KR20080041682A - 청색 발광 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 (20)과 음극 (60) 사이에, 적어도 발광층 (40)을 갖고, 상기 발광층 (40)은 호스트 재료 및 복수개의 도펀트를 함유하며, 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 자외 발광성을 갖는, 청색 발광 유기 전계 발광 소자 (1)을 제공한다.
청색 발광, 유기 전계 발광 소자, 발광층, 고발광 효율

Description

청색 발광 유기 전계 발광 소자 {BLUE LIGHT EMITTING ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT}
본 발명은 청색 발광 유기 전계 발광 소자에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 고효율적인 청색 발광 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.
유기 물질을 사용한 유기 전계 발광 소자(이하, 「유기 EL 소자」라 약기함)는 고체 발광형의 저렴한 대면적 풀 컬러(full-color) 표시 소자로서의 용도가 유망시되어, 많은 개발이 행해지고 있다. 일반적으로 유기 EL 소자는 발광층 및 발광층을 끼운 한쌍의 대향 전극으로 구성되어 있다.
발광은, 양쪽 전극 사이에 전계가 인가되면, 음극측에서 전자가 주입되고, 양극측에서 정공이 주입되는데, 전자가 발광층에서 정공과 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태로 돌아갈 때에 에너지를 빛으로서 방출하는 현상이다.
종래의 유기 EL 소자로서 다양한 것이 알려져 있는데, 예를 들면 특허 문헌 1에는, ITO(인듐 주석 산화물)/정공 수송층/발광층/음극의 소자 구성의 유기 EL 소자에 있어서, 정공 수송층의 재료로서 방향족 3급 아민을 이용하는 것이 개시되어 있고, 이 소자 구성에 의해 20 V 이하의 인가 전압으로 수백 cd/m2의 고휘도가 가능해졌다. 또한, 인광성 발광 도펀트인 이리듐 착체를 발광층에 도펀트로서 이용함으로써, 휘도 수천 cd/m2 이하에서는 발광 효율이 약 40 루멘/W 이상인 것이 보고되어 있다(비특허 문헌 1).
특허 문헌 2에는, 복수개의 가시광 발광성 도펀트 이동을 이용한 고효율 유기 EL 소자가 개시되어 있다. 특허 문헌 3 및 4에는 Irppy를 보조 도펀트로 사용한 적색계 형광 EL 소자가 개시되어 있다.
비특허 문헌 2에는, 호스트 재료를 2개, 도펀트 착체(예를 들면, 트리스페닐피라졸디리듐(Irsppzd3))을 2개 사용하는, 호스트:도펀트 착체의 2층 구성인 유기 EL 소자를 개시하고 있다. 비특허 문헌 2에 있어서 도펀트 착체의 발광 피크는 모두 450 nm 이상이다.
특허 문헌 5에는, 발광층에 포함되는 도펀트로서 2종의 도펀트를 사용하는 유기 EL 소자를 개시하고 있다. 특허 문헌 5에 있어서 도펀트는 각각 배위자가 유기 화합물인 인광 발광성 금속 착체이다. 또한, 2종의 도펀트 중 최대 발광 파장이 긴 도펀트는 배위자 구조 중에 치환기를 갖고, 다른쪽 도펀트보다 저농도로 발광층 중에 함유되어 있다.
특허 문헌 6에는, 발광층에 포함되는 호스트와 인광성 도펀트와의 HOMO, LUM0를 한정한 기술을 개시하고 있는데, 도펀트가 가시 광역의 발광 특성을 갖는 착체이며, 발광층 함유 도펀트가 1종인 실시예가 기재되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개(소)63-295695호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-319456호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공표 제2003-520391호 공보
특허 문헌 4: 일본 특허 공표 제2004-526284호 공보
특허 문헌 5: 일본 특허 공개 제2005-100957호 공보
특허 문헌 6: 일본 특허 공개 제2005-203293호 공보
비특허 문헌 1: T. Tsutsui. et. al. Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38(1999) pp.L1502-L1504
비특허 문헌 2: Appl. Phys. Lett. 86, 263502(2005)
그러나, 이러한 인광형 유기 EL 소자의 대부분은 녹색 발광 또는 적색 발광이고, 다색화, 특히 청색 발광의 고효율화가 문제되고 있다. 특히, 청색 발광에서는 발광 양자 효율 5 ％ 이상의 소자 구성이 적다는 문제가 있었다.
또한, 유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등에 응용하는 경우, 발광 효율을 개선하여 저소비 전력화하는 것이 요구되었지만, 상기 소자 구성에서는 발광 휘도 향상과 동시에 발광 효율이 현저히 저하된다는 결점이 있기 때문에 평판 디스플레이의 소비 전력이 저하되지 않는다는 문제가 있었다.
본 발명은 고전류 효율이면서 고발광 효율의 청색 발광 유기 EL 소자를 개발하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개시>
본 발명에 따르면, 이하의 청색 발광 유기 전계 발광 소자가 제공된다.
1. 양극과 음극 사이에, 적어도 발광층을 갖고,
상기 발광층은 호스트 재료 및 복수개의 도펀트를 함유하며,
상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 자외 발광성을 갖는, 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
2. 상기 자외 발광성을 갖는 도펀트의 자외 발광 영역의 피크가 450 nm 이하인 1에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
3. 상기 자외 발광성을 갖는 도펀트의 삼중항 에너지 갭이 다른 도펀트보다 큰 것인 1 또는 2에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
4. 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 이온화 포텐셜이 상기 호스트 재료보다 작은 것인 1 내지 3 중 어느 항에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
5. 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 전자 친화력이 상기 호스트 재료보다 작은 것인 1 내지 4 중 어느 항에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
6. 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 도펀트가 중금속 착체인 1 내지 5중 어느 항에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
7. 상기 복수개의 도펀트가 전부 중금속 착체인 1 내지 6 중 어느 항에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
8. 상기 중금속 착체 중 하나 이상이 카르벤 착체 또는 피라졸계 착체인 6 또는 7에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
9. 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상이 상기 호스트 재료의 이온화 포텐셜보다 작은 값을 갖고, 소자로부터의 발광 피크 파장 강도 대비로 1/10 이하의 발광 강도를 갖는 것인 6 내지 8 중 어느 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
10. 발광층과, 양극 및/또는 음극 사이에 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 갖고, 또한 상기 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지갭 값이 상기 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 화합물의 삼중항 에너지갭 값보다 작은 것인 6 내지 9 중 어느 항에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
11. 상기 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지갭 값이 상기 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 화합물의 삼중항 에너지갭 값보다 0.2 eV 이상 작은 것인 10에 기재된 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
본 발명에 따르면, 고전류 효율이면서 고발광 효율의 청색 발광 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 청색 발광 유기 EL 소자에 관한 하나의 실시 형태를 나타낸 도면이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
본 발명의 청색 발광 유기 EL 소자는 양극과 음극 사이에 적어도 발광층을 갖는 구성을 이루고 있다.
발광층은 호스트 재료와 복수개의 도펀트를 함유한다. 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 자외광 영역의 발광 성능(자외 발광성)을 갖는 도펀트이고, 바람직하게는 이러한 도펀트는 중금속 착체이다. 또한, 바람직하게는 복수개의 도펀트 중 하나 이상은, 이온화 포텐셜이 상기 호스트 재료보다 작다.
본 발명의 소자에 의해 발광층내의 전하 균형이 유지되고, 발광층내에 정공과 전자의 재결합 확률이 높아져 고전류 효율을 실현할 수 있다.
하나의 발광층에 가시 발광성 도펀트와 자외 발광성 도펀트를 함께 포함시킬 수도 있고, 발광층을 다층으로 하여, 개개의 층에 가시 발광성 도펀트와 자외 발광성 도펀트를 포함시킬 수도 있다.
자외 발광성 도펀트는 바람직하게는 자외 발광 영역의 피크가 450 nm 이하이다. 보다 바람직하게는 350 내지 420 nm이다.
더욱 바람직하게는 자외 발광성 도펀트의 삼중항 에너지 갭은 다른 도펀트보다 크다.
자외 발광성 도펀트의 자외 발광 영역의 피크가 450 nm 이하이고, 삼중항 에너지 갭이 다른 도펀트보다 크기 때문에, 여기 에너지를 자외 발광성 도펀트로부터 가시 발광성 도펀트로 이동시킬 수 있다. 그 결과, 고효율화가 실현된다.
바람직하게는 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 이온화 포텐셜이, 보다 바람직하게는 자외 발광성 도펀트의 이온화 포텐셜이 호스트 재료보다 작다.
자외 발광성 도펀트의 이온화 포텐셜이 호스트 재료보다 작기 때문에, 자외 발광성 도펀트는 정공을 발광층내에 유지할 수 있는 전하 유지성 도펀트로서 기능한다. 그 결과, 재결합 확률을 높여 소자의 발광 전류 효율이 향상된다.
바람직하게는 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 전자 친화력이, 보다 바람직하게는 자외 발광성 도펀트의 전자 친화력이 호스트 재료보다 작다.
자외 발광성 도펀트는 직접 발광에 기여하지 않을 수도 있기 때문에, 자외 발광성 도펀트의 전자 친화력은 호스트 재료보다 작은 것이 바람직하다.
바람직하게는 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 청색 가시 발광성 도펀트이다.
청색 가시 발광성 도펀트는, 바람직하게는 가시 발광 영역의 피크가 380 nm내지 495 nm이다. 보다 바람직하게는 400 내지 480 nm이다.
청색 가시 발광성 도펀트는 중금속 착체인 것이 바람직하다. 청색 가시 발광성 도펀트에 의해 소자 발광색의 개요가 결정된다. 이러한 착체에 의해, 형광형 유기 EL 소자보다 고전류 효율화를 실현할 수 있다. 이 도펀트 오르토메탈(ortho metal) 금속 착체는 소자가 기능하는 온도 범위에서 인광 발광하는 재료이면 어떤 것도 좋지만, Ir, Pt, Os, Pd, Au 등의 금속 착체가 바람직하다. 그 중에서 특히 Ir, Pt가 바람직하다.
「청색 인광」 발광 영역에서는, 호스트 재료와 가시 발광성 인광성 중금속 도펀트의 에너지 레벨의 차가 작아져, 발광층내에 전하를 축적시키기 어려워지기 때문에 저효율이 된다. 여기서, 상기 자외 발광성 도펀트를 가시 발광성 도펀트와 함께 발광층에 함유시킴으로써, 녹청색으로부터 청색 영역을 고효율로 발광할 수 있다.
바람직하게는 복수개의 도펀트 모두가 중금속 착체이다. 보다 바람직하게는 이들 중금속 착체 중 하나 이상은 카르벤 착체 또는 피라졸 착체이다.
바람직하게는 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 호스트 재료의 이온화 포텐셜 보다 작으면서 상기 도펀트의 발광 강도가 소자로부터의 발광(EL) 피크 파장 강도 대비로 1/10 이하이다.
본 발명의 청색 발광 유기 EL 소자는 발광층과 양극 및/또는 음극 사이에 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 가질 수도 있다.
도 1은 이러한 청색 발광 유기 EL 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.
유기 EL 소자 (1)은 기판 (10), 양극 (20), 정공 수송층 (30), 발광층 (40), 전자 수송층 (50) 및 음극 (60)을 이 순서로 적층시킨 구성을 이루고 있다.
발광층 (40)은 복수개의 도펀트를 갖고, 이들 도펀트는 중금속 착체일 수 있다. 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지 갭은, 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 하나 이상의 화합물보다 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 보다 고효율화가 가능해진다.
또한, 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지 갭은, 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 하나 이상의 화합물의 삼중항 에너지 갭보다 0.2 eV 이상 작은 것이 바람직하다.
또한, 이 예에서는, 양극 (20)과 정공 수송층 (30), 정공 수송층 (30)과 발광층 (40), 발광층 (40)과 전자 수송층 (50) 및 전자 수송층 (50)과 음극 (60)이 각각 접해 있지만, 다른 층이 개재할 수도 있다.
이하에, 본 발명의 청색 발광 유기 EL 소자를 구성하는 각 부재에 대하여 설명한다.
발광층에 함유되는 자외 발광성 도펀트는, 자외 발광 영역에서 발광 성능을 갖는 것이면 특별히 재료가 한정되지 않는다. 또한, 자외 발광 영역의 피크는 실온하에서 측정한 것이 바람직하지만, 실온하에서 발광을 관측할 수 없는 도펀트의 경우, 온도 77 K에서 측정한 자외 발광 영역의 피크일 수도 있다.
가시 발광성 도펀트 및/또는 자외 발광성 도펀트는 일본 특허 출원 제2005-103004호에 기재된 카르벤 착체 및 피라졸 유도체를 배위자로 갖는 중금속 착체인 것이 바람직하다.
또한, 자외 발광성 도펀트는, 자외 발광 영역의 피크 파장이 450 nm 이하인 화합물이 보다 바람직하다. 또한, WO2005/019373에 기재된 카르벤 착체를 이용할 수도 있다. 자외 발광성 도펀트에 있어서는, 이 중에서 발광 파장이 450 nm 이하인 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, WO2004/045001 및 US2004091738에 기재된 유기 화합물, WO2002/015645, 일본 특허 공표 2004-506305호 공보 및 WO2004/017043에 기재된 보레이트 착체, 및 EP1211257A2 및 일본 특허 공개 제2003-081989호 공보에 기재된 페닐피리딘 배위자의 공액계를 짧게 한 골격 착체를 이용할 수도 있다. 자외 발광성 도펀트에 있어서는, 이 중에서 발광 피크 파장이 450 nm 이하인 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.
발광층에 포함되는 청색 가시 발광성 도펀트는, 소자가 기능하는 온도 범위에서 인광 발광하는 재료이면 어떤 것도 좋지만, Ir, Pt, Os, Pd, Au 등의 금속 착체가 바람직하다. 그 중에서 특히 Ir, Pt가 바람직하다. 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112008015854218-PCT00001
Figure 112008015854218-PCT00002
식 중, Me는 메틸기이다.
또한, 이하에 나타내는 중금속 착체는 자외 발광성 도펀트로서 사용할 수 있다.
Figure 112008015854218-PCT00003
발광층에 포함되는 호스트 재료는 특별히 제한되지 않고, 유기 EL에서 널리 이용되는 재료일 수 있다. 바람직하게는 가시 발광성 도펀트의 삼중항 에너지 갭보다 큰 값을 갖는 재료가 바람직하다. 호스트 재료는, 예를 들면 아민 유도체, 카르바졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 벤조옥사졸계, 벤조티아졸 계 및 벤조이미다졸계 등의 형광 증백제, 금속 킬레이트화 옥사노이드 화합물, 스티릴계 화합물 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 박막 형성성이 양호한 화합물이다.
호스트 재료는 하나 이상의 카르바졸릴기를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112008015854218-PCT00004
Figure 112008015854218-PCT00005
또한, 발광층에 포함되는 호스트 재료의 3중항 에너지 레벨(EgT(HOST))은, 발광층에 포함되는 가시 발광성 도펀트의 3중항 에너지 레벨(EgT(Dopant))보다 큰 것이 바람직하다. 이러한 관계에 의해, 여기 에너지가 호스트 재료로부터 도펀트로 효율적으로 이동하여, 발광 효율이 보다 향상되기 때문이다.
보다 바람직하게는 이하의 조건을 만족시키는 호스트 재료 및 도펀트를 이용한다.
EgT(Dopant)+0.2≤EgT(HOST)(eV)
구체적인 예로서, 이하의 유기 화합물을 들 수 있다.
Figure 112008015854218-PCT00006
또한, 호스트 재료는 하기 화학식으로 표시되는 Si계 유기 화합물일 수도 있다.
Figure 112008015854218-PCT00007
본 발명의 유기 EL 소자는, 기판에 의해 지지되는 것이 바람직하다. 기판 재료에 대해서는 특별히 제한은 없고, 공지된 유기 EL 소자에 관용되고 있는 것, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱 또는 석영 등을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
양극 재료로는, 일함수가 4 eV 이상인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 이용된다. 구체적인 예로서는, Au 등의 금속, CuI, ITO(인듐 주석 산화물), SnO2 또는 ZnO 등의 유전성 투명 재료를 들 수 있다. 양극은, 예를 들면 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 상기 재료의 박막을 형성함으로써 제조할 수 있다. 발광층으로부터의 발광을 양극으로부터 취출하는 경우, 양극의 투과율은 10 ％보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 양극의 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 양극의 막 두께는 재료에도 의존하지만, 통상 10 nm 내지 1 μm, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 범위에서 선택된다.
음극 재료로는, 일함수가 4 eV 이하인 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물이 바람직하게 이용된다. 구체적인 예로서는 나트륨, 리튬, 알루미늄, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/구리 혼합물, Al/Al2O3, 인듐 등을 들 수 있다. 이 음극은, 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 재료의 박막을 형성함으로써 제조할 수 있다. 발광층으로부터의 발광을 음극으로부터 취출하는 경우, 음극의 투과율은 10 ％보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 음극의 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 음극의 막 두께는 재료에도 의존하지만, 통상 10 nm 내지 1 μm, 바람직하게는 50 내지 200 nm의 범위에서 선택된다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 고효율화를 위해서 필요에 따라서 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 설치할 수도 있다.
정공 수송층(정공 주입층을 포함함)은 양극으로부터 정공을 주입하는 기능, 정공을 수송하는 기능, 음극으로부터 주입된 전자를 방해(block)하는 기능 중 어느 것을 갖고 있는 것이면 된다.
정공 수송층을 구성하는 화합물의 구체적인 예로는, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 피라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸) 유도체, 아닐린계 공중합체, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 유기 실란 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 정공 수송층은 층을 구성하는 화합물 중 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 단층 구조일 수도 있고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조일 수도 있 다.
바람직하게는 정공 수송층을 구성하는 화합물은 카르바졸릴기를 갖거나 또는 m-위치 결합을 갖는 화합물이다. 이에 의해 화합물의 1 중항 에너지 레벨이나 3중항 에너지 레벨이 커지고, 고효율화에 효과적이다. 구체적으로는 일본 특허 공개 제2002-203683호 공보에 기재된 화합물을, 양극에 접하는 정공 수송층을 구성하는 화합물로서 이용하는 것이 바람직하다.
전자 수송층(전자 주입층을 포함함)은 음극으로부터 전자를 주입하는 기능, 전자를 수송하는 기능, 양극에서 주입된 정공을 방해하는 기능 중 어느 것을 가지는 것이면 된다.
전자 수송층을 구성하는 화합물로서는, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 카르바졸 유도체, 플루오레논 유도체, 안트라퀴노디메탄 유도체, 안트론 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드 유도체, 플루올레닐리덴메탄 유도체, 디스티릴피라진 유도체, 나프탈렌, 페릴렌 등의 방향환 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌 유도체, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체 또는 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 유기 실란 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층은 층을 구성하는 화합물의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 단층 구조일 수도 있고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조일 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서 전자 수송층이 π전자 결핍성 질소 함유 헤테로환을 분자 골격에 갖는 것이 바람직하다.
π전자 결핍성 질소 함유 헤테로환 유도체로서는, 벤즈이미다졸환, 벤즈트리아졸환, 피리디노이미다졸환, 피리미디노이미다졸환, 피리다지노이미다졸환으로부터 선택된 질소 함유 5원환의 유도체, 또는 피리딘환, 피리미딘환, 피라진환, 트리아진환으로 구성되는 질소 함유 6원환 유도체를 바람직한 예로서 들 수 있다.
구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112008015854218-PCT00008
Figure 112008015854218-PCT00009
질소 함유 5원환 유도체는, 바람직하게는 벤즈이미다졸환, 벤즈트리아졸환, 피리디노이미다졸환, 피리미디노이미다졸환, 피리다지노이미다졸환으로부터 선택된다. 바람직하게는 하기 화학식 I로 표시되는 화합물이다.
Figure 112008015854218-PCT00010
(식 중, L1은 n가의 연결기를 나타내고, X는 -O-, -S- 또는 =N-R1(R1은 수소 원자, 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 또는 헤테로환기를 나타냄)로 표시되고, Z1은 방향족환을 형성하는 기를 나타내고, n은 2 내지 6의 정수를 나타낸다.)
화학식 I중, L1은 n가의 연결기를 나타내고, 바람직하게는 탄소, 규소, 질소, 붕소, 산소, 황, 금속, 금속 이온 등으로 형성되는 연결기이고, 보다 바람직하게는 탄소 원자, 질소 원자, 규소 원자, 붕소 원자, 산소 원자, 황 원자, 방향족 탄화수소환, 방향족 헤테로환이고, 더욱 바람직하게는 탄소 원자, 규소 원자, 방향 족 탄화수소환, 방향족 헤테로환이다. L1로 표시되는 연결기의 구체적인 예로서는 이하의 것을 들 수 있다.
Figure 112008015854218-PCT00011
화학식 I에서 X는 -O-, -S- 또는 =N-R1을 나타낸다. R1은 수소 원자, 지방족 탄화수소기, 방향족 탄화수소기 또는 헤테로환기를 나타낸다.
R1로 표시되는 지방족 탄화수소기는 직쇄, 분지쇄 또는 환상 알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 특히 바람직하게는 탄소수 1 내지 8의 알킬기이고, 예를 들면 메틸, 에틸, iso-프로필, tert-부틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 시클로프로필, 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 들 수 있음), 알케닐기(바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 12, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 알케닐기이고, 예를 들면 비닐, 알 릴, 2-부테닐, 3-펜테닐 등을 들 수 있음), 알키닐기(바람직하게는 탄소수 2 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 2 내지 12, 특히 바람직하게는 탄소수 2 내지 8의 알키닐기이고, 예를 들면 프로피닐, 3-펜티닐 등을 들 수 있음)이고, 보다 바람직하게는 알킬기이다.
R1로 표시되는 아릴기는 단일환 또는 축합환의 아릴기이고, 바람직하게는 탄소수 6 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20, 더욱 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이다. 아릴기는 치환될 수도 있다. 예를 들면, 페닐, 2-메틸페닐, 3-메틸페닐, 4-메틸페닐, 2-메톡시페닐, 3-트리플루오로메틸페닐, 펜타플루오로페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 등을 들 수 있다.
R1로 표시되는 헤테로환기는 단일환 또는 축합환의 헤테로환기(바람직하게는 탄소수 1 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 10의 헤테로환기임)이고, 바람직하게는 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 셀레늄 원자 중 하나 이상을 포함하는 방향족 헤테로환기이다.
R1로 표시되는 헤테로환기의 구체적인 예로는, 예를 들면 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오펜, 셀레노펜, 푸란, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 피리딘, 피라진, 피리다진, 피리미딘, 트리아졸, 트리아진, 인돌, 인다졸, 푸린, 티아졸린, 티아졸, 티아디아졸, 옥사졸린, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 프탈라진, 나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 테트라졸, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 벤조트리아졸, 테트라자인덴, 카르바졸, 아제핀 등을 들 수 있고, 바람직하게는 푸란, 티오펜, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 프탈라진, 나프틸리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린이고, 보다 바람직하게는 푸란, 티오펜, 피리딘, 퀴놀린이고, 보다 더 바람직하게는 퀴놀린이다.
R1로 표시되는 지방족 탄화수소기, 아릴기, 헤테로환기는, 치환기를 가질 수도 있다. 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카르보닐아미노기, 아릴옥시카르보닐아미노기, 술포닐아미노기, 술파모일기, 카르바모일기, 알킬티오기, 아릴티오기, 술포닐기, 할로겐 원자, 시아노기, 헤테로환기이고, 보다 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 할로겐 원자, 시아노기, 헤테로환기이고, 보다 더 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 방향족 헤테로환기이고, 특히 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 방향족 헤테로환기이다.
R1로서 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 방향족 헤테로환기이고, 보다 바람직하게는 아릴기, 방향족 헤테로환기이고, 보다 더 바람직하게는 아릴기이다. X로서 바람직하게는 -O-, =N-R1이고, 보다 바람직하게는 =N-R1이고, 특히 바람직하게는 =N-Ar1(Ar1은 아릴기(바람직하게는 탄소수 6 내지 30, 보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20, 더욱 바람직하게는 탄소수 6 내지 12의 아릴기임), 방향족 헤테로환기(바 람직하게는 탄소수 1 내지 20, 보다 바람직하게는 탄소수 1 내지 12, 더욱 바람직하게는 탄소수 2 내지 10의 방향족 헤테로환기)이고, 바람직하게는 아릴기임)이다.
Z1은 방향족환을 형성하는 것에 필요한 원자군을 나타낸다. Z1로 형성되는 방향족환은 방향족 탄화수소환, 방향족 헤테로환 중 어느 것일 수도 있고, 구체적인 예로서는 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환, 트리아진환, 피롤환, 푸란환, 티오펜환, 셀레노펜환, 텔루로펜환, 이미다졸환, 티아졸환, 셀레나졸환, 텔루라졸환, 티아디아졸환, 옥사디아졸환, 피라졸환 등을 들 수 있다. 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환이다. 보다 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환, 피라진환이다. 보다 더 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환이다. 특히 바람직하게는 피리딘환이다.
Z1로 형성되는 방향족환은 또다른 환과 축합환을 형성할 수도 있고, 또한 치환기를 가질 수도 있다. 치환기로서는 예를 들면 R1로 표시되는 지방족 탄화수소기, 아릴기, 헤테로환기가 갖는 치환기로서 예시된 것을 들 수 있다.
화학식 I로 표시되는 화합물 중, 바람직한 것은 하기 화학식 II로 표시되는 화합물이다.
Figure 112008015854218-PCT00012
화학식 II 중, R11, R12 및 R13은 각각 화학식 I에 있어서의 R1과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다. Z11, Z12 및 Z13은 각각 화학식 I에 있어서의 Z1과 동일한 의미이고, 바람직한 범위도 동일하다. L11, L12 및 L13은 각각 연결기를 나타낸다. A, L11, L12 및 L13의 구체적인 예로는, 화학식 I에 있어서의 L1의 구체적인 예로서 열거된 것 중 3가의 것을 적용할 수 있다. L11, L12 및 L13으로서 바람직하게는 단일결합, 2가의 방향족 탄화수소환기, 2가의 방향족 헤테로환기, 및 이들의 조합으로 이루어지는 연결기이고, 보다 바람직하게는 단일결합이다. L11, L12 및 L13은 치환기를 가질 수도 있고, 치환기로는 예를 들면 R1로 표시되는 지방족 탄화수소기, 아릴기, 헤테로환기가 갖는 치환기로서 예시되어 있는 것을 들 수 있다.
Y는 질소 원자, 1,3,5-벤젠트리일기 또는 2,4,6-트리아진트리일기를 나타낸다. 1,3,5-벤젠트리일기는 2,4,6-위치에 치환기를 가질 수도 있다. 치환기로는, 예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 할로겐 원자 등을 들 수 있다.
화학식 I, 특히 화학식 II로 표시되는 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112008015854218-PCT00013
Figure 112008015854218-PCT00014
또한, 전자 수송층을 구성하는 화합물로서 하기 식(a) 및 (b)의 트리아진 골격을 갖는 유도체, 하기 식(c)의 피리미딘 골격을 갖는 유도체 및 하기 식(d)의 규소 화합물 및 하기 식(c)의 화합물을 사용할 수 있다.
Figure 112008015854218-PCT00015
(식 중, Ar1 내지 Ar4, Ar11 내지 Ar13, R11 내지 R14는 각각 치환 또는 비치환된 아릴기이고, 아릴기는 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 할로겐 등에 의해 치환된다.)
식(a) 내지 (e)의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
Figure 112008015854218-PCT00016
구체적으로는, 일본 특허 출원 제2002-299810호의 청구항 1의 카르바졸릴기를 1개 갖는 화합물이면서, 또한 3가 질소 함유 헤테로환을 갖는 화합물이 바람직하다. 보다 구체적으로는 일본 특허 출원 제2002-299810호에 기재된 구체적인 예 13 페이지로부터 19 페이지에 기재된 카르바졸릴기 1개 및 3가 질소 함유 헤테로환 을 갖는 화합물을 들 수 있다. 특히 바람직하게는, 높은 1 중항 에너지 레벨 및 3 중항 에너지 레벨을 얻는 수단으로서, 분자 골격내에 m-결합 부위를 갖는 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자는 전류 효율 또는 발광 효율을 더욱 올리기 위해서 필요에 따라서 정공 수송층 및 전자 수송층에 무기 재료를 첨가할 수도 있다. 또한, 바람직하게는 정공 수송층에 무기 재료를 이용할 수도 있다. 한편, 전류(발광) 효율을 더욱 올리기 위해서, 전자 수송층과 금속 음극 사이에 무기 재료를 이용할 수도 있다. 구체적으로는 Li, Mg, Cs 등의 알칼리 금속의 불화물 또는 산화물이다. 또한, 전자 수송층을 구성하는 반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, A1, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 하나 이상의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 또한, 전자 수송층을 구성하는 무기 화합물이 미결정 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 저감시킬 수 있다. 또한, 이러한 무기 화합물로서는, 상술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토류 금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토류 금속의 할로겐화물 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 전자 수송층은 일함수가 2.9 eV 이하인 환원성 도펀트를 함유할 수도 있다. 본 발명에 있어서 환원성 도펀트는 전자 주입 효율을 상승시키는 화합물이다.
또한, 본 발명에 있어서는, 음극과 유기 박막층과의 계면 영역에 환원성 도펀트가 첨가되어 있으면 바람직하고, 계면 영역에 함유되는 유기층의 적어도 일부를 환원시켜 음이온화한다. 바람직한 환원성 도펀트로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속의 산화물, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토류 금속의 산화물, 알칼리 토류 금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물 또는 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리금속 착체, 알칼리 토류 금속 착체, 희토류 금속 착체의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물이다.
바람직한 환원성 도펀트로는, Na(일함수: 2.36 eV), K(일함수: 2.28 eV), Rb(일함수: 2.16 eV) 및 Cs(일함수: 1.95 eV)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속, 또는 Ca(일함수: 2.9 eV), Sr(일함수: 2.0 내지 2.5 eV) 및 Ba(일함수: 2.52 eV)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 토류 금속을 들 수 있고, 일함수가 2.9 eV인 것이 특히 바람직하다. 이들 중에서 보다 바람직한 환원성 도펀트는 K, Rb 및 Cs로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알칼리 금속이고, 더욱 바람직하게는 Rb 또는 Cs이고, 특히 바람직하게는 Cs이다. 이들 알칼리 금속은 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입 영역에의 비교적 소량 첨가에 의해 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상 또는 장기 수명화가 도모된다.
알칼리 토류 금속 산화물로서는, 예를 들면 BaO, SrO, CaO 및 이들을 혼합한 BaxSr1-xO(0<x<1) 또는 BaxCaO1 -x(0<x<1)을 바람직한 것으로서 들 수 있다.
알칼리 산화물 또는 알칼리 불화물로는 LiF, Li2O, NaF 등을 들 수 있다. 알칼리 금속 착체, 알칼리 토류 금속 착체, 희토류 금속 착체로는 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알칼리 토류 금속 이온, 희토류 금속 이온 중 하나 이상을 함유하는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
또한, 배위자로는, 예를 들면 퀴놀리놀, 벤조퀴놀리놀, 아크리디놀, 페난트리디놀, 히드록시페닐옥사졸, 히드록시페닐티아졸, 히드록시디아릴옥사디아졸, 히드록시디아릴티아디아졸, 히드록시페닐피리딘, 히드록시페닐벤조이미다졸, 히드록시벤조트리아졸, 히드록시푸르보란, 비피리딜, 페난트롤린, 프탈로시아닌, 포르피린, 시클로펜타디엔, β-디케톤류, 아조메틴류 및 이들의 유도체 등을 들 수 있지만, 이것으로 한정되지 않는다.
또한, 환원성 도펀트는 바람직한 형태로서, 층 형상 또는 섬 형상으로 형성된다. 층 형상으로 이용할 때의 바람직한 막 두께는 0.05 내지 8 nm이다.
환원성 도펀트를 포함하는 전자 수송층의 형성 수법으로는, 저항 가열 증착법에 의해 환원성 도펀트를 증착시키면서 계면 영역을 형성하는 발광 재료 또는 전자 주입 재료인 유기물을 동시에 증착시키고, 유기물 중에 환원성 도펀트를 분산시키는 방법이 바람직하다. 분산 농도는 몰비로서 100:1 내지 1:100, 바람직하게는 5:1 내지 1:5이다. 환원성 도펀트를 층 형상으로 형성할 때는, 계면의 유기층인 발광 재료 또는 전자 주입 재료를 층 형상으로 형성한 후에, 환원성 도펀트를 단독 으로 저항 가열 증착법에 의해 증착시키고, 바람직하게는 막 두께 0.5 nm 내지 15 nm로 형성한다. 환원성 도펀트를 섬 형상으로 형성할 때는, 계면의 유기층인 발광 재료 또는 전자 주입 재료를 형성한 후에, 환원성 도펀트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착시키고, 바람직하게는 막 두께 0.05 내지 1 nm로 형성한다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 정공 또는 전자 수송층을 구성하는 물질로서 절연체 또는 반도체의 무기 화합물을 사용할 수도 있다. 정공 또는 전자 수송층이 반도체로 구성되어 있으면, 전류의 누설을 효과적으로 방지하고, 정공 또는 전자 주입성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자는 제조법에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래의 유기 EL 소자에 사용되는 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 구체적으로는 진공 증착법, 캐스팅법, 도포법, 스핀 코팅법 등에 의해 형성할 수 있다.
실시예 및 비교예에서 하기 화학식에 나타낸 화합물을 사용하였다. 이들 화합물의 특성을 하기에 기재하는 방법으로 측정하였다.
Figure 112008015854218-PCT00017
(Me는 메틸기를 나타낸다.)
(1) 이온화 포텐셜(Ip)
이온화 포텐셜은, 재료에 모노크로메이터로 분광한 중수소 램프의 빛(여기광)을 조사하고, 방출된 광전자 방출을 일렉트로미터로 측정하여, 얻어진 광전자 방출의 조사 광자 에너지 곡선으로부터의 광전자 방출의 임계값을 외삽법에 의해 구하는 등의 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들면, 유사한 시판용 대기 중 자외선 광전자 분석 장치 AC-1(리켄 게이끼 가부시끼가이샤 제조)에 의해 측정할 수 있다.
구체적으로는 유리 기판 상에, 이소프로필알코올->물->이소프로필알코올의 순서로 각 5 분간 초음파 세정하고, 30 분간 더 UV 세정하였다. 다음에 진공 증착 장치를 이용하여 성막함으로써 측정 대상 물질의 박막 시료를 제조하였다. 성막에는, 쇼와 진공(주) 제조 SGC-8MII를 이용하여 도달 진공도 5.3×10-4 Pa 이하에서 증착 속도 2 Å/s로 2000 Å 제조하였다.
이온화 포텐셜은 대기 중 광전자 분광 장치(사용 기기: 리켄 게이끼(주) 제조, AC-1)를 이용하여 측정하였다. 상기 기기에 있어서, 중수소 램프의 자외선을 분광기로 분광한 빛을 박막 시료에 조사하고, 방출되는 광전자를 오픈 카운터로 계측하였다.
이온화 포텐셜이 6.0 eV 이하인 경우, 종축을 양자 수율의 평방근, 횡축을 조사광의 에너지(Δ=0.05 eV 간격으로 측정)로 하여 플로팅한 광전자 스펙트럼에 대하여, 백 그라운드와 양자 수율의 평방근과의 교점을 이온화 포텐셜로 하였다.
이온화 포텐셜이 6.0 eV보다 큰 경우, UPS(자외 광전자 분광법) 측정에 의해 얻어진 HOMO 레벨값을 환산함으로써 결정하였다.
(2) 1 중항 에너지 레벨(EgS)
화합물을 톨루엔에 용해시켜 10-5 mo1/리터의 용액으로 하였다. 분광 광도계(히타치사 제조 U3410)로써 흡수 스펙트럼을 계측하고, 자외 흡수 스펙트럼의 장파장측의 상승(rising edge)에 대하여 접선을 그어 횡축과의 교점인 파장(흡수 말단)을 구하였다. 이 파장을 에너지값으로 환산하여 1 중항 에너지 레벨값을 구하 였다.
(3) 3 중항 에너지 레벨(EgT)
최저 여기 3 중항 에너지 레벨 EgT는 이하와 같이 측정하였다. 농도 10 μmol/l, 용매: EPA(디에틸에테르:이소펜탄:이소프로필알코올=5:5:2 용적비), 온도 77 K, 석영 셀을 이용하고, 스펙스(SPEX)사의 플루오로로그II(FLUOROLOGII)를 이용하여 측정하였다. 얻어진 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대하여 접선을 그어 횡축과의 교점인 파장(발광 말단)을 구하였다. 이 파장을 에너지값으로 환산하였다.
(4) 전자 친화력(Af)
전자 친화력(Af)은 이하의 방법에 의해 산출하였다.
Af=Ip-EgS(eV)
(5) 자외 발광 영역의 피크 파장
자외 발광 영역의 피크 파장은 이하의 방법으로 측정하였다. 농도 10 μmol/l, 용매: 염화메틸렌, 온도 296 K, 석영 셀을 이용하고, 여기광을 상기 석영 셀에 넣은 시료에 조사하여 형광 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 형광 스펙트럼으로부터 피크 파장을 결정하였다.
피크 파장은 스펙스(SPEX)사의 플루오로로그II(FLUOROLOGII) 또는 히타치사 제조 F4500 등 시판용 장치로 측정 가능하다.
(6) 소자로부터의 발광 피크 파장 강도 대비
소자의 EL 휘도를 100 cd/m2로 설정하고, 그의 발광 스렉트럼을 측정하였다. 발광 스펙트럼은 분광기에 의해 측정하였다. 한편, 1 중항 에너지 레벨 측정과 동일한 조건에서 제조한 피측정 시료의 형광 스렉트럼 또는 상기 (3) 삼중항 에너지 레벨에 기재된 방법으로 인광 스렉트럼을 측정하고, 각 도펀트 착체의 피크 발광 파장을 결정하였다.
이러한 각 피크 파장에 있어서, 소자의 EL 발광에 있어서의 상기 도펀트의 발광 강도를 결정하였다. 이 값과 상기 소자의 발광 피크 파장에서의 발광 강도로부터 발광 강도비를 결정하였다.
실시예 1
25 mm×75 mm×1.1 mm 두께의 ITO 투명 전극 장착 유리 기판(디오마틱사 제조)을 이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5 분간 행한 후, UV 오존 세정을 30 분간 행하였다. 세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착시키고, 우선 투명 전극 라인이 형성된 측의 면 상에, 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 40 nm의 HIM(EgS=3.3 eV, EgT=2.5 eV)막을 저항 가열 증착에 의해 성막하였다. 이 HIM막은 정공 수송층(정공 주입층)으로서 기능한다. HIM의 성막에 이어서, 이 막 위에 막 두께 40 nm의 TCTA(EgS=3.3 eV, EgT=3.0 eV)막(정공 수송층)을 저항 가열 증착에 의해 성막하였다.
다음에, TCTA 막 위에, 막 두께 20 nm로 화합물(A)를 호스트 재료(Ip=6.0 cV, EgS=3.4 eV, EgT=2.9 eV, Af=2.6 eV)로서 증착시켜 발광층을 성막하였다. 동시에 자외 발광성 도펀트로서 Ir 금속 착체 화합물(B1)(자외 발광 영역의 피크 파장 414 nm(77 K), Ip=5.3 eV, EgS=3.0 eV, EgT=3.1 eV, Af=2.3 eV)을 첨가하였다. 발광층 중에서의 금속 착체 화합물(B1)의 농도는 7.5 중량％로 하였다. 또한, 막 두께 20 nm로 화합물(A)를 호스트 재료로서 증착시켜 발광층을 성막하였다. 동시에 가시 발광성 도펀트로서 Ir 금속 착체 화합물(C)(Ip=5.65 eV, EgS=2.58 eV, EgT=2.6 eV, Af=3.07 eV)를 첨가하였다. 발광층 중에서의 금속 착체 화합물(C)의 농도는 7.5 중량％로 하였다. 이 적층막은 발광층으로서 기능한다.
이 막 위에 막 두께 25 nm의 화합물(D)(EgS=3.8 eV, EgT=2.9 eV)를 성막하였다. 이 막은 전자 수송층으로서 기능한다. 이 막 위에 막 두께 5 nm의 Alq3(EgS=2.7 eV, EgT=2.1 eV)를 더 성막하였다. 이 막은 전자 수송층(전자 주입층)으로서 기능한다. 이 후 불화리튬을 0.1 nm의 두께로 증착시키고, 이어서 알루미늄을 150 nm의 두께로 증착시켰다. 이 Al/LiF는 음극으로서 기능한다. 이와 같이 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.
얻어진 소자를 밀봉한 후, 통전 시험을 행한 결과, 전압 6.0 V, 전류 밀도 0.4 mA/cm2로써 발광 휘도 125 cd/m2의 청녹색 발광이 얻어졌고, 발광 효율은 31 cd/A였다.
또한, 본 제조 소자를 휘도 100 cd/m2로 발광시켜, 그의 EL 스펙트럼을 측정하였다. 그의 피크 파장은 486 nm였다. 상기 EL 스펙트럼으로 상기 착체(B1)의 발광 강도(발광 파장 피크(414 nm))는 0이었으므로, 강도비는 0이었다.
실시예 2
실시예 1에서 자외 발광성 도펀트로서 화합물(B1) 대신에 화합물(B2)(자외 발광 영역의 피크 파장 400 nm, Ip=5.1 eV, EgS=3.54 eV(흡수단), EgT=3.3 eV, Af=1.56 eV)를 이용하여 동일하게 소자를 제조하였다.
그 결과로 얻어진 소자를 밀봉한 후, 통전 시험을 행한 결과, 전압 7.0 V, 전류 밀도 0.35 mA/cm2로써, 발광 휘도 105 cd/m2의 청녹색 발광이 얻어졌고, 발광 효율은 30 cd/A였다.
또한, 본 제조 소자를 휘도 100 cd/m2로 발광시켜 그의 EL 스렉트럼을 측정하였다. 그의 피크 파장은 486 nm였다. 상기 EL 스펙트럼에서 상기 착체(B2)의 발광 강도(발광 파장 피크(400 nm))는 0이었으므로, 강도비는 0이었다.
본 발명의 청색 발광 유기 EL 소자는 발광 효율이 높으며 수명이 길고, 청색을 비롯한 각 색의 유기 EL용 재료로서 사용 가능하므로, 각종 표시 소자, 디스플레이, 백 라이트, 조명 광원, 표지, 간판, 인테리어 등의 분야에 적용할 수 있고, 특히 컬러 디스플레이의 표시 소자로서 적합하다.

Claims (11)

  1. 양극과 음극 사이에, 적어도 발광층을 갖고,
    상기 발광층은 호스트 재료 및 복수개의 도펀트를 함유하며,
    상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상은 자외 발광성을 갖는, 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자외 발광성을 갖는 도펀트의 자외 발광 영역의 피크가 450 nm 이하인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자외 발광성을 갖는 도펀트의 삼중항 에너지 갭이 다른 도펀트보다 큰 것인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 이온화 포텐셜이 상기 호스트 재료보다 작은 것인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 전자 친화력이 상기 호스트 재료보다 작은 것인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상의 도펀트가 중금속 착체인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도펀트가 전부 중금속 착체인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 중금속 착체 중 하나 이상이 카르벤 착체 또는 피라졸계 착체인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도펀트 중 하나 이상이 상기 호스트 재료의 이온화 포텐셜보다 작은 값을 갖고, 소자로부터의 발광 피크 파장 강도 대비로 1/10 이하의 발광 강도를 갖는 것인 유기 전계 발광 소자.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 발광층과 양극 및/또는 음극 사이에 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 갖고, 또한 상기 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지갭 값이 상기 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 하나 이상의 화합물의 삼중항 에너지갭 값보다 작은 것인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 중금속 착체 중 하나 이상의 삼중항 에너지갭 값이 상기 정공 수송층 및/또는 전자 수송층을 구성하는 하나 이상의 화합물의 삼중항 에너지갭 값보다 0.2 eV 이상 작은 것인 청색 발광 유기 전계 발광 소자.
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