KR20210029102A - 유기 화합물, 유기 발광소자, 표시장치, 광전 변환장치, 전자기기, 조명장치, 이동체, 및 노광 광원 - Google Patents

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히로카즈 미야시타
나오키 야마다
사토루 시오바라
이사오 카와타
유토 이토
준 카마타니
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

하기 일반식 [1]로 표시되는 유기 화합물이 제공된다.
Figure pat00034

고리 A는, 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 60의 다환 방향족 탄화수소 고리이며, 옵션으로, 치환기로서, 치환 혹은 무치환의 알킬기 등을 갖는다. 고리 B1 및 B2은, 탄소 원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리이며, 각각 2개 이상의 전자 끌기기를 갖는다. Q1 및 Q2은, 각각 상기 고리 B1의 상기 전자 끌기기의 한개와 상기 고리 B2의 상기 전자 끌기기의 한 개를 나타내며, 각각 상기 고리 A에 대하여 상기 고리 B1의 오르토 위치 및, 상기 고리 B2의 오르토 위치에 위치한다.

Description

유기 화합물, 유기 발광소자, 표시장치, 광전 변환장치, 전자기기, 조명장치, 이동체, 및 노광 광원{ORGANIC COMPOUND, ORGANIC LIGHT-EMITTING ELEMENT, DISPLAY APPARATUS, PHOTOELECTRIC CONVERSION APPARATUS, ELECTRONIC APPARATUS, LIGHTING APPARATUS, MOVING OBJECT, AND EXPOSURE LIGHT SOURCE}
본 발명은, 유기 화합물, 유기 발광소자, 표시장치, 광전 변환장치, 전자기기, 조명장치, 이동체, 및 노광 광원에 관한 것이다.
유기 발광소자, 특히 유기 일렉트로루미네센스 소자(이하, "유기 EL 소자"로 칭하는 경우가 있다)는, 한 쌍의 전극과 이들 전극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 갖는 전자소자다. 이들 한 쌍의 전극을 통해 전자 및 정공을 주입함으로써, 유기 화합물층 중의 발광성 유기 화합물의 여기자를 생성한다. 이 여기자가 기저상태로 되돌아올 때에, 유기 발광소자가 빛을 방출한다.
유기 발광소자의 최근의 진보는 현저하여, 낮은 구동전압, 다양한 발광 파장, 고속응답성 및 발광 디바이스의 초박형 및 경량화를 달성할 수 있다.
현재까지 발광성의 유기 화합물의 창출이 활발히 행해지고 있다. 고성능의 유기 발광소자를 제공하기 위해, 발광 특성이 좋은 화합물의 창출이 중요하기 때문이다. 지금까지 창출된 화합물로서, 일본국 특개평 11-40360호 공보에는 하기 화합물 1-A가 기재되어 있다.
Figure pat00001
본 발명자들에 의해 행해진 연구에 따르면, 이 화합물 1-A는 후술하는 바와 같이 산화 전위가 작고, 화합물 자체의 안정성이 낮다는 것이 밝혀졌다. 그 때문에, 이 화합물을 포함하는 유기 발광소자는 내구특성이 좋지 않다.
본 발명은, 산화 전위가 크고, 화학적 안정성이 높은 유기 화합물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은, 구동 내구성이 우수한 유기 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일면에 따른 유기 화합물은, 하기 일반식 [1]로 표시된다.
Figure pat00002
식 [1]에 있어서, 고리 A는, 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 60의 다환 방향족 탄화수소 고리이며, 옵션으로, 치환기로서, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 아미노기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소고리기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 실릴기를 갖는다.
고리 B1 및 B2은, 탄소 원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리이며, 각각 2개 이상의 전자 끌기기(electron withdrawing group)를 갖는다.
Q1 및 Q2은, 각각 상기 고리 B1의 상기 전자 끌기기의 한개와 상기 고리 B2의 상기 전자 끌기기의 한 개를 나타내며, 각각 상기 고리 A에 대하여 상기 고리 B1의 오르토 위치 및, 상기 고리 B2의 오르토 위치에 위치한다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하는 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자를 사용한 표시장치의예시 화합물 A17의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광소자를 포함하는 표시장치의 일례를 나타낸 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도 4a은 본발명의 일 실시형태에 따른 촬상장치의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 4b은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기기의 일례를 나타내는 모식도다.
도 5a은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다. 도 5b는 절곡가능한 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 조명장치의 일례를 나타낸 모식도다. 도 6b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 등기구를 갖는 자동차의 일례를 나타낸 모식도다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 노광 광원의 일례를 나타내는 모식도다.
유기 화합물
우선, 본 실시형태에 따른 유기 화합물에 대해 설명한다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 하기 일반식 [1]로 표시되는 유기 화합물이다.
Figure pat00003
식 [1]에 있어서, 고리 A는, 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 60, 예를 들면 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소 고리이다.
고리 A로서는, 예를 들면, 하기 FF1 내지 FF42 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 고리 A는, FF1 내지 FF16이어도 된다.
Figure pat00004
고리 A는 옵션으로, 치환기로서, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 아미노기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소고리기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 및 실릴기를 갖는다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬 및 요오드 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 옥틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기 및 2-아다만틸기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 알킬기로서는, 예를 들면, 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬기를 들 수 있다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 알콕시기로서, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 2-에틸-옥틸옥시기 및 벤질옥시기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 알콕시기로서는, 예를 들면, 탄소 원자수 1 내지 6의 알콕시기를 들 수 있다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 아미노기로서, N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N,N-디메틸아미노기, N,N-디에틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기, N-벤질아미노기, N-메틸-N-벤질아미노기, N,N-디벤질아미노기, 아닐리노기, N,N-디페닐아미노기, N,N-디나프틸아미노기, N,N-디플루오레닐아미노기, N-페닐-N-토릴아미노기, N,N-디토릴아미노기, N-메틸-N-페닐아미노기, N,N-디아니솔릴아미노기, N-메시틸-N-페닐아미노기, N,N-디메시틸아미노기, N-페닐-N-(4-tert-부틸페닐)아미노기, N-페닐-N-(4-트리플루오로메틸페닐)아미노기 및 N-피페리딜기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 아릴기로서, 페닐기, 나프틸기, 인데닐기, 비페닐기, 터페닐기, 플루오레닐기, 펜안트릴기, 플루오란테닐기 및 트리페닐레닐기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 아릴기로서는, 예를 들면, 탄소 원자수 6 내지 18의 아릴기를 들 수 있다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 복소고리기로서, 피리딜기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 카바졸릴기, 아크리디닐기, 펜안트롤릴기, 디벤조푸라닐기 및 디벤조티오페닐기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 복소고리기로서는, 예를 들면, 탄소 원자수 3 내지 15의 복소고리기를 들 수 있다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 아릴옥시기로서, 페녹시기 및 티에닐옥시기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
고리 A에 옵션으로 치환기로서 포함되는 실릴기로서, 트리메틸실릴기 및 트리페닐실릴기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
상기 알킬기, 알콕시기, 아미노기, 아릴기, 복소고리기 및 아릴옥시기에 더 포함되어도 되는 치환기로서, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 및 tert-부틸기 등의 알킬기, 벤질기 등의 아랄킬기, 페닐기 및 비페닐기 등의 아릴기, 피리딜기 및 피롤릴기 등의 복소고리기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디벤질아미노기, 디페닐아미노기 및 디토릴아미노기 등의 아미노기, 메톡시기, 에톡시기 및 프로폭시기 등의 알콕시기, 페녹시기 등의 아릴옥시기, 불소, 염소, 브롬 및 요오드 등의 할로겐 원자와, 시아노기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
식 [1]에 있어서, 고리 B1 및 B2은, 탄소 원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리이며, 각각 2개 이상의 전자 끌기기를 갖는다. 고리 B1 및 B2로서는, 예를 들면, 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 펜안트렌 고리, 플루오렌 고리, 풀루오란텐 고리, 피렌 고리, 안트라센 고리 및 트리페닐렌 고리 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서, 승화성의 관점에서, 고리 B1 및 B2은, 분자량이 작은 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리이어도 된다. 고리 B1과 B2은 같은 구조를 가져도 된다.
고리 B1 및 B2은, 전자 끌기기 이외의 치환기를 가져도 된다. 고리 B1 및 B2에 포함되는 전자 끌기기 이외의 치환기로서는, 예를 들면, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 아미노기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소고리기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기 및 실릴기 등을 들 수 있다. 이 치환기의 구체적인 예는, 고리 A에 옵션으로 포함되는 치환기로서 설명한 것과 같다. 이들 중에서도, 고리 B1 및 B2은 치환 혹은 무치환의 알킬기이어도 된다.
식 [1]에 있어서, Q1 및 Q2은, 각각 고리 B1의 전자 끌기기의 한 개 및 고리 B2의 전자 끌기기의 한개이며, 각각 고리 A에 대하여 고리 B1의 오르토 위치 및 고리 B2의 오르토 위치에 위치한다. Q1 및 Q2로서는, 불소, 트리플루오르 메틸기 및 시아노기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서, 화합물의 안정성의 관점에서, 즉, 소자의 내구특성의 관점에서, Q1과 Q2은 삼중결합 때문에 높은 결합에너지를 갖는 시아노기이어도 된다. Q1과 Q2은 같은 전자 끌기기이어도 된다.
다음에, 본 실시형태에 따른 유기 화합물의 합성 방법을 설명한다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 예를 들면, 하기에 나타내는 반응 스킴을 통해 합성된다.
Figure pat00005
여기에서, 출발 원료와, 상기 (a) 내지 (c) 등으로 표시되며 출발 원료와 반응하는 화합물을 적절히 변경함으로써, 일반식 [1]로 나타내는 화합물을 얻을 수 있다. 합성 방법에 대해서는 실시예에서 상세하게 설명한다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은 이하와 같은 특징을 갖기 때문에, 이 유기 화합물은 산화 전위가 크고 화학적 안정성이 우수하고 승화성이 높은 화합물이 된다. 더구나, 이 유기 화합물을 사용함으로써, 소자 내구가 우수한 유기 발광소자를 제공할 수도 있다.
여기에서 "기본 골격"이란 용어, 고리 A로 표시되는 풀루오란텐 골격을 포함하는 다환 방향족 탄화수소 고리가 무치환인 골격을 말한다. 또한, 이하, 고리 B1과 고리 B2을 총칭해서 "고리 B"로, Q1과 Q2을 총칭해서 "전자 끌기기 Q"로 칭하는 경우가 있다.
(1) 풀루오란텐 골격이 기본 골격 내에 존재하고, 고리 B은 2개 이상의 전자 끌기기를 갖고, 전자 끌기기의 적어도 1개는 고리 A에 대하여 오르토 위치에 위치한다.
(2) 기본 골격을 덮도록 전자 끌기기 Q가 제공된다.
이하, 이들 특징에 대해 설명한다.
(1) 풀루오란텐 골격이 기본 골격 내에 존재하고, 고리 B은 2개 이상의 전자 끌기기를 갖고, 전자 끌기기의 적어도 1개는 고리 A에 대하여 오르토 위치에 위치한다.
본 발명자들은, 식 [1]로 표시되는 유기 화합물을 창출함에 있어서, 기본 골격과 치환기에 주목하였다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물에서는, 고리 A로 표시되는 기본 골격이 풀루오란텐 골격을 갖는 다환 방향족 탄화수소 고리이며, 고리 B로 표시되는 치환기가 2개 이상의 전자 끌기기를 갖고, 전자 끌기기의 적어도 1개의 치환 위치가 고리 A에 대하여 고리 B의 오르토 위치다.
풀루오란텐은 5원 고리를 갖는 방향족 탄화수소다. 5원 고리를 갖는 방향족 탄화수소의 특징은 다음과 같다. 이와 같은 방향족 탄화수소는 5π 전자계를 갖는다. 방향족 탄화수소가 1개의 전자를 수용하면(환원되면), 방향족 탄화수소가 6π 전자계를 가져, Huckel의 규칙에 따라 방향족 안정화를 발생한다. 이 때문에, 풀루오란텐은, 6원 고리만으로 이루어진 방향족 탄화수소(예를 들어, 안트라센 및 피렌)에 비해, 전자수용성이 높고, 전자공여성이 낮다. 바꿔 말하면, 풀루오란텐은 전자를 공여하기 어렵기 때문에, 산화 안정성이 높다. 따라서, 고리 A로 표시되는 풀루오란텐 골격을 갖는 기본 골격 자체는 산화 안정성이 높다.
더구나, 고리 B로 표시되는 치환기는 2개 이상의 전자 끌기기를 갖고, 적어도 1개는 고리 A에 대하여 오르토 위치에 위치한다. 이에 따라, 산화 안정성이 향상된다.
산화 안정성이 높은 것은 화합물 자체가 산화되기 어려운 것이며, 화학적 안정성이 높다는 것을 나타낸다. 화학적 안정성이 높은 것은, 화합물 자체가 안정하기 때문에, 화학반응을 하기 어렵다는 것을 나타낸다. 유기 발광소자에서는, 전극 사이에 끼워진 유기 화합물이 분자 사이에서 산화와 환원을 반복할 때 캐리어 수송이 행해지고, 캐리어 재결합에 의해 유기 화합물의 여기상태와 기저상태가 반복되된다. 그 결과, 유기 발광소자가 발광을 한다. 화학안정성이 낮은 화합물은, 산화 환원 과정과 여기상태에 있어서 화학반응을 일으켜, 다른 화합물로 변화되어 버리기 때문에, 본래의 소자 특성이 손상되어, 즉 휘도 저하가 생기기 때문에, 적합하지 않다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물과 유사한 구조를 갖는 비교 화합물과 유기 화합물을 비교함으로써, 본 실시형태에 따른 유기 화합물의 산화 안정성에 대해 설명한다. 여기에서, 비교 화합물은, 표1에 표시되는 비교 화합물 (1) 내지 (5)이다. 이 비교 화합물 (1) 내지 (5)은, 일본국 특개평 11-40360호 공보에 기재된 화합물 1-A와 유사한 기본 골격을 갖는 화합물이다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물의 1개는, 표1에 표시되는 예시 화합물 A1이다. 예시 화합물 A1은, 일반식 [1]에 있어서, 고리 A가 일본국 특개평 11-40360호 공보에 기재된 화합물 1-A의 기본 골격이며, 고리 B1 및 B2가 벤젠 고리이며, 전자 끌기기 Q1 및 Q2가 시아노기인 화합물이다.
여기에서, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해, 비교 화합물 (1) 내지 (5)과, 예시 화합물 A1의 산화 환원 전위를 비교한다. 그 결과를 표1에 나타낸다. CV 측정은, 0.1M 테트라부틸암모늄 과염소산염의 DMF 용액(환원 전위 측정용)과 0.1M 테트라부틸암모늄 과염소산염의 디클로로메탄 용액(산화 전위 측정용)을 사용하여 행하였다. 참조전극은 Ag/Ag+이고, 대향 전극 Pt이고, 작용 전극은 글래시 카본이었다. 전압의 스캐닝 속도는 1.0V/s이었다. 측정 장치는 ALS사제의 전기화학 아날라이저 모델 660C이었다.
[표 1]
Figure pat00006
표1에서, 비교 화합물 (1) 내지 (5)이, 각각 산화 전위가 1.03V, 1.10V, 1.11V, 1.15V, 1.19V인 것에 대해서, 본 실시형태예 따른 예시 화합물 A1은 1.21V의 높은 산화 전위를 갖는다. 즉, 예시 화합물 A1은 산화되기 어려운 화합물이다.
이것에 대해서 다음과 같이 고찰을 행하였다. 비교 화합물 (2) 내지 (4)을 비교하면, 오르토 위치에 놓인 시아노기를 갖는 비교 화합물 (4)의 산화 전위가 1.15V의 가장 높은 전위인 것을 나타낸다. 이것은, 전가 끌기기가 도입될 때, 산화 전위를 증가시키고 산화 안정성에 대한 기여도가 최고인 치환 위치가 오르토 위치인 것을 나타낸다. 이것은, 아마도 최고 점유 분자 궤도(HOMO)이 고리 A로 표시되는 기본 골격에 존재하고, 고리 B를 거친 고리 A와 전자 끌기기의 거리가 가장 짧은 치환 위치가 오르토 위치이기 때문에, 전자 끌기의 효과, 즉 산화 전위의 증가에 대한 기여가 최대로 되었다고 추찰하고 있다. 더구나, 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 오르토 위치와는 다른 위치에 한개 이상의 전자 끌기기를 갖기 때문에, 큰 산화 전위를 갖고, 화합물로서 안정적이다. 이 때문에, 이 화합물을 포함하는 유기 발광소자는 안정성이 높고, 내구성도 높다.
(2) 기본 골격을 덮도록 전자 끌기기 Q가 제공된다.
일반적으로, 다환 방향족 탄화수소는 분자평면성이 높기 때문에, 분자 패킹의 정도가 증가한다. 분자 패킹은, 결정성을 바람직하게 않게 증대시켜, 승화성의 저하와 농도 소광을 초래한다. 바꿔 말하면, 분자 패킹의 정도를 저감함으로써, 승화성을 향상시켜, 농도 소광을 저감할 수 있다. 승화성의 향상은, 승화 정제에 의한 재료의 고순도화와, 증착에 의한 유기 발광소자의 제작을 가능하게 한다. 이에 따라, 유기 발광소자에 포함되는 불순물을 감소할 수 있다. 불순물에 의한 발광 효율의 저하와, 구동 내구성의 저하를 억제할 수 있다. 농도 소광의 저감은, 유기 발광소자의 발광 효율의 향상 면에서 적합하다.
따라서, 본 발명자들은 치환기의 분자구조에 주목하였다. 기본 골격의 중앙의 공역면을 덮는 치환기를 도입함으로써, 분자 패킹의 정도를 저감할 수 있다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물에 있어서, 분자 패킹의 배열은, 고리 A로 표시되는 기본 골격의 π 공역 평면들의 중첩에 의해 촉진된다고 생각된다. 따라서, 본 발명들은, π 공역 평면을 차폐하도록 치환기를 도입하는 것을 시도해 보았다.
구체적으로는, 표1에 나타내는 예시 화합물 A17과 같이 치환기인 벤젠 고리의 오르토 위치에 시아노기를 도입함으로써, 기본 골격의 π 공역 평면을 덮어, 분자 패킹의 정도를 저감하는 것을 시도해 보았다. 예시 화합물 A17은 일반식 [1]에 있어서, 고리 A가 FF5이며, 고리 B1 및 B2가 벤젠 고리이며, 전자 끌기기 Q1 및 Q2가 시아노기인 화합물이다. 비교 화합물 (6)은, 예시 화합물 A17과 고리 B의 전자 끌기기의 치환 위치가 다른 화합물이다.
비교 화합물 (6)과 예시 화합물 A17을 비교하여, 고리 B로 표시되는 치환기의 효과를 설명한다. 비교 화합물 (6)과 예시 화합물 A17은, 같은 분자량을 갖지만, 예비 화합물 A17은 분해온도와 승화 온도의 차이가 비교 화합물 (6)보다 크다. 분해온도와 승화 온도의 온도차가 클수록, 승화 정제에 있어서의 온도 마진이 증가하여, 우수한 승화성을 달성한다.
이것은, 아마도 비교 화합물 (6)에서는 기본 골격과 고리 B가 이루는 각(2면 각)이, 56°인 것에 반해, 예시 화합물 A17에서는 이 각이 70°로 커서, 기본 골격의 π 공역 평면의 중첩을 억제하기 때문이다.
또한, 이것은, 아마도, 시아노기가 물리적으로 기본 골격의 π 공역 평면의 중첩을 억제하고, 전기음성도가 높은 질소 원자에 의한 부전하를 증가시켜, 시아노기들 사이에 척력을 작용하여, π 공역 평면의 중첩을 저해하였기 때문이다.
즉, 유기 화합물이 고리 B의 오르토 위치에 전자 끌기기를 가질 때, 분자 패킹의 정도를 저감할 수 있어, 승화성이 높고 농도 소광을 저감할 수 있는 화합물을 제공한다. 따라서, 이 화합물을 포함하는 유기 발광소자는, 구동 내구성에 우수하고, 고효율의 발광 특성을 나타낸다.
승화 온도는, 1×10-1Pa의 진공도에 있어서, Ar 플로우의 분위기에서 유기 화합물을 천천히 승온하고, 승화 정제를 개시시켜, 승화 속도가 충분한 승화 속도에 도달했을 때의 온도이다. 분해온도는, TG/DTA 측정에 의해 결정된 중량 감소가 5%에 도달했을 때의 온도이다.
이에 따라, 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 조건 (1) 및 (2)를 만족할 때, 유기 화합물이 산화 안정성과 승화성이 우수한 화합물이 된다.
더구나, 유기 화합물이 이하와 같은 조건 (3)을 만족할 때, 이 유기 화합물은, 유기 발광소자에 사용하는 화합물로서 적합하다. 이것은, 조건 (3)을 만족하는 경우에, 분자 패킹의 정도를 저감하는 효과가 한층 더 향상되기 때문이다.
(3) 고리 B은, 풀루오란텐 골격과 고리 B 사이의 2면 각이 큰 위치에 있는 고리 A에 결합한다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 고리 A로 표시되는 기본 골격의 평면성이 높다. 유기 화합물이 무치환이면, 분자 패킹의 정도가 증가한다. 본 실시예에에 따른 유기 화합물은 고리 A에 치환기를 갖는다. 이 치환기는, 페닐기, 나프틸기, 펜안트릴기로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 페닐기가 더 적합하다. 여기에서는, 분자 패킹의 정도를 효과적으로 저감할 수 있는 치환 위치에 대해 설명한다.
분자 패킹의 정도, 즉, 분자간의 π-π 상호작용은 π 평면이 확대됨에 따라 증대한다. 본 발명자들은, π-π 상호작용을 저감하기 위해서, 기본 골격이 되는 고리 A와 치환기가 되는 고리 B 사이의 2면 각에 주목하였다. 여기에서, 기본 골격인 고리 A의 최소단위인 풀루오란텐과, 치환기인 고리 B의 최소단위인 벤젠을 사용하여, 기본 골격과 치환기의 2면 각에 대해서, 분자궤도 계산을 사용해서 평가하였다.
분자궤도 계산법의 계산 수법으로서는, 현재 널리 이용되고 있는 밀도범함수법(density functional theory: DFT)을 사용하였다. 범함수는 B3LYP이며, 기저함수는 6-31G*이었다. 분자궤도 계산법은, 현재 널리 이용되고 있는 Gaussian09(Gaussian 09, RevisionC.01, M.J.Frisch, G.W.Trucks, H.B.Schlegel, G.E.Scuseria, M.A.Robb, J.R.Cheeseman, G.Scalmani, V.Barone, B.Mennucci, G.A.Petersson, H.Nakatsuji, M.Caricato, X.Li, H.P.Hratchian, A.F.Izmaylov, J.Bloino, G.Zheng, J.L.Sonnenberg, M.Hada, M.Ehara, K.Toyota, R.Fukuda, J.Hasegawa, M.Ishida, T.Nakajima, Y.Honda, O.Kitao, H.Nakai, T.Vreven, J.A.Montgomery, Jr., J.E.Peralta, F.Ogliaro, M.Bearpark, J.J.Heyd, E.Brothers, K.N.Kudin, V.N.Staroverov, T.Keith, R.Kobayashi, J.Normand, K.Raghavachari, A.Rendell, J.C.Burant, S.S.Iyengar, J.Tomasi, M.Cossi, N.Rega, J.M.Millam, M.Klene, J.E.Knox, J.B.Cross, V.Bakken, C.Adamo, J.Jaramillo, R.Gomperts, R.E.Stratmann, O.Yazyev, A.J.Austin, R.Cammi, C.Pomelli, J.W.Ochterski, R.L.Martin, K.Morokuma, V.G.Zakrzewski, G.A.Voth, P.Salvador, J.J.Dannenberg, S.Dapprich, A.D.Daniels, O.Farkas, J.B.Foresman, J.V.Ortiz, J.Cioslowski, and D.J.Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT,2010.)에 의해 실시하였다.
[표 2]
Figure pat00007
표2는, 7-페닐플루오란텐의 2면 각이 가장 크고, 단파장인 것을 나타낸다. 2면 각이 최대이기 때문에, 치환기(벤젠)에 의해 기본 골격(풀루오란텐) 사이의 π-π 상호작용을 억제할 수 있다. 또한, S1이 가장 작기 때문에, π 평면이 확대하지 않고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 7-페닐플루오란텐이 분자 패킹의 정도를 가장 효과적으로 저감할 수 있다.
따라서, 고리 A는, 하기 일반식 [2]로 표시되는 풀루오란텐 골격 또는 하기 일반식 [3]으로 표시되는 벤조(k)풀루오란텐 골격을 갖고, 상기 고리 B1 및 B2은, 하기 일반식 [2] 또는 [3]에서 *의 위치의 어느 한개에서 결합해도 된다.
Figure pat00008
고리 A의 풀루오란텐 골격을 갖는 기본 골격을 하기 일반식 [4] 또는 [5]를 사용하여 설명하면, 분자 패킹의 정도를 저감하기 위한 고리 B의 보다 적합한 치환 위치는 일반식 [4] 또는 [5]에서 *의 위치 중 어느 한 개다.
Figure pat00009
식 [4]에 있어서, 고리 C 내지 고리 E는 방향족 탄화수소 고리를 나타내고, 고리 C과 고리 D는 서로 결합해서 고리를 형성해도 된다. 식 [5]에 있어서, 고리 F 내지 고리 H는 각각 방향족 탄화수소 고리를 나타내고, 고리 F와 고리 G은 서로 결합결해서 고리를 형성해도 된다.
유기 화합물이 이하와 같은 조건 (4)을 더 만족할 경우, 유기 화합물은, 특히 청색 발광 재료로서 사용해도 된다. 왜냐하면, 조건(4)을 만족하는 경우에는, 발광 파장이 단파장이며, 색도좌표의 깊은 청색을 재현할 수 있기 때문이다.
(4) 고리 A는, 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소 고리이다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 고리 B의 오르토 위치에 전자 끌기기를 가짐으로써, 산화 전위가 커지는 것에 특징을 갖는다. 이 때문에, 화합물 자체의 밴드갭이 전자 끌기기를 갖지 않는 화합물보다도 커진다. 이것은, 발광 파장이 단파장화으로 이동한다는 의미이다. 이 특징을 사용함으로써, 발광 파장을 조정하여, 청색, 녹색, 황색 및 적색 발광 파장 영역 등의 재료에 요구되는 발광 파장 영역에 적합한 화합물을 얻을 수 있다. 특히, 청색 영역에 있어서는, 발광 파장이 더 짧을 때, 청색의 색도좌표에 있어서, 보다 깊은 청색을 색재현할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 유기 화합물의 특징을 더욱 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 발광 특성(발광 파장 영역) 그 자체는 고리 A의 π 공역의 크기에 대략적으로 의존하기 때문에, 청색 영역의 발광 파장을 얻기 위해서는 π 공역의 크기가 어느 정도 작은 쪽이 적합하다. 구체적으로는, 고리 A는 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소 고리이다. 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소로서는, 전술한 FF1 내지 FF16 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
여기에서, 비교 화합물 (7) 및 (8)과 예시 화합물 A23의 발광 파장의 비교를 행한다. 결과를 표3에 나타낸다. 발광 파장의 측정은, 히타치제 F-4500을 사용하여, 실온에서 여기파장 350nm에 있어서 희석 톨루엔 용액의 포토루미네센스 측정에 의해 행하였다.
[표 3]
Figure pat00010
표3은, 예시 화합물 A23의 발광 파장이 전자 끌기기에 의해 단파장화하는 것을 나타낸다. 따라서, 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 (4)의 조건을 만족할 때, 유기 화합물이 깊은 청색을 재현할 수 있는 색순도가 높은 청색발광을 할 수 있다. 청색의 색도좌표에 대해서는 실시예에서 상세하게 설명한다. 한편, 비교 화합물 (8)의 발광 파장은 전자 끌기기를 도입함으로써 더 큰 파장으로 상당히 시프트하였다. 이것은, 전자 끌기기의 수 및 치환 위치를 선택함으로써 발광 파장을 조정할 수 있다는 것을 나타낸다. 비교 화합물 (8)에서 전자 끌기기의 수 및 치환 위치는, 특히, 녹색 또는 적색 발광 재료를 장파장화하여 발광 파장을 조정할 때에 유용하다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 상기 (1) 및 (2)의 성질과, 더구나 (3)의 성질을 갖는 화합물이기 때문에, 유기 화합물이 산화 안정성이 높고 승화성이 우수하다. 더구나, 유기 화합물이 (4)의 성질을 가질 때, 유기 화합물이 단파장의 청색 발광을 한다. 이 유기 화합물을 사용함으로써, 고효율이며 소자 내구성이 높은 유기 발광소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 유기 화합물의 구체적인 예를 이하에 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이것들에 한정되는 것이 아니다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
상기한 예시 화합물 중에서, A군에 속하는 예시 화합물은, 고리 A가 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소인 화합물이다. 고리 A로 이루어진 기본 골격 자체의 π 공역 길이가 청색 발광 영역의 밴드갭에 해당한다. 즉, 이와 같은 화합물은 발광 재료로서는 청색 도펀트에 적합하다.
한편, 상기한 예시 화합물 중에서, B군에 속하는 예시 화합물은, 고리 A로 이루어진 기본 골격 자체의 π 공역 길이가 녹색 발광 영역의 밴드갭에 해당하고, 치환기가 발광 영역이 녹색 영역에 해당하게 할 수 있는 화합물이다. 즉, 이와 같은 화합물은 발광 재료로서는 녹색 도펀트에 적합하다.
상기한 예시 화합물 중에서, C군에 속하는 예시 화합물은, 고리 A로 이루어진 기본 골격 자체의 π 공역 길이가 적색 발광 영역의 밴드갭에 해당하고 치환기가 발광 영역이 적색 영역에 해당하게 할 수 있는 화합물이다. 즉, 이와 같은 화합물은 발광 재료로서는 적색 도펀트에 적합하다.
본 명세서에 있어서는, 청색 도펀트는 발광스펙트럼의 피크 파장이 430nm 내지 480nm인 발광 재료를 가리킨다. 녹색 도펀트는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 500nm 내지 570nm인 발광 재료를 가리킨다. 적색 도펀트는, 발광스펙트럼의 피크 파장이 580nm 내지 680nm인 발광 재료를 가리킨다.
유기 발광소자
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자에 대해 설명한다.
본 실시형태의 유기 발광소자는, 한 쌍의 전극인 양극과 음극과, 이들 전극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 적어도 갖는다. 본 실시형태의 유기 발광소자에 있어서, 유기 화합물층이 발광층을 갖고 있으면 유기 화합물층은 단층이어도 되고 복수층으로 이루어진 다층 구조이어도 된다.
유기 화합물층이 복수층으로 이루어진 다층 구조일 경우, 유기 화합물층은, 발광층 이외에, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 블록킹층, 홀/엑시톤 블록킹층, 전자수송층 및 전자주입층을 가져도 된다. 발광층은, 단층이어도 되고, 복수의 층으로 이루어진 다층 구조이어도 된다.
본 실시형태의 유기 발광소자에 있어서, 유기 화합물층의 적어도 1층에 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 포함되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 블록킹층, 발광층, 홀/엑시톤 블록킹층, 전자수송층 및 전자주입층 중 어느 한개에 포함되어 있다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물은 발광층에 포함될 수 있다.
본 실시형태의 유기 발광소자에 있어서, 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 발광층에 포함될 경우, 발광층은, 본 실시형태에 따른 유기 화합물 만으로 이루어진 층이어거나, 본 실시형태에 따른 유기 화합물과 다른 화합물로 이루어진 층이어도 된다. 발광층이 본 실시형태에 따른 유기 화합물과 다른 화합물로 이루어진 층일 경우, 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 발광층의 호스트 또는 발광층의 게스트로서 사용해도 된다. 이와 달리, 유기 화합물이 발광층에 포함될 수 있는 어시스트 재료로서 사용해도 된다. 여기에서, 호스트는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 가장 큰 화합물이다. 게스트는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 호스트보다도 작으며 주된 발광을 담당하는 화합물이다. 어시스트 재료는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 호스트보다도 작고, 게스트의 발광을 보조하는 화합물이다. 어시스트 재료는 제2 호스트로도 부르고 있다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물을 발광층의 게스트로서 사용할 경우, 게스트의 농도는, 발광층 전체에 대하여 0.01질량% 이상 20질량% 이하이거나 0.1질량% 이상 5질량% 이하이어도 된다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물을 발광층의 게스트로서 사용할 때에는, 본 실시형태에 따른 유기 화합물보다도 LUMO 에너지 준위가 높은 재료(LUMO 에너지 준위가 진공준위에 보다 가까운 재료)가 호스트로서 사용되어도 된다. 이것은, 본 실시형태에 따른 유기 화합물보다도 LUMO 에너지 준위가 높은 재료를 호스트로 사용할 때, 발광층의 호스트에 공급되는 더 많은 양의 전자를 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 받아들일 수 있기 때문이다.
본 발명자들은, 다양한 검토를 행한 결과, 본 실시형태에 따른 유기 화합물을 발광층의 호스트 또는 게스트로서, 특히, 발광층의 게스트로서 사용할 때, 고효율로 고휘도의 광출력을 나타내고 매우 내구성이 높은 소자가 얻어지는 것을 발견하였다. 이 발광층은 단층이거나 다층 구조이거나, 다른 발광 색을 갖는 발광 재료를 부가함으로써 본 실시형태의 발광 색과 다른 색을 혼색시키는 것도 가능하다. 다층 구조는 발광층과 다른 발광층이 적층하고 있는 상태를 의미한다. 이 경우, 유기 발광소자의 발광 색은 적색에 한정되지 않는다. 발광 색은 구체적으로는 백색 또는 중간색이어도 된다. 백색의 경우, 다른 발광층이 적색 이외의 색, 즉 청색이나 녹색을 발광한다. 발광층은 증착 혹은 도포 등의 방법에 의해 형성된다. 이것의 상세에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 본 실시형태의 유기 발광소자를 구성하는 발광층 이외의 유기 화합물층의 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 유기 화합물은 예를 들어 전자수송층, 전자주입층, 홀 수송층, 홀 주입층 및 홀 블록킹층의 재료로서 사용해도 된다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 예를 들어, 필요에 따라 종래 공지의 저분자계 또는 고분자계의 홀 주입성 화합물 혹은 홀 수송성 화합물, 호스트가 되는 화합물, 발광성 화합물, 전자주입성 화합물 혹은 전자수송성 화합물과 함께 사용할 수 있다. 이하에서 이들 화합물의 예를 든다.
홀 주입 또는 수송성 재료는, 양극으로부터의 홀의 주입을 쉽게 하고, 주입된 홀을 발광층으로 수송할 수 있도록 홀 이동도가 높은 재료가 적합하다. 또한, 홀 주입 또는 수송성 재료는, 유기 발광소자 중에 있어서 결정화 등의 막질의 열화를 억제하기 위해서 유리 전이점 온도가 높은 재료가 적합하다. 홀 주입 또는 수송 성능을 갖는 저분자 또는 고분자계 재료의 예로서는, 트리아릴아민 유도체, 아릴카바졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스틸벤 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포피린 유도체, 폴리(비닐카바졸), 폴리(티오펜) 및 기타 도전성 고분자를 들 수 있다. 또한, 상기한 홀 주입 또는 수송성 재료는 전자 블록킹층에도 적합하게 사용된다. 이하에서, 홀 주입 또는 수송성 재료로서 사용되는 화합물의 구체적인 예를 나타내지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00015
주로 발광 기능에 관한 발광 재료의 예로서는, 일반식 [1]로 표시되는 유기 화합물 이외에, 축합 고리 화합물(예를 들면, 플루오렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 테트라센 유도체, 안트라센 유도체 및 루브렌), 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 스틸벤 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 등의 유기 알루미늄 착체, 이리듐 착체, 백금 착체, 레늄 착체, 구리 착체, 유로퓸 착체, 루테늄 착체, 및 폴리(페닐렌 비닐렌) 유도체, 폴리(플루오렌) 유도체, 폴리(페닐렌) 유도체 등의 고분자 유도체를 들 수 있다.
본 실시형태의 유기 화합물을 사용해서 다른 발광 재료와의 혼합층을 형성할 경우나, 발광층을 적층할 경우에는, 다른 발광 재료도 HOMO/LUMO 에너지 준위가 낮은 것이 적합하다. 이것은, HOMO/LUMO 에너지 준위가 높을 경우, 다른 발광 재료가 본 실시형태의 유기 화합물과 엑시플렉스를 형성하는 경우 등의, 켄칭 성분이나 트준위를 형성할 우려가 있기 때문이다.
이하에서, 발광 재료로서 사용되는 화합물의 구체적인 예를 나타내지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00016
발광층에 포함되는 발광층 호스트 혹은 발광 어시스트 재료의 예로서는, 방향족 탄화수소 화합물 및 그것의 유도체, 카바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토) 알루미늄 등의 유기 알루미늄 착체 및 유기 베릴륨 착체를 들 수 있다.
호스트 재료는 탄화수소로 형성되고, HOMO/LUMO 에너지 준위가 낮은 것이 적합하다. 이것은, 호스트 재료가 질소 원자 등의 헤테로 원자를 포함하는 경우, HOMO/LUMO 에너지 준위가 높아져, 호스트 재료가 본 실시형태의 유기 화합물과 엑시플렉스를 형성하는 경우 등의, 켄칭 성분이나 트랩 준위를 형성할 우려가 있기 때문이다.
특히, 호스트 재료는, 분자골격에, 안트라센, 테트라센, 페릴렌 또는 피렌 골격을 갖고 있어도 된다. 이것은, 상기한 바와 같이 호스트 재료가 탄화수소로 구성되고, 본 실시형태의 유기 화합물에 충분한 에너지 이동을 일으킬 수 있는 S1 에너지를 갖고 있기 때문이다.
이하에서, 발광층에 포함되는 발광층 호스트 혹은 발광 어시스트 재료로서 사용되는 화합물의 구체적인 예를 나타내지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00017
전자수송성 재료로서는, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송할 수 있는 재료로부터 임의로 선택할 수 있다. 전자수송성 재료는 홀 수송성 재료의 홀 이동도와의 밸런스 등을 고려해서 선택된다. 전자수송 성능을 갖는 재료의 예로서는, 옥사디아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 피라진 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀸옥살린 유도체, 펜안트롤린 유도체, 유기 알루미늄 착체 및 축합 고리 화합물(예를 들면, 플루오렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 크리센 유도체 및 안트라센 유도체)을 들 수 있다. 더구나, 상기한 전자수송성 재료는 홀 블록킹층에도 적합하게 사용된다. 이하에서, 전자수송성 재료로서 사용되는 화합물의 구체적인 예를 나타내지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00018
유기 발광소자의 구성
유기 발광소자는, 기판 위에, 양극, 유기 화합물층 및 음극을 형성해서 설치된다. 예를 들어, 음극 위에는, 보호층 및 칼라필터를 설치해도 된다. 칼라필터를 설치하는 경우에는, 보호층과 칼라필터 사이에 평탄화층을 설치해도 된다. 평탄화층은 예를 들어 아크릴 수지로 구성할 수 있다.
기판
기판은, 예를 들어 석영, 글래스, 실리콘 웨이퍼, 수지 또는 금속으로 구성된다. 기판 위에는, 트랜지스터 등의 스위칭소자나 배선을 구비하고, 그 위에 절연층을 구비해도 된다. 절연층은, 양극과 배선의 도통을 확보하기 위해서, 콘택홀을 형성가능하고, 또한, 양극이 접속하지 않는 배선으로부터 양극을 절연할 수 있으면, 임의의 재료로 구성된다. 절연층의 재료의 예로는, 폴리이미드 등의 수지, 산화 실리콘 및 질화 실리콘을 들 수 있다.
전극
전극은, 한 쌍의 전극일 수 있다. 한 쌍의 전극은, 양극과 음극이어도 된다. 유기 발광소자가 발광하는 방향으로 전계를 인가할 경우에, 전위가 높은 전극이 양극이며, 다른 쪽이 음극이다. 또한, 발광층에 홀을 공급하는 전극이 양극이며, 전자를 공급하는 전극이 음극이라고 할 수도 있다.
양극의 구성 재료로서는 일함수가 가능한한 큰 것이 바람직하다. 양극의 재료의 예로는, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀렌, 바나듐 및 텅스텐 등의 금속 단체; 이들 금속을 포함하는 혼합물; 이들 금속의 합금; 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석 인듐(ITO) 및 산화 아연 인듐 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 폴리아닐린, 포리피롤 및 폴리티오펜 등의 도전성 폴리머도 사용할 수 있다.
이들 전극물질은 1종류를 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용해서 사용해도 된다. 양극은 1층 구조 또는 다층 구조를 가져도 된다.
양극을 반사 전극으로서 사용할 경우에는, 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 은, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 이것들의 합금, 또는 적층한 것 등을 사용할 수 있다. 양극을 투명전극으로서 사용할 경우에는, 예를 들어, 산화 인듐 주석(ITO) 또는 산화 인듐 아연으로 구성된 산화물 투명 도전층을 사용할 수 있지만, 재료가 이것들에 한정되는 것은 아니다. 전극은 포토리소그래피 기술에 의해 형성될 수 있다.
한편, 음극의 재료로서는 일함수가 작은 것이 바람직하다. 음극의 재료의 예로는, 리튬 등의 알칼리 금속; 칼슘 등의 알칼리 토류 금속; 알루미늄, 티타늄, 망간, 은, 납 및 크롬 등의 금속 단체, 이들 금속을 포함하는 혼합물; 마그네슘-은, 알루미늄-리튬, 알루미늄-마그네슘, 은-구리 및 아연-은 등의 이들 금속의 합금' 및 산화 주석 인듐(ITO) 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 이들 전극물질은 1종류를 단독으로 사용하거나, 2종류 이상을 병용해서 사용해도 된다. 음극은 1층 구조 또는 다층 구조이어도 된다. 특히, 은을 사용해도 되고, 은의 응집을 억제하기 위해서 은 합금을 사용해도 된다. 은의 응집을 억제할 수 있으면, 은 합금은 1:1 등의 어떤 혼합 비율을 가져도 된다.
음득으로서 ITO 등으로 이루어진 산화물 도전층을 사용해서 얻어진 톱 이미션 소자. 또는 음극으로서 알루미늄(Al) 등의 반사 전극을 사용해서 얻어진 보텀 이미션 소자 등의 모든 소자를 사용해도 된다. 음극의 형성방법은 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들어, 직류 및 교류 스퍼터링법은, 양호한 막의 커버리지를 얻을 수 있어 저항을 낮추기 쉽기 때문에 적합하게 사용된다.
보호층
음극의 위에 보호층을 설치해도 된다. 예를 들면, 음극에 흡습제를 vch함하는 글래스 판을 접착한다. 이것은, 유기 화합물층에 대한 물 등의 침입을 억제하여, 표시 불량의 발생을 억제할 수 있다. 다른 실시형태로서는, 음극 위에 질화 규소 등으로 이루어진 패시베이션 막을 설치하여, 유기 화합물층에 대한 물 등의 침입을 억제해도 된다. 예를 들면, 음극 형성후에, 진공을 깨지 않고 기판을 다른 챔버로 반송하고, 화학기상증착(CVD)법에서 두께 2μm의 질화 규소막을 형성함으로써, 보호층을 설치해도 된다. CVD법에 의한 성막 후에, 원자층퇴적법(ALD법)을 사용한 보호층을 설치해도 된다.
칼라필터
보호층 위에 칼라필터를 설치해도 된다. 예를 들면, 유기 발광소자의 사이즈를 고려하여 설치된 칼라필터를 다른 기판 위에 설치하고, 이 기판을 유기 발광소자를 설치한 기판과 부착해도 된다. 이와 달리, 상기한 보호층 위에 포토리소그래피 기술을 사용하여 칼라필터를 패터닝해도 된다. 칼라필터는 고분자로 구성되어도 된다.
평탄화층
칼라필터와 보호층 사이에 평탄화층이 설치되어도 된다. 평탄화층은 유기 화합물로 구성되어도 된다. 유기 화합물은 저분자 유기 화합물이거나 고분자 유기 화합물이어도 되지만, 고분자 유기 화합물이 적합하다.
평탄화층은, 칼라필터의 상하에 설치되어도 되고, 이들 평탄화층은 동일한 재료 또는 다른 재료로 구성해도 된다. 재료의 구체적인 예로는, 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소 수지를 들 수 있다.
대향 기판
평탄화층 위에는, 대향 기판을 설치해도 된다. 대향 기판의 이름은, 전술한 기판과 대응하는 위치에 대향 기판이 설치된다는 사실로부터 유도된다. 대향 기판의 재료는 전술한 기판과 같아도 된다.
유기 화합물층
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자를 구성하는 유기 화합물층(예를 들어, 정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층 및 전자주입층)은, 이하에 나타내는 방법에 의해 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자를 구성하는 유기 화합물층은, 진공증착법, 이온화 증착법, 스퍼터링 또는 플라즈마를 사용한 방법 등의 드라이 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 드라이 프로세스 대신에, 유기 화합물을 적당한 용매에 용해시켜서 공지의 도포법(예를 들면, 스핀코팅, 디핑, 캐스트법, Langmuir-Blodgett(LB)법 또는 잉크젯법)에 의해 층을 형성하는 웨트 프로세스를 사용할 수도 있다.
예를 들어, 진공증착법이나 용액도포법에 의해 층을 형성하면, 결정화 등이 발생하기 어려워 그 결과 얻어진 층이 경시 안정성이 우수하다. 도포법으로 성막하는 경우에는, 적당한 바인더 수지와 조합해서 막을 형성할 수도 있다.
바인더 수지의 예로는, 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소 수지를 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
이들 바인더 수지는, 호모폴리머로서 단독으로 사용되거나 공중합체로서 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 된다. 더구나, 필요에 따라, 공지의 가소제, 산화방지제 및 자외선 흡수제 등의 첨가제를 병용해도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자의 용도
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광소자는, 표시장치 및 조명장치의 구성부재로서 사용할 수 있다. 그 밖에도, 유기 발광소자는, 예를 들어, 전자사진 방식의 화상 형성장치의 노광 광원, 액정 표시장치의 백라이트, 및 칼라 필터를 갖는 백색 광원을 포함하는 발광장치로서 사용해도 된다.
표시장치는, 에어리어 CCD, 리니어 CCD, 메모리카드 등으로부터의 화상정보를 입력하는 화상입력부와, 입력된 정보를 처리하고 입력된 화상을 표시부에 표시하는 정보처리부를 갖는 화상정보 처리장치이어도 된다. 표시장치는, 복수의 화소를 갖고, 복수의 화소의 적어도 한개가 본 실시형태의 유기 발광소자와, 유기 발광소자에 접속된 트랜지스터를 가져도 된다.
촬상장치나 잉크젯 프린터가 갖는 표시부는 터치패널 기능을 갖고 있어도 된다. 이 터치패널 기능은, 적외선, 정전 용량, 저항막, 또는 전자유도를 사용하는 방식 등의 모든 방식에 의해 구동되어도 된다. 표시장치는 멀티펑션 프린터의 표시부에 사용되어도 된다.
다음에, 첨부도면을 참조하면서 본 실시형태에 따른 표시장치에 대해 설명한다. 도 2은, 유기 발광소자와 이 유기 발광소자에 접속되는 TFT 소자를 갖는 표시장치의 예를 나타낸 단면모식도다. TFT 소자는 능동소자의 일례다.
도 2의 표시장치(10)은, 글래스 등으로 이루어진 기판(11)과, 기판(11)의 상부에 배치되고 TFT 소자 또는 유기 화합물층을 보호하기 위한 방습막(12)을 갖는다. 또한, 표시장치(10)는, 금속 게이트 전극(13), 게이트 절연막(14) 및 반도체층(15)을 더 갖는다.
TFT 소자(18) 각각은 반도체층(15), 드레인 전극(16)과 소스 전극(17)을 갖고 있다. TFT 소자(18)의 상부에는 절연막(19)이 설치된다. 콘택홀(20)을 통해 유기 발광소자(26)을 구성하는 양극(21)과 소스 전극(17)이 접속되어 있다.
유기 발광소자(26)에 포함되는 전극(양극(21) 및 음극(23))과 TFT 소자(18)에 포함되는 전극(소스 전극(17) 및 드레인 전극(16)) 사이의 전기 접속의 방식은, 도 2에 도시되는 태양에 한정되는 것은 아니다. 즉, 양극(21)과 음극(23) 중 어느 한쪽이 TFT 소자(18)의 소스 전극(17) 및 드레인 전극(16)의 어느 한쪽에 전기 접속되어 있으면 충분하다.
도 2의 표시장치(10)에서는, 유기 화합물층(22)을 1개의 층을 갖는 것처럼 도시하고 있지만, 다층 구조를 가져도 된다. 음극(23) 위에는 유기 발광소자(26)의 열화를 억제하기 위한 제1 보호층(24)과 제2 보호층(25)이 설치된다.
도 2의 표시장치(10)에서는, 스위칭 소자로서 트랜지스터를 사용하고 있다. 그 대신에, MIM 소자를 스위칭 소자로서 사용해도 된다.
도 2의 표시장치(10)에 사용되는 트랜지스터는 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용한 트랜지스터에 한정되지 않고, 기판의 절연성 표면 위에 활성층을 갖는 박막 트랜지스터이어도 된다. 활성층의 예로서, 단결정 실리콘, 아모퍼스 실리콘, 미결정 실리콘 등의 비단결정 실리콘과, 인듐 아연 산화물 및 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 비단결정 산화물 반도체를 들 수 있다. 박막 트랜지스터는 TFT 소자로도 불린다.
도 2의 표시장치(10)에 포함되는 트랜지스터는, Si 기판 등의 기판 내에 형성되어 있어도 된다. 여기에서, "기판 내에 형성된다"는 문구는, Si 기판 등의 기판 자체를 가공해서 트랜지스터를 제작하는 것을 의미한다. 즉, 기판 내에 형성된 트랜지스터는 기판과 일체로 형성되어 있는 트랜지스터로 간주할 수 있다.
본 실시형태에 따른 유기 발광소자에서는, 스위칭 소자의 일례인 TFT에 의해 발광 휘도가 제어된다. 이와 같은 복수의 유기 발광소자를 면 내에 설치할 때, 각각의 유기 발광소자의 발광 휘도를 사용하여 화상을 표시할 수 있다. 본 실시형태에 따른 스위칭 소자는 TFT에 한정되지 않는다. 스위칭 소자는 저온 폴리실리콘으로 형성되어 있는 트랜지스터, 또는 Si 기판 등의 기판 위에 형성된 액티브 매트릭스 드라이버이어도 된다. "기판 위"라는 문구는 그 "기판 내"를 가리킬 수도 있다. 기판 내에 트랜지스터를 설치할지 또는 TFT를 사용할지는, 표시부의 크기에 의해 좌우된다. 예를 들면, 0.5인치 정도의 크기의 경우에, Si 기판 위에 유기 발광소자를 설치해도 된다.
도 3은 본 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타낸 모식도다. 표시장치(1000)은, 상부 커버(1001)과 하부 커버(1009) 사이에, 터치패널(1003), 표시 패널(1005), 프레임(1006), 회로기판(1007) 및 배터리(1008)을 가져도 된다. 터치패널(1003) 및 표시 패널(1005)에는 플렉시블 프린트 회로 FPC 1002 및 1004이 접속되어 있다. 회로기판(1007)에는 트랜지스터가 프린트되어 있다. 배터리(1008)은, 표시장치가 휴대 기기가 아니면 설치하지 않아도 된다. 표시장치가 휴대 기기이어도, 배터리(1008)가 다른 위치에 설치해도 된다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 복수의 렌즈를 갖는 광학부와, 해당 광학부를 통과한 빛을 수광하도록 구성된 촬상소자를 갖는 촬상장치 등의 광전 변환장치의 표시부에 사용되어도 된다. 촬상장치는, 촬상소자가 취득한 정보를 표시하도록 구성된 표시부를 가져도 된다. 표시부는, 촬상장치의 외부에 노출한 표시부이거나, 파인더 내에 배치된 표시부이어도 된다. 촬상장치는 디지털 카메라 또는 디지털 비디오 카메라이어도 된다.
도4a는, 본 실시형태에 따른 촬상장치의 일례를 나타내는 모식도다. 촬상장치(1100)은, 뷰 파인더(1101), 배면 디스플레이(1102), 조작부(1103) 및 하우징(1104)을 가져도 된다. 뷰 파인더(1101)은 본 실시형태에 따른 표시장치를 가져도 된다. 이 경우, 표시장치는, 촬상할 화상 뿐만 아니라, 환경정보, 촬상지시 등을 표시해도 된다. 환경정보는, 예를 들어, 외광의 강도, 외광의 방향, 피사체가 움직이는 속도, 및 피사체가 차폐물에 차폐될 가능성이어도 된다.
촬상에 적합한 타이밍은 한순간이므로, 가능한한 빨리 정보를 표시하는 것이 좋다. 따라서, 본 실시형태의 유기 발광소자를 포함하는 표시장치를 사용하는 것이 적합하다. 이것은 유기 발광소자가 빠른 응답 속도를 갖고 있기 때문이다. 유기 발광소자를 포함하는 표시장치는, 높은 표시 속도를 갖는 것이 요구되는, 이들 장치 및 액정표시장치보다도 적합하게 사용할 수 있다.
촬상장치(1100)은 광학부(미도시)를 갖는다. 광학부는 복수의 렌즈를 갖고, 하우징(1104) 내부에 수용되어 있는 촬상소자에 결상한다. 복수의 렌즈의 상대 위치를 조정함으로써, 초점을 조정할 수 있다. 이 조작을 자동으로 행할 수도 있다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 적색, 녹색 및 청색의 칼라필터를 가져도 된다. 해당 적색, 녹색 및 청색이 칼라 필터는 델타 배열로 배치되어도 된다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 휴대 단말 등의 전자기기의 표시부에 사용되어도 된다. 표시부는 표시 기능과 조작 기능의 양쪽을 가져도 된다. 휴대 단말의 예로는, 스마트 폰 등의 휴대전화, 태블릿 컴퓨터 및 헤드마운트 디스플레이를 들 수 있다.
도 4b은, 본 실시형태에 따른 전자기기의 일례를 나타내는 모식도다. 전자기기(1200)은, 표시부(1201)과, 조작부(1202)과 하우징(1203)을 갖는다. 하우징(1203)은, 회로, 해당 회로를 갖는 프린트 기판, 배터리 및 통신부를 가져도 된다. 조작부(1202)은, 버튼이거나 터치패널 방식의 반응부이어도 된다. 조작부는, 지문을 인식해서 록을 해제하는 생체인식부이어도 된다. 통신부를 갖는 전자기기는 통신 기기로 부를 수 있다.
도 5a 및 도 5b은, 본 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다. 도5a는, 텔레비젼 모니터나 PC 모니터 등의 표시장치다. 표시장치(1300)은, 프레임(1301)과 표시부(1302)을 갖는다. 표시부(1302)에는, 본 실시형태에 따른 발광 장치가 사용되어도 된다. 표시장치(1300)는 프레임(1301)과, 표시부(1302)을 유지하는 토대(1303)을 갖고 있다. 토대(1303)은, 도5a의 형태에 한정되지 않는다. 프레임(1301)의 하부 변이 토대를 겸해도 된다. 프레임(1301) 및 표시부(1302)은 휘어져 있어도 된다. 곡률반경은 5000mm 이상 6000mm 이하이어도 된다.
도 5b은 본 실시형태에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 모식도다. 도 5b의 표시장치(1310)은, 소위 폴더블한 표시장치다. 표시장치(1310)은, 제1표시부(1311), 제2표시부(1312), 하우징(1313) 및 굴곡점(1314)을 갖는다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는, 본 실시형태에 따른 발광 장치를 가져도 된다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는, 이음매가 없는 1매의 표시장치를 구성해도 된다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는 굴곡점으로 나눌 수 있다. 제1표시부(1311) 및 제2표시부(1312)은, 각각 다른 화상을 표시하거나, 제1 및 제2표시부의 좋랍으로 한개의 화상을 표시해도 된다.
도6a는, 본 실시형태에 따른 조명장치의 일례를 나타내는 모식도다. 조명장치(1400)은, 하우징(1401), 광원(1402), 회로기판(1403), 광원(1402)이 발생하는 빛을 투과하는 광학필터(1404)과 광확산부(1405)를 가져도 된다. 광원(1402)은, 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 가져도 된다. 광학필터(1404)은 광원의 연색성을 향상시키는 필터이어도 된다. 라이트 업 등을 위해 사용된 광확산부(1405)은, 광원의 빛을 효과적으로 확산하고, 넓은 범위에 빛이 도달하게 할 수 있다. 광학필터(1404) 및 광확산부(1405)은 조명장치의 광 출사측에 설치되어도 된다. 필요에 따라서, 최외부에 커버를 설치해도 된다.
조명장치는 예를 들면 실내를 조명하는 장치다. 조명장치는 백색, 주백색, 또는 기타 청색으로부터 적색의 다른 색을 발광하는 것이어도 된다. 이 조명장치는 조광하도록 구성된 조광회로를 가져도 된다. 조명장치는 본 실시향태의 유기 발광소자와 이 유기 발광소자에 접속되는 전원회로를 가져도 된다. 전원회로는, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 회로다. "백색"은 색온도가 4200K이고 "주백색"은 색온도가 5000K이다. 조명장치는 칼라필터를 가져도 된다.
본 실시형태에 따른 조명장치는 방열부를 갖고 있어도 된다. 방열부는 장치 내의 열을 장치 외부로 방출하는 것이며, 예를 들어, 비열이 높은 금속 또는 액체 실리콘으로 형성된다.
도 6b은, 본 실시형태에 따른 이동체의 일례인 자동차의 모식도다. 이 자동차는 등기구의 일례인 테일 램프를 갖는다. 자동차(1500)은, 테일 램프(1501)을 갖고, 예를 들어, 브레이크 조작을 통해 테일 램프를 점등해도 된다.
테일 램프(1501)은, 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 가져도 된다. 테일 램프(1501)은, 유기 발광소자를 보호하는 보호부재를 가져도 된다. 보호부재가 비교적 높은 강도와 투명를 갖는다면 보호부재는 어떤 재료로 구성되어도 된다. 보호부재는 폴리카보네이트 등으로 구성되어도 된다. 폴리카보네이트는 예를 들어 푸란디카르복실산 유도체 또는 아크릴로니트릴 유도체와 섞어도 된다.
자동차(1500)은, 차체(1503)와 차체(1503)에 부착되어 있는 창문(1502)을 가져도 된다. 창문(1502)은, 창문(1502)이 자동차의 전후 창문이 아니면, 투명한 디스플레이이어도 된다. 이 투명한 디스플레이는, 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 가져도 된다. 이 경우, 유기 발광소자가 갖는 전극 등의 구성 재료는 투명한 재료로 구성된다.
본 실시형태에 따른 이동체는, 예를 들어, 선박, 항공기 또는 드론이어도 된다. 이동체는, 몸체와 해당 몸체에 설치된 등기구를 가져도 된다. 등기구는, 몸체의 위치를 알리기 위한 발광을 해도 된다. 등기구는 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 갖는다.
도7은, 본 실시형태에 따른 화상 형성장치의 일례를 나타내는 모식도다. 화상 형성장치(40)은 전자사진 방식의 화상 형성장치이며, 감광체(27), 노광 광원(28), 현상부(30), 대전부(31), 전사기(32), 반송 롤러(33) 및 정착기(35)을 갖는다. 노광 광원(28)로부터 빛(29)이 발생하여, 감광체(27)의 표면에 정전잠상이 형성된다. 이 노광 광원(28)이 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 갖는다. 현상부(30)은 예를 들어 토너를 갖는다. 대전부(31)은 감광체(27)을 대전시키도록 구성된다. 전사기(32)은 현상된 화상을 기록 매체(34)에 전사한다. 반송 롤러(33)은 기록 매체(34)을 반송하도록 구성된다. 록 매체(34)은 예를 들면 종이다. 정착기(35)은 기록 매체(34)에 형성된 화상을 정착시키도록 구성된다.
도8a 및 도 8b는, 복수의 발광부(36)가 길다란 기판 위에 배치된 노광 광원(28)을 나타내는 모식도다. 화살표 37은 유기 발광소자가 배열되어 있는 열 방향을 나타낸다. 이 열 방향은, 감광체(27)이 회전하는 축의 방향과 같다. 이 방향은 감광체(27)의 장축 방향으로 부를 수도 있다. 도8a는 발광부(36)을 감광체(27)의 장축 방향으로 배치한 상태를 나타낸 것이다. 도 8b은, 도8a와는 다른 형태이며, 제1 열과 제2 열의 각각에 있어서 발광부(36)이 열방향으로 교대로 배치되어 있는 상태를 나타낸 것이다. 제1 열과 제2 열에서, 발광부(36)는 행 방향으로 다른 위치에 배치되어 있다. 제1 열에서, 복수의 발광부(36)이 간격을 두고 배치되어 있다. 제2 열에서는, 제1 열의 발광부(36) 사이의 간격에 대응하는 위치에 발광부(36)가 배치되어 있다. 즉, 행 방향으로도, 복수의 발광부(36)이 간격을 두고 배치되어 있다. 도 8b의 배치는, 예를 들면, 격자 배치, 파상(staggered) 배치, 체크 무늬 배치로 부를 수도 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 실시형태에 따른 유기 발광소자를 포함하는 장치의 사용에 의해, 양호한 화질에서 장시간 동안 안정한 표시가 가능하게 된다.
실시예
이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 설명한다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1(예시 화합물 A1의 합성)
Figure pat00019
(1) 화합물 E3의 합성
200ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E1: 1.82g(10mmol)
화합물 E2: 3.10g(10mmol)
에탄올: 100ml
다음에, 반응 용액을 질소 기류하에서 70℃로 가열하고, KOH 에탄올 용액을 적하하였다. 더구나, 이 온도(70℃)에서 6시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 물을 가하고, 그 결과 얻어진 침전물을 여과하였다. 여과물을 메탄올로 분산 세정을 행함으로써, 흑회색의 화합물 E3을 3.42g(수율: 75%) 얻었다.
(2) 화합물 E5의 합성
100ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E3: 3.19g(7mmol)
화합물 E4: 2.25g(9mmol)
아초산 이소아밀: 1.05g(9mmol)
톨루엔: 40ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 110℃로 가열하고, 이 온도(110℃)에서 3시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 물 40ml로 2회 세정하였다. 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조하였다. 그후, 결과적으로 얻어진 용액을 여과후, 여액을 농축해서 다갈색 액체를 얻었다. 이 액체를 컬럼크로마토그래피(클로로포름/헵탄=1:4)으로 정제후, 클로로포름/메탄올로 재결정을 행하여, 황색 결정의 E5을 3.67g(수율: 85%) 얻었다.
(3) 화합물 E7의 합성
200ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E5: 1.85g(3mmol)
화합물 E6: 0.51g(3mmol)
Pd(PPh3)4: 0.06g
톨루엔: 50ml
에탄올: 20ml
2M-탄산나트륨 수용액: 50ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 80℃로 가열하고, 이 온도(80℃)에서 6시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 물을 가하고 분액을 행하였다. 그 결과 얻어진 생성물을 클로로포름에 용해하고, 이것을 컬럼크로마토그래피(클로로포름)로 정제후, 클로로포름/메탄올로 재결정을 행함으로써, 황색 결정의 화합물 E7을 1.49g(수율:75%) 얻었다.
(4) 예시 화합물 A1의 합성
20ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E7: 665mg(1mmol)
Pd(dba)2: 58mg
P(Cy)3(트리시클로헥실포스핀): 84mg
초산 칼륨: 196mg
DMF: 10ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 145℃로 가열하고, 이 온도(145℃)에서 6시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 에탄올을 가해서 결정을 석출시켰다. 결정을 분리하고 물, 에탄올 및 헵탄으로 순차 분산 세정을 행하였다. 다음에, 얻어진 보라색 결정을 톨루엔에 가열용해한 후, 열시 여과gkl고, 톨루엔/메탄올로 재결정을 행함으로써, 황색의 예시 화합물 A1을 0.48g(수율:78%) 얻었다.
이 화합물의 순도는 HPLC에 의해 측정해서 99% 이상인 것을 확인하였다.
예시 화합물 A1은, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=628.85 계산값:C46H20N4=628.69
실시예 2(예시 화합물 A7의 합성)
화합물 E2 대신에 하기에 나타내는 화합물 E8을 사용하고 화합물 E6 대신에 하기에 나타내는 화합물 E9을 사용하는 것 이외는, 실시예 1와 같은 방법에 의해 예시 화합물 A7을 얻었다.
Figure pat00020
HPLC에 의해 화합물의 순도를 평가하였다. 순도는 98% 이상이었다.
더구나, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 화합물에 대해 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=678.43 계산값:C50H22N4=678.75
실시예 3(예시 화합물 B5의 합성)
화합물 E1 대신에 하기에 나타내는 화합물 E10을 사용하고, 화합물 E4 대신에 하기에 나타내는 화합물 E11을 사용하고, 화합물 E6 대신에 하기에 나타내는 화합물 E12을 사용하는 것 이외는, 실시예 1와 같은 방법에 의해 예시 화합물 B5을 얻었다.
Figure pat00021
HPLC에 의해 화합물의 순도를 평가하였다. 순도는 98% 이상이었다.
더구나, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=628.02 계산값: C46H20N4=628.69
실시예 4(예시 화합물 C13의 합성)
화합물 E1 대신에 하기에 나타내는 화합물 E13을 사용하고, 화합물 E2 대신에 하기에 나타내는 화합물 E14을 사용하고, 화합물 E6 대신에 하기에 나타내는 화합물 E15을 사용하는 것 이외는, 실시예 1과 같은 방법에 의해 예시 화합물 C13을 얻었다.
Figure pat00022
HPLC에 의해 얻어진 화합물의 순도를 평가하였다. 순도는 98% 이상이었다.
더구나, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 화합물에 대해 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=848.22 계산값: C62H28F4=848.90
비교예 1(비교 화합물 (9)의 합성)
화합물 E14 대신에 하기에 나타내는 화합물 E16을 사용하는 것 이외는, 실시예 4와 같은 방법에 의해, 이하의 비교 화합물 (9)을 얻었다.
Figure pat00023
예시 화합물 C13과 비교 화합물 (9)은, 같은 고리 A로 이루어진 기본 골격과, 같은 고리 B로 이루어진 치환기를 갖지만, 전자 끌기기 Q의 유무에 대해 서로 다르다. 이들 화합물의 승화성을 평가하기 위해서, 분해온도와 승화 온도의 온도차를 결정하였다. 비교 화합물 (9)애소는 이 온도차가 10℃인 것에 대해서, 예시 화합물 C13에서는 이 온도차가 100℃이었다. 예시 화합물 C13이 분해온도와 승화 온도의 온도차가 더 크기 때문에, 승화 정제에 있어서의 예시 화합물 C13이 온도 마진이 커서, 높은 승화성을 갖는다.
실시예 5(예시 화합물 A20의 합성)
Figure pat00024
(1) 화합물 E19의 합성
1000ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E17: 4.55g(10mmol)
화합물 E18: 3.78g(22mmol)
Pd(PPh3)4: 0.1g
톨루엔: 250ml
에탄올: 120ml
2M-탄산나트륨 수용액: 120ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 80℃로 가열하고, 이 온도(80℃)에서 6시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 물을 가하고 분액을 행하였다. 얻어진 생성물을 클로로포름에 용해하고, 이것을 컬럼크로마토그래피(클로로포름)로 정제후, 클로로포름/메탄올에서 재결정을 행함으로써, 옅은 황색 결정의 화합물 E19을 4.12g(수율:75%) 얻었다.
(2) 화합물 E20의 합성
500ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E19: 3.84g(7mmol)
비스(피나콜보란): 4.05g(16mmol)
Pd(dba)2: 402mg
P(Cy)3(트리시클로헥실포스핀): 588mg
톨루엔: 20ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 110℃로 가열하고, 이 온도(110℃)에서 3시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 물 40ml로 2회 세정하였다. 이 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조하였다. 그후, 얻어진 용액을 여과후, 여액을 농축해서 다갈색 액체를 얻었다. 이 액체를 컬럼크로마토그래피(톨루엔)로 정제후, 헵탄으로 분산 세정을 행하여, 차백색 고체의 E20을 4.35g(수율:85%) 얻었다.
(3) 예시 화합물 A20의 합성
20ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약 및 용매를 투입하였다.
화합물 E20: 732mg(1mmol)
화합물 E21: 760mg(2mmol)
Pd(dba)2: 58mg
P(Cy)3(트리시클로헥실포스핀): 84mg
초산 칼륨: 196mg
DMF: 10ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하에서 145℃로 가열하고, 이 온도(145℃)에서 6시간 교반을 행하였다. 반응 종료후, 에탄올을 가해서 결정을 석출시켰다.그후, 결정을 분리하고 물, 에탄올 및 헵탄으로 순차 분산 세정을 행하였다. 다음에, 얻어진 보라색 결정을 톨루엔에 가열용해한 후, 열시 여과하고, 톨루엔/메탄올로 재결정을 행함으로써, 황색의 예시 화합물 A20을 0.44g(수율:60%) 얻었다.
이 화합물의 순도는 HPLC에 의한 측정에 의해 99% 이상인 것을 확인하였다.
예시 화합물 A1은, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=728.85 계산값: C54H24N4=728.81
비교예 2(비교 화합물 (10)의 합성)
화합물 E18 대신에 하기에 나타내는 화합물 E21을 사용하는 것 이외는, 실시예 5와 같은 방법에 의해, 하기에 나타내는 비교 화합물 (10)을 얻었다.
Figure pat00025
예시 화합물 A20과 비교 화합물 (10)은, 같은 고리 A로 이루어진 기본 골격과, 같은 고리 B로 이루어진 치환기를 갖지만, 전자 끌기기 Q의 유무에 대해 서로 다르다. 이들 화합물의 산화 전위를 평가하기 위해서, CV 측정을 행하였다. 비교 화합물 (10)에서는 산화 전위가 1.05V인 것에 대해서, 예시 화합물 A20에서는 산화 전위가 1.13V이었다. 이것은, 예시 화합물 A20이 보다 산화 안정성을 갖는 화합물이라고 것을 나타낸다.
실시예 6
본 실시예에서는, 기판 위에, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 전자 블록킹층, 발광층, 정공 블록킹층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극이 순차 형성된 보텀 이미션형 구조의 유기 EL 소자를 제작하였다.
우선, 글래스 기판 위에 ITO를 성막하고, 원하는 패터닝 가공을 실시함으로써 ITO 전극(양극)을 형성하였다. 이때, ITO 전극의 막두께를 100nm로 설정하였다. 이하의 공정에서 이렇게 ITO 전극이 형성된 기판을 ITO 기판으로 사용하였다. 다음에, 1.33×10-4Pa의 진공 챔버내에 있어서의 저항가열에 의한 진공증착을 행함으로써, ITO 기판 위에, 표4에 나타내는 유기 EL층 및 전극층을 연속 성막하였다. 이때, 대향 전극(금속 전극층, 음극)의 전극 면적이 3mm2로 설정되었다.
[표 4]
Figure pat00026
얻어진 소자의 특성을 측정 및 평가하였다. 외부 양자 효율(E.Q.E)은 5.8%이었다. 발광소자의 최대 발광 파장은 453nm이며, 색도 (X, Y)= (0.15, 0.17)의 청색 발광이 얻어졌다. 측정 방법에 대해, 구체적으로는, 전류 전압 특성을 휴렛패커드사제 미소 전류계 4140B로 측정하고, 발광 휘도는 탑콘사제 BM7로 측정하였다. 더구나, 전류밀도 100mA/cm2에서의 연속 구동시험을 행하여, 휘도 열화율이 10%에 도달했을 때의 시간(LT90)을 측정하였다. 이 시간은 100시간을 초과하였다. 측정의 결과를 표5에 나타낸다.
실시예 7 내지 14 및 비교예 3 및 4
표5에 표시되는 화합물로 적절히 변경하는 것 이외는, 실시예 6과 같은 방법에 의해 유기 발광소자를 제작하였다. 얻어진 소자의 특성을 실시예 6과 같은 방법으로 측정 및 평가하였다. 측정의 결과를 표5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00027
표5는, 비교 화합물 (1)을 포함하는 유기 발광소자는 색도는 (X, Y)= (0.18, 0.32)를 갖는 하늘색 발광을 한 것을 나타낸다. 이것은 게스트가 발광 파장이 장파장인 비교 화합물 (1)이기 때문이다. 비교 화합물 (10)을 포함하는 유기 발광소자에서는, 휘도 열화율 10%에 도달하는데 걸리는 시간은 70시간이었다. 이것은 게스트가 산화 전위가 낮은 비교 화합물 (10)이기 때문이다. 한편, 본 발명에 따른 유기 화합물을 포함하는 소자는 양호한 청색 발광 특성과 높은 내구성을 가졌다.
실시예15
본 실시예에서는, 기판 위에 양극, 정공주입층, 정공수송층, 전자 블록킹층, 제1발광층, 제2발광층, 정공 블록킹층, 전자수송층, 전자주입층 및 음극이 순차 형성된 톱 이미션형 구조의 유기 EL 소자를 제작하였다.
글래스 기판 위에 스퍼터링법에 의해 Ti 막를 40nm 성막하고, 포토리소그래피 기술을 사용해서 패터닝하여, 양극을 형성하였다. 이때, 대향 전극(금속 전극층, 음극)의 전극면적이 3mm2로 설정되었다. 이어서, 진공 증착장치(울백사제)에 전극이 형성된 세정 완료된 기판과 재료를 넣고, 1.33×10-4Pa(1×10-6Torr)까지 장치를 배기한 후, UV/오존 세정을 실행하였다. 그후, 표6에 표시되는 층을 형성하였다. 최후에, 질소 분위기 하에서 밀봉을 행하였다.
[표 6]
Figure pat00028
얻어진 소자의 측정 및 평가하였다. 얻어진 소자는 양호한 백색 발광을 나타냈다. 더구나, 초기 휘도 2000cd/m2에서의 연속 구동시험을 행하여, 100시간 경과후의 휘도의 열화율을 측정하였다. 휘도의 열화율은 12%이었다.
실시예 16 내지 24 및 비교예 5
표 7에 표시되는 화합물로 적절히 변경하는 것 이외는, 실시예 15와 같은 방법에 의해 유기 발광소자를 제작하였다. 얻어진 소자의 특성을 실시예 15과 같은 방법으로 측정 및 평가하였다. 측정의 결과를 표7에 나타낸다.
[표 7]
Figure pat00029
표7은, 비교 화합물 (9)을 포함하는 유기 발광소자가 휘도 열화율 30%을 갖는 것을 나타낸다. 이것은 게스트가 승화 특성이 낮은 비교 화합물 (9)이기 때문이다.
본 발명의 실시형태에 따른 유기 화합물은, 산화 전위가 크고, 화학적 안정성이 높다. 이 유기 화합물은 승화성도 우수하다. 그 때문에, 이 유기 화합물을 사용함으로써, 구동 내구성이 우수한 유기 발광소자를 제공할 수 있다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (19)

  1. 하기 일반식 [1]로 표시되는 유기 화합물:
    Figure pat00030

    이때, 고리 A는, 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 60의 다환 방향족 탄화수소 고리이며, 옵션으로, 치환기로서, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 아미노기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 복소고리기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 또는 실릴기를 갖고,
    고리 B1 및 B2은, 탄소 원자수 6 내지 18의 방향족 탄화수소 고리이며, 각각 2개 이상의 전자 끌기기(electron withdrawing group)를 갖고,
    상기 2개 이상의 전자 끌기기 중에서 적어도 한 개는 시아노기이고,
    Q1 및 Q2은, 각각 상기 고리 B1의 상기 전자 끌기기의 한개와 상기 고리 B2의 상기 전자 끌기기의 한 개를 나타내며, 각각 상기 고리 A에 대하여 상기 고리 B1의 오르토 위치 및, 상기 고리 B2의 오르토 위치에 위치한다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 A는, 하기 일반식 [2]로 표시되는 풀루오란텐 골격 또는 하기 일반식 [3]으로 표시되는 벤조(k)풀루오란텐 골격을 갖고,
    상기 고리 B1 및 B2은, 일반식 [2] 또는 [3]에서 *의 위치들의 어느 한개에서 상기 고리 A에 결합하는 유기 화합물.
    Figure pat00031

  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 A는, 하기 일반식 [4] 또는 [5]로 표시되고,
    상기 고리 B1 및 B2은, 일반식 [4] 또는 [5]에서 *의 위치들의 어느 한개에서 상기 고리 A에 결합하는 유기 화합물:
    Figure pat00032

    식 [4]에 있어서, 고리 C 내지 E는 방향족 탄화수소 고리이고, 고리 C과 고리 D는 옵션으로 서로 결합해서 고리를 형성하고,
    식 [5]에 있어서, 고리 F 내지 H는 방향족 탄화수소 고리이고, 고리 F와 고리 G는 옵션으로 서로 결합해서 고리를 형성한다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 B1과 고리 B2은 같은 구조를 갖고, 상기 Q1과 Q2은 같은 전자 끌기기를 나타내는 유기 화합물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 Q1 및 Q2은 시아노기를 나타내는 유기 화합물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 B1 및 B2은 벤젠 고리 및 나프탈렌 고리 중 어느 한개인 유기 화합물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 A는 풀루오란텐 골격을 갖는 탄소 원자수 16 내지 40의 다환 방향족 탄화수소 고리인 유기 화합물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 고리 A는 하기 FF1 내지 FF42 중 어느 한개인 유기 화합물:
    Figure pat00033
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 고리 A는 FF1 내지 FF16 중 어느 한개인 유기 화합물.
  10. 양극과,
    음극과,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 갖는 유기 발광소자로서,
    상기 유기 화합물층의 적어도 한 개의 층은 청구항 1에 기재된 유기 화합물을 포함하는 유기 발광소자.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 유기 화합물을 포함하는 층이 발광층인 유기 발광소자.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유기 화합물층은 상기 발광층과 함께 배치되어 다층 구조를 형성하는 또 다른 발광층을 더 포함하고,
    상기 또 다른 발광층은 상기 발광층으로부터의 발광 색과는 다른 색을 갖는 빛을 발광하는 유기 발광소자.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 유기 발광소자는 백색 발광하는 유기 발광소자.
  14. 복수의 화소를 포함하고,
    상기 복수의 화소의 적어도 한개가, 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자와, 상기 유기 발광소자에 접속된 트랜지스터를 포함하는 표시장치.
  15. 복수의 렌즈를 포함하는 광학부와,
    상기 광학부를 통과한 빛을 수광하는 촬상소자와,
    상기 촬상소자에 의해 촬상된 화상을 표시하는 표시부를 구비하고,
    상기 표시부는 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 포함하는 광전 변환장치.
  16. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 포함하는 표시부와,
    상기 표시부가 배치되는 하우징과,
    상기 하우징 내부에 배치되고, 외부 유닛과 통신하는 통신부를 구비한 전자기기.
  17. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 포함하는 광원과,
    상기 광원으로부터 방출된 빛을 투과하는 광확산부 또는 광학필터를 구비한 조명장치.
  18. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 포함하는 등기구와,
    상기 등기구가 배치되는 몸체를 구비한 이동체.
  19. 청구항 10 내지 13 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광소자를 포함하는, 전자사진 방식의 화상 형성장치의 노광 광원.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7218322B2 (ja) * 2019-10-03 2023-02-06 キヤノン株式会社 有機化合物、有機発光素子、表示装置、撮像装置、照明装置、移動体
US11807593B2 (en) 2019-10-03 2023-11-07 Canon Kabushiki Kaisha Organic compound, organic light-emitting element, display apparatus, image pickup apparatus, lighting apparatus, and moving object
JP7379097B2 (ja) 2019-11-07 2023-11-14 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子
JP2023072838A (ja) * 2021-11-15 2023-05-25 キヤノン株式会社 有機化合物及び有機発光素子

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2007099802A1 (ja) * 2006-02-23 2009-07-16 出光興産株式会社 赤色系有機エレクトロルミネッセンス素子
JP5414190B2 (ja) * 2007-04-02 2014-02-12 キヤノン株式会社 有機発光素子
JP5335284B2 (ja) * 2008-05-22 2013-11-06 キヤノン株式会社 縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
JP5777408B2 (ja) * 2011-05-30 2015-09-09 キヤノン株式会社 縮合多環化合物及びこれを用いた有機発光素子
JP6080415B2 (ja) * 2012-07-19 2017-02-15 キヤノン株式会社 白色有機ｅｌ素子、それを用いた照明装置及び表示装置
JP5791445B2 (ja) * 2011-09-22 2015-10-07 キヤノン株式会社 新規有機化合物、それを有する有機発光素子及び表示装置
JP6016511B2 (ja) * 2012-08-07 2016-10-26 キヤノン株式会社 新規縮合多環化合物、それを有する有機発光素子、表示装置、画像情報処理装置、照明装置及び画像形成装置
JP6132580B2 (ja) * 2013-02-15 2017-05-24 キヤノン株式会社 新規縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
JP2016015388A (ja) * 2014-07-01 2016-01-28 キヤノン株式会社 インデノベンゾアントラセン誘導体を用いた有機発光素子
JP7130491B2 (ja) * 2018-08-10 2022-09-05 キヤノン株式会社 有機化合物、有機発光素子、表示装置、撮像装置、電子機器、照明装置及び移動体
US11411193B2 (en) * 2019-06-20 2022-08-09 Canon Kabushiki Kaisha Organic light emitting element, comprising at least first and second light emitting layers with satisfying lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and highest occupied molecular orbital (HOMO) relations

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