피렌 유도체, 유기 발광 매체, 및 이들을 포함하는 유기 전계 발광 소자

피렌 유도체, 유기 발광 매체, 및 이들을 포함하는 유기 전계 발광 소자{PYRENE DERIVATIVE, ORGANIC LIGHT-EMITTING MEDIUM, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT CONTAINING PYRENE DERIVATIVE OR ORGANIC LIGHT-EMITTING MEDIUM}

본 발명은 피렌 유도체, 유기 발광 매체, 및 이들을 포함하는 유기 전계 발광 소자에 관한 것이다.

유기 물질을 사용한 유기 전계 발광(EL) 소자는 고체 발광형의 저렴한 대면적 풀컬러 표시 소자로서의 용도가 유망시되어, 많은 개발이 행해지고 있다. 일반적으로 유기 EL 소자는 발광층 및 상기 층을 끼운 한쌍의 대향 전극으로 구성되어 있다. 발광은 양 전극 사이에 전계가 인가되면, 음극측으로부터 전자가 주입되고, 양극측으로부터 정공이 주입된다. 또한, 이 전자가 발광층에 있어서 정공과 재결합하여 여기 상태를 생성하고, 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지를 광으로서 방출한다.

최근 유기 EL 소자는 장기 수명화 기술이 진전되어 휴대 전화나 텔레비전 등의 풀컬러 디스플레이에 응용되고 있는 가운데, 발광 재료의 개량에 의해 유기 EL 소자의 성능은 서서히 개선되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1 내지 3에는 특정한 구조의 안트라센 호스트와 디아미노피렌 도펀트의 조합이 개시되어 있지만, 발광 특성의 추가적인 향상(고발광 효율, 장수명 등)이 요구되고 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 고효율·장수명인 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자들은 특정한 위치에 특정한 구조를 갖는 피렌 유도체와, 페닐 치환 안트라센 유도체를 이용한 유기 발광 매체가 높은 발광 효율을 나타내며, 수명이 긴 것을 발견하였다. 그리고, 그 유기 발광 매체를 포함하는 유기 박막을 발광층에 이용한 유기 전계 발광 소자가 고효율이면서 수명이 긴 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명에 따르면, 이하의 유기 발광 매체, 유기 박막 및 유기 전계 발광 소자가 제공된다.

1. 하기 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체 및 하기 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체를 포함하는 유기 발광 매체.

[화학식 중, Ar ¹ 내지 Ar ⁴ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기이고,

X ¹ 내지 X ⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기, 할로겐 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화 알킬기이고,

R ¹ 내지 R ⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기이고,

R ¹ 과 R ² , R ² 와 R ³ , R ³ 과 R ⁴ , R ⁵ 와 R ⁶ , R ⁶ 과 R ⁷ 및 R ⁷ 과 R ⁸ 은 각각 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소환, 또는 치환 또는 비치환된 복소환을 형성할 수도 있음]

[화학식 중, Ar ¹¹ 은 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴렌기이고,

m은 0 내지 3의 정수이고, m이 0인 경우에는 Ar ¹¹ 은 단결합이고,

Ar ¹² 는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기이고,

n은 1 내지 3의 정수이고,

m 또는 n이 2 이상인 경우, 복수개의 Ar ¹¹ 및 Ar ¹² 는 각각 동일하거나 상이할 수도 있음]

2. 상기 1에 있어서, X ¹ 내지 X ⁸ 이 수소 원자인 유기 발광 매체.

3. 상기 1에 있어서, X ² 및 X ⁶ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기이고, X ¹ , X ³ 내지 X ⁵ , X ⁷ 및 X ⁸ 이 수소 원자인 유기 발광 매체.

4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, Ar ³ 및 Ar ⁴ 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기인 유기 발광 매체.

5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, R ³ 및 R ⁷ , 또는 R ² 및 R ⁶ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기인 유기 발광 매체.

6. 상기 4 또는 5에 있어서, Ar ³ 및 Ar ⁴ 가 치환 또는 비치환된 페닐기인 유기 발광 매체.

7. 상기 5 또는 6에 있어서, R ³ 및 R ⁷ , 또는 R ² 및 R ⁶ 이 치환 또는 비치환된 페닐기인 유기 발광 매체.

8. 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, m이 1이며 n이 1인 유기 발광 매체.

9. 상기 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, m이 0이며 n이 1인 유기 발광 매체.

10. 상기 8에 있어서, Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴렌기이고, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기인 유기 발광 매체.

11. 상기 9에 있어서, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기인 유기 발광 매체.

12. 상기 10에 있어서, Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 나프탈레닐렌기인 유기 발광 매체.

13. 상기 11에 있어서, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 벤즈안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조푸라닐기인 유기 발광 매체.

14. 상기 12에 있어서, Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 나프틸기인 유기 발광 매체.

15. 하기 화학식 (10)으로 표시되는 피렌 유도체.

[화학식 중, Ar ¹ 내지 Ar ⁶ 은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기이고,

X ¹ 내지 X ⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기, 할로겐 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화 알킬기이고,

R ¹¹ , R ¹² , R ¹⁴ 내지 R ¹⁶ 및 R ¹⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기임]

16. 음극과 양극 사이에, 발광층을 포함하는 하나 이상의 유기 박막층이 협지되고,

상기 발광층이 상기 1 내지 14 중 어느 하나에 기재된 유기 발광 매체 또는 상기 15에 기재된 피렌 유도체를 포함하는 것인 유기 전계 발광 소자.

본 발명에 따르면, 고효율·장수명의 유기 발광 매체, 유기 박막 및 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 유기 발광 매체 및 유기 전계 발광 소자를 상세히 설명한다.

I. 유기 발광 매체

본 발명의 유기 발광 매체는, 하기 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체 및 하기 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체는 도핑 재료(도펀트)로서, 하기 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체는 호스트 재료로서 기능한다.

[화학식 중, Ar ¹ 내지 Ar ⁴ 는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기이고,

X ¹ 내지 X ⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기, 할로겐 원자, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 할로겐화 알킬기이고,

R ¹ 내지 R ⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 3018의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기이고,

R ¹ 과 R ² , R ² 와 R ³ , R ³ 과 R ⁴ , R ⁵ 와 R ⁶ , R ⁶ 과 R ⁷ 및 R ⁷ 과 R ⁸ 은 각각 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소환, 또는 치환 또는 비치환된 복소환을 형성할 수도 있음]

[화학식 중, Ar ¹¹ 은 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기(방향족 탄화수소기), 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴렌기(방향족 복소환기)이고,

m은 0 내지 3의 정수이고, m이 0인 경우에는 Ar ¹¹ 은 단결합이고,

Ar ¹² 는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기이고,

n은 1 내지 3의 정수이고,

m 또는 n이 2 이상인 경우, 복수개의 Ar ¹¹ 및 Ar ¹² 는 각각 동일하거나 상이할 수도 있음]

이하, 상기 화학식 (1) 및 (2) 중 각 치환기에 대하여 구체예 등을 예로 들어 설명한다.

본 명세서에서 "환 형성 탄소"란 탄소와 수소를 포함하는, 포화 지방족 환식 구조, 불포화 지방족 환식 구조 또는 방향족 탄화수소환식 구조를 구성하는 탄소 원자를 의미한다. "환 형성 원자"란 헤테로 원자를 포함하는, 포화 지방족 환식 구조, 불포화 지방족 환식 구조 및 방향족 복소환식 구조를 구성하는 탄소 원자 및 헤테로 원자를 의미한다.

또한, "탄화수소환"은 탄소와 수소를 포함하는, 포화 지방족 환식 구조, 불포화 지방족 환식 구조 또는 방향족 탄화수소환식 구조를 포함하고, "복소환"은 헤테로 원자를 포함하는, 포화 지방족 환식 구조, 불포화 지방족 환식 구조 및 방향족 복소환식 구조를 포함한다.

본 명세서에 있어서, 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체 및 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체를 구성하는 모든 원자에 있어서 대응하는 동위체를 포함한다.

Ar ¹ 내지 Ar ⁴ , X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 및 Ar ¹² 에 있어서의 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기에는, 환 형성 탄소수 6 내지 30의 비축합 방향족 탄화수소환기, 환 형성 탄소수 10 내지 30의 축합 방향족 탄화수소환기 및 환 형성 탄소수 9 내지 30의 환 집합 방향족 탄화수소환기를 포함한다. 여기서 "비축합 방향족 탄화수소환"이란, 복수개의 방향족환(단환 및/또는 축합환)이 단결합으로 결합되어 있는 기를 의미하고, "축합 방향족 탄화수소환"이란, 복수개의 방향족 환이 2개 이상의 공통의 환 형성 탄소 원자로 결합되어 있는 환을 의미하고, "환 집합 방향족 탄화수소환"이란, 방향족환과 지방족환이 2개 이상의 공통의 환 형성 탄소 원자로 결합되어 있는 환을 의미한다.

환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 구체예로는 페닐기, 나프틸기, 안트릴기, 페난트릴기, 나프타세닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 플루오레닐기, 벤조[c]페난트릴기, 벤조[g]크리세닐기, 트리페닐레닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 비페닐일기, 터페닐일기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있다. 상술한 아릴기 중에서도 페닐기, 비페닐일기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기가 특히 바람직하다. 상기 아릴기의 환 형성 탄소수는 6 내지 18이 바람직하고, 6 내지 10이 더욱 바람직하다.

Ar ¹ 내지 Ar ⁴ 및 Ar ¹² 에 있어서의 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기는, 환 형성 원자수 5 내지 20의 비축합 방향족 복소환기, 환 형성 원자수 10 내지 20의 축합 방향족 복소환기 및 환 형성 원자수 9 내지 20의 환 집합 방향족 복소환기를 포함한다. 여기서 "비축합 방향족 복소환"이란, 1개 이상의 방향족 복소환을 포함하는 2개 이상의 방향족환(단환 및/또는 축합환)이 단결합으로 결합되어 있는 기를 의미하고, "축합 방향족 복소환"이란, 1개 이상의 방향족 복소환을 포함하는 2개 이상의 방향족환이 2개 이상의 공통의 환 형성 원자로 결합되어 있는 환을 의미하고, "환 집합 방향족 탄화수소환"이란, 1개 이상의 방향족 복소환과 지방족 환이 2개 이상의 공통의 탄소 원자로 결합되어 있는 환을 의미한다.

환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기의 구체예로는 피롤릴기, 피라지닐기, 피리디닐기, 인돌릴기, 이소인돌릴기, 푸릴기, 벤조푸라닐기, 이소벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 퀴놀릴기, 이소퀴놀릴기, 퀴녹살리닐기, 카르바졸릴기, 페난트리디닐기, 아크리디닐기, 페난트롤리닐기, 페나지닐기, 페노티아지닐기, 페녹사지닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 푸라자닐기, 티에닐기, 2-메틸피롤릴기, 트리아지닐기, 피리미디닐기 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 카르바졸릴기이다. 상기 헤테로아릴기의 환 형성 원자수는 5 내지 14가 바람직하다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 탄소수 1 내지 20의 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-헵틸기, n-옥틸기 등을 들 수 있다. 그 중에서도 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기가 바람직하다. 탄소수는 1 내지 10이 바람직하고, 1 내지 8이 보다 바람직하고, 1 내지 6이 더욱 바람직하다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기, 1-노르보르닐기, 2-노르보르닐기 등을 들 수 있다. 환 형성 탄소수는 3 내지 10이 바람직하고, 3 내지 8이 보다 바람직하고, 3 내지 6이 더욱 바람직하다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환된 실릴기로는 다음의 것을 들 수 있다.

알킬 치환된 실릴기는 -SiY ₃ 으로 표시되고, Y로서 상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기의 예를 들 수 있으며, 구체적으로는 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기 등을 들 수 있다.

아릴 치환된 실릴기는 -SiZ ₃ 으로 표시되고, Z로서 상기 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 예 중 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기를 들 수 있고, 구체적으로는 트리페닐실릴기, 페닐디메틸실릴기, t-부틸디페닐실릴기, 트리톨릴실릴기, 트리크실릴실릴기 등을 들 수 있다.

알킬 및 아릴 치환된 실릴기는 -SiY _n Z _(3-n) (n은 1 또는 2)으로 표시되고, Y로서 상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기의 예를 들 수 있고, Z로서 상기 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 예 중 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기를 들 수 있고, 구체예는 상기와 같다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 탄소수 1 내지 20의 알콕시기는 -OY로 표시되고, Y로서 상기 탄소수 1 내지 20의 알킬기의 예를 들 수 있으며, 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기는 -OZ로 표시되고, Z로서 상기 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 예를 들 수 있으며, 구체적으로는 페녹시기 등을 들 수 있다.

X ¹ 내지 X ⁸ 및 R ¹ 내지 R ⁸ 에 있어서의 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기는 -YZ로 표시되고, Y로서 상기한 탄소수 1 내지 20의 알킬기의 예에 대응하는 알킬렌기의 예를 들 수 있으며, Z로서 상기한 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 예를 들 수 있다. 구체적으로는 벤질기, 페닐에틸기, 2-페닐프로판-2-일기 등을 들 수 있다.

X ¹ 내지 X ⁸ 에 있어서의 할로겐 원자로는 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 불소 원자이다.

X ¹ 내지 X ⁸ 에 있어서의 탄소수 1 내지 20의 할로겐화 알킬기로는 탄소수 1 내지 20의 불소화 알킬기가 바람직하고, 구체적으로는 플루오로메틸기, 디플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 플루오로에틸기, 트리플루오로메틸메틸기 등을 들 수 있다.

Ar ¹¹ 에 있어서의 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기는 -Z-로 표시되고, Z로서 상기한 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기의 예에 대응하는 아릴렌기를 들 수 있다.

Ar ¹¹ 에 있어서의 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴렌기는 -P-로 표시되고, P로서 상기한 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기의 예에 대응하는 헤테로아릴렌기를 들 수 있다.

또한, "치환 또는 비치환된" 상기 각 기에서의 치환기로는, 상술한 바와 같은 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환된 실릴기, 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 탄소수 1 내지 20의 할로알킬기, 탄소수 1 내지 20의 할로알콕시기, 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기, 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기, 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 및 시아노기, 카르복시기, 탄소수 1 내지 20의 카르보닐 화합물, 불소 원자, 탄소수 1 내지 20의 할로겐화 알킬기 등을 들 수 있다.

또한, 상기 화학식 (1)에 있어서, R ¹ 과 R ² , R ² 와 R ³ , R ³ 과 R ⁴ , R ⁵ 와 R ⁶ , R ⁶ 과 R ⁷ 및 R ⁷ 과 R ⁸ 은 각각 서로 결합하여 치환 또는 비치환된 탄화수소환, 또는 치환 또는 비치환된 복소환을 형성할 수도 있다. 형성된 구체적인 탄화수소환으로는 나프틸기, 페난트릴기, 피레닐기, 9,9-디메틸플루오레닐기 등이 있다. 형성된 구체적인 복소환으로는 벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 디벤조티에닐기, 1-아릴인돌릴기, 9-아릴카르바졸릴기 등이 있다.

상기 화학식 (2)에 있어서, m은 Ar ¹¹ 의 반복수를 나타내며, 0 내지 3의 정수이고, 바람직하게는 0 내지 2의 정수이다. m이 2 이상인 경우, 복수개의 Ar ¹¹ 은 서로 동일하거나 상이할 수도 있다. 또한, m이 0인 경우, Ar ¹¹ 은 단결합이 된다.

상기 화학식 (2)에 있어서, m이 1 내지 3일 때에는 n이 Ar ¹² 의 Ar ¹¹ 로의 치환수를 나타내며, 1 내지 3의 정수이고, 바람직하게는 1 내지 2의 정수이다. n이 2 이상인 경우, 복수개의 Ar ¹² 는 서로 동일하거나 상이할 수도 있다. m이 0일 때에는 n이 1이고, Ar ¹² 는 안트라센 골격에 결합한다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, X ² 가 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, X ¹ , X ³ 내지 X ⁸ 이 수소 원자이다.

다른 바람직한 형태로서, 상기 화학식 (1)에 있어서, X ² 및 X ⁶ 이 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 10의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, X ¹ , X ³ , X ⁴ , X ⁵ , X ⁷ , X ⁸ 이 수소 원자이다.

X ² 및 X ⁶ 의 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기는, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다. X ² 및 X ⁶ 의 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기는, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 20의 알킬실릴기이고, 보다 바람직하게는 탄소수 3 내지 12의 알킬실릴기이다.

다른 바람직한 형태로서, 상기 화학식 (1)에 있어서 X ¹ 내지 X ⁸ 은 수소 원자이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, X ² 및 X ⁶ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기이고, X ¹ , X ³ 내지 X ⁵ , X ⁷ 및 X ⁸ 이 수소 원자이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서 Ar ³ 및 Ar ⁴ 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, R ³ 및 R ⁷ , 또는 R ² 및 R ⁶ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이다. 이 경우, 바람직하게는 다른 R ¹ 내지 R ⁸ 은 수소이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, Ar ³ 및 Ar ⁴ 가 치환 또는 비치환된 페닐기이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, R ³ 및 R ⁷ , 또는 R ² 및 R ⁶ 이 치환 또는 비치환된 페닐기이다. 이 경우, 바람직하게는 다른 R ¹ 내지 R ⁸ 은 수소이다.

바람직하게는, 상기 화학식 (1)에 있어서, 합성의 용이성 등으로부터 Ar ¹ 과 Ar ² , Ar ³ 과 Ar ⁴ , R ¹ 과 R ⁵ , R ² 와 R ⁶ , R ³ 과 R ⁷ , R ⁴ 와 R ⁸ , X ¹ 과 X ⁵ , X ² 와 X ⁶ , X ³ 과 X ⁷ , X ⁴ 와 X ⁸ 중 적어도 하나 이상이 보다 바람직하게는 모두 동일하다(점대칭이 된다).

바람직하게는, 상기 화학식 (2)에 있어서, m이 1이며 n이 1이다.

이 때, Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴렌기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴렌기이고, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.

Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 또는 치환 또는 비치환된 나프탈레닐렌기인 것이 보다 바람직하다.

Ar ¹¹ 이 치환 또는 비치환된 페닐렌기이고, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 나프틸기인 것이 더욱 바람직하다.

바람직하게는, 상기 화학식 (2)에 있어서, m이 0이며 n이 1이다.

이 때, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 원자수 5 내지 20의 헤테로아릴기인 것이 바람직하다.

또한, Ar ¹² 가 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 벤즈안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조푸라닐기인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 유기 발광 매체에 이용하는 상기 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체의 바람직한 구체예 화합물을 하기에 나타내었다.

본 발명은 추가로 이하의 화학식 (10)의 화합물을 제공한다. 유기 발광 매체에는, 화학식 (2)의 유도체와 함께 이 화학식 (10)의 화합물을 사용할 수 있다. 이 경우, 화학식 (2)의 유도체는 호스트 재료, 화학식 (10)의 화합물은 도펀트 재료로서 기능한다.

화학식 (10) 중, Ar ¹ 내지 Ar ⁴ , X ¹ 내지 X ⁸ 은 화학식 (1)의 Ar ¹ 내지 Ar ⁴ , X ¹ 내지 X ⁸ 과 각각 동일하여 설명을 생략한다.

Ar ⁵ , Ar ⁶ 은 화학식 (1)의 Ar ¹ 내지 Ar ⁴ 와 동일하여 설명을 생략한다.

R ¹¹ , R ¹² , R ¹⁴ 내지 R ¹⁶ 및 R ¹⁸ 은 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 또는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기이다.

R ¹¹ , R ¹² , R ¹⁴ 내지 R ¹⁶ 및 R ¹⁸ 의 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 환 형성 탄소수 3 내지 20의 시클로알킬기, 탄소수 1 내지 20의 알킬기 및/또는 환 형성 탄소수 6 내지 18의 아릴기로 치환되거나 또는 비치환된 실릴기, 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아랄킬기, 및 이들 기로 치환되는 치환기는, 화학식 (1)의 대응하는 기 및 그의 치환기와 각각 동일하여 설명을 생략한다.

또한, 화학식 (1)의 유도체의 적합예의 설명에 있어서, Ar ¹ 내지 Ar ⁴ , X ¹ 내지 X ⁸ 에 대해서는 화학식 (10)의 유도체에도 적용된다.

Ar ⁵ , Ar ⁶ 에 대해서는, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, 보다 바람직하게는 치환 또는 비치환된 페닐기이다.

R ¹¹ , R ¹² , R ¹⁴ 내지 R ¹⁶ 및 R ¹⁸ 에 대해서는, 바람직하게는 수소이다.

또한, 바람직하게 R ¹² 및 R ¹⁶ 은, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 환 형성 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, 보다 바람직하게는 치환 또는 비치환된 페닐기이다. 이 경우, 바람직하게는 다른 R ¹¹ , R ¹² , R ¹⁴ 내지 R ¹⁶ 및 R ¹⁸ 은 수소이다.

m-위치에 Ar ⁵ 와 Ar ⁶ (특히 페닐)이 결합되어 있는 상기 화학식 (10)의 화합물은, p-위치에 Ar ⁵ 와 Ar ⁶ 이 결합되어 있는 화합물에 비하여 아민 부분에 대한 공액계의 확산이 작으며, 아민부에 대한 전자 공여성도 낮게 억제되기 때문에 단파장화하는 경향이 있으므로, 색 순도가 향상된다. 또한, 분자 구조에 있어서 삼차원적으로 평면성이 높아져 호스트 원자와의 에너지 교환이 효율적으로 행해진다고 생각되어, 효율이 향상되는 경향이 있다.

본 발명의 유기 발광 매체에 이용하는 상기 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체의 바람직한 구체예 화합물을 하기에 나타내었다.

상기 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체 중 적어도 1종을 도핑 재료(도펀트)로서 이용하며, 상기 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체 중 적어도 1종을 호스트 재료로서 이용한 유기 발광 매체는 발광 효율이 높고, 수명이 길다는 특성을 가지며, 유기 전계 발광 소자 등의 발광층으로서 이용함으로써, 발광 효율이 높고 수명이 긴 소자가 얻어진다.

또한, 본 발명의 유기 발광 매체에는, 그의 효과를 손상시키지 않으며 더욱 고효율이고 수명이 긴 발광 매체로 하기 위해, 상기 피렌 유도체 및 페닐 치환 안트라센 유도체 이외에 각종 재료를 함유시킬 수 있다. 함유시킬 수 있는 재료에 대해서는, 본 발명의 유기 전계 발광 소자의 설명에서 후술한다.

II. 유기 전계 발광 소자

본 발명의 유기 전계 발광 소자(이하, 본 발명의 유기 EL 소자라 함)는 음극과 양극 사이에, 적어도 발광층을 포함하는 하나 이상의 유기 박막층이 협지되어 있다.

발광층이 본 발명의 유기 발광 매체 또는 화학식 (10)의 피렌 유도체를 포함한다. 발광층이 화학식 (10)의 피렌 유도체를 포함할 때, 호스트 재료로서 화학식 (2)의 유도체를 함께 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 발광층은

발광 기능을 갖는 유기층으로서 도핑 시스템을 채용하는 경우, 호스트 재료와 도펀트 재료를 포함하고 있다. 이 때, 호스트 재료는 주로 전자와 정공의 재결합을 촉진시켜 여기자를 발광층 내에 가두는 기능을 갖고, 도펀트 재료는 재결합에서 얻어진 여기자를 효율적으로 발광시키는 기능을 갖는다.

발광층으로의 정공의 주입 용이성과 전자의 주입 용이성은 상이할 수도 있으며, 발광층 중에서의 정공과 전자의 이동도로 표시되는 정공 수송능과 전자 수송능이 상이할 수도 있다.

유기 박막층을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 증착법, 스핀 코팅법, LB법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다. 수지 등의 결착제와 재료 화합물을 용제에 녹여 용액으로 한 후, 이를 스핀 코팅법 등에 의해 박막화함으로써도 유기 박막층을 형성할 수 있다.

복수개의 유기 박막층을 형성하는 경우, 동일한 방법만으로 형성할 수도 있고, 2가지 또는 2가지 이상의 방법을 이용하여 형성할 수도 있다.

본 발명에서 유기 박막층이 복수개인 유기 EL 소자로는 (양극/정공 주입층/발광층/음극), (양극/발광층/전자 주입층/음극), (양극/정공 주입층/발광층/전자 주입층/음극), (양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 주입층/음극), (양극/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/음극) 등의 구성으로 적층시킨 것을 들 수 있다.

본 발명의 유기 EL 소자는, 발광층을 적어도 2개 갖는 탠덤 소자 구성으로 할 수 있다. 구체적인 구성의 예를 이하에 나타내었다.

양극/제1 발광층/중간층/제2 발광층/전자 수송 대역/음극

양극/제1 발광층/전자 수송 대역/중간층/제2 발광층/음극

양극/제1 발광층/전자 수송 대역/중간층/제2 발광층/전자 수송 대역/음극

양극/제1 발광층/중간층/제2 발광층/전자 수송 대역/음극

양극/제1 발광층/전자 수송 대역/중간층/제2 발광층/음극

양극/제1 발광층/전하 장벽층/제2 발광층/전자 수송 대역/음극

양극/제1 발광층/전하 장벽층/제2 발광층/제3 발광층/전자 수송 대역/음극

본 발명의 유기 발광 매체 또는 화학식 (10)의 피렌 유도체는, 이들 발광층 중 하나 또는 둘 이상의 발광층에 사용할 수 있다. 또한 다른 발광층은 다른 형광 발광성의 재료를 이용한 유기 발광 매체나 인광 발광성의 재료를 이용한 유기 발광 매체를 사용할 수 있다.

유기 EL 소자는 유기 박막층을 복수개층 구조로 함으로써, 켄칭(quenching)에 의한 휘도나 수명의 저하를 방지할 수 있다. 정공 주입층, 발광층, 전자 주입층은 각각 2층 이상의 층 구성에 의해 형성될 수도 있다. 그 때에는 정공 주입층의 경우, 전극으로부터 정공을 주입하는 층을 정공 주입층, 정공 주입층으로부터 정공을 받아 발광층까지 정공을 수송하는 층을 정공 수송층이라 부른다. 마찬가지로, 전자 주입층의 경우, 전극으로부터 전자를 주입하는 층을 전자 주입층, 전자 주입층으로부터 전자를 받아 발광층까지 전자를 수송하는 층을 전자 수송층이라 부른다. 이들 각 층은 재료의 에너지 준위, 내열성, 유기층 또는 금속 전극과의 밀착성 등의 각 요인에 의해 선택되어 사용된다.

본 발명의 유기 발광 매체 또는 화학식 (10)의 피렌 유도체를 이용하지 않는 발광층에 사용할 수 있는 재료로는, 예를 들면 나프탈렌, 페난트렌, 루브렌, 안트라센, 테트라센, 피렌, 페릴렌, 크리센, 데카시클렌, 코로넨, 테트라페닐시클로펜타디엔, 펜타페닐시클로펜타디엔, 플루오렌, 스피로플루오렌 등의 축합 다환 방향족 화합물, 및 이들의 유도체, 트리스(8-퀴놀리놀레이트)알루미늄 등의 유기 금속 착체, 트리아릴아민 유도체, 스티릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 쿠마린 유도체, 피란 유도체, 옥사존 유도체, 벤조티아졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 피라진 유도체, 신남산에스테르 유도체, 디케토피롤로피롤 유도체, 아크리돈 유도체, 퀴나크리돈 유도체 등을 들 수 있다.

상기한 화합물은 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 본 발명의 유기 발광 매체 또는 화학식 (10)의 피렌 유도체를 이용하는 발광층에도 추가로 사용할 수 있다.

정공 주입 재료로는, 정공을 수송하는 능력을 갖고, 양극으로부터의 정공 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 정공 주입 효과를 가지며, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다. 구체적으로는, 프탈로시아닌 유도체, 나프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 벤지딘형 트리페닐아민, 디아민형 트리페닐아민, 헥사시아노헥사아자트리페닐렌 등과, 이들의 유도체, 및 폴리비닐카르바졸, 폴리실란, 도전성 고분자 등의 고분자 재료를 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 유기 EL 소자에서 사용할 수 있는 정공 주입 재료 중에서, 더 효과적인 정공 주입 재료는 프탈로시아닌 유도체이다.

프탈로시아닌(Pc) 유도체로는, 예를 들면 H ₂ Pc, CuPc, CoPc, NiPc, ZnPc, PdPc, FePc, MnPc, ClAlPc, ClGaPc, ClInPc, ClSnPc, Cl ₂ SiPc, (HO)AlPc, (HO)GaPc, VOPc, TiOPc, MoOPc, GaPc-O-GaPc 등의 프탈로시아닌 유도체 및 나프탈로시아닌 유도체가 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 정공 주입 재료에 TCNQ 유도체 등의 전자 수용 물질을 첨가함으로써 캐리어를 증감시킬 수도 있다.

본 발명의 유기 EL 소자에서 사용할 수 있는 바람직한 정공 수송 재료는 방향족 3급 아민 유도체이다.

방향족 3급 아민 유도체로는, 예를 들면 N,N'-디페닐-N,N'-디나프틸-1,1'-비페닐-4,4'-디아민, N,N,N',N'-테트라비페닐-1,1'-비페닐-4,4'-디아민 등, 또는 이들 방향족 3급 아민 골격을 갖는 올리고머 또는 중합체인데, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

전자 주입 재료로는, 전자를 수송하는 능력을 갖고, 음극으로부터의 전자 주입 효과, 발광층 또는 발광 재료에 대하여 우수한 전자 주입 효과를 가지며, 박막 형성 능력이 우수한 화합물이 바람직하다.

본 발명의 유기 EL 소자에 있어서, 더 효과적인 전자 주입 재료는 금속 착체 화합물 및 질소 함유 복소환 유도체이다.

상기 금속 착체 화합물로는, 예를 들면 8-히드록시퀴놀리네이트리튬, 비스(8-히드록시퀴놀리네이트)아연, 트리스(8-히드록시퀴놀리네이트)알루미늄, 트리스(8-히드록시퀴놀리네이트)갈륨, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리네이트)베릴륨, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리네이트)아연 등을 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.

상기 질소 함유 복소환 유도체로는, 예를 들면 옥사졸, 티아졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 트리아졸, 피리딘, 피리미딘, 트리아진, 페난트롤린, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘 등이 바람직하고, 그 중에서도 벤즈이미다졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 이미다조피리딘 유도체가 바람직하다.

바람직한 형태로서, 이들 전자 주입 재료에 도펀트를 더 함유시키고, 음극으로부터의 전자의 수취를 용이하게 하기 위해, 보다 바람직하게는 제2 유기층의 음극 계면 근방에 알칼리 금속으로 대표되는 도펀트를 도핑한다.

도펀트로는 도너성 금속, 도너성 금속 화합물 및 도너성 금속 착체를 들 수 있으며, 이들 환원성 도펀트는 1종 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의해 얻어진 유기 EL 소자의 온도, 습도, 분위기 등에 대한 안정성의 향상을 위해, 소자의 표면에 보호층을 설치하거나, 실리콘 오일, 수지 등에 의해 소자 전체를 보호하는 것도 가능하다.

본 발명의 유기 EL 소자의 양극에 사용되는 도전성 재료로는 4 eV보다 큰 일함수를 갖는 것이 적합하고, 탄소, 알루미늄, 바나듐, 철, 코발트, 니켈, 텅스텐, 은, 금, 백금, 팔라듐 등 및 이들의 합금, ITO 기판, NESA 기판에 사용되는 산화주석, 산화인듐 등의 산화 금속, 또한 폴리티오펜이나 폴리피롤 등의 유기 도전성 수지가 이용된다.

음극에 사용되는 도전성 물질로는 4 eV보다 작은 일함수를 갖는 것이 적합하고, 마그네슘, 칼슘, 주석, 납, 티타늄, 이트륨, 리튬, 루테늄, 망간, 알루미늄, 불화리튬 등 및 이들의 합금이 이용되지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 합금으로는 마그네슘/은, 마그네슘/인듐, 리튬/알루미늄 등을 대표예로서 들 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 합금의 비율은 증착원의 온도, 분위기, 진공도 등에 의해 제어되며, 적절한 비율로 선택된다. 양극 및 음극은 필요하다면 2층 이상의 층 구성에 의해 형성되어 있을 수도 있다.

본 발명의 유기 EL 소자로는, 고효율로 발광시키기 위해 적어도 한쪽면은 소자의 발광 파장 영역에서 충분히 투명하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 기판도 투명한 것이 바람직하다. 투명 전극은 상기한 도전성 재료를 사용하여, 증착이나 스퍼터링 등의 방법으로 소정의 투광성이 확보되도록 설정한다. 발광면의 전극은 광투과율을 10％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 기판은 기계적, 열적 강도를 갖고, 투명성을 갖는 것이면 한정되는 것은 아니지만, 유리 기판 및 투명성 수지 필름이 있다.

본 발명의 유기 EL 소자의 각 층의 형성은, 진공 증착, 스퍼터링, 플라즈마, 이온 플레이팅 등의 건식 성막법이나 스핀 코팅, 디핑, 플로우 코팅 등의 습식 성막법 중 어느 방법을 적용할 수 있다. 막 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 적절한 막 두께로 설정할 필요가 있다. 막 두께가 너무 두꺼우면, 일정한 광 출력을 얻기 위해 큰 인가 전압이 필요해져 효율이 악화된다. 막 두께가 너무 얇으면 핀홀 등이 발생하여, 전계를 인가하더라도 충분한 발광 휘도가 얻어지지 않는다. 통상 막 두께는 5nm 내지 10㎛의 범위가 적합한데, 10nm 내지 0.2㎛의 범위가 더욱 바람직하다.

습식 성막법의 경우, 각 층을 형성하는 재료를 에탄올, 클로로포름, 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 적절한 용매에 용해 또는 분산시켜 박막을 형성하는데, 그 용매는 어느 것일 수도 있다.

이러한 습식 성막법에 적합한 용액으로서, 유기 EL 재료로서 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체, 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체 및 용매를 함유하는 유기 EL 재료 함유 용액을 사용할 수 있다.

어느 유기 박막층에 있어서도, 성막성 향상, 막의 핀홀 방지 등을 위해 적절한 수지나 첨가제를 사용할 수도 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명이 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다.

합성예: 화합물 D-1의 합성

하기 반응식에 따라 화합물 D-1을 합성하였다.

(a) 2,5-디페닐아닐린의 합성

2,5-디브로모아닐린(150g, 0.598mol), 페닐보론산(160g, 1.79mol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(27.6g, 0.0234mol), 2M 탄산나트륨 수용액(900mL, 1.80mol) 및 1,2-디메톡시에탄(3.5L)의 혼합물을 아르곤 분위기하에 75℃에서 23시간 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 물을 가하고, 석출된 고체를 여과 취출하였다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 목적으로 하는 2,5-디페닐아닐린 119g(81％)을 얻었다.

(b) N-페닐-2,5-디페닐아닐린의 합성

브로모벤젠(36.4g, 232mmol), (a)에서 합성한 2,5-디페닐아닐린(114g, 464mmol), 아세트산팔라듐(II)(1.56g, 6.96mmol), BINAP(2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-비나프틸)라세미체, 8,67g, 13.9mmol) 및 톨루엔 1.5L의 혼합물을 아르곤 기류하에서 90℃로 가열하고, 나트륨-tert-부톡시드(44.6g, 464mmol)를 가한 후, 아르곤 분위기하에서 105℃에서 5시간 교반을 행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 물을 가하여 분액을 행하였다. 얻어진 유기층의 용매를 감압 농축하고, 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 목적으로 하는 N-페닐-2,5-디페닐아닐린 66.6g(수율 85％)을 얻었다.

(c) 화합물 D-1의 합성

1,6-디브로모피렌(23.2g, 64.5mmol), (b)에서 합성한 N-페닐-2,5-디페닐아닐린(45.6g, 142mmol), 아세트산팔라듐(0.6g, 2.67mmol), 트리-tert-부틸포스핀(1.08g, 5.33mmol) 및 톨루엔(700ml)의 혼합물을 아르곤 기류하에서 90℃로 가열하고, 나트륨-tert-부톡시드(15.4g, 160mmol)를 가한 후, 아르곤 분위기하에서 105℃에서 3시간 교반을 행하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 정제한 고체를 여과 취출하였다. 얻어진 고체를 실리카 겔 크로마토그래피로 정제하고, 이어서 재결정에 의해 정제하여, 목적으로 하는 화합물 D-1을 33.7g(수율 62％) 얻었다.

얻어진 화합물은 질량 스펙트럼 분석의 결과, 화합물 D-1로 동정하였다(분자량 840.35에 대하여 m/e=840).

<실시예 1>

25mm×75mm×1.1mm 크기의 유리 기판 위에, 막 두께 120nm의 인듐주석 산화물을 포함하는 투명 전극을 설치하였다. 이 투명 전극은 양극으로서 기능한다. 계속해서, 이 유리 기판에 자외선 및 오존을 조사하여 세정한 후, 진공 증착 장치에 이 기판을 설치하였다.

양극 상에 정공 주입층으로서 화합물 HT-1을 50nm의 두께로 증착한 후, 그 위에 정공 수송층으로서 화합물 HT-2를 45nm의 두께로 증착하였다. 이어서, 호스트 재료인 안트라센 유도체 EM-1과, 도핑 재료인 화합물 D-1을 질량비 25:5로 동시 증착하여, 두께 30nm의 발광층을 형성하였다. 이 발광층 위에, 전자 주입층으로서 화합물 ET-1을 25nm의 두께로 증착하였다. 다음으로, 불화리튬을 1nm의 두께로 증착하고, 이어서 알루미늄을 150nm의 두께로 증착하여 유기 EL 소자를 제작하였다. 또한, 이 알루미늄/불화리튬은 음극으로서 기능한다.

상기 유기 EL 소자의 제조에 이용한 화합물 HT-1, 화합물 HT-2, 화합물 ET-1은 각각 하기 구조를 갖는 화합물이다.

얻어진 유기 EL 소자에 대해서, 전류 밀도 10mA/㎠에 있어서의 구동시의 소자 성능(외부 양자 수율(％)), 및 전류 밀도 50mA/㎠에 있어서, 초기 휘도로부터 휘도가 80％까지 저하되기까지의 수명(시간)을 각각 평가하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

외부 양자 수율(EQE)의 측정 방법은 이하와 같다.

얻어진 유기 EL 소자에 전류 밀도 10mA/㎠의 전류를 통전시켜, 분광 방사 휘도계(CS1000: 미놀타 제조)로 발광 스펙트럼을 측정하고, 하기 수학식에 의해 외부 양자 수율을 산출하였다.

N _P : 광자수

N _E : 전자수

π: 원주율=3.1416

λ: 파장(nm)

φ: 발광 강도(W/sr·m ² ·nm)

h: 프랭크 상수=6.63×10 ^-34 (J·s)

c: 광속도=3×10 ⁸ (m/s)

J: 전류 밀도(mA/㎠)

e: 전하=1.6×10 ^-19 (C)

<실시예 2 내지 15 및 비교예 1 내지 11>

도핑 재료 및 호스트 재료를 표 1에 나타내는 화합물로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 유기 EL 소자를 제조하고 외부 양자 수율(％) 및 수명(시간)을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타내었다.

각 실시예 및 비교예에서 제조한 유기 EL 소자의 발광층에서 도핑 재료 및 호스트 재료로서 이용한 화합물의 구조식을 하기에 나타내었다.

(도핑 재료)

(호스트 재료)

표 1의 결과로부터, 화학식 (1)로 표시되는 피렌 유도체를 도핑 재료로서, 또한 화학식 (2)로 표시되는 페닐 치환 안트라센 유도체를 호스트 재료로서 조합하여 이용한 경우, 높은 외부 양자 수율(％)과 장수명이 얻어지는 것을 알 수 있다.

본 발명에서는, 특정 구조를 갖는 피렌 유도체와, 특정 구조를 갖는 페닐 치환 안트라센 유도체를 조합하여 이용함으로써 캐리어 균형이 향상되는 결과, 고효율이면서 수명이 긴 유기 EL 소자로 할 수 있었다고 생각할 수 있다.

본 발명의 유기 발광 매체는, 고효율이면서 수명이 긴 유기 EL 소자를 제조하는 데에 유용하다.

본 발명의 유기 EL 소자는, 벽걸이 텔레비전의 평판 디스플레이 등의 평면 발광체, 복사기, 프린터, 액정 디스플레이의 백 라이트 또는 계기류의 광원, 표시판, 표지 등에 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 유기 발광 매체는 유기 EL 소자뿐만 아니라, 전자 사진 감광체, 광전 변환 소자, 태양 전지, 이미지 센서 등의 분야에서도 사용할 수 있다.

상기에 본 발명의 실시 형태 및/또는 실시예를 몇가지 상세히 설명했지만, 당업자는 본 발명의 신규한 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어나지 않으며, 이들 예시인 실시 형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 가하는 것이 용이하다. 따라서, 이들 많은 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

이 명세서에 기재된 문헌의 내용을 전부 여기에 원용한다.