KR20120022859A - 유기 전기발광 소자 - Google Patents

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노부히로 야부노우치
다카시 아라카네
가즈키 니시무라
치시오 호소카와
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이데미쓰 고산 가부시키가이샤
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Abstract

양극과, 음극과, 양극과 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비하고, 유기 박막층이 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층을 갖고, 또한, 상기 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층을 갖고, 상기 제 1 정공수송층이 특정한 아민 화합물을 함유하며, 또한, 상기 제 2 정공수송층이 특정한 아민 화합물을 함유하거나, 또는 특정한 전자 수용성 화합물을 이용하고, 또한, 제 1 정공수송층이 특정한 아민 화합물을 함유하는 유기 EL 소자에 의해, 구동 전압을 저하시킴과 아울러 높은 발광 효율을 가져, 실용적으로 우수한 유기 EL 소자를 제공한다.

Description

유기 전기발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE}
본 발명은, 정공수송층에 특정한 화합물을 이용한 유기 전기발광 소자(이하, 「유기 EL 소자」라고 하는 경우가 있음)에 관한 것이다.
유기 물질을 사용한 유기 EL 소자는, 고체 발광형의 저렴한 대면적 풀컬러 표시 소자로서의 용도가 유망시되어, 많은 개발이 행하여지고 있다. 일반적으로 유기 EL 소자는, 발광층 및 상기 층을 낀 한 쌍의 대향 전극으로 구성되어 있다. 발광은, 양 전극 사이에 전계가 인가되면, 음극측으로부터 전자가 주입되고, 양극측으로부터 정공이 주입된다. 또한, 이 전자가 발광층에서 정공과 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지를 광으로서 방출하는 현상이다.
여러 가지 형태의 유기 EL 소자가 알려져 있는 중, 예컨대 싸이오펜 구조를 갖는 특정한 치환기를 갖는 방향족 아민 유도체나 다이아릴아미노기가 결합한 카바졸 골격을 갖는 방향족 아민 유도체를 정공주입 재료나 정공수송 재료로서 이용한 유기 EL 소자가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2 참조).
WO 2008-023759 A1 WO 2008-062636 A1
그러나, 상기와 같은 유기 EL 소자에서는, 상기 재료에 있어서 분자 구조가 다른 분자 사이의 전하 이동이 순조롭게 진행하지 않는 경우가 있어, 구동 전압의 상승을 초래하는 경우가 있었다.
이상으로부터, 본 발명은 구동 전압을 저하시킴과 아울러, 수명이 길고, 실용적으로 우수한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 다이아민 구조를 갖는 화합물을 제 1 정공수송층 재료로서 이용하고, 다이벤조퓨란 구조 및 카바졸 구조를 갖는 방향족 아민 유도체를 제 2 정공수송층 재료로서 이용하거나, 또는 특정한 전자 수용성 화합물을 이용하고, 또한, 다이벤조퓨란 구조 및 카바졸 구조를 갖는 방향족 아민 유도체를 제 1 정공수송 재료로서 이용함 으로써 구동 전압이 낮고 수명이 긴 유기 EL 소자를 제조할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본원 제 1 발명은, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비한 유기 전기발광 소자로서,
상기 유기 박막층은, 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층, 및 상기 발광층보다도 상기 양극측에 설치된 정공수송층을 갖고, 상기 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층을 갖고, 상기 제 1 정공수송층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 제 2 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
Figure pct00001
(식중, L1은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 10?40의 아릴렌기를 나타내고, Ar1?Ar4는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?60의 아릴기 또는 환형성 원자수 6?60의 헤테로아릴기를 나타낸다.)
Figure pct00002
(식중, Ar5?Ar7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이며, Ar5?Ar7 중 화학식 3이 아닌 기는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기, 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.)
Figure pct00003
(식중, L2는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L2가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R1 및 R2는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.)
Figure pct00004
(식중, L3은 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L3이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
c 및 d는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.
R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R3 및 R4는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다.)
Figure pct00005
(식중, L4는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L4가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
Ar8은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar8이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
e는 0?3의 정수를 나타내고, f는 0?4의 정수를 나타낸다.
R5 및 R6은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R5 및 R6은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다.)
또한, 본원 제 2 발명은, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비한 유기 전기발광 소자로서,
상기 유기 박막층은 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층, 및 상기 발광층보다도 상기 양극측에 설치된 정공수송층을 갖고, 상기 정공수송층은 상기 양극으로부터 순차로 전자 수용성 화합물을 함유하는 층 및 제 1 정공수송층을 갖고, 상기 전자 수용성 화합물이 하기 화학식 10으로 표시되고, 상기 제 1 정공수송층은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
Figure pct00006
[상기 화학식 10 중, R7?R12는 각각 독립적으로 사이아노기, -CONH2, 카복실기 또는 -COOR13(R13은 탄소수 1?20의 알킬기이다.)을 나타내거나, 또는 R7 및 R8, R9 및 R10, 또는 R11 및 R12가, 서로 결합하여 -CO-O-CO-로 표시되는 기를 나타낸다.]
본 발명의 유기 EL 소자는 적합하게 전하를 수송할 수 있기 때문에, 풀컬러 디스플레이에 필요한 적, 녹, 청의 어느 화소를 구성하는 유기 EL 소자에도 적용 가능하여, 발광층에 함유되는 호스트 재료와 발광 재료 이외의 재료를 공통화시킬 것을 기대할 수 있다. 이것에 의해, 소자의 제조 비용을 저감시킬 것이 기대된다.
본 발명에 의하면, 구동 전압을 저하시킴과 아울러, 수명이 길고, 실용적으로 우수한 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 유기 EL 소자의 1실시태양의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
본원 제 1 발명의 유기 EL 소자는, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비하여 이루어진다. 유기 박막층은 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층을 갖고, 또한, 상기 발광층보다 양극측에 설치된 정공수송층을 갖는다. 그리고, 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층을 갖고, 상기 제 1 정공수송층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하며, 상기 제 2 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
[화학식 1]
Figure pct00007
(식중, L1은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 10?40의 아릴렌기를 나타내고, Ar1?Ar4는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?60의 아릴기 또는 환형성 원자수 6?60의 헤테로아릴기를 나타낸다.)
[화학식 2]
Figure pct00008
(식중, Ar5?Ar7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고, Ar5?Ar7 중 화학식 3이 아닌 기는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기, 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.)
[화학식 3]
Figure pct00009
(식중, L2는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L2가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R1 및 R2는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.)
[화학식 4]
Figure pct00010
(식중, L3은 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L3이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
c 및 d는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.
R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R3 및 R4는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다.)
[화학식 5]
Figure pct00011
(식중, L4는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L4가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
Ar8은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar8이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
e는 0?3의 정수를 나타내고, f는 0?4의 정수를 나타낸다.
R5 및 R6은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R5 및 R6은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다.)
상기 화학식 3에 있어서의 L2, 상기 화학식 5에 있어서의 L4가 아릴렌기인 경우, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 전자 밀도의 상승을 억제하여, IP가 커지기 때문에, 소자의 전압이 낮게 되기 쉽기 때문에 바람직하다. 또한, 다이벤조퓨란 구조나 카바졸 구조가 아릴렌기를 통해서 질소 원자와 결합하면, 아민이 산화되기 어렵게 되어, 화합물이 안정하게 되는 경우가 많아, 소자의 수명이 길게 되기 쉽다. 또한, 상기 화학식 5에 있어서의 L4가 아릴렌기인 경우, 화합물이 안정하게 되기 때문에 합성이 용이하다.
또한, 상기 화학식 5에 있어서는, L4의 아릴렌기가 하기 화학식 8로 표시되는 경우, 아민 화합물의 전자 밀도의 향상을 억제하여, 그 결과, IP가 커져, 발광층에의 정공주입성이 향상되어 소자의 전압 저하를 기대할 수 있다. 특히, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이, 상기 화학식 3으로 표시되는 다이벤조퓨란 구조 함유기와, 상기 화학식 4 및/또는 5로 표시되는 카바졸 구조 함유기를 갖는 것인 경우, 화학식 4, 5에 있어서의 L3 및 L4가 각각 독립적으로 하기 화학식 8로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure pct00012
[R11 및 R12는 각각 독립적으로 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R11 및 R12는 결합하여 포화 또는 불포화의 환을 형성할 수도 있다.
k 및 l은 각각 독립적으로 0?4의 정수이다.]
상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은 어느 것이나 정공주입?수송성을 갖기 때문에, 정공수송층으로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은 어느 것이나 어피니티(affinity) 준위 Af가 작다. 따라서, 이들을 이용하여, 발광층에 접합하는 정공수송층을 형성하면, 우수한 전자 블록성을 발휘한다.
더구나, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은, 어느 것이나 높은 전자 내성을 갖추고 있기 때문에, 전자 블록시의 전자의 집중에 의해서도 유기 EL 소자의 수명이 저하되기 어렵다.
본원 제 1 발명의 유기 EL 소자는, 이러한 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물을 이용하여 정공수송층을 형성했기 때문에, 전자를 발광층에 가두면서, 발광층에 정공을 주입할 수 있어, 전하의 재결합 확률을 높여 고효율의 발광을 얻을 수 있다. 고성능화는 형광, 인광을 막론하고 효과가 있지만, 인광에는 특별히 효과가 있다.
또한, 전자 블록에 있어서, 발광층과 정공수송층의 계면에 전자가 집중하지만, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은 전자 내성이 높기 때문에 발광 수명이 저하되기 어렵다.
또한, 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은, Af가 작아 전자가 들어가기 어렵고, 양극측에의 이동을 트랩(trap)하는 경향이 있다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대하여, 큰 전자 내성을 갖는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물에 전자를 트랩함으로써 소자 전체를 장수명화할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 모노아민계이고, 다이벤조퓨란기를 갖고 있어, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 비하여 Eg가 커진다. 따라서 일반적으로 Af가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 비하여 작아, 전자를 발광층으로부터 양극측으로 이동시키기 어렵다. 인광발광층에 있어서는, 발광층 Eg가 크기 때문에 Af가 일반적으로 작아, 전자를 보다 양극측으로 이동시키기 어렵고, 상기 효과는 현저하다.
또한, 다이벤조퓨란의 입체적인 부피 큼에 의해 인접하는 제 1 정공수송층의 분자와의 거리를 길게 하는 입체적 효과가 있다. 이것에 의해, 제 2 정공수송층과 제 1 정공수송층의 계면에 캐리어의 트랩을 할 수 있다. 이것에 의해, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에 대하여 큰 전자 내성을 갖는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물에 음극측으로부터 이동하여 오는 전자를 트랩함으로써 소자 전체를 장수명화할 수 있다.
한편, 어피니티 준위 Af(전자 친화력)란, 재료의 분자에 전자를 하나 주었을 때에 방출 또는 흡수되는 에너지를 말하고, 방출의 경우는 양, 흡수의 경우는 음으로 정의한다.
어피니티 준위 Af는, 이온화 포텐셜 Ip와 광학 에너지 갭 Eg(S)에 의해 다음과 같이 규정한다.
Af = Ip - Eg(S)
여기서, 이온화 포텐셜 Ip는, 각 재료의 화합물로부터 전자를 제거하여 이온화하기 위해서 요하는 에너지를 의미하고, 예컨대, 자외선 광전자 분광 분석 장치(AC-3, 리켄(주)계기)로 측정한 값이다.
광학 에너지 갭 Eg(S)는, 전도 레벨과 가전자 레벨의 차를 말하고, 예컨대, 각 재료의 톨루엔 희박 용액의 흡수 스펙트럼의 장파장측 접선과 베이스라인(흡수 제로)의 교점의 파장치를 에너지로 환산하여 구한다.
또한, 상기 화학식 1, 2로 표시되는 화합물은, 유리전이온도(Tg)가 높아, 내열성이 우수하다. 특히, 분자량이 큰 치환기를 도입하면, 정공수송층의 내열성을 높일 수 있다.
여기서, 종래에 정공수송층을 형성하는 재료로서 사용되어 온 α-NPD(예컨대, 미국 특허 2006-0088728호 공보 참조)는, Tg이 100℃ 이하이기 때문에, 내열성이 부족했다.
이와는 대조적으로, 본 발명에서는, Tg가 높은 상기 화학식 1, 2로 표시되는 화합물을 채용함으로써 유기 EL 소자의 내열성을 향상시킬 수 있다.
또한, 미국 특허 2006-0088728호 공보의 발명에서는, 구리 프탈로시아닌 화합물을 이용하여 정공주입층을 형성하고 있다.
그러나, 구리 착체 화합물은 가시 영역에 흡수를 갖기 때문에, 후막화하면 푸른 기를 띠어 바람직하지 못하다. 또한, 구리 착체 화합물은, 비정질성이 낮고 결정성이 높기 때문에, 후막화하기 어렵고, 소자 구성을 구축하는 데에 있어서 제한이 많다.
이와는 대조적으로, 상기 화학식 1, 2로 표시되는 화합물은, 가시 영역에 큰 흡수가 없고, 비정질성이 높고, 결정성이 낮기 때문에, 후막화에 적합하다.
따라서, 상기 화학식 1, 2로 표시되는 화합물을 채용한 본 발명의 유기 EL 소자에서는 다양한 소자 구성을 구축할 수 있다.
본 발명의 유기 전기발광 소자에 있어서의 정공수송층이란, 발광층보다도 양극측에 설치되고, 양극에서 발광층으로 정공을 주입시키는 역할을 부담한다.
본 발명의 유기 전기발광 소자에 있어서의 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층은, 각각, 발광층에 정공을 주입하는 정공수송층으로서 기능하는 층이며, 양극측에 설치된 것을 제 1 정공수송층, 발광층측에 설치된 것을 제 2 정공수송층이라고 한다.
일반적으로, 양극에서 발광층의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)에 정공을 낮은 전압으로 주입하기 위해서, 복수의 정공수송층을 설치하고, 양극측에 위치하는 정공수송층으로부터 발광층측에 위치하는 정공수송층에 걸쳐, 그 HOMO 준위를 점차로 발광층의 HOMO 준위에 가까이 하도록 재료를 선정한다.
또한, 발광층에 있어서의 전자와 정공의 재결합 확률을 증대시키기 위해서, 발광층에 접하는 정공수송층의 어피니티 레벨이 작은 재료를 선택함으로써 음극측에서 오는 전자를 발광층에 가둘 수 있어, 발광 효율을 높이고 수명을 길게 할 수 있게 됨이 알려져 있다.
이 때문에, 제 1 정공수송층의 이온화 포텐셜은 제 2 정공수송층의 이온화 포텐셜보다 작은 것이 바람직하다. 더욱이 그 차이가 1.0eV 이하인 것이 바람직하고, 더욱이 0.4eV 이하인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 정공수송층의 어피니티 레벨은 그것에 접하는 발광층의 어피니티 레벨보다 작은 것이 바람직하다. 더욱이 그 차이가 1.0eV 이하인 것이 바람직하고, 더욱이 0.4eV 이하인 것이 바람직하다.
상기 제 1 정공수송층은 10?200nm의 막 두께로 되는 경우가 바람직하고, 15?150nm의 막 두께로 되는 경우가 더 바람직하고, 20?100nm의 막 두께로 되는 경우가 특히 바람직하다. 또한, 상기 제 2 정공수송층은 10?200nm의 막 두께로 되는 경우가 바람직하고, 15?150nm의 막 두께로 되는 경우가 더 바람직하고, 20?100nm의 막 두께로 되는 경우가 특히 바람직하다.
본 발명의 유기 전기발광 소자로서는, 상기 화학식 4 및 화학식 5에 있어서, L3 및 L4가 각각 독립적으로 페닐렌기, 바이페닐다이일기, 터페닐다이일기, 나프틸렌기 또는 페난트렌다이일기인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자는, 제 1 정공수송층에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 갖지만, 상기 화합물은 이온화 포텐셜이 크기 때문에, 제 2 정공수송층에의 정공의 이동이 용이해져, 얻어지는 유기 EL 소자가 저전압화된다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 추가로 하기 (2)?(6)를 만족시키는 것이 바람직하다.
(2) 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 L1에 대하여 비대칭이다.
L1에 대하여 대칭인 화합물에 비하여, 분자 사이의 상호 작용이 작기 때문에, 결정화가 억제되어, 유기 EL 소자를 제조하는 수율을 향상시킨다. 또한, 비정질성이 우수하기 때문에, 인접하는 ITO 또는 유기층과의 계면의 접착성이 향상되어, 소자를 안정화시킨다.
(3) 상기 화학식 1에 있어서, L1이 바이페닐다이일기이다.
정공이 주입된 양이온 상태에 있어서, 전기적으로 안정한 퀴노이드 구조를 가져, 산화에 대하여 우수한 안정성을 갖는다.
(4) 상기 화학식 1의 Ar1?Ar4가 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 페닐기, 치환되거나 비치환된 바이페닐릴기, 치환되거나 비치환된 터페닐릴기, 치환되거나 비치환된 페난트릴기, 또는 하기 화학식 6으로 표시된다.
Figure pct00013
(식중, L5는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L5가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
Ar9는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar9가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
g는 1 또는 2를 나타낸다.
R7은 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 복수의 R7은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다.)
상기 화학식 6으로 표시되는 구조는, 고립 전자쌍과 ITO의 상호 작용에 의해, ITO와의 접착성이 우수하기 때문에, 정공의 주입성이 양호함과 더불어, ITO의 성상에 의한 영향을 받기 어려워, 안정된 소자 성능을 가질 수 있다.
(5) 상기 화학식 1의 Ar1?Ar4가 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 페닐기, 치환되거나 비치환된 바이페닐기, 치환되거나 비치환된 터페닐기, 또는 치환되거나 비치환된 페난트릴기이다.
페닐기, 바이페닐릴기, 터페닐릴기, 페난트릴기는, 산화 및 환원에 대해서도 우수한 안정성을 갖는 치환기군이며, 아민에 결합하는 치환기로서 적합하다.
(6) 상기 화학식 1의 Ar1?Ar4 중 적어도 하나가 상기 화학식 6으로 표시된다.
이 아민 유닛은 입체 장해성이 있기 때문에 분자 사이의 상호 작용이 작으므로, 결정화가 억제되어, 유기 EL 소자를 제조하는 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이벤조퓨란 구조를 갖는 아릴기 및 카바졸 구조를 갖는 아릴기를 갖는 아민 화합물은 Eg가 커서, 발광층으로부터의 전자를 효과적으로 블록하는 것이 가능하기 때문에, 효율을 향상시킴과 더불어, 정공수송층에의 전자의 주입을 억제하기 때문에 수명을 길게 하는 효과가 있고, 특히 청색 발광 소자와 조합하는 것에 의해, 현저한 장수명 효과가 얻어진다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은, 더욱이 하기 (7)?(25)를 만족시키는 것이 바람직하다.
(7) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기이다.
(8) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 4로 표시되는 기이다.
카바졸의 N 원자와 아민의 N 원자의 상호 작용에 의해, 카바졸의 환원에 대한 불안정성이 개선된다고 생각된다. 그 결과, 수명이 길게 되기 때문에 바람직하다.
(9) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 5로 표시되는 기이다.
(10) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 하기 화학식 7로 표시된다.
이 아민 유닛은 입체 장해성이 있기 때문에 분자 사이의 상호 작용이 작으므로, 결정화가 억제되어, 유기 EL 소자를 제조하는 수율을 향상시키고, 또한 환원 안정성이 우수한 터페닐기를 가짐으로써 분자의 환원 안정성이 향상되어, 얻어지는 유기 EL 소자의 수명을 길게 하는 효과가 있고, 특히 청색 발광 소자와 조합하는 것에 의해 현저한 장수명 효과가 얻어진다.
Figure pct00014
(식중, R8?R10은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R8?R10은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. h, i 및 j는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.)
(11) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 2개가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar5?Ar7 중 2개가 화학식 3으로 표시되는 경우, 2개의 화학식 3으로 표시되는 기가 동일하지 않고, 또한, Ar5?Ar7의 3개가 화학식 3으로 표시되는 기인 경우, 3개의 화학식 2로 표시되는 기가 동일하지 않다.
다이벤조퓨란 구조를 갖는 아릴기를 적어도 2종류 갖는 아민 유도체는, 분자의 대칭성을 저하시킬 수 있기 때문에, 결정화가 억제되어, 유기 EL 소자를 제조하는 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이벤조퓨란 구조를 갖는 아릴기를 갖는 아민 화합물은 Eg가 커서, 발광층으로부터의 전자를 효과적으로 블록하는 것이 가능하기 때문에, 효율을 향상시킴과 더불어, 정공수송층에의 전자의 주입을 억제하기 때문에 수명을 길게 하는 효과가 있고, 특히 청색 발광 소자와 조합하는 것에 의해 현저한 장수명 효과가 얻어진다
또한, Ip가 작게 되어, 호스트 중의 도펀트에 정공이 직접 주입하는 것이 용이하다고 생각되고, 그 결과, 전압이 작게 되기 때문에 바람직하다.
(12) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시된다.
(13) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6 및 Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.
(14) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.
(15) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 4로 표시된다.
(16) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 4로 표시된다.
(17) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 5로 표시된다.
(18) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 5로 표시된다.
(19) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 7로 표시된다.
(20) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 7로 표시된다.
(21) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 5로 표시된다.
(22) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 7로 표시된다.
(23) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.
(24) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 5로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.
(25) 상기 화학식 2에 있어서, Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar6이 상기 화학식 7로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 치환되거나 비치환된 알킬기의 구체예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기, 하이드록시메틸기, 1-하이드록시에틸기, 2-하이드록시에틸기, 2-하이드록시아이소뷰틸기, 1,2-다이하이드록시에틸기, 1,3-다이하이드록시아이소프로필기, 2,3-다이하이드록시-t-뷰틸기, 1,2,3-트라이하이드록시프로필기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 치환되거나 비치환된 사이클로알킬기의 구체예로서는, 예컨대, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로펜틸메틸기, 사이클로헥실메틸기, 사이클로헥실에틸기, 4-플루오로사이클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노보닐기, 2-노보닐기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 트라이알킬실릴기의 구체예로서는, 예컨대, 트라이메틸실릴기, 바이닐다이메틸실릴기, 트라이에틸실릴기, 트라이프로필실릴기, 프로필다이메틸실릴기, 트라이뷰틸실릴기, t-뷰틸다이메틸실릴기, 트라이펜틸실릴기, 트라이헵틸실릴기, 트라이헥실실릴기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 트라이메틸실릴기, 트라이에틸실릴기이다. 실릴기로 치환된 알킬기는 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 트라이아릴실릴기의 구체예로서는, 예컨대, 트라이페닐실릴기, 트라이나프틸실릴기, 트라이안트릴실릴기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 트라이페닐실릴기이다. 실릴기로 치환된 아릴기는 동일하거나 상이할 수 있다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 알킬아릴실릴기의 구체예로서는, 예컨대, 다이메틸페닐실릴기, 다이에틸페닐실릴기, 다이프로필페닐실릴기, 다이뷰틸페닐실릴기, 다이펜틸페닐실릴기, 다이헵틸페닐실릴기, 다이헥실페닐실릴기, 다이메틸나프틸실릴기, 다이프로필나프틸실릴기, 다이뷰틸나프틸실릴기, 다이펜틸나프틸실릴기, 다이헵틸나프틸실릴기, 다이헥실나프틸실릴기, 다이메틸안트릴실릴기, 다이에틸안트릴실릴기, 다이프로필안트릴실릴기, 다이뷰틸안트릴실릴기, 다이펜틸안트릴실릴기, 다이헵틸안트릴실릴기, 다이헥실안트릴실릴기, 다이페닐메틸기 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 다이메틸페닐실릴기, 다이에틸페닐실릴기, 다이페닐메틸기이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10 및 Ar1?Ar9로 표시되는 아릴기의 구체예로서는, 예컨대, 페닐기, 2-메틸페닐기, 3-메틸페닐기, 4-메틸페닐기, 4-에틸페닐기, 바이페닐릴기, 4-메틸바이페닐릴기, 4-에틸바이페닐릴기, 4-사이클로헥실바이페닐릴기, 안트라센일기, 나프타센일기, 터페닐기, 트라이페닐릴기, 3,5-다이클로로페닐릴기, 나프틸기, 5-메틸나프틸기, 페난트릴기, 크라이센일기, 벤즈페난트릴기, 터페닐기, 벤즈안트란일기, 벤조크라이센일기, 펜타센일기, 피센일기, 펜타페닐기, 피렌일기, 크라이센일기, 플루오렌일기, 9,9-다이메틸플루오렌일기, 인덴일기, 아세나프틸렌일기, 플루오란텐일기, 페릴렌일기 등을 들 수 있고, 바람직하게는 페닐기, 바이페닐릴기, 나프틸기이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, R1?R10으로 표시되는 할로젠 원자의 구체예는 불소, 염소, 브롬이다.
상기 화학식 1 내지 7에 있어서, L1?L5로 표시되는 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기의 구체예로서는, 상기 아릴기를 2가 기로 한 것을 들 수 있다.
상기 치환기를 가질 수 있는 각 기의 치환기로서는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 등을 들 수 있다.
상기 각 기가 가질 수 있는 치환기의 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자의 구체예로서는, R1?R10의 구체예로서 들었던 것과 같은 것을 들 수 있다.
이하, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
이하, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 구체예를 나타내지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
Figure pct00033
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
또한, 정공수송층에 포함되는 상기 화학식 1, 2로 표시되는 화합물은, 1종류에 한정되지 않는다. 즉, 제 1 정공수송층은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중, 복수를 함유하고 있더라도 좋고, 제 2 정공수송층은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중, 복수를 함유하고 있더라도 좋다.
본 발명에서는, 상기 정공수송층은 상기 양극측으로부터 순차로 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층을 갖고, 상기 제 1 정공수송층은, 상기 화학식 1로 표시되는 아미노 화합물을 갖고, 상기 제 2 정공수송층은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
본 발명에서는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은, 질소 원자수가 4 이하, 또한 분자량이 300 이상 1500 이하인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 증착시에 열분해가 일어나지 않아, Tg가 높게 안정된 박막이 얻어진다. 즉, 박막을 증착법에 의해 형성하는 것이 가능하다.
여기서, 분자량이 300 미만이면, Tg가 낮게 되어 박막의 안정성이 결여되기 때문에 바람직하지 못하다. 한편, 분자량이 1500을 초과하면, 증착시의 열에 의한 분해가 발생하기 쉽기 때문에 바람직하지 못하다.
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물로서는 고분자 재료도 적합하게 이용할 수 있고, 이 경우는 도포법이 바람직하게 사용되기 때문에, 분자량의 상한은 제한 없이 이용할 수 있다.
본 발명의 유기 전기발광 소자는, 하기 (26)?(34)를 만족시키는 것이 바람직하다.
(26) 상기 정공수송층이 상기 발광층에 접합하고 있다.
구체적으로는, 상기 제 2 정공수송층이, 상기 발광층에 접합하고 있는 것이 바람직하다.
(27) 상기 발광 재료가, Ir, Pt, Os, Cu, Ru, Re, Au로부터 선택되는 금속을 함유하는 금속 착체 화합물이다.
이러한 금속 착체 화합물을 발광 재료로서 이용한 경우, 발광의 양자 수율이 높아, 발광 소자의 외부 양자 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
특히, 이리듐 착체, 오스뮴 착체, 백금 착체가 바람직하고, 이리듐 착체 및 백금 착체가 보다 바람직하고, 오쏘메탈화 이리듐 착체가 가장 바람직하다.
(28) 상기 발광 재료에 있어서, 중심 금속 원자와 배위자에 포함되는 탄소 원자가 오쏘메탈 결합하고 있다.
이러한 구성에 의하면, 발광의 양자 수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
오쏘메탈화 금속 착체로서는, 예컨대, 이하에 나타내는 이리듐 착체가 바람직하다.
Figure pct00038
Figure pct00039
Figure pct00040
(29) 상기 호스트 재료의 여기 3중항 에너지 갭이 2.0eV 이상 3.2eV 이하이다.
이러한 구성에 의하면, 발광 재료에의 효과적인 에너지 이동이 가능하게 된다.
여기서, 여기 3중항 에너지 갭 Eg(T)는, 예컨대, 발광 스펙트럼에 근거하여 아래와 같이 규정할 수 있다.
즉, 측정 대상의 재료를 EPA 용매(용적비로 다이에틸에터:아이소펜테인:에탄올=5:5:2)에 10μmol/L로 용해시켜 인광 측정용 시료로 한다.
그리고, 인광 측정용 시료를 석영 셀에 넣고, 77K로 냉각하고, 여기광을 조사하여, 방사되는 인광의 파장을 측정한다.
수득된 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승부에 대하여 접선을 그어, 이 접선과 베이스라인의 교점의 파장치를 에너지로 환산한 값을 여기 3중항 에너지 갭 Eg(T)로 한다.
한편, 측정에는 시판되는 측정 장치 F-4500(히타치제)을 이용할 수 있다.
(30) 상기 음극과 상기 유기 박막층의 계면 영역에 환원성 도펀트가 첨가되어 있다.
환원성 도펀트로서는, 알칼리 금속, 알칼리 금속 착체, 알칼리 금속 화합물, 알칼리 토금속, 알칼리 토금속 착체, 알칼리 토금속 화합물, 희토류 금속, 희토류 금속 착체, 및 희토류 금속 화합물 등으로부터 선택된 적어도 1종류를 들 수 있다.
알칼리 금속으로서는, Na(일함수: 2.36eV), K(일함수: 2.28eV), Rb(일함수: 2.16eV), Cs(일함수: 1.95eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다. 이들 중 바람직하게는 K, Rb, Cs, 더 바람직하게는 Rb 또는 Cs이며, 가장 바람직하게는 Cs이다.
알칼리 토금속으로서는, Ca(일함수: 2.9eV), Sr(일함수: 2.0?2.5eV), Ba(일함수: 2.52eV) 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
희토류 금속으로서는, Sc, Y, Ce, Tb, Yb 등을 들 수 있고, 일함수가 2.9eV 이하인 것이 특히 바람직하다.
이상의 금속은, 특히 환원 능력이 높아, 전자 주입역에의 비교적 소량의 첨가에 의해, 유기 EL 소자에 있어서의 발광 휘도의 향상이나 장수명화가 가능하다.
알칼리 금속 화합물로서는, Li2O, Cs2O, K2O 등의 알칼리 산화물, LiF, NaF, CsF, KF 등의 알칼리 할로젠화물 등을 들 수 있고, LiF, Li2O, NaF의 알칼리 산화물 또는 알칼리 불화물이 바람직하다.
알칼리 토금속 화합물로서는, BaO, SrO, CaO 및 이들을 혼합한 BaxSr1-xO(0<x<1)나, BaxCa1-xO(0<x<1) 등을 들 수 있고, BaO, SrO, CaO가 바람직하다.
희토류 금속 화합물로서는, YbF3, ScF3, ScO3, Y2O3, Ce2O3, GdF3, TbF3 등을 들 수 있고, YbF3, ScF3, TbF3이 바람직하다.
알칼리 금속 착체, 알칼리 토금속 착체, 희토류 금속 착체로서는, 각각 금속 이온으로서 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온, 희토류 금속 이온 중 적어도 하나를 함유하는 것이면 특별히 한정은 없다. 또한, 배위자에는 퀴놀린올, 벤조퀴놀린올, 아크리딘올, 페난트리딘올, 하이드록시페닐옥사졸, 하이드록시페닐싸이아졸, 하이드록시다이아릴옥사다이아졸, 하이드록시다이아릴싸이아다이아졸, 하이드록시페닐피리딘, 하이드록시페닐벤조이미다졸, 하이드록시벤조트라이아졸, 하이드록시플루보레인, 바이피리딜, 페난트롤린, 프탈로시아닌, 포르피린, 사이클로펜타다이엔, β-다이케톤류, 아조메타인류, 및 그들의 유도체 등이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.
환원성 도펀트의 첨가 형태로서는, 계면 영역에 층상 또는 섬 형상으로 형성하면 바람직하다. 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착법에 의해 환원성 도펀트를 증착하면서, 계면 영역을 형성하는 발광 재료나 전자 주입 재료인 유기물을 동시에 증착시켜, 유기물 중에 환원 도펀트를 분산시키는 방법이 바람직하다. 분산 농도로서는 몰비로 유기물:환원성 도펀트=100:1?1:100, 바람직하게는 5:1?1:5이다.
환원성 도펀트를 층상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 층상으로 형성한 후에, 환원 도펀트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 바람직하게는 층의 두께 0.1?15nm로 형성한다.
환원성 도펀트를 섬 형상으로 형성하는 경우는, 계면의 유기층인 발광 재료나 전자 주입 재료를 섬 형상으로 형성한 후에, 환원 도펀트를 단독으로 저항 가열 증착법에 의해 증착하여, 바람직하게는 섬의 두께 0.05?1nm로 형성한다.
또한, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서의, 주성분과 환원성 도펀트의 비율로서는, 몰비로 주성분:환원성 도펀트=5:1?1:5이면 바람직하고, 2:1?1:2이면 더 바람직하다.
(31) 상기 발광층과 상기 음극 사이에 전자주입층을 갖고, 상기 전자주입층이, 함질소환 유도체를 주성분으로서 함유한다.
여기서, 「주성분으로서」란, 함질소환 유도체가 전자주입층 중에, 적어도 50질량% 이상 포함되어 있는 것을 말한다.
전자주입층에 이용하는 전자수송 재료로서는, 분자 내에 헤테로원자를 1개 이상 함유하는 방향족 헤테로환 화합물이 바람직하게 사용되고, 특히 함질소환 유도체가 바람직하다.
함질소환 유도체로서는, 예컨대 다음 화학식(A)로 표시되는 것이 바람직하다.
Figure pct00041
화학식(A) 중, R2?R7은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로젠 원자, 옥시기, 아미노기, 또는 탄소수 1?40의 탄화수소기이며, 이들은 치환되어 있을 수 있다.
할로젠 원자의 예로서는, 불소, 염소 등을 들 수 있다. 또한, 치환될 수 있는 아미노기의 예로서는, 알킬아미노기, 아릴아미노기, 아르알킬아미노기와, 상기 아미노기와 같은 것을 들 수 있다.
탄소수 1?40의 탄화수소기로서는, 치환되거나 비치환된 알킬기, 알켄일기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로환기, 아르알킬기, 아릴옥시기, 알콕시카보닐기 등을 들 수 있다. 알킬기, 알켄일기, 사이클로알킬기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로환기, 아르알킬기, 아릴옥시기의 예로서는, 상기와 같은 것을 들 수 있고, 알콕시카보닐기는 -COOY'으로 표시되고, Y'의 예로서는 상기 알킬기와 같은 것을 들 수 있다.
M은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga) 또는 인듐(In)이며, 알루미늄(Al)이면 바람직하다.
상기 화학식(A)의 L은 다음 화학식(A') 또는 (A")으로 표시되는 기이다.
Figure pct00042
화학식(A') 중, R8?R12는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 1?40의 탄화수소기이며, 서로 인접하는 기가 환상 구조를 형성하고 있더라도 좋다.
또한, 화학식(A") 중, R13?R27은 각각 독립적으로 수소 원자 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 1?40의 탄화수소기이며, 서로 인접하는 기가 환상 구조를 형성하고 있더라도 좋다.
화학식(A') 및 (A")의 R8?R12 및 R13?R27이 나타내는 탄소수 1?40의 탄화수소기로서는, 상기 R2?R7의 구체예와 같은 것을 들 수 있다.
또한, R8?R12 및 R13?R27의 서로 인접하는 기가 환상 구조를 형성한 경우의 2가 기로서는, 테트라메틸렌기, 펜타메틸렌기, 헥사메틸렌기, 다이페닐메테인-2,2'-다이일기, 다이페닐에테인-3,3'-다이일기, 다이페닐프로페인-4,4'-다이일기 등을 들 수 있다.
화학식(A)로 표시되는 함질소환의 금속 킬레이트 착체의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것이 아니다.
Figure pct00043
Figure pct00044
Figure pct00045
전자주입층의 주성분인 함질소환 유도체로서는, 함질소 5원환 유도체도 바람직하고, 함질소 5원환으로서는, 이미다졸환, 트라이아졸환, 테트라졸환, 옥사다이아졸환, 싸이아다이아졸환, 옥사트라이아졸환, 싸이아트라이아졸환 등을 들 수 있고, 함질소 5원환 유도체로서는, 벤조이미다졸환, 벤조트라이아졸환, 피리디노이미다졸환, 피리미디노이미다졸환, 피리다지노이미다졸환이며, 특히 바람직하게는, 다음 화학식(B)로 표시되는 화합물이다.
Figure pct00046
화학식(B) 중, LB는 2가 이상의 연결기를 나타내고, 예컨대, 탄소, 규소, 질소, 붕소, 산소, 황, 금속(예컨대, 바륨, 베릴륨), 아릴기, 방향족 헤테로환 등을 들 수 있고, 이들 중 탄소 원자, 질소 원자, 규소 원자, 붕소 원자, 산소 원자, 황 원자, 아릴기, 방향족 헤테로환기가 바람직하고, 탄소 원자, 규소 원자, 아릴기, 방향족 헤테로환기가 더 바람직하다.
LB의 아릴기 및 방향족 헤테로환기는 치환기를 갖고 있더라도 좋고, 치환기로서 바람직하게는 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카보닐아미노기, 아릴옥시카보닐아미노기, 설폰일아미노기, 설팜오일기, 카밤오일기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 설폰일기, 할로젠 원자, 사이아노기, 방향족 헤테로환기이며, 보다 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 할로젠 원자, 사이아노기, 방향족 헤테로환기이며, 더 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 방향족 헤테로환기이며, 특히 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 방향족 헤테로환기이다.
LB의 구체예로서는 이하에 나타내는 것을 들 수 있다.
Figure pct00047
화학식(B)에 있어서의 XB2는 -O-, -S- 또는 =N-RB2를 나타낸다. RB2는 수소 원자, 지방족 탄화수소기, 아릴기 또는 헤테로환기를 나타낸다.
RB2의 지방족 탄화수소기는, 직쇄, 분기 또는 환상의 알킬기(바람직하게는 탄소수 1?20, 보다 바람직하게는 탄소수 1?12, 특히 바람직하게는 탄소수 1?8의 알킬기이며, 예컨대, 메틸, 에틸, 아이소프로필, t-뷰틸, n-옥틸, n-데실, n-헥사데실, 사이클로프로필, 사이클로펜틸, 사이클로헥실등을 들 수 있다.), 알켄일기(바람직하게는 탄소수 2?20, 보다 바람직하게는 탄소수 2?12, 특히 바람직하게는 탄소수 2?8의 알켄일기이며, 예컨대, 바이닐, 알릴, 2-뷰텐일, 3-펜텐일 등을 들 수 있다.), 알킨일기(바람직하게는 탄소수 2?20, 보다 바람직하게는 탄소수 2?12, 특히 바람직하게는 탄소수 2?8의 알킨일기이며, 예컨대, 프로파질, 3-펜틴일 등을 들 수 있다.)이며, 알킬기이면 바람직하다.
RB2의 아릴기는 단환 또는 축합환이며, 바람직하게는 탄소수 6?30, 보다 바람직하게는 탄소수 6?20, 더 바람직하게는 탄소수 6?12의 아릴기이고, 예컨대, 페닐, 2-메틸페닐, 3-메틸페닐, 4-메틸페닐, 2-메톡시페닐, 3-트라이플루오로메틸페닐, 펜타플루오로페닐, 1-나프틸, 2-나프틸 등을 들 수 있다.
RB2의 헤테로환기는 단환 또는 축합환이며, 바람직하게는 탄소수 1?20, 보다 바람직하게는 탄소수 1?12, 더 바람직하게는 탄소수 2?10의 헤테로환기이고, 바람직하게는 질소 원자, 산소 원자, 황 원자, 셀레늄 원자 중 적어도 하나를 포함하는 방향족 헤테로환기이다. 이 헤테로환기의 예로서는, 예컨대, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모폴린, 싸이오펜, 셀레노펜, 퓨란, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 피리딘, 피라진, 피리다진, 피리미딘, 트라이아졸, 트라이아진, 인돌, 인다졸, 퓨린, 싸이아졸린, 싸이아졸, 싸이아다이아졸, 옥사졸린, 옥사졸, 옥사다이아졸, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 프탈라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 신놀린, 프테리딘, 아크리딘, 페난트롤린, 페나진, 테트라졸, 벤조이미다졸, 벤조옥사졸, 벤조싸이아졸, 벤조트라이아졸, 테트라자인덴, 카바졸, 아제핀 등을 들 수 있고, 바람직하게는, 퓨란, 싸이오펜, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트라이아진, 퀴놀린, 프탈라진, 나프티리딘, 퀴녹살린, 퀴나졸린이며, 보다 바람직하게는 퓨란, 싸이오펜, 피리딘, 퀴놀린이며, 더 바람직하게는 퀴놀린이다.
RB2로 표시되는 지방족 탄화수소기, 아릴기 및 헤테로환기는 치환기를 갖고 있더라도 좋고, 치환기로서는 상기 LB로 표시되는 기의 치환기로서 든 것과 같고, 또한 바람직한 치환기도 같다.
RB2로서 바람직하게는 지방족 탄화수소기, 아릴기 또는 헤테로환기이며, 보다 바람직하게는 지방족 탄화수소기(바람직하게는 탄소수 6?30, 보다 바람직하게는 탄소수 6?20, 더 바람직하게는 탄소수 6?12의 것) 또는 아릴기이며, 더 바람직하게는 지방족 탄화수소기(바람직하게는 탄소수 1?20, 보다 바람직하게는 탄소수 1?12, 더 바람직하게는 탄소수 2?10의 것)이다.
XB2로서 바람직하게는 -O-, =N-RB2이며, 보다 바람직하게는 =N-RB2이며, 특히 바람직하게는 =N-RB2이다.
ZB2는 방향족환을 형성하기 위해서 필요한 원자군을 나타낸다. ZB2로 형성되는 방향족환은 방향족 탄화수소환, 방향족 헤테로환의 어느 것이더라도 좋고, 구체예로서는, 예컨대, 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환, 트라이아진환, 피롤환, 퓨란환, 싸이오펜환, 셀레노펜환, 텔루로펜환, 이미다졸환, 싸이아졸환, 셀레나졸환, 텔루라졸환, 싸이아다이아졸환, 옥사다이아졸환, 피라졸환 등을 들 수 있고, 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환, 피라진환, 피리미딘환, 피리다진환이며, 보다 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환, 피라진환이고, 더 바람직하게는 벤젠환, 피리딘환이며, 특히 바람직하게는 피리딘환이다.
ZB2로 형성되는 방향족환은, 추가로 다른 환과 축합환을 형성할 수도 있고, 치환기를 갖고 있더라도 좋다. 치환기로서는 상기 LB로 표시되는 기의 치환기로서 든 것과 같고, 바람직하게는 알킬기, 알켄일기, 알킨일기, 아릴기, 아미노기, 알콕시기, 아릴옥시기, 아실기, 알콕시카보닐기, 아릴옥시카보닐기, 아실옥시기, 아실아미노기, 알콕시카보닐아미노기, 아릴옥시카보닐아미노기, 설폰일아미노기, 설팜오일기, 카밤오일기, 알킬싸이오기, 아릴싸이오기, 설폰일기, 할로젠 원자, 사이아노기, 헤테로환기이며, 보다 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 할로젠 원자, 사이아노기, 헤테로환기이고, 더 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 아릴옥시기, 방향족 헤테로환기이며, 특히 바람직하게는 알킬기, 아릴기, 알콕시기, 방향족 헤테로환기이다.
nB2는 1?4의 정수이며, 2?3이면 바람직하다.
상기 화학식(B)로 표시되는 함질소 5원환 유도체 중, 다음 화학식(B')으로 표시되는 화합물이 더 바람직하다.
Figure pct00048
화학식(B') 중, RB71, RB72 및 RB73은 각각 상기 화학식(B)에 있어서의 RB2와 마찬가지이고, 또한 바람직한 범위도 같다.
ZB71, ZB72 및 ZB73은 각각 상기 화학식(B)에 있어서의 ZB2와 마찬가지이고, 또한 바람직한 범위도 같다.
LB71, LB72 및 LB73은 각각 연결기를 나타내고, 상기 화학식(B)에 있어서의 LB의 예를 2가로 한 것을 들 수 있으며, 바람직하게는, 단일 결합, 2가의 방향족 탄화수소환기, 2가의 방향족 헤테로환기, 및 이들의 조합으로 이루어지는 연결기이고, 보다 바람직하게는 단일 결합이다. LB71, LB72 및 LB73은 치환기를 갖고 있더라도 좋고, 치환기로서는 상기 화학식(B)에 있어서의 LB로 표시되는 기의 치환기로서 든 것과 같고, 또한 바람직한 치환기도 같다.
Y는 질소 원자, 1,3,5-벤젠트라이일기 또는 2,4,6-트라이아진트라이일기를 나타낸다. 1,3,5-벤젠트라이일기는 2,4,6-위치에 치환기를 갖고 있더라도 좋고, 치환기로서는, 예컨대, 알킬기, 방향족 탄화수소환기, 할로젠 원자 등을 들 수 있다.
상기 화학식(B) 또는 상기 화학식(B')으로 표시되는 함질소 5원환 유도체의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것이 아니다.
Figure pct00049
Figure pct00050
전자주입층 및 전자수송층을 구성하는 화합물로서는, 전자 결핍성 함질소 5원환 또는 전자 결핍성 함질소 6원환 골격과, 치환되거나 비치환된 인돌 골격, 치환되거나 비치환된 카바졸 골격, 치환되거나 비치환된 아자카바졸 골격을 조합시킨 구조를 갖는 화합물 등도 들 수 있다. 또한, 바람직한 전자 결핍성 함질소 5원환 또는 전자 결핍성 함질소 6원환 골격으로서는, 피리딘, 피리미딘, 피라진, 트라이아진, 트라이아졸, 옥사다이아졸, 피라졸, 이미다졸, 퀴녹살린, 피롤 골격, 및 그들이 서로 축합한 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘 등의 분자 골격을 들 수 있다. 이들 조합 중에서 바람직하게는 피리딘, 피리미딘, 피라진, 트라이아진 골격과, 카바졸, 인돌, 아자카바졸, 퀴녹살린 골격을 들 수 있다. 전술한 골격은 치환되어 있더라도 치환되어 있지 않더라도 좋다.
전자수송성 화합물의 구체예를 이하에 나타낸다.
Figure pct00051
Figure pct00052
특히, 본 발명의 유기 EL 소자에 있어서는, 상기 함질소 5원 유도체로서, 다음 화학식(21)?(23) 중 어느 하나로 표시되는 벤조이미다졸 유도체가 바람직하다.
Figure pct00053
(화학식(21)?(23) 중, Z1, Z2 및 Z3은 각각 독립적으로 질소 원자 또는 탄소 원자이다.
R21 및 R22는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?50의 헤테로아릴기, 탄소수 1?20의 알킬기, 할로젠 원자가 치환한 탄소수 1?20의 알킬기 또는 탄소수 1?20의 알콕시기이다.
v는 0?5의 정수이며, v가 2 이상의 정수일 때, 복수의 R21은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 인접하는 복수의 R21끼리가 서로 결합하여, 치환되거나 비치환된 방향족 탄화수소환을 형성하고 있더라도 좋다.
Ar21은 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 3?50의 헤테로아릴기이다.
Ar22는 수소 원자, 탄소수 1?20의 알킬기, 할로젠 원자가 치환한 탄소수 1?20의 알킬기, 탄소수 1?20의 알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 3?50의 헤테로아릴기이다.
단, Ar21, Ar22 중 어느 한쪽은 치환되거나 비치환된 탄소수 10?50의 축합환기 또는 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 9?50의 헤테로축합환기이다.
Ar23은 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴렌기 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 3?50의 헤테로아릴렌기이다.
L21, L22 및 L23은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴렌기, 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 9?50의 헤테로축합환기 또는 치환되거나 비치환된 플루오렌일렌기이다.)
상기 화학식(21)?(23)으로 표시되는 함질소 5원환 유도체의 구체예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것이 아니다.
Figure pct00054
Figure pct00055
전자주입층 및 전자수송층은, 상기 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 단층 구조이더라도 좋고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조이더라도 좋다. 이들은 π 전자 결핍성 함질소 헤테로환기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자주입층의 구성 성분으로서, 상기 함질소환 유도체 이외에 무기 화합물로서, 절연체 또는 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 전자주입층이 절연체나 반도체로 구성되어 있으면, 전류의 누출을 유효하게 방지하여, 전자주입성을 향상시킬 수 있다.
이러한 절연체로서는, 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로젠화물 및 알칼리 토금속의 할로젠화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 전자주입층이 이들 알칼리 금속 칼코게나이드 등으로 구성되어 있으면, 전자주입성을 더욱 향상시킬 수 있는 점에서 바람직하다. 구체적으로, 바람직한 알칼리 금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, Li2O, K2O, Na2S, Na2Se 및 Na2O를 들 수 있고, 바람직한 알칼리 토금속 칼코게나이드로서는, 예컨대, CaO, BaO, SrO, BeO, BaS 및 CaSe를 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 금속의 할로젠화물로서는, 예컨대, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl 및 NaCl 등을 들 수 있다. 또한, 바람직한 알칼리 토금속의 할로젠화물로서는, 예컨대, CaF2, BaF2, SrF2, MgF2 및 BeF2 등의 불화물이나, 불화물 이외의 할로젠화물을 들 수 있다.
또한, 반도체로서는, Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb 및 Zn의 적어도 하나의 원소를 포함하는 산화물, 질화물 또는 산화질화물 등의 1종 단독 또는 2종 이상의 조합을 들 수 있다. 또한, 전자주입층을 구성하는 무기 화합물이, 미결정 또는 비정질의 절연성 박막인 것이 바람직하다. 전자주입층이 이들의 절연성 박막으로 구성되어 있으면, 보다 균질한 박막이 형성되기 때문에, 다크 스폿 등의 화소 결함을 감소시킬 수 있다. 한편, 이러한 무기 화합물로서는, 상기 알칼리 금속 칼코게나이드, 알칼리 토금속 칼코게나이드, 알칼리 금속의 할로젠화물 및 알칼리 토금속의 할로젠화물 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 전자주입층은, 전술한 환원성 도펀트를 함유하고 있더라도 바람직하다.
본 발명에서는, 상기 발광 재료는, 발광의 극대 파장이 500nm 이하인 금속 착체인 것이 바람직하다.
발광 파장이 짧은 발광 재료는, 일반적으로 여기 3중항 에너지 갭이 크다.
여기서, 미국 특허 2006-0088728호 공보에 기재된 유기 EL 소자와 같이, α-NPD를 이용하여 정공수송층을 형성한 경우, α-NPD의 여기 3중항 에너지 갭이 2.5eV 이하이기 때문에, 정공수송층의 3중항 에너지 갭이 발광 재료의 여기 3중항 에너지 갭보다도 작게 되는 경우가 있다.
이 경우, 발광층의 여기 3중항 에너지가 인접하는 정공수송층에 누설되어, 발광에 기여하는 일 없이 실활되기 때문에, 발광 효율이 저하될 우려가 있다.
이와는 대조적으로, 본 발명에서는, α-NPD보다도 여기 3중항 에너지 갭이 큰 상기 화학식 1?5의 화합물을 이용하여 제 1 정공수송층, 제 2 정공수송층을 형성하기 때문에, 발광 파장이 짧은 발광 재료를 채용한 경우에도, 높은 발광 효율을 유지할 수 있다.
(32) 상기 정공수송층에 전자 수용성 물질이 접합되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 후술하는 특허에 기재된 효과에 의해 저전압 구동 및 고효율 발광이 실현된다.
본 발명의 제 1 정공수송층 또는 제 2 정공수송층에 첨가 또는 접합되는 전자 수용성 물질로서는, 일본 특허공보 제3614405호, 3571977호 또는 미국 특허 4,780,536에 기재되어 있는 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등 이외에, p형 Si, p형 SiC 등의 무기 화합물, 산화몰리브덴 등의 전자 수용성 무기 산화물, TCNQ 유도체 등의 전자 수용성 유기 화합물 등도 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 정공수송층은, 제 1 정공수송층의 더욱 양극측에, 전자 수용성 화합물을 함유하는 층을 갖는 것이 바람직하다.
전자 수용성 화합물로서는, 하기 화학식 10 또는 11로 표시되는 것이 바람직하게 사용된다.
[화학식 10]
Figure pct00056
[상기 화학식 10 중, R7?R12는 각각 독립적으로 사이아노기, -CONH2, 카복실기 또는 -COOR13(R13은 탄소수 1?20의 알킬기이다.)을 나타내거나, 또는 R7 및 R8, R9 및 R10, 또는 R11 및 R12가 서로 결합하여 -CO-O-CO-로 표시되는 기를 나타낸다.]
상기 알킬기로서는, 직쇄, 분기 또는 환상의 것을 들 수 있고, 바람직하게는 탄소수 1?12, 보다 바람직하게는 탄소수 1?8의 것이며, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, n-뷰틸기, sec-뷰틸기, t-뷰틸기, n-헥실기, n-옥틸기, n-데실기, n-헥사데실기, 사이클로프로필기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.
Figure pct00057
[상기 화학식 11 중, Ar1은 환형성 탄소수 6?24의 축합환, 또는 환형성 원자수 6?24의 헤테로환이다. ar1 및 ar2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 다음 화학식(i) 또는 (ii)이다.
Figure pct00058
{식중, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 다음 화학식(a)?(g)로 표시되는 2가 기 중 어느 하나이다.
Figure pct00059
(식중, R21?R24는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기 또는 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기 이며, R22와 R23은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.)}
화학식 11 중의 R1?R4는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기, 할로젠 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴옥시기, 또는 사이아노기이다. R1?R4 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. Y1?Y4는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, -N=, -CH= 또는 C(R5)=이며, R5는 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기, 할로젠 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴옥시기, 또는 사이아노기이다.]
도 1에, 본 발명의 유기 EL 소자의 1실시태양의 개략 구성을 나타낸다.
유기 EL 소자(1)는, 투명한 기판(2), 양극(3), 음극(4), 및 양극(3)과 음극(4) 사이에 배치된 발광층(5)을 갖는다. 발광층(5)과 양극(3) 사이에는, 양극(3)측으로부터 순차로 제 1 정공수송층(61) 및 제 2 정공수송층(62)을 갖는 정공수송층(6)이, 발광층(5)과 음극(4) 사이에는, 전자주입?수송층(7)이 설치되어 있다.
제 1 정공수송층(61)은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하여, 제 2 정공수송층(62)은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
여기서, 제 1 정공수송층(61), 제 2 정공수송층(62)에 포함되는 상기 화학식 1 및 2로 표시되는 화합물은 1종류에 한정되지 않는다. 즉, 제 1 정공수송층(61)은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 복수를 함유하고 있더라도 좋고, 제 2 정공수송층(62)은, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물 중 복수를 함유하고 있더라도 좋다.
제 1 정공수송층에 있어서의, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함유량은 90질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제 2 정공수송층에 있어서의, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함유량은 90질량% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 유기 EL 소자의 양극은, 정공을 정공주입층 또는 정공수송층에 주입하는 역할을 부담하는 것이고, 4.5eV 이상의 일함수를 갖는 것이 효과적이다. 본 발명에 사용되는 양극 재료의 구체예로서는, 산화인듐주석 합금(ITO), 산화주석(NESA), 금, 은, 백금, 구리 등을 적용할 수 있다. 또한 음극으로서는, 전자주입층 또는 발광층에 전자를 주입할 목적으로, 일함수가 작은 재료가 바람직하다. 음극 재료는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 인듐, 알루미늄, 마그네슘, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 알루미늄-리튬 합금, 알루미늄-스칸듐-리튬 합금, 마그네슘-은 합금 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 각 층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않는다.
예컨대, 종래 공지된 진공 증착법, 분자선 증착법(MBE법) 또는 용매에 녹인 용액의 디핑법, 스핀코팅법, 캐스팅법, 바코팅법, 롤 코팅법 등의 도포법에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 각 층의 막 두께는 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로, 막 두께가 지나치게 얇으면 핀홀 등의 결함이 생기기 쉽고, 반대로 지나치게 두꺼우면 높은 인가 전압이 필요해져 효율이 나빠지기 때문에, 통상은 수nm 내지 1μm의 범위가 바람직하다.
한편, 본 발명의 유기 EL 소자는 도 1에 나타낸 구성에 한정되지 않는다.
예컨대, 제 1 정공수송층과 양극(3) 사이에는 정공주입층이 설치되어 있더라도 좋다.
또한, 정공수송층(6)은, 제 1 정공수송층(61)과 제 2 정공수송층(62)의 2층 구조이다.
또한, 발광층(5)과 전자주입?수송층(7) 사이에 정공장벽층을 갖추고 있더라도 좋다.
정공장벽층에 의하면, 정공을 발광층(5)에 가둬, 발광층(5)에 있어서의 전하의 재결합 확률을 높여, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본원 제 2 발명의 유기 EL 소자는, 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비한 유기 전기발광 소자로서,
상기 유기 박막층은, 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층, 및 상기 발광층보다도 상기 양극측에 설치된 정공수송층을 갖고, 상기 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 전자 수용성 화합물을 함유하는 층 및 제 1 정공수송층을 갖고, 상기 전자 수용성 화합물이 상기 화학식 10으로 표시되고, 상기 제 1 정공수송층은 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유한다.
본원 제 2 발명의 유기 EL 소자의 그 밖의 구성은, 본원 제 1 발명의 유기 EL 소자와 마찬가지이다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스(Asahi Glass Co., Ltd.)제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 제 1 정공수송층으로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 40nm의 하기 화합물 X1을 저항 가열에 의해 성막했다.
제 1 정공수송층의 성막에 이어서, 제 2 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 20nm로, 하기 화합물 Y1-1(Af: 2.48eV, Eg(S): 3.12eV, Ip: 5.60eV)을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 2 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H1, 인광발광 재료로서 화합물 D1을 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D1의 농도는 7.5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층 상에 막 두께 10nm로, 화합물 HB를 저항 가열에 의해 공증착했다. 이 막은 정공장벽층으로서 기능한다.
그리고, 이 정공장벽층 성막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 30nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 80nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00060
Figure pct00061
실시예 1-1에 있어서, Af, Eg(S), Ip는 각각 이하에 나타낸 바와 같이 하여 측정했다. Af(어피니티 준위):
이온화 포텐셜 Ip와 광학 에너지 갭 Eg(S)에 의해 다음과 같이 규정했다.
Af = Ip - Eg(S)
Eg(S)(광학 에너지 갭):
재료의 톨루엔 희박 용액의 흡수 스펙트럼의 장파장측 접선과 베이스라인(흡수 제로)의 교점의 파장치를 에너지로 환산하여 구했다.
Ip(이온화 포텐셜):
화합물로부터 전자를 제거하여 이온화하기 위해서 요하는 에너지이며, 자외선 광전자 분광 분석 장치(AC-3, 리켄(주)계기)로 측정한 값이다.
[실시예 1-2]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-2를 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 1-3]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-3(Af: 2.45eV, Eg(S): 3.17eV, Ip: 5.62eV, Eg(T): 2.63eV)을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
한편, Af, Eg(S) 및 Ip는 실시예 1-1과 같이 하여 측정하고, Eg(T)는 이하에 나타낸 바와 같이 하여 측정했다.
Eg(T)(3중항 에너지 갭):
인광발광 스펙트럼에 근거하여 측정했다.
재료를 EPA 용매(용적비로 다이에틸에터:아이소펜테인:에탄올=5:5:2)에 10μmol/L로 용해시켜 인광 측정용 시료로 했다. 이 인광 측정용 시료를 석영 셀에 넣고, 77K로 냉각하고, 여기광을 조사하여, 방사되는 인광의 파장을 측정했다.
수득된 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승부에 대하여 접선을 그어, 이 접선과 베이스라인의 교점의 파장치를 에너지로 환산한 값을 여기 3중항 에너지 갭 Eg(T)로 했다.
한편, 측정에는 시판되는 측정 장치 F-4500(히타치제)을 이용했다.
[실시예 1-4]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-4를 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 1-5]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-5를 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 1-6]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-6을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-1]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1(Af: 2.43eV, Eg(S): 3.21eV)을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-2]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Z1-2를 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-3]
실시예 1-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서, Z1-3을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00062
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 20000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 1에 나타낸다.
Figure pct00063
[실시예 1-7]
실시예 1-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X2를 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00064
[실시예 1-8?1-12]
실시예 1-7에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 2에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 1-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-4]
실시예 1-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X2, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-5 및 1-6]
비교예 1-4에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 2에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 1-4와 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 20000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 2에 나타낸다.
Figure pct00065
[실시예 1-13]
실시예 1-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X3을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00066
[실시예 1-14?1-18]
실시예 1-13에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 3에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 1-13과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-7]
실시예 1-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X3, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1을 이용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 1-8 및 1-9]
비교예 1-7에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 3에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 1-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 20000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 3에 나타낸다.
표 1?3에 나타낸 바와 같이, 본 발명 소정의 화합물을 이용하여 제 1 정공수송층, 제 2 정공수송층을 형성한 실시예 1-1?1-18의 유기 EL 소자는, 비교예 1-1?1-9의 것에 비하여 소자 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다.
제 2 정공수송층으로서, Y1-3에 비하여 Y1-4, Y1-6을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
더욱이 제 1 정공수송층으로서 X2를 이용한 소자에 비하여, X1, X3을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
[실시예 2-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 제 1 정공수송층으로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 60nm의 화합물 X1을 저항 가열에 의해 성막했다.
제 1 정공수송층의 성막에 이어서, 제 2 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 20nm로, 화합물 Y1-1을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 2 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H2, 형광발광 재료로서 화합물 D2를 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D2의 농도는 5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 20nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 100nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00068
[실시예 2-2?2-6]
실시예 2-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 4에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-1]
실시예 2-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1을 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-2 및 2-3]
비교예 2-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 4에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 5000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 4에 나타낸다.
Figure pct00069
[실시예 2-7]
실시예 2-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X2를 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 2-8?2-12]
실시예 2-7에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 5에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 2-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-4]
실시예 2-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X2, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1을 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-5 및 2-6]
비교예 2-4에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 5에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 2-4와 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 5000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 5에 나타낸다.
Figure pct00070
[실시예 2-13]
실시예 2-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X3을 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 2-14?2-18]
실시예 2-13에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 6에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 2-13과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-7]
실시예 2-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 X3, 제 2 정공수송층으로서 Z1-1을 이용한 것 이외는 실시예 2-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 2-8 및 2-9]
비교예 2-7에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 표 6에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 2-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 5000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 6에 나타낸다.
Figure pct00071
표 4?6에 나타낸 바와 같이, 본 발명 소정의 화합물을 이용하여 제 1 정공수송층, 제 2 정공수송층을 형성한 실시예 2-1?2-18의 유기 EL 소자는, 비교예 2-1?2-9의 것에 비하여 소자 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다.
제 2 정공수송층으로서 Y1-3에 비하여 Y1-4, Y1-6을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
더욱이 제 1 정공수송층으로서 X2를 이용한 소자에 비하여 X1, X3을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
[실시예 3-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하여, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 전자 수용성 물질로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 5nm의 하기 화합물 C1을 저항 가열에 의해 성막했다.
전자 수용성 물질의 성막에 이어서, 제 1 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 35nm로 화합물 X1을 저항 가열에 의해 성막했다.
제 1 정공수송층의 성막에 이어서, 제 2 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 20nm로, 화합물 Y1-1을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 2 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H1, 인광발광 재료로서 화합물 D1을, 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D1의 농도는 7.5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층 상에 막 두께 10nm로, 화합물 HB를, 저항 가열에 의해 공증착했다. 이 막은 정공장벽층으로서 기능한다.
그리고, 이 정공장벽층 성막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 30nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자 주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 80nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00072
[실시예 3-2, 3-3]
실시예 3-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 7에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 3-4]
실시예 3-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-4를 이용한 것 이외는 실시예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 3-5 및 3-6]
실시예 3-4에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 7에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 3-4와 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 3-7]
실시예 3-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-6을 이용한 것 이외는 실시예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 3-8 및 3-9]
실시예 3-7에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 7에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 3-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 3-1]
실시예 3-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Z1-3을 이용한 것 이외는 실시예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 3-2 및 3-3]
비교예 3-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 7에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 20000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 7에 나타낸다.
Figure pct00073
[실시예 4-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 전자 수용성 물질로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 5nm의 화합물 C1을 저항 가열에 의해 성막했다.
전자 수용성 물질의 성막에 이어서, 제 1 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 55nm로 화합물 X1을 저항 가열에 의해 성막했다.
제 1 정공수송층의 성막에 이어서, 제 2 정공수송층으로서 이 막 상에 막 두께 20nm로, 화합물 Y1-1을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 2 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H2, 형광발광 재료로서 화합물 D2를, 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D2의 농도는 5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 20nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자 주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 100nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 4-2 및 4-3]
실시예 4-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 8에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 4-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 4-4]
실시예 4-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-4를 이용한 것 이외는 실시예 4-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 4-5 및 4-6]
실시예 4-4에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 8에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 4-4와 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 4-7]
실시예 4-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Y1-4를 이용한 것 이외는 실시예 4-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 4-8 및 4-9]
실시예 4-7에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 8에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 4-7과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 4-1]
실시예 4-1에 있어서, 제 2 정공수송층으로서 Z1-3을 이용한 것 이외는 실시예 4-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 4-2 및 4-3]
비교예 4-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 8에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 비교예 3-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 초기 휘도 5000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 8에 나타낸다.
Figure pct00074
표 7, 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명 소정의 화합물을 이용하여 제 1 정공수송층, 제 2 정공수송층을 형성한 실시예 3-1?4-9의 유기 EL 소자는, 비교예 3-1?4-3의 것에 비하여 소자 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다.
제 2 정공수송층으로서 Y1-1에 비하여 Y1-4, Y1-6을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
더욱이 제 1 정공수송층으로서 X2를 이용한 소자에 비하여 X1, X3을 이용한 소자쪽이 장수명임을 알 수 있다.
[실시예 5-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 전자 수용성 물질로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 5nm의 화합물 C1을 저항 가열에 의해 성막했다.
전자 수용성 물질의 성막에 이어서, 제 1 정공수송층으로서, 이 막 상에 막 두께 55nm로 화합물 Y1-7을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 1 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H1, 인광발광 재료로서 화합물 D1을, 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D1의 농도는 7.5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층 상에 막 두께 10nm로, 화합물 HB를, 저항 가열에 의해 공증착했다. 이 막은 정공장벽층으로서 기능한다.
그리고, 이 정공장벽층 성막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 30nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자 주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 80nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
Figure pct00075
[실시예 5-2 및 5-3]
실시예 5-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 9에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 5-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 5-1]
실시예 5-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 Z1-3을 이용한 것 이외는 실시예 5-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 10mA/cm2에 있어서의 구동 전압, 초기 휘도 20000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 9에 나타낸다.
Figure pct00076
[실시예 6-1]
25mm×75mm×1.1mm 두께의 ITO 투명 전극 부착 유리 기판(아사히가라스제)에, 아이소프로필알코올 중에서 5분간의 초음파 세정을 행한 후, 30분간의 UV 오존 세정을 실시했다.
세정 후의 투명 전극 라인 부착 유리 기판을 진공 증착 장치의 기판 홀더에 장착하고, 우선 투명 전극 라인이 형성되어 있는 측의 면 상에, 전자 수용성 물질로서 상기 투명 전극을 덮도록 하여 막 두께 5nm의 화합물 C1을 저항 가열에 의해 성막했다.
전자 수용성 물질의 성막에 이어서, 제 1 정공수송층으로서, 이 막 상에 막 두께 75nm로 화합물 Y1-7을 저항 가열에 의해 성막했다.
또한, 이 제 1 정공수송층 상에 막 두께 40nm로, 호스트 재료로서 화합물 H2, 형광발광 재료로서 화합물 D2를, 저항 가열에 의해 공증착했다. 화합물 D2의 농도는 5%였다. 이 공증착막은 발광층으로서 기능한다.
또한, 이 발광층막에 이어서 화합물 ET1을 막 두께 20nm로 성막했다. 이 ET1막은 전자수송층으로서 기능한다.
다음으로 LiF를 전자 주입성 전극(음극)으로서 성막 속도 0.1옹스트롬/min으로 막 두께를 1nm로 했다. 이 LiF막 상에 금속 Al을 증착시켜, 금속 음극을 막 두께 100nm로 형성하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[실시예 6-2 및 6-3]
실시예 6-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 표 10에 기재된 재료를 이용한 것 이외는 실시예 6-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[비교예 6-1]
실시예 6-1에 있어서, 제 1 정공수송층으로서 Z1-3을 이용한 것 이외는 실시예 6-1과 같이 하여 유기 EL 소자를 제작했다.
[유기 EL 소자의 특성, 수명 평가]
이상과 같이 제작한 각 유기 EL 소자의, 10mA/cm2에 있어서의 구동 전압, 초기 휘도 5000cd/m2에 있어서의 반감 수명을 하기 표 10에 나타낸다.
Figure pct00077
표 9, 10에 나타낸 바와 같이, 본 발명 소정의 화합물을 이용하여 전자 수용성 물질 함유층 및 제 1 정공수송층을 형성한 실시예 5-1?6-3의 유기 EL 소자는, 비교예 5-1?6-1의 것에 비하여, 구동 전압이 저하되고, 소자 수명이 향상되는 효과가 얻어졌다.
이상 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 유기 EL 소자는, 종래의 것에 비하여 효율이 높고, 수명이 길기 때문에, 실용성이 높은 유기 EL 소자로서 매우 유용하다.
1: 유기 EL 소자
2: 기판
3: 양극
4: 음극
5: 발광층
6: 정공수송층
61: 제 1 정공수송층
62: 제 2 정공수송층
7: 전자주입?수송층
10: 유기 박막층

Claims (35)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비한 유기 전기발광 소자로서,
    상기 유기 박막층은, 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층, 및 상기 발광층보다도 상기 양극측에 설치된 정공수송층을 갖고, 상기 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 제 1 정공수송층 및 제 2 정공수송층을 갖고, 상기 제 1 정공수송층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 함유하고, 상기 제 2 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 1]
    Figure pct00078

    (식중, L1은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 10?40의 아릴렌기를 나타내고, Ar1?Ar4는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?60의 아릴기 또는 환형성 원자수 6?60의 헤테로아릴기를 나타낸다. )
    [화학식 2]
    Figure pct00079

    (식중, Ar5?Ar7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고, Ar5?Ar7 중 화학식 3이 아닌 기는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기, 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다. )
    [화학식 3]
    Figure pct00080

    (식중, L2는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L2가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R1 및 R2는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다. )
    [화학식 4]
    Figure pct00081

    (식중, L3은 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L3이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    c 및 d는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R3 및 R4는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
    [화학식 5]
    Figure pct00082

    (식중, L4는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L4가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    Ar8은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar8이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    e는 0?3의 정수를 나타내고, f는 0?4의 정수를 나타낸다.
    R5 및 R6은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R5 및 R6은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 L1에 대하여 비대칭인 유기 전기발광 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 화학식 1에 있어서 L1이 바이페닐다이일기인 유기 전기발광 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 Ar1?Ar4가 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 페닐기, 치환되거나 비치환된 바이페닐릴기, 치환되거나 비치환된 터페닐릴기, 치환되거나 비치환된 페난트릴기, 또는 하기 화학식 6으로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 6]
    Figure pct00083

    (식중, L5는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L5가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    Ar9는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar9가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    g는 1 또는 2를 나타낸다.
    R7은 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 복수의 R7은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 Ar1?Ar4가 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 페닐기, 치환되거나 비치환된 바이페닐기, 치환되거나 비치환된 터페닐기, 또는 치환되거나 비치환된 페난트릴기인 유기 전기발광 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 1의 Ar1?Ar4중 적어도 하나가 하기 화학식 6으로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 6]
    Figure pct00084

    (식중, L5는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L5가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    Ar9는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar9가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    g는 1 또는 2를 나타낸다.
    R7은 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 복수의 R7은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기인 유기 전기발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 4로 표시되는 기인 유기 전기발광 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 상기 화학식 5로 표시되는 기인 유기 전기발광 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar5?Ar7 중 적어도 하나가 하기 화학식 7로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 7]
    Figure pct00085

    (식중, R8?R10은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R8?R10은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. h, i 및 j는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다. )
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar5?Ar7 중 적어도 2개가 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar5?Ar7 중 2개가 화학식 3으로 표시되는 경우, 2개의 화학식 3으로 표시되는 기가 동일하지 않고, 또한, Ar5?Ar7의 3개가 화학식 3으로 표시되는 기인 경우, 3개의 화학식 2로 표시되는 기가 동일하지 않은 유기 전기발광 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar5가 상기 화학식 3으로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar6 및 Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기인 유기 전기발광 소자.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기인 유기 전기발광 소자.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 4로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 4로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 5로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 5로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서 Ar6 및 Ar7이 상기 화학식 7로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 3으로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 7로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 5로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 상기 화학식 7로 표시되는 유기 전기발광 소자.
  23. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 4로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기인 유기 전기발광 소자.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 5로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기인 유기 전기발광 소자.
  25. 제 12 항에 있어서,
    상기 화학식 2에 있어서, Ar6이 상기 화학식 7로 표시되고, Ar7이 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기인 유기 전기발광 소자.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정공수송층이, 제 1 정공수송층의 더욱 양극측에, 전자 수용성 화합물을 함유하는 층을 갖는 유기 전기발광 소자.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 전자 수용성 화합물이 하기 화학식 10으로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 10]
    Figure pct00086

    [상기 화학식 10 중, R7?R12는 각각 독립적으로 사이아노기, -CONH2, 카복실기 또는 -COOR13(R13은 탄소수 1?20의 알킬기이다.)을 나타내거나, 또는 R7 및 R8, R9 및 R10, 또는 R11 및 R12가 서로 결합하여 -CO-O-CO-로 표시되는 기를 나타낸다. ]
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 전자 수용성 화합물이 하기 화학식 11로 표시되는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 11]
    Figure pct00087

    [상기 화학식 11 중, Ar1은 환형성 탄소수 6?24의 축합환, 또는 환형성 원자수 6?24의 헤테로환이다. ar1 및 ar2는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 하기 화학식(i) 또는 (ii)이다.
    Figure pct00088

    {식중, X1 및 X2는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 하기 화학식(a)?(g)로 표시되는 2가 기 중 어느 하나이다.
    Figure pct00089

    (식중, R21?R24는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기 또는 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기이며, R22와 R23은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다.)}
    화학식 11 중의 R1?R4는 각각 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기, 할로젠 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴옥시기, 또는 사이아노기이다. R1?R4 중 서로 인접하는 것은 서로 결합하여 환을 형성할 수도 있다. Y1?Y4는 서로 동일하거나 상이할 수 있고, -N=, -CH= 또는 C(R5)=이며, R5는 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 아릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 원자수 3?50의 헤테로환기, 할로젠 원자, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 1?20의 플루오로알콕시기, 치환되거나 비치환된 탄소수 6?50의 탄소수 6?50의 아릴옥시기, 또는 사이아노기이다. ]
  29. 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 설치된 유기 박막층을 구비한 유기 전기발광 소자로서,
    상기 유기 박막층은, 호스트 재료와 발광 재료를 함유하는 발광층, 및 상기 발광층보다도 상기 양극측에 설치된 정공수송층을 갖고, 상기 정공수송층은, 상기 양극으로부터 순차로 전자 수용성 화합물을 함유하는 층 및 제 1 정공수송층을 가지며, 상기 전자 수용성 화합물이 하기 화학식 10으로 표시되고, 상기 제 1 정공수송층은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전기발광 소자.
    [화학식 10]
    Figure pct00090

    [상기 화학식 10 중, R7?R12는 각각 독립적으로 사이아노기, -CONH2, 카복실기 또는 -COOR13(R13은 탄소수 1?20의 알킬기이다.)을 나타내거나, 또는 R7 및 R8, R9 및 R10, 또는 R11 및 R12가 서로 결합하여 -CO-O-CO-로 표시되는 기를 나타낸다. ]
    [화학식 2]
    Figure pct00091

    (식중, Ar5?Ar7 중 적어도 하나는 하기 화학식 3으로 표시되는 기이고, Ar5?Ar7 중 화학식 3이 아닌 기는 하기 화학식 4 또는 5로 표시되는 기, 또는 치환되거나 비치환된 탄소수 6?40의 아릴기이다. )
    [화학식 3]
    Figure pct00092

    (식중, L2는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L2가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?16의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다. 인접한 복수의 R1 및 R2는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. a 및 b는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다. )
    [화학식 4]
    Figure pct00093

    (식중, L3은 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L3이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    c 및 d는 각각 독립적으로 0?4의 정수를 나타낸다.
    R3 및 R4는 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R3 및 R4는 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
    [화학식 5]
    Figure pct00094

    (식중, L4는 단일 결합 또는 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?50의 아릴렌기를 나타내고, L4가 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    Ar8은 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기를 나타내고, Ar8이 가질 수 있는 치환기는, 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기이다.
    e는 0?3의 정수를 나타내고, f는 0?4의 정수를 나타낸다.
    R5 및 R6은 각각 독립적으로 치환되거나 비치환된 탄소수 1?10의 직쇄상 또는 분기상의 알킬기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 3?10의 사이클로알킬기, 치환되거나 비치환된 탄소수 3?10의 트라이알킬실릴기, 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 18?30의 트라이아릴실릴기, 치환되거나 비치환된 탄소수 8?15의 알킬아릴실릴기(아릴 부분의 환형성 탄소수는 6?14), 치환되거나 비치환된 환형성 탄소수 6?14의 아릴기, 할로젠 원자 또는 사이아노기를 나타낸다. 인접한 복수의 R5 및 R6은 서로 결합하여, 환을 형성하는 포화 또는 불포화의 2가 기를 형성할 수도 있다. )
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정공수송층이 상기 발광층에 접합하고 있는 유기 전기발광 소자.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 재료가, Ir, Pt, Os, Cu, Ru, Re, Au로부터 선택되는 금속을 함유하는 금속 착체 화합물인 유기 전기발광 소자.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 재료에 있어서, 중심 금속 원자와 배위자에 포함되는 탄소 원자가 오쏘메탈 결합하고 있는 유기 전기발광 소자.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 호스트 재료의 여기 3중항 에너지 갭이 2.0eV 이상 3.2eV 이하인 유기 전기발광 소자.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음극과 상기 유기 박막층의 계면 영역에 환원성 도펀트가 첨가되어 있는 유기 전기발광 소자.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층과 상기 음극 사이에 전자주입층을 갖고, 상기 전자주입층이 함질소환 유도체를 주성분으로서 함유하는 유기 전기발광 소자.
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