KR20240050325A - 유기 일렉트로루미네선스 소자 및 그 화합물 - Google Patents
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Abstract
(과제) 본 발명의 목적은, 유기 일렉트로루미네선스 소자의 소자 내부의 열화를 방지하고, 광의 취출 효율을 대폭 개선시키기 위해, 태양광의 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광을 흡광하여, 소자 내부의 재료에 영향을 주지 않고, 파장 450 ㎚ 에서 750 ㎚ 에 있어서의 범위의 굴절률이 높은 화합물을 제공하는 것에 있다.
(해결 수단) 본 발명은 아릴아민계 재료가 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 것에 주목하여, 굴절률이 높은 특정한 벤조아졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 설계하고, 캐핑층을 구성하는 재료로서 사용함으로써, 발광 효율이 우수한 유기 일렉트로루미네선스 소자가 얻어졌다.
(해결 수단) 본 발명은 아릴아민계 재료가 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 것에 주목하여, 굴절률이 높은 특정한 벤조아졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 설계하고, 캐핑층을 구성하는 재료로서 사용함으로써, 발광 효율이 우수한 유기 일렉트로루미네선스 소자가 얻어졌다.
Description
본 발명은, 각종 표시 장치에 바람직한 자발광 전자 소자에 적합한 화합물, 특히 유기 일렉트로루미네선스 소자 (이하, 유기 EL 소자로 약칭한다) 에 적합한 화합물, 및 그 화합물을 사용한 유기 EL 소자, 전자 기기 또는 전자 소자에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 자기 발광성 소자이기 때문에, 액정 소자에 비해 밝아 시인성이 우수하고, 선명한 표시가 가능한 점에서, 활발한 연구가 이루어져 왔다.
1987년에 이스트만·코닥사의 C. W. Tang 등은 각종 역할을 각 재료에 분담시킨 적층 구조 소자를 개발함으로써 유기 재료를 사용한 유기 EL 소자를 실용적인 것으로 하였다. 그들은 전자를 수송할 수 있는 형광체와 정공을 수송할 수 있는 유기물을 적층하고, 양방의 전하를 형광체의 층 중에 주입하여 발광시킴으로써, 10 V 이하의 전압으로 1000 cd/㎡ 이상의 고휘도가 얻어지게 되었다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).
현재까지, 유기 EL 소자의 실용화를 위해 많은 개량이 이루어졌으며, 적층 구조의 각종 역할을 더욱 세분화하여, 기판 상에 순차적으로, 양극, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 음극을 형성한 전계 발광 소자에 있어서, 고효율과 내구성이 바닥부로부터 발광하는 보텀 이미션 구조의 발광 소자에 의해 달성되게 되었다 (예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
최근, 높은 일함수를 가진 금속을 양극에 사용하고, 상부로부터 발광하는 톱 이미션 구조의 발광 소자가 사용되게 되었다. 화소 회로를 갖는 바닥부로부터 광을 취출하는 보텀 이미션 구조에서는, 발광부의 면적이 제한되어 버리는 반면, 톱 이미션 구조의 발광 소자에서는, 상부로부터 광을 취출함으로써 화소 회로를 차단하지 않기 때문에 발광부를 넓게 취할 수 있는 이점이 있다. 톱 이미션 구조의 발광 소자에서는, 음극에 LiF/Al/Ag (예를 들어, 비특허문헌 2 참조), Ca/Mg (예를 들어, 비특허문헌 3 참조), LiF/MgAg 등의 반투명 전극이 사용된다.
이와 같은 발광 소자에서는, 발광층에서 발광한 광이 다른 막에 입사되는 경우, 어느 각도 이상으로 입사되면, 발광층과 다른 막의 계면에서 전반사되어 버린다. 이 때문에, 발광한 광의 일부 밖에 이용할 수 없었다. 최근, 광의 취출 효율을 향상시키기 위해, 굴절률이 낮은 반투명 전극의 외측에, 굴절률이 높은「캐핑층」을 형성한 발광 소자가 제안되어 있다 (예를 들어, 비특허문헌 2 및 비특허문헌 3 참조).
톱 이미션 구조의 발광 소자에 있어서의 캐핑층의 효과는 Ir(ppy)3 을 발광 재료에 사용한 발광 소자에 있어서, 캐핑층이 없는 경우에는 전류 효율이 38 cd/A 였던 반면, 캐핑층으로서 막두께 60 ㎚ 의 ZnSe 를 사용한 발광 소자에서는, 64 cd/A 로 약 1.7 배의 효율 향상이 확인되었다. 또, 반투명 전극과 캐핑층의 투과율의 극대점과 효율의 극대점이 반드시 일치하는 것은 아닌 것이 개시되어 있으며, 광의 취출 효율의 최대점은 간섭 효과에 의해 결정되는 것이 개시되어 있다 (예를 들어, 비특허문헌 3 참조).
종래, 캐핑층의 형성에는, 정세도가 높은 메탈 마스크를 사용하는 것이 제안되어 있지만, 고온 조건하에서의 사용에서는 메탈 마스크가 열에 의해 변형이 발생함으로써 위치 맞춤 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다. 그러므로, ZnSe 는, 융점이 1100 ℃ 이상으로 높고 (예를 들어, 비특허문헌 3 참조), 정세도가 높은 메탈 마스크에서는 정확한 위치에 증착할 수 없어, 발광 소자 그 자체에도 영향을 줄 가능성이 있다. 또한, 스퍼터법에 의한 성막에서도, 발광 소자에 영향을 줘 버리는 점에서, 무기물을 구성 재료로 하는 캐핑층은 사용에 적합하지 않다.
그 밖에, 굴절률을 조정하는 캐핑층으로서, 트리스(8-하이드록시퀴놀린)알루미늄 (Alq3) 을 사용하는 경우 (예를 들어, 비특허문헌 2 참조), Alq3 은 녹색 발광 재료 또는 전자 수송 재료로서 일반적으로 사용되는 유기 EL 재료로서 알려져 있지만, 청색 발광 재료에 사용되는 450 ㎚ 부근에 약한 흡수를 갖기 때문에, 청색 발광 소자의 경우, 색 순도의 저하 및 광의 취출 효율이 저하되는 문제점도 있었다.
또, 종래의 캐핑층으로 제조한 소자에서는 태양광의 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광이 통광하여, 소자 내부의 재료에 영향을 주어, 색 순도의 저하 및 광의 취출 효율이 저하되는 문제점도 있었다.
유기 EL 소자의 소자 특성을 개선시키기 위해, 특히, 태양광의 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광을 흡수하여, 소자 내부의 재료에 영향을 주지 않도록, 또 광의 취출 효율을 대폭 개선시키기 위해, 캐핑층의 재료로서, 흡광 계수가 높고, 굴절률이 높고, 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 재료가 요구되고 있다.
응용 물리 학회 제 9 회 강습회 예고집 55 ∼ 61 페이지 (2001)
Appl. Phys. Let., 78, 544 (2001)
Appl. Phys. Let., 82, 466 (2003)
SYNLETT., 7, 1172 (2009)
J. Org. Chcm., 60, 7508 (1995)
Synth. Commun., 11, 513 (1981)
Appl. Phys. Lett., 98, 083302 (2011)
본 발명의 목적은, 유기 EL 소자의 소자 특성을 개선시키기 위해, 특히, 태양광의 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광을 흡광하여, 소자 내부의 재료에 영향을 주지 않고, 파장 450 ㎚ 내지 750 ㎚ 에 있어서의 범위의 굴절률이 높은 화합물을 제공하는 것이며, 동 화합물을 유기 EL 소자의 캐핑층 재료로서 사용함으로써, 소자 내부의 열화를 방지하고, 광의 취출 효율을 대폭 개선시키는 유기 EL 소자를 제공하는 것에 있다.
즉, 유기 EL 소자에 적합한 캐핑층의 재료에 있어서의 물리적인 특성으로는, (1) 흡광 계수가 높은 것, (2) 굴절률이 높은 것, (3) 증착이 가능한 것, (4) 박막 상태가 안정적인 것, (5) 유리 전이 온도가 높은 것을 들 수 있다. 또, 본 발명이 제공하는 유기 EL 소자의 특성으로는, (1) 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광을 흡수하는 것, (2) 광의 취출 효율이 높은 것, (3) 색 순도의 저하가 없는 것, (4) 경시 변화하지 않고 광을 투과시키는 것, (5) 장수명인 것을 들 수 있다.
그래서 본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, 아릴아민계 재료가 박막의 안정성이나 내구성이 우수한 것에 주목하여, 굴절률이 높은 특정한 벤조아졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로부터, 농도 10-5 mol/L 의 흡수 스펙트럼에 있어서 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 범위에 있어서의 흡광도가 높은 재료를 설계하고, 캐핑층을 구성하는 재료로서 사용한 유기 EL 소자를 제조하고, 소자의 특성 평가를 예의 실시한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의하면, 이하의 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물 및 그것을 사용한 유기 EL 소자와 전자 기기 또는 전자 소자가 제공된다.
1) 하기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
[화학식 1]
상기 일반식 (a-1) 중, A, B, C, 및 D 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 하기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. 단, A, B, C, 또는 D 중 적어도 1 개는 하기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기인 것으로 한다. L 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가 기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가 기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가 기를 나타내고, A, B, C, 또는 D 와, 단결합, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여, 고리를 형성해도 된다. m 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, m 이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 L 은 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
[화학식 2]
상기 구조식 (b-1) 중, Y 는 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. 단, 복수의 Y 중, 적어도 1 개의 Y 는 질소 원자인 것으로 한다. R 은 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 복수의 R 중, 어느 1 개가 상기 일반식 (a-1) 과의 결합 부위로서의 연결기로서, 수소 원자, 중수소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다.
2) 상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 및 D 가, 상기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기, 치환 혹은 무치환의 페닐기, 치환 혹은 무치환의 비페닐기, 치환 혹은 무치환의 나프틸기, 치환 혹은 무치환의 페난트레닐기, 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조푸라닐기, 치환 혹은 무치환의 벤조티에닐기, 치환 혹은 무치환의 인돌릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조이미다졸릴기, 치환 혹은 무치환의 이미다조피리딜기, 치환 혹은 무치환의 벤조옥사졸릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조티아졸릴기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 디벤조티에닐기인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
3) 상기 구조식 (b-1) 이, 하기 구조식 (b-2) 또는 구조식 (b-3) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 또는 2) 에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
[화학식 3]
[화학식 4]
상기 구조식 (b-2) 또는 구조식 (b-3) 중, R 은 상기 구조식 (b-1) 에서 정의하는 바와 같다.
4) 상기 일반식 (a-1) 중의 L 이, 치환 혹은 무치환의 페닐렌기, 치환 혹은 무치환의 비페닐렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 나프틸렌기인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 3) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
5) 상기 일반식 (a-1) 중의 m 이, 1 또는 2 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 4) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
6) 상기 구조식 (b-1) 이 하기 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 5) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 중, R 은 상기 구조식 (b-1) 에서 정의하는 바와 같다.
7) 상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 또는 D 중 어느 1 개만이, 상기 구조식 (b-4) 또는 상기 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
8) 상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 또는 D 중 어느 2 개가, 상기 구조식 (b-4) 또는 상기 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
9) 상기 일반식 (a-1) 중의 A 및 B 가, 상기 구조식 (b-4) 또는 상기 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
10) 상기 일반식 (a-1) 중의 A 및 C 가, 상기 구조식 (b-4) 또는 상기 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 상기 1) 내지 6) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
11) 적어도 양극 전극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 음극 전극 및 캐핑층을 이 순서로 갖는 유기 EL 소자에 있어서, 상기 캐핑층이 상기 1) ∼ 10) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 유기 EL 소자.
12) 상기 캐핑층의 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 파장 범위 내에 있어서의 소쇠 계수가 0.2 이상이고, 또한 상기 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물의 농도 10-5 mol/L 의 흡수 스펙트럼에 있어서의 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 파장 범위 내에 있어서의 흡광도가 0.2 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 11) 에 기재된 유기 EL 소자.
13) 상기 캐핑층의 굴절률이, 그 캐핑층을 투과하는 광의 파장이 450 ㎚ ∼ 750 ㎚ 의 범위 내에 있어서, 1.85 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 11) 또는 12) 에 기재된 유기 EL 소자.
14) 상기 캐핑층이 2 종류 이상의 화합물을 포함하는 적층 또는 혼합층으로 이루어지는 경우, 적어도 1 종류의 화합물은, 상기 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물인 것을 특징으로 하는, 상기 11) 내지 13) 중 어느 하나에 기재된 유기 EL 소자.
15) 1 쌍의 전극과 그 사이에 놓여진 적어도 1 층의 유기층을 갖는 전자 기기 또는 전자 소자에 있어서, 상기 유기층이 상기 1) ∼ 10) 중 어느 하나에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기 또는 전자 소자.
일반식 (a-1), 구조식 (b-1) 중의 A, B, C, D, R 로 나타내는「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」,「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」, 또는「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」에 있어서의「방향족 탄화수소기」,「방향족 복소 고리기」또는「축합 다고리 방향족기」로는, 구체적으로, 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 피리딜기, 피리미디닐기, 트리아지닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 티에닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 나프티리디닐기, 페난트롤리닐기, 아크리디닐기, 및 카르볼리닐기 등 외에, 탄소수 6 ∼ 30 으로 이루어지는 아릴기, 또는 탄소수 2 ∼ 20 으로 이루어지는 헤테로아릴기에서 선택된다.
일반식 (a-1) 중의 L 로 나타내는「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가 기」,「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가 기」, 또는「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가 기」의「방향족 탄화수소의 2 가 기」,「방향족 복소 고리의 2 가 기」, 또는「축합 다고리 방향족의 2 가 기」에 있어서의「방향족 탄화수소」,「방향족 복소 고리」, 또는「축합 다고리 방향족」으로는, 구체적으로, 벤젠, 비페닐, 터페닐, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 플루오렌, 피리딘, 피리미딘, 퀴놀린, 벤조푸란, 벤조티오펜, 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 디벤조푸란, 디벤조티오펜, 페난트롤린 등을 들 수 있다. 그리고, 일반식 (a-1) 중의 L 로 나타내는「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가 기」,「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가 기」, 또는「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가 기」의「방향족 탄화수소의 2 가 기」,「방향족 복소 고리의 2 가 기」, 또는「축합 다고리 방향족의 2 가 기」는, 상기「방향족 탄화수소」,「방향족 복소 고리」, 또는「축합 다고리 방향족」으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기를 나타낸다.
구조식 (b-1) 중의 R 로 나타내는「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」,「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기」,「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」,「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」,「치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기」, 또는「치환 혹은 무치환의 아릴옥시기」에 있어서의「탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」,「탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기」,「탄소 원자수 2 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」,「탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」,「탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기」, 또는「아릴옥시기」로는, 구체적으로, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, n-펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 비닐기, 알릴기, 이소프로페닐기, 2-부테닐기, 메틸옥시기, 에틸옥시기, n-프로필옥시기, 시클로펜틸옥시기, 시클로헥실옥시기, 1-아다만틸옥시기, 페닐옥시기, 톨릴옥시기, 및 비페닐옥시기 등을 들 수 있다.
일반식 (a-1), 구조식 (b-1) 중의 A, B, C, D, L, R 로 나타내는「치환 방향족 탄화수소기」,「치환 방향족 복소 고리기」,「치환 축합 다고리 방향족기」,「치환기를 갖는 방향족 탄화수소의 2 가 기」,「치환기를 갖는 방향족 복소 고리의 2 가 기」,「치환기를 갖는 축합 다고리 방향족의 2 가 기」,「치환기를 갖는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기」,「치환기를 갖는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기」,「치환기를 갖는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기」,「치환기를 갖는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기」,「치환기를 갖는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기」, 또는「치환 아릴옥시기」에 있어서의「치환기」로는, 구체적으로, 중수소 원자, 시아노기, 니트로기 ; 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등의 할로겐 원자 ; 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등의 실릴기 ; 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기 ; 메틸옥시기, 에틸옥시기, 프로필옥시기 등의 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기 ; 비닐기, 알릴기 등의 알케닐기 ; 페닐옥시기, 톨릴옥시기 등의 아릴옥시기 ; 벤질옥시기, 페네틸옥시기 등의 아릴알킬옥시기 ; 페닐기, 비페닐릴기, 터페닐릴기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트레닐기, 플루오레닐기, 스피로비플루오레닐기, 인데닐기, 피레닐기, 페릴레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기 등의 방향족 탄화수소기 혹은 축합 다고리 방향족기 ; 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기, 피롤릴기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 카르바졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 퀴녹살리닐기, 벤조이미다졸릴기, 피라졸릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르볼리닐기 등 외에, 탄소수 6 ∼ 30 으로 이루어지는 아릴기, 또는 탄소수 2 ∼ 20 으로 이루어지는 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 치환기는 추가로, 상기 예시한 치환기가 치환하고 있어도 된다. 또, 이들 치환기와 치환한 방향 고리 또는 동일한 방향 고리에 복수 치환된 치환기끼리가 단결합, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 된다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, L 로는, 치환 혹은 무치환의 벤젠으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (페닐렌기), 치환 혹은 무치환의 비페닐로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (비페닐렌기), 또는 치환 혹은 무치환의 나프탈렌으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (나프틸렌기) 가 바람직하고, 무치환의 벤젠으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (페닐렌기), 무치환의 비페닐로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (비페닐렌기), 또는 무치환의 나프탈렌으로부터 수소 원자를 2 개 제거하여 생기는 2 가 기 (나프틸렌기) 가 보다 바람직하다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, L 은 A, B, C, 또는 D 와, 단결합, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여, 고리를 형성해도 된다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, L 의 개수 m 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내는데, m 은 1 또는 2 인 것이 바람직하다. 또, m 이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 L 은 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, A, B, C, 및 D 로 나타내는「치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기」,「치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기」, 또는「치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기」에 있어서의「방향족 탄화수소기」,「방향족 복소 고리기」또는「축합 다고리 방향족기」로는, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트레닐기, 카르바졸릴기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 벤조이미다졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 디벤조푸라닐기, 또는 디벤조티에닐기가 바람직하다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, 상기 구조식 (b-1) 에 있어서의 Y 는, 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. 단, 복수의 Y 중, 적어도 1 개는 질소 원자인 것으로 한다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, A, B, C, 및 D 중 적어도 1 개는 상기 구조식 (b-1) 인데, A, B, C, 및 D 중 어느 1 개만, 혹은 어느 2 개 (예를 들어, A 및 B, 혹은 A 및 C) 가 구조식 (b-1) 인 것이 바람직하다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물에 있어서, 상기 구조식 (b-1) 로는, 구조식 (b-2), (b-3), (b-4), 또는 (b-5) 인 것이 바람직하고, (b-4) 또는 (b-5) 인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 상기 캐핑층의 두께는, 30 ㎚ 내지 120 ㎚ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 40 ㎚ 내지 80 ㎚ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 상기 캐핑층을 투과하는 광의 파장이 450 ㎚ 내지 750 ㎚ 의 범위 내에 있어서의, 상기 캐핑층의 굴절률이 1.85 이상인 것이 바람직하고, 1.88 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.90 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 광의 파장이 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 범위 내에 있어서의, 상기 캐핑층의 소쇠 계수가 0.2 이상인 것이 바람직하고, 0.4 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.8 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 바람직하게 사용되는 상기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로는, 농도 10-5 mol/L 의 흡수 스펙트럼에 있어서의 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 파장 범위 내에 있어서의 흡광도가 0.2 이상인 것이 바람직하고, 0.3 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.4 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 상기 캐핑층을 2 종류 이상의 상이한 구성 재료를 적층 또는 혼합한 층으로 함으로써 제조해도 되고, 그 경우의 그 구성 재료로서, 적어도 1 종류는 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은, (1) 흡광 계수가 높고, (2) 파장 450 ㎚ ∼ 750 ㎚ 의 범위 내에 있어서 굴절률이 높고, (3) 증착이 가능하고, (4) 박막 상태가 안정적이고, (5) 내열성이 높기 때문에, 캐핑층으로서 유기 EL 소자의 투명 또는 반투명 전극의 외측에 형성한 경우, 전극보다 굴절률이 높은 캐핑층으로서 사용함으로써, 광의 취출 효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 소자 내부의 재료 열화를 방지하여, 휘도, 발광 효율, 전력 효율 및 수명을 향상시킬 수 있는 유기 EL 소자를 얻는 것을 가능하게 하였다.
도 1 은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-1) ∼ (1-12) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-13) ∼ (1-23) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-24) ∼ (1-35) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-36) ∼ (1-47) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-48) ∼ (1-57) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-58) ∼ (1-69) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 실시예 10 ∼ 15, 비교예 1 ∼ 2 의 유기 EL 소자 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-13) ∼ (1-23) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-24) ∼ (1-35) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-36) ∼ (1-47) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-48) ∼ (1-57) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로서, 화합물 (1-58) ∼ (1-69) 의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 실시예 10 ∼ 15, 비교예 1 ∼ 2 의 유기 EL 소자 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은 신규 화합물인데, 이들 화합물의 주골격인 아자벤조옥사졸 유도체는, 이하와 같이, 그 자체 공지된 수법에 의해 합성을 할 수 있다 (예를 들어, 비특허문헌 4 참조). 또한, 합성된 할로겐화 아자벤조옥사졸 유도체와 아릴아민을 구리 촉매나 팔라듐 촉매 등에 의한 커플링 반응을 실시함으로써, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 합성할 수 있다. 그 밖에, 할로겐화 아자벤조옥사졸 유도체를 보론산에스테르 유도체로 유도한 후, 할로겐화 아릴아민과의 커플링 반응을 실시함으로써, 동일하게 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 합성할 수 있다 (예를 들어, 비특허문헌 5, 및 비특허문헌 6 참조).
[화학식 7]
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물 중에서, 바람직한 화합물의 구체예를 도 1 ∼ 도 6 에 나타내지만, 이들 화합물에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물의 정제는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제, 실리카 겔, 활성탄, 활성 백토 등에 의한 흡착 정제, 용매에 의한 재결정 정제법이나 정석 정제법 등, 유기 화합물의 정제에 사용되는 공지된 방법으로 실시할 수 있으며, 최종적으로는 승화 정제법 등에 의한 정제를 실시하였다. 화합물의 동정은 NMR 분석에 의해 실시하였다. 물성값으로서, 융점과 유리 전이점 (Tg), 굴절률과 소쇠 계수, 및 흡광도의 측정을 실시하였다. 융점은 증착성의 지표가 되는 것이고, 유리 전이점 (Tg) 은 박막 상태의 안정성의 지표가 되고, 굴절률과 소쇠 계수는 광의 취출 효율의 향상에 관한 지표가 되고, 흡광도는 색 순도나 내광성에 관한 지표가 되는 것이다.
융점과 유리 전이점 (Tg) 은, 분체를 사용하여 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·AXS 제조, DSC3100SA) 에 의해 측정하였다.
굴절률과 소쇠 계수는, 실리콘 기판 상에 80 ㎚ 의 박막을 제조하고, 분광 측정 장치 (필메트릭스사 제조, F10-RT-UV) 를 사용하여 측정하였다.
흡광도는, 톨루엔 용매로 농도 10-5 mol/L 로 조제하고, 또, 흡광 계수는 톨루엔 용액으로 농도 5.0 × 10-6 mol/L, 1.0 × 10-5 mol/L, 1.5 × 10-5 mol/L, 2.0 × 10-5 mol/L 의 4 종류의 농도로 조제하고, 자외 가시 근적외 분광 광도계 (니혼 분광 제조, V-650) 를 사용하여 측정하였다.
본 발명의 유기 EL 소자의 구조로는, 예를 들어, 톱 이미션 구조의 발광 소자의 경우, 유리 기판 상에 순차적으로 양극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 음극 및 캐핑층으로 이루어지는 것, 또, 양극과 정공 수송층 사이에 정공 주입층을 갖는 것, 정공 수송층과 발광층 사이에 전자 저지층을 갖는 것, 발광층과 전자 수송층 사이에 정공 저지층을 갖는 것, 전자 수송층과 음극 사이에 전자 주입층을 갖는 것을 들 수 있다. 이들 다층 구조에 있어서는 유기층을 몇 층인가 생략 혹은 겸하는 것이 가능하며, 예를 들어 정공 주입층과 정공 수송층을 겸한 구성, 정공 수송층과 전자 저지층을 겸한 구성, 정공 저지층과 전자 수송층을 겸한 구성, 전자 수송층과 전자 주입층을 겸한 구성으로 하는 것 등도 할 수 있다. 또, 동일한 기능을 갖는 유기층을 2 층 이상 적층한 구성으로 하는 것도 가능하며, 정공 수송층을 2 층 적층한 구성, 발광층을 2 층 적층한 구성, 전자 수송층을 2 층 적층한 구성, 캐핑층을 2 층 적층한 구성 등도 할 수 있다.
유기 EL 소자의 각 층의 막두께의 합계는, 200 ㎚ ∼ 750 ㎚ 정도가 바람직하고, 350 ㎚ ∼ 600 ㎚ 정도가 보다 바람직하다. 또, 캐핑층의 막두께는, 예를 들어, 30 ㎚ ∼ 120 ㎚ 가 바람직하고, 40 ㎚ ∼ 80 ㎚ 가 보다 바람직하다. 이 경우, 양호한 광의 취출 효율이 얻어진다. 또한, 캐핑층의 막두께는, 발광 소자에 사용하는 발광 재료의 종류, 캐핑층 이외의 유기 EL 소자의 두께 등에 따라, 적절히 변경할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 양극으로는, ITO 나 금과 같은 일함수가 큰 투명 전극 재료가 사용된다.
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 주입층으로서, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 2 개 이상, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가 기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 예를 들어, 벤지딘 유도체 등의 분자 중에 트리페닐아민 구조를 2 개, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가 기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물 ; 스타버스트형의 트리페닐아민 유도체 ; 다양한 트리페닐아민 4 량체 등의 재료가 바람직하다. 또, 구리프탈로시아닌으로 대표되는 포르피린 화합물 ; 헥사시아노아자트리페닐렌과 같은 억셉터성의 복소 고리 화합물 ; 도포형의 고분자 재료 등을 사용할 수 있다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 타재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 수송층으로서, N,N'-디페닐-N,N'-디(m-톨릴)벤지딘 (TPD) 이나 N,N'-디페닐-N,N'-디(α-나프틸)벤지딘 (NPD), N,N,N',N'-테트라비페닐릴벤지딘 등의 벤지딘 유도체 ; 1,1-비스[4-(디-4-톨릴아미노)페닐]시클로헥산 (TAPC) 등의 분자 중에 트리페닐아민 구조를 2 개, 단결합 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가 기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물이나, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 1 개만 갖는 아릴아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 분자 중에 트리페닐아민 구조를 3 개 이상, 단결합, 또는 헤테로 원자를 포함하지 않는 2 가 기로 연결한 구조를 갖는 아릴아민 화합물, 예를 들어, 다양한 트리페닐아민 3 량체 및 4 량체 등을 사용하는 것이 바람직하다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 또, 정공의 주입·수송층으로서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) (PEDOT)/폴리(스티렌술포네이트) (PSS) 등의 도포형의 고분자 재료를 사용할 수 있다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
또, 정공 주입층 혹은 정공 수송층에 있어서, 그 층에 통상적으로 사용되는 재료에 대하여, 추가로 트리스브로모페닐아민헥사클로로안티몬, 라디알렌 유도체 (예를 들어, 특허문헌 3 참조) 등을 P 도핑한 것이 바람직하다. 또, TPD 등의 벤지딘 유도체의 구조를 그 부분 구조에 갖는 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 저지층으로서, 4,4',4"-트리(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (TCTA), 9,9-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]플루오렌, 1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠 (mCP), 2,2-비스(4-카르바졸-9-일-페닐)아다만탄 (Ad-Cz) 등의 카르바졸 유도체 ; 9-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-9-[4-(트리페닐실릴)페닐]-9H-플루오렌으로 대표되는 트리페닐실릴기와 트리아릴아민 구조를 갖는 화합물 등의 전자 저지 작용을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 발광층으로서, Alq3 을 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 외에, 각종 금속 착물, 안트라센 유도체, 비스스티릴벤젠 유도체, 피렌 유도체, 옥사졸 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체 등을 사용할 수 있다. 또, 발광층을 호스트 재료와 도펀트 재료로 구성해도 되며, 호스트 재료로서, 안트라센 유도체가 바람직하게 사용되지만, 그 밖에, 상기 발광 재료에 추가하여, 인돌 고리를 축합 고리의 부분 구조로서 갖는 복소 고리 화합물, 카르바졸 고리를 축합 고리의 부분 구조로서 갖는 복소 고리 화합물, 카르바졸 유도체, 티아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 폴리디알킬플루오렌 유도체 등을 사용할 수 있다. 또 도펀트 재료로는, 퀴나크리돈, 쿠마린, 루브렌, 페릴렌 및 그것들의 유도체, 벤조피란 유도체, 로다민 유도체, 아미노스티릴 유도체 등을 사용할 수 있다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다.
또, 발광 재료로서 인광 발광체를 사용하는 것도 가능하다. 인광 발광체로는, 이리듐이나 백금 등의 금속 착물의 인광 발광체를 사용할 수 있다. Ir(ppy)3 등의 녹색의 인광 발광체, FIrpic, FIr6 등의 청색의 인광 발광체, Btp2Ir(acac) 등의 적색의 인광 발광체 등이 사용되고, 이 때의 호스트 재료로는 정공 주입·수송성의 호스트 재료로서 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐 (CBP) 이나 TCTA, mCP 등의 카르바졸 유도체를 사용할 수 있다. 전자 수송성의 호스트 재료로서, p-비스(트리페닐실릴)벤젠 (UGH2) 이나 2,2',2"-(1,3,5-페닐렌)-트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) (TPBI) 등을 사용할 수 있고, 고성능의 유기 EL 소자를 제조할 수 있다.
인광성의 발광 재료의 호스트 재료에 대한 도프는 농도 소광을 피하기 위해, 발광층 전체에 대하여 1 ∼ 30 중량 퍼센트의 범위에서, 공증착에 의해 도프하는 것이 바람직하다.
또, 발광 재료로서 PIC-TRZ, CC2TA, PXZ-TRZ, 4CzIPN 등의 CDCB 유도체 등의 지연 형광을 방사하는 재료를 사용하는 것도 가능하다 (예를 들어, 비특허문헌 7 참조). 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 정공 저지층으로서, 바소쿠프로인 (BCP) 등의 페난트롤린 유도체나, 알루미늄 (III) 비스(2-메틸-8-퀴놀리나토)-4-페닐페놀레이트 (BAlq) 등의 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물, 각종 희토류 착물, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 피리미딘 유도체, 옥사디아졸 유도체, 벤조아졸 유도체 등, 정공 저지 작용을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 이들 재료는 전자 수송층의 재료를 겸해도 된다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 수송층으로서, Alq3, BAlq 를 비롯한 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물 외에, 각종 금속 착물, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 피리미딘 유도체, 옥사디아졸 유도체, 피리딘 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 벤조아졸 유도체, 티아디아졸 유도체, 안트라센 유도체, 카르보디이미드 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리도인돌 유도체, 페난트롤린 유도체, 실롤 유도체 등을 사용할 수 있다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 전자 주입층으로서, 불화리튬, 불화세슘 등의 알칼리 금속염, 불화마그네슘 등의 알칼리 토금속염, 리튬퀴놀리놀 등의 퀴놀리놀 유도체의 금속 착물, 산화알루미늄 등의 금속 산화물, 혹은 이테르븀 (Yb), 사마륨 (Sm), 칼슘 (Ca), 스트론튬 (Sr), 세슘 (Cs) 등의 금속 등을 사용할 수 있지만, 전자 수송층과 음극의 바람직한 선택에 있어서는, 이것을 생략할 수 있다.
또한, 전자 주입층 혹은 전자 수송층에 있어서, 그 층에 통상적으로 사용되는 재료에 대하여, 추가로 세슘 등의 금속을 N 도핑한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 유기 EL 소자의 음극으로서, 알루미늄과 같은 일함수가 낮은 전극 재료나, 마그네슘은 합금, 마그네슘칼슘 합금, 마그네슘인듐 합금, 알루미늄마그네슘 합금과 같은, 보다 일함수가 낮은 합금이나 ITO, IZO 등이 전극 재료로서 사용된다. 본 발명의 일례로 하는 톱 이미션 구조의 유기 EL 소자에 있어서, 광이 발광 소자로부터 외부로 취출되는 방향에 있는 음극은, 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다.
본 발명의 유기 EL 소자의 캐핑층으로서, 상기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조아졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 캐핑층을 투과하는 광의 파장이 450 ㎚ 내지 750 ㎚ 의 범위 내에 있어서의, 상기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조아졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물을 구성 재료로 하는 캐핑층의 굴절률이 1.85 이상인 것이 바람직하고, 1.88 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.90 이상인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조아졸 고리 구조를 갖는 아민 화합물을 유기 EL 소자의 캐핑층으로서 사용하는 경우, 단독으로 성막해도 되지만, 2 종류 이상의 화합물을 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다.
본 발명의 유기 EL 소자의 캐핑층이 2 종류 이상의 화합물로 이루어지는 적층 또는 혼합한 층인 경우, 구성 재료로서 적어도 1 종류의 화합물은 상기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물로 하는 유기 EL 소자인 것이 바람직하다. 이것들은, 단독으로 성막해도 되지만, 다른 재료와 함께 혼합하여 성막한 단층으로 하여 사용해도 되며, 단독으로 성막한 층끼리, 혼합하여 성막한 층끼리, 또는 단독으로 성막한 층과 혼합하여 성막한 층의 적층 구조로 해도 된다. 이들 재료는 증착법 외에, 스핀 코트법이나 잉크젯법 등의 공지된 방법에 의해 박막 형성을 실시할 수 있다.
캐핑층의 굴절률은, 인접하는 전극의 굴절률보다 큰 것이 바람직하다. 즉, 캐핑층에 의해, 유기 EL 소자에 있어서의 광의 취출 효율은 향상되는데, 그 효과는 캐핑층과 캐핑층에 접하고 있는 재료의 계면에서의 반사율이 큰 쪽이, 광 간섭의 효과가 크기 때문에 유효하다. 그 때문에, 캐핑층의 굴절률은, 인접하는 전극의 굴절률보다 큰 쪽이 바람직하며, 굴절률이 1.70 이상이면 되지만, 1.85 이상인 것이 바람직하고, 1.88 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.90 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기에서는, 톱 이미션 구조의 유기 EL 소자에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 보텀 이미션 구조의 유기 EL 소자나, 상부 및 바닥부의 양방으로부터 발광하는 듀얼 이미션 구조의 유기 EL 소자에 대해서도, 동일하게 적용할 수 있다. 이들의 경우, 광이 발광 소자로부터 외부로 취출되는 방향에 있는 전극은, 투명 또는 반투명한 것이 바람직하다.
실시예
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 그 요지를 넘지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
<화합물 (1-1) 의 합성>
반응 용기에, 디페닐벤지딘 : 6.2 g, 2-(4-브로모페닐)옥사졸로[5,4-b]피리딘 : 11.15 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 3.9 g, 아세트산팔라듐 (II) : 0.17 g, 트리-tert-부틸포스핀 (50 % 톨루엔 용액) : 0.3 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 분산 세정을 실시하고, 불용물을 여과에 의해 제거하고, 여과액을 농축시켜 조제물 (粗製物) 을 얻었다. 조제물을 모노클로로벤젠/아세톤의 혼합 용매를 사용한 정석 정제를 실시하여, 화합물 (1-1) 의 황색 분체 : 5.5 g (수율 41.2 %) 을 얻었다.
[화학식 8]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 32 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 2
<화합물 (1-24) 의 합성>
반응 용기에, 페닐-(4'-브로모비페닐-4-일)-4-(2-벤조옥사졸릴)페닐아민 : 8.0 g, 페닐-4-(옥사졸로[5,4-b]피리딘-2-일)페닐아민 : 4.9 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 2.2 g, 트리디벤질리덴아세톤팔라듐 (0) : 0.4 g, 트리-tert-부틸포스핀 (50 % 톨루엔 용액) : 0.4 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 불용물을 여과에 의해 제거하고, 여과액을 농축시켜 조제물을 얻었다. 조제물을 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제 (디클로로메탄/아세트산에틸의 혼합 용매) 를 실시하여, 화합물 (1-24) 의 황색 분체 : 5.6 g (수율 49.6 %) 을 얻었다.
[화학식 9]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 33 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 3
<화합물 (1-52) 의 합성>
반응 용기에, 1-브로모-4-요오도벤젠 : 7.0 g, 페닐-4-(옥사졸로[5,4-b]피리딘-2-일)페닐아민 : 15.6 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 7.1 g, 트리디벤질리덴아세톤팔라듐 (0) : 0.9 g, 트리-tert-부틸포스핀 : 0.4 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 분산 세정을 실시하여, 조제물을 얻었다. 조제물을 모노클로로벤젠/아세톤의 혼합 용매를 사용한 정석 정제를 실시하여, 화합물 (1-52) 의 황색 분체 : 8.8 g (수율 55.1 %) 을 얻었다.
[화학식 10]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 28 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 4
<화합물 (1-55) 의 합성>
반응 용기에, 2,6-디브로모나프탈렌 : 5.0 g, 페닐-4-(옥사졸로[5,4-b]피리딘-2-일)페닐아민 : 11.1 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 5.1 g, 트리디벤질리덴아세톤팔라듐 (0) : 0.6 g, 트리-tert-부틸포스핀 : 0.3 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 분산 세정을 실시하여, 조제물을 얻었다. 조제물을 모노클로로벤젠/아세톤의 혼합 용매를 사용한 정석 정제를 실시하여, 화합물 (1-55) 의 황색 분체 : 7.9 g (수율 53.1 %) 을 얻었다.
[화학식 11]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 30 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 5
<화합물 (1-56) 의 합성>
반응 용기에, 2,7-디브로모나프탈렌 : 6.0 g, 페닐-4-(옥사졸로[5,4-b]피리딘-2-일)페닐아민 : 13.3 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 6.1 g, 트리디벤질리덴아세톤팔라듐 (0) : 0.8 g, 트리-tert-부틸포스핀 : 0.3 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 분산 세정을 실시하여, 조제물을 얻었다. 조제물을 모노클로로벤젠/아세톤의 혼합 용매를 사용한 정석 정제를 실시하여, 화합물 (1-56) 의 황색 분체 : 8.1 g (수율 55.1 %) 을 얻었다.
[화학식 12]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 30 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 6
<화합물 (1-57) 의 합성>
반응 용기에, 4,4"-디요오도-p-터페닐 : 7.1 g, 페닐-4-(옥사졸로[5,4-b]피리딘-2-일)페닐아민 : 9.2 g, 나트륨-tert-부톡시드 : 4.2 g, 트리디벤질리덴아세톤팔라듐 (0) : 0.4 g, 트리-tert-부틸포스핀 (50 % 톨루엔 용액) : 0.3 g 을 첨가하고, 톨루엔 용액 중에서 하룻밤 환류 교반하였다. 반응 종료 후, 분산 세정을 실시하고, 불용물을 여과에 의해 제거하고, 여과액을 농축시켜 조제물을 얻었다. 조제물을 칼럼 크로마토그래프에 의한 정제 (디클로로메탄/아세트산에틸의 혼합 용매) 를 실시하여, 화합물 (1-57) 의 황색 분체 : 6.8 g (수율 58.6 %) 을 얻었다.
[화학식 13]
얻어진 황색 분체에 대해 NMR 을 사용하여 구조를 동정하였다.
1H-NMR (CDCl3) 로 이하의 36 개의 수소의 시그널을 검출하였다.
실시예 7
일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물에 대해, 고감도 시차 주사 열량계 (브루커·AXS 제조, DSC3100SA) 에 의해 융점과 유리 전이점 (Tg) 을 측정하였다. 측정 결과를 이하에 나타냈다.
융점
유리 전이점 (Tg)
화합물 (1-1)
279.6 ℃
136.7 ℃
화합물 (1-24) 관측되지 않음
131.5 ℃
화합물 (1-52)
280.6 ℃
120.4 ℃
화합물 (1-55)
301.0 ℃
143.1 ℃
화합물 (1-56)
251.1 ℃
141.6 ℃
화합물 (1-57)
300.2 ℃
144.3 ℃
이와 같이, 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은 100 ℃ 이상의 유리 전이점을 갖고 있어, 박막 상태가 안정적인 것을 나타내는 것이다.
실시예 8
일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 사용하여, 실리콘 기판 상에 막두께 80 ㎚ 의 증착막을 제조하고, 분광 측정 장치 (필메트릭스사 제조, F10-RT-UV) 를 사용하여, 파장 450 ㎚, 750 ㎚ 에 있어서의 굴절률 n, 및 파장 400 ㎚, 410 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수 k 를 측정하였다. 비교를 위해, 하기 구조식의 비교 화합물 (2-1) 및 Alq3 에 대해서도 측정하였다 (예를 들어, 특허문헌 4 참조). 측정 결과를 표 1 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 14]
이와 같이, 파장 450 ㎚ 에 있어서의 굴절률은, 종래의 재료인 Alq3 및 비교 화합물 (2-1) 에서는 각각 1.88, 1.93 인 것에 대하여, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물에서는 2.35 ∼ 2.58 로 큰 값을 나타내고 있다. 또, 파장 750 ㎚ 에 있어서의 굴절률은, 종래의 재료인 Alq3 및 비교 화합물 (2-1) 에서는 각각 1.73, 1.78 인 것에 대하여, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물에서는 1.88 ∼ 1.92 로 1.85 이상의 큰 값을 나타내고 있다. 이 점은 본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 캐핑층의 구성 재료로 함으로써, 유기 EL 소자에 있어서의 광의 취출 효율의 향상을 기대할 수 있는 것을 나타내는 것이다.
또, 파장 400 ㎚ ∼ 410 ㎚ 에 있어서의 소쇠 계수가, 종래의 재료인 Alq3 및 비교 화합물 (2-1) 에서는 0.06 ∼ 0.16 인 것에 대하여, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물에서는 0.80 ∼ 1.09 로 0.2 이상의 큰 값을 나타내고 있다. 이 점은, 본 발명의 유기 EL 소자에 바람직하게 사용되는 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 사용하여 형성하는 캐핑층은, 태양광의 파장 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 광을 양호하게 흡광하여, 소자 내부의 재료에 영향을 보다 주지 않는 것을 나타내는 것이다.
실시예 9
일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 사용하고, 톨루엔 용액으로 농도 10-5 mol/L 로 조제하여 파장 400 ㎚, 및 410 ㎚ 에 있어서의 흡광도를, 자외 가시 근적외 분광 광도계 (니혼 분광 제조, V-650) 를 사용하여 측정하였다. 흡광 계수는 톨루엔 용액으로 농도 5 × 10-6 mol/L, 1 × 10-5 mol/L, 1.5 × 10-5 mol/L, 및 2.0 × 10-5 mol/L 의 4 종류의 농도로 조제하고, 자외 가시 근적외 분광 광도계 (니혼 분광 제조, V-650) 를 사용하여 측정하고, 검량선으로부터 흡광 계수를 산출하였다. 비교를 위해, 상기 구조식의 비교 화합물 (2-1) 및 Alq3 에 대해서도 동일하게 측정하였다. 측정 결과를 표 2 에 정리하여 나타냈다.
이와 같이, 파장 400 ㎚, 및 410 ㎚ 에 있어서의 흡광도는, 종래의 재료인 Alq3 및 비교 화합물 (2-1) 에서는 0.02 ∼ 0.07 인 것에 대하여, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물에서는 0.49 ∼ 1.42 로 0.2 이상의 큰 값을 나타내고 있다. 이 점은, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은 태양광의 파장 400 ㎚ ∼ 410 ㎚ 의 광을 양호하게 흡광하는 것을 나타내는 것이다.
또, 흡광 계수에 관해서도, 본 발명의 화합물 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은 100000 이상의 값을 갖고 있어, 비교 화합물의 흡광 계수와 비교하여 1 자릿수 이상 큰 값의 흡광 계수를 갖고 있다. 즉, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은, 동일한 농도 조건이면 양호하게 광을 흡광하는 것을 나타내는 것이며, 박막에 있어서 후막화할수록 양호하게 흡광하여, 내광성이 우수한 재료인 것을 나타내는 것이다.
실시예 10
유기 EL 소자는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 (1) 상에 투명 양극 (2) 으로서 반사 ITO 전극을 미리 형성한 것 상에, 정공 주입층 (3), 정공 수송층 (4), 발광층 (5), 전자 수송층 (6), 전자 주입층 (7), 음극 (8), 캐핑층 (9) 의 순서로 증착하여 제조하였다.
구체적으로는, 유리 기판 (1) 상에 금속 양극 (2) 으로서, 막두께 50 ㎚ 의 ITO, 막두께 100 ㎚ 의 은 합금의 반사막, 막두께 5 ㎚ 의 ITO 를 순서대로 성막한 것을, 이소프로필알코올 중에서 초음파 세정을 20 분간 실시한 후, 250 ℃ 로 가열된 핫 플레이트 상에서 10 분간 건조를 실시하였다. 그 후, UV 오존 처리를 2 분간 실시한 후, 이 ITO 가 부착된 유리 기판을 진공 증착기 내에 장착하고, 0.001 Pa 이하까지 감압하였다. 계속해서, 투명 양극 (2) 을 덮도록 정공 주입층 (3) 으로서, 하기 구조식의 전자 억셉터 (Acceptor-1) 과 하기 구조식의 화합물 (3-1) 을, 증착 속도비가 Acceptor-1 : 화합물 (3-1) = 3 : 97 이 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막두께 10 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 정공 주입층 (3) 상에, 정공 수송층 (4) 으로서 하기 구조식의 화합물 (3-1) 을 막두께 140 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 정공 수송층 (4) 상에, 발광층 (5) 으로서 하기 구조식의 화합물 (3-2) 와 하기 구조식의 화합물 (3-3) 을, 증착 속도비가 화합물 (3-2) : 화합물 (3-3) = 5 : 95 가 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막두께 20 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 발광층 (5) 상에, 전자 수송층 (6) 으로서 하기 구조식의 화합물 (3-4) 와 하기 구조식의 화합물 (3-5) 를, 증착 속도비가 화합물 (3-4) : 화합물 (3-5) = 50 : 50 이 되는 증착 속도로 2 원 증착을 실시하여, 막두께 30 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 전자 수송층 (6) 상에, 전자 주입층 (7) 으로서 불화리튬을 막두께 1 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 이 전자 주입층 (7) 상에, 음극 (8) 으로서 마그네슘은 합금을 막두께 12 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 마지막으로, 캐핑층 (9) 으로서 실시예 1 의 화합물 (1―1) 을 막두께 60 ㎚ 가 되도록 형성하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[화학식 15]
[실시예 11]
실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 실시예 2 의 화합물 (1-24) 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[실시예 12]
실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 실시예 2 의 화합물 (1-52) 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[실시예 13]
실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 실시예 2 의 화합물 (1-55) 를 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[실시예 14]
실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 실시예 2 의 화합물 (1-56) 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[실시예 15]
실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 실시예 2 의 화합물 (1-57) 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[비교예 1]
비교를 위해, 실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, Alq3 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다.
제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
[비교예 2]
비교를 위해, 실시예 10 에 있어서, 캐핑층 (9) 의 재료로서 실시예 1 의 화합물 (1-1) 대신에, 상기 구조식의 비교 화합물 (2-1) 을 사용한 것 이외에는, 동일한 조건에서 유기 EL 소자를 제조하였다. 제조된 유기 EL 소자에 대해, 대기 중, 상온에서 특성 측정을 실시하였다. 제조된 유기 EL 소자에 직류 전압을 인가한 발광 특성의 측정 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다.
실시예 10 ∼ 15 와 비교예 1 ∼ 2 에서 제조된 유기 EL 소자를 사용하여, 소자 수명을 측정한 결과를 표 3 에 정리하여 나타냈다. 소자 수명은, 10 ㎃/㎠ 의 정전류 구동을 실시하였을 때, 초기 휘도를 100 % 로 하였을 때의 95 % 로 감쇠될 때까지의 시간 (95 % 감쇠) 으로서 측정하였다.
표 3 에 나타내는 바와 같이, 전류 밀도 10 ㎃/㎠ 시에 있어서의 구동 전압은, 비교 화합물을 사용한 비교예 1 ∼ 2 의 소자와 본 발명의 화합물을 사용한 실시예 10 ∼ 15 의 소자에서는 대략 동등한 반면, 휘도, 발광 효율, 전력 효율, 소자 수명에 있어서는, 비교 화합물을 사용한 비교예 1 ∼ 2 의 소자에 대하여, 본 발명의 화합물을 사용한 실시예 10 ∼ 15 의 소자는 현저하게 향상되었다. 이 점은, 캐핑층에 굴절률이 높은 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조아졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 포함함으로써, 유기 EL 소자에 있어서의 광의 취출 효율을 대폭 개선할 수 있는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조아졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물은, 흡광 계수가 높고, 굴절률이 높고, 광의 취출 효율을 대폭 개선할 수 있고, 박막 상태가 안정적이기 때문에, 유기 EL 소자의 캐핑층에 바람직하게 사용되는 화합물로서 우수하다. 그 화합물을 사용하여 유기 EL 소자를 제조함으로써, 높은 효율을 얻을 수 있음과 함께, 태양광의 광을 흡광하여 소자 내부의 재료에 영향을 주지 않기 때문에, 내구성이나 내광성을 개선시킬 수 있다. 또, 청색, 녹색 및 적색 각각의 파장 영역에 있어서 흡수를 갖지 않는 그 화합물을 사용함으로써, 색 순도가 양호하여 선명하고 밝은 화상을 표시하고자 하는 경우에 특히 바람직하다. 예를 들어, 가정 전화 제품이나 조명의 용도로의 전개가 가능해졌다.
1 : 유리 기판
2 : 투명 양극
3 : 정공 주입층
4 : 정공 수송층
5 : 발광층
6 : 전자 수송층
7 : 전자 주입층
8 : 음극
9 : 캐핑층
2 : 투명 양극
3 : 정공 주입층
4 : 정공 수송층
5 : 발광층
6 : 전자 수송층
7 : 전자 주입층
8 : 음극
9 : 캐핑층
Claims (15)
- 하기 일반식 (a-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물.
식 중, A, B, C, 및 D 는 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 하기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. 단, A, B, C, 또는 D 중 적어도 1 개는 하기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기인 것으로 한다. L 은 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소의 2 가 기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리의 2 가 기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족의 2 가 기를 나타내고, A, B, C, 또는 D 와, 단결합, 치환 혹은 무치환의 메틸렌기, 산소 원자 또는 황 원자를 개재하여 서로 결합하여, 고리를 형성해도 된다. m 은 1 ∼ 3 의 정수를 나타내고, m 이 2 이상의 정수인 경우, 복수의 L 은 서로 동일해도 되고 상이해도 된다.
식 중, Y 는 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, C-R 또는 질소 원자를 나타낸다. 단, 복수의 Y 중, 적어도 1 개의 Y 는 질소 원자인 것으로 한다. R 은 각각 서로 동일해도 되고 상이해도 되며, 복수의 R 중, 어느 1 개가 상기 일반식 (a-1) 과의 결합 부위로서의 연결기로서, 수소 원자, 중수소 원자, 염소 원자, 시아노기, 니트로기, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 2 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알케닐기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 1 ∼ 6 의 직사슬형 혹은 분기형의 알킬옥시기, 치환기를 갖고 있어도 되는 탄소 원자수 5 ∼ 10 의 시클로알킬옥시기, 치환 혹은 무치환의 아릴옥시기, 치환 혹은 무치환의 방향족 탄화수소기, 치환 혹은 무치환의 방향족 복소 고리기, 또는 치환 혹은 무치환의 축합 다고리 방향족기를 나타낸다. - 제 1 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 및 D 가, 상기 구조식 (b-1) 로 나타내는 아자벤조옥사졸기를 갖는 1 가 기, 치환 혹은 무치환의 페닐기, 치환 혹은 무치환의 비페닐기, 치환 혹은 무치환의 나프틸기, 치환 혹은 무치환의 페난트레닐기, 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조푸라닐기, 치환 혹은 무치환의 벤조티에닐기, 치환 혹은 무치환의 인돌릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조이미다졸릴기, 치환 혹은 무치환의 이미다조피리딜기, 치환 혹은 무치환의 벤조옥사졸릴기, 치환 혹은 무치환의 벤조티아졸릴기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 디벤조티에닐기인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 L 이, 치환 혹은 무치환의 페닐렌기, 치환 혹은 무치환의 비페닐렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 나프틸렌기인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 m 이, 1 또는 2 인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 6 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 또는 D 중 어느 1 개만이, 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 6 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 A, B, C, 또는 D 중 어느 2 개가, 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 6 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 A 및 B 가, 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 제 6 항에 있어서,
상기 일반식 (a-1) 중의 A 및 C 가, 구조식 (b-4) 또는 구조식 (b-5) 인 것을 특징으로 하는, 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물. - 적어도 양극 전극, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 음극 전극 및 캐핑층을 이 순서로 갖는 유기 일렉트로루미네선스 소자에 있어서, 상기 캐핑층이 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 유기 일렉트로루미네선스 소자.
- 제 11 항에 있어서,
상기 캐핑층의 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 파장 범위 내에 있어서의 소쇠 계수가 0.2 이상이고, 또한 상기 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물의 농도 10-5 mol/L 의 흡수 스펙트럼에 있어서의 400 ㎚ 내지 410 ㎚ 의 파장 범위 내에 있어서의 흡광도가 0.2 이상인 것을 특징으로 하는, 유기 일렉트로루미네선스 소자. - 제 11 항에 있어서,
상기 캐핑층의 굴절률이, 그 캐핑층을 투과하는 광의 파장이 450 ㎚ ∼ 750 ㎚ 의 범위 내에 있어서, 1.85 이상인 것을 특징으로 하는, 유기 일렉트로루미네선스 소자. - 제 11 항에 있어서,
상기 캐핑층이 2 종류 이상의 화합물을 포함하는 적층 또는 혼합층으로 이루어지는 경우, 적어도 1 종류의 화합물은, 상기 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물인 것을 특징으로 하는, 유기 일렉트로루미네선스 소자. - 1 쌍의 전극과 그 사이에 놓여진 적어도 1 층의 유기층을 갖는 전자 기기 또는 전자 소자에 있어서, 상기 유기층이 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 아자벤조옥사졸 고리 구조를 갖는 디아민 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는, 전자 기기 또는 전자 소자.
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