KR20080103055A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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KR20080103055A
KR20080103055A KR1020087020629A KR20087020629A KR20080103055A KR 20080103055 A KR20080103055 A KR 20080103055A KR 1020087020629 A KR1020087020629 A KR 1020087020629A KR 20087020629 A KR20087020629 A KR 20087020629A KR 20080103055 A KR20080103055 A KR 20080103055A
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기요시 이께다
미쯔노리 이또
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 음극과 양극과, 이들 사이에 발광층을 포함하는 한층 또는 복수층으로 이루어지는 유기 박막층을 갖고, 상기 유기 박막층의 적어도 한층이 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 인데노페릴렌 화합물, 및 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.
<화학식 1> <화학식 2>
Figure 112008059965882-PCT00052
Figure 112008059965882-PCT00053
유기 전계 발광 소자, 축합 방향족환, 인데노페릴렌

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자로 약기함)에 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 탕(C. W. Tang) 등에 의한 적층형 소자에 의한 저전압 구동 유기 EL 소자의 보고(비특허 문헌 1 참조)가 이루어진 이래, 유기 재료를 구성 재료로 하는 유기 EL 소자에 관한 연구가 활발히 행해지고 있다.
탕 등은, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄을 발광층에, 트리페닐디아민 유도체를 정공 수송층에 이용한 적층 구조를 채택하고 있다. 적층 구조의 이점으로서는, 발광층으로의 정공의 주입 효율을 높일 수 있고, 음극에 주입된 전자를 봉쇄하여 재결합에 의해 생성된 여기자의 생성 효율을 높일 수 있고, 발광층 내에서 생성된 여기자를 가둘 수 있는 것 등을 들 수 있다. 이 예와 같이, 유기 EL 소자의 소자 구조로서는, 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 적층 형 구조 소자에서는 주입된 정공과 전자의 재결합 효율을 높이기 위해서, 소자 구조나 형성 방법에 다양한 고안이 이루어지고 있다.
특허 문헌 1에는, 디시아노안트라센 유도체와 인데노페릴렌 유도체를 발광층에, 금속 착체를 전자 수송층에 이용한 소자가 개시되어 있다. 그러나, CIE 색도가 (0.63, 0.37)이기 때문에 발광색이 순적색이 아닌 적주황색이었다. 이 소자에는 발광층을 꿰뚫고 나간 정공이 전자 수송층에 주입되어 있고, 그 결과 전자 수송층에서도 전자와 정공이 재결합하여, 전자 수송층인 금속 착체가 미소 발광함에 따른 색도의 악화가 있었다. 또한, 정공 내구성이 낮은 전자 수송층이 열화됨으로써, 수명이 현저히 짧아졌다.
특허 문헌 2에는, 나프타센 유도체와 인데노페릴렌 유도체를 발광층에, 전자 수송층에 나프타센 유도체를 이용한 적색 소자가 개시되어 있다. 이 소자는 색 순도가 높고, 실용적인 수명도 갖고 있다. 그러나, 이 소자는 색 순도 향상과 장기 수명화를 도모하기 위해서, 발광층과 음극의 사이에 기능을 분리한 2층의 유기층(전자 수송층과 전자 주입층)을 필요로 하여, 소자 구성이 복잡하였다.
특허 문헌 3에는, 전자 수송층의 발광을 억제하기 위하여, 발광층 및 전자 수송층의 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 발광 방지층이 제안되어 있다. 그러나, 이 발광 소자는 발광 효율이 약 1 cd/A로 불충분하였다.
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 제2001-307885호 공보
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2003-338377호 공보
특허 문헌 3: 일본 특허 공개 제2005-235564호 공보
비특허 문헌 1: C. W. Tang, S. A. Vanslyke, Applied Physics Letters, 51 권, 913 페이지, 1987
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 색 순도가 보다 실용적인 발광 효율과 수명을 갖는 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개시>
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 특정 인데노페릴렌 화합물과 특정 축합 방향족환을 갖는 화합물을 조합하여 유기 박막층을 형성함으로써, 발광 효율 및 수명이 향상되는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 따르면, 이하의 유기 EL 소자가 제공된다.
1. 음극과 양극과,
이들 사이에 발광층을 포함하는 한층 또는 복수층으로 이루어지는 유기 박막층을 갖고,
상기 유기 박막층 중 1층 이상이 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 인데노페릴렌 화합물, 및 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
Figure 112008059965882-PCT00001
Figure 112008059965882-PCT00002
[식 중, Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향환기 또는 방향족 복소환기이고, X1 내지 X18은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기, 알케닐기, 알케닐옥시기, 알케닐티오기, 방향환 함유 알킬기, 방향환 함유 알킬옥시기, 방향환 함유 알킬티오기, 방향환기, 방향족 복소환기, 방향환옥시기, 방향환티오기, 방향환알케닐기, 알케닐방향환기, 아미노기, 카르바졸릴기, 시아노기, 수산기, -COOR1'(R1'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임), -COR2'(R2'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기, 방향환기 또는 아미노기임), 또는 -OCOR3'(R3'는 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임)이고, X1 내지 X18의 인접하는 기는 서로 결합하여 치환되어 있는 탄소 원자와 함께 환을 형성할 수 있고, X1 내지 X18 중 1개 이상은 수소가 아님]
2. 상기 인데노페릴렌 화합물이 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체인 1에 기재된 유기 전계 발광 소자.
3. 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학 식 I로 표시되는 나프타센 유도체인 1 또는 2에 기재된 유기 전계 발광 소자.
Figure 112008059965882-PCT00003
[식 중, Q1 내지 Q12는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기이고, 동일하거나 상이할 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화된 환상 구조를 형성할 수 있음]
4. 상기 화학식 I에서, Q1, Q2, Q3 및 Q4 중 1개 이상이 방향족 탄화수소기인 3에 기재된 유기 전계 발광 소자.
5. 상기 화학식 I로 표시되는 나프타센 유도체가 하기 화학식 II로 표시되는 구조를 갖는 3 또는 4에 기재된 유기 전계 발광 소자.
Figure 112008059965882-PCT00004
[식 중, Q3 내지 Q12, Q101 내지 Q105 및 Q201 내지 Q205는 각각 독립적으로 상기 Q1 내지 Q12와 동일한 기를 나타내고, 동일하거나 상이할 수도 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화 환상 구조를 형성할 수 있음]
6. 상기 화학식 II에서, Q101, Q105, Q201 및 Q205 중 1개 이상이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기인 5에 기재된 유기 전계 발광 소자.
7. 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학 식 3으로 표시되는 안트라센 유도체, 하기 화학식 4로 표시되는 비대칭 안트라센 유도체, 하기 화학식 5로 표시되는 비대칭 피렌 유도체, 하기 화학식 6으로 표시되는 비대칭 디페닐안트라센 유도체, 또는 하기 화학식 7로 표시되는 비스피렌 유도체인 1 또는 2에 기재된 유기 전계 발광 소자.
Figure 112008059965882-PCT00005
[화학식 3 중, X19 내지 X21은 각각 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족기이고, Ar4 또는 Ar5 중 적어도 한쪽은 하기 화학식 3a로 표시되는 1-나프틸 유도체 또는 하기 화학식 3b로 표시되는 2-나프틸 유도체이고, a, b, c는 각각 0 내지 4의 정수이고, d는 1 내지 3의 정수이고, d가 2 이상인 경우, 화학식 중 [] 안은 동일하거나 상이할 수 있음]
Figure 112008059965882-PCT00006
(R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이고, R1 내지 R7 중 인접하는 적어도 한 쌍은 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있음)
Figure 112008059965882-PCT00007
[화학식 4 중, A1 및 A2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 20의 축합 방향족 탄화수소환기이고, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, R8 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar6, Ar7, R16 및 R17은 각각 A1 또는 A2에 복수 결합될 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화된 환상 구조를 형성할 수 있되, 단, 중심 안트라센의 9 위치 및 10 위치에, 안트라센 상에 나타내는 X-Y 축에 대하여 대칭형이 되는 기가 결합하는 경우는 없음]
Figure 112008059965882-PCT00008
[화학식 5 중, Ar8 및 Ar9은 각각 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기이고, L1 및 L2는 각각 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조실롤릴렌기이고, m은 0 내지 2의 정수, n은 1 내지 4의 정수, s는 0 내지 2의 정수, t는 0 내지 4의 정수이고, L1 또는 Ar8은 피렌의 1 내지 5 위치 중 어느 하나에 결합하고, L2 또는 Ar9는 피렌의 6 내지 10 위치 중 어느 하나에 결합하되,
단, n+t가 짝수일 때에, Ar8, Ar9, L1, L2는 하기 (1) 또는 (2)를 만족시킨다.
(1) Ar8≠Ar9 및/또는 L1≠L2(여기서≠는, 상이한 구조의 기인 것을 나타냄)
(2) Ar8=Ar9이고 L1=L2일 때,
(2-1) m≠s 및/또는 n≠t, 또는
(2-2) m=s이고 n=t일 때,
(2-2-1) L1 및 L2, 또는 피렌이 각각 Ar8 및 Ar9 상의 상이한 결합 위치에 결합되어 있거나,
(2-2-2) L1 및 L2, 또는 피렌이 Ar8 및 Ar9 상의 동일한 결합 위치에서 결합되어 있는 경우, L1 및 L2, 또는 Ar8 및 Ar9의 피렌에서의 치환 위치가 대칭 관계가 되는 경우는 없음]
Figure 112008059965882-PCT00009
[화학식 6 중, Ar10 및 Ar11은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, m' 및 n'은 각각 1 내지 4의 정수이되, 단, m'=n'=1이고, Ar10과 Ar11의 벤젠환으로의 결합 위치가 좌우 대칭형인 경우에는, Ar10과 Ar11은 동일하지 않고, m' 또는 n'가 2 내지 4의 정수인 경우에는 m'과 n'는 상이한 정수이고,
R18 내지 R25는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고,
R26 및 R27은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기임]
(A3)e-(X22)f-(Ar12)g-(Y1)h-(B1)i
[화학식 7 중, X22는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피렌 잔기이고, A3 및 B1은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기 또는 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기 또는 알케닐렌기이고, Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기이고, Y1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, f는 1 내지 3의 정수, e 및 i는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수, h는 0 내지 3의 정수, g는 1 내지 5의 정수임]
8. 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학식 8로 표시되는 화합물인 1 또는 2에 기재된 유기 전계 발광 소자.
X23-(Y2)j
[식 중, X23은 탄소환이 2 이상인 축합 방향족환기이고, Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 아릴알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, j는 1 내지 6의 정수이고, j가 2 이상인 경우, Y2는 각각 동일하거나 상이할 수 있음]
9. 상기 화학식 8의 X23이 나프타센, 피렌, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안 트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐 및 아세나프틸플루오란텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소환이 4 이상인 골격을 갖는 화합물을 이용하는 8에 기재된 유기 전계 발광 소자.
10. 상기 화학식 8로 표시되는 화합물이 나프타센 유도체, 안트라센 유도체, 벤조안트라센 유도체, 디벤조안트라센 유도체, 펜타센 유도체, 비스안트라센 유도체, 피렌 유도체, 비스피렌 유도체, 벤조피렌 유도체, 디벤조피렌 유도체, 플루오렌 유도체, 벤조플루오렌 유도체, 디벤조플루오렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 벤조플루오란텐 유도체, 디벤조플루오란텐 유도체, 나프틸플루오란텐 유도체, 아세나프틸플루오란텐 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 디벤지딘 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 및 디벤조크리센 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 8에 기재된 유기 전계 발광 소자.
11. 상기 발광층이 상기 인데노페릴렌 화합물과 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물을 함유하는 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
12. 상기 유기 박막층이 전자 수송층을 포함하고, 이 전자 수송층이 하기 화학식 9로 표시되는 방향족 탄화수소 화합물을 함유하는 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
A4-B2
[화학식 9 중, A4는 탄소환 2 이상의 방향족 탄화수소기이고, B2는 치환 또는 비치환된 복소환기임]
13. 상기 화학식 9의 A4가 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 골격을 분자 중에 갖는 복소환 화합물인 12에 기재된 유기 전계 발광 소자.
14. 상기 화학식 9로 표시되는 화합물이 질소 함유 복소환 화합물인 12 또는 13에 기재된 유기 전계 발광 소자.
15. 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 10 또는 화학식 11로 표시되는 화합물인 14에 기재된 유기 전계 발광 소자.
Figure 112008059965882-PCT00010
Figure 112008059965882-PCT00011
[식 중, R26은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, k는 0 내지 4의 정수이고, R27은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, R28은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, L3은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이고, Ar13은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기임]
16. 상기 질소 함유 복소환 화합물이 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 골격을 갖는 화합물인 14에 기재된 유기 전계 발광 소자.
17. 발광색이 주황색 내지 적색인 1 내지 16 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
18. 상기 발광층이 도펀트 재료를 함유하고, 발광층에서 차지하는 도펀트 재료의 농도가 0.1 내지 10 중량％인 1 내지 17 중 어느 한 항에 기재된 유기 전계 발광 소자.
19. 상기 도펀트 재료의 농도가 0.5 내지 2 중량％인 18에 기재된 유기 전계 발광 소자.
본 발명에 따르면, 색 순도, 발광 효율이 우수하고, 또한, 수명이 긴 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기 EL 소자에 따른 일실시 형태를 도시한 도면이다.
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하, 본 발명의 유기 EL 소자를 구체적으로 설명한다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 음극과 양극, 이들 전극 사이에 발광층을 포함하는 한층 또는 복수층으로 이루어지는 유기 박막층을 갖는다.
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 순으로 적층한 구성을 하고 있다. 이 소자에서, 유기 박막층은, 정공 주입층 (30), 정공 수송층 (40), 발광층 (50), 전자 수송층 (60) 및 전자 주입층 (70)이다.
본 발명에서는, 유기 박막층의 한층 이상이, 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 인데노페릴렌 화합물(화합물 A), 및 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물(화합물 B)를 함유한다. 이들 화합물을 조합하여 이용함으로써, 색 순도가 우수한 고효율인 적색계 발광의 유기 EL 소자가 얻어진다.
<화학식 1>
Figure 112008059965882-PCT00012
<화학식 2>
Figure 112008059965882-PCT00013
[식 중, Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향환기 또는 방향족 복소환기이고, X1 내지 X18은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기, 알케닐기, 알케닐옥시기, 알케닐티오기, 방향환 함유 알킬기, 방향환 함유 알킬옥시기, 방향환 함유 알킬티오기, 방향환기, 방향족 복소환기, 방 향환 옥시기, 방향환 티오기, 방향환 알케닐기, 알케닐방향환기, 아미노기, 카르바졸릴기, 시아노기, 수산기, -COOR1'(R1'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임), -COR2'(R2'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기, 방향환기 또는 아미노기임), 또는 -OCOR3'(R3'는 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임)이고, X1 내지 X18의 인접하는 기는 서로 결합하여 치환되어 있는 탄소 원자와 함께 환을 형성할 수 있고, X1 내지 X18 중 1개 이상은 수소가 아님)
Ar1 내지 Ar3의 바람직한 예로서는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 나프틸기, 안트라닐기, 페난트릴기를 들 수 있다.
X1 내지 X18의 바람직한 예로서는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 시클로헥실기를 들 수 있다.
화합물 A로서는, 특히, 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체가 바람직하다.
화합물 A의 기본 골격의 핵 탄소수는 45 내지 100인 것이 바람직하다. 45 미만이면 내열성이 떨어지는 경우가 있고, 100 보다 크면 소자를 제조할 때에 증기압이 부족하기 때문에 증착법 등으로 성막할 수 없는 경우나, 용액을 조정하는 것이 곤란한 점에서 도포법에 의한 성막이 곤란해질 우려가 있다.
화합물 A의 구체예를 이하에 나타낸다. 또한, 이들 화합물의 합성은, 예를 들면, 일본 특허 공개 (평)10-330295 등을 참조하여 실시할 수 있다.
Figure 112008059965882-PCT00014
Figure 112008059965882-PCT00015
_
Figure 112008059965882-PCT00016
Figure 112008059965882-PCT00017
Figure 112008059965882-PCT00018
핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물(화합물 B)에 있어서, 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환으로서는, 예를 들면, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌 등을 들 수 있으며, 안트라센, 피렌이 바람직하다.
화합물 B로서, 하기 화학식 I로 표시되는 나프타센 유도체가 바람직하다.
<화학식 I>
Figure 112008059965882-PCT00019
[화학식 I에서, Q1 내지 Q12는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기이고, 동일하거나 상이할 수도 있고, 접하는 것끼리 포화 또는 불포화된 환상 구조를 형성할 수 있음]
화학식 I에서, Q1 내지 Q12의 각 기의 예로서는, 상기 화학식 1 및 2의 X1 내지 X18에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다.
또한, 인접하는 것끼리 형성하는 포화 또는 불포화 환상 구조의 예로서는, 이하와 같은 예를 들 수 있다.
Figure 112008059965882-PCT00020
화학식 I에서, Q1, Q2, Q3 및 Q4 중 1개 이상이 방향족 탄화수소기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 I로 표시되는 나프타센 유도체가 하기 화학식 II로 표시되는 구조를 가지면 바람직하다.
<화학식 II>
Figure 112008059965882-PCT00021
[화학식 II에서, Q3 내지 Q12, Q101 내지 Q105 및 Q201 내지 Q205는, 각각 독립적으로 상기 Q1 내지 Q12와 동일한 기를 나타내고, 동일하거나 상이할 수도 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화 환상 구조를 형성할 수 있음]
화학식 II에서, Q3 내지 Q12, Q101 내지 Q105 및 Q201 내지 Q205의 각 기의 예로서는, 상기 화학식 1 및 2의 X1 내지 X18에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다. 또한, 환상 구조의 예로서는, 화학식 I와 동일한 예를 들 수 있다.
화학식 II에서, Q101, Q105, Q201 및 Q205 중 1개 이상이, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 2O의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기인 것이 바람직하다.
또한, 화합물 B는, 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센 유도체, 하기 화학식 4로 표시되는 비대칭 안트라센 유도체, 하기 화학식 5로 표시되는 비대칭 피렌 유도체, 하기 화학식 6으로 표시되는 비대칭 디페닐안트라센 유도체, 또는 하기 화학식 7로 표시되는 비스피렌 유도체가 바람직하다.
<화학식 3>
Figure 112008059965882-PCT00022
[화학식 3 중, X19 내지 X21은 각각 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족기이고, Ar4 또는 Ar5 중 적어도 한쪽은, 하기 화학식 3a로 표시되는 1-나프틸 유도체 또는 하기 화학식 3b로 표시되는 2-나프틸 유도체이고,
a, b, c는 각각 0 내지 4의 정수이고, d는 1 내지 3의 정수이고, d가 2 이상인 경우, 식 중 [] 안은 동일하거나 상이할 수 있음]
Figure 112008059965882-PCT00023
(R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이고, R1 내지 R7 중 인접하는 적어도 한 쌍은 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있음)
X19 내지 X21의 방향족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 1-안트릴기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 9-(10-페닐)안트릴기, 9-(10-나프틸-1-일)안트릴기, 9-(10-나프틸-2-일)안트릴기, 1-페난트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 4-페난트릴기, 9-페난트릴기, 6-크리세닐기, 1-나프타세닐기, 2-나프타세닐기, 9-나프타세닐기, 1-피레닐기, 2-피레닐기, 4-피레닐기, 2-비페닐일기, 3-비페닐일기, 4-비페닐일기, 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, 3-메틸-2-나프틸기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-메틸-1-안트릴기 등을 들 수 있다.
방향족 복소환기로서는, 예를 들면, 1-피롤릴기, 2-피롤릴기, 3-피롤릴기, 피라지닐기, 2-피리디닐기, 1-이미다졸릴기, 2-이미다졸릴기, 1-피라졸릴기, 1-인돌리디닐기, 2-인돌리디닐기, 3-인돌리디닐기, 5-인돌리디닐기, 6-인돌리디닐기, 7-인돌리디닐기, 8-인돌리디닐기, 2-이미다조피리디닐기, 3-이미다조피리디닐기, 5-이미다조피리디닐기, 6-이미다조피리디닐기, 7-이미다조피리디닐기, 8-이미다조피리디닐기, 3-피리디닐기, 4-피리디닐기, 1-인돌릴기, 2-인돌릴기, 3-인돌릴기, 4-인돌릴기, 5-인돌릴기, 6-인돌릴기, 7-인돌릴기, 1-이소인돌릴기, 2-이소인돌릴기, 3-이소인돌릴기, 4-이소인돌릴기, 5-이소인돌릴기, 6-이소인돌릴기, 7-이소인돌릴기, 2-푸릴기, 3-푸릴기, 2-벤조푸라닐기, 3-벤조푸라닐기, 4-벤조푸라닐기, 5-벤조푸라닐기, 6-벤조푸라닐기, 7-벤조푸라닐기, 1-이소벤조푸라닐기, 3-이소벤조푸라닐기, 4-이소벤조푸라닐기, 5-이소벤조푸라닐기, 6-이소벤조푸라닐기, 7-이소벤조푸라닐기, 2-퀴놀릴기, 3-퀴놀릴기, 4-퀴놀릴기, 5-퀴놀릴기, 6-퀴놀릴기, 7-퀴놀릴기, 8-퀴놀릴기, 1-이소퀴놀릴기, 3-이소퀴놀릴기, 4-이소퀴놀릴기, 5-이소퀴놀릴기, 6-이소퀴놀릴기, 7-이소퀴놀릴기, 8-이소퀴놀릴기, 2-퀴녹살리닐기, 5-퀴녹살리닐기, 6-퀴녹살리닐기, 1-카르바졸릴기, 2-카르바졸릴기, 3-카르바졸릴기, 4-카르바졸릴기, 9-카르바졸릴기, β-카르볼린-1-일, β-카르볼린-3-일, β-카르볼린-4-일, β-카르볼린-5-일, β-카르볼린-6-일, β-카르볼린-7-일, β-카르볼린-6-일, β-카르볼린-9-일, 1-페난트리디닐기, 2-페난트리디닐기, 3-페난트리디닐기, 4-페난트리디닐기, 6-페난트리디닐기, 7-페난트리디닐기, 8-페난트리디닐기, 9-페난트리디닐기, 10-페난트리디닐기, 1-아크리디닐기, 2-아크리디닐기, 3-아크리디닐기, 4-아크리디닐기, 9-아크리디닐기, 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-페나지닐기, 2-페나지닐기, 1-페노티아지닐기, 2-페노티아지닐기, 3-페노티아지닐기, 4-페노티아지닐기, 10-페노티아지닐기, 1-페녹사지닐기, 2-페녹사지닐기, 3-페녹사지닐기, 4-페녹사지닐기, 10-페녹사지닐기, 2-옥사졸릴기, 4-옥사졸릴기, 5-옥사졸릴기, 2-옥사디아졸릴기, 5-옥사디아졸릴기, 3-푸라자닐기, 2-티에닐기, 3-티에닐기, 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-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- 부틸1-인돌릴기, 4-t-부틸1-인돌릴기, 2-t-부틸3-인돌릴기, 4-t-부틸3-인돌릴기 등을 들 수 있다.
알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 히드록시메틸기, 1-히드록시에틸기, 2-히드록시에틸기, 2-히드록시이소부틸기, 1,2-디히드록시에틸기, 1,3-디히드록시이소프로필기, 2,3-디히드록시-t-부틸기, 1,2,3-트리히드록시프로필기, 클로로메틸기, 1-클로로에틸기, 2-클로로에틸기, 2-클로로이소부틸기, 1,2-디클로로에틸기, 1,3-디클로로이소프로필기, 2,3-디클로로-t-부틸기, 1,2,3-트리클로로프로필기, 브로모메틸기, 1-브로모에틸기, 2-브로모에틸기, 2-브로모이소부틸기, 1,2-디브로모에틸기, 1,3-디브로모이소프로필기, 2,3-디브로모-t-부틸기, 1,2,3-트리브로모프로필기, 요오도메틸기, 1-요오도에틸기, 2-요오도에틸기, 2-요오도이소부틸기, 1,2-디요오도에틸기, 1,3-디요오도이소프로필기, 2,3-디요오도-t-부틸기, 1,2,3-트리요오도프로필기, 아미노메틸기, 1-아미노에틸기, 2-아미노에틸기, 2-아미노이소부틸기, 1,2-디아미노에틸기, 1,3-디아미노이소프로필기, 2,3-디아미노-t-부틸기, 1,2,3-트리아미노프로필기, 시아노메틸기, 1-시아노에틸기, 2-시아노에틸기, 2-시아노이소부틸기, 1,2-디시아노에틸기, 1,3-디시아노이소프로필기, 2,3-디시아노-t-부틸기, 1,2,3-트리시아노프로필기, 니트로메틸기, 1-니트로에틸기, 2-니트로에틸기, 2-니트로이소부틸기, 1,2-디니트로에틸기, 1,3-디니트로이소프로필기, 2,3-디니트로-t-부틸기, 1,2,3-트리니트로프로필기 등을 들 수 있다.
시클로알킬기로서는, 예를 들면, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 4-메틸시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노르보르닐기, 2-노르보르닐기 등을 들 수 있다.
치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기로서는, -OY로 표시되는 기이고, Y의 예로서는, 상기 알킬기에서 설명한 것과 동일한 예를 들 수 있다.
아르알킬기로서는, 예를 들면, 벤질기, 1-페닐에틸기, 2-페닐에틸기, 1-페닐이소프로필기, 2-페닐이소프로필기, 페닐-t-부틸기, α-나프틸메틸기, 1-α-나프틸에틸기, 2-α-나프틸에틸기, 1-α-나프틸이소프로필기, 2-α-나프틸이소프로필기, β-나프틸메틸기, 1-β-나프틸에틸기, 2-β-나프틸에틸기, 1-β-나프틸이소프로필기, 2-β-나프틸이소프로필기, 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-히드록시벤질기, m-히드록시벤질기, o-히드록시벤질기, p-아미노벤질기, m-아미노벤질기, o-아미노벤질기, p-니트로벤질기, m-니트로벤질기, o-니트로벤질기, p-시아노벤질기, m-시아노벤질기, o-시아노벤질기, 1-히드록시-2-페닐이소프로필기, 1-클로로-2-페닐이소프로필기 등을 들 수 있다.
아릴옥시기는 -OY'로 표시되고, Y'의 예로서는 상기 방향족 탄화수소기 및 방향족 복소환기와 동일한 예를 들 수 있다.
아릴티오기는 -SY'로 표시되고, Y'의 예로서는 상기 방향족 탄화수소기 및 방향족 복소환기와 마찬가지의 예를 들 수 있다.
알콕시카르보닐기는 -COOY로 표시되는 기이고, Y의 예로서는, 상기 알킬기에서 설명한 것과 동일한 예를 들 수 있다.
실릴기로서는, 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기 등을 들 수 있다.
Ar4 및 Ar5의 축합 방향족환기로서는, 예를 들면, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌 등을 들 수 있다.
R1 내지 R7의 알킬기로서는, X19 내지 X21에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다. R1 내지 R7이 형성하는 환상 구조로서는, 예를 들면, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 아다만탄, 노르보르난 등의 탄소수 4 내지 12의 시클로알칸을 들 수 있다.
<화학식 4>
Figure 112008059965882-PCT00024
[화학식 4 중, A1 및 A2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 20의 축합 방향족 탄화수소환기이고, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, R8 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar6, Ar7, R16 및 R17은 각각 A1 또는 A2에 복수 결합될 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화 환상 구조를 형성할 수 있되, 단, 중심의 안트라센의 9 위치 및 10 위치에, 안트라센 상에 나타내는 X-Y 축에 대하여 대칭형이 되는 기가 결합하는 경우는 없음]
A1 및 A2의 축합 방향족환으로서는, 화학식 3의 Ar4 및 Ar5에서 예를 든 예 중 탄소수가 적합한 것을 들 수 있다.
Ar6, Ar7 및 R8 내지 R17의 각 기의 예, Ar6, Ar7, R16 및 R17이 형성할 수 있는 환상 구조의 예로서는, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로헥산, 아다만탄, 노르보르난 등의 탄소수 4 내지 12의 시클로알칸, 시클로부텐, 시클로펜텐, 시클로헥센, 시클로헵텐, 시클로옥텐 등의 탄소수 4 내지 12의 시클로알켄, 시클로헥사디엔, 시클로헵타디엔, 시클로옥타디엔 등의 탄소수 6 내지 12의 시클로알카디엔, 벤젠, 나프탈렌, 페난트렌, 안트라센, 피렌, 크리센, 아세나프틸렌 등의 탄소수 6 내지 50의 방향족환, 이미다졸, 피롤, 푸란, 티오펜, 피리딘 등의 탄소수 5 내지 50의 복소환 등을 들 수 있다.
<화학식 5>
Figure 112008059965882-PCT00025
[화학식 5 중, Ar8 및 Ar9는, 각각 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50 의 방향족기이고, L1 및 L2는, 각각 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조실롤릴렌기이고, m은 0 내지 2의 정수, n은 1 내지 4의 정수, s는 0 내지 2의 정수, t는 0 내지 4의 정수이고, L1 또는 Ar8은, 피렌의 1 내지 5 위치 중의 어느 하나에 결합하고, L2 또는 Ar9는, 피렌의 6 내지 10 위치 중의 어느 하나에 결합하되,
단, n+t가 짝수일 때에, Ar8, Ar9, L1, L2는 하기 1 또는 2를 만족시킨다.
(1) Ar8≠Ar9 및/또는 L1≠L2(여기서 ≠는, 상이한 구조의 기인 것을 나타냄)
(2) Ar8=Ar9 이고 L1=L2일 때,
(2-1) m≠s 및/또는 n≠t, 또는
(2-2) m=s이고 n=t일 때,
(2-2-1) L1 및 L2, 또는 피렌이 각각 Ar8 및 Ar9 상의 상이한 결합 위치에 결합되어 있거나,
(2-2-2) L1 및 L2, 또는 피렌이 Ar8 및 Ar9 상의 동일한 결합 위치에서 결합되어 있는 경우, L1 및 L2, 또는 Ar8 및 Ar9의 피렌에서의 치환 위치가 대칭 관계가 되는 경우는 없음]
Ar8 및 Ar9의 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기의 예로서는, 화학식 3에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다.
<화학식 6>
Figure 112008059965882-PCT00026
[식 6 중, Ar10 및 Ar11은, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, m' 및 n'은, 각각 1 내지 4의 정수이되, 단, m'=n'=1이고, Ar10과 Ar11의 벤젠환으로의 결합 위치가 좌우 대칭형인 경우에는, Ar10과 Ar11은 동일하지 않고, m' 또는 n'가 2 내지 4의 정수인 경우에는 m'과 n'는 상이한 정수이고,
R18 내지 R25는, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오 기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고,
R26 및 R27은, 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기임]
Ar10, Ar11 및 R18 내지 R27의 각 기의 예로서는, 화학식 3에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다.
<화학식 7>
(A3)e-(X22)f-(Ar12)g-(Y1)h-(B1)i
[화학식 7 중, X22는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피렌 잔기이고, A3 및 B1은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기 또는 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치 환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기 또는 알케닐렌기이고, Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기이고, Y1은, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, f는 1 내지 3의 정수, e 및 i는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수, h는 0 내지 3의 정수, g는 1 내지 5의 정수임]
A3, B1 및 Ar12의 각 기의 예로서는, 화학식 3에서 예를 든 것과 동일한 예를 들 수 있다.
한편, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기 또는 알케닐렌기로서는, 스티릴기를 들 수 있다.
Y1의 핵 탄소수 5 내지 50의 축합환기 또는 축합 복소환기로서는, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 크리세닐기를 들 수 있다.
한편, 상기 화학식 I, II, 3 내지 7의 각 기의 치환기로서는, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보 닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기, 히드록실기 등을 들 수 있다.
또한, 화합물 B로서, 하기 화학식 8로 표시되는 화합물도 바람직하게 사용할 수 있다.
<화학식 8>
X23-(Y2)j
[식 중, X23은 탄소환이 2 이상인 축합 방향족환기이고, Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 디아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 아릴알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, j는 1 내지 6의 정수이고, j가 2 이상인 경우, Y2는 각각 동일하거나 상이할 수 있음]
화학식 8에서 X23은 나프타센, 피렌, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐 및 아세나프틸플루오란텐로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 골격을 함유하는 것이 바람직하다.
Y2는 바람직하게는 탄소수 12 내지 60의 아릴기, 디아릴아미노기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 12 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 12 내지 40의 디아릴아미노기이다. n은 바람직하게는 2이다.
또한, 화합물 B로서, 나프타센 유도체, 안트라센 유도체, 비스안트라센 유도 체, 피렌 유도체, 비스피렌 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 디벤지딘 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 및 디벤조크리센 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물도 바람직하다.
본 발명에서는, 유기 박막층 중 발광층이 상기 화합물 A 및 화합물 B를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 화합물 A는 호스트 재료로서, 상기 화합물 B는 도펀트 재료로서 기능하기 때문에, 발광층에 이용함으로써 발광 효율이 향상된다. 또한, 본 발명의 유기 EL 소자에서는, 화합물 A와 화합물 B의 사용 비율에 따라서, 발광층의 전자 수송성 및 정공 수송성이 함께 양호해져, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층 등의 중간층을 생략하는 것이 가능해진다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 화합물 A와 화합물 B를 조합함으로써, 장파장을 발광하는 효과가 손상되지 않고 색 순도가 높은 적색 발광이 얻어진다. 또한, 화합물 B와 같은 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖고 비대칭 구조인 화합물, 특히 상기한 바와 같은 특정한 말단 치환기를 갖는 화합물은, 화합물끼리의 입체 장해가 높아지고, 분자 회합에 의한 농도 소광을 방지할 수 있음와 동시에, 한층 더 장기 수명화가 가능해지기 때문에, 고발광 효율이고, 긴 수명이면서, 색 순도가 높은 적색 발광이 얻어지는 것이다.
한편, 유기 EL 소자에서의 적색의 발광색은, 발광 스펙트럼의 최대 발광 파장으로 구분할 수 있고, 주황색(585 내지 595 nm), 적색(최대 발광 파장: 595 내지 620 nm), 순적색(최대 발광 파장: 620 내지 700 nm)이다.
황색 내지 주황색 또는 적색을 나타내는 적색계 발광 소자에서, 적색 발광이란, CIE 색도 좌표에서의 CIEx의 값이 0.62 이상(바람직하게는 0.62 이상 0.73 미만)이고, 주황색 발광이란 CIEx의 값이 0.54 이상 0.62 미만이다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 전자 수송층이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 전자 수송층을 형성하는 재료로서는 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이 바람직하다.
<화학식 9>
A4-B2
(식 중, A4는 탄소환 3 이상의 방향족 탄화수소기이고, B2는 치환 또는 비치환된 복소환기임)
화학식 9의 화합물은, 바람직하게는, 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐에서 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 복소환 화합물이다.
보다 바람직하게는, 질소 함유 복소환 화합물이다.
질소 함유 복소환 화합물은, 더욱 바람직하게는, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린에서 선택되는 1 이상의 골격을 분자 중에 갖는 질소 함유 복소 환 화합물을 1종 이상 함유한다.
질소 함유 복소환 화합물로서, 하기 화학식 10 또는 11로 표시되는 벤조이미다졸 유도체를 예시할 수 있다.
<화학식 10>
Figure 112008059965882-PCT00027
<화학식 11>
Figure 112008059965882-PCT00028
[식 중, R26은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, k는 0 내지 4의 정수이고, R27은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, R28은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, L3은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이고, Ar13은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 6O의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기임]
화학식 10, 11로 표시되는 벤조이미다졸 유도체는, 바람직하게는, k가 0, R28이 아릴기, L3이 탄소수 6 내지 30(보다 바람직하게는 탄소수 6 내지 20)의 아릴기 및 Ar13이 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.
이러한 화합물을 포함하는 전자 수송층을 형성함으로써, 특히, 전자 주입성이 좋아져서 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에서는, 상술한 대로, 유기 박막층 중 1층 이상이 상기 화합물 A 및 화합물 B를 함유할 수 있고, 다른 구성에 대해서는 종래 공지된 구성을 채택할 수 있다. 이하, 설명한다.
[유기 EL 소자의 구성]
본 발명에 이용되는 유기 EL 소자의 대표적인 구성예를 도시한다. 또한, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
(1) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
(2) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
(3) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(4) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극
(5) 양극/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극
(6) 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극
(7) 양극/절연층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극
(8) 양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/절연층/음극
(9) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/ 음극
(10) 양극/절연층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층 /절연층/음극 등의 구조를 들 수 있다.
이들 중에서 통상 (1), (2), (3), (4), (7), (8), (10)의 구성이 바람직하게 이용된다.
또한, 본 발명에서, 상기 구성 (3), (4), (9) 및 (10)과 같이, 전자 수송층 및 전자 주입층을 각각 형성할 수도 있으나, 다른 구성과 같이 전자 수송층만을 형성한 경우에도, 종래의 소자와 비교하여 수명을 향상시킬 수 있다.
[투광성 기판]
본 발명의 유기 EL 소자는 투광성의 기판 상에 제조한다. 여기서 말하는 투광성 기판은 유기 EL 소자를 지지하는 기판이고, 400 내지 700 nm의 가시 영역의 빛의 투과율이 50％ 이상으로, 평활한 기판이 바람직하다.
구체적으로는, 유리판, 중합체판 등을 들 수 있다. 유리판으로서는, 특히 소다 석회 유리, 바륨·스트론튬 함유 유리, 납 유리, 알루미늄 규산 유리, 붕규산 유리, 바륨 붕규산 유리, 석영 등을 들 수 있다. 또한, 중합체판으로서는, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르술피드, 폴리술폰 등을 들 수 있다.
한편, 소자가 형성되어 있는 기판으로부터 빛을 취출하지 않는 형식(예를 들면, 톱 에미션형 소자)에서는, 기판이 반드시 투명할 필요는 없다.
[양극]
유기 박막 EL 소자의 양극은, 정공을 정공 수송층 또는 발광층에 주입하는 역할을 담당하는 것으로, 4.5 eV 이상의 일함수를 갖는 것이 효과적이다. 본 발명에 이용되는 양극 재료의 구체예로서는, 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 산화인듐아연 합금(IZO), 금, 은, 백금, 구리 등이 적용될 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 따라서 다르지만, 통상 10 nm 내지 1 ㎛, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 범위에서 선택된다.
[정공 주입층·정공 수송층]
정공 주입·수송층은 발광층으로의 정공 주입을 도와, 발광 영역까지 수송하는 층으로서, 정공 이동도가 크고, 이온화 에너지가 통상 5.5 eV 이하로 작다. 이러한 정공 주입·수송층으로서는 보다 낮은 전계 강도로 정공을 발광층에 수송하는 재료가 바람직하고, 또한 정공의 이동도가, 예를 들면 104 내지 106 V/cm의 전계 인가시에, 적어도 10-6 ㎠/V·초인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서는, 종래, 광도전 재료에서 정공의 수송 재료로서 관용되고 있는 것이나, 유기 EL 소자의 정공 주입층에 사용되고 있는 공지된 것 중에서 임의의 것을 선택하여 사용할 수 있다.
그리고, 이 정공 주입·수송층을 형성하기 위해서는, 정공 주입·수송 재료를 예를 들면 진공 증착법, 스핀 코팅법, 캐스팅법, LB법 등의 공지된 방법에 의해 박막화할 수 있다. 이 경우, 정공 주입·수송층으로서의 막 두께는, 특별히 제한은 없지만, 통상적으로는 5 nm 내지 5 ㎛이다.
[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 장을 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 수 있지만, 어느 한쪽의 전하를 이동하는 것이 바람직하다.
이 발광층을 형성하는 방법으로서는, 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 막을 말하며, 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 뒤, 이것을 스핀 코팅법 등에 의해 박막화함으로써도 발광층을 형성할 수 있다.
발광층은 주로 호스트 재료와 도펀트 재료로 이루어진다. 발광층이 함유하는 도펀트 재료의 도프 농도는, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량％, 보다 바람직하게는, 0.5 내지 2 중량％이다. 본 발명에서는, 상술한 바와 같이 화합물 B를 도펀트 재료로서, 화합물 A를 호스트 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
[전자 주입층·전자 수송층]
전자 주입층·수송층은, 발광층으로의 전자의 주입을 도와, 발광 영역까지 수송하는 층으로서, 전자 이동도가 크다. 본 발명에서는, 상술한 화학식 9 내지 11의 화합물이 바람직하다.
또한, 전자 주입·수송층이고, 특히 음극과의 부착이 좋은 재료로 이루어지는 부착 개선층을 형성할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 형태로, 전자를 수송하는 영역 또는 음극과 유기층의 계면 영역에, 환원성 도펀트를 함유하는 소자가 있다. 여기서, 환원성 도펀트란, 전자 수송성 화합물을 환원할 수 있는 물질로 정의된다. 따라서, 일정한 환원성을 갖는 것이면, 다양한 것이 이용되고, 예를 들면, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토금속의 산화물, 알칼리 토금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물 또는 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리 금속의 유기 착체, 알칼리 토금속의 유기 착체, 희토류 금속의 유기 착체로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 물질을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 보다 구체적으로, 바람직한 환원성 도펀트로서는, Na(일함수: 2.36 eV), K(일함수: 2.28 eV), Rb(일함수: 2.16 eV) 및 Cs(일함수: 1.95 eV)로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 알칼리 금속이나, Ca(일함수: 2.9 eV) , Sr(일함수: 2.0 내지 2.5 eV), 및 Ba(일함수: 2.52 eV)로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 알칼리 토금속을 들 수 있다. 일함수가 2.9 eV 이하의 것이 특히 바람직하다. 이들 중에서, 보다 바람직한 환원성 도펀트는, K, Rb 및 Cs로 이루어지는 군 에서 선택되는 1개 이상의 알칼리 금속이고, 더욱 바람직하게는, Rb 또는 Cs이고, 가장 바람직하게는, Cs이다. 이들 알칼리 금속은, 특히 환원 능력이 높고, 전자 주입 영역으로의 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에서의 발광 휘도의 향상이나 장기 수명화가 도모된다. 또한, 일함수가 2.9 eV 이하인 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 조합인 것이 바람직하다. Cs를 조합하여 포함함으로써, 환원 능력을 효율적으로 발휘할 수 있고, 전자 주입 영역으로의 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 방지하여, 전자 주입성을 향상시킬 수 있다. 이러한 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토금속의 할로겐화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자 주입성을 더욱 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, Li2O, LiO, Na2S, Na2Se 및 NaO를 들 수 있고, 바람직한 알칼리 토금속 칼코게나이드로서는, 예를 들면, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS, 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로겐화물로서 는, 예를 들면, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토금속의 할로겐화물로서는, 예를 들면, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2와 같은 불화물이나, 불화물 이외의 할로겐화물을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층을 구성하는 반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn 중 1개 이상의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층을 구성하는 무기 화합물이, 미결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 전자 주입층이 이들 절연성 박막으로 구성되어 있으면, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에, 다크 스폿 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 무기 화합물로서는, 상술한 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로겐화물 및 알칼리 토금속의 할로겐화물 등을 들 수 있다.
[음극]
음극으로서는 일함수가 작은(예를 들면 4 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 전극 물질로 하는 것이 이용된다. 이러한 전극 물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘·은 합금, 알루미늄/산화알루미늄, 알루미늄·리튬 합금, 인듐, 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이 음극은 이들 전극 물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제조할 수 있다.
여기서 발광층으로부터의 발광을 음극에서 취출하는 경우, 음극의 발광에 대 한 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 때문에, 누설이나 쇼트에 의한 화소 결함이 생기기 쉽다. 이것을 방지하기 위해서, 한 쌍의 전극 사이에 절연성의 박막층을 삽입하는 것이 바람직하다.
절연층에 이용되는 재료로서는, 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.
이들의 혼합물이나 적층물을 이용할 수도 있다.
[유기 EL 소자의 제조예]
이상 예시한 재료 및 방법에 의해 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 필요에 따라서 정공 주입층, 및 필요에 따라서 전자 주입층을 형성하고, 추가로 음극을 형성함으로써 유기 EL 소자를 제조할 수 있다. 또한 음극에서 양극으로 상기와 반대 순서로 유기 EL 소자를 제조할 수도 있다.
이하, 투광성 기판상에 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극이 순차적으로 설치된 구성의 유기 EL 소자의 제조예를 기재한다.
우선, 적당한 투광성 기판상에 양극 재료로 이루어지는 박막을 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 10 내지 200 nm의 범위의 막 두께가 되도록 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 형성하여 양극을 제조한다. 다음으로 이 양극상에 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, 또한 핀홀이 발생하기 어려운 등의 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 정공 수송층을 형성하는 경우, 그의 증착 조건은 사용하는 화합물, 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.
다음으로, 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, 또한 핀홀이 발생하기 어려운 등의 점에서 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 진공 증착법에 의해 발광층을 형성하는 경우, 그의 증착 조건은 사용하는 화합물에 따라 다르지만, 일반적으로 정공 수송층과 동일한 조건 범위 중에서 선택할 수 있다.
다음으로, 이 발광층 상에 전자 수송층을 설치한다. 정공 수송층, 발광층과 마찬가지로, 균질한 막을 얻을 필요로부터 진공 증착법에 의해 형성하는 것이 바람 직하다. 증착 조건은 정공 수송층, 발광층과 동일한 조건 범위에서 선택할 수 있다. 마지막으로 음극을 적층하여 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.
음극은 금속으로 구성되는 것으로, 증착법, 스퍼터링을 사용할 수 있다. 그러나, 바탕의 유기물층을 제막 시의 손상으로부터 지키기 위해서는 진공 증착법이 바람직하다.
지금까지 기재한 유기 EL 소자의 제조는 일회의 탈기로 일관해서 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 이용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 각 유기층의 막 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 막 두께가 너무 얇으면 핀홀 등의 결함이 생기기 쉽고, 반대로 너무 두꺼우면 높은 인가 전압이 필요하게 되어 효율이 나빠지므로, 통상적으로는 수 nm에서 1 ㎛의 범위가 바람직하다.
<실시예 1>
25 mm×75 mm×0.7 mm 크기의 유리 기판상에, 막 두께 120 nm의 인듐주석 산화물로 이루어지는 투명 전극을 설치했다. 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'-디페닐-4,4'-벤지딘을 60 nm의 두께로 증착한 후, 그 위에 N,N,N',N'-테트라키스(4-비페닐)비스-4,4'-벤지딘을 10 nm의 두께로 증착하였다. 이어서, 발광층으로서, 나프타센 유도체인 하기 화합물 (A-1)과 인데노페릴렌 유도체인 하기 화합물(B-1)을 중량비 40:0.4로 동시 증착하여, 40 nm의 두께로 증착하였다.
Figure 112008059965882-PCT00029
Figure 112008059965882-PCT00030
다음으로, 전자 수송층으로서, 하기 화합물 (C-1)을 30 nm의 두께로 증착하였다.
Figure 112008059965882-PCT00031
다음으로 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 얻어졌고, 색도 좌표는 (0.66, 0.32), 효율은 11.07 cd/A였다. 또한, 초기 휘도 5000 cd/㎡에서의 직류의 연속 통전 시험을 행한 바, 초기 휘도의 80％에 달했을 때의 구동 시간은 2010시간이었다.
<실시예 2>
실시예 1에서, 인데노페릴렌 유도체를 (B-1) 대신에 하기 화합물 (B-2)을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하고, 평가하였다. 얻어진 소자의 평가 결과를 표 1에 기재하였다.
Figure 112008059965882-PCT00032
<실시예 3-7>
실시예 1에서, (A-1) 대신에 하기 화합물 (A-2) 내지 (A-6)을 사용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하고, 평가하였다. 얻어진 소자의 평가 결과를 표 1에 기재하였다.
Figure 112008059965882-PCT00033
Figure 112008059965882-PCT00034
Figure 112008059965882-PCT00035
Figure 112008059965882-PCT00036
Figure 112008059965882-PCT00037
<비교예 1>
실시예 1에서, (B-1) 대신에 (b-1)를 이용하고, (C-1) 대신에 Alq3를 이용한 것 이외에는 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하고, 평가하였다.
Figure 112008059965882-PCT00038
Figure 112008059965882-PCT00039
Figure 112008059965882-PCT00040
본 발명의 유기 EL 소자는, 각종 표시 장치, 디스플레이, 백 라이트, 조명광원, 표지, 간판, 인테리어 등의 분야에 적용할 수 있고, 특히 컬러 디스플레이의 표시 소자로서 적합하다.

Claims (19)

  1. 음극과 양극과,
    이들 사이에 발광층을 포함하는 한층 또는 복수층으로 이루어지는 유기 박막층을 갖고,
    상기 유기 박막층 중 한층 이상이 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 인데노페릴렌 화합물, 및 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 1>
    Figure 112008059965882-PCT00041
    <화학식 2>
    Figure 112008059965882-PCT00042
    [식 중, Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향환기 또는 방향족 복소환기이고, X1 내지 X18은 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 알킬기, 알콕시기, 알킬티오기, 알케닐기, 알케닐옥시기, 알케닐티오기, 방향환 함유 알킬기, 방향환 함유 알킬옥시기, 방향환 함유 알킬티오기, 방향환기, 방향족 복소환기, 방향 환옥시기, 방향환티오기, 방향환알케닐기, 알케닐방향환기, 아미노기, 카르바졸릴기, 시아노기, 수산기, -COOR1'(R1'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임), -COR2'(R2'는 수소, 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기, 방향환기 또는 아미노기임), 또는 -OCOR3'(R3'는 알킬기, 알케닐기, 방향환 함유 알킬기 또는 방향환기임)이고, X1 내지 X18의 인접하는 기는 서로 결합하여 치환되어 있는 탄소 원자와 함께 환을 형성할 수 있고, X1 내지 X18 중 1개 이상은 수소가 아님]
  2. 제1항에 있어서, 상기 인데노페릴렌 화합물이 디벤조테트라페닐페리프란텐 유도체인 유기 전계 발광 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학식 I로 표시되는 나프타센 유도체인 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 I>
    Figure 112008059965882-PCT00043
    [식 중, Q1 내지 Q12는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화 수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기이고, 동일하거나 상이할 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화된 환상 구조를 형성할 수 있음]
  4. 제3항에 있어서, 상기 화학식 I에서, Q1, Q2, Q3 및 Q4 중 1개 이상이 방향족 탄화수소기인 유기 전계 발광 소자.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 화학식 I로 표시되는 나프타센 유도체가 하기 화학식 II로 표시되는 구조를 갖는 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 II>
    Figure 112008059965882-PCT00044
    [식 중, Q3 내지 Q12, Q101 내지 Q105 및 Q201 내지 Q205는 각각 독립적으로 상기 Q1 내지 Q12와 동일한 기를 나타내고, 동일하거나 상이할 수도 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화 환상 구조를 형성할 수 있음]
  6. 제5항에 있어서, 상기 화학식 II에서, Q101, Q105, Q201 및 Q205 중 1개 이상이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬티오기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 20의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 7 내지 20의 아르알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 원자수 5 내지 20의 복소환기인 유기 전계 발광 소자.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센 유도체, 하기 화학식 4로 표시되는 비대칭 안트라센 유도체, 하기 화학식 5로 표시되는 비대칭 피렌 유도체, 하기 화학식 6으로 표시되는 비대칭 디페닐안트라센 유도체, 또는 하기 화학식 7로 표시되는 비스피렌 유도체인 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 3>
    Figure 112008059965882-PCT00045
    [화학식 3 중, X19 내지 X21은 각각 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar4 및 Ar5는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족기이고, Ar4 또는 Ar5 중 적어도 한쪽은 하기 화학식 3a로 표시되는 1-나프틸 유도체 또는 하기 화학식 3b로 표시되는 2-나프틸 유도체이고, a, b, c는 각각 0 내지 4의 정수이고, d는 1 내지 3의 정수이고, d가 2 이상인 경우, 화학식 중 [] 안은 동일하거나 상이할 수 있음]
    Figure 112008059965882-PCT00046
    (R1 내지 R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기이고, R1 내지 R7 중 인접하는 적어도 한 쌍은 서로 결합하여 환상 구조를 형성할 수도 있음)
    <화학식 4>
    Figure 112008059965882-PCT00047
    [화학식 4 중, A1 및 A2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 10 내지 20의 축합 방향족 탄화수소환기이고, Ar6 및 Ar7은 각각 독립적으로 수소 원자, 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, R8 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, R16 및 R17은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고, Ar6, Ar7, R16 및 R17은 각각 A1 또는 A2에 복수 결합될 수 있고, 인접하는 것끼리 포화 또는 불포화된 환상 구조를 형성할 수 있되, 단, 중심 안트라센의 9 위치 및 10 위치에, 안트라센 상에 나타내는 X-Y 축에 대하여 대칭형이 되는 기가 결합하는 경우는 없음]
    <화학식 5>
    Figure 112008059965882-PCT00048
    [화학식 5 중, Ar8 및 Ar9은 각각 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족기이고, L1 및 L2는 각각 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈레닐렌기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기, 치환 또는 비치환된 디벤조실롤릴렌기이고, m은 0 내지 2의 정수, n은 1 내지 4의 정수, s는 0 내지 2의 정수, t는 0 내지 4의 정수이고, L1 또는 Ar8은 피렌의 1 내지 5 위치 중 어느 하나에 결합하고, L2 또는 Ar9는 피렌의 6 내지 10 위치 중 어느 하나에 결합하되,
    단, n+t가 짝수일 때에, Ar8, Ar9, L1, L2는 하기 (1) 또는 (2)를 만족시킨다.
    (1) Ar8≠Ar9 및/또는 L1≠L2(여기서≠는, 상이한 구조의 기인 것을 나타냄)
    (2) Ar8=Ar9이고 L1=L2일 때,
    (2-1) m≠s 및/또는 n≠t, 또는
    (2-2) m=s이고 n=t일 때,
    (2-2-1) L1 및 L2, 또는 피렌이 각각 Ar8 및 Ar9 상의 상이한 결합 위치에 결합되어 있거나,
    (2-2-2) L1 및 L2, 또는 피렌이 Ar8 및 Ar9 상의 동일한 결합 위치에서 결합되어 있는 경우, L1 및 L2, 또는 Ar8 및 Ar9의 피렌에서의 치환 위치가 대칭 관계가 되는 경우는 없음]
    <화학식 6>
    Figure 112008059965882-PCT00049
    [화학식 6 중, Ar10 및 Ar11은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기이고, m' 및 n'은 각각 1 내지 4의 정수이되, 단, m'=n'=1이고, Ar10과 Ar11의 벤젠환으로의 결합 위치가 좌우 대칭형인 경우에는, Ar10과 Ar11은 동일하지 않고, m' 또는 n'가 2 내지 4의 정수인 경우에는 m'과 n'는 상 이한 정수이고,
    R18 내지 R25는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 5 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기이고,
    R26 및 R27은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 6 내지 50의 방향족 탄화수소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 50의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 50의 아르알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 50의 아릴티오기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알콕시카르보닐기, 치환 또는 비치환된 실릴기, 카르복실기, 할로겐 원자, 시아노기, 니트로기 또는 히드록실기임]
    <화학식 7>
    (A3)e-(X22)f-(Ar12)g-(Y1)h-(B1)i
    [화학식 7 중, X22는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 피렌 잔기이고, A3 및 B1은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알킬기 또는 알킬렌기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 50의 알케닐기 또는 알케닐렌기이고, Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 3 내지 50의 방향족 탄화수소기, 또는 치환 또는 비치환된 핵 탄소수 1 내지 50의 방향족 복소환기이고, Y1은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기이고, f는 1 내지 3의 정수, e 및 i는 각각 독립적으로 0 내지 4의 정수, h는 0 내지 3의 정수, g는 1 내지 5의 정수임]
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물이 하기 화학식 8로 표시되는 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 8>
    X23-(Y2)j
    [식 중, X23은 탄소환이 2 이상인 축합 방향족환기이고, Y2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 아릴기, 치환 또는 비치환된 디아릴아미노기, 치환 또는 비 치환된 아릴알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고, j는 1 내지 6의 정수이고, j가 2 이상인 경우, Y2는 각각 동일하거나 상이할 수 있음]
  9. 제8항에 있어서, 상기 화학식 8의 X23이 나프타센, 피렌, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프틸플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌, 디벤조플루오란텐 및 아세나프틸플루오란텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 탄소환이 4 이상인 골격을 갖는 화합물을 이용하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제8항에 있어서, 상기 화학식 8로 표시되는 화합물이 나프타센 유도체, 안트라센 유도체, 벤조안트라센 유도체, 디벤조안트라센 유도체, 펜타센 유도체, 비스안트라센 유도체, 피렌 유도체, 비스피렌 유도체, 벤조피렌 유도체, 디벤조피렌 유도체, 플루오렌 유도체, 벤조플루오렌 유도체, 디벤조플루오렌 유도체, 플루오란텐 유도체, 벤조플루오란텐 유도체, 디벤조플루오란텐 유도체, 나프틸플루오란텐 유도체, 아세나프틸플루오란텐 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 나프토플루오란텐 유도체, 디아미노피렌 유도체, 디아미노페릴렌 유도체, 디벤지딘 유도체, 아미노안트라센 유도체, 아미노피렌 유도체 및 디벤조크리센 유도체로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광층이 상기 인데노페릴렌 화합물과 핵 탄소수 10 내지 50의 축합 방향족환을 갖는 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 박막층이 전자 수송층을 포함하고, 이 전자 수송층이 하기 화학식 9로 표시되는 방향족 탄화수소 화합물을 함유하는 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 9>
    A4-B2
    [화학식 9 중, A4는 탄소환 2 이상의 방향족 탄화수소기이고, B2는 치환 또는 비치환된 복소환기임]
  13. 제12항에 있어서, 상기 화학식 9의 A4가 안트라센, 페난트렌, 나프타센, 피렌, 크리센, 벤조안트라센, 펜타센, 디벤조안트라센, 벤조피렌, 플루오렌, 벤조플루오렌, 플루오란텐, 벤조플루오란텐, 나프토플루오란텐, 디벤조플루오렌, 디벤조피렌 및 디벤조플루오란텐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 골격을 분자 중에 갖는 복소환 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 화학식 9로 표시되는 화합물이 질소 함 유 복소환 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 하기 화학식 10 또는 화학식 11로 표시되는 화합물인 유기 전계 발광 소자.
    <화학식 10>
    Figure 112008059965882-PCT00050
    <화학식 11>
    Figure 112008059965882-PCT00051
    [식 중, R26은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, k는 0 내지 4의 정수이고, R27은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, R28은 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴기, 치 환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 퀴놀릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기이고, L3은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 플루오레닐렌기이고, Ar13은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 60의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 피리디닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐렌기임]
  16. 제14항에 있어서, 상기 질소 함유 복소환 화합물이 피리딘, 피리미딘, 피라진, 피리다진, 트리아진, 퀴놀린, 퀴녹살린, 아크리딘, 이미다조피리딘, 이미다조피리미딘 및 페난트롤린으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개 이상의 골격을 갖는 화합물인 유기 전계 발광 소자.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 발광색이 주황색 내지 적색인 유기 전계 발광 소자.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광층이 도펀트 재료를 함유하고, 발광층에서 차지하는 도펀트 재료의 농도가 0.1 내지 10 중량％인 유기 전계 발광 소자.
  19. 제18항에 있어서, 상기 도펀트 재료의 농도가 0.5 내지 2 중량％인 유기 전계 발광 소자.
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