함한다. 예를들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq)을 전자 주입층의 재료로서 사용할 수 있다.
한편, 옥사다이아졸 유도체의 예로서 하기 화학식으로 표시되는 전자 전달성 화합물을 들 수 있다:
Figure 112006097198554-PCT00019
상기 식에서,
Ar1', Ar2', Ar3', Ar5', Ar6' 및 Ar9'은 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있는 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내고;
Ar4', Ar7' 및 Ar8'은 각각 동일하거나 상이할 수 있는 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타낸다.
상기 아릴기의 예로서 페닐기, 바이페닐기, 안트라닐기, 페릴렌일기 및 피렌일기를 들 수 있다. 또한, 아릴렌기의 예로서 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐렌기, 안트라닐렌기, 페릴렌일렌기 및 피렌일렌기를 들 수 있다. 또한, 치환기의 예로서 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기 및 사이아노기를 들 수 있다. 이 전자 전달성 화합물은 박막 형성성인 것이 바람직하다.
상기 전자 전달성 화합물의 구체예로서 다음을 들 수 있다:
Figure 112006097198554-PCT00020
본 발명의 유기 EL 소자의 바람직한 구체예는 전자를 수송하는 영역 또는 음극과 유기층의 계면영역에 환원성 도펀트를 함유한 소자를 포함한다. 본원에서, 환원성 도펀트는 전자 전달성을 갖는 화합물을 환원시킬 수 있는 물질로서 정의된다. 따라서, 그 화합물이 특정한 환원성을 갖는다면, 다양한 화합물이 환원성 도펀트로서 사용될 수 있으며, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속 산화물, 알칼리 금속 할로젠화물, 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 토금속 할로젠화물, 희토류 금속 산화물 또는 희토류 금속 할로젠화물, 알칼리 금속의 유기 착체, 알칼리 토금속의 유기 착체 및 희토류 금속의 유기 착체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 적합하게 사용할 수 있다.
더욱 구체적으로, 바람직한 환원성 도펀트의 예로서 Na(일함수: 2.36eV), K(일함수: 2.28eV), Rb(일함수: 2.16eV) 및 Cs(일함수: 1.95eV)로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 알칼리 금속; 또는 Ca(일함수: 2.9eV), Sr(일함수: 2.0 내지 2.5eV), 및 Ba(일함수: 2.52eV)로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 토금속을 들 수 있으며, 일함수가 2.9eV 이하인 물질이 특히 바람직하다.
상기 물질 중에서도, K, Rb 및 Cs로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속이 더욱 바람직하며, Rb 및 Cs가 더욱 더 바람직하며, 가장 바람직하게는 Cs이다. 이러한 알칼리 금속은 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입 대역에 상기 알칼리 금속을 비교적 소량 첨가함으로써 유기 EL 소자에서의 발광휘도를 향상시킬 수 있고 수명을 길게 할 수 있다. 또한, 일함수가 2.9eV 이하의 환원성 도펀트로서 이들 2종 이상의 알칼리 금속의 조합을 사용할 수 있으며, Cs를 포함하는 조합물, 예컨대 Cs 및 Na; Cs 및 K; Cs 및 Rb; 및 Cs, Na 및 K가 특히 바람직하다. 환원성 도펀트가 Cs를 포함하는 조합물을 함유하는 경우, 환원 능력이 효율적으로 발휘되며, 전자 주입 대역에 Cs의 조합물을 첨가함으로써 유기 EL 소자의 발광휘도가 향상되고 수명이 길어진다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 절연체 또는 반도체로 구성되는 전자 주입층을 음극과 유기층 사이에 추가로 설치할 수 있다. 이러한 전자 주입층의 배치에 의해 전류의 누출을 효과적으로 방지하여 전자 주입성을 향상시킬 수 있다.
이러한 절연체로서, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속 할로젠화물 및 알칼리 토금속 할로젠화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되는 경우, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드의 예로서 Li2O, K2O, Na2S, Na2Se 및 Na2O를 들 수 있으며, 바람직한 알칼리 토금속 칼코게나이드의 예로서 CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속 할로젠화물의 예로서 LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토금속 할로젠화물의 예로서 CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2와 같은 불화물 또는 불화물 이외의 할로젠화물을 들 수 있다.
또한, 반도체의 예로서 Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn로부터 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물의 1종 또는 2종 이상의 조합물을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층을 구성하는 무기 화합물은 미세결정 또는 비정질의 절연성 박막을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 수송층이 상기 절연성 박막으로 구성되는 경우, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에 다크 스폿과 같은 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 무기 화합물의 구체예로서, 상술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속 할로젠화물 및 알칼리 토금속 할로젠화물을 들 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 음극으로서 일함수가 작은(4eV 이하) 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물과 같은 전극물질을 사용할 수 있다. 이러한 전극물질의 구체예로서, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘-은 합금, 알루미늄/산화알루미늄, 알루미늄-리튬 합금, 인듐 및 희토류 금속을 들 수 있다.
상기 음극은 이들의 전극 재료를 증착 및 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성함으로써 제조할 수 있다. 발광층으로부터 방출되는 광을 음극을 통해 수득하는 경우, 음극은 10% 초과의 발광 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 음극의 시트 저항율은 수 백Ω/□ 이하가 바람직하며, 또한 음극의 막 두께는 일반적으로 10nm 내지 1㎛, 바람직하게는 50 내지 200nm에서 선택된다.
또한, 초박막에 전계가 인가되는 경우, 본 발명의 유기 EL 소자에서 누출 또는 단락에 의해 화소 결함이 생기기 쉽다. 이러한 결함을 방지하기 위해서, 한 쌍의 전극 사이에 절연성의 박막층을 삽입하는 것이 바람직하다.
절연층에 사용되는 재료의 예로서, 산화알루미늄, 불화리튬, 산화리튬, 불화세슘, 산화세슘, 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화칼슘, 불화칼슘, 질화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화저마늄, 질화규소, 질화붕소, 산화몰리브덴, 산화루테늄 및 산화바나듐을 들 수 있다. 이들 화합물의 혼합물 및 적층물을 사용할 수 있다.
상기 예시된 재료 및 방법에 의해 양극, 발광층, 필요에 따라 정공 주입층, 및 전자 주입층을 형성하고, 추가적으로 음극을 형성함으로써 유기 EL 소자를 제조될 수 있다. 또한, 유기 EL 소자는 상기 순서의 역순으로, 즉 음극을 제 1 단계에서 형성하고, 양극을 마지막 단계로 형성하는 순서로 유기 EL 소자를 제작할 수 있다.
이하, 투광성 기판 상에 양극, 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층 및 음극을 순차적으로 설치한 구성을 갖는 유기 EL 소자의 제작 방법에 대한 구체예가 설명된다.
우선, 투광성 기판 상에 양극 재료로 이루어지는 박막을 1㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200nm의 범위의 막 두께가 형성되도록 증착법, 스퍼터링법 등에 의해 형성하여 양극을 제작한다. 다음, 이 양극 상에 정공 주입층을 설치할 때, 정공 주입층은 상술한 바와 같이 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB 법 등의 방법에 의해 형성할 수 있지만, 균질한 막이 형성되기 쉽고 또한 핀홀이 발생하기 어렵다는 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 정공 주입층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 사용되는 화합물(정공 주입층의 재료), 형성될 정공 주입층의 결정 구조 및 재결합 구조 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착원 온도 50 내지 450℃, 진공도 10-7 내지 10-3Torr, 증착속도 0.01 내지 50nm/초, 기판 온도 -50 내지 300℃, 막 두께 5nm 내지 5㎛의 범위에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 정공 주입층 상에 발광층을 설치한다. 소망하는 유기 발광 재료를 이용하여 진공 증착법, 스퍼터링, 스핀 코팅법, 캐스팅법 등의 방법에 의해 유기 발광 재료의 박막을 형성하고, 형성된 박막을 발광층으로서 사용한다. 균질한 막이 얻어지기 쉽고, 핀홀이 발생하기 어렵다는 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 진공 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 주입층의 형성에서와 같은 조건 범위에서 선택할 수 있다.
다음, 상기 발광층 상에 전자 주입층을 형성하는 경우, 정공 주입층 및 발광 층에서와 유사하게 균질한 막을 얻어야 하기 때문에 진공 증착법에 의해 전자 주입층을 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착 조건은 정공 주입층 및 발광층에서와 동일한 조건 범위에서 선택할 수 있다.
진공 증착법을 사용하는 경우, 본 발명의 다환 방향족계 화합물이 발광 대역에 함유되는 지 또는 정공 수송 대역에 함유되는 지에 따라 다르지만, 본 발명의 다환 방향족계 화합물은 다른 재료와 조합되어 증기로부터 증착될 수 있고, 또한 스핀 코팅법을 이용하는 경우에는 본 발명의 화합물은 다른 재료와 혼합하여 상기 층에 혼입될 수 있다.
마지막 단계로서, 음극을 상기 전자 주입층 상에 적층하여 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.
음극은 금속으로 구성되는 것으로, 진공 증착법, 스퍼터링 등에 따라 형성될 수 있다. 그러나, 하부의 유기층을 제막시의 손상으로부터 보호하기 위하여 진공 증착법을 사용하는 것이 바람직하다.
유기 EL 소자의 상술한 바와 같은 제작에 있어서, 상기 층들은 한 번 배기된 후 양극으로부터 음극까지 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에서의 각 층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 진공 증착법 및 스핀 코팅법과 같은 통상의 공정을 사용할 수 있다. 본 발명의 유기 EL 소자에 사용되며 화학식 1로 의해 표시되는 다환 방향족계 화합물을 함유하는 유기 박막층은 진공 증착법, 분자선 증착법(MBE 법) 또는 용매에 용해시킨 용액의 디핑법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, 바 코팅법 및 롤 코팅법과 같은 도포법에 따른 공지의 방법에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 발광성 도막 형성용 재료는 상기 다환 방향족계 화합물을 함유하는 유기 용제 용액으로 구성된다. 한편, 용어 "발광성 도막 형성용 재료"는, 예컨대 유기 EL 소자에서 발광에 관여하는 유기 화합물층, 구체적으로는 발광층, 정공 주입(수송)층, 전자 주입(수송)층 등을 제조하기 위해 도막을 형성하는 재료를 지칭한다.
본 발명의 발광성 도막 형성용 재료 또는 다른 도막 형성용 재료를 사용하여 도포법에 의해 본 발명의 유기 EL 소자를 제작하는 경우, 본 발명의 다환 방향족계 화합물의 용해를 위해 사용하는 유기 용매의 예로서, 다이클로로메테인, 다이클로로에테인, 클로로폼, 4염화탄소, 테트라클로로에테인, 트라이클로로에테인, 클로로벤젠, 다이클로로벤젠 및 클로로톨루엔과 같은 할로젠계 탄화수소계 용매; 다이뷰틸에터, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인 및 아니솔과 같은 에터계 용매; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올, 펜탄올, 헥산올, 사이클로헥산올, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브 및 에틸렌 글라이콜과 같은 알콜계 용매; 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 에틸벤젠, 헥세인, 옥테인 및 데칸과 같은 탄화수소계 용매; 및 아세트산 에틸, 아세트산 뷰틸, 및 아세트산 아밀과 같은 에스터계 용매를 들 수 있다. 그 중에서도, 할로젠계 탄화수소계 용매, 탄화수소계 용매 및 에터계 용매가 바람직하다. 또한, 이들의 용매의 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 그러나, 사용가능한 용매는 이것으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 발광성 도막 형성용 재료의 용액에 소망에 따라 도펀트를 미리 용해시킬 수 있다. 이러한 도펀트로서 상기 화학식 9 또는 10으로 표시되는 아민 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 다른 각종 첨가제에 용해시킬 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 유기 박막층을 형성하는 각 유기층의 막 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 막 두께가 지나치게 얇으면 핀홀 등의 결함이 생기기 쉽고, 반대로 지나치게 두꺼우면 높은 인가 전압을 필요로 하여 효율이 나빠지기 때문에 일반적으로 수 nm에서 1㎛의 범위가 바람직하다.
유기 EL 소자에 직류전압을 인가하는 경우, 양극을 양의 전극(+)에 연결하고 음극을 음의 전극(-)에 연결하는 조건에서 5 내지 40V의 전압을 인가하면 발광이 관측될 수 있다. 또한, 상기의 연결을 역으로 하여 전압을 유기 EL 소자에 인가하면, 전류는 흐르지 않고 발광은 전혀 발생하지 않는다. 또한, 교류 전압을 유기 EL 소자에 인가하는 경우에는, 양극의 극성을 양(+)으로 하고, 음극의 극성을 음(-)으로 하는 조건에서만 균일한 발광이 관측된다. 인가되는 교류의 파형은 임의 파형일 수 있다.
실시예를 사용하여 본 발명을 하기에 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예로 한정되지 않는다.
합성 실시예 1(스피로[사이클로헥세인-1,9'-플루오렌-2',7'-비스(1-피렌일)](화합물 1)의 합성)
하기 기술된 바에 따라 화합물 1을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00021
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 스피로[사이클로헥세인-1,9'-플루오렌-2',7'-다이브로마이드](2.0g, 5.1mmol), 피렌-1-보론산(3.0g, 12 mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.35g, 0.3mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(15㎖, 30mmol)을 첨가하고 80℃에서 9시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 가하여 고체를 석출시키고 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 1.75g, 수율 54%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS(field desorption mass spectrum)에 의해 화합물 1로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 634였다.
합성 실시예 2(스피로[5-(1-피렌일)인단-2,9'-플루오렌-2'-(1-피렌일)](화합물 2)의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 2를 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00022
(1) 중간체 2-1의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 4-브로모프탈산 무수물(3.3g, 12mmol), 피렌-1-보론산(3.0g, 12mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.35g, 0.3mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(18㎖, 36mmol)을 첨가하고 80℃에서 9시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 가하여 고체를 석 출시켜, 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 2-1을 수득하였다(함량 2.5g, 수율 61%).
(2) 중간체 2-2의 합성
아르곤 분위기 하에서 무수 테트라하이드로퓨란(50㎖)에 리튬 알루미늄 수화물(55g, 15mmol)을 현탁시키고, 실온에서 중간체 2-1(2.5g, 7.2mmol)의 무수 테트라하이드로퓨란(120㎖) 중의 용액을 상기 현탁액에 천천히 적하시킨 후, 7시간 동안 교반시켰다. 반응액에 아세트산에틸, 물 및 1N 염산을 첨가한 후, 유기층을 분리하고, 포화 식염수로 세정하였다. 결과의 생성물을 무수 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 회전 증발기로 감압 하에서 농축시켜 백색 고체로서 중간체 2-2를 수득하였다(함량 1.7g, 수율 70%).
(3) 중간체 2-3의 합성
중간체 2-2(1.7g, 5.0mmol)를 염화메틸렌(100㎖)에 용해시키고, 트라이페닐포스핀(3.3g, 13mmol) 및 N-브로모석신이미드(2.3g, 13.2mmol)를 상기 용액에 첨가하고 실온에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 액체에 포화 탄산수소나트륨 수용액을 첨가하여 유기층을 분리시키고, 포화 식염수로 유기층을 세정하였다. 유기층을 황산마그네슘으로 건조시킨 후, 회전 증발기에서 감압하에 농축시켜 고체를 수득하였다. 고체를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(용출 용매; 염화메틸렌)에 의해 정제하여 백색 고체로서 중간체 2-3을 수득하였다(함량 2.0g, 수율 86%).
(4) 중간체 2-4의 합성
2-브로모플루오렌(1.1g, 4.3mmol), 중간체 2-3(2.0g, 4.3mmol), 및 벤질트라 이에틸암모늄 클로라이드(0.02g, 0.08mmol)를 톨루엔(5㎖) 및 다이메틸설폭사이드(0.2㎖)에 용해시키고, 50중량% NaOH 수용액(1.2g)을 용액에 첨가하고 80℃에서 2일 동안 교반시켰다. 반응액에 물(100㎖) 및 톨루엔(100㎖)을 첨가하여 유기층을 분리시키고, 포화 식염수로 유기층을 세정한 후, 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 결과의 생성물을 회전 증발기에 의해 감압 하에서 농축시킨 후, 잔유물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(용출 용매: 염화메틸렌)에 의해 정제하여 백색 고체로서 중간체 2-4를 수득하였다(함량 1.3g, 수율 58%).
(5) 스피로[5-(1-피렌일)인단-2,9'-플루오렌-2'-(1-피렌일)](화합물 2)의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 2-4(1.3g, 2.4mmol), 피렌-1-보론산(0.74g, 3.0mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.1g, 0.1mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(3.6㎖, 7.2mmol)을 첨가하고 80℃에서 9시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가한 후 고체를 석출시키고 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 1.3g, 수율 81%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 2로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 668이었다.
합성 실시예 3(화합물 3의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 3을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00023
(1) 중간체 3-1의 합성
6,12-다이하이드로인데노[1,2-b]플루오렌(문헌[J. 0rg. Chem., 56, 3, 1991, 1210-1217]에 기재된 합성 방법에 따름)(2.0g, 7.9mmol), 벤질트라이에틸암모늄 클로라이드(0.09g, 0.4mmol), 다이메틸설폭사이드(0.2㎖), 및 50중량% NaOH 수용액(5g)을 플라스크에 첨가한 후, 아이오도메테인(5.6g, 39mmol)을 상기 혼합물에 적하하고, 2시간 동안 교반시켰다. 반응액에 물(100㎖) 및 톨루엔(100㎖)을 첨가하여 유기층을 분리시키고, 포화 식염수로 유기층을 세정한 후, 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 결과의 생성물을 회전 증발기로 감압 하에서 농축시킨 후, 잔류물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 3-1을 수득하였다(함량 2.1g, 수율 85%).
(2) 중간체 3-2의 합성
중간체 3-1(2.1g, 6.7mmol) 및 염화철(III)을 무수 염화메틸렌(10㎖)에 첨가 한 후, 용액을 교반하면서 브롬(2.7g, 17mmol)을 천천히 적하하였다. 실온에서 24시간 동안 교반시킨 후, 반응액을 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 물로 세정하고, 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조시켰다. 결과의 생성물을 회전 증발기로 감압 하에서 농축시켜 고체로서 중간체 3-2를 수득하였다(함량 2.7g, 수율 85%).
(3) 화합물 3의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 2-2(2.7g, 5.7mmol), 피렌-1-보론산(3.5g, 14.2mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.4g, 0.3mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(17㎖, 34mmol)을 첨가하고 80℃에서 9시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하여 고체를 석출시키고, 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 2.2g, 수율 54%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 3으로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 710이었다.
합성 실시예 4(9,9-다이메틸플루오렌-2,7-비스(4-(1-피렌일)페닐)(화합물 4)의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 4를 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00024
(1) 중간체 4-1의 합성
2,7-다이브로모플루오렌(2.0g, 6.2mmol), 다이메틸설폭사이드(0.2㎖), 벤질트라이에틸암모늄 클로라이드(0.07g, 0.3mmol), 및 50중량% NaOH 수용액(2g)을 플라스크에 첨가한 후, 아이오도메테인(2.2g, 15mmol)을 상기 혼합물에 첨가하고 30분 동안 교반시켰다. 반응액에 물(100㎖) 및 톨루엔(100㎖)을 첨가하여 유기층을 분리시키고, 포화 식염수로 유기층을 세정한 후, 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 결과의 생성물을 회전 증발기로 감압 하에서 농축시킨 후, 잔유물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 4-1을 수득하였다(함량 2.0g, 수율 94%).
(2) 중간체 4-2의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 4-1(2.0g, 5.8mmol), 비스(피나콜라토다이보론)(4.4g, 17.4mmol), 염화팔라듐(II) 다이페닐포스피노페로세슘ㆍ염화메틸렌 착체(1:1)(0.14g, 0.2mmol), 아세트산칼륨(3.4g, 35mmol), 및 다이메틸설폭사이드(40㎖)를 첨가한 후, 80℃에서 9시간 동안 교반시켰다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시켜 감압 하에서 건조시켰다. 고체를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 4-2를 수득하였다(함량 1.2g, 수율 47%).
(3) 중간체 4-3의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 4-브로모아이오도벤젠(2.8g, 10mmol), 피렌-1-보론산(3.0g, 12mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.35g, 0.3mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(15㎖, 30mmol)을 첨가하고 80℃에서 8시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시키고 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 4-3을 수득하였다(함량 2.8g, 수율 79%).
(4) 9,9-다이메틸플루오렌-2,7-비스(4-(1-피렌일)페닐)(화합물 4)의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 4-2(1.2g, 2.7mmol), 중간체 4-3(2.8g, 7.9mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.23g, 0.2mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(8㎖, 16mmol)을 첨가하고 80℃에서 8시간 동안 가열시켰다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고, 고체를 석출시켜 고체를 여과하였다. 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 1.36g, 수율 67%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 4로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 746였다.
합성 실시예 5(1,4-비스(9,9-다이메틸-7-(1-피렌일)플루오렌-2-일)(화합물 5)의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 5을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00025
(1) 중간체 5-1의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 4-1(4.0g, 12.4mmol), 1-피렌일보론산(3.0g, 12mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.4g, 0.4mmol), 톨루엔(40㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(18㎖, 36mmol)을 첨가하고 80℃에서 8시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시켜 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 5-1을 수득하였다(함량 4.2g, 수율 73%).
(2) 중간체 5-2의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 5-1(4.2g, 9.0mmol), 비스(피나콜라토다이보론)(3.44g, 13.6mmol), 염화팔라듐(II) 다이페닐포스피노페로세슘·염화메틸렌 착체(1:1)(0.22g, 0.28mmol), 아세트산칼륨(2.6g, 27mmol), 및 다이메틸설폭사이드(40㎖)를 첨가하고 80℃에서 9시간 동안 교반시켰다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시켜 감압 하에서 건조시켰다. 고체를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하여 중간체 5-2를 수득하였다(함량 2.4g, 수율 50%).
(3) 1,4-비스(9,9-다이메틸-7-(1-피렌일)플루오렌-2-일)(화합물 5)의 합성
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 5-2(2.4g, 4.4mmol), 1,4-다이아이오도벤젠(0.66g, 2.0mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.22g, 0.2mmol), 톨루엔(20㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(6㎖, 12mmol)을 첨가하고 80℃에서 8시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시켜 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 1.2g, 수율 69%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 5로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 862였다.
합성 실시예 6(9,9-다이메틸-2,7-비스(4-(N-카바졸릴)페닐))(화합물 6)의 합성)
하기 기술된 바에 따라 화합물 6을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00026
아르곤 분위기 하에서 200㎖의 3목 플라스크에 중간체 4-1(0.70g, 2.0mmol), 4-(N-카바졸릴)페닐보론산(1.26g, 4.4mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.14g, 0.12mmol), 톨루엔(10㎖), 및 2M 탄산나트륨 수용액(3㎖, 6mmol)을 첨가하고 80℃에서 8시간 동안 가열하였다. 반응액에 물(100㎖)을 첨가하고 고체를 석출시켜 고체를 여과하였다. 결과의 생성물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다(함량 1.0g, 수율 74%). 정제된 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 6으로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 676였다.
합성 실시예 7(화합물 7의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 7을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00027
아르곤 분위기 하에서 상기 중간체 5-1(3.92g, 10.0mmol), 1-피렌보론산(2.46g, 10.0mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.23g, 0.20mmol), N,N-다이메틸폼아마이드(20㎖), 및 탄산칼륨(4.15g, 30.0mmol)의 수용액 15㎖를 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1(3)과 동일한 절차를 실시하여 중간체 7-1을 합성하였다. 함량: 3.54g, 수율: 69%.
계속해서, 중간체 (7-1)(3.33g, 6.5mmol), 4-피렌일벤젠보론산(2.30g, 7.15mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0.15g, 0.13mmol), N,N-다이메틸폼아마이드(20㎖), 및 탄산칼륨(2.70g, 19.5mmol)의 수용액 10㎖를 함유하는 반응액을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1(3)과 동일한 절차를 실시하여 화합물 7을 합성하였다. 함량: 3.70g, 수율: 80%.
실시예 1(유기 EL 소자의 제작)
25mm(너비)×75mm(길이)×1.1mm(두께)의 ITO 투명 전극이 부착된 유리기판(지오매텍 코 리미티드(GEOMATEC Co., Ltd))을 아이소프로필 알콜 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명 전극 라인이 부착된 유리기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하였다. 우선, 투명 전극 라인이 형성된 측의 표면 상에 상기 투명 전극을 덮도록 막 두께 60nm의 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐 막(α-NPD 막)을 성막하였다. 이 막은 정공 주입층으로서 작용한다. 또한, 이 정공 주입층의 위에 막 두께 40nm로 상기 화합물 1을 호스트 재료로서 증착하여 성막하였다. 동시에, 발광분자로서 작용하는 하기 스타이릴기를 갖는 아민 화합물 D1을 화합물 1에 대하여 D1:화합물 1 = 3:40의 중량비가 되도록 증착시켰다. 이 막은 발광층으로서 작용한다. 이 막 상에 막 두께 10nm의 Alq 막을 성막하였다. 이것은 전자 주입층으로서 작용한다. 다음, 환원성 도펀트로서 작용하는 Li(Li원: 사에스 게터(SAES Getters)) 및 하기 Alq를 공증착시켰다. 전자 주입층(음극)으로서 Alq:Li 막(막 두께 10nm)을 형성하였다. 상기 Alq:Li 막상에 금속 Al을 증착시켜 금속 음극을 형성하여 유기 EL 소 자를 제작하였다.
수득된 소자의 발광 효율과, 초기 휘도 300cd/m2에서의 정전류 연속구동 시의 휘도 반감기를 평가하였다. 그들의 결과를 표 1에 기재하였다.
상기에서 언급된 D1, Alq 및 α-NPD의 화합물의 구조는 다음과 같다:
Figure 112006097198554-PCT00028
실시예 2 내지 6(유기 EL 소자의 제작)
화합물 1 대신에 표 1에 기재된 화합물 2 내지 5 및 화합물 7을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제작하고, 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 이러한 결과를 표 1에 기재하였다.
비교예 1 내지 2(유기 EL 소자의 제작)
화합물 1 대신에 표 1에 기재된 비교 화합물 1 내지 2를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1에서와 동일한 방식으로 유기 EL 소자를 제작하고, 실시예 1에서와 같이 평가하였다. 이러한 결과를 표 1에 기재하였다.
본 비교예에 사용된 비교 화합물 1 및 2의 구조는 다음과 같다:
Figure 112006097198554-PCT00029
(상기 식에서, Me는 메틸기이다)
Figure 112006097198554-PCT00030
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물을 발광층에 사용한 실시예 1 내지 6은, 비교예 1 내지 2에서 사용한 화합물에 비해 발광 효율이 높았고, 휘도 반감기도 비교예에서 사용한 재료에 비해 크게 향상되었다. 한편, 비교예 2에서 사용한 비교 화합물 2는 유기 EL 소자에서 불균일한 발광을 보였다. 이것은, 비교 화합물 2의 분자량이 크기 때문에, 증착 시 비교 화합물 2가 열분해하면서 성막되기 때문이라고 생각된다.
실시예 7(유기 EL 소자의 제작)
25mm(너비)×75mm(길이)×0.7mm(두께)의 ITO 투명 전극이 부착된 유리기판(지오매텍 코 리미티드)을 아이소프로필 알콜 중에서 초음파세정을 5분간 실시한 후, UV 오존세정을 30분간 실시하였다. 세정 후의 투명전극이 부착된 유리기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하였다. 먼저, 투명전극이 형성되어 있는 측의 표면 상에 상기 투명전극을 덮도록 막 두께 10mm의 하기 구리 프탈로사이아닌 막(CuPc 막)을 성막하였다. 상기 CuPc 막은 정공 주입층으로서 작용한다. 상기 CuPc 막상에 막 두께 30nm의 α-NPD 막을 성막하였다. 이러한 α-NPD 막은 정공 수송층으로서 작용한다. 또한, 상기 α-NPD 막 상에 막 두께 30nm로 상기 화합물 6을 호스트 재료로서 증착시켜 발광층을 성막하였다. 동시에, 인광 발광성의 Ir 금속 착체 도펀트로서 하기 비스(2-페닐아이소퀴놀리나토))아세틸아세토네이토이리듐(Ir(piq)2(acac))을 첨가하였다. 발광층 중의 Ir(piq)2(acac)의 농도는 15중량%이다. 상기 막은 발광층으로서 작용한다. 상기 막 상에 막 두께 10nm의 하기 p-바이페닐롤라토비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄 막(BAlq 막)을 성막하였다. 상기 BAlq 막은 정공장벽층으로서 작용한다. 또한, 상기 막 상에 막 두께 40nm의 Alq 막을 성막하였다. 이러한 Alq 막은 전자 주입층으로서 작용한다. 다음, 알칼리 금속 할로젠화물로서 LiF를 0.2nm의 두께로 증착시키고, 이어서 알루미늄을 150nm의 두께로 증착시켰다. 결과의 Al/LiF 막은 음극으로서 작용한다. 이러한 방식으로 유기 EL 소자를 제작하였다.
수득된 소자에 대하여 통전시험을 실시한 바, 전압 8V에서 10,000cd/m2의 발광 휘도를 갖는 적색 발광이 얻어졌다.
상기에서 언급된 CuPc, α-NPD, Ir(piq)2(acac), BAlq 및 Alq의 구조는 다음과 같다:
Figure 112006097198554-PCT00031
합성 실시예 8(화합물 8의 합성)
하기에 기술된 바에 따라 화합물 8을 합성하였다:
Figure 112006097198554-PCT00032
(1) 중간체 8-1의 합성
아이오도메테인 대신에 1-브로모헥세인(6.4g, 39mmol)을 사용하는 것을 제외하고는, 합성 실시예 3(1)에 기술된 절차를 실시하여 중간체 8-1를 합성하였다(함량 3.8g, 수율 82%).
(2) 중간체 8-2의 합성
중간체 3-1 대신에 중간체 8-1(3.8g, 6.5mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성 실시예 3(2)에 기술된 절차를 실시하여 중간체 8-2를 합성하였다(함량 3.9g, 수율 80%).
(3) 화합물 8의 합성
중간체 3-2 대신에 중간체 8-2(3.9g, 5.2mmol)를 사용하는 것을 제외하고는, 합성 실시예 3(3)에 기술된 절차를 실시하여 화합물 8을 합성하였다(함량 3.3g, 수율 65%). 결과의 생성물은 1H-NMR 및 FD-MS에 의해 화합물 8로서 동정되었다. FD-MS의 측정치는 990이었다.
실시예 8
25mm(너비)×75mm(길이)×1.1mm(두께)의 ITO 투명 전극이 부착된 유리 기판(지오매텍 코 리미티드)를 아이소프로필 알콜 중에서 초음파 세정을 5분간 실시한 후, UV 오존세정을 30분간 실시하였다. 상기 기판 위에 스핀 코팅법으로 폴리에틸렌다이옥시 싸이오펜(PEDOT)을 100nm의 막 두께로 성막하여 정공 주입층으로 하고, 다음으로 화합물 8의 다이클로로에테인 용액을 사용하여 PEDOT의 위에 스핀 코팅법으로 성막하여 발광층으로 하였다. 발광층의 막 두께는 50nm이었다.
상기 막 상에 막 두께 10nm의 Alq 막을 성막하였다. 이러한 Alq 막은 전자 수송층으로서 작용한다. 다음, 환원성 도펀트로서 작용하는 Li(Li 원: 사에스 게터)와 Alq를 공증착시켜 전자 주입층(음극)으로서 Alq:Li 막을 형성하였다. 이러한 Alq:Li 막 상에 금속 Al을 증착시켜 금속 음극을 형성함으로써 유기 EL 소자를 형성하였다.
수득된 소자에 대하여 통전시험을 실시한 바, 청색 발광이고, 4.2cd/A의 발광 효율을 나타내었다.
실시예 9
25mm(너비)×75mm(길이)×1.1mm(두께)의 ITO 투명 전극이 부착된 유리 기판(지오매텍 코 리미티드)을 아이소프로필 알콜 중에서 초음파세정을 5분간 실시한 후, UV 오존세정을 30분간 실시하였다. 상기 기판 위에 스핀 코팅법으로 폴리에틸렌다이옥시싸이오펜(PEDOT)을 100nm의 막 두께로 성막하여 정공 주입층으로 하고, 다음으로 합성 실시예 1에서 제조한 화합물 1의 톨루엔 중의 용액을 사용하여 PEDOT 위에 스핀 코팅법으로 성막하여 발광층으로 하였다. 발광층의 막 두께는 50nm이었다. 한편, 하기 구조식로 표시되는 도펀트를 발광층에 대하여 0.2 내지 0.3질량%의 양으로 첨가하여 상기 도판트를 톨루엔 용액에 미리 용해시켰다:
Figure 112006097198554-PCT00033
이어서, 상기 막 상에 막 두께 10nm의 Alq 막을 성막하였다. 이 Alq 막은 전자 수송층으로서 작용한다. 다음, 환원성 도펀트로서 Li(Li 원: 사에스 게터)와 Alq를 공증착시켜 전자 주입층(음극)으로서 Alq:Li 막을 형성하였다. 상기 Alq:Li 막 상에 금속 A1을 증착시켜 금속 음극을 형성함으로써 유기 EL 소자를 형성하였다.
수득된 소자에 대하여 통전시험을 실시한 바, 청색 발광이고, 9.5cd/A의 발광 효율을 나타내었다.
비교예 3
화합물 8 대신에 하기 비교 화합물 3을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 8에 기재된 절차를 실시하여 소자를 제작하였다.
수득된 소자에 대하여 통전시험을 실시한 바, 청색 발광이고, 발광 효율은 2.1cd/A이었다.
상기에서 언급된 비교 화합물 3은 다음과 같은 구조를 갖는다:
Figure 112006097198554-PCT00034
이상, 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 다환 방향족계 화합물 및 발광성 도막 형성용 재료를 이용한 유기 EL 소자는 발광 효율이 높고 수명이 길다. 따라서, 상기 유기 EL 소자는 실용 성능을 갖는 유기 EL 소자로서 매우 유용하다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물:
    화학식 1
    X-Y-X'
    상기 식에서,
    X 및 X'는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 또는 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기이고, 이들은 동일하거나 상이할 수 있으며;
    Y는 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 연결기를 하나 이상 포함하는 2가의 기이다:
    화학식 2
    Figure 112006097198554-PCT00035
    화학식 3
    Figure 112006097198554-PCT00036
    (상기 식에서,
    R 및 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 아릴싸이오기, 카복실기, 할로젠원자, 사이아노기, 나이트로기, 또는 하이드록실기이고, 또한 R1과 R2, 또는 R3과 R4는 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있으며;
    L은 단일 결합, -(CR'R")c'-, -(SR'R")c'-, -O-, -CO-, 또는 -NR'-을 나타내되, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 핵탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵원자수 5 내지 50의 방향족 헤테로환기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이고, c'는 1 내지 10의 정수이고, R' 및 R"는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며;
    Z는 각각 탄소원자, 규소원자 또는 저마늄원자이며;
    Q는 환상 구조를 형성하는 기이며;
    a 및 b는 각각 0 내지 4의 정수이며;
    c는 0 내지 2의 정수이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, X 및 X' 중 하나 이상이 치환 또는 비치환된 탄소수 16 내지 50의 방향족기이고, Y가 하기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 연결기를 하나 이상 함유하는 2가의 기인 다환 방향족계 화합물:
    화학식 4
    Figure 112006097198554-PCT00037
    화학식 5
    Figure 112006097198554-PCT00038
    화학식 6
    Figure 112006097198554-PCT00039
    상기 식에서,
    R 및 R5 내지 R20은 각각 독립적으로 상기 R 및 R1 내지 R4 각각과 동일한 의미를 갖고, R5 내지 R20 중 두 개의 임의의 인접하는 기가 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있으며,
    L 및 Z는 각각 독립적으로 상술된 바와 같은 의미를 가지며,
    d는 각각 0 내지 3의 정수이며,
    e는 0 내지 4의 정수이며,
    p, q 및 r은 각각 1 내지 10의 정수이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, Y가 하기 화학식 7로 표시되는 연결기를 하나 이상 함유하는 2가의 기인 다환 방향족계 화합물:
    화학식 7
    Figure 112006097198554-PCT00040
    상기 식에서,
    R21 내지 R24는 각각 독립적으로 상기 R 및 R1 내지 R4 각각과 동일한 의미를 갖고,
    R21과 R22, 및 R23과 R24는 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수 있다.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, Y가 하기 화학식 8로 표시되는 연결기인 다환 방향족계 화합물:
    화학식 8
    -(Ar1)k-L1-(Ar2)m-(L2)n-
    상기 식에서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 2가의 방향족기이며,
    L1 및 L2는 각각 상기 화학식 4 내지 6 중 어느 하나로 표시된 연결기이되, L1 및 L2는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
    k 및 m은 각각 0 내지 5의 정수이며, n은 0 또는 1의 정수이되, 단 k, m 및 n은 동시에 0이 아니다.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, Y가 하기 화학식 8a로 표시되는 연결기인 다환 방향족계 화합물:
    화학식 8a
    -(Ar1)k-L1'-(Ar2)m-(L2')n-
    상기 식에서,
    Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 12의 2가의 방향족기이며,
    L1'및 L2'는 각각 상기 화학식 7로 표시된 연결기이되, L1'및 L2'는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며,
    k 및 m은 각각 0 내지 5의 정수이며, n은 0 또는 1의 정수이되, 단 k, m 및 n은 동시에 0이 아니다.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 1에서, X 및 X' 중 하나 이상이 피렌일기 또는 크라이센일기인 다환 방향족계 화합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유기 전기 발광 소자용 재료인 다환 방향족계 화합물.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 다환 방향족계 화합물을 함유하는 유기 용제 용액을 포함하는 발광성 도막 형성용 재료.
  9. 적어도 발광층을 포함하는 일층 또는 복수층으로 이루어진 유기 박막층이 음극과 양극 사이에 협지되어 있는 유기 전기 발광 소자에 있어서,
    상기 유기 박막층 중 1층 이상이 제 1 항에 따른 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물을 단독으로 또는 혼합물의 성분으로서 함유하는 유기 전기 발광 소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 발광층이 화학식 1로 표시되는 다환 방향족계 화합물을 함유하는 유기 전기 발광 소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 발광층이 아릴아민 화합물 및/또는 스타이릴아민 화합물을 추가로 함유하는 유기 전기 발광 소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 발광층이 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 오스뮴(Os) 및 레늄(Re)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유하는 유기 전기 발광 소자.
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