KR20180080706A - 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

양극과 음극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하는 유기층을 갖고 이루어지고, 상기 발광층은 적어도 2개의 발광 재료 도프층과 적어도 1개의 발광 재료 비도프층을 갖고, 상기 전자 수송층이 2종 이상의 환원성 도펀트를 함유하고, 상기 유기층과, 상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 어느 한쪽 사이에 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 갖는 유기 전계 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 전계 발광 소자{ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT}
본 발명은 유기 전계 발광 소자(이하, 「유기 일렉트로루미네선스 소자」, 「유기 EL 소자」등이라고 칭하는 일도 있다)에 관한 것이다.
유기 전계 발광 소자는 자발광, 고속응답 등의 특징을 가지며, 플랫 패널 디스플레이에의 적용이 기대되고 있으며, 특히, 정공 수송성의 유기 박막(정공 수송층)과 전자 수송성의 유기 박막(전자 수송층)을 적층한 2층형(적층형)의 것이 보고된 이래, 10V 이하의 저전압으로 발광하는 대면적 발광 소자로서 관심을 모으고 있다. 적층형의 유기 EL 소자는 양극/정공 수송층/발광층/전자 수송층/음극을 기본구성으로 하고, 이 중 발광층은 상기 2층형의 경우와 같이 상기 정공 수송층 또는 상기 전자 수송층에 그 기능을 겸용시켜도 좋다.
이러한 유기 전계 발광 소자에 있어서, 사용시의 온도의 상승에 따라 발광 효율의 저하, 내구성의 악화가 일어나는 것이 알려져 있으며, 이들의 성능을 개선시키기 위해서 여러가지 검토가 이루어지고 있다.
예를 들면, 일본 특허 공개 2009-37981호 공보에는 발광 재료를 함유하는 2개 이상의 발광 재료 도프층과, 발광 재료를 함유하지 않는 1개 이상의 발광 재료 비도프층으로 이루어지는 발광층을 갖는 유기 전계 발광 소자가 제안되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 2009-99783호 공보에는 2종 이상의 환원성 도펀트를 음극과 유기 박막층의 계면영역에 함유시키는 것이 개시되어 있다(단락 〔0195〕참조).
또한, 일본 특허 공개 2009-16693호 공보에는 양극 및 음극 중 적어도 어느 하나에 접해서 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 더 갖는 것이 개시되어 있다(단락 〔0113〕참조).
그러나, 이들 선행 기술문헌에 기재된 기술을 각각 단독으로 사용한 경우에는 고휘도에서의 발광 효율의 저하 현상을 억제하면서 고휘도에서의 내구성의 악화를 억제할 수는 없어 유기 전계 발광 소자에 있어서의 큰 과제로 되어 있는 고휘도역의 발광 효율의 저하를 방지하고, 고휘도 사용시의 내구성을 개선할 수 있는 유기 전계 발광 소자의 신속한 제공이 요망되고 있는 것이 현상이다.
본 발명은 고휘도역의 발광 효율의 저하를 방지하고, 고휘도 사용시의 내구성을 개선할 수 있는 유기 전계 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, (A) 발광층이 적어도 2개의 발광 재료 도프층과, 적어도 1개의 발광 재료 비도프층을 가짐으로써 발광에 기여하는 계면을 늘릴 수 있고, (B) 전자 수송층에 환원성 도펀트를 2종 이상 도프함으로써 열전도성을 개선할 수 있고, 또한 (C) 유기층과 전극 사이에 무기 화합물로 이루어지는 밀착 개선층을 형성하여 방열성을 개선함으로써 고휘도에서의 온도상승을 억제할 수 있고, 이들의 상승 효과에 의해 고휘도역의 발광 효율의 저하가 억제됨과 아울러 고휘도 사용시의 내구성이 개선된 유기 전계 발광 소자가 얻어지는 것을 지견했다.
본 발명은 본 발명자들에 의한 상기 지견에 의거하는 것이며, 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서는 이하와 같다. 즉,
<1> 양극과 음극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하는 유기층을 갖고 이루어지고, 상기 발광층은 적어도 2개의 발광 재료 도프층과 적어도 1개의 발광 재료 비도프층을 갖고, 상기 전자 수송층이 2종 이상의 환원성 도펀트를 함유하고, 상기 유기층과, 상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 어느 한쪽 사이에 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 갖는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자이다.
<2> <1>에 있어서, 발광 재료 비도프층의 두께는 발광 재료 도프층의 두께보다 두꺼운 유기 전계 발광 소자이다.
<3> <1>에 있어서, 발광 재료 비도프층을 구성하는 호스트 재료와, 발광 재료 도프층을 구성하는 호스트 재료가 동일한 조성을 갖는 유기 전계 발광 소자이다.
<4> <1>에 있어서, 유기층과 음극 사이에 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 갖는 유기 전계 발광 소자이다.
<5> <4>에 있어서, 무기 화합물은 LiF, Li2O, MgF2, CaF2, NaF, 및 SiO로부터 선택되는 적어도 1종인 유기 전계 발광 소자이다.
<6> <1>에 있어서, 환원성 도펀트는 Li, K 및 Cs로부터 선택되는 2종 이상인 유기 전계 발광 소자이다.
<7> <1>에 있어서, 환원성 도펀트의 함유량은 0.01질량%∼3질량%인 유기 전계 발광 소자이다.
<8> <1>에 있어서, 전자 수송층은 양극측으로부터 순서대로 발광층에 인접하는 제 1 전자 수송층과, 상기 제 1 전자 수송층과 인접하는 제 2 전자 수송층으로 이루어지고,
상기 제 2 전자 수송층이 2종 이상의 환원성 도펀트를 함유하고,
상기 제 1 전자 수송층은 상기 환원성 도펀트를 함유하지 않는 것 이외에는 상기 제 2 전자 수송층과 같은 재료로 이루어지는 유기 전계 발광 소자이다.
<9> <8>에 있어서, 제 1 전자 수송층의 평균 두께가 5㎚∼15㎚인 유기 전계 발광 소자이다.
본 발명에 의하면 종래의 상기 여러 문제를 해결할 수 있어 고휘도역의 발광 효율의 저하를 방지하고, 고휘도 사용시의 내구성을 개선할 수 있는 유기 전계 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 비교예 A6, 및 실시예 A1∼A7에 있어서의 제 1 전자 수송층의 평균 두께와, 3000cd/㎡에서의 발광 효율, 휘도 반감 시간, 및 표면 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 비교예 B6, 및 실시예 B2∼B8에 있어서의 제 1 전자 수송층의 평균 두께와, 3000cd/㎡에서의 발광 효율, 휘도 반감 시간, 및 표면 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
(유기 전계 발광 소자)
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 양극 및 음극 사이에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하는 유기층을 갖고 이루어지고, 필요에 따라 그 밖의 층을 더 갖고 이루어진다.
<발광층>
상기 발광층은 적어도 2개의 발광 재료 도프층과, 적어도 1개의 발광 재료 비도프층을 갖는다.
이러한 발광층의 구성에 있어서, 양극과 음극 사이에 전압을 인가하면 발광층에 전하가 주입된다. 그러면, 정공과 전자가 재결합해서 여기 에너지가 생성된다. 그리고, 이 여기 에너지는 발광 재료로 이동해서 발광이 얻어진다.
전하의 재결합은 발광 재료 도프층 및 발광 재료 비도프층 중 어느 것에 있어서나 발생된다. 그리고, 발광 재료 도프층의 여기자는 물론, 발광 재료 비도프층의 여기자도 발광 재료 도프층의 발광 재료로 에너지 이동해서 발광에 기여한다. 재결합은 특히 층간의 계면에서 일어나기 쉽기 때문에 발광층 내에 복수의 계면을 만듦으로써 여기자의 생성이 발광층의 양 계면 뿐만 아니라, 내부에서도 일어나게 된다. 그 결과, 여기 에너지가 발광층 전체로 퍼짐으로써 발광층 내에서 생성된 열이 1개소에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서는 상기 발광 재료 도프층 뿐만 아니라, 발광 재료를 함유하지 않는 발광 재료 비도프층을 형성해서 발광층 내에 많은 계면을 만들고 있다. 그리고, 이렇게 발광 재료 비도프층을 형성한 경우라도 발광 재료 비도프층에서 생성된 여기 에너지는 발광 재료 도프층의 발광 재료로 이동해서 발광에 기여한다.
또한, 상기 발광 재료 도프층에 대한 발광 재료의 농도는 0.1질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 농도 소광에 의한 발광 효율의 저하를 방지하면서 고효율의 발광을 얻을 수 있다.
여기에서, 상기 발광 재료 도프층에 대한 발광 재료의 농도가 0.1질량% 미만이면 균일한 농도의 발광 재료 도프층을 형성하는 것이 곤란하며, 발광 효율도 낮다. 발광 재료 도프층에 대한 발광 재료의 농도가 30질량%를 초과하면 농도 소광을 회피하기 위해서 발광 재료 도프층의 두께를 얇게 해서 발광층 전체에 대한 발광 재료의 농도를 저하시키는 것이 필요하게 되어 제조가 곤란하게 된다. 또는 발광 재료 비도프층을 두껍게 하지 않으면 안되므로 발광 재료 비도프층에서 생성된 여기자 에너지를 발광 재료 도프층에서의 발광에 기여시킬 수 없다.
또한, 상기 발광 재료 도프층에 대한 발광 재료의 농도는 0.5질량% 이상 25질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.5질량% 이상 20질량% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서는 상기 발광 재료 비도프층이 상기 발광 재료 도프층보다 두껍게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 발광 재료 비도프층을 상기 발광 재료 도프층보다 두껍게 함으로써 상기 발광 재료 도프층의 발광 재료 농도가 높아도 발광층 전체로서의 발광 재료 농도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 저농도로 도프 제어하지 않아도 되므로 양산성의 향상에 도움이 된다.
본 발명에서는 상기 발광 재료 비도프층의 두께가 발광 재료 도프층의 두께보다 두꺼우므로, 상술한 바와 같이 발광 재료 도프층의 발광 재료 농도를 높게 한 경우라도 발광층 전체로서의 발광 재료 농도를 희석하는 효과가 높아 농도 소광을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 발광 재료 비도프층의 두께는 0.1㎚ 이상 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 0.45㎚ 이상 30㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.9㎚ 이상 15㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 발광 재료 도프층의 두께는 0.1㎚ 이상 20㎚ 이하인 것이 바람직하고, 0.5㎚ 이상 15㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 상기 발광 재료 비도프층에서 생성된 여기 에너지를 발광 재료 도프층의 발광 재료로 이동시킬 수 있어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기 발광 재료 도프층과는 별도로 발광 재료 비도프층을 형성했으므로 트랩성의 발광 재료를 사용한 경우라도 전하가 발광층 전체에 균일하게 존재하는 것은 아니고 발광 재료 도프층에 편재하고, 발광 재료 비도프층에는 불필요한 전계는 생기지 않아 전하 주입의 장해로 되지 않는다. 따라서, 전하 트랩성 발광 재료를 사용한 경우라도 양호한 발광 효율을 유지할 수 있다.
본 발명에서는 상기 발광 재료 도프층을 구성하는 호스트 재료와, 상기 발광 재료 비도프층을 구성하는 호스트 재료는 동일한 조성을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 예를 들면 증착에 의해 발광층을 형성할 경우에 발광 재료 도프층 형성시에는 발광 재료 및 호스트 재료를 증착하고, 발광 재료 비도프층 형성시에는 발광 재료의 셔터를 폐쇄하는 것만으로 호스트 재료만을 증착시킬 수 있다. 즉, 유기 전계 발광 소자의 제조 공정을 간략화할 수 있다.
본 발명에서는 상기 2개 이상의 발광 재료 도프층 각각은 다른 발광색을 나타내는 상기 발광 재료를 함유할 수 있다.
예를 들면, 적색과 청색과 녹색의 발광 재료를 각각 함유하는 3개의 발광 재료 도프층을 조합하면 유기 전계 발광 소자 전체로서는 백색의 발광이 얻어진다.
-발광 재료-
상기 발광 재료로서는 인광 발광 재료 및 형광 발광 재료 중 어느 것이나 사용할 수 있다.
--인광 발광 재료--
상기 인광 발광 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 전이 금속 원자, 란타노이드 원자를 포함하는 착체 등을 들 수 있다.
상기 전이 금속 원자로서는, 예를 들면 루테늄, 로듐, 팔라듐, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 레늄, 이리듐, 백금이 바람직하고, 이리듐, 백금이 특히 바람직하다.
상기 란타노이드 원자로서는, 예를 들면 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 루테슘 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 네오디뮴, 유로퓸, 가돌리늄이 특히 바람직하다.
상기 착체의 배위자로서는, 예를 들면 G. Wilkinson 등 저, Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press사 1987년 발행, H. Yersin저, 「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag사 1987년 발행, 야마모토 아키오 저 「유기 금속 화학-기초와 응용-」쇼카보사, 1982년 발행 등에 기재된 배위자 등을 들 수 있다.
구체적인 배위자로서는 할로겐 배위자(바람직하게는 염소 배위자), 방향족 탄소환 배위자(예를 들면, 시클로펜타디에닐 음이온, 벤젠 음이온, 또는 나프틸 음이온 등), 질소 함유 헤테로환 배위자(예를 들면, 페닐피리딘, 벤조퀴놀린, 퀴놀리놀, 비피리딜, 또는 페난트롤린 등), 디케톤 배위자(예를 들면, 아세틸아세톤 등), 카르복실산 배위자(예를 들면, 아세트산 배위자 등), 알콜라토 배위자(예를 들면, 페놀라토 배위자 등), 일산화탄소 배위자, 이소니트릴 배위자, 시아노 배위자 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 질소 함유 헤테로환 배위자가 특히 바람직하다.
상기 착체는 화합물 중에 전이 금속 원자를 1개 가져도 좋고, 또한 2개 이상 갖는 소위 복핵 착체이어도 좋다. 이종의 금속원자를 동시에 함유하고 있어도 좋다. 이들 중에서도 인광 발광 재료로서는, 예를 들면 하기의 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 이리듐을 포함하는 착체인 인광 발광 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 하기 일반식(1), (2) 및 (3) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00004
단, 상기 일반식(1), (2) 및 (3) 중 n은 1∼3의 정수를 나타낸다. X-Y는 2좌 배위자를 나타낸다. 환A는 질소원자, 유황원자 및 산소원자 중 어느 하나를 포함하고 있어도 좋은 환구조를 나타낸다. R11은 치환기를 나타내고, m1은 0∼6의 정수를 나타낸다. m1이 2 이상인 경우에는 인접하는 R11끼리가 결합해서 질소원자, 유황원자 및 산소원자 중 어느 하나를 포함하고 있어도 좋은 환을 형성해도 좋고, 상기 환은 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 좋다. R12는 치환기를 나타내고, m2는 0∼4의 정수를 나타낸다. m2가 2 이상인 경우에는 인접하는 R12끼리가 결합해서 질소원자, 유황원자 및 산소원자 중 어느 하나를 포함하고 있어도 좋은 환을 형성해도 좋고, 상기 환은 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 좋다. 또한, R11과 R12가 결합해서 질소원자, 유황원자 및 산소원자 중 어느 하나를 포함하고 있어도 좋은 환을 형성해도 좋고, 상기 환은 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 좋다.
상기 환A는 질소원자, 유황원자 및 산소원자 중 어느 하나를 포함하고 있어도 좋은 환구조를 나타내고, 5원환, 6원환 등을 바람직하게 들 수 있다. 상기 환은 치환기로 치환되어 있어도 좋다.
X-Y는 2좌 배위자를 나타내고, 2좌의 모노 음이온성 배위자 등을 바람직하게 들 수 있다.
상기 2좌의 모노 음이온성 배위자로서는, 예를 들면 피콜리나토(pic), 아세틸아세토나토(acac), 디피발로일메타나토(t-부틸acac) 등을 들 수 있다.
상기 이외의 배위자로서는, 예를 들면 Lamansky들의 국제 공개 제2002/15645호 팜플렛의 제89쪽∼91쪽에 기재된 배위자를 들 수 있다.
상기 R11 및 R12에 있어서의 치환기로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 할로겐 원자, 알콕시기, 아미노기, 알킬기, 시클로알킬기, 질소원자 또는 유황원자를 포함하고 있어도 좋은 아릴기, 질소원자 또는 유황원자를 포함하고 있어도 좋은 아릴옥시기를 나타내고, 이들은 또한 치환되어 있어도 좋다.
상기 R11 및 R12는 서로 인접하는 것끼리 결합해서 질소원자, 유황원자 또는 산소원자를 포함하고 있어도 좋은 환을 형성해도 좋고, 5원환, 6원환 등을 바람직하게 들 수 있다. 상기 환은 치환기로 더 치환되어 있어도 좋다.
상기 일반식(1), (2), 및 (3) 중 어느 하나로 나타내어지는 구체적 화합물로서는, 예를 들면 하기의 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
상기 인광 발광 재료의 그 밖의 예로서는 이하와 같은 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
--형광 발광 재료--
상기 형광 발광 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 벤조옥사졸, 벤조이미다졸, 벤조티아졸, 스티릴벤젠, 폴리페닐, 디페닐부타디엔, 테트라페닐부타디엔, 나프탈이미드, 쿠마린, 피란, 페리논, 옥사디아졸, 알다진, 피리딘, 시클로펜타디엔, 비스스티릴안트라센, 퀴나크리돈, 피롤로피리딘, 티아디아졸로피리딘, 시클로펜타디엔, 스티릴아민, 방향족 디메틸리딘 화합물, 축합 다환 방향족 화합물(안트라센, 페난트롤린, 피렌, 페릴렌, 루브렌, 펜타센 등), 8-퀴놀리놀의 금속 착체, 피로메텐 착체나 희토류 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 폴리티오펜, 폴리페닐렌, 폴리페닐렌비닐렌 등의 폴리머 화합물, 유기 실란 또는 이들의 유도체 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 상기 형광 발광 재료의 구체예로서는, 예를 들면 하기의 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00012
-호스트 재료-
상기 호스트 재료로서는 정공 수송성 호스트 재료 및 전자 수송성 호스트 재료 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하다.
--정공 수송성 호스트 재료--
상기 정공 수송성 호스트 재료로서는 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서 이온화 포텐셜 Ip이 5.1eV 이상 6.3eV 이하인 것이 바람직하고, 5.4eV 이상 6.1eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.6eV 이상 6.0eV 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서 전자 친화력 Ea가 1.2eV 이상 3.1eV 이하인 것이 바람직하고, 1.4eV 이상 3.0eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.8eV 이상 2.9eV 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 정공 수송성 호스트 재료로서는, 예를 들면 피롤, 카르바졸, 아제핀, 카르벤, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 피라졸, 이미다졸, 폴리아릴알칸, 피라졸린, 피라졸론, 페닐렌디아민, 아릴아민, 아미노 치환 칼콘, 스티릴안트라센, 플루오레논, 히드라존, 스틸벤, 실라잔, 방향족 제3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 포르피린계 화합물, 폴리실란계 화합물, 폴리(N-비닐카르바졸), 아닐린계 공중합체, 티오펜올리고머, 폴리티오펜 등의 도전성 고분자 올리고머, 유기 실란, 카본막, 또는 이들의 유도체 등을 들 수 있다.
이들 중에서도 정공 수송성 호스트 재료로서는 카르바졸 화합물, 아제핀 화합물, 또는 칼벤 착체 화합물이 바람직하고, 카르바졸 화합물이 특히 바람직하다.
상기 정공 수송성 호스트 재료로서의 구체적 화합물로서는, 예를 들면 하기의 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
Figure pat00016
--전자 수송성 호스트 재료--
본 발명에 사용되는 호스트 재료로서 정공 수송성이 우수한 정공 수송성 호스트 재료와 마찬가지로 전자 수송성이 우수한 전자 수송성 호스트 재료를 사용해도 좋다.
상기 전자 수송성 호스트 재료로서는 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서 전자 친화력 Ea가 2.5eV 이상 3.5eV 이하인 것이 바람직하고, 2.6eV 이상 3.2eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.8eV 이상 3.1eV 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 내구성 향상, 구동 전압 저하의 관점에서 이온화 포텐셜 Ip이 5.7eV 이상 7.5eV 이하인 것이 바람직하고, 5.8eV 이상 7.0eV 이하인 것이 보다 바람직하고, 5.9eV 이상 6.5eV 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이러한 전자 수송성 호스트 재료로서는, 예를 들면 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 옥사졸, 옥사디아졸, 플루오레논, 안트라퀴노디메탄, 안트론, 디페닐퀴논, 티오피란디옥시드, 카르보디이미드, 플루오레닐리덴메탄, 디스티릴피라진, 불소 치환 방향족 화합물, 나프탈렌, 페릴렌 등의 테트라카르복실산 무수물, 프탈로시아닌, 또는 이들의 유도체(다른 환과 축합환을 형성해도 좋다), 8-퀴놀리놀 유도체의 금속 착체나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸을 배위자로 하는 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체 등을 들 수 있다.
상기 전자 수송성 호스트 재료로서는 금속 착체, 아졸 유도체(벤즈이미다졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체 등), 아진 유도체(피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트리아진 유도체 등)가 바람직하고, 내구성의 점에서 금속 착체 화합물이 특히 바람직하다. 상기 금속 착체 화합물은 금속에 배위하는 적어도 1개의 질소원자 또는 산소원자 또는 유황원자를 갖는 배위자를 갖는 금속 착체가 보다 바람직하다.
상기 금속 착체 중의 금속 이온으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 예를 들면 베릴륨 이온, 마그네슘 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 인듐 이온, 주석 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온이 바람직하고, 베릴륨 이온, 알루미늄 이온, 갈륨 이온, 아연 이온, 백금 이온, 또는 팔라듐 이온이 보다 바람직하고, 알루미늄 이온, 아연 이온, 또는 팔라듐 이온이 특히 바람직하다.
상기 금속 착체 중에 포함되는 배위자로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 공지의 배위자로부터 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」, Springer-Verlag사, H. Yersin저, 1987년 발행, 「유기 금속 화학-기초와 응용-」, 쇼카보사, 야마모토 아키오 저, 1982년 발행 등에 기재된 배위자 등을 들 수 있다.
상기 배위자로서 바람직하게는 질소 함유 헤테로환 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 2∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 3∼15)이며, 단좌 배위자이어도 2좌 이상의 배위자이어도 좋다. 바람직하게는 2좌 이상 6좌 이하의 배위자이다. 또한, 2좌 이상 6좌 이하의 배위자와 단좌의 혼합 배위자도 바람직하다.
상기 배위자로서는, 예를 들면 아진 배위자(예를 들면, 피리딘 배위자, 비피리딜 배위자, 터피리딘 배위자 등을 들 수 있다.), 히드록시페닐아졸 배위자(예를 들면, 히드록시페닐벤즈이미다졸 배위자, 히드록시페닐벤즈옥사졸 배위자, 히드록시페닐이미다졸 배위자, 히드록시페닐이미다조피리딘 배위자 등을 들 수 있다.), 알콕시 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼10이며, 예를 들면 메톡시, 에톡시, 부톡시, 2-에틸헥실옥시 등을 들 수 있다.), 아릴옥시 배위자(바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼12이며, 예를 들면 페닐옥시, 1-나프틸옥시, 2-나프틸옥시, 2,4,6-트리메틸페닐옥시, 4-비페닐옥시 등을 들 수 있다.) 등을 들 수 있다.
헤테로아릴옥시 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12이며, 예를 들면 피리딜옥시, 피라질옥시, 피리미딜옥시, 퀴놀릴옥시 등을 들 수 있다.), 알킬티오 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12이며, 예를 들면 메틸티오, 에틸티오 등을 들 수 있다.), 아릴티오 배위자(바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼12이며, 예를 들면 페닐티오 등을 들 수 있다.), 헤테로아릴티오 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼20, 특히 바람직하게는 탄소수 1∼12이며, 예를 들면 피리딜티오, 2-벤즈이미다졸릴티오, 2-벤즈옥사졸릴티오, 2-벤즈티아졸릴티오 등을 들 수 있다.), 실록시 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 3∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼20이며, 예를 들면 트리페닐실록시기, 트리에톡시실록시기, 트리이소프로필실록시기 등을 들 수 있다.), 방향족 탄화수소 음이온 배위자(바람직하게는 탄소수 6∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 6∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 6∼20이며, 예를 들면 페닐 음이온, 나프틸 음이온, 안트라닐 음이온 등을 들 수 있다.), 방향족 헤테로환 음이온 배위자(바람직하게는 탄소수 1∼30, 보다 바람직하게는 탄소수 2∼25, 특히 바람직하게는 탄소수 2∼20이며, 예를 들면 피롤 음이온, 피라졸 음이온, 트리아졸 음이온, 옥사졸 음이온, 벤조옥사졸 음이온, 티아졸 음이온, 벤조티아졸 음이온, 티오펜 음이온, 벤조티오펜 음이온 등을 들 수 있다.), 인돌레닌 음이온 배위자 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 질소 함유 헤테로환 배위자, 아릴옥시 배위자, 헤테로아릴옥시기, 실록시 배위자, 방향족 탄화수소 음이온 배위자, 또는 방향족 헤테로환 음이온 배위자가 바람직하고, 질소 함유 헤테로환 배위자, 아릴옥시 배위자, 실록시 배위자, 방향족 탄화수소 음이온 배위자, 또는 방향족 헤테로환 음이온 배위자가 특히 바람직하다.
금속 착체 전자 수송성 호스트 재료의 예로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 2002-235076, 일본 특허 공개 2004-214179, 일본 특허 공개 2004-221062, 일본 특허 공개 2004-221065, 일본 특허 공개 2004-221068, 일본 특허 공개 2004-327313 등의 각 공보에 기재된 화합물을 들 수 있다.
이러한 전자 수송성 호스트 재료로서는 구체적으로는, 예를 들면 이하의 화합물을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
상기 발광층의 제작 방법은 복수의 증착원과, 각각의 상기 증착원으로부터의 증착 재료의 증산(蒸散)을 차폐하는 셔터를 구비하는 증착 장치를 사용하고, 상기 복수의 증착원 중 적어도 1개에 상기 발광 재료를 구성하는 도펀트 재료를, 다른 증착원 중 적어도 1개에 상기 발광 재료 도프층의 호스트 및 상기 발광 재료 비도프층의 호스트를 구성하는 호스트 재료를 설치하고, 상기 도펀트 재료 및 상기 호스트 재료를 설치한 상기 증착원을 가열하고, 상기 셔터의 개폐에 의해 상기 발광 재료 도프층 및 상기 발광 재료 비도프층을 형성한다.
이러한 제조 방법에 의하면, 셔터의 개방시에는 호스트 재료와 도펀트 재료의 쌍방이 증착되어 호스트에 발광 재료가 도프된 발광 재료 도프층이 형성된다. 한편, 셔터의 폐쇄시에는 도펀트 재료의 증산이 차폐되어 호스트 재료만이 증착되어서 발광 재료 비도프층이 형성된다.
따라서, 셔터의 개폐를 반복하는 것만으로 발광 재료 도프층 및 발광 재료 비도프층을 교대로 형성할 수 있어 발광층을 형성하는 공정을 간략화할 수 있다.
<전자 수송층>
상기 전자 수송층은 제 1 전자 수송층과, 제 2 전자 수송층으로 이루어지고, 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측으로 수송하는 기능을 갖는다.
상기 전자 수송층은 상기 양극측으로부터 순서대로 상기 발광층에 인접하는 상기 제 1 전자 수송층과, 상기 제 1 전자 수송층과 인접하는 상기 제 2 전자 수송층을 갖는 적층 구조를 갖는다.
<<제 1 전자 수송층>>
상기 제 1 전자 수송층의 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 하기 구조식으로 나타내어지는 2,9-디메틸-4,7-디페닐-1,10-페난트롤린(바소쿠프로인;BCP), 하기 구조식으로 나타내어지는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Alq) 등의 8-퀴놀리놀 또는 그 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 착체, 하기 구조식으로 나타내어지는 BAlq(Bis-(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-(페닐-페놀레이트)-알루미늄(III)) 등의 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 페릴렌 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 퀴녹살린 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체 등을 들 수 있다.
Figure pat00020
상기 제 1 전자 수송층은, 예를 들면 증착법, 습식 제막법, 전자빔법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, MBE(분자선 에피택시)법, 클러스터 이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법(고주파 여기 이온 플레이팅법), 분자 적층법, LB법, 인쇄법, 전사법 등의 방법에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 제 1 전자 수송층의 평균 두께로서는 5㎚∼15㎚가 바람직하고, 7㎚∼12㎚가 보다 바람직하다.
상기 제 1 전자 수송층의 평균 두께가 5㎚ 미만이면 상기 제 2 전자 수송층에 포함되는 도프된 금속에 의한 소광에 의해 발광 효율이 저하되는 일이 있고, 15㎚를 초과하면 열을 방출하는 효과가 없어지는 일이 있으며, 고휘도에서의 내구성이 저하되는 일이 있다.
상기 제 1 전자 수송층의 평균 두께는, 예를 들면 촉침식 표면형상 측정기에 의해 측정할 수 있다. 상기 제 1 전자 수송층의 평균 두께는 3개소 측정의 평균값이다.
<<제 2 전자 수송층>>
상기 제 2 전자 수송층의 재료는 상기 제 1 전자 수송층과 같은 유기 화합물과, 2종 이상의 환원성 도펀트로 이루어진다.
상기 환원성 도펀트를 함유하는 상기 제 2 전자 수송층을 상기 발광층에 인접시키면 금속 소광에 의해 발광 효율이 크게 저하되는 일이 있다.
상기 환원성 도펀트는 전자 수송성 화합물을 환원할 수 있는 물질로 정의된다. 따라서, 일정한 환원성을 갖는 것이면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 희토류 금속, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 금속의 할로겐화물, 알칼리 토류 금속의 산화물, 알칼리 토류 금속의 할로겐화물, 희토류 금속의 산화물, 희토류 금속의 할로겐화물, 알칼리 금속의 유기 착체, 알칼리 토류 금속의 유기 착체, 및 희토류 금속의 유기 착체로부터 선택되는 적어도 2종을 바람직하게 들 수 있다.
보다 구체적으로 바람직한 환원성 도펀트로서는 Li, Na, K, Rb, Cs 등의 알칼리 금속, Ca, Sr, Ba 등의 알칼리 토류 금속 등을 들 수 있고, K, Rb, Cs, Rb, Cs가 특히 바람직하다.
이들 중에서도 Li와 K, Li와 Cs, Cs와 Na, Cs와 K, Cs와 Rb, Cs와 Na, Cs와 K의 조합인 것이 바람직하고, 열전도성의 개선의 점에서 Li와 K, Li와 Cs가 특히 바람직하다.
상기 환원성 도펀트의 함유량은 0.01질량%∼3질량%인 것이 바람직하고, 0.05질량%∼2질량%인 것이 보다 바람직하다. 상기 함유량이 0.01질량% 미만이면 유기막의 열전도성을 개선하는데에 불충분하게 되는 일이 있으며, 3질량%를 초과하면 금속의 흡수에 의해 효율이 크게 저하되는 원인이 되는 일이 있다.
상기 제 2 전자 수송층은 상기 제 1 전자 수송층과 마찬가지로, 예를 들면 증착법, 습식 제막법, 전자빔법, 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, MBE(분자선 에피택시)법, 클러스터 이온빔법, 이온 플레이팅법, 플라즈마 중합법(고주파 여기 이온 플레이팅법), 분자 적층법, LB법, 인쇄법, 전사법 등의 방법에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 제 2 전자 수송층의 평균 두께로서는 10㎚∼100㎚가 바람직하고, 20㎚∼50㎚가 보다 바람직하다.
상기 제 2 전자 수송층의 평균 두께가 10㎚ 미만이면 간섭 효과에 의해 효율이 저하되는 일이 있고, 100㎚를 초과하면 구동 전압의 상승을 초래하는 일이 있다.
상기 제 2 전자 수송층의 평균 두께는 상기 제 1 전자 수송층의 평균 두께와 마찬가지로 해서 측정할 수 있다.
<전극>
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 한쌍의 전극, 즉 양극과 음극을 포함한다. 상기 유기 전계 발광 소자의 성질 상, 양극 및 음극 중 적어도 한쪽의 전극은 투명한 것이 바람직하다. 통상, 양극은 유기 화합물층에 정공을 공급하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 좋고, 음극은 유기 화합물층에 전자를 주입하는 전극으로서의 기능을 갖고 있으면 좋다.
상기 전극으로서는 그 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 유기 전계 발광 소자의 용도, 목적에 따라서 공지의 전극 재료 중에서 적당히 선택할 수 있다.
상기 전극을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 금속, 합금, 금속 산화물, 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 바람직하게 들 수 있다.
-양극-
상기 양극을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 안티몬, 불소 등을 도프한 산화 주석(ATO, FTO), 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 아연 인듐(IZO) 등의 도전성 금속 산화물; 금, 은 크롬, 니켈 등의 금속; 이들의 금속과 도전성 금속 산화물의 혼합물 또는 적층물; 요오드화 구리, 황화 구리 등의 무기 도전성 물질; 폴리아닐린, 폴리티오펜, 폴리피롤 등의 유기 도전성 재료, 또는 이들과 ITO의 적층물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 도전성 금속 산화물이 바람직하고, 생산성, 고도전성, 투명성 등의 점으로부터는 ITO가 특히 바람직하다.
-음극-
상기 음극을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 알칼리 금속(예를 들면 Li, Na, K, Cs 등), 알칼리 토류 금속(예를 들면 Mg, Ca 등), 금, 은 납, 알루미늄, 나트륨-칼륨 합금, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-은 합금, 인듐, 이테르븀 등의 희토류 금속 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋지만, 안정성과 전자 주입성을 양립시키는 관점에서는 2종 이상을 바람직하게 병용할 수 있다.
이들 중에서도 전자 주입성의 점에서 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속이 바람직하고, 보존 안정성이 우수한 점에서 알루미늄을 주체로 하는 재료가 바람직하다.
상기 알루미늄을 주체로 하는 재료는 알루미늄 단독, 알루미늄과 0.01질량%∼10질량%의 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 합금 또는 이들의 혼합물(예를 들면, 리튬-알루미늄 합금, 마그네슘-알루미늄 합금 등)을 갖는다.
상기 전극의 형성 방법에 대해서는 특별히 제한은 없고, 공지의 방법에 따라서 행할 수 있고, 예를 들면 인쇄 방식, 코팅 방식 등의 습식 방식; 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 물리적 방식; CVD, 플라즈마 CVD법 등의 화학적 방식 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 상기 전극을 구성하는 재료와의 적성을 고려해서 적당히 선택한 방법에 따라서 상기 기판 상에 형성할 수 있다. 예를 들면, 양극의 재료로서 ITO를 선택하는 경우에는 직류 또는 고주파 스퍼터법, 진공 증착법, 이온 플레이팅법 등에 따라서 형성할 수 있다. 음극의 재료로서 금속 등을 선택할 경우에는 그 1종 또는 2종 이상을 동시 또는 순차 스퍼터법 등에 따라서 형성할 수 있다.
또한, 상기 전극을 형성할 때에 패터닝을 행할 경우에는 포토리소그래피 등에 의한 화학적 에칭에 의해 행해도 좋고, 레이저 등에 의한 물리적 에칭에 의해 행해도 좋고, 또한 마스크를 겹쳐서 진공 증착이나 스퍼터 등을 행해도 좋고, 리프트오프법이나 인쇄법에 의해 행해도 좋다.
<부착 개선층>
본 발명에 있어서는 상기 유기층과, 상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 어느 한쪽 사이에 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 갖고, 상기 유기층과 상기 음극 사이에 무기 화합물로 이루어지는 부착 개선층을 갖는 것이 방열성이 높아지기 쉬운 점에서 바람직하다.
상기 무기 화합물층은 부착 개선층으로서 기능한다.
상기 무기 화합물층에 사용되는 바람직한 무기 화합물로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 알칼리 금속 산화물, 알칼리 토류 산화물, 희토류 산화물, 알칼리 금속 할로겐화물, 알칼리 토류 할로겐화물, 희토류 할로겐화물, SiOX, AlOX, SiNX, SiON, AlON, GeOX, LiOX, LiON, TiOX, TiON, TaOX, TaON, TaNX, C 등의 각종 산화물, 질화물, 산화 질화물이다.
이들 중에서도 방열성의 개선의 점에서 LiF, Li2O, MgF2, CaF2, NaF, SiO가 특히 바람직하다.
상기 무기 화합물층으로 이루어지는 부착 개선층을 형성하는 방법은 특별히 제한은 없고, 공지의 방법을 적용할 수 있고, 예를 들면 증착법, 스핀코트법, 캐스트법, LB법 등을 들 수 있다.
상기 무기 화합물층의 두께는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 0.1㎚∼100㎚인 것이 바람직하고, 0.3㎚∼10㎚인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 상기 기타의 층으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 전자 주입층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 블록층 등을 들 수 있다.
-전자 주입층-
상기 전자 주입층은 음극 또는 음극측으로부터 전자를 수취하여 양극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다.
상기 전자 주입층은 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어지는 단층 구조이어도 좋고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조이어도 좋다.
상기 전자 주입층의 두께로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 0.1㎚∼200㎚인 것이 바람직하고, 0.2㎚∼100㎚인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎚∼50㎚인 것이 더욱 바람직하다.
-정공 주입층, 정공 수송층-
상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 양극 또는 양극측으로부터 정공을 수취하여 음극측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 단층 구조이어도 좋고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조이어도 좋다.
이들 층에 사용되는 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료로서는 저분자 화합물이어도 고분자 화합물이어도 좋다.
상기 정공 주입 재료 또는 정공 수송 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 피롤 유도체, 카르바졸 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 피라졸린 유도체, 파라졸론 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 방향족 제3급 아민 화합물, 스티릴아민 화합물, 방향족 디메틸리딘계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 티오펜 유도체, 유기 실란 유도체, 카본 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층에는 전자 수용성 도펀트를 함유시킬 수 있다.
상기 전자 수용성 도펀트로서는 전자 수용성이며 유기 화합물을 산화하는 성질을 가지면 무기 화합물이어도 유기 화합물이어도 사용할 수 있다.
상기 무기 화합물로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 염화제이철, 염화알루미늄, 염화갈륨, 염화인듐, 5염화안티몬 등의 할로겐화 금속; 5산화 바나듐, 3산화 몰리브덴 등의 금속 산화물 등을 들 수 있다.
상기 유기 화합물로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 치환기로서 니트로기, 할로겐, 시아노기, 트리플루오로메틸기 등을 갖는 화합물; 퀴논계 화합물, 산무수물계 화합물, 플러렌 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
상기 전자 수용성 도펀트의 사용량으로서는 특별히 제한은 없고, 재료의 종류에 따라 다르지만, 정공 수송층 재료 또는 정공 주입 재료에 대하여 0.01질량%∼50질량%가 바람직하고, 0.05질량%∼30질량%가 보다 바람직하고, 0.1질량%∼30질량%가 더욱 바람직하다.
상기 정공 주입층 및 정공 수송층은 특별히 제한은 없고, 공지의 방법에 따라서 형성할 수 있지만, 예를 들면 증착법, 스퍼터법 등의 건식 제막법, 습식 도포법, 전사법, 인쇄법, 잉크젯 방식 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
*상기 정공 주입층 및 정공 수송층의 두께로서는 1㎚∼500㎚가 바람직하고, 5㎚∼250㎚가 보다 바람직하고, 10㎚∼200㎚가 더욱 바람직하다.
*-전자 블록층-
상기 전자 블록층은 음극측으로부터 발광층으로 수송된 전자가 양극측으로 빠져 나가는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이며, 통상 발광층과 양극측에서 인접하는 유기 화합물층으로서 형성된다.
상기 전자 블록층을 구성하는 화합물로서는, 예를 들면 상술의 정공 수송 재료로서 열거한 것을 이용할 수 있다. 또한, 상기 전자 블록층은 상술한 재료의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 단층 구조이어도 좋고, 동일 조성 또는 이종 조성의 복수층으로 이루어지는 다층 구조이어도 좋다.
상기 전자 블록층은 특별히 제한은 없고, 공지의 방법에 따라서 형성할 수 있지만, 예를 들면 증착법, 스퍼터법 등의 건식 제막법, 습식 도포법, 전사법, 인쇄법, 잉크젯 방식 등에 의해 바람직하게 형성할 수 있다.
상기 전자 블록층의 두께로서는 1㎚∼200㎚가 바람직하고, 1㎚∼50㎚가 보다 바람직하고, 3㎚∼10㎚가 더욱 바람직하다.
<기판>
*본 발명의 유기 전계 발광 소자는 기판 상에 형성되어 있는 것이 바람직하고, 전극과 기판이 직접 접하는 형태로 형성되어 있어도 좋고, 중간층을 개재하는 형태로 형성되어 있어도 좋다.
상기 기판의 재료로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 유리(무알칼리 유리, 소다라임 유리 등) 등의 무기 재료; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리시클로올레핀, 노르보르넨 수지, 폴리(클로로트리플루오로에틸렌) 등의 유기 재료 등을 들 수 있다.
상기 기판의 형상, 구조, 크기 등에 대해서는 특별히 제한은 없고, 발광 소자의 용도, 목적 등에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 일반적으로는 기판의 형상으로서는 판상인 것이 바람직하다. 기판의 구조로서는 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋고, 또한, 단일 부재로 형성되어 있어도 좋고, 2개 이상의 부재로 형성되어 있어도 좋다. 기판은 투명이어도 불투명이어도 좋고, 투명할 경우에는 무색 투명이어도 유색투명이어도 좋다.
상기 기판에는 그 표면 또는 이면에 투습 방지층(가스 배리어층)을 형성할 수 있다.
상기 투습 방지층(가스 배리어층)의 재료로서는, 예를 들면 질화규소, 산화규소 등의 무기물 등을 들 수 있다.
상기 투습 방지층(가스 배리어층)은, 예를 들면 고주파 스퍼터링법 등에 의해 형성할 수 있다.
*-기타의 구성-
상기 기타의 구성으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 보호층, 밀봉 용기, 수지 밀봉층, 밀봉 접착제 등을 들 수 있다.
상기 보호층, 상기 밀봉 용기, 상기 수지 밀봉층, 상기 밀봉 접착제 등의 내용으로서는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 2009-152572호 공보 등에 기재된 사항을 적용할 수 있다.
-구동-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 양극과 음극 사이에 직류(필요에 따라 교류 성분을 포함해도 좋다) 전압(통상 2볼트∼15볼트), 또는 직류 전류를 인가함으로써 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 박막 트랜지스터(TFT)에 의해 액티브 매트릭스에 적용할 수 있다. 박막 트랜지스터의 활성층으로서 어모퍼스 실리콘, 고온 폴리실리콘, 저온 폴리실리콘, 미결정 실리콘, 산화물 반도체, 유기 반도체, 카본나노튜브 등을 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는, 예를 들면 국제공개 2005/088726호 팜플렛, 일본 특허 공개 2006-165529호 공보, 미국 특허 출원 공개 2008/0237598호 명세서 등에 기재된 박막 트랜지스터를 적용할 수 있다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 특별히 제한은 없고, 각종 공지의 연구에 의해 광인출 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 기판 표면 형상을 가공하는(예를 들면 미세한 요철 패턴을 형성하는) 것, 기판, ITO층, 유기층의 굴절율을 제어하는 것, 기판, ITO층, 유기층의 두께를 제어하는 것 등에 의해 광의 인출 효율을 향상시키고, 외부 양자 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자로부터의 광인출 방식은 탑 이미션 방식이어도 보텀 이미션 방식이어도 좋다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 공진기 구조를 가져도 좋다. 예를 들면, 제 1 형태에서는 투명 기판 상에 굴절율이 다른 복수의 적층막으로 이루어지는 다층막 미러, 투명 또는 반투명 전극, 발광층, 및 금속 전극을 겹쳐서 갖는다. 발광층에서 생긴 광은 다층막 미러와 금속 전극을 반사판으로 해서 그 사이에서 반사를 반복하여 공진한다.
제 2 형태에서는 투명 기판 상에 투명 또는 반투명 전극과 금속 전극이 각각 반사판으로서 기능하고, 발광층에서 생긴 광은 그 사이에서 반사를 반복해서 공진한다.
공진 구조를 형성하기 위해서는 2개의 반사판의 유효 굴절율, 반사판간의 각 층의 굴절율과 두께로 결정되는 광로길이가 소망의 공진파장을 얻는데에 최적인 값이 되도록 조정된다.
상기 제 1 형태의 경우의 계산식은 일본 특허 공개 평 9-180883호 공보에 기재되어 있다.
상기 제 2 형태의 경우의 계산식은 일본 특허 공개 2004-127795호 공보에 기재되어 있다.
-용도-
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 특별히 제한은 없고, 목적에 따라서 적당히 선택할 수 있지만, 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표식, 간판, 인테리어, 광통신 등에 바람직하게 이용할 수 있다.
상기 유기 전계 발광 디스플레이를 풀컬러 타입의 것으로 하는 방법으로서는, 예를 들면 「월간 디스플레이」, 2000년 9월호, 33∼37페이지에 기재되어 있는 바와 같이 색의 3원색(청색(B), 녹색(G), 적색(R))에 대응하는 광을 각각 발광하는 유기 전계 발광 소자를 기판 상에 배치하는 3색 발광법, 백색 발광용 유기 전계 발광 소자에 의한 백색 발광을 컬러 필터를 통해 3원색으로 나누는 백색법, 청색 발광용 유기 전계 발광 소자에 의한 청색 발광을 형광 색소층을 통해 적색(R) 및 녹색(G)으로 변환하는 색 변환법 등이 알려져 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다.
이하의 실시예에 있어서 제 1 전자 수송층, 제 2 전자 수송층의 평균 두께는 촉침식 표면형상 측정기에 의해 3개소 측정한 평균값인 평균 두께이다.
(비교예 A1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
두께 0.5mm, 2.5cm×2.5cm의 유리 기판 상에 양극으로서 ITO(Indium Tin Oxide)를 두께가 70㎚가 되도록 스퍼터법에 의해 형성했다. 이어서, 이 ITO가 형성된 유리 기판을 세정 용기에 넣어 2-프로판올 중에서 초음파 세정한 후, 30분간 UV-오존 처리를 행했다.
이어서, ITO가 형성된 유리 기판 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 2-TNATA(4,4',4"-트리스(2-나프틸페닐아미노)트리페닐아민)에 1질량%의 하기 구조식으로 나타내어지는 F4TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)을 도프하고, 진공 증착법에 의해 두께 45㎚의 정공 주입층(HIL)을 형성했다.
Figure pat00021
이어서, 정공 주입층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 NPD를 두께가 10㎚가 되도록 증착하고, 정공 수송층(HTL)을 형성했다.
Figure pat00022
이어서, 정공 수송층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-1을 호스트, 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-1을 발광 재료로 하는 발광층을 형성했다.
구체적으로는 발광 재료가 되는 화합물 D-1과 호스트가 되는 화합물 H-1을 증착 장치가 다른 증착원에 설치했다. 그리고, 쌍방의 보트를 가열하고, 화합물 D-1을 설치한 측의 셔터의 개폐를 적당히 스위칭하고, 2개의 발광 재료 도프층 및 2개의 발광 재료 비도프층을 적층했다. 즉, 양극측으로부터 제 1 발광 재료 비도프층과, 제 1 발광 재료 도프층과, 제 2 발광 재료 비도프층과, 제 2 발광 재료 도프층을 이 순서대로 적층했다.
이 때, 셔터의 개방 및 폐쇄의 시간 설정에 의해 2개의 발광 재료 도프층의 두께는 각각 7.5㎚, 2개의 발광 재료 비도프층의 두께는 각각 7.5㎚가 되도록 조정했다. 발광층 전체의 두께는 30㎚였다. 또한, 발광 재료 도프층에 있어서의 발광 재료가 되는 화합물 D-1의 농도는 30질량%로 했다.
Figure pat00023
이어서, 발광층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 35㎚가 되도록 증착해서 전자 수송층을 형성했다.
Figure pat00024
이어서, 전자 수송층 상에 SiO를 두께가 1㎚가 되도록 증착해서 부착 개선층을 형성했다.
이어서, 부착 개선층 상에 패터닝한 마스크(발광 영역이 2mm×2mm가 되는 마스크)를 설치하고, 금속 알루미늄(Al)을 두께 70㎚가 되도록 증착해서 음극을 형성했다.
이상에 의해 제작한 적층체를 아르곤 가스로 치환한 글러브 박스 내에 넣고, 스테인레스제의 밀봉캔, 건조제(HD-S-071205-40, 다이닉 가부시키가이샤제) 및 자외선 경화형 접착제(XNR5516HV, 나가세치바 가부시키가이샤제)를 사용해서 밀봉했다. 이상에 의해 비교예 A1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
(비교예 A2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 A2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.6질량%의 Li를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 A3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 A3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.8질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 A4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾸고, 부착 개선층으로서의 SiO를 형성하지 않은 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 A4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 A5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 발광층을 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-1에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-1을 15질량% 도프한 발광층(두께:30㎚)으로 바꾸고, 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 A5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
이어서, 비교예 A1에 있어서 제 1 전자 수송층의 평균 두께 및 제 2 전자 수송층의 평균 두께를 변화시킨 예를 이하의 비교예 A6 및 실시예 A1∼A7에 나타낸다.
(비교예 A6)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 A6의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 35㎚가 되도록 증착해서 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 2㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 33㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
*비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 4㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 31㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 7㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 28㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 13㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 22㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A6)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A6의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 16㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 19㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 A7)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 실시예 A7의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 20㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 15㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 B1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 발광층을 이하와 같이 해서 제작한 발광층으로 바꾸고, 전자 수송층의 평균 두께를 40㎚로 바꾸고, 부착 개선층으로서 MgF2를 두께가 1㎚가 되도록 증착한 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 B1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-발광층의 제작-
정공 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-1을 호스트, 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-2를 발광 재료로 하는 발광층을 형성했다.
구체적으로는 발광 재료가 되는 화합물 D-2와 호스트가 되는 화합물 H-1을 증착 장치가 다른 증착원에 설치했다. 그리고, 쌍방의 보트를 가열하고, 화합물 D-2를 설치한 측의 셔터의 개폐를 적당히 스위칭하고, 2개의 발광 재료 도프층 및 2개의 발광 재료 비도프층을 적층했다. 즉, 양극측으로부터 제 1 발광 재료 비도프층과, 제 1 발광 재료 도프층과, 제 2 발광 재료 비도프층과, 제 2 발광 재료 도프층을 이 순서대로 적층했다.
이 때, 셔터의 개방 및 폐쇄의 시간 설정에 의해 2개의 발광 재료 도프층의 두께는 각각 7.5㎚, 2개의 발광 재료 비도프층의 두께는 각각 7.5㎚가 되도록 조정했다. 발광층 전체의 두께는 30㎚였다. 또한, 발광 재료 도프층에 있어서의 발광 재료가 되는 화합물 D-2의 농도는 30질량%로 했다.
Figure pat00025
(비교예 B2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 비교예 B2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.6질량%의 Li를 도프하고, 평균 두께가 30㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 B3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 비교예 B3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.8질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 30㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 B4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾸고, 부착 개선층으로서의 MgF2를 형성하지 않은 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 비교예 B4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 30㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 B5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 발광층을 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-1에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-2를 15질량% 도프한 발광층(두께:30㎚)으로 바꾸고, 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 비교예 B5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 30㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
이어서, 비교예 B1에 있어서 제 1 전자 수송층의 평균 두께 및 제 2 전자 수송층의 평균 두께를 변화시킨 예를 이하의 비교예 B6 및 실시예 B1∼B7에 나타낸다.
(비교예 B6)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 비교예 B6의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 2㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 38㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 4㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 36㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 7㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 33㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
*비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 30㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 13㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 27㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B6)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B6의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 16㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 24㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 B7)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 B1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 B1과 동일하게 해서 실시예 B7의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 20㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li 및 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 20㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 C1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 발광층을 이하와 같이 해서 제작한 발광층으로 바꾸고, 전자 수송층의 평균 두께를 50㎚로 바꾸고, 부착 개선층으로서 Li2O를 두께가 1㎚가 되도록 증착한 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 C1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-발광층의 제작-
정공 수송층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-2를 호스트, 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-3을 발광 재료로 하는 발광층을 형성했다.
구체적으로는 발광 재료가 되는 화합물 D-3과 호스트가 되는 화합물 H-2를 증착 장치가 다른 증착원에 설치했다. 그리고, 쌍방의 보트를 가열하고, 화합물 D-3을 설치한 측의 셔터의 개폐를 적당히 스위칭하고, 2개의 발광 재료 도프층 및 2개의 발광 재료 비도프층을 적층했다. 즉, 양극측으로부터 제 1 발광 재료 비도프층과, 제 1 발광 재료 도프층과, 제 2 발광 재료 비도프층과, 제 2 발광 재료 도프층을 이 순서대로 적층했다.
이 때, 셔터의 개방 및 폐쇄의 시간 설정에 의해 2개의 발광 재료 도프층의 두께는 각각 7.5㎚, 2개의 발광 재료 비도프층의 두께는 각각 7.5㎚가 되도록 조정했다. 발광층 전체의 두께는 30㎚였다. 또한, 발광 재료 도프층에 있어서의 발광 재료가 되는 화합물 D-3의 농도는 1질량%로 했다.
Figure pat00026
(비교예 C2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 C1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 C1과 동일하게 해서 비교예 C2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.6질량%의 Li를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 C3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 C1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 C1과 동일하게 해서 비교예 C3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 1질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 C4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 C1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾸고, 부착 개선층으로서의 Li2O를 형성하지 않은 이외는 비교예 C1과 동일하게 해서 비교예 C4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 C5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 C1에 있어서 발광층을 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-2에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-3을 0.5질량% 도프한 발광층(두께:30㎚)으로 바꾸고, 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 C1과 동일하게 해서 비교예 C5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 C1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 C1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 C1과 동일하게 해서 실시예 C1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 D1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 발광층을 이하와 같이 해서 제작한 발광층으로 바꾼 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 D1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-발광층의 제작-
정공 수송층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-3을 호스트, 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-3 또는 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-4를 발광 재료로 하는 발광층을 형성했다.
구체적으로는 발광 재료가 되는 화합물 D-3 또는 화합물 D-4와 호스트가 되는 화합물 H-3을 증착 장치가 다른 증착원에 설치했다. 그리고, 쌍방의 보트를 가열하고, 화합물 D-3 또는 D-4를 설치한 측의 셔터의 개폐를 적당히 스위칭하고, 2개의 발광 재료 도프층 및 2개의 발광 재료 비도프층을 적층했다. 즉, 양극측으로부터 제 1 발광 재료 비도프층과, 제 1 발광 재료 도프층과, 제 2 발광 재료 비도프층과, 제 2 발광 재료 도프층을 이 순서대로 적층했다.
이 때, 셔터의 개방 및 폐쇄의 시간 설정에 의해 2개의 발광 재료 도프층의 두께는 각각 7.5㎚, 2개의 발광 재료 비도프층의 두께는 각각 7.5㎚가 되도록 조정했다. 발광층 전체의 두께는 30㎚이다. 또한, 발광 재료 도프층에 있어서의 발광 재료가 되는 화합물 D-3 및 D-4의 농도는 각각 10질량%로 했다.
Figure pat00027
(비교예 D2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 D1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 D1과 동일하게 해서 비교예 D2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.6질량%의 Li를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 D3)
*
*-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 D1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 D1과 동일하게 해서 비교예 D3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.8질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 D4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 D1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾸고, 부착 개선층으로서의 SiO를 형성하지 않은 이외는 비교예 D1과 동일하게 해서 비교예 D4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 D5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 D1에 있어서 발광층을 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-3에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-4를 5질량% 도프한 발광층(두께:30㎚)으로 바꾸고, 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 D1과 동일하게 해서 비교예 D5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
*(실시예 D1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 D1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 D1과 동일하게 해서 실시예 D1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.4질량%의 K를 도프하고, 평균 두께가 25㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 E1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 A1에 있어서 발광층을 이하와 같이 해서 제작한 발광층으로 바꾸고, 전자 수송층의 평균 두께를 50㎚로 바꾸고, 부착 개선층으로서 MgF2를 두께가 1㎚가 되도록 증착한 이외는 비교예 A1과 동일하게 해서 비교예 E1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-발광층의 제작-
정공 수송층 상에 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-4를 호스트, 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-5를 발광 재료로 하는 발광층을 형성했다.
구체적으로는 발광 재료가 되는 화합물 D-5와 호스트가 되는 화합물 H-4를 증착 장치가 다른 증착원에 설치했다. 그리고, 쌍방의 보트를 가열하고, 화합물 D-5를 설치한 측의 셔터의 개폐를 적당히 스위칭하고, 2개의 발광 재료 도프층 및 2개의 발광 재료 비도프층을 적층했다. 즉, 양극측으로부터 제 1 발광 재료 도프층과, 제 1 발광 재료 비도프층과, 제 2 발광 재료 도프층과, 제 2 발광 재료 비도프층을 이 순서대로 적층했다.
이 때, 셔터의 개방 및 폐쇄의 시간 설정에 의해 2개의 발광 재료 도프층의 두께는 각각 7.5㎚, 2개의 발광 재료 비도프층의 두께는 각각 7.5㎚가 되도록 조정했다. 발광층 전체의 두께는 30㎚이다. 또한, 발광 재료 도프층에 있어서의 발광 재료가 되는 화합물 D-5의 농도는 10질량%로 했다.
Figure pat00028
(비교예 E2)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 E1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 E1과 동일하게 해서 비교예 E2의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.6질량%의 Li를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 E3)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 E1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 E1과 동일하게 해서 비교예 E3의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 1질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 E4)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 E1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾸고, 부착 개선층으로서의 MgF2를 형성하지 않은 이외는 비교예 E1과 동일하게 해서 비교예 E4의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(비교예 E5)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 E1에 있어서 발광층을 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 H-4에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 D-5를 5질량% 도프한 발광층(두께:30㎚)으로 바꾸고, 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 E1과 동일하게 해서 비교예 E5의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
(실시예 E1)
-유기 전계 발광 소자의 제작-
비교예 E1에 있어서 전자 수송층을 이하와 같이 해서 제작한 제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층으로 바꾼 이외는 비교예 E1과 동일하게 해서 실시예 E1의 유기 전계 발광 소자를 제작했다.
-제 1 전자 수송층 및 제 2 전자 수송층의 제작-
상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1을 평균 두께가 10㎚가 되도록 증착해서 제 1 전자 수송층을 형성했다. 이 제 1 전자 수송층 상에 상기 구조식으로 나타내어지는 화합물 E-1에 환원성 도펀트로서 0.3질량%의 Li와 0.5질량%의 Cs를 도프하고, 평균 두께가 40㎚가 되도록 증착해서 제 2 전자 수송층을 형성했다.
이어서, 하기 표 1∼표 7에 실시예 및 비교예의 유기 전계 발광 소자의 층구성에 대해서 정리해서 나타낸다. 또한, 표 1∼표 7중 ( )는 두께(㎚)를 나타낸다.
(표 1-1)
Figure pat00029
(표 1-2)
Figure pat00030
(표 2-1)
Figure pat00031
(표 2-2)
Figure pat00032
(표 3-1)
Figure pat00033
(표 3-2)
Figure pat00034
(표 4-1)
Figure pat00035
(표 4-2)
Figure pat00036
(표 5-1)
Figure pat00037
(표 5-2)
*
*
Figure pat00038
(표 6-1)
Figure pat00039
(표 6-2)
Figure pat00040
(표 7-1)
Figure pat00041
(표 7-2)
Figure pat00042
이어서, 제작한 각 유기 전계 발광 소자에 대해서 이하와 같이 해서 300cd/㎡에 있어서의 발광 효율과 휘도 반감 시간, 3,000cd/㎡에 있어서의 발광 효율과 휘도 반감 시간, 및 3,000cd/㎡에 있어서의 소자의 표면 온도를 측정했다. 결과를 표 8∼표 14에 나타낸다.
<발광 효율의 측정>
300cd/㎡ 및 3,000cd/㎡에 있어서 일정 전류 밀도(10mA/㎠)로 구동한 소자의 발광 휘도를 분광 방사 휘도계(탑콘사제, SR-3)로 측정해서 전류 발광 효율(cd/A)을 구했다.
<휘도 반감 시간의 측정>
초기 휘도 300cd/㎡ 및 3,000cd/㎡에 있어서 일정 전류를 연속 통전하고, 휘도의 변화를 분광 방사 휘도계(탑콘사제, SR-3)로 측정하고, 초기의 휘도가 절반으로 된 시간인 휘도 반감 시간을 측정했다.
<표면 온도의 측정>
3,000cd/㎡에 있어서 4㎟의 각 유기 전계 발광 소자의 중앙 부근의 표면 온도를 적외선 방사 온도계(MK Scientific사제, CENTER352)를 사용해서 측정했다.
(표 8)
Figure pat00043
(표 9)
Figure pat00044
표 9에 있어서의 제 1 전자 수송층의 평균 두께와, 3,000cd/㎡에서의 발광 효율, 휘도 반감 시간, 및 표면 온도의 관계를 도 1에 나타낸다.
표 9 및 도 1의 결과로부터 제 1 전자 수송층의 평균 두께가 5㎚∼15㎚의 범위이면 발광 효율과 고휘도에서의 내구성을 양립할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(표 10)
Figure pat00045
(표 11)
Figure pat00046
표 11에 있어서의 제 1 전자 수송층의 평균 두께와, 3,000cd/㎡에서의 발광 효율, 휘도 반감 시간, 및 표면 온도의 관계를 도 2에 나타낸다.
표 11 및 도 2의 결과로부터 제 1 전자 수송층의 평균 두께가 5㎚∼15㎚의 범위이면 발광 효율과 고휘도에서의 내구성을 양립할 수 있는 것을 알 수 있었다.
(표 12)
Figure pat00047
(표 13)
Figure pat00048
(표 14)
Figure pat00049
표 8∼표 14의 결과로부터 실시예 A1∼E1에서는 유기 전계 발광 소자의 구성의 개량에 의해 고휘도시에 표면 온도의 상승을 억제할 수 있고, 그 결과 고휘도시에 발광 효율의 저하가 억제되고, 내구성도 개선된 것을 알 수 있었다.
이것에 대해서 비교예에서는 고휘도시에 온도의 상승이 크고, 저휘도보다 발광 효율이 크게 저하되고, 내구성도 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 비해서 나쁜 것을 알 수 있었다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자는 고휘도역의 발광 효율의 저하를 방지하고, 고휘도 사용시의 내구성을 개선할 수 있으므로, 예를 들면 표시 소자, 디스플레이, 백라이트, 전자 사진, 조명 광원, 기록 광원, 노광 광원, 판독 광원, 표식, 간판, 인테리어, 광통신 등에 바람직하게 사용된다.

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