アントラセン誘導体化合物を含む有機膜を備える有機発光素子
【課題】寿命、輝度、消費電力の効率特性を向上させた有機発光素子を提供する。
【解決手段】下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体、または相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含む有機層を備えることを特徴とする有機発光素子である。
【解決手段】下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体、または相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含む有機層を備えることを特徴とする有機発光素子である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体、または相異なる２種のアントラセン誘導体化合物を含む有機発光素子に係り、より詳細には電気的な安定性と高い電子輸送能力を持つ材料を使用し、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の特性を持つ有機発光素子に関する。
【０００２】
本発明は、高品位有機発光素子開発のための必須先行技術に係り、有機発光素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【背景技術】
【０００３】
有機発光素子とは、図１に示したように両電極間に挿入されている有機膜に電圧を印加する時、有機膜での電子と正孔との結合によって光が発生する装置をいう。したがって、有機発光素子は、高画質、速い応答速度及び広視野角特性を持つ軽量薄型の情報表示装置具現を可能にする長所を持つ。これは、有機発光表示素子技術の急激な成長を先導する原動力になり、現在有機発光素子は、携帯電話だけでなくその他の高品位の情報表示装置へまでその応用領域が拡張されつつある。
【０００４】
このような有機発光素子の急成長により、学術的側面だけでなく、産業技術側面でＴＦＴ−ＬＣＤのようなその他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている素子の効率、寿命延長及び消費電力低減という技術的限界を克服せねばならないという難局に直面している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、有機発光素子の寿命、輝度及び消費電力の効率特性を向上させることができる有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第１態様は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であり、前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
【化１】
【０００８】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【０００９】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第２態様は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であって、前記有機層が相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
前記本発明の有機発光素子に使われるアントラセン誘導体化合物と金属イオン錯体との混合物、または相異なる２種のアントラセン誘導体化合物の混合物は優秀な電子輸送能力を持ち、有機膜形成材料として有効に使われて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１２】
本発明による有機発光素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える。
【００１３】
前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むか、または、相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含む。
【００１４】
【化２】
【００１５】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【００１６】
望ましくは、前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシフェニル基、シアノフェニル基、フェノキシフェニル基、ハロフェニル基、ナフチル基、炭素数１ないし５のアルキルナフチル基、炭素数１ないし５のアルコキシナフチル基、シアノナフチル基、ハロナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、炭素数１ないし５のアルキルカルバゾリル基、ビフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルビフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシビフェニル基及びピリジル基からなる群から選択された一つである。
【００１７】
さらに望ましくは、前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、ジメチルフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセトナフチレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ペンタフェニル基、ヘキサフェニル基及びカルバゾリル基からなる群から選択された一つである。
【００１８】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどを挙げることができ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子はハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸やその塩、Ｃ１−Ｃ３０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ３０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ３０のアルキニル基、Ｃ６−Ｃ３０のアリール基、Ｃ７−Ｃ３０のアリールアルキル基、Ｃ２−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ３−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【００１９】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基の具体的な例として、メトキシ、エトキシ、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ナフチルオキシ、イソプロピルオキシ、ジフェニルオキシなどがあり、これらアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２０】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基は単独または組み合わせて使われて、一つ以上の環を含む芳香族炭素環を意味し、前記環はペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２１】
前記アリール基としては、フェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、（α，α−ジメチルベンゼン）フェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基などを挙げることができる。
【００２２】
本発明の化学式で使われた非置換のアリールオキシ基の例としては、フェニルオキシ、ナフチレンオキシ、ジフェニルオキシなどがある。前記アリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２３】
本発明で使用する非置換のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された１、２または３個のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数６ないし３０の単環式または二環式芳香族有機化合物を意味する。前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２４】
前記ヘテロアリール基の例には、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、カルバゾリル基、インドリル基などを挙げることができる。
【００２５】
特に、前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし化学式９および化学式１３ないし化学式１５で表示される化合物であるが、それら化合物に限定されるものではない。
【００２６】
【化３】
【００２７】
【化４】
【００２８】
【化５】
【００２９】
【化６】
【００３０】
【化７】
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】
【化１１】
【００３５】
【化１２】
【００３６】
【化１３】
【００３７】
本発明による有機発光素子に使われうる前記イオン金属錯体は、望ましくは、中心金属ＭまたはＭ’が１価または２価金属である下記化学式１０ないし１２で表示される化合物である。
【００３８】
【化１４】
【００３９】
【化１５】
【００４０】
【化１６】
【００４１】
前記式中で、ＭとＭ’とは１価または２価金属である。
【００４２】
具体的に例を挙げれば、ＭとＭ’とは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎなどである。さらに望ましくは、前記イオン金属錯体は、リチウムキノリノラト（ＬｉＱ）金属錯体、ナトリウムキノリノラト（ＮａＱ）金属錯体、セシウムキノリノラト（ＣｓＱ）金属錯体である。
【００４３】
前記本発明の有機発光素子において、望ましくは、前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及び前記イオン金属錯体の混合重量比は、５：９５ないし９５：５である。前記混合比が５：９５未満と化学式１のアントラセン誘導体化合物の含有量が少ない場合にはＯＬＥＤ寿命が短くなる問題点があり、前記混合比が９５：５を超過してイオン金属錯体の含有量が少ない場合にはＯＬＥＤの駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００４４】
また、前記本発明の有機発光素子において、望ましくは、前記相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物間の混合重量比は、５：９５ないし９５：５である。前記相異なる２種の化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物のうちいずれか１種の含有量が９５：５を超過する混合比で過量に含まれるか、５：９５未満の混合比で少量含まれる場合、ＯＬＥＤの寿命が短くなるか、駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００４５】
本発明による有機発光素子の構造は非常に多様である。前記第１電極と第２電極との間に有機層として、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層、発光層、電子阻止層、正孔注入層及び正孔輸送層からなる群から選択された一つ以上の層を有機膜としてさらに備えることができる。このような有機層は、前述したような前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体の混合物、または相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物の混合物を含むことができる。例えば、本発明による有機発光素子のうち、前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体の混合物、または相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物の混合物を含む有機膜は電子輸送層または電子注入層であるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
さらに具体的に、本発明による有機発光素子の多様な具現例は、図１Ａないし図１Ｃを参照する。図１Ａの有機発光素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極で形成される構造を持ち、図１Ｂの有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極で形成される構造を持つ。また、図１Ｃの有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を持つ。この時、前記発光層、電子輸送層または電子注入層が前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含みうることは言うまでもない。
【００４７】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法を、図１Ｃに図示された有機発光素子を参照して説明する。
【００４８】
まず、高い仕事関数を持つ第１電極用物質を用いて、蒸着法またはスパッタリング法により基板上部に第１電極を形成する。前記第１電極はアノードでありうる。ここで基板としては、通常有機発光素子で使われる基板を使用するが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、第１電極用物質としては、透明で伝導性に優れた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
【００４９】
次いで、前記第１電極上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法のような多様な方法を利用して正孔注入層（ＨＩＬ）を形成できる。
【００５０】
真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性などによって異なるが、一般的に蒸着温度５０ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ、膜厚さは通常１０Åないし５μｍの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００５１】
前記正孔注入層物質としては特別に制限されず、例えば、米国特許第４，３５６，４２９号明細書に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物またはＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，６，ｐ．６７７（１９９４）に記載されているスターバースト型アミン誘導体類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢなどを正孔注入層として使用できる。前記ｍ−ＭＴＤＡＴＡの化学式は下記化学式を参照する。
【００５２】
【化１７】
【００５３】
次いで、前記正孔注入層上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成できる。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００５４】
前記正孔輸送層の物質は特別に制限されず、正孔輸送層に使われている公知のもののうち任意に選択して使用できる。例えば、Ｎ−フェニルカルバゾル、ポリビニルカルバゾルなどのカルバゾル誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）などの芳香族縮合環を持つ通常的なアミン誘導体などが使われる。α−ＮＰＤの化学式は下記を参照する。
【００５５】
【化１８】
【００５６】
次いで、前記正孔輸送層上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような方法を利用して発光層（ＥＭＬ）を形成できる。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００５７】
発光層材料は特別に制限されず、公知の材料、公知のホスト材料及びドーパント材料のうち任意に選択された物質を発光層材料として使用できる。ホスト材料の場合、例えば、グレイセル（Ｇｒａｃｅｌ）社製のＧＧＨ０１、ＧＧＨ０２、ＧＤＩ１４０３またはＡｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾル−ビフェニル）などを使用できる。ドーパントの場合、例えば、蛍光ドーパントとしてはグレイセル社製のＧＧＤ０１、ＧＧＤ０２及び林原社製のＣ５４５Ｔなどを使用でき、燐光ドーパントとしては赤色燐光ドーパントＰｔＯＥＰ、ＵＤＣ社製のＲＤ２５、ＲＤ６１、緑色燐光ドーパントＩｒ（ＰＰｙ）３（ＰＰｙ＝２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）及び高砂社製のＴＬＥＣ０２５、ＴＬＥＣ０２７、青色燐光ドーパントであるＦ２Ｉｒｐｉｃなどを使用できる。また、下記化学式で表示されるドーパントを使用できる。
【００５８】
【化１９】
【００５９】
ドーピング濃度は特別に制限されないが、通常ホスト及びドーパントの１００重量部を基準とした前記ドーパントの含有量は０．０１〜１５重量部である。
【００６０】
発光層が燐光ドーパントを含む場合には、三重項励起子または正孔が電子輸送層に広がる現象を防止するために、正孔阻止材料（ＨＢＬ）を追加で真空蒸着法またはスピンコーティング法により積層させることができる。使用できる公知の正孔阻止材料は、例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、または特開平１１−３２９７３４（Ａ１）公報に記載されている正孔阻止材料、ＢＣＰなどを挙げることができる。
【００６１】
次いで、電子輸送層（ＥＴＬ）を、真空蒸着法またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。前記電子輸送層材料は、電子輸送能力をさらに向上させることができる前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を使用でき、キノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような公知の材料を使用することもできる。
【００６２】
望ましくは、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さは５ｎｍ〜７０ｎｍである。電子輸送層の厚さが５ｎｍ未満である場合に正孔と電子とのバランスが取れなくて効率が低下し、７０ｎｍを超過すれば電流特性が低下して駆動電圧が上昇する傾向がある。
【００６３】
また、電子輸送層上部に陰極からの電子の注入を容易にする機能を持つ物質である電子注入層（ＥＩＬ）が積層され、これは特別に材料を制限しない。
【００６４】
電子注入層としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯなどの物質を利用できる。前記正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）の蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００６５】
最後に、第２電極形成用金属を用いて、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法により第２電極を電子注入層上部に形成できる。前記第２電極はカソードとして使われうる。前記第２電極形成用金属としては、低い仕事関数を持つ金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を使用できる。具体的な例としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを挙げることができる。また前面発光素子を得るためにＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透過型カソードを使用する事も出来る。
【００６６】
本発明の有機発光素子は、図１Ｃに図示された第１電極、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、第２電極構造の有機発光素子だけでなく、多様な構造の有機発光素子の構造が可能であり、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成することもできる。
【００６７】
以下で、本発明による化学式２で表示される化合物２（以下、“化合物２”という）及び化学式３で表示される化合物３（以下、“化合物３”という）の合成例及び実施形態を具体的に例示するが、本発明が下記の実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００６８】
＜合成例１＞
下記反応式１の経路によって中間体（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）Ａを合成した。
【００６９】
【化２０】
【００７０】
このように合成した中間体Ａを使用して、下記反応式２の経路によって化合物２を合成した。
【００７１】
【化２１】
【００７２】
＜合成例２＞
下記反応式３の反応経路によって中間体Ｂを合成した。
【００７３】
【化２２】
【００７４】
前記反応式２で中間体Ａの代わりに中間体Ｂを反応させて化合物３を合成した。
【００７５】
＜実施例１＞
前記合成例１で合成した化合物２及びナトリウムキノリノラト（ＮａＱ）の混合重量比１：１混合物を電子輸送層材料として使用して、次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＧＢＨＯ２（３００Å）：ＧＢＤ３２（３％）／電子輸送層（２００Å）／ＬｉＱ（１０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００７６】
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切ってイソプロピルアルコールと純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層上部にα−ＮＰＤを１５０Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、前記正孔輸送層上部に青色蛍光ホストとしてグレイセル社製のＧＢＨ０２を使用し、ドーパントとしてグレイセル社製のＧＢＤ３２を３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さの発光層を形成した。その後、前記発光層上部に化合物２とＮａＱとを混合真空蒸着して２００Å厚さの電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上部にＬｉＱ １０Å（電子注入層）とＡｌ ３０００Å（カソード）とを順次に真空蒸着して、ＬｉＱ／Ａｌ電極を形成することによって有機発光素子を製造した。
【００７７】
＜実施例２＞
前記合成例１で合成した化合物２及び前記合成例２で合成した化合物３を１：１混合重量比で混合真空蒸着して電子輸送層を形成したことを除いては、前記実施例１と同一に有機発光素子を製造した。
【００７８】
＜比較例１＞
電子輸送層の材料をＡｌｑ３として使用した点を除いては、実施例１と同一に有機発光素子を製造した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＧＢＨＯ２（３００Å）：ＧＢＤ３２（３％）／Ａｌｑ３（２００Å）／ＬｉＦ（８０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００７９】
＜評価例１＞
前記実施例１、２及び比較例１に対して、電流密度、効率特性及び寿命特性を評価した。図２ないし４は、それぞれに対してグラフで示したものである。前記電流密度評価にはＳｏｕｒｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ ２３８（ｋｅｉｔｈｌｅｙ社製）を使用し、効率特性評価にはＰＲ６５０（フォトリサーチ社製）を使用し、寿命特性評価にはＰｏｌａｒｏｎｉｘ Ｍ６０００（Ｍｃｓｃｉｅｎｃｅ社製）を使用した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１Ａ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｃ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の電流密度を測定したグラフである。
【図３】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の効率特性を測定したグラフである。
【図４】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の寿命特性を測定したグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体、または相異なる２種のアントラセン誘導体化合物を含む有機発光素子に係り、より詳細には電気的な安定性と高い電子輸送能力を持つ材料を使用し、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の特性を持つ有機発光素子に関する。
【０００２】
本発明は、高品位有機発光素子開発のための必須先行技術に係り、有機発光素子の消費電力低減及び寿命改善に関する。
【背景技術】
【０００３】
有機発光素子とは、図１に示したように両電極間に挿入されている有機膜に電圧を印加する時、有機膜での電子と正孔との結合によって光が発生する装置をいう。したがって、有機発光素子は、高画質、速い応答速度及び広視野角特性を持つ軽量薄型の情報表示装置具現を可能にする長所を持つ。これは、有機発光表示素子技術の急激な成長を先導する原動力になり、現在有機発光素子は、携帯電話だけでなくその他の高品位の情報表示装置へまでその応用領域が拡張されつつある。
【０００４】
このような有機発光素子の急成長により、学術的側面だけでなく、産業技術側面でＴＦＴ−ＬＣＤのようなその他の情報表示素子との競争が不回避になり、既存の有機発光素子は、量的、質的成長を阻害する最も大きい要因として残っている素子の効率、寿命延長及び消費電力低減という技術的限界を克服せねばならないという難局に直面している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術の問題点を解決するために、本発明は、有機発光素子の寿命、輝度及び消費電力の効率特性を向上させることができる有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第１態様は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であり、前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【０００７】
【化１】
【０００８】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【０００９】
前記本発明の課題を解決するために、本発明の第２態様は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であって、前記有機層が相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする有機発光素子を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
前記本発明の有機発光素子に使われるアントラセン誘導体化合物と金属イオン錯体との混合物、または相異なる２種のアントラセン誘導体化合物の混合物は優秀な電子輸送能力を持ち、有機膜形成材料として有効に使われて、高効率、低電圧、高輝度、長寿命の有機発光素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１２】
本発明による有機発光素子は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える。
【００１３】
前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むか、または、相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含む。
【００１４】
【化２】
【００１５】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【００１６】
望ましくは、前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシフェニル基、シアノフェニル基、フェノキシフェニル基、ハロフェニル基、ナフチル基、炭素数１ないし５のアルキルナフチル基、炭素数１ないし５のアルコキシナフチル基、シアノナフチル基、ハロナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、炭素数１ないし５のアルキルカルバゾリル基、ビフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルビフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシビフェニル基及びピリジル基からなる群から選択された一つである。
【００１７】
さらに望ましくは、前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、ジメチルフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセトナフチレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ペンタフェニル基、ヘキサフェニル基及びカルバゾリル基からなる群から選択された一つである。
【００１８】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ１−Ｃ２０のアルキル基の具体的な例としては、メチル、エチル、プロピル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、ｉｓｏ−アミル、ヘキシルなどを挙げることができ、前記アルキル基のうち一つ以上の水素原子はハロゲン原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アミジノ基、ヒドラジン、ヒドラゾン、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、燐酸やその塩、Ｃ１−Ｃ３０のアルキル基、Ｃ１−Ｃ３０のアルケニル基、Ｃ１−Ｃ３０のアルキニル基、Ｃ６−Ｃ３０のアリール基、Ｃ７−Ｃ３０のアリールアルキル基、Ｃ２−Ｃ２０のヘテロアリール基、またはＣ３−Ｃ３０のヘテロアリールアルキル基に置換されうる。
【００１９】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ１−Ｃ２０のアルコキシ基の具体的な例として、メトキシ、エトキシ、フェニルオキシ、シクロヘキシルオキシ、ナフチルオキシ、イソプロピルオキシ、ジフェニルオキシなどがあり、これらアルコキシ基のうち少なくとも一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２０】
本発明の化学式で使われた非置換のＣ６−Ｃ２０アリール基は単独または組み合わせて使われて、一つ以上の環を含む芳香族炭素環を意味し、前記環はペンダント方法で共に付着されるか、または融合されうる。前記アリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２１】
前記アリール基としては、フェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−クメニル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、（α，α−ジメチルベンゼン）フェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、インデニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセナフチレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、メチルアントリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ピレニル基、クリセニル基、エチル−クリセニル基、ピセニル基、ペリレニル基、クロロペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基、カルバゾリル基などを挙げることができる。
【００２２】
本発明の化学式で使われた非置換のアリールオキシ基の例としては、フェニルオキシ、ナフチレンオキシ、ジフェニルオキシなどがある。前記アリールオキシ基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２３】
本発明で使用する非置換のヘテロアリール基は、Ｎ、Ｏ、ＰまたはＳのうち選択された１、２または３個のヘテロ原子を含み、残りの環原子がＣである環原子数６ないし３０の単環式または二環式芳香族有機化合物を意味する。前記ヘテロアリール基のうち一つ以上の水素原子は、前述したアルキル基の場合と同様な置換基に置換できる。
【００２４】
前記ヘテロアリール基の例には、ピラゾリル基、イミダゾリル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、トリアゾリル基、テトラゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジニル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、カルバゾリル基、インドリル基などを挙げることができる。
【００２５】
特に、前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし化学式９および化学式１３ないし化学式１５で表示される化合物であるが、それら化合物に限定されるものではない。
【００２６】
【化３】
【００２７】
【化４】
【００２８】
【化５】
【００２９】
【化６】
【００３０】
【化７】
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】
【化１１】
【００３５】
【化１２】
【００３６】
【化１３】
【００３７】
本発明による有機発光素子に使われうる前記イオン金属錯体は、望ましくは、中心金属ＭまたはＭ’が１価または２価金属である下記化学式１０ないし１２で表示される化合物である。
【００３８】
【化１４】
【００３９】
【化１５】
【００４０】
【化１６】
【００４１】
前記式中で、ＭとＭ’とは１価または２価金属である。
【００４２】
具体的に例を挙げれば、ＭとＭ’とは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎなどである。さらに望ましくは、前記イオン金属錯体は、リチウムキノリノラト（ＬｉＱ）金属錯体、ナトリウムキノリノラト（ＮａＱ）金属錯体、セシウムキノリノラト（ＣｓＱ）金属錯体である。
【００４３】
前記本発明の有機発光素子において、望ましくは、前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及び前記イオン金属錯体の混合重量比は、５：９５ないし９５：５である。前記混合比が５：９５未満と化学式１のアントラセン誘導体化合物の含有量が少ない場合にはＯＬＥＤ寿命が短くなる問題点があり、前記混合比が９５：５を超過してイオン金属錯体の含有量が少ない場合にはＯＬＥＤの駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００４４】
また、前記本発明の有機発光素子において、望ましくは、前記相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物間の混合重量比は、５：９５ないし９５：５である。前記相異なる２種の化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物のうちいずれか１種の含有量が９５：５を超過する混合比で過量に含まれるか、５：９５未満の混合比で少量含まれる場合、ＯＬＥＤの寿命が短くなるか、駆動電圧が上昇する問題点がある。
【００４５】
本発明による有機発光素子の構造は非常に多様である。前記第１電極と第２電極との間に有機層として、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層、発光層、電子阻止層、正孔注入層及び正孔輸送層からなる群から選択された一つ以上の層を有機膜としてさらに備えることができる。このような有機層は、前述したような前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体の混合物、または相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物の混合物を含むことができる。例えば、本発明による有機発光素子のうち、前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体の混合物、または相異なる２種の前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物の混合物を含む有機膜は電子輸送層または電子注入層であるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
さらに具体的に、本発明による有機発光素子の多様な具現例は、図１Ａないし図１Ｃを参照する。図１Ａの有機発光素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極で形成される構造を持ち、図１Ｂの有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極で形成される構造を持つ。また、図１Ｃの有機発光素子は、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を持つ。この時、前記発光層、電子輸送層または電子注入層が前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含みうることは言うまでもない。
【００４７】
以下、本発明による有機発光素子の製造方法を、図１Ｃに図示された有機発光素子を参照して説明する。
【００４８】
まず、高い仕事関数を持つ第１電極用物質を用いて、蒸着法またはスパッタリング法により基板上部に第１電極を形成する。前記第１電極はアノードでありうる。ここで基板としては、通常有機発光素子で使われる基板を使用するが、機械的強度、熱的安定性、透明性、表面平滑性、取り扱い容易性及び防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板が望ましい。そして、第１電極用物質としては、透明で伝導性に優れた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などを使用する。
【００４９】
次いで、前記第１電極上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ）法のような多様な方法を利用して正孔注入層（ＨＩＬ）を形成できる。
【００５０】
真空蒸着法により正孔注入層を形成する場合、その蒸着条件は、正孔注入層の材料として使用する化合物、目的とする正孔注入層の構造及び熱的特性などによって異なるが、一般的に蒸着温度５０ないし５００℃、真空度１０−８ないし１０−３ｔｏｒｒ、蒸着速度０．０１ないし１００Å／ｓｅｃ、膜厚さは通常１０Åないし５μｍの範囲で適切に選択することが望ましい。
【００５１】
前記正孔注入層物質としては特別に制限されず、例えば、米国特許第４，３５６，４２９号明細書に開示された銅フタロシアニンなどのフタロシアニン化合物またはＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，６，ｐ．６７７（１９９４）に記載されているスターバースト型アミン誘導体類であるＴＣＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＰＢなどを正孔注入層として使用できる。前記ｍ−ＭＴＤＡＴＡの化学式は下記化学式を参照する。
【００５２】
【化１７】
【００５３】
次いで、前記正孔注入層上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような多様な方法を利用して正孔輸送層（ＨＴＬ）を形成できる。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００５４】
前記正孔輸送層の物質は特別に制限されず、正孔輸送層に使われている公知のもののうち任意に選択して使用できる。例えば、Ｎ−フェニルカルバゾル、ポリビニルカルバゾルなどのカルバゾル誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルベンジジン（α−ＮＰＤ）などの芳香族縮合環を持つ通常的なアミン誘導体などが使われる。α−ＮＰＤの化学式は下記を参照する。
【００５５】
【化１８】
【００５６】
次いで、前記正孔輸送層上部に真空蒸着法、スピンコーティング法、キャスト法、ＬＢ法のような方法を利用して発光層（ＥＭＬ）を形成できる。真空蒸着法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００５７】
発光層材料は特別に制限されず、公知の材料、公知のホスト材料及びドーパント材料のうち任意に選択された物質を発光層材料として使用できる。ホスト材料の場合、例えば、グレイセル（Ｇｒａｃｅｌ）社製のＧＧＨ０１、ＧＧＨ０２、ＧＤＩ１４０３またはＡｌｑ３、ＣＢＰ（４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾル−ビフェニル）などを使用できる。ドーパントの場合、例えば、蛍光ドーパントとしてはグレイセル社製のＧＧＤ０１、ＧＧＤ０２及び林原社製のＣ５４５Ｔなどを使用でき、燐光ドーパントとしては赤色燐光ドーパントＰｔＯＥＰ、ＵＤＣ社製のＲＤ２５、ＲＤ６１、緑色燐光ドーパントＩｒ（ＰＰｙ）３（ＰＰｙ＝２−ｐｈｅｎｙｌｐｙｒｉｄｉｎｅ）及び高砂社製のＴＬＥＣ０２５、ＴＬＥＣ０２７、青色燐光ドーパントであるＦ２Ｉｒｐｉｃなどを使用できる。また、下記化学式で表示されるドーパントを使用できる。
【００５８】
【化１９】
【００５９】
ドーピング濃度は特別に制限されないが、通常ホスト及びドーパントの１００重量部を基準とした前記ドーパントの含有量は０．０１〜１５重量部である。
【００６０】
発光層が燐光ドーパントを含む場合には、三重項励起子または正孔が電子輸送層に広がる現象を防止するために、正孔阻止材料（ＨＢＬ）を追加で真空蒸着法またはスピンコーティング法により積層させることができる。使用できる公知の正孔阻止材料は、例えば、オキサジアゾール誘導体やトリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、または特開平１１−３２９７３４（Ａ１）公報に記載されている正孔阻止材料、ＢＣＰなどを挙げることができる。
【００６１】
次いで、電子輸送層（ＥＴＬ）を、真空蒸着法またはスピンコーティング法、キャスト法などの多様な方法を利用して形成する。前記電子輸送層材料は、電子輸送能力をさらに向上させることができる前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を使用でき、キノリン誘導体、特にトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（Ａｌｑ３）のような公知の材料を使用することもできる。
【００６２】
望ましくは、電子輸送層（ＥＴＬ）の厚さは５ｎｍ〜７０ｎｍである。電子輸送層の厚さが５ｎｍ未満である場合に正孔と電子とのバランスが取れなくて効率が低下し、７０ｎｍを超過すれば電流特性が低下して駆動電圧が上昇する傾向がある。
【００６３】
また、電子輸送層上部に陰極からの電子の注入を容易にする機能を持つ物質である電子注入層（ＥＩＬ）が積層され、これは特別に材料を制限しない。
【００６４】
電子注入層としては、ＬｉＦ、ＮａＣｌ、ＣｓＦ、Ｌｉ２Ｏ、ＢａＯなどの物質を利用できる。前記正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）の蒸着条件は使用する化合物によって異なるが、一般的に正孔注入層の形成とほぼ同じ条件範囲中で選択される。
【００６５】
最後に、第２電極形成用金属を用いて、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法により第２電極を電子注入層上部に形成できる。前記第２電極はカソードとして使われうる。前記第２電極形成用金属としては、低い仕事関数を持つ金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を使用できる。具体的な例としては、リチウム（Ｌｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−リチウム（Ａｌ−Ｌｉ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム−インジウム（Ｍｇ−Ｉｎ）、マグネシウム−銀（Ｍｇ−Ａｇ）などを挙げることができる。また前面発光素子を得るためにＩＴＯ、ＩＺＯを使用した透過型カソードを使用する事も出来る。
【００６６】
本発明の有機発光素子は、図１Ｃに図示された第１電極、正孔注入層（ＨＩＬ）、正孔輸送層（ＨＴＬ）、発光層（ＥＭＬ）、正孔阻止層（ＨＢＬ）、電子輸送層（ＥＴＬ）、電子注入層（ＥＩＬ）、第２電極構造の有機発光素子だけでなく、多様な構造の有機発光素子の構造が可能であり、必要に応じて１層または２層の中間層をさらに形成することもできる。
【００６７】
以下で、本発明による化学式２で表示される化合物２（以下、“化合物２”という）及び化学式３で表示される化合物３（以下、“化合物３”という）の合成例及び実施形態を具体的に例示するが、本発明が下記の実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００６８】
＜合成例１＞
下記反応式１の経路によって中間体（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）Ａを合成した。
【００６９】
【化２０】
【００７０】
このように合成した中間体Ａを使用して、下記反応式２の経路によって化合物２を合成した。
【００７１】
【化２１】
【００７２】
＜合成例２＞
下記反応式３の反応経路によって中間体Ｂを合成した。
【００７３】
【化２２】
【００７４】
前記反応式２で中間体Ａの代わりに中間体Ｂを反応させて化合物３を合成した。
【００７５】
＜実施例１＞
前記合成例１で合成した化合物２及びナトリウムキノリノラト（ＮａＱ）の混合重量比１：１混合物を電子輸送層材料として使用して、次のような構造を持つ有機発光素子を製作した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＧＢＨＯ２（３００Å）：ＧＢＤ３２（３％）／電子輸送層（２００Å）／ＬｉＱ（１０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００７６】
アノードは、コーニング１５Ω／ｃｍ２（１２００Å）ＩＴＯガラス基板を５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍサイズに切ってイソプロピルアルコールと純水中で各５分間超音波洗浄した後、３０分間ＵＶオゾン洗浄して使用した。前記基板上部にｍ−ＭＴＤＡＴＡを真空蒸着して正孔注入層を７５０Åの厚さに形成した。次いで、前記正孔注入層上部にα−ＮＰＤを１５０Å厚に真空蒸着して正孔輸送層を形成した。正孔輸送層を形成した後、前記正孔輸送層上部に青色蛍光ホストとしてグレイセル社製のＧＢＨ０２を使用し、ドーパントとしてグレイセル社製のＧＢＤ３２を３％使用して、これを真空蒸着して３００Åの厚さの発光層を形成した。その後、前記発光層上部に化合物２とＮａＱとを混合真空蒸着して２００Å厚さの電子輸送層を形成した。前記電子輸送層上部にＬｉＱ １０Å（電子注入層）とＡｌ ３０００Å（カソード）とを順次に真空蒸着して、ＬｉＱ／Ａｌ電極を形成することによって有機発光素子を製造した。
【００７７】
＜実施例２＞
前記合成例１で合成した化合物２及び前記合成例２で合成した化合物３を１：１混合重量比で混合真空蒸着して電子輸送層を形成したことを除いては、前記実施例１と同一に有機発光素子を製造した。
【００７８】
＜比較例１＞
電子輸送層の材料をＡｌｑ３として使用した点を除いては、実施例１と同一に有機発光素子を製造した：ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（７５０Å）／α−ＮＰＤ（１５０Å）／ＧＢＨＯ２（３００Å）：ＧＢＤ３２（３％）／Ａｌｑ３（２００Å）／ＬｉＦ（８０Å）／Ａｌ（３０００Å）。
【００７９】
＜評価例１＞
前記実施例１、２及び比較例１に対して、電流密度、効率特性及び寿命特性を評価した。図２ないし４は、それぞれに対してグラフで示したものである。前記電流密度評価にはＳｏｕｒｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ ２３８（ｋｅｉｔｈｌｅｙ社製）を使用し、効率特性評価にはＰＲ６５０（フォトリサーチ社製）を使用し、寿命特性評価にはＰｏｌａｒｏｎｉｘ Ｍ６０００（Ｍｃｓｃｉｅｎｃｅ社製）を使用した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１Ａ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図１Ｃ】一般的な有機発光素子の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の電流密度を測定したグラフである。
【図３】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の効率特性を測定したグラフである。
【図４】本発明の一具現例及び他の具現例による有機発光素子及び従来の有機発光素子の寿命特性を測定したグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であり、前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むことを特徴とする有機発光素子：
【化１】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【請求項２】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であって、前記有機層が相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする有機発光素子：
【化２】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【請求項３】
前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及び前記イオン金属錯体の混合重量比は、５：９５ないし９５：５であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物間の混合重量比は、５：９５ないし９５：５であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシフェニル基、シアノフェニル基、フェノキシフェニル基、ハロフェニル基、ナフチル基、炭素数１ないし５のアルキルナフチル基、炭素数１ないし５のアルコキシナフチル基、シアノナフチル基、ハロナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、炭素数１ないし５のアルキルカルバゾリル基、ビフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルビフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシビフェニル基及びピリジル基からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にフェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、ジメチルフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセトナフチレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ペンタフェニル基、ヘキサフェニル基及びカルバゾリル基からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし化学式９および化学式１３ないし化学式１５で表示される化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【請求項８】
前記イオン金属錯体は、下記化学式１０、下記化学式１１または下記化学式１２で表示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子：
【化１４】
【化１５】
【化１６】
前記式中で、ＭとＭ’とは、１価または２価金属である。
【請求項９】
前記有機層は、電子輸送層または電子注入層であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を持つことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記有機層が下記化学式２及び３で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【化１７】
【化１８】
【請求項１３】
前記有機層が下記化学式２で表示されるアントラセン誘導体化合物及びＮａＱ（ｓｏｄｉｕｍ ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【化１９】
【請求項１】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であり、前記有機層は、下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及びイオン金属錯体を含むことを特徴とする有機発光素子：
【化１】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【請求項２】
第１電極と、
第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に有機層と、を備える有機発光素子であって、前記有機層が相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする有機発光素子：
【化２】
前記式で、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的に水素原子、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルキル基、炭素数１ないし３０の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリール基、炭素数６ないし３０の置換または非置換のアリールオキシ基、炭素数４ないし３０の置換または非置換のヘテロアリール基、または炭素数６ないし３０の置換または非置換の縮合多環基、ヒドロキシ基、ハロゲン、シアノ基、または置換または非置換のアミノ基である。
【請求項３】
前記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物及び前記イオン金属錯体の混合重量比は、５：９５ないし９５：５であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記相異なる２種の下記化学式１で表示されるアントラセン誘導体化合物間の混合重量比は、５：９５ないし９５：５であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立にフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシフェニル基、シアノフェニル基、フェノキシフェニル基、ハロフェニル基、ナフチル基、炭素数１ないし５のアルキルナフチル基、炭素数１ないし５のアルコキシナフチル基、シアノナフチル基、ハロナフチル基、アントラセニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、炭素数１ないし５のアルキルカルバゾリル基、ビフェニル基、炭素数１ないし５のアルキルビフェニル基、炭素数１ないし５のアルコキシビフェニル基及びピリジル基からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立的にフェニル基、エチルフェニル基、エチルビフェニル基、ｏ−，ｍ−及びｐ−フルオロフェニル基、ジクロロフェニル基、ジシアノフェニル基、トリフルオロメトキシフェニル基、ｏ−，ｍ−、及びｐ−トリル基、メシチル基、フェノキシフェニル基、ジメチルフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジメチル）アミノフェニル基、（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル）アミノフェニル基、ペンタレニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントラセニル基、アズレニル基、ヘプタレニル基、アセトナフチレニル基、フルオレニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレン基、ペンタフェニル基、ヘキサフェニル基及びカルバゾリル基からなる群から選択された一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記化学式１で表示される化合物は、下記化学式２ないし化学式９および化学式１３ないし化学式１５で表示される化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【請求項８】
前記イオン金属錯体は、下記化学式１０、下記化学式１１または下記化学式１２で表示される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子：
【化１４】
【化１５】
【化１６】
前記式中で、ＭとＭ’とは、１価または２価金属である。
【請求項９】
前記有機層は、電子輸送層または電子注入層であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記有機層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層及び電子注入層からなる群から選択された一つ以上の層をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
前記素子は、第１電極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／第２電極、第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／第２電極、または第１電極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層／第２電極の構造を持つことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
前記有機層が下記化学式２及び３で表示されるアントラセン誘導体化合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【化１７】
【化１８】
【請求項１３】
前記有機層が下記化学式２で表示されるアントラセン誘導体化合物及びＮａＱ（ｓｏｄｉｕｍ ｑｕｉｎｏｌｉｎｏｌａｔｅ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【化１９】
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２５８６０３（Ｐ２００８−２５８６０３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６６１２（Ｐ２００８−６６６１２）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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