KR20240023022A - 유기 전계 발광 소자용 재료 및 유기 전계 발광 소자 - Google Patents

유기 전계 발광 소자용 재료 및 유기 전계 발광 소자 Download PDF

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마사시 타다
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닛테츠 케미컬 앤드 머티리얼 가부시키가이샤
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Abstract

저전압 구동, 고발광 효율, 장수명의 유기 EL 소자를 제공한다. 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 유기 전계 발광 소자용 재료에 의해, 저전압, 고발광 효율, 장수명의 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.

(Ar1은 일반식(2) 등으로 나타내어지는 기이고, ＊은 결합점을 나타낸다. 상기 일반식(1) 및 일반식(2) 등으로 나타내어지는 화합물 중의 일부 또는 모든 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다. n은 0∼1의 정수를 나타낸다.)

Description

유기 전계 발광 소자용 재료 및 유기 전계 발광 소자
본 발명은 전기 에너지를 광으로 변환할 수 있는 유기 전계 발광 소자(유기EL 소자라고 한다)와 거기에 사용되는 유기 전계 발광 소자용 재료에 관한 것이다.
유기 EL 소자에 전압을 인가함으로써, 양극으로부터 정공이, 음극으로부터는 전자가 각각 발광층에 주입된다. 그리고 발광층에 있어서, 주입된 정공과 전자가 재결합하고, 여기자가 생성된다. 이 때, 전자 스핀의 통계칙에 의해, 일중항 여기자 및 삼중항 여기자가 1:3의 비율로 생성한다. 일중항 여기자에 의한 발광을 사용하는 형광 발광형의 유기 EL 소자는, 내부 양자 효율은 25%가 한계인 것으로 말해지고 있다. 한편, 삼중항 여기자에 의한 발광을 사용하는 인광 발광형의 유기 EL 소자는, 일중항 여기자로부터 항간 교차가 효율적으로 행해진 경우에는, 내부 양자 효율이 100%까지 높아지는 것이 알려져 있다.
최근에서는, 인광형 유기 EL 소자의 장수명화 기술이 진전되고, 휴대 전화 등의 디스플레이에 응용되고 있다. 그러나, 청색의 유기 EL 소자에 관해서는, 실용적인 인광 발광형의 유기 EL 소자는 개발되어 있지 않아, 고효율이고 또한 장수명인 청색 유기 EL 소자의 개발이 요구되고 있다.
또한 최근에서는, 지연 형광을 이용한 고효율의 지연 형광형의 유기 EL 소자의 개발이 이루어지고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 지연 형광의 메카니즘의 하나인 TTF(Triplet-Triplet Fusion) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TTF 기구는 2개의 삼중항 여기자의 충돌로 의해 일중항 여기자가 생성하는 현상을 이용하는 것이고, 이론 상 내부 양자 효율을 40%까지 높인다고 여겨지고 있다. 그러나, 인광 발광형의 유기 EL 소자와 비교하면 효율이 낮기 때문에, 효율의 개량이 더욱 요구되고 있다.
한편, 특허문헌 2에서는, 열활성화 지연 형광(TADF; Thermally Activated Delayed Fluorescence) 기구를 이용한 유기 EL 소자가 개시되어 있다. TADF 기구는 일중항 준위와 삼중항 준위의 에너지 차가 작은 재료에 있어서 삼중항 여기자로부터 일중항 여기자로의 역항간 교차가 생기는 현상을 이용하는 것이고, 이론 상 내부 양자 효율을 100%까지 높인다고 여겨지고 있다.
유기 EL 소자의 구동 전압이나 발광 효율, 그리고 수명 특성은 정공이나 전자라고 한 전하를 발광층까지 수송하는 전하 수송 재료나 발광층 중의 호스트 재료에 크게 좌우된다. 이 중 정공을 수송하는 재료(정공 수송 재료)로서 카르바졸 골격을 갖는 재료가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3∼5 참조). 또한, 상기 카르바졸 골격을 갖는 재료는, 발광층의 호스트 재료로서도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 4∼7, 비특허문헌 1참조).
WO2010/134350호 공보 WO2011/070963호 공보 일본특허공개 평8-3547호 공보 WO2012/153725호 공보 WO2014/017484호 공보 EP3611240호 공보 WO2019/132545호 공보
Molecules 2018, 23, 847
유기 EL 소자를 플랫 패널 디스플레이 등의 표시 소자나 광원으로서 응용하기 위해서는, 소자의 발광 효율을 개선함과 동시에 구동 시의 안정성을 충분히 확보할 필요가 있다. 본 발명은 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것이고, 고효율로 발광하고, 또한 높은 구동 안정성을 가져서 실용상 유용한 유기 EL 소자를 얻을 수 있는 유기 전계 발광 소자용 재료, 및 이것을 사용한 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료이다.
여기서, Ar1은 하기 일반식(2)∼(11) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이고, ＊는 결합점을 나타낸다. 상기 일반식(1) 및 하기 일반식(2)∼(11)으로 나타내어지는 화합물 중의 일부 또는 모든 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.
여기서, Ar2는 무치환의 페닐기 또는 무치환의 비페닐기를 나타낸다. X1은 산소 또는 황을 나타낸다. X2는 무치환의 N-페닐, 무치환의 N-비페닐, 무치환의 N-터페닐, 산소 또는 황을 나타낸다.
여기서, n은 0∼1의 정수를 나타내고, 바람직하게는 0을 나타낸다.
상기 일반식(1)이 하기 일반식(12)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
여기서, Ar1은 상기 일반식(1)에서 정의한 것과 같다. 상기 일반식(12)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.
상기 일반식(1)및 (12)에 있어서, Ar1이, 상기 일반식(2) 또는 일반식(3)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
상기 일반식(1) 및 (12)가 하기 일반식(13)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
여기서, Ar2는 상기 일반식(3)에서 정의한 것과 같다. 상기 일반식(13)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.
또한, 본 발명은 대향하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 적어도 1개의 유기층이 상술의 유기 전계 발광 소자용 재료를 함유하는 것이다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층 중에 별도 열활성화 지연 형광 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층 중에 별도 인광 발광 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 발광층이 1개 이상의 호스트 재료를 함유하고, 적어도 1개의 호스트 재료가 상술한 유기 전계 발광 소자용 재료인 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 발광층이 2개 이상의 호스트 재료를 함유하고, 제 1 호스트로서 상술한 유기 전계 발광 소자용 재료를 사용하고, 제 2 호스트로서 하기 일반식(14)∼(20) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, Ar3∼Ar20은 각각 독립적으로 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼20의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. Ar21 및 Ar22는 각각 독립적으로, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼17의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 상기 일반식(14)∼(20)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.
또한, 본 발명의 유기 전계 발광 소자에 있어서, 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 전자 저지층 또는 정공 수송층이고, 상기 전자 저지층 또는 상기 정공 수송층 중에 상술의 유기 전계 발광 소자용 재료를 함유할 수 있다.
본 발명에 의해, 고효율로 발광하고, 또한 높은 구동 안정성과 장수명의 특성을 갖는 실용상 유용한 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 유기 EL 소자의 구조예를 나타내는 단면 모식도이다.
본 발명에 있어서의 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물에 대해서 상세하게 설명한다.
Ar1은 일반식(2)∼(11) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이고, ＊은 결합점을 나타내고, 바람직하게는 상기 일반식(2) 또는 일반식(3) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이고, 보다 바람직하게는 상기 일반식(3)으로 나타내어지는 기이다.
Ar2는 무치환의 페닐기 또는 무치환의 비페닐기를 나타내고, 바람직하게는 무치환의 페닐기를 나타낸다.
X1은 산소 또는 황을 나타내고, 바람직하게는 산소를 나타낸다.
X2는 무치환의 N-페닐, 무치환의 N-비페닐, 무치환의 N-터페닐, 산소 또는 황을 나타내고, 바람직하게는 N-페닐을 나타낸다. X2가 무치환의 N-터페닐을 나타내는 경우, 터페닐은 직쇄상이어도 되고, 분기상이어도 된다.
일반식(2)∼(11)의 ＊은 결합점을 나타내고, Ar1은 상기 일반식(1)에 있어서의 카르바졸환의 임의의 위치에서 결합할 수 있고, 바람직하게는 상기 일반식(1)에 있어서의 카르바졸환의 3위의 위치에서 결합한다.
상기 일반식(1), 및 상기 일반식(2)∼(11)으로 나타내어지는 화합물 중의 일부 또는 모든 수소 원자는 중수소 원자로 치환할 수 있다.
상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물 중의 t-Bu기는 오르토, 메타 또는 파라 위치에 치환할 수 있지만, 바람직하게는 메타 또는 파라 위치 치환이다.
또한, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물 중의 t-Bu기란, 상기 일반식(1) 중의 특정한 페닐기에 치환된 tert-부틸기를 나타낸다.
종래의 카르바졸 골격을 갖는 화합물은 발광 소자 재료로서 반드시 충분한 성능을 갖는 것이 아니었다. 예를 들면, 2개의 카르바졸을 연결시킨 골격을 갖는 9-[1,1'-비페닐]-4-일-9'-페닐-3,3'-비-9H-카르바졸은 인광 발광 소자의 정공 수송성 호스트로서 사용함으로써 수명 특성이 향상하는 것이 알려져 있지만, 구동 전압이 높아지는 것이나, 유리 전이 온도가 비교적 낮기 때문에 유기 EL 소자의 내열성이 저하한다고 하는 문제가 있었다. 이것에 대하여, 본 발명자들은 종래의 카르바졸 화합물에 t-Bu기를 도입함으로써 정공 주입성이 향상하고 전자 저지층이나 정공 수송성 호스트로서 사용한 경우에 구동 전압을 저하시킬 수 있음과 아울러 유리 전이 온도가 높아져 유기 EL 소자의 내열성이 향상한다고 생각했다. 또한, 본 발명자들은 카르바졸 화합물에 t-Bu기를 도입할 때에, 그 도입 위치나 도입하는 수에 따라서 수명 특성이 변화되는 것이 아닐까라고 생각하여 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 발명하기에 이르렀다.
일반식(1)으로 나타내어지는 유기 전계 발광 소자용 재료의 구체적인 예를 이하에 나타내지만, 이들 예시 화합물에 한정되는 것은 아니다.
상기 일반식(1)으로 나타내어지는 유기 전계 발광 소자용 재료를 유기층에 함유시킴으로써 고효율로 발광하고, 또한 높은 구동 안정성을 가져서 실용상 뛰어난 유기 EL 소자로 할 수 있다.
상기 유기 EL 소자는, 적어도 하나의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층 중에 열활성화 지연 형광 발광 재료 또는 인광 발광 재료를 함유하는 유기 EL 소자인 것이 바람직하고, 상기 발광층 중에 열활성화 지연 형광 발광 재료를 함유하는 유기 EL 소자인 것이 보다 바람직하다.
또한, 발광층에는 필요에 의해, 열활성화 지연 형광 발광 재료 또는 인광 발광 재료와 아울러 적어도 1개의 호스트 재료를 함유시키는 것으로, 보다 우수한 유기 EL 소자가 되지만, 적어도 1개의 호스트 재료가 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 유기 전계 발광 소자용 재료인 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조에 대해서, 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명의 유기 EL 소자의 구조는 이것에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 사용되는 일반적인 유기 EL 소자의 구조예를 나타내는 단면도이고, 1은 기판, 2는 양극, 3은 정공 주입층, 4는 정공 수송층, 5는 발광층, 6은 전자 수송층, 7은 음극을 나타낸다. 본 발명의 유기 EL 소자에서는, 양극, 발광층, 그리고 음극을 필수적인 층으로서 갖지만, 필수적인 층 이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층을 갖는 것이 좋고, 또한 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 저지층, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 가질 수 있다.
도 1과는 반대의 구조, 즉 기판(1) 상에 음극(7), 전자 수송층(6), 발광층(5), 정공 수송층(4), 정공 주입층(3), 양극(2)의 순서대로 적층하는 것도 가능하고, 이 경우도 필요에 의해 층을 추가, 생략하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 바와 같은 유기 EL 소자에 있어서, 양극이나 음극과 같은 전극 이외에 기판 상에 적층 구조를 구성하는 층을 합해서 유기층이라고 하는 경우가 있다.
-기판-
본 발명의 유기 EL 소자는, 기판에 지지되어 있는 것이 바람직하다. 이 기판에 대해서는 특별히 제한은 없고, 종래부터 유기 EL 소자가 사용되고 있는 것이면 좋고, 예를 들면 유리, 투명 플라스틱, 석영 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다.
-양극-
유기 EL 소자에 있어서의 양극 재료로서는, 일 함수가 큰(4eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 재료가 바람직하게 사용된다. 이러한 전극 재료의 구체예로서는 Au 등의 금속, CuI, 인듐 틴 옥시드(ITO), SnO2, ZnO 등의 도전성 투명 재료가 열거된다. 또한, IDIXO(In2O3-ZnO) 등의 비정질이고, 투명 도전막을 제작 가능한 재료를 사용해도 된다. 양극은 이들의 전극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시키고, 포토리소그래피법으로 소망의 형상의 패턴을 형성해도 되고, 또는 패턴 정밀도를 그다지 필요로 하지 않을 경우(100μm 이상 정도)는, 상기 전극 재료의 증착이나 스퍼터링 시에 소망의 형상의 마스크를 통해서 패턴을 형성해도 된다. 또는 유기 도전성 화합물과 같은 도포 가능한 물질을 사용하는 경우에는 인쇄 방식, 코팅 방식 등 습식 성막법을 사용할 수도 있다. 이 양극으로부터 발광을 인출하는 경우에는, 투과율을 10%보다 크게 하는 것이 바람직하고, 또한 양극으로서의 시트 저항은 몇백 Ω/□ 이하가 바람직하다. 막두께는 재료에도 의하지만, 통상 10∼1000nm, 바람직하게는 10∼200nm의 범위에서 선택된다.
-음극-
한편, 음극 재료로서는 일 함수가 작은(4eV 이하) 금속(전자 주입성 금속이라고 칭한다), 합금, 전기 전도성 화합물 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 재료가 사용된다. 이러한 전극 재료의 구체예로서는 나트륨, 나트륨-칼륨 합금, 마그네슘, 리튬, 마그네슘/구리 혼합물, 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 인듐, 리튬/알루미늄 혼합물, 희토류 금속 등이 열거된다. 이들 중에서, 전자 주입성 및 산화 등에 대한 내구성의 점으로부터, 전자 주입성 금속과 이것보다 일 함수의 값이 크게 안정적인 금속인 제 2 금속의 혼합물, 예를 들면 마그네슘/은 혼합물, 마그네슘/알루미늄 혼합물, 마그네슘/인듐 혼합물, 알루미늄/산화 알루미늄(Al2O3) 혼합물, 리튬/알루미늄 혼합물, 알루미늄 등이 바람직하다. 음극은 이들의 음극 재료를 증착이나 스퍼터링 등의 방법에 의해 박막을 형성시키는 것에 의해, 제작할 수 있다. 또한, 음극으로서 시트 저항은 수백 Ω/□ 이하가 바람직하고, 막두께는 통상 10nm∼5μm, 바람직하게는 50∼200nm의 범위에서 선택된다. 또한, 발광한 광을 투과시키기 위해서, 유기 EL 소자의 양극 또는 음극 중 어느 일방이 투명 또는 반투명하면 발광 휘도는 향상하여 바람직하다.
또한, 음극에 상기 금속을 1∼20nm의 막두께로 형성한 후에, 양극의 설명에서 열거한 도전성 투명 재료를 그 상에 형성함으로써, 투명 또는 반투명의 음극을 제작할 수 있고, 이것을 응용함으로써 양극과 음극의 양방이 투과성을 갖는 소자를 제작할 수 있다.
-발광층-
발광층은 양극 및 음극의 각각으로부터 주입된 정공 및 전자가 재결합함으로써 여기자가 생성한 후, 발광하는 층이고, 발광층은 단일층이어도 복수층 중 어느쪽이어도 되고, 각각 유기 발광성 도펀트 재료와 호스트 재료를 포함한다.
유기 발광성 도펀트는 발광층 중에 1종류만이 함유되어도 되고, 2종류 이상을 함유해도 된다. 유기 발광성 도펀트의 함유량은 호스트 재료에 대하여 0.1∼50w%인 것이 바람직하고, 0.1∼40wt%인 것이 보다 바람직하다.
유기 발광성 도펀트 재료로서 인광 발광 도펀트(인광 발광 재료라고도 한다)를 사용하는 경우, 인광 발광 도펀트로서는, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 은, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로부터 선택되는 적어도 1개의 금속을 포함하는 유기 금속 착체를 함유하는 것이 좋다. 구체적으로는, J.Am.Chem.Soc.2001, 123, 4304이나 일본특허공표 2013-530515호 공보에 기재되어 있는 이리듐 착체가 바람직하게 사용되지만, 이들에 한정되지 않는다.
인광 발광 도펀트 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예가 열거된다.
발광성 도펀트 재료로서 형광 발광 도펀트를 사용하는 경우, 형광 발광 도펀트로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 축합 다환 방향족 유도체, 스티릴 아민 유도체, 축합환 아민 유도체, 붕소 함유 화합물, 피롤 유도체, 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체 등이 열거된다. 이들 중에서도, 축합환 아민 유도체, 붕소 함유 화합물, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체가 바람직하다. 축합환 아민 유도체로서는, 예를 들면, 디아민피렌 유도체, 디아미노크리센 유도체, 디아미노안트라센 유도체, 디아미노플루오레논 유도체, 벤조푸로 골격이 1개 이상 축환된 디아미노 플루오렌 유도체 등이 열거된다. 붕소 함유 화합물로서는, 예를 들면, 피로메텐 유도체, 트리페닐보란 유도체 등이 열거된다.
형광 발광 도펀트 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예가 열거된다.
발광성 도펀트 재료로서 열활성화 지연 형광 발광 도펀트(열활성화 지연 형광 발광 재료라고도 한다)를 사용하는 경우, 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서는, 특별히 한정되지 않지만 주석 착체나 구리 착체 등의 금속 착체나, WO2011/070963호 공보에 기재된 인돌로카르바졸 유도체, Nature 2012, 492, 234에 기재된 시아노 벤젠 유도체, 카르바졸 유도체, Nature Photonics 2014, 8, 326에 기재된 페나진 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 술폰 유도체, 페녹사진 유도체, 아크리딘 유도체, Adv. Mater.2016, 28, 2777에 기재된 아릴보란 유도체 등이 열거된다.
열활성화 지연 형광 발광 도펀트 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만 구체적으로는 이하와 같은 예가 열거된다.
발광층에 있어서의 호스트 재료로서는, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물의 유리 전이 온도는 120℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 발광층 이외의 어느 하나의 유기층에 사용하는 경우, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물 이외에, 인광 발광 소자나 형광 발광 소자에 사용되는 공지의 호스트 재료를 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 공지의 호스트 재료로서는, 정공 수송능, 전자 수송능을 갖고, 또한, 높은 유리 전이 온도를 갖는 화합물이고, 발광성 도펀트 재료의 삼중항 여기 에너지(T1)보다 큰 삼중항 여기 에너지(T1)를 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료에 TADF 활성인 화합물을 사용해도 되고, 그 경우, 일중항 여기 에너지(S1)와 삼중항 여기 에너지(T1)의 차(ΔEST=S1- T1)가 0.20eV 이하인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물과 다른 공지의 호스트 재료를 병용해도 좋다. 또한, 공지의 호스트 재료를 복수 종류 병용해서 사용해도 좋다.
여기서, S1, T1은 다음과 같이 해서 측정된다. 석영 기판 상에 진공 증착법으로, 진공도 10-4Pa 이하의 조건에서 시료 화합물(열활성화 지연 형광 재료)을 증착하고, 증착막을 100nm의 두께로 형성한다. S1은 이 증착막의 발광 스펙트럼을 측정하고, 발광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 횡축의 교점의 파장값 λedge[nm]을 다음에 나타내는 식(i)에 대입해서 S1을 산출한다.
S1[eV]=1239.85/λ edge (i)
일방의 T1은 상기 증착막의 인광 스펙트럼을 측정하고, 이 인광 스펙트럼의 단파장측의 상승에 대하여 접선을 긋고, 그 접선과 횡축의 교점의 파장값 λedge[nm]을 식(ii)에 대입해서 T1을 산출한다.
T1[eV]=1239.85/λ edge (ii)
공지의 호스트 재료는, 다수의 특허 문헌 등에 의해 알려져 있으므로, 그들로부터 선택할 수 있다. 호스트 재료의 구체예로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 인돌 화합물, 카르바졸 화합물, 인돌로카르바졸 화합물, 피리딘 화합물, 피리미딘 화합물, 트리아진 화합물, 트리아졸 화합물, 옥사졸 화합물, 옥사디아졸 화합물, 이미다졸 화합물, 페닐렌디아민 화합물, 아릴아민 화합물, 안트라센 화합물, 플루오레논 화합물, 스틸벤 화합물, 트리페닐렌 화합물, 카르보란 화합물, 포르피린 화합물, 프탈로시아닌 화합물, 8-퀴놀리놀 화합물의 금속 착체나 메탈프탈로시아닌, 벤조옥사졸이나 벤조티아졸 화합물의 금속 착체로 대표되는 각종 금속 착체, 폴리(N-비닐카르바졸) 화합물, 아닐린계 공중합 화합물, 티오펜 올리고머, 폴리티오펜 화합물, 폴리페닐렌 화합물, 폴리페닐렌비닐렌 화합물, 폴리플루오렌 화합물 등의 고분자 화합물 등이 열거된다. 바람직하게는, 카르바졸 화합물, 인돌로카르바졸 화합물, 피리딘 화합물, 피리미딘 화합물, 트리아진 화합물, 안트라센 화합물, 트리페닐렌 화합물, 카르보란 화합물, 포르피린 화합물이 열거된다.
바람직한 호스트로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적으로는 이하와 같은 예가 열거된다.
또한, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물과 다른 공지의 호스트 재료를 병용하는 경우, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물은 양호한 정공 주입 수송성을 갖기 때문에, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 제 1 호스트로서 사용하고, 제 2 호스트로서 전자 수송성의 화합물과 조합시켜서 사용하는 것이 바람직하다. 전자 수송성의 화합물은 특별히 한정되지 않지만, 트리아진 화합물이 바람직하다. 이러한 제 2 호스트의 바람직한 트리아진 화합물에 대해서는 후술한다.
호스트를 복수종 사용하는 경우는, 각각의 호스트를 상이한 증착원으로부터 증착하거나, 증착 전에 예비 혼합해서 예비 혼합물로 함으로써 1개의 증착원으로부터 복수종의 호스트를 동시에 증착할 수도 있다.
제 1 호스트와 제 2 호스트를 예비 혼합해서 사용하는 경우는, 양호한 특성을 갖는 유기 EL 소자를 재현성 좋게 제작하기 위해서, 50%중량 감소 온도(T50)의 차가 작은 것이 바람직하다. 50% 중량 감소 온도는, 질소 기류 감압(1Pa) 하에서의 TG-DTA 측정에 있어서, 실온으로부터 매분 10℃의 속도로 550℃까지 승온했을 때, 중량이 50% 감소했을 때의 온도를 말한다. 이 온도 부근에서는, 증발 또는 승화에 의한 기화가 가장 활발히 일어난다고 생각된다.
예비 혼합물에 있어서의 제 1 호스트와 제 2 호스트의 50% 중량 감소 온도의 차가 20℃ 이내인 것이 바람직하다. 이 예비 혼합물을 단일의 증발원으로부터 기화시켜서 증착함으로써, 균일한 증착막을 얻는 것이 가능해진다. 이 때, 예비 혼합물에는, 발광층을 형성하기 위해서 필요한 발광성 도펀트 재료 또는 필요에 의해 사용되는 다른 호스트를 혼합시켜도 되지만, 소망의 증기압이 되는 온도에 큰 차가 있는 경우는, 다른 증착원으로부터 증착시키는 것이 좋다.
또한, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 혼합비(중량비)는 제 1 호스트와 제 2 호스트의 합계에 대하여, 제 1 호스트의 비율이 40∼80%가 좋고, 바람직하게는 40∼70%이다.
예비 혼합의 방법으로서는 가급적으로 균일하게 혼합할 수 있는 방법이 바람직하고, 분쇄 혼합이나, 감압 하 또는 질소와 같은 불활성 가스 분위기 하에서 가열 용융시키는 방법이나, 승화 등이 열거되지만, 이들의 방법에 한정되는 것은 아니다.
호스트 및 그 예비 혼합물의 형태는 분체, 스틱 형상 또는 과립 형상이어도 된다.
여기서, 발광층에 2개 이상의 호스트 재료를 함유하고, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 제 1 호스트로서 사용하는 경우, 제 2 호스트로서는 하기 일반식(14)∼(20) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물을 사용할 수 있고, 하기 일반식(14)∼(20)으로 나타내어지는 화합물은 전자 수송성의 화합물인 것이 바람직하다.
여기서 Ar3∼Ar20은 각각 독립적으로 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼20의 방향족 복소환기, 또는 상기방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 바람직하게는, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼15의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼15의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 보다 바람직하게는 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼15의 방향족 탄화수소기 또는 상기 방향족 탄화수소기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다.
미치환의 Ar3∼Ar20의 구체예로서는 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 크리센, 피렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 플루오렌, 벤조[a]안트라센, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 티아디아졸, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카르바졸, 또는 이들 방향족기가 2∼3개 연결된 연결 방향족기가 열거된다. 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 티아디아졸, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카르바졸 또는 이들 방향족기가 2∼3개 연결된 연결 방향족기가 열거된다. 보다 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌 또는 이들 방향족기가 2∼3개 연결한 연결 방향족기가 열거된다.
Ar21 및 Ar22는 각각 독립적으로, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼17의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 바람직하게는, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼15의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼15의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결되어 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 보다 바람직하게는 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼15의 방향족 탄화수소기 또는 상기 방향족 탄화수소기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결되어 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다.
미치환의 Ar21 및 Ar22의 구체예로서는, 방향족 복소환기의 탄소수가 2∼17인 것을 제외하고, 상기 미치환의 Ar3∼Ar20에서 설명한 경우와 동일하다. 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 티오펜, 이소티아졸, 티아졸, 피리다진, 피롤, 피라졸, 이미다졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피라진, 푸란, 이소옥사졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 티아디아졸, 프탈라진, 테트라졸, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 인다졸, 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸, 벤조이소티아졸, 벤조티아디아졸, 푸린, 피라논, 쿠마린, 이소쿠마린, 크로몬, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 디벤조셀레노펜, 카르바졸 또는 이들 방향족기가 2∼3개 연결된 연결 방향족기가 열거된다. 보다 바람직하게는, 벤젠, 나프탈렌, 아세나프텐, 아세나프틸렌, 아줄렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌, 또는 이들 방향족기가 2∼3개 연결된 연결 방향족기가 열거된다.
상기 미치환의 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기, 또는 연결 방향족기는 각각 치환기를 가져도 된다. 치환기를 갖는 경우의 치환기는, 중수소, 할로겐, 시아노기, 탄소수 1∼10의 알킬기, 탄소수 9∼30의 트리아릴실릴기, 탄소수 2∼5의 알케닐기, 탄소수 1∼5의 알콕시기 또는 탄소수 12∼44의 디아릴아미노기가 바람직하다.
또한, 치환기의 수는 0∼5, 바람직하게는 0∼2가 좋다. 방향족 탄화수소기, 방향족 복소환기 또는 연결 방향족기가 치환기를 갖는 경우의 탄소수의 계산에는, 치환기의 탄소수를 포함하지 않는다. 그러나, 치환기의 탄소수를 포함한 합계의 탄소수가 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
상기 치환기의 구체예로서는, 중수소, 시아노, 브로모, 불소, 메틸, 에틸, 프로필, i-프로필, 부틸, t-부틸, 펜틸, 시클로펜틸, 헥실, 시클로헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실, 트리페닐실릴, 비닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시, 디페닐아미노, 나프틸페닐아미노, 디나프틸아미노, 디안트라닐아미노, 디페난트레닐아미노, 디피레닐아미노 등이 열거된다. 바람직하게는, 중수소, 시아노, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸,헥실, 헵틸, 옥틸, 비닐, 프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시가 열거된다.
본 명세서에 있어서, 연결 방향족기는 2 이상의 방향족기의 방향족환의 탄소원자끼리가 단일 결합으로 결합해서 연결된 방향족기를 말한다. 이들의 연결 방향족기는 직쇄상이어도, 분기되어도 좋다. 벤젠환끼리가 연결될 때의 연결 위치는 오르토, 메타, 파라, 어느 것이어도 좋지만, 파라 연결 또는 메타 연결이 바람직하다. 방향족기는 방향족 탄화수소기이어도, 방향족 복소환기이어도 좋고, 복수의 방향족기는 동일하여도, 상이하여도 좋다.
본 발명 및 병용할 수 있는 공지의 호스트 재료에 있어서, 사용되는 화합물중의 수소는 중수소이어도 좋다. 즉, 일반식(1)∼(20)으로 나타내어지는 화합물에 있어서의 방향족 환상의 수소나 t-Bu기 중의 수소 외, Ar1∼Ar22의 방향족 환상의 수소, 또는 병용할 수 있는 공지의 호스트 재료의 방향족 환상의 수소나 치환기 중의 수소의 일부 또는 전부가 중수소이어도 좋다.
-주입층-
주입층이란 구동 전압 저하나 발광 휘도 향상을 위해 전극과 유기층 간에 형성되는 층이고, 정공 주입층과 전자 주입층이 있고, 양극과 발광층 또는 정공 수송층 사이, 및 음극과 발광층 또는 전자 수송층 사이에 존재시켜도 좋다. 주입층은 필요에 따라서 형성할 수 있다.
-정공 저지층-
정공 저지층이란 넓은 의미에서는 전자 수송층의 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 저지 재료를 할 수 있다. 또한, 정공 저지 재료를 복수 종류 병용해서 사용해도 된다.
-전자 저지층-
전자 저지층이란 넓은 의미에서는 정공 수송층의 기능을 갖고, 정공을 수송하면서 전자를 저지함으로써 발광층 중에서의 전자와 정공이 재결합하는 확률을 향상시킬 수 있다. 전자 저지층의 재료로서는, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물이 사용되는 것이 바람직하지만, 공지의 전자 저지층 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 전자 저지층에 사용하는 경우는, 호스트 재료로서 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물, 상기에서 설명한 공지의 호스트 재료 및 이들을 복수종 조합시킨 호스트 재료를 사용해도 좋다.
발광층에 인접하는 층으로서는, 정공 저지층, 전자 저지층 등이 있지만, 이들의 층이 형성되어 있지 않은 경우는, 정공 수송층, 전자 수송층 등이 인접층이 된다.
-정공 수송층-
정공 수송층이란 정공을 수송하는 기능을 갖는 정공 수송 재료로 이루어지고, 정공 수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.
정공 수송 재료로서는, 정공의 주입 또는 수송, 전자의 장벽성 중 어느 하나를 갖는 것이고, 유기물, 무기물 중 어느 하나이어도 좋다. 정공 수송층에는 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물이 사용되는 것이 바람직하지만, 종래 공지의 화합물 중에서 임의의 것을 선택해서 사용할 수도 있다. 이러한 정공 수송 재료로서는 예를 들면, 포르피린 유도체, 아릴아민 유도체, 트리아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 폴리아릴알칸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 아릴아민 유도체, 아미노 치환 칼콘 유도체, 옥사졸 유도체, 스티릴안트라센 유도체, 플루오레논 유도체, 히드라존 유도체, 스틸벤 유도체, 실라잔 유도체, 아닐린계 공중합체, 또는 도전성 고분자 올리고머, 특히 티오펜 올리고머 등이 열거된다. 또한, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물을 정공 수송층에 사용하는 경우는, 호스트 재료로서 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 화합물, 상기에서 설명한 공지의 호스트 재료, 및 이들을 복수종 조합시킨 호스트 재료를 사용해도 된다.
-전자 수송층-
전자 수송층이란 전자를 수송하는 기능을 갖는 재료로 이루어지고, 전자 수송층은 단층 또는 복수층 형성할 수 있다.
전자 수송 재료(정공 저지 재료를 겸하는 경우도 있다)로서는, 음극보다 주입된 전자를 발광층에 전달하는 기능을 갖고 있으면 좋다. 전자 수송층에는, 종래공지의 화합물 중에서 임의인 것을 선택해서 사용할 수 있고, 예를 들면, 나프탈렌, 안트라센, 페난트롤린 등의 다환 방향족 유도체, 트리스(8-퀴놀리노레이트)알루미늄(III) 유도체, 포스핀옥사이드 유도체, 니트로 치환 플루오렌 유도체, 디페닐퀴논 유도체, 티오피란디옥시드 유도체, 카르보디이미드, 플레오레닐리덴메탄 유도체, 안트라퀴논디메탄 및 안트론 유도체, 비피리딘 유도체, 퀴놀린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체등이 열거된다. 또한 이들의 재료를 고분자쇄에 도입한, 또는 이들의 재료를 고분자의 주쇄로 한 고분자 재료를 사용할 수도 있다.
본 발명의 유기 EL 소자를 제작할 때의, 각 층의 제막 방법은 특별히 한정되지 않고, 드라이 프로세스, 웨트 프로세스 중 어느 쪽으로 제작해도 좋다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
합성예 1
상기의 반응식에서 나타낸 바와 같이, 질소 분위기 하, 원료(A) 5.0g, 원료(B) 5.0g, 구리 5.0g, 탄산 칼륨 18.6g, DMI(1,3-디메틸-2-이미다졸리디논) 100ml을 3구 플라스크에 넣고, 200℃에서 66시간 교반했다. 반응 용액을 실온까지 냉각한 후, 반응 용액을 물 800ml가 들어간 플라스크에 넣고 1시간 교반했다. 석출한 고체를 여과 선별한 후, 디클로로메탄에 용해시켜, 수세한 후, 농축했다. 농축물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피와 재결정에 의해 정제 후, 얻어진 고체를 건조함으로써 화합물(1) 6.5g(수율: 86%)을 얻었다.
APCI-TOFMS m/z 617[M+1]
합성예 2
상기의 반응식에서 나타낸 바와 같이, 질소 분위기 하, 원료(A) 5.0g, 원료(C) 13.2g, 구리 5.0g, 탄산 칼륨 18.6g, DMI 200ml을 3구 플라스크에 넣고, 200℃에서 39시간 교반했다. 반응 용액을 실온까지 냉각한 후, 반응 용액을 물 800ml가 들어간 플라스크에 넣고 1시간 교반했다. 석출한 고체를 여과 선별한 후, 디클로로메탄에 용해시켜, 수세한 후, 농축했다. 농축물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피와 재결정에 의해 정제 후, 얻어진 고체를 건조함으로써 화합물(47) 2.4g(수율: 32%)를 얻었다.
APCI-TOFMS m/z 617[M+1]
상기 화합물과 하기 화합물의 유리 전이 온도를 표 1에 나타낸다.
실시예 1
막두께 70nm의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 이하에 나타내는 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 앞에 나타낸 HAT-CN을 10nm의 두께로 형성하고, 다음에, 정공 수송층으로서 HT-1을 25nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-2를 5nm의 두께로 형성했다. 그리고, 호스트로서 화합물(1)을, 그리고 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서 BD-1을 상이한 다른 증착원으로부터 공증착하여 30nm의 두께를 갖는 발광층을 형성했다. 이 때, BD-1의 농도가 2wt%가 되는 증착 조건으로 공증착했다. 다음에, 정공 저지층으로서 ET-2를 5nm의 두께로 형성했다. 다음에 전자 수송층으로서 ET-1를 40nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 70nm의 두께로 형성하고, 실시예 1에 따른 유기 EL 소자를 제작했다.
비교예 1
호스트를 BH-1로 한 것은, 실시예 1과 동일하게 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 2
막두께 70nm의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 이하에 나타내는 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 앞에 나타낸 HAT-CN을 10nm의 두께로 형성하고, 다음에, 정공 수송층으로서 HT-1을 25nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 HT-2를 5nm의 두께로 형성했다. 그리고, 제 1 호스트로서 화합물(1)을, 제 2 호스트로서 BH-6을, 그리고 열활성화 지연 형광 발광 도펀트로서 BD-1을 각각 상이한 증착원으로부터 공증착하여 30nm의 두께를 갖는 발광층을 형성했다. 이 때, BD-1의 농도가 2wt%, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 70:30이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 다음에, 정공 저지층으로서 ET-2를 5nm의 두께로 형성했다. 다음에 전자 수송층으로서 ET-1을 40nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에 음극으로서 알루미늄(Al)을 70nm의 두께로 형성하고, 실시예 1에 따른 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 3∼12, 비교예 2∼5
전자 저지층 재료, 제 1 호스트, 및 제 2 호스트를 표 2에 나타내는 화합물로 한 것 외는, 실시예 2과 동일하게 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 및 비교예에서 제작한 유기 EL 소자의 발광색, 전압, 전력 효율, 수명을 표 3에 나타낸다. 발광색, 전압, 발광 효율은 전류 밀도가 2.5mA/cm2 시의 값이고, 초기 특성이다. 수명은 전류 밀도가 2.5mA/cm2 시에 휘도가 초기 휘도의 50%까지 쇠퇴하기까지의 시간을 측정했다.
표 2의 실시예와 비교예로부터 발광층 중에 열활성화 지연 형광 발광 재료를 함유하는 유기 EL 소자의 전자 저지층, 또는 호스트로서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자용 재료를 사용한 유기 EL 소자는, 청색 발광이고, 저전압, 고효율, 장수명의 특성을 갖는 것이 확인된다.
실시예 13
막두께 110nm의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 HT-3을 30nm의 두께로 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 BH-1을 10nm의 두께로 형성했다. 제 1 호스트로서 화합물(1)을, 제 2 호스트로서 BH-5를, 그리고 인광 발광 도펀트로서 GD-1을 각각 상이한 증착원으로부터 공증착하여 40nm의 두께를 갖는 발광층을 형성했다. 이 때, GD-1의 농도가 5wt%, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 50:50이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 그리고, 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 20nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에, 음극으로서 알루미늄(Al)을 70nm의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 14∼18, 비교예 6∼9
전자 저지층 재료, 제 1 호스트, 및 제 2 호스트를 표 4에 나타내는 화합물로 한 것 외는, 실시예 13과 동일하게 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 및 비교예에서 제작한 유기 EL 소자의 발광색, 전압, 전력 효율, 수명을 표 5에 나타낸다. 발광색, 전압, 발광 효율은 전류 밀도가 20mA/cm2 시의 값이고, 초기 특성이다. 수명은 전류 밀도가 20mA/cm2 시에 휘도가 초기 휘도의 95%까지 쇠퇴하기까지의 시간을 측정했다.
표 4의 실시예와 비교예로부터 발광층 중에 인광 발광 재료를 함유하는 유기 EL 소자의 전자 저지층, 또는 호스트로서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자용 재료를 사용한 유기 EL 소자는, 녹색 발광이고, 저전압, 고효율, 장수명인 특성을 갖는 것이 확인된다.
실시예 19
막두께 110nm의 ITO로 이루어지는 양극이 형성된 유리 기판 상에, 각 박막을 진공 증착법으로, 진공도 4.0×10-5Pa로 적층했다. 우선, ITO 상에 정공 주입층으로서 HAT-CN을 25nm의 두께로 형성하고, 다음에 정공 수송층으로서 HT-3을 45nm의 두께에 형성했다. 다음에, 전자 저지층으로서 BH-1을 10nm의 두께로 형성했다. 제 1 호스트로서 화합물(1)을, 제 2 호스트로서 BH-5를, 그리고 인광 발광 도펀트로서 RD-1을 각각 상이한 증착원으로부터 공증착하여 40nm의 두께를 갖는 발광층을 형성했다. 이 때, RD-1의 농도가 3wt%, 제 1 호스트와 제 2 호스트의 중량비가 50:50이 되는 증착 조건으로 공증착했다. 그리고, 다음에, 전자 수송층으로서 ET-1을 40nm의 두께로 형성했다. 또한, 전자 수송층 상에 전자 주입층으로서 불화 리튬(LiF)을 1nm의 두께로 형성했다. 최후에, 전자 주입층 상에, 음극으로서 알루미늄(Al)을 70nm의 두께로 형성하고, 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 20∼24, 비교예 10∼13
전자 저지층 재료, 제 1 호스트, 및 제 2 호스트를 표 6에 나타내는 화합물로 한 것 이외는, 실시예 19와 동일하게 유기 EL 소자를 제작했다.
실시예 및 비교예에서 제작한 유기 EL 소자의 발광색, 전압, 전력 효율, 수명을 표 7에 나타낸다. 발광색, 전압, 발광 효율은 전류 밀도가 20mA/cm2 시의 값이고, 초기 특성이다. 수명은 전류 밀도가 40mA/cm2 시에 휘도가 초기 휘도의 95%까지 쇠퇴하기까지의 시간을 측정했다.
표 7의 실시예와 비교예로부터 발광층 중에 인광 발광 재료를 함유하는 유기 EL 소자의 전자 저지층 또는 호스트로서, 본 발명의 유기 전계 발광 소자용 재료를 사용한 유기 EL 소자는, 적색 발광이고, 저전압, 고효율, 장수명의 특성을 갖는 것이 확인된다.
본 발명에 의해, 고효율로 발광하고, 또한 높은 구동 안정성과 장수명의 특성을 갖는 실용상 유용한 유기 EL 소자를 얻을 수 있다.
1 기판, 2 양극, 3 정공 주입층, 4 정공 수송층, 5 발광층, 6 전자 수송층, 7 음극

Claims (12)

  1. 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 유기 전계 발광 소자용 재료.

    (Ar1은 하기 일반식(2)∼(11) 중 어느 하나로 나타내어지는 기이고, ＊는 결합점을 나타낸다. 상기 일반식(1) 및 하기 일반식(2)∼(11)으로 나타내어지는 화합물 중의 일부 또는 모든 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다. n은 0∼1의 정수를 나타낸다.)

    (Ar2는 무치환의 페닐기 또는 무치환의 비페닐기를 나타낸다. X1은 산소 또는 황을 나타낸다. X2는 무치환의 N-페닐, 무치환의 N-비페닐, 무치환의 N-터페닐, 산소 또는 황을 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식(1)에 있어서 n이 0인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 일반식(1)이 하기 일반식(12)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료.

    (여기서, Ar1은 상기 일반식(1)과 동의이다. 상기 일반식(12)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식(1)에 있어서의 Ar1이 상기 일반식(2) 또는 일반식(3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 일반식(12)에 있어서의 Ar1이 상기 일반식(2) 또는 일반식(3)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반식(1)이 하기 일반식(13)으로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자용 재료.

    (여기서, Ar2는 상기 일반식(1)과 동의이다. 상기 일반식(13)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.)
  7. 대향하는 양극과 음극 사이에 1개 이상의 유기층을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 있어서, 적어도 1개의 유기층이 제 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층 중에 열활성화 지연 형광 발광 재료를 별도 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층 중에 인광 발광 재료를 별도 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층이 1개 이상의 호스트 재료를 함유하고, 적어도 1개의 호스트 재료가 제 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 발광층이고, 상기 발광층이 2개 이상의 호스트 재료를 함유하고, 제 1 호스트로서 제 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료를 사용하고, 제 2 호스트로서 하기 일반식(14)∼(20) 중 어느 하나로 나타내어지는 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.

    (여기서, Ar3∼Ar20은 각각 독립적으로, 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼20의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. Ar21 및 Ar22는 각각 독립적으로 치환 혹은 미치환의 탄소수 6∼20의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 미치환의 탄소수 2∼17의 방향족 복소환기, 또는 상기 방향족 탄화수소기 및 상기 방향족 복소환기로부터 선택되는 방향족기가 2∼3개 연결해서 구성되는 치환 혹은 미치환의 연결 방향족기를 나타낸다. 상기 일반식(14)∼(20)으로 나타내어지는 화합물 중의 수소 원자는 중수소 원자로 치환되어도 좋다.)
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기층 중 적어도 1개의 유기층이 전자 저지층 또는 정공 수송층이고, 상기 전자 저지층 또는 상기 정공 수송층 중에 제 1 항에 기재된 유기 전계 발광 소자용 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
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