KR20170059985A

KR20170059985A - 유기 전계발광 소자

Info

Publication number: KR20170059985A
Application number: KR1020177006170A
Authority: KR
Inventors: 마사시 타다; 타카히로 카이; 마사노리 홋타; 준야 오가와; 미츠루 사카이; 유지 이케나가; 토키코 우에다; 카츠히데 노구치
Original assignee: 신닛테츠 수미킨 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2017-05-31
Also published as: TW201614896A; CN107078221A; JP6786393B2; EP3196954A4; EP3196954A1; JPWO2016042997A1; CN107078221B; KR102353008B1; WO2016042997A1; JP2021040142A; US20170263869A1; TWI666803B

Abstract

저구동전압으로 고발광효율, 장수명이고, 균질한 유기 EL 소자를 제공한다.
대향하는 양극과 음극의 사이에 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 발광층이 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하고, 호스트 재료가 인돌로카르바졸환의 2개의 질소에 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기가 치환한 구조를 갖는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 재료이며, 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 공진공 증착해서 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

유기 전계발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT}

본 발명은 유기 전계발광 소자(유기 EL 소자라고 한다)에 관한 것이다.

일반적으로, 유기 EL 소자는 그 가장 간단한 구조로서는 발광층 및 상기 층을 사이에 둔 한쌍의 대향전극으로 구성되어 있다. 즉, 유기 EL 소자에서는 양 전극에 전계가 인가되면, 음극으로부터 전자가 주입되고, 양극으로부터 정공이 주입되어, 이것들이 발광층에 있어서 재결합될 때에 생기는 에너지를 광으로서 방출하는 현상을 이용한다.

최근, 유기 박막을 사용한 유기 EL 소자의 개발이 행하여지게 되었다. 특히, 발광효율을 높이기 위한 개발이 행하여졌다. 그 중에서, 전극의 종류의 최적화에 의해 전극으로부터의 캐리어의 주입 효율이 개선되었다. 또한, 방향족 디아민으로 이루어지는 정공수송층과 8-히드록시퀴놀린알루미늄 착체(이하, A1q3)로 이루어지는 발광층 겸 전자수송층을 사용한 소자 개발에 의해, 종래의 소자로부터의 대폭적인 발광효율의 개선이 이루어졌다. 이것에 의해, 유기 EL 소자는 자발광·고속 응답성과 같은 특성을 갖는 고성능 플랫 패널로의 실용을 목표로 한 개발이 진행되어 왔다.

소자의 발광효율을 높이는 시도로서 형광 발광 재료가 아니라 인광 발광 재료를 사용하는 것도 검토되고 있다. 방향족 디아민으로 이루어지는 정공수송층과 Alq3으로 이루어지는 발광층을 형성한 소자를 비롯한 많은 소자가 형광 발광을 이용한 것이었지만, 인광 발광(삼중항 여기상태로부터의 발광)을 이용함으로써 종래의 형광(일중항 여기상태로부터의 발광)을 이용한 소자와 비교하여 3∼4배 정도의 효율 향상이 기대된다. 이 목적을 위하여 쿠마린 유도체나 벤조페논 유도체를 발광층으로 하는 것이 검토되어 왔지만, 매우 낮은 휘도밖에 얻을 수 없었다. 그 후, 삼중항 여기상태를 이용하는 시도로서 유로퓸 착체를 사용하는 것이 검토되어 왔지만, 이것도 고효율의 발광에는 이르지 않았다. 이 인광 발광에 사용되는 인광 발광 도펀트로서는, 특허문헌 1에 예시되는 이리듐 착체 등의 유기 금속 착체를 중심으로 연구가 다수 행하여지고 있고, 고효율로 발광하는 것도 발견되어 있다. 그러나, 내구성의 점에서 새로운 개량이 요망되고 있다.

또한 최근에는, 지연 형광을 이용한 고효율의 유기 EL 소자의 개발이 이루어지고 있다. 예를 들면 특허문헌 2에는, 지연 형광의 메커니즘의 하나인 TTF(Triplet-Triplet Fusion) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TTF 기구는 2개의 삼중항 여기자의 충돌에 의해 일중항 여기자가 생성되는 현상을 이용하는 것이며, 이론상 내부 양자효율을 40%까지 높일 수 있다고 여겨지고 있다. 그러나, 인광 발광형의 유기 EL 소자와 비교하면 효율이 낮기 때문에 더나은 효율의 개량이 요구되고 있다.

한편으로 특허문헌 3에서는, TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TADF 기구는 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지차가 작은 재료에 있어서 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자로의 역항간 교차가 생기는 현상을 이용하는 것이며, 이론상 내부 양자효율을 100%까지 높일 수 있다고 여겨지고 있다. 그러나 인광형 소자와 마찬가지로 내구성의 더나은 개선이 요구되고 있다.

WO2001/041512A WO2010/134350A WO2011/070963A WO2008/056746A WO2010/098246A WO2012/087955A WO2011/136755A

특허문헌 4에서는 인돌로카르바졸 화합물에 대해서 호스트 재료로서의 사용을 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 5, 6에서는 2종류 이상의 인돌로카르바졸 화합물을 혼합 호스트로서 사용하는 것을 개시하고 있다. 또한 특허문헌 7에서는, 인돌로카르바졸 화합물을 예비혼합한 호스트 재료로서의 사용을 개시하고 있다.

그러나, 어느 것이나 2종류 이상의 인돌로카르바졸 화합물을 예비혼합한 호스트 재료를 사용하여 증착에 의해 발광층을 제작하는 것은 알려주지 않는다.

유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등의 표시 소자, 또는 광원에 응용하기 위해서는 소자의 발광효율을 개선함과 동시에 구동시의 안정성을 충분하게 확보할 필요가 있다. 본 발명은 상기 현재의 상태를 감안하여, 2종류 이상의 호스트 재료를 1개의 증착원으로부터 진공증착함으로써 저구동전압이면서 고효율 또한 높은 구동 안정성을 갖은 실용상 유용한 유기 EL 소자를 재현성 좋게 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 대향하는 양극과 음극의 사이에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 진공증착에 의해 제작되는 적어도 1개의 발광층이 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자이다.

(여기에서, Z는 일반식(2)으로 나타내어지는 기이며, 환 A는 식(2a)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환이며, 환 B는 식(2b)으로 나타내어지는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 축합한다.

L¹과 L²는 독립적으로 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기이며, Ar¹과 Ar²는 독립적으로 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기, 또는 그것들이 2∼6개 연결해서 이루어지는 연결 방향족기이다.

R은 독립적으로 시아노기, 탄소수 1∼10의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기, 탄소수 12∼44의 디아릴보릴기, 탄소수 6∼18의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기이다.

a는 1∼3의 정수를 나타내고, b는 0∼3의 정수를 나타내고, c와 d는 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내고, e는 0∼2의 정수를 나타내고, f는 0∼3의 정수를 나타낸다.

단, L¹, L², Ar¹, Ar² 및 R은 일반식(2)으로 나타내어지는 인돌로카르바졸환을 함유하는 방향족 복소환기인 일은 없다.)

상기 유기 전계발광 소자에 있어서, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물 중, 적어도 1개의 화합물의 L¹과 L²의 한쪽만이 탄소수 3∼18의 함질소 방향족 복소환기인 것, 또는 예비혼합한 호스트 재료 중에 포함되는 2종류 이상의 화합물의 증발 온도의 차가 20℃ 이내인 것이 바람직하다.

상기 발광성 도펀트 재료는 인광 발광 도펀트 재료, 형광 발광 도펀트 재료또는 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료일 수 있고, 인광 발광 도펀트 재료로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체로 이루어지는 인광 발광 도펀트 재료인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자를 제조함에 있어서, 적어도 1개의 발광층을 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하는 재료를 진공증착함으로써 작성하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조 방법이다.

본 발명의 유기 EL 소자는 발광층을 특정의 호스트 재료를 조합하여 이루어지는 복수의 호스트 재료를 미리 혼합해서 증착해서 얻어지는 것으로 함으로써, 저구동전압으로 고발광효율, 장수명이고, 균질한 유기 EL 소자로 할 수 있다.

도 1은 유기 EL 소자의 일례를 나타낸 모식 단면도이다.

본 발명의 유기 EL 소자는 대향하는 양극과 음극의 사이에 1개 이상의 발광층을 갖고, 상기 발광층의 적어도 1층이 진공증착에 의해 제작되며, 또한 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유한다. 유기 EL 소자는 대향하는 양극과 음극의 사이에 복수의 층으로 이루어지는 유기층을 갖지만, 복수의 층의 적어도 1층은 발광층이며, 발광층은 복수 있어도 좋다. 발광층(발광층을 복수 갖는 경우에는 적어도 1개의 발광층)은 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하고, 호스트 재료로서 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 2종류 이상 사용한다.

일반식(1)에 있어서, Z는 상기 일반식(2)으로 나타내어지는 인돌로카르바졸 환을 갖는 기를 나타내고, a는 1∼3의 정수를 나타낸다. 일반식(1)은 일반식(2), 식(2a) 및 식(2b)을 내재하므로, 일반식(1)이라고 할 때에는 이들 식을 포함하는 의미에서 사용할 경우가 있다. 마찬가지로, 일반식(2)이라고 할 때에는 식(2a) 및 식(2b)을 포함하는 의미에서 사용할 경우가 있다.

일반식(2)에 있어서, 환 A는 식(2a)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환을 나타내고, 환 B는 식(2b)으로 나타내어지는 복소환을 나타낸다. 환 A와 환 B는 각각 인접하는 환과 축합한다.

상기 식에 있어서, Ar¹, Ar²는 독립적으로 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3∼30의 방향족 복소환기, 또는 이것들이 2∼6개 연결된 연결 방향족기를 나타낸다. 바람직하게는, 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼20의 방향족 복소환기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3∼15의 방향족 복소환기 또는 이것들이 2∼4개 연결된 연결 방향족기이다.

본 명세서에 있어서 방향족기는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기 또는 양자를 의미한다고 이해된다. 연결 방향족기는 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기 또는 양자가, 2 이상 직접 결합으로 연결된 화합물을 의미한다.

Ar¹, Ar²의 구체예로서는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 코라눌렌, 코로넨, 케룰렌, 오발렌, 테트라센, 펜타센, 플루오렌, 벤조[a]안트라센, 벤조[b]플루오란텐, 벤조[a]피렌, 인데노[1,2,3-cd]피렌, 디벤조[a,h]안트라센, 피센, 테트라페닐렌, 안탄트렌, 1,12-벤조페릴렌, 서큘렌, 헵타센, 헥사센, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤즈이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카르바졸 등의 방향족 화합물 또는 이것들이 복수 연결해서 구성되는 연결 방향족 화합물로부터 1개의 수소를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.

이들 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기는 각각 치환기를 가져도 좋다. 치환기를 가질 경우의 치환기는 시아노기, 탄소수 1∼10의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기, 또는 탄소수 12∼44의 디아릴보릴기이다. 또한, 치환기의 수는 0∼5, 바람직하게는 0∼2가 좋다. 방향족 탄화수소기 및 방향족 복소환기가 치환기를 가질 경우의 탄소수의 계산에는 치환기의 탄소수를 포함하지 않는다. 그러나, 치환기의 탄소수를 포함한 합계의 탄소수가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

상기 치환기의 구체예로서는, 시아노, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노, 디피렌일아미노, 디페닐보릴, 디나프틸보릴, 디안트라닐보닐 등을 들 수 있다. 바람직하게는 시아노, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸,헥실, 헵틸, 옥틸, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 또는 디나프틸아미노를 들 수 있다.

R은 시아노기, 탄소수 1∼10의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기, 탄소수 12∼44의 디아릴보릴기, 탄소수 6∼18의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기를 나타낸다. 바람직하게는 시아노기, 탄소수 1∼8의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼20의 디아릴아미노기, 탄소수 12∼20의 디아릴보릴기, 탄소수 6∼10의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼15의 방향족 복소환기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼10의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼15의 방향족 복소환기이다.

R이 탄소수 1∼10의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기, 탄소수 12∼44의 디아릴보릴기일 경우의 구체예로서는, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노, 디피렌일아미노, 디페닐보릴, 디나프틸보릴, 디안트라닐보닐 등을 들 수 있다. 바람직하게는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸,헥실, 헵틸, 옥틸, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노를 들 수 있다.

R이 탄소수 6∼18의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기를 나타낼 경우의 구체예는, 벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 피렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤즈이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카르바졸, 또는 이것들을 복수 연결한 연결 방향족 화합물로부터 1개의 H를 제거해서 생기는 방향족기를 들 수 있다. 여기에서, 연결 방향족 화합물로부터 생기는 방향족기일 경우, 일반식(2)의 인돌로카르바졸환에 결합하는 환이 방향족 탄화수소환인 경우에는 방향족 탄화수소기라고 하고, 방향족 복소환인 경우에는 방향족 복소환기라고 한다.

L¹ 및 L²는 독립적으로 탄소수 6∼50의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼30의 방향족 복소환기를 나타낸다. 바람직하게는 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼20의 방향족 복소환기를 나타낸다. 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 또는 탄소수 3∼15의 방향족 복소환기를 나타낸다. 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 2종류 이상 사용하지만, 적어도 1종의 화합물의 L¹ 및 L²의 한쪽이 탄소수 3∼30의 함질소 방향족 복소환기인 것이 바람직하지만, 양쪽이 함질소 방향족 복소환기인 것은 요망되지 않는다.

L¹ 및 L²의 구체예로서는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 크리센, 피렌, 페릴렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 코라눌렌, 코로넨, 케룰렌, 오발렌, 테트라센, 펜타센, 플루오렌, 벤조[a]안트라센, 벤조[b]플루오란텐, 벤조[a]피렌, 인데노[1,2,3-cd]피렌, 디벤조[a,h]안트라센, 피센, 테트라페닐렌, 안탄트렌, 1,12-벤조페릴렌, 서큘렌, 헵타센, 헥사센, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 옥사디아졸, 티아디아졸, 벤조트리아진, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤즈이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 또는 카르바졸로부터 a+b개 또는 f+1개의 H를 제거해서 생기는 기를 들 수 있다.

a는 1∼3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 1∼2의 정수이다. b는 0∼3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 1∼2의 정수이다. f는 0∼3의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0∼1의 정수이다. c와 d는 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0∼2의 정수이며, e는 0∼2의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0∼1의 정수이며, 보다 바람직하게는 c∼e는 독립적으로 0 또는 1이며, c+e+d는 0∼2이다.

Ar¹, Ar², R¹, R²가 복수의 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기가 연결된 연결 방향족기일 경우, 이하와 같은 연결 방식을 들 수 있다.

여기에서, Ar은 독립적으로 방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기를 나타내고, 축합환이라도 된다. 치환기를 가져도 좋지만, 방향족기를 치환기로서 갖는 일은 없다.

방향족 탄화수소기 또는 방향족 복소환기가 복수 연결해서 생기는 기의 구체예로서는, 비페닐, 터페닐, 쿼터페닐, 비피리딘, 비트리아진, 터피리딘, 비나프탈렌, 페닐피리딘, 디페닐피리딘, 페닐피리미딘, 디페닐피리미딘, 디페닐트리아진, 페닐나프탈렌, 디페닐나프탈렌, 카르바졸릴벤젠, 비스카르바졸, 비스카르바졸릴벤젠, 비스카르바졸릴트리아진, 디벤조푸라닐벤젠, 비스디벤조푸라닐벤젠, 디벤조티에닐벤젠, 비스디벤조티에닐벤젠 등을 들 수 있다.

L¹, L², Ar¹, Ar² 및 R이 방향족 복소환기일 경우, 일반식(2)으로 나타내어지는 인돌로카르바졸환을 갖는 방향족 복소환기인 일은 없다. 여기에서, 인돌로카르바졸환은 일반식(2) 중의 5환의 축합환을 말한다.

상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물의 바람직한 구체예를 이하에 나타내지만, 이것들에 한정하는 것은 아니다.

상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 재료를 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써 뛰어난 유기 EL 소자를 제공할 수 있다. 예비혼합하는 2종류의 화합물의 혼합비(중량비)에 대해서 특별히 제한은 없지만, 95:5∼5:95의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90:10∼10:90의 범위이다.

이어서, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조에 대해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조는 도시의 것에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 사용되는 일반적인 유기 EL 소자의 구조예를 나타내는 단면도이며, 1은 기판, 2은 양극, 3은 정공주입층, 4는 정공수송층, 5는 발광층, 6은 전자수송층, 7은 음극을 나타낸다. 본 발명의 유기 EL 소자는 발광층과 인접해서 여기자 저지층을 가져도 좋고, 또한 발광층과 정공주입층의 사이에 전자 저지층을 가져도 좋다. 여기자 저지층은 발광층의 음극측, 음극측의 어디에나 삽입할 수 있고, 양쪽 동시에 삽입하는 것도 가능하다. 본 발명의 유기 EL 소자에서는 양극, 발광층, 그리고 음극을 필수적인 층으로서 갖지만, 필수적인 층 이외에 정공주입 수송층, 전자주입 수송층을 갖는 것이 좋고, 또한 발광층과 전자주입 수송층의 사이에 정공 저지층을 갖는 것이 좋다. 또한, 정공주입 수송층은 정공주입층과 정공수송층의 어느 한쪽, 또는 양자를 의미하고, 전자주입 수송층은 전자주입층과 전자수송층의 어느 한쪽 또는 양자를 의미한다.

도 1과는 반대의 구조, 즉 기판(1) 상에 음극(7), 전자수송층(6), 발광층(5), 정공수송층(4), 양극(2)의 순서로 적층하는 것도 가능하고, 이 경우에도 필요에 의하여 층을 추가, 생략하는 것이 가능하다.

-기판-

본 발명의 유기 EL 소자는 기판에 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이 기판에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래부터 유기 EL 소자에 사용되고 있는 것이면 되고, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 석영 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.

-양극-

유기 EL 소자에 있어서의 양극으로서는 일함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기전도성 화합물 및 이것들의 혼합물을 전극물질로 하는 것이 바람직하게 사용된다. 이러한 전극물질의 구체예로서는 Au 등의 금속, CuI, 인듐틴옥사이드(ITO), SnO₂, ZnO 등의 도전성 투명재료를 들 수 있다. 또한, IDIXO(In₂O₃-ZnO) 등 비정질로 투명도전막을 작성 가능한 재료를 사용해도 좋다. 양극은 이들 전극물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시키고, 포토리소그래피법으로 원하는 형상의 패턴을 형성해도 좋고, 또는 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않을 경우(100㎛ 이상 정도)에는 상기 전극물질의 증착이나 스퍼터링시에 원하는 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 좋다. 또는 유기 도전성 화합물과 같이 도포 가능한 물질을 사용할 경우에는 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 이용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 인출할 경우에는 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또 양극으로서의 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하다. 또한 막두께는 재료에도 의하지만, 통상 10∼1000㎚, 바람직하게는 10∼200㎚의 범위에서 선택된다.

-음극-

한편, 음극으로서는 일함수가 작은(4eV 이하) 금속(전자주입성 금속이라고 칭한다), 합금, 전기전도성 화합물 및, 이것들의 혼합물을 전극물질로 하는 것이 사용된다. 이러한 전극물질의 구체예로서는, 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al₂O₃) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이것들 중에서, 전자주입성 및 산화 등에 대한 내구성의 점으로부터 전자주입성 금속과 이것보다 일함수의 값이 크고 안정된 금속인 제2금속의 혼합물, 예를 들면 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화알루미늄(Al₂O₃) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물, 알루미늄 등이 적합하다. 음극은 이것들의 전극물질을 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시킴으로써 제작할 수 있다. 또한 음극으로서 시트 저항은 수백Ω/□ 이하가 바람직하고, 막두께는 통상 10㎚∼5㎛, 바람직하게는 50∼200㎚의 범위에서 선택된다. 또한, 발광한 광을 투과시키기 위해서 유기 EL 소자의 양극 또는 음극의 어느 한쪽이 투명 또는 반투명이면 발광 휘도는 향상되어 형편이 좋다.

또한, 음극에 상기 금속을 1∼20㎚의 막두께로 형성한 후에, 양극의 설명에서 예시한 도전성 투명재료를 그 위에 형성함으로써 투명 또는 반투명의 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극의 양쪽이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.

-발광층-

발광층은 양극 및 음극의 각각으로부터 주입된 정공 및 전자가 재결합함으로써 여기자가 생성된 후, 발광하는 층이며 발광층에는 유기 발광성 도펀트 재료와 호스트 재료를 포함한다.

발광층에 있어서의 호스트 재료로서는 일반식(1)으로 나타내어지는 2종류 이상의 화합물을 증착 전에 임의의 비율로 예비혼합한 재료를 사용한다. 즉, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을, 바람직하게는 2 또는 3종류의 화합물을 예비혼합한다.

상기 2종류 이상의 화합물은 양호한 특성을 갖는 유기 EL 소자를 재현성 좋게 제작하기 위해서 증발 온도의 차가 작은 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 증발 온도를 진공(50Pa) 하에서의 TG-DTA 측정에 있어서 50%중량가 감소할 때의 온도를 증발 온도로서 정의한다.

상기 2종류 이상의 화합물은 증발 온도의 차가 20℃ 이내인 것이 바람직하고, 10℃ 이내인 것이 보다 바람직하다. 3종류 이상의 화합물로 이루어지는 경우에는, 중간의 증발 온도를 나타내는 화합물의 증발 온도를 기준으로 해서 그것에 대해 다른 화합물의 증발 온도가 모두 20℃ 이내인 것이 바람직하다. 예비혼합 방법으로서는, 분쇄 혼합 등의 공지의 방법을 채용할 수 있지만, 가급적으로 균일하게 혼합하는 것이 바람직하다.

또한, 발광층에 있어서의 호스트 재료로서는 일반식(1)으로 나타내어지는 2종류 이상의 화합물에 추가해서, 공지의 호스트 재료 등의 다른 호스트 재료를 1종 또는 복수종 병용해도 좋지만, 그 사용량은 호스트 재료의 합계에 대하여 50wt% 이하, 바람직하게는 25wt% 이하로 하는 것이 좋다.

다른 호스트 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 트리페닐렌, 플루오렌, 인덴 등의 축합 방향족환을 갖는 화합물이나 그 유도체, N,N'-디나프틸-N,N'-디페닐-4,4'-디페닐-1-디아민 등의 방향족 아민 유도체, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄(III) 등의 금속 착체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 카르바졸 유도체, 디카르바졸 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체 등의 복소환을 갖는 화합물의 유도체를 들 수 있다.

유기 발광성 도펀트 재료로서 인광 발광 도펀트를 사용할 경우, 인광 발광 도펀트로서는 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금에서 선택되는 적어도 1개의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 함유하는 것이 좋다. 구체적으로는, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4304나 일본 특허공표 2013-53051호 공보에 기재되어 있는 이리듐 착체가 적합하게 사용되지만, 이것들에 한정되지 않는다.

인광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 인광 발광 도펀트 재료를 2종류 이상 함유할 경우에는, 인광 발광 도펀트 재료의 총 중량이 호스트 재료에 대하여 30% 이하인 것이 바람직하고, 20% 이하인 것이 보다 바람직하다.

인광 발광 도펀트 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.

발광성 도펀트 재료로서 형광 발광 도펀트를 사용할 경우, 형광 발광 도펀트로서는, 특별하게 한정되지 않지만 예를 들면 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 스티릴벤젠 유도체, 폴리페닐 유도체, 디페닐부타디엔 유도체, 테트라페닐부타디엔 유도체, 나프탈이미드 유도체, 쿠마린 유도체, 축합 방향족 화합물, 페리논 유도체, 옥사디아졸 유도체, 옥사진 유도체, 알다진 유도체, 피롤리딘유도체, 시클로펜타디엔 유도체, 비스스티릴안트라센 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 피롤로피리딘 유도체, 티아디아졸로피리딘 유도체, 스티릴아민 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 방향족 디메틸리딘 화합물, 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 피로메텐 유도체의 금속 착체, 희토류 착체, 전이금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 등, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌 등의 폴리머 화합물, 유기 실란 유도체 등을 들 수 있다. 바람직하게는 축합 방향족 유도체, 스티릴 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 옥사진 유도체, 피로메텐 금속 착체, 전이금속 착체, 또는 란타노이드 착체를 들 수 있고, 보다 바람직하게는 나프타센, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 벤조[c]페난트렌, 벤조[a]안트라센, 펜타센, 페릴렌, 플루오란텐, 아세나프토플루오란텐, 디벤조[a,j]안트라센, 디벤조[a,h]안트라센, 벤조[a]나프타센, 헥사센, 나프토[2,1-f]이소퀴놀린, α-나프타페난트리딘, 페난트록사졸, 퀴놀리노[6,5-f]퀴놀린, 벤조티오판트렌 등을 들 수 있다.

이것들은 치환기로서 알킬기, 아릴기, 방향족 복소환기, 또는 디아릴아미노기를 가져도 좋다.

형광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 형광 발광 도펀트 재료를 2종류 이상 함유할 경우에는, 형광 발광 도펀트 재료의 총 중량이 호스트 재료에 대하여 20% 이하인 것이 바람직하고, 10% 이하인 것이 보다 바람직하다.

유기 발광성 도펀트 재료로서 열활성화 지연 형광 발광 도펀트를 사용할 경우, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서는, 특별하게 한정되지 않지만 주석 착체나 구리 착체 등의 금속 착체나, WO2011/070963A보에 기재된 인돌로카르바졸 유도체, Nature 2012, 492, 234에 기재된 시아노벤젠 유도체, 카르바졸 유도체, Nature Photonics 2014, 8, 326에 기재된 페나진 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 술폰 유도체, 페녹사진 유도체, 아크리딘 유도체 등을 들 수 있다.

열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예를 들 수 있다.

열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 좋고, 2종류 이상을 함유해도 좋다. 또한, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트는 인광 발광 도펀트나 형광 발광 도펀트와 혼합해서 사용해도 된다. 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료를 포함하는 2종류 이상의 발광 도펀트를 함유할 경우에는, 발광 도펀트 재료의 총 중량이 호스트 재료에 대하여 50% 이하인 것이 바람직하고, 30%이하인 것이 보다 바람직하다.

발광층이 발광 도펀트를 함유할 경우, 바람직하게는 인광 발광 도펀트, 형광 발광 도펀트 또는 열활성화 지연 형광 발광 도펀트를 함유할 경우, 발광층에 있어서의 호스트 재료로서는 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 재료를 사용하지만, 발광층 내의 캐리어 밸런스의 조정할 목적으로, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물 이외의 다른 화합물을 더 함유해도 좋다. 상기 다른 화합물은 상기 예비혼합에 있어서 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물과 함께 동시에 예비혼합해도 좋지만, 필수적이지는 않다.

-주입층-

주입층이란, 구동전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해서 전극과 유기층간에 형성되는 층으로, 정공주입층과 전자주입층이 있고, 양극과 발광층 또는 정공수송층의 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자수송층의 사이에 존재시켜도 좋다. 주입층은 필요에 따라서 형성할 수 있다.

-정공 저지층-

정공 저지층이란 넓은 의미에서는 전자수송층의 기능을 갖고, 전자를 수송하는 기능을 가지면서 정공을 수송하는 능력이 현저하게 작은 정공 저지 재료로 이루어지고, 전자를 수송하면서 정공을 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공의 재결합 확률을 향상시킬 수 있다.

정공 저지층에는 공지의 정공 저지층 재료를 사용할 수 있고, 또 후술하는 전자수송층의 재료를 필요에 따라서 사용할 수 있다.

-전자 저지층-

전자 저지층이란 넓은 의미에서는 정공수송층의 기능을 갖고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공이 재결합하는 확률을 향상시킬 수 있다.

전자 저지층의 재료로서는 공지의 전자 저지층 재료를 사용할 수 있고, 또 후술하는 정공수송층의 재료를 필요에 따라서 사용할 수 있다. 전자 저지층의 막두께는 바람직하게는 3∼100㎚이며, 보다 바람직하게는 5∼30㎚이다.

-여기자 저지층-

여기자 저지층이란 발광층 내에서 정공과 전자가 재결합함으로써 생긴 여기자가 전하수송층에 확산하는 것을 저지하기 위한 층이며, 본 층의 삽입에 의해 여기자를 효율적으로 발광층 내에 가두는 것이 가능해지고, 소자의 발광효율을 향상시킬 수 있다. 여기자 저지층은 발광층에 인접해서 양극측, 음극측의 어느 쪽에도 삽입할 수 있고, 양쪽 동시에 삽입하는 것도 가능하다.

여기자 저지층의 재료로서는 공지의 여기자 저지층 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면 1,3-디카르바졸릴벤젠(mCP)이나, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)-4-페닐페노라토알루미늄(III)(BAlq)을 들 수 있다.

-정공수송층-

정공수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료로 이루어지고, 정공수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.

정공 수송 재료로서는 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이며, 유기물, 무기물의 어느 것이라도 된다. 정공수송층에는 종래 공지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있다. 이러한 정공 수송 재료로서는 예를 들면, 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체 및 파라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또한 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등을 들 수 있지만, 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체 및 스티릴아민 유도체를 사용하는 것이 바람직하고, 아릴아민 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.

-전자수송층-

전자수송층이란 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료로 이루어지고, 전자수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.

전자 수송 재료(정공 저지 재료를 겸할 경우도 있다)로서는 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 좋다. 전자수송층에는 종래 공 지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수 있고, 예를 들면 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥사이드 유도체, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴노디메탄 및 안트론 유도체, 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사디아졸 유도체에 있어서 옥사디아졸환의 산소원자를 황원자로 치환한 티아디아졸 유도체, 전자흡인기로서 알려져 있는 퀴녹살린환을 갖는 퀴녹살린 유도체도 전자 수송 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이들 재료를 고분자쇄에 도입한, 또는 이들 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 넘지 않는 한에 있어서 여러가지 형태로 실시하는 것이 가능하다.

이하에 나타내는 순서에 의해 예비혼합 호스트 재료를 제작했다. 또한, 화합물 번호는 상기 예시 화합물에 붙인 번호에 대응한다.

예비혼합 호스트 H1의 제작

화합물 2-13(0.50g)과 화합물 2-69(0.50g)를 계량하여, 유발에서 갈아 으깨면서 혼합함으로써 예비혼합 호스트 H1을 제작했다.

예비혼합 호스트 H2의 제작

화합물 2-13(0.50g)과 화합물 2-59(0.50g)를 계량하여, 유발에서 갈아 으깨면서 혼합함으로써 예비혼합 호스트 H2를 제작했다.

표 1에 화합물 2-13, 2-69, 2-59의 증발 온도를 나타낸다.

화합물	증발 온도(℃)
2-13	317
2-59	323
2-69	327

실시예 1

막두께 110㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공증착법으로 진공도 4.0×10^-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공주입층으로서 CuPc를 20㎚의 두께로 형성하고, 이어서 정공수송층으로서 NPB를 20㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 발광층의 호스트로서 예비혼합 호스트 H1을, 발광 도펀트로서 Ir(PPy)₃을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하고, 30㎚의 두께로 발광층을 형성했다. 이 때, H1과 Ir(PPy)₃의 증착 속도비는 94:6이었다. 이어서, 정공 저지층으로서 BAlq를 10㎚의 두께로 형성하고, 이어서 전자수송층으로서 Alq3을 40㎚의 두께로 형성했다. 또한, 전자수송층 상에 전자주입층으로서 불화리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에, 전자주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.

얻어진 유기 EL 소자에 외부전원을 접속해 직류전압을 인가한 결과, 극대파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되고, Ir(PPy)₃으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동전압, 발광효율, 휘도 반감 수명을 나타낸다. 휘도, 구동전압, 발광효율은 구동전류 20mA/㎠일 때의 값이며, 초기특성이다. 휘도 반감 시간은 초기휘도 1000cd/㎡일 때의 값이며, 수명특성이다.

실시예 2

실시예 1에 있어서 발광층의 호스트로서 H2를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다. 얻어진 유기 EL 소자에 외부전원을 접속해 직류전압을 인가한 결과, 극대파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되고, Ir(PPy)₃으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 2에 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동전압, 발광효율, 휘도 반감 시간을 나타낸다.

비교예 1

발광층의 호스트로서 화합물 2-13을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다.

비교예 2

발광층의 호스트로서 화합물 2-69를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다.

비교예 3

발광층의 호스트로서 화합물 2-59를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다.

비교예 4

하기 화합물 A(0.50g)와 하기 화합물 B(0.50g)를 계량하여, 유발에서 갈아 으깨면서 혼합함으로써 제작한 예비혼합 호스트 HC를 호스트로서 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 제작했다.

표 2에 있어서, 본 발명의 실시예 1, 2와 비교예 1∼3을 비교하면, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 혼합한 호스트 재료를 사용함으로써 발광 휘도가 향상, 휘도 반감 시간이 현저하게 신장하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1, 2와 비교예 4를 비교하면, 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물의 2종을 혼합한 호스트 재료를 사용한 실시예 1, 2 쪽이 비교예 4보다 초기휘도, 수명특성 모두 우수한 것을 알 수 있다.

실시예 3∼5

실시예 1과 마찬가지로 해서 유기 EL 소자를 연속해서 3회 제작했다. 표 3에 1회째에 제작한 소자를 실시예 3, 2회째에 제작한 소자를 실시예 4, 그리고 3회째에 제작한 소자를 실시예 5로 하고, 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동전압, 발광효율을 나타낸다. 휘도, 구동전압, 발광효율은 구동전류 20mA/㎠일 때의 값이며, 초기특성이다.

비교예 6∼8

막두께 110㎚의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공증착법으로 진공도 4.0×10^-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공주입층으로서 CuPc를 20㎚의 두께로 형성하고, 이어서 정공수송층으로서 NPB를 20㎚의 두께로 형성했다. 이어서, 발광층으로서 호스트로서 화합물 2-13을, 제 2 호스트로서 화합물 2-59를, 발광 도펀트로서 Ir(PPy)₃을 각각 다른 증착원으로부터 공증착하고, 30㎚ 의 두께로 형성했다. 이 때, 제 1 호스트와 제 2 호스트와 Ir(PPy)₃의 증착 속도비는 47:47:6이었다. 이어서, 정공 저지층으로서 BAlq를 10㎚의 두께로 형성했다. 다음에 전자수송층으로서 Alq3을 40㎚의 두께로 형성했다. 또한 전자수송층 상에 전자주입층으로서 불화리튬(LiF)을 0.5㎚의 두께로 형성했다. 최후에, 전자주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 100㎚의 두께로 형성하고, 3회 연속으로 유기 EL 소자를 제작했다.

얻어진 유기 EL 소자에 외부전원을 접속해 직류전압을 인가한 결과, 극대파장 517㎚의 발광 스펙트럼이 관측되고, Ir(PPy)₃으로부터의 발광이 얻어지고 있는 것을 알 수 있었다. 표 3에 1회째에 제작한 소자를 비교예 6, 2회째에 제작한 소자를 비교예 7, 그리고 3회째에 제작한 소자를 비교예 8로 하고, 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동전압, 발광효율을 나타낸다.

비교예 9∼11

화합물 2-13(0.50g)과 mCBP(0.50g)를 계량하여, 유발에서 갈아 으깨면서 혼합함으로써 제작한 예비혼합 호스트 HD를 호스트로서 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 3회연속으로 유기 EL 소자를 제작했다. 표 3에 1회째에 제작한 소자를 비교예 9, 2회째에 제작한 소자를 비교예 10, 그리고 3회째에 제작한 소자를 비교예 11로 하고, 제작한 유기 EL 소자의 휘도, 구동전압, 발광효율을 나타낸다. 또한, mCBP의 증발 온도는 288℃다.

표 3에 있어서, 실시예 3∼5와 비교예 6∼8을 비교하는 것, 예비혼합한 호스트 재료를 사용한 실시예 쪽이, 평균으로서 발광효율 등의 초기특성이 뛰어나고, 또한 초기특성의 편차가 작은 것을 알 수 있었다. 또한 비교예 9∼11의 결과로부터, 증발 온도의 차가 20℃보다 큰 화합물의 예비혼합 호스트 HD에서는 초기특성의 편차가 큰 것을 알 수 있었다.

이들 결과로부터, 특정의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료를 사용함으로써 고효율, 또한 양호한 수명특성을 나타내는 유기 EL 소자를 재현 좋게 실현 가능한 것이 명확하게 되었다.

1 : 기판 2 : 양극
3 : 정공주입층 4 : 정공수송층
5 : 발광층 6 : 전자수송층
7 : 음극

Claims

대향하는 양극과 음극의 사이에 1개 이상의 발광층을 포함하는 유기 전계발광 소자에 있어서, 진공증착에 의해 제작되는 적어도 1개의 발광층은 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.

(여기에서, Z는 일반식(2)으로 나타내어지는 인돌로카르바졸환 함유기이며, 환 A는 식(2a)으로 나타내어지는 방향족 탄화수소환이며, 환 B는 식(2b)으로 나타내어지는 복소환이며, 환 A 및 환 B는 각각 인접하는 환과 축합한다.
L¹과 L²는 독립적으로 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기이며, Ar¹과 Ar²는 독립적으로 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기, 또는 그것들이 2∼6개 연결해서 이루어지는 연결 방향족기이다.
R은 독립적으로 시아노기, 탄소수 1∼10의 지방족 탄화수소기, 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기, 탄소수 12∼44의 디아릴보릴기, 탄소수 6∼18의 방향족 탄화수소기 또는 탄소수 3∼18의 방향족 복소환기이다.
a는 1∼3의 정수를 나타내고, b는 0∼3의 정수를 나타내고, c와 d는 독립적으로 0∼4의 정수를 나타내고, e는 0∼2의 정수를 나타내고, f는 0∼3의 정수를 나타낸다.
단, L¹, L², Ar¹, Ar² 및 R은 일반식(2)으로 나타내어지는 인돌로카르바졸환 함유기인 일은 없다.)
제 1 항에 있어서,
예비혼합한 호스트 재료 중에 포함되는 2종류 이상의 화합물 중 적어도 1종은 L¹과 L²의 한쪽만이 탄소수 3∼18의 함질소 방향족 복소환기인 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서,
예비혼합한 호스트 재료 중에 포함되는 2종류 이상의 화합물의 증발 온도의 차가 20℃ 이내인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서,
발광성 도펀트 재료가 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기 금속 착체로 이루어지는 인광 발광 도펀트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서,
발광성 도펀트 재료가 형광 발광 도펀트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
제 1 항에 있어서,
발광성 도펀트 재료가 열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
제 1 항에 기재된 유기 전계발광 소자를 제조함에 있어서, 적어도 1개의 발광층을, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에서 선택되는 2종류 이상의 화합물을 예비혼합한 호스트 재료와 발광성 도펀트 재료를 함유하는 재료를 진공 증착함으로써 제작하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자의 제조 방법.