KR20080067338A

KR20080067338A - 유기 전계발광 소자

Info

Publication number: KR20080067338A
Application number: KR1020087010833A
Authority: KR
Inventors: 다까시 아라까네; 히또시 구마; 겐이찌 후꾸오까; 히로시 야먀모또; 치시오 호소까와
Original assignee: 이데미쓰 고산 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-07-18
Also published as: US20070104977A1; TW200731855A; JPWO2007052759A1; WO2007052759A1; KR101364423B1; EP1947708A1; TWI439172B; JP5280687B2; CN101331627A

Abstract

본 발명은 음극 (80)과 양극 (20) 사이에 적어도 발광층 (50)과 전자 수송층 (60)을 포함하고, 전자 수송층 (60)이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하고, 발광층 (50)이 에너지갭 2.8 eV 이하의 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 재료와, 인데노페릴렌 유도체로 이루어지는 도펀트 재료를 함유하는 유기 전계발광 소자 (1)을 제공한다.

<화학식 1>

A-B

(식 중, A는 탄소환 3 이상의 방향족 탄화수소기이고, B는 치환될 수도 있는 복소환기이다.)

<화학식 2>

X-(Y)_n

(식 중, X는 탄소환 3 이상의 축합 방향족환기이고, Y는 치환 또는 비치환의 아릴기, 치환 또는 비치환의 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 아릴알킬기 및 치환 또는 비치환의 알킬기로부터 선택되는 기이다. n은 1 내지 6의 정수이고, n이 2 이상인 경우는 Y는 동일하거나 상이할 수도 있다.)

유기 전계발광 소자, 발광층, 전자 수송층, 호스트 재료, 도펀트 재료, 인데노페릴렌 유도체

Description

유기 전계발광 소자 {ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}

본 발명은 유기 전계발광(EL) 소자에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 수명이 길고, 고발광 효율이며, 적색 발광이 얻어지는 유기 EL 소자에 관한 것이다.

유기 EL 소자는 전계를 인가함으로써, 양극으로부터 주입된 정공과 음극으로부터 주입된 전자의 재결합 에너지에 의해 형광 물질이 발광하는 원리를 이용한 자발광 소자이다.

이스트만·코닥사의 C. W. Tang 등에 의한 적층형 소자에 의한 저전압 구동 유기 EL 소자의 보고(비특허 문헌 1)가 이루어진 이래, 유기 재료를 구성 재료로 하는 유기 EL 소자에 관한 연구가 활발히 행해지고 있다.

Tnag 등은, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄을 발광층에, 트리페닐디아민 유도체를 정공 수송층에 이용한 적층 구조를 채용하고 있다. 적층 구조의 이점으로는, 발광층에의 정공의 주입 효율을 높일 수 있고, 음극에 주입된 전자를 블록하여 재결합에 의해 생성하는 여기자의 생성 효율을 높일 수 있고, 발광층 내에서 생성된 여기자를 밀폐할 수 있다는 것 등을 들 수 있다. 이 예와 같이 유기 EL 소자의 소자 구조로는, 정공 수송(주입)층, 전자 수송 발광층의 2층형, 또는 정공 수송(주입)층, 발광층, 전자 수송(주입)층의 3층형 구조 등이 잘 알려져 있다. 이러한 적 층형 구조 소자에서는 주입된 정공과 전자의 재결합 효율을 높이기 위해서, 소자 구조나 형성 방법에 여러 가지 고안이 이루어지고 있다.

유기 EL 소자에 이용하는 발광 재료로는, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄 착체 등의 킬레이트 착체, 쿠마린 착체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 비스스티릴아릴렌 유도체, 옥사디아졸 유도체 등의 발광 재료가 알려져 있고, 이들은 청색부터 적색까지의 가시 영역의 발광이 얻어지는 것이 보고되어 있으며 컬러 표시 소자의 실현이 기대되고 있다(예를 들면 특허 문헌 1 내지 3 등). 그러나 그의 발광 효율이나 수명은 실용 가능한 수준까지 도달하지 않아 불충분하였다. 또한, 풀컬러 디스플레이에는 색의 3원색(청색, 녹색, 적색)이 요구되지만, 그 중에서도 고효율인 적색 소자가 요구되고 있다.

최근에는 예를 들면 특허 문헌 4에는, 나프타센 또는 펜타센 유도체를 발광층에 첨가한 적색 발광 소자가 개시되어 있다. 그러나 이 발광 소자는 적색 순도는 우수하지만, 인가 전압이 11 V로 높고, 휘도의 반감 시간은 약 150 시간으로 불충분하였다. 특허 문헌 5에는 디시아노메틸렌(DCM)계 화합물을 발광층에 첨가한 소자가 개시되어 있지만, 적색의 순도가 불충분하였다. 특허 문헌 6에는 아민계 방향족 화합물을 발광층에 첨가한 적색 발광 소자가 개시되어 있지만, 이 발광 소자는 CIE 색도(0.64,0.33)와 색 순도는 좋지만, 구동 전압이 높았다. 특허 문헌 7, 8에 아민계 방향족 화합물과 Alq를 발광층에 이용한 소자가 개시되어 있다. 그러나 이 소자는 적색 발광하지만, 저효율이고 단수명이었다.

또한 특허 문헌 9에는 아민계 방향족 화합물과 DPVDPAN을 발광층에 이용한 소자가 개시되어 있지만, 고효율인 소자는 발광색이 주황색이고, 적색 발광하는 소자는 저효율이었다.

특허 문헌 10에는 디시아노안트라센 유도체와 인데노페릴렌 유도체를 발광층에, 금속 착체를 전자 수송층에 이용한 소자가 개시되어 있지만, 발광색이 적등색이었다.

특허 문헌 11에는 나프타센 유도체와 인데노페릴렌 유도체를 발광층에, 전자 수송층에 나프타센 유도체를 이용한 소자가 공개되어 있지만, 실용적인 효율은 얻지 못했다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 (평)8-239655호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 (평)7-138561호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 (평)3-200289호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 (평)8-311442호 공보

특허 문헌 5: 일본 특허 공개 (평)3-162481호 공보

특허 문헌 6: 일본 특허 공개 제2001-81451호 공보

특허 문헌 7: WO 01/23497 공보

특허 문헌 8: 일본 특허 공개 제2003-40845호 공보

특허 문헌 9: 일본 특허 공개 제2003-81924호 공보

특허 문헌 10: 일본 특허 공개 제2001-307885호 공보

특허 문헌 11: 일본 특허 공개 제2003-338377호 공보

비특허 문헌 1: C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51 권, 913페이지, 1987년

본 발명의 목적은 복잡한 소자 구성을 이용하지 않고, 실용적인 효율과 수명을 갖는 발광 유기 EL 소자를 제공하는 것이다.

<발명의 개시>

본 발명에 따르면, 이하의 유기 EL 소자가 제공된다.

1. 음극과 양극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하고, 상기 전자 수송층이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 발광층이 에너지갭 2.8 eV 이하의 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 재료와, 인데노페릴렌 유도체를 포함하는 도펀트 재료를 함유하는 유기 전계발광 소자.

A-B

X-(Y)_n

(식 중, X는 탄소환 3 이상의 축합 방향족환기이고, Y는 치환 또는 비치환의 아릴기, 치환 또는 비치환의 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 아릴알킬기 및 치환 또는 비치환의 알킬기로부터 선택되는 기이다. n은 1 내지 6의 정수이고, n 이 2 이상인 경우는 Y는 동일하거나 상이할 수도 있다.)

2. 상기 1에 있어서, 상기 전자 수송층이 함유하는 화학식 1로 표시되는 화합물이 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 화합물인 유기 전계발광 소자.

3. 상기 2에 있어서, 상기 전자 수송층이 함유하는 화학식 1로 표시되는 화합물이 질소 함유 복소환 화합물인 유기 전계발광 소자.

4. 상기 3에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 질소 함유 복소환 화합물인 유기 전계발광 소자.

5. 상기 4에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 벤조이미다졸 유도체인 유기 전계발광 소자.

(식 중, R은 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, m은 0 내지 4의 정수이며, R¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, R²는 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, L은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐렌기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐렌기 또는 치환기를 가질 수도 있는 플루오레닐렌기이고, Ar¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐기 또는 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐기이다.)

6. 상기 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 화학식 2에서 X가 나프타센, 피 렌, 안트라센, 페릴렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐 및 아세나프틸플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 함유하는 축합 방향족환기인 유기 전계발광 소자.

7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 나프타센 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 또는 디벤조크리센 유도체인 유기 전계발광 소자.

8. 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 발광층의 도펀트 재료인 인데노페릴렌 유도체가 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체인 유기 전계발광 소자.

9. 상기 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도핑 농도가 0.1 내지 10 ％인 유기 전계발광 소자.

10. 상기 9에 있어서, 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도핑 농도가 0.5 내지 2 ％인 유기 전계발광 소자.

11. 상기 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 발광색이 주황색 내지 적색인 유기 전계발광 소자.

이와 같이, 본 발명에서는 전자 수송층용 및 발광층용의 재료로서 바람직한 화합물을 선택함으로써, 고효율인 유기 EL 소자를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 구성에 의해 전자 수송층에서의 여기자 생성이 억제되고, 전자 수송층으로부터의 미소한 발광을 더욱 저수준까지 억제한 고색 순도인 유기 EL 소자가 얻어진다. 또 한, 동일한 이유에 의해 소자의 장기 수명화가 도모된다.

본 발명에 따르면, 고효율이고 수명이 길며 색 순도가 우수한 발광 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 유기 EL 소자에 따른 하나의 실시 형태를 도시한 도면이다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명의 유기 EL 소자는 음극과 양극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하고, 전자 수송층이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하며, 발광층이 에너지갭이 2.8 eV 이하의 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 재료와, 인데노페릴렌 유도체를 포함하는 도펀트 재료를 함유한다.

<화학식 1>

A-B

<화학식 2>

X-(Y)_n

(식 중, X는 탄소환 2 이상의 축합 방향족환기이고, Y는 치환 또는 비치환의 아릴기, 치환 또는 비치환의 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 아릴알킬기 및 치환 또는 비치환의 알킬기로부터 선택되는 기이다. n은 1 내지 6의 정수이고, n이 2 이상의 경우는 Y는 동일하거나 상이할 수도 있음)

도 1은 본 발명의 유기 EL 소자의 일례를 나타내는 단면도이다.

유기 EL 소자 (1)은 기판 (10) 상에 양극 (20), 정공 주입층 (30), 정공 수송층 (40), 발광층 (50), 전자 수송층 (60), 전자 주입층 (70) 및 음극 (80)을 이 순서대로 적층한 구성을 하고 있다. 그 밖에, 유기 EL 소자는 여러 가지 구성을 취할 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자에서, 전자 수송층이 함유하는 화학식 1로 표시되는 화합물은 바람직하게는 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 복소환 화합물을 1종 이상 함유한다. 보다 바람직하게는 질소 함유 복소환 화합물이다.

질소 함유 복소환 화합물은 더욱 바람직하게는 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 질소 함유 복소환 화합물을 1종 이상 함유한다. 질소 함유 복소환 화합물로서, 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 벤조이미다졸 유도체를 예시할 수 있다.

<화학식 3>

<화학식 4>

(식 중, R은 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,

m은 0 내지 4의 정수이며,

R¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,

R²는 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,

L은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐렌기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐렌기 또는 치환기를 가질 수도 있는 플루오레닐렌기이고,

Ar¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐기 또는 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐기이다.)

화학식 4로 표시되는 벤조이미다졸 유도체는 바람직하게는 m이 0, R²가 아릴기, L이 탄소수 6 내지 30(보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20)의 아릴렌기 및 Ar¹이 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.

발광층의 호스트 재료인 화학식 2에서, X는 바람직하게는 나프타센, 피렌, 안트라센, 페릴렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐, 아세나프틸플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 함유하는 기이다. 보다 바람직하게는 나프타센 골격 또는 안트라센 골격을 함유한다. Y는 바람직하게는 탄소수 12 내지 60의 아릴기, 디아릴아미노기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 12 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 12 내지 40의 디아릴아미노기이다. n은 바람직하게는 2이다.

본 발명의 유기 EL 소자의 발광층은 바람직하게는 화학식 2로 표시되는 화합물로서, 나프타센 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 및 디벤조크리센 유도체로부터 선택되는 1종 이상을 함유한다. 보다 바람직하게는 나프타센 유도체 또는 디아미노안트라센 유도체를 함유한다.

또한, 화학식 2로 표시되는 화합물은 Eg가 2.8 eV 이하이다. 통상, 2.5 내지 1.0 eV이다.

발광층이 함유하는 도펀트 재료인 인데노페릴렌 유도체는, 바람직하게는 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체이다.

본 발명의 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도핑 농도는, 바람직하게는 0.1 내지 10 ％, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2 ％이다.

본 발명의 유기 EL 소자의 발광색은 주황색 내지 적색인 것이 바람직하다.

[유기 EL 소자의 구성]

이하에 본 발명에 이용되는 유기 EL 소자의 대표적인 구성예를 도시한다. 물론, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.

(1) 양극/발광층/전자 수송층/음극

(2) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극

(3) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극

(4) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극

(5) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극

(6) 양극/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극

(7) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극

(8) 양극/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극

(9) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극

(10) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극

(11) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/절연층/음극

등의 구조를 들 수 있다.

이들 중에서 통상 (2), (3), (4), (5), (8), (9), (11)의 구성이 바람직하게 이용된다.

[투광성 기판]

본 발명의 유기 EL 소자는 기판 상에서 제조한다. 기판으로부터 빛을 취출할 때는 투광성 기판을 이용한다. 여기서 말하는 투광성 기판은 유기 EL 소자를 지지하는 기판이고, 400 내지 700 nm의 가시 영역의 빛의 투과율이 50 ％ 이상이고, 평활인 기판이 바람직하다.

구체적으로는 유리판, 중합체판 등을 들 수 있다. 유리판으로는 특히 소다석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미노규산 유리, 붕소규소산 유리, 바륨붕소규소산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한 중합체판으로는 폴리카르보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르설파이드, 폴리설폰 등을 들 수 있다.

[양극]

유기 박막 EL 소자의 양극은 정공을 정공 수송층 또는 발광층에 주입하는 역 할을 담당하는 것으로, 4.5 eV 이상의 일함수를 갖는 것이 효과적이다. 본 발명에 이용되는 양극 재료의 구체예로는, 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 산화인듐아연 합금(IZO), 금, 은, 백금, 구리 등을 적용할 수 있다.

이들 재료는 단독으로 이용할 수도 있지만, 이들 재료끼리의 합금이나, 그 밖의 원소를 첨가한 재료도 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

양극은 이들 전극 물질을 증착법이나 스퍼터링법 등의 방법으로 박막을 형성시킴으로써 제조할 수 있다.

발광층으로부터의 발광을 양극으로부터 취출하는 경우, 양극의 발광에 대한 투과율은 10 ％보다 크게 하는 것이 바람직하다. 또한 양극의 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하가 바람직하다. 양극의 막 두께는 재료에 따라서도 다르지만, 통상 10 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 범위에서 선택된다.

[발광층]

유기 EL 소자의 발광층은 이하의 기능을 겸비하는 것이다. 즉,

(i) 주입 기능: 전계 인가시에 양극 또는 정공 주입·수송층으로부터 정공을 주입할 수 있고, 음극 또는 전자 주입·수송층으로부터 전자를 주입할 수 있는 기능

(ii) 수송 기능: 주입한 전하(전자와 정공)를 전계의 힘으로 이동시키는 기능

(iii) 발광 기능: 전자와 정공의 재결합의 장소를 제공하고, 이것을 발광으로 연결시키는 기능이 있다.

단, 정공의 주입 용이성과 전자의 주입 용이성에 차이가 있을 수도 있고, 또한 정공과 전자의 이동도로 표시되는 수송능에 대소가 있을 수도 있지만, 어느 한 쪽의 전하를 이동시키는 것이 바람직하다.

이 발광층을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 증착법, 스핀 코팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 발광층은 특히 분자 퇴적막인 것이 바람직하다.

여기서 분자 퇴적막이란, 기상 상태의 재료 화합물로부터 침착되어 형성된 박막이나, 용액 상태 또는 액상 상태의 재료 화합물로부터 고체화되어 형성된 막의 것이고, 통상 이 분자 퇴적막은 LB법에 의해 형성된 박막(분자 누적막)과는 응집 구조, 고차 구조의 차이나, 그것에 기인하는 기능적인 차이에 의해 구분할 수 있다.

또한, 일본 특허 공개 (소)57-51781호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 수지 등의 결착제와 재료 화합물을 용제에 녹여 용액으로 한 후, 이것을 스핀 코팅법 등에 의해 박막화함으로써도 발광층을 형성할 수 있다.

[정공 주입, 수송층]

정공 수송층은 발광층에의 정공 주입을 도와서, 발광 영역까지 수송하는 층으로서 정공 이동도가 크고, 이온화 에너지가 통상 5.5 eV 이하로 작다. 이러한 정공 주입, 수송층으로는 보다 낮은 전계 강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하고, 또한 정공의 이동도가 예를 들면 10⁴ 내지 10⁶ V/cm의 전계 인가시에 적어도 10^-4 ㎠/V·초이면 바람직하다.

정공 수송층을 형성하는 재료로는, 상기 바람직한 성질을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 종래 광 도전 재료에서 정공의 전하 수송 재료로서 관용되어 있는 것이나, EL 소자의 정공 주입층에 사용되는 공지된 것 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.

구체예로서 예를 들면, 트리아졸 유도체(미국 특허 3,112,197호 명세서 등 참조), 옥사디아졸 유도체(미국 특허 3,189,447호 명세서 등 참조), 이미다졸 유도체(일본 특허 공고 (소)37-16096호 공보 등 참조), 폴리아릴알칸 유도체(미국 특허3,615,402호 명세서, 동 제3,820,989호 명세서, 동 제3,542,544호 명세서, 일본 특허 공고 (소)45-555호 공보, 동51-10983호 공보, 일본 특허 공개 (소)51-93224호 공보, 동55-17105호 공보, 동56-4148호 공보, 동55-108667호 공보, 동55-156953호 공보, 동56-36656호 공보 등 참조), 피라졸린 유도체 및 피라졸론 유도체(미국 특허 제3,180,729호 명세서, 동 제4,278,746호 명세서, 일본 특허 공개 (소)55-88064호 공보, 동55-88065호 공보, 동49-105537호 공보, 동55-51086호 공보, 동56-80051호 공보, 동56-88141호 공보, 동57-45545호 공보, 동54-112637호 공보, 동55-74546호 공보 등 참조), 페닐렌디아민 유도체(미국 특허 제3,615,404호 명세서, 일본 특허 공고 (소)51-10105호 공보, 동46-3712호 공보, 동47-25336호 공보, 일본 특허 공개 (소)54-53435호 공보, 동54-110536호 공보, 동54-119925호 공보 등 참조), 아릴아민 유도체(미국 특허 제3,567,450호 명세서, 동 제3,180,703호 명세서, 동 제 3,240,597호 명세서, 동 제3,658,520호 명세서, 동 제4,232,103호 명세서, 동 제4,175,961호 명세서, 동 제4,012,376호 명세서, 일본 특허 공고 (소)49-35702호 공보, 동39-27577호 공보, 일본 특허 공개 (소)55-144250호 공보, 동56-119132호 공보, 동56-22437호 공보, 서독 특허 제1,110,518호 명세서 등 참조), 아미노 치환 칼콘 유도체(미국 특허 제3,526,501호 명세서 등 참조), 옥사졸 유도체(미국 특허 제3,257,203호 명세서 등에 개시된 것), 스티릴안트라센 유도체(일본 특허 공개 (소)56-46234호 공보 등 참조), 플루오레논 유도체(일본 특허 공개 (소)54-110837호 공보 등 참조), 히드라존 유도체(미국 특허 제3,717,462호 명세서, 일본 특허 공개 (소)54-59143호 공보, 동55-52063호 공보, 동55-52064호 공보, 동55-46760호 공보, 동55-85495호 공보, 동57-11350호 공보, 동57-148749호 공보, 일본 특허 공개 (평)2-311591호 공보 등 참조), 스틸벤 유도체(일본 특허 공개 (소)61-210363호 공보, 동 제61-228451호 공보, 동61-14642호 공보, 동61-72255호 공보, 동62-47646호 공보, 동62-36674호 공보, 동62-10652호 공보, 동62-30255호 공보, 동60-93455호 공보, 동60-94462호 공보, 동60-174749호 공보, 동60-175052호 공보 등 참조), 실라잔 유도체(미국 특허 제4,950,950호 명세서), 폴리실란계(일본 특허 공개 (평)2-204996호 공보), 아닐린계 공중합체(일본 특허 공개 (평)2-282263호 공보), 일본 특허 공개 (평)1-211399호 공보에 개시되어 있는 도전성 고분자 올리고머(특히 티오펜올리고머) 등을 들 수 있다.

바람직하게는 이하의 화학식 4로 나타내는 재료가 이용된다.

<화학식 4>

Q1-G-Q2

(식 중, Q1 및 Q2는 적어도 하나의 3급 아민을 갖는 부위이고, G는 연결기임)

더욱 바람직하게는 이하의 화학식 5로 나타내는 아민 유도체이다.

(식 중, Ar¹ 내지 Ar⁴는 치환 또는 비치환의 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족환, 또는 치환 또는 비치환의 핵 원자수 5 내지 50의 복소 방향족환이다. R¹, R²는 치환기이고, s, t는 각각 0 내지 4의 정수이다.

Ar¹ 및 Ar², Ar³ 및 Ar⁴는 각각 연결하여 환상 구조를 형성할 수도 있다.

R¹, R²는 각각 연결하여 환상 구조를 형성할 수도 있다.)

Ar¹ 내지 Ar⁴의 치환기, 및 R¹, R²는 치환 또는 비치환의 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족환, 치환 또는 비치환의 핵 원자수 5 내지 50의 복소 방향족환, 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 탄소수 1 내지 50의 알킬아릴기, 탄소수 1 내지 50의 아랄킬기, 스티릴기, 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족환 또는 핵 원자수 5 내지 50의 복소 방향족환으로 치환된 아미노기, 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족환 또는 핵 원자수 5 내지 50의 복소 방향족환으로 치환된 아미노기로 치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족환 또는 핵 원자수 5 내지 50의 복소 방향족환이다.

정공 수송층은 추가로 정공의 주입을 돕기 위해서 별도 정공 주입층을 설치할 수도 있다. 정공 주입층의 재료로는 정공 수송층과 마찬가지의 재료를 사용할 수 있지만, 포르피린 화합물(일본 특허 공개 (소)63-2956965호 공보 등에 개시된 것), 방향족 3급 아민 화합물 및 스티릴아민 화합물(미국 특허 제4,127,412호 명세서, 일본 특허 공개 (소)53-27033호 공보, 동54-58445호 공보, 동54-149634호 공보, 동54-64299호 공보, 동55-79450호 공보, 동55-144250호 공보, 동56-119132호 공보, 동61-295558호 공보, 동61-98353호 공보, 동63-295695호 공보 등 참조), 특히 방향족 3급 아민 화합물을 이용하는 것이 바람직하다.

또한, 미국 특허 제5,061,569호에 기재되어 있는 2개의 축합 방향족환을 분자 내에 갖는, 예를 들면 4,4'-비스(N-(1-나프틸)-N-페닐아미노)비페닐(이하 NPD라 약기함), 또한 일본 특허 공개 (평)4-308688호 공보에 기재되어 있는 트리페닐아민 유닛이 3개 스타버스트(star-burst)형으로 연결된 4,4',4"-트리스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)트리페닐아민(이하 MTDATA라 약기함) 등을 들 수 있다.

특히 바람직하게는 화학식 4 또는 5로 나타내는 재료이다.

또한, 방향족 디메틸리딘계 화합물 이외에 p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물도 정공 주입층의 재료로서 사용할 수 있다.

정공 주입, 수송층은 상술한 화합물을, 예를 들면 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 공지된 방법에 의해 박막화함으로써 형성할 수 있다. 정 공 주입, 수송층으로서의 막 두께는 특별히 제한은 없지만, 통상은 5 nm 내지 5 ㎛이다. 이 정공 주입, 수송층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 한 층으로 구성될 수도 있거나, 또는 상기 정공 주입, 수송층과는 별종의 화합물로 이루어지는 정공 주입, 수송층을 적층한 것일 수도 있다.

또한, 유기 반도체층도 정공 수송층의 일부이지만, 이는 발광층에의 정공 주입 또는 전자 주입을 돕는 층이며, 10^-10 S/cm 이상의 도전율을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 유기 반도체층의 재료로는, 티오펜 함유 올리고머나 일본 특허 공개 (평)8-193191호 공보에 개시되어 있는 아릴아민 함유 올리고머 등의 도전성 올리고머, 아릴아민 함유 덴드리머 등의 도전성 덴드리머 등을 사용할 수 있다.

[전자 주입층]

전자 주입층은 발광층에의 전자의 주입을 돕는 층이며, 전자 이동도가 크고, 또한 부착 개선층은 이 전자 주입층 중에서 특히 음극과의 부착이 좋은 재료로 이루어지는 층이다.

본 발명의 바람직한 형태에 전자를 수송하는 영역 또는 음극과 유기층의 계면 영역에 환원성 도펀트를 함유하는 소자가 있다. 여기서 환원성 도펀트란, 전자 수송성 화합물을 환원할 수 있는 물질이라 정의된다. 따라서, 일정한 환원성을 갖는 것이면 다양한 것이 이용되고, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로겐화물, 희토금속의 산화물 또는 희토금속의 할로겐화물, 알 칼리 금속의 유기 착체, 알칼리 토금속의 유기 착체, 희토금속의 유기 착체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 보다 구체적으로, 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 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알칼리 금속이나, Ca(일함수: 2.9 eV), Sr(일함수: 2.0 내지 2.5 eV), 및 Ba(일함수: 2.52 eV)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알칼리 토금속을 들 수 있는, 일함수가 2.9 eV 이하의 것이 특히 바람직하다. 이들 중에서, 보다 바람직한 환원성 도펀트는 K, Rb 및 Cs로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 알칼리 금속이고, 더욱 바람직하게는 Rb 또는 Cs이고, 가장 바람직하게는 Cs이다. 이들 알칼리 금속은 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입 영역에의 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에서의 발광 휘도의 향상이나 장기 수명화가 도모된다. 또한, 일함수가 2.9 eV 이하의 환원성 도펀트로서, 이들 2종 이상의 알칼리 금속의 조합도 바람직하고, 특히 Cs를 포함한 조합, 예를 들면 Cs와 Na, Cs와 K, Cs와 Rb 또는 Cs와 Na와 K와의 조합이 바람직하다. Cs를 조합하여 포함함으로써, 환원 능력을 효율적으로 발휘할 수 있고, 전자 주입 영역에의 첨가에 의해 유기 EL 소자에서의 발광 휘도의 향상이나 장기 수명화가 도모된다.

본 발명에서는 음극과 유기층 사이에 절연체나 반도체로 구성되는 전자 주입층을 추가로 설치할 수도 있다. 이 때, 전류의 누설을 유효하게 방지하고, 전자 주입성을 향상시킬 수 있다. 이러한 절연체로는 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼 리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토금속의 할로겐화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있다는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로는, 예를 들면 Li₂O, LiO, Na₂S, Na₂Se 및 NaO를 들 수 있고, 바람직한 알칼리 토금속 칼코게나이드로는, 예를 들면 CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로겐화물로는, 예를 들면 LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토금속의 할로겐화물로는, 예를 들면 CaF₂, BaF₂, SrF₂, MgF₂ 및 BeF₂라는 불화물이나, 불화물 이외의 할로겐화물을 들 수 있다.

또한, 전자 주입층을 구성하는 반도체로는 Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn의 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화 질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층을 구성하는 무기 화합물이 미결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 절연성 박막으로 구성되면, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에, 다크스폿 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 또한, 이러한 무기 화합물로는 상술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토금속의 할로겐화물 등을 들 수 있다.

[음극]

음극으로는 일함수가 작은(4 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 이용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘·은 합금, 알루미늄/산화알루미늄, 알루미늄·리튬 합금, 인듐, 희토금속 등을 들 수 있다.

이 음극은 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제조할 수 있다.

여기서 발광층으로부터의 발광을 음극으로부터 취출하는 경우, 음극의 발광에 대한 투과율은 10 ％보다 크게 하는 것이 바람직하다.

또한, 음극으로서의 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하가 바람직하고, 막 두께는 통상 10 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 50 내지 200 nm이다.

[절연층]

유기 EL은 초박막에 전계를 인가하기 위해서 누설이나 쇼트에 의한 화소 결함이 발생하기 쉽다. 이를 방지하기 위해서, 한쌍의 전극 사이에 절연성의 박막층을 삽입하는 것이 바람직하다.

절연층에 이용되는 재료로는 예를 들면 산화알루미늄, 불화리튬, 산화리튬, 불화세슘, 산화세슘, 산화마그네슘, 불화마그네슘, 산화칼슘, 불화칼슘, 불화세슘, 탄산세슘, 질화알루미늄, 산화티탄, 산화규소, 산화게르마늄, 질화규소, 질화붕소, 산화몰리브덴, 산화루테늄, 산화바나듐 등을 들 수 있다.

이들 혼합물이나 적층물을 이용할 수도 있다.

[유기 EL 소자의 제조예]

이상 예시한 재료 및 방법에 의해 양극, 발광층, 전자 수송층, 필요에 따라서 정공 주입층, 및 필요에 따라서 전자 주입층을 형성하고, 또한 음극을 형성함으로써 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. 또한, 음극으로부터 양극에 상기와 반대 순서로 유기 EL 소자를 제조할 수도 있다.

이하, 투광성 기판 상에 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극이 차례로 설치된 구성의 유기 EL 소자의 제조예를 기재한다.

우선, 적당한 투광성 기판 상에 양극 재료로 이루어지는 박막을 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 범위의 막 두께가 되도록 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성하여 양극을 제조한다. 이어서 이 양극 상에 정공 수송층을 설치한다. 정공 수송층의 형성은 상술한 바와 같이 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 방법에 의해 행할 수 있지만, 균질한 막이 얻어지기 쉽고 핀홀이 발생하기 어렵다는 등의 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 정공 수송층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 사용하는 화합물(정공 수송층의 재료), 목적으로 하는 정공 수송층의 결정 구조나 재결합 구조 등에 따라 다르지만, 일반적으로 증착원 온도 50 내지 450 ℃, 진공도 10^-7 내지 10^-3 torr, 증착 속도 0.01 내지 50 nm/초, 기판 온도 -50 내지 300 ℃, 막 두께 5 nm 내지 5 ㎛의 범위에서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.

이어서, 정공 수송층 상에 발광층을 설치하는 발광층의 형성도, 원하는 유기 발광 재료를 이용하여 진공 증착법, 스퍼터링, 스핀 코팅법, 캐스팅법 등의 방법에 의해 유기 발광 재료를 박막화함으로써 형성할 수 있지만, 균질한 막이 얻어지기 쉽고 핀홀이 발생하기 어렵다는 등의 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 수송층과 동일한 조건 범위 중으로부터 선택할 수 있다.

이어서, 이 발광층 상에 전자 수송층을 설치한다. 정공 수송층 및 발광층과 마찬가지로, 균질한 막을 얻을 필요가 있기 때문에 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 증착 조건은 정공 수송층 및 발광층과 마찬가지의 조건 범위에서 선택할 수 있다.

마지막으로 음극을 적층하여 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.

음극은 금속으로 구성됨으로써, 증착법 또는 스퍼터링을 이용할 수 있다. 그러나 바탕의 유기물층을 제막시의 손상으로부터 지키기 위해서는 진공 증착법이 바람직하다.

지금까지 기재하여 온 유기 EL 소자의 제조는 1회의 탈기로 일관되게 양극에서 음극까지 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 EL 소자의 각 층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다. 종래 공지된 진공 증착법, 분자선 증착법, 스핀 코팅법, 디핑법, 캐스팅법, 바 코팅법, 롤 코팅법 등에 의한 형성 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자의 각 유기층의 막 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 막 두께가 지나치게 얇으면 핀홀 등의 결함이 발생하기 쉽고, 반대로 지나치게 두꺼우면 높은 인가 전압이 필요해져 효율이 악화되기 때문에, 통상은 수 mn 내지 1 ㎛의 범위가 바람직하다.

실시예에서 이용하는 호스트 재료의 에너지갭은 이하의 방법으로 계측하였다.

화합물을 톨루엔에 용해시키고, 10^-5 mol/ℓ의 용액으로 하였다. 분광 광도계(히타치사 제조 U3410)로 흡수 스펙트럼을 계측하고, 자외 흡수 스펙트럼의 광파장측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 횡축과의 교점인 파장(흡수단)을 구하였다. 이 파장을 에너지값으로 환산하여 에너지갭을 구하였다.

<실시예 1>

25 mm×75 mm×0.7 mm 크기의 유리 기판 상에, 막 두께 120 nm의 인듐주석 산화물로 이루어지는 투명 전극을 설치하였다. 이 유리 기판을 이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 5 분간 행한 후, UV 오존 세정을 30 분간 행하고, 진공 증착 장치에 이 기판을 설치하였다.

그 기판에 우선 정공 주입층으로서 N',N"-비스[4-(디페닐아미노)페닐]-N',N"-디페닐비페닐-4,4'-디아민을 60 nm의 두께로 증착한 후, 그 위에 정공 수송층으로서 테트라키스-N-(4-비페닐)벤지딘을 10 nm의 두께로 증착하였다. 이어서,발광층으로서, 나프타센 유도체인 하기 화합물 (A-1)과 인데노페릴렌 유도체인 하기 화합물 (B)를 중량비 40:0.4로 동시에 증착하고, 40 nm의 두께로 증착하였다.

이어서, 전자 수송층으로서, 하기 화합물 (C-1)을 30 nm의 두께로 증착하였다.

이어서 불화리튬을 0.3 nm의 두께로 증착하고, 이어서 알루미늄을 150 nm의 두께로 증착하였다. 이 알루미늄/불화리튬은 음극으로서 기능한다. 이와 같이 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 4.1 V, 발광 휘도 1135 cd/㎡의 적색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.67, 0.33), 효율은 11.35 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80 ％ 도달했을 때의 구동 시간은 2100 시간이었다.

<실시예 2>

실시예 1에서, 발광층을 형성할 때에, 화합물 (A-1) 대신에 디아미노안트라센 유도체인 하기 화합물 (A-3)을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 4.1 V, 발광 휘도 978 cd/㎡의 적색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.67, 0.33), 효율은 9.78 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 반감 수명은 2000 시간이었다.

<비교예 1>

실시예 1에서, 전자 수송층을 형성할 때에, 화합물 (C-1) 대신에 화합물 (A-1)을 25 nm의 두께로 증착하고, 또한 이것에 계속하여 바소페난트롤린(이하, BPhen)을 5 nm 증착하여 전자 수송층으로 한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 3.9 V, 발광 휘도 730 cd/㎡의 적색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.67, 0.33), 효율은 7.30 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80 ％에 도달했을 때의 구동 시간은 2700 시간이었다.

<비교예 2>

실시예 1에서, 전자 수송층을 형성할 때에, 화합물 (C-1) 대신에 트리스(8-히드록시퀴노네이트)알루미늄(이하, Alq₃)을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 4.9 V, 발광 휘도 703 cd/㎡의 적색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.65, 0.35), 효율은 7.03 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80 ％에 도달했을 때의 구동 시간은 360 시간이었다.

<비교예 3>

실시예 1에서, 발광층을 형성할 때에, 화합물 (A-1) 대신에 에너지갭 3.0 eV를 갖는 안트라센 유도체인 하기 화합물 (A-4)를 이용하고, 전자 수송층을 형성할 때에, 화합물 (C-1) 대신에 Alq₃을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 6.1 V, 발광 휘도 149 cd/㎡의 핑크색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.58, 0.30), 효율은 1.49 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80 ％에 도달했을 때의 구동 시간은 30 시간이었다.

<비교예 4>

실시예 2에서, 전자 수송층을 형성할 때에, 화합물 (C-1) 대신에 Alq₃을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하였다.

얻어진 소자에 통전 시험을 행한 바, 전류 밀도 10 mA/㎠에서, 구동 전압 5.3 V, 발광 휘도 622 cd/㎡의 적색 발광이 얻어지고, 색도 좌표는 (0.65, 0.35), 효율은 6.22 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80 ％에 달했을 때의 구동 시간은 310 시간이었다.

본 발명의 유기 EL 소자는 각종 표시 장치, 디스플레이, 백 라이트, 조명 광원, 표지, 간판, 인테리어 등의 분야에 적용할 수 있고, 특히 컬러 디스플레이의 표시 소자로서 적합하다.

Claims

음극과 양극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하고,

상기 전자 수송층이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하고,

상기 발광층이 에너지갭 2.8 eV 이하의 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 호스트 재료와, 인데노페릴렌 유도체를 포함하는 도펀트 재료를 함유하는 유기 전계발광 소자.

<화학식 1>

A-B

(식 중, A는 탄소환 3 이상의 방향족 탄화수소기이고, B는 치환될 수도 있는 복소환기임)

<화학식 2>

X-(Y)_n

(식 중, X는 탄소환 3 이상의 축합 방향족환기이고, Y는 치환 또는 비치환의 아릴기, 치환 또는 비치환의 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환의 아릴알킬기 및 치환 또는 비치환의 알킬기로부터 선택되는 기이며, n은 1 내지 6의 정수이고, n이 2 이상인 경우는 Y는 동일하거나 상이할 수도 있음)
제1항에 있어서, 상기 전자 수송층이 함유하는 화학식 1로 표시되는 화합물 이 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 화합물인 유기 전계발광 소자.
제2항에 있어서, 상기 전자 수송층이 함유하는 화학식 1로 표시되는 화합물이 질소 함유 복소환 화합물인 유기 전계발광 소자.
제3항에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 질소 함유 복소환 화합물인 유기 전계발광 소자.
제4항에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 3 또는 4로 표시되는 벤조이미다졸 유도체인 유기 전계발광 소자.

<화학식 3>

<화학식 4>

(식 중, R은 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,

m은 0 내지 4의 정수이며,

R¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고,

R²는 수소 원자, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리딜기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀릴기, 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이며,

L은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐렌기, 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐렌기 또는 치환기를 가질 수도 있는 플루오레닐렌기이고,

Ar¹은 치환기를 가질 수도 있는 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환기를 가질 수도 있는 피리디닐기 또는 치환기를 가질 수도 있는 퀴놀리닐기임)
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 화학식 2에서 X가 나프타센, 피렌, 안트라센, 페릴렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐 및 아세나프틸플루오란텐으로부터 선택되는 1 이상의 골격을 함유하는 축합 방향족환기인 유기 전계발광 소자.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 나프타센 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 또는 디벤조크리센 유도체인 유기 전계발광 소자.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광층의 도펀트 재료인 인데노페릴렌 유도체가 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체인 유기 전계발광 소자.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도핑 농도가 0.1 내지 10 ％인 유기 전계발광 소자.
제9항에 있어서, 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도핑 농도가 0.5 내지 2 ％인 유기 전계발광 소자.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 발광색이 주황색 내지 적색인 유기 전계발광 소자.