KR101343699B1 - 신규 화합물 및 그것을 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 저렴하고, 합성이 용이하며, 또한 단파장의 발광 파장을 나타내는 구리 착체, 및 이것을 발광 도펀트로서 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치를 제공하는 것이다.
실시 형태에 따르면, 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 제공된다.
Figure 112011011550435-pat00011

식 중, Cu+는 구리 이온이다. PR1R2R3은 Cu+에 배위하는 포스핀 화합물이며, R1, R2, R3은, 각각 동일하거나 또는 상이해도 되고, 탄소수 1 내지 6의 직쇄상, 분지상 혹은 환상의 알킬기이거나, 또는 치환기를 가져도 되는 방향환기이다. R4는 전자 공여성을 갖는 치환기이다. X-는 반대 이온이며, X는, F, Cl, Br, I, BF4, PF6, CH3CO2, CF3CO2, CF3SO3 또는 ClO4이다.

Description

신규 화합물 및 그것을 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치{NOVEL COMPOUND AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT, DISPLAY DEVICE AND LIGHTNING DEVICE USING THE SAME}
본 발명의 실시 형태는, 신규 화합물 및 그것을 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 차세대 디스플레이나 조명을 위한 발광 기술로서 유기 전계 발광 소자(이하, 유기 EL 소자라고도 칭함)가 주목받고 있다. 유기 EL 소자의 연구 초기는, 유기층의 발광 기구로서 주로 형광이 사용되어 왔다. 그러나, 최근에는, 보다 내부 양자 효율이 높은 인광을 사용한 유기 EL 소자에 주목을 모으고 있다.
인광을 사용한 유기 EL 소자의 발광층의 주류는, 유기 재료로 이루어지는 호스트 재료 중에, 이리듐이나 백금 등을 중심 금속으로 하는 발광성 금속 착체를 도핑한 것이다. 그러나, 이리듐 착체나 백금 착체는 희소 금속이며 고가이기 때문에, 그것들을 사용한 유기 EL 소자는 비용이 높아진다는 문제가 있다. 한편, 구리 착체도 동일하게 인광 발광을 나타내고, 저렴하기 때문에, 발광 재료로서 사용하면 비용을 억제하는 것을 기대할 수 있다.
지금까지, 발광 재료로서 구리 착체를 사용한 유기 EL 소자가 개시되어 있지만, 사용하는 구리 착체의 합성 방법이 복잡하다는 문제를 갖는다. 또한, 백색 발광하는 조명이나 RGB 풀컬러 디스플레이에 응용하기 위해서는, 고효율로 청색 발광하는 재료가 필요하게 된다.
일본 특허 공개 제2008-179697호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 저렴하고, 합성이 용이하며, 또한 단파장의 발광 파장을 나타내는 구리 착체, 및 이것을 발광 도펀트로서 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위해, 실시 형태에 따르면, 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 제공된다.
Figure 112011011550435-pat00001
식 중, Cu+는 구리 이온이다. PR1R2R3은 Cu+에 배위하는 포스핀 화합물이며, R1, R2, R3은, 각각 동일하거나 또는 상이해도 되고, 탄소수 1 내지 6의 직쇄상, 분지상 혹은 환상의 알킬기이거나, 또는 치환기를 가져도 되는 방향환기이다. R4는 전자 공여성을 갖는 치환기이다. X-는 반대 이온이며, X는, F, Cl, Br, I, BF4, PF6, CH3CO2, CF3CO2, CF3SO3 또는 ClO4이다.
도 1은, 실시 형태에 관한 유기 전계 발광 소자를 도시하는 단면도이다.
도 2는, 실시 형태에 관한 표시 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은, 실시 형태에 관한 조명 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4는, [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4의 1H-NMR 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 5는, [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4의 PL 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시예에 관한 유기 전계 발광 소자의 발광 특성을 나타내는 도면이다.
이하, 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 실시 형태에 관한 유기 전계 발광 소자를 도시하는 단면도이다.
유기 전계 발광 소자(10)는, 기판(11) 상에 양극(12), 정공 수송층(13), 발광층(14), 전자 수송층(15), 전자 주입층(16) 및 음극(17)을 순차 형성한 구조를 갖는다. 정공 수송층(13), 전자 수송층(15) 및 전자 주입층(16)은 필요에 따라서 형성된다.
이하, 실시 형태에 관한 유기 전계 발광 소자의 각 부재에 대해 상세하게 설명한다.
발광층(14)은, 양극측으로부터 정공을, 음극측으로부터 전자를 각각 수취하고, 정공과 전자와의 재결합의 장소를 제공하여 발광시키는 기능을 갖는 층이다. 이 결합에 의한 에너지로, 발광층 중의 호스트 재료가 여기된다. 여기 상태의 호스트 재료로부터 발광 도펀트로 에너지가 이동함으로써, 발광 도펀트가 여기 상태로 되고, 발광 도펀트가 다시 기저 상태로 복귀될 때에 발광한다.
발광층(14)은, 유기 재료로 이루어지는 호스트 재료 중에, 발광성 금속 착체(이하, 발광 도펀트라고 칭함)를 도핑한 구성을 취한다. 본 실시 형태에 있어서는, 발광 도펀트로서, 이하의 일반식 (1)로 나타내어지는 구리 착체를 사용한다.
Figure 112011011550435-pat00002
식 중, Cu+는 구리 이온이다. PR1R2R3은 Cu+에 배위하는 포스핀 화합물이며, R1, R2, R3은, 각각 동일하거나 또는 상이해도 되고, 탄소수 1 내지 6의 직쇄상, 분지상 혹은 환상의 알킬기이거나, 또는 치환기를 가져도 되는 방향환기이다. 상기 알킬기의 구체예로서는, 메틸기, 이소프로필기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 상기 방향환기의 구체예로서는, 페닐기, 나프틸기, 페녹시기 등을 들 수 있고, 이것들은 알킬기, 할로겐 원자, 카르복시기 등의 치환기로 치환되어도 된다. R4는 전자 공여성을 갖는 치환기이다. 전자 공여성기의 예로서는, 메틸기, 아미노기, 디메틸아미노기, 메톡시기 등을 들 수 있다. X-는 반대 이온이며, X는, F, Cl, Br, I, BF4, PF6, CH3CO2, CF3CO2, CF3SO3 또는 ClO4이다.
발광 도펀트로서 구리 착체를 사용함으로써, 이리듐 착체나 백금 착체를 사용한 경우보다 비용을 억제하여 유기 EL 소자를 제작할 수 있다. 또한, 상기 일반식 (1)로 나타낸 구리 착체는, 발광 도펀트로서의 용도가 기지인 다른 구리 착체에 비해, 용이하게 합성할 수 있다.
또한, 상기 일반식 (1)로 나타내어지는 구리 착체는, 발광 도펀트로서의 용도가 기지인 다른 구리 착체에 비해, 발광 파장이 단파장측에 있다. 따라서, 상기 일반식 (1)의 구리 착체를 발광 도펀트로서 사용하면, 보다 청색에 가까운 발광을 얻을 수 있다.
또한, 상기 일반식 (1)로 나타내어지는 구리 착체를 발광 도펀트로서 사용한 경우이어도, 종래의 유기 EL 소자와 비교하여 동등하거나 그 이상의 발광 효율 및 휘도를 갖는 유기 EL 소자를 제공할 수 있다.
이하에, 상기 일반식 (1)로 나타내어지는 구리 착체의 합성 스킴(scheme)을 나타낸다. 반응식 중, R1, R2, R3, R4 및 X는, 상기에서 정의한 바와 같다.
Figure 112011011550435-pat00003
상기 일반식 (1)로 나타내어지는 구리 착체의 구체예를 이하에 나타낸다. 식 중 X는, 상기에서 정의한 바와 같다.
Figure 112011011550435-pat00004
Figure 112011011550435-pat00005
호스트 재료로서는, 발광 도펀트로의 에너지 이동 효율이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 도펀트로서 인광 발광 도펀트를 사용하는 경우에 사용되는 호스트 재료는, 저분자계와 고분자계로 크게 구별된다. 저분자계 호스트 재료를 포함하는 발광층은, 주로 저분자계 호스트 재료 및 발광 도펀트를 진공 공증착함으로써 성막된다. 고분자계 호스트 재료를 포함하는 발광층은, 주로 고분자계 호스트 재료 및 발광 도펀트를 혼합한 용액을 도포함으로써 성막된다. 저분자계 호스트 재료의 대표예는, 1,3-비스(카르바졸-9-일)벤젠(mCP) 등이다. 고분자계 호스트 재료의 대표예는, 폴리비닐카르바졸(PVK) 등이다. 본 실시 형태에서는, 호스트 재료로서, 그 밖에, 4,4'-비스(9-디카르바졸릴)-2,2'-비페닐(CBP), p-비스(트리페닐실릴)벤젠(UGH2) 등을 사용할 수 있다.
정공 수송성이 강한 호스트 재료를 사용하는 경우, 발광층 내의 정공과 전자와의 캐리어 균형이 잡히지 않아, 발광 효율이 저하된다는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 발광층 중에 전자 주입ㆍ수송 재료를 더 함유시켜도 된다. 반대로, 전자 수송성이 강한 호스트 재료를 사용하는 경우에는, 발광층 중에 정공 주입ㆍ수송 재료를 더 함유시켜도 된다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 발광층 내의 정공과 전자와의 캐리어 균형이 잡히고, 발광 효율이 향상된다.
발광층(14)의 성막 방법은, 박막을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 스핀 코트법을 사용하는 것이 가능하다. 발광 도펀트 및 호스트 재료를 포함하는 용액을 원하는 막 두께로 도포한 후, 핫 플레이트 등으로 가열 건조한다. 도포하는 용액은, 미리 필터로 여과한 것을 사용해도 된다.
발광층(14)의 두께는 10 내지 100nm인 것이 바람직하다. 발광층(14)에 있어서의 호스트 재료와 발광 도펀트의 비율은, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한 임의이다.
기판(11)은, 다른 부재를 지지하기 위한 것이다. 이 기판(11)은, 열이나 유기 용제에 의해 변질되지 않는 것이 바람직하다. 기판(11)의 재료로서는, 예를 들어, 무알칼리 유리, 석영 유리 등의 무기 재료, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 액정 중합체, 시클로올레핀 중합체 등의 플라스틱, 고분자 필름, 및 스테인리스강(SUS), 실리콘 등의 금속 기판을 들 수 있다. 발광을 취출하기 위해, 유리, 합성 수지 등으로 이루어지는 투명한 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 기판(11)의 형상, 구조, 크기 등에 대해 특별히 제한은 없고, 용도, 목적 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 기판(11)의 두께는, 그 밖의 부재를 지지하기 위해 충분한 강도가 있으면, 특별히 한정되지 않는다.
양극(12)은, 기판(11) 상에 적층된다. 양극(12)은, 정공 수송층(13) 또는 발광층(14)에 정공을 주입한다. 양극(12)의 재료로서는, 도전성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 통상은, 투명 또는 반투명의 도전성을 갖는 재료를 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법, 도포법 등으로 성막한다. 예를 들어, 도전성의 금속 산화물막, 반투명의 금속 박막 등을 양극(12)으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화인듐, 산화아연, 산화주석, 및 그것들의 복합체인 인듐 주석 산화물(ITO), 불소 도프 산화주석(FTO), 인듐 아연 산화물 등으로 이루어지는 도전성 유리를 사용하여 제작된 막(NESA 등)이나, 금, 백금, 은, 구리 등이 사용된다. 특히, ITO로 이루어지는 투명 전극인 것이 바람직하다. 또한, 전극 재료로서, 유기계의 도전성 중합체인 폴리아닐린 및 그의 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체 등을 사용해도 된다. 양극(12)의 막 두께는, ITO의 경우 30 내지 300nm인 것이 바람직하다. 30nm보다 얇게 하면, 도전성이 저하되고 저항이 높아져, 발광 효율 저하의 원인으로 된다. 300nm보다도 두껍게 하면, ITO에 가요성이 없어지고, 응력이 작용하면 균열이 생긴다. 양극(12)은 단층이어도 되고, 서로 다른 일함수의 재료로 이루어지는 층을 적층한 것이어도 된다.
정공 수송층(13)은, 양극(12)과 발광층(14) 사이에 임의로 배치된다. 정공 수송층(13)은, 양극(12)으로부터 정공을 수취하여, 발광층측으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 정공 수송층(13)의 재료로서는, 예를 들어, 도전성 잉크인 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌ㆍ술폰산)[이하, PEDOT:PSS라 기재함]과 같은 폴리티오펜계 중합체를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 정공 수송층(13)의 성막 방법은, 박막을 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 스핀 코트법을 사용하는 것이 가능하다. 정공 수송층(13)의 용액을 원하는 막 두께로 도포한 후, 핫 플레이트 등으로 가열 건조한다. 도포하는 용액은, 미리 필터로 여과한 것을 사용해도 된다.
전자 수송층(15)은, 임의로 발광층(14) 상에 적층된다. 전자 수송층(13)은, 전자 주입층(16)으로부터 전자를 수취하여, 발광층(14)으로 수송하는 기능을 갖는 층이다. 전자 수송층(15)의 재료로서는, 예를 들어, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란[이하, 3TPYMB라고 기재함], 트리스(8-히드록시퀴놀리노레이토)알루미늄 착체(Alq3), 바소페난트롤린(BPhen) 등을 사용할 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다. 전자 수송층(15)은 진공 증착법, 도포법 등으로 성막한다.
전자 주입층(16)은, 임의로 전자 수송층(15) 상에 적층된다. 전자 주입층(16)은, 음극(17)으로부터 전자를 수취하여, 전자 수송층(15) 또는 발광층(14)으로 주입하는 기능을 갖는 층이다. 전자 주입층(16)의 재료로서는, 예를 들어 CsF, LiF 등을 사용할 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다. 전자 주입층(16)은 진공 증착법, 도포법 등으로 성막한다.
음극(17)은, 발광층(14)(또는 전자 수송층(15) 혹은 전자 주입층(16)) 상에 적층된다. 음극(17)은, 발광층(14)(또는 전자 수송층(15) 혹은 전자 주입층(16))에 전자를 주입한다. 통상, 투명 또는 반투명의 도전성을 갖는 재료를 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 도금법, 도포법 등으로 성막한다. 전극 재료로서는, 도전성의 금속 산화물막, 금속 박막 등을 들 수 있다. 양극(12)을 일함수가 높은 재료를 사용하여 형성한 경우, 음극(17)에는 일함수가 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 일함수가 낮은 재료로서는, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속 등을 들 수 있다. 구체적으로는, Li, In, Al, Ca, Mg, Na, K, Yb, Cs 등을 들 수 있다.
음극(17)은 단층이어도 되고, 다른 일함수의 재료로 구성되는 층을 적층한 것이어도 된다. 또한, 2종 이상의 금속의 합금을 사용해도 된다. 합금의 예로서는, 리튬-알루미늄 합금, 리튬-마그네슘 합금, 리튬-인듐 합금, 마그네슘-은 합금, 마그네슘-인듐 합금, 마그네슘-알루미늄 합금, 인듐-은 합금, 칼슘-알루미늄 합금 등을 들 수 있다.
음극(17)의 막 두께는 10 내지 150nm인 것이 바람직하다. 막 두께가 상기 범위보다 얇은 경우는 저항이 지나치게 커진다. 막 두께가 두꺼운 경우에는, 음극(17)의 성막에 장시간을 필요로 하고, 인접하는 층에 데미지를 부여하여 성능이 열화된다.
이상, 기판 상에 양극을 적층하고, 기판과 반대측에 음극을 배치한 구성의 유기 전계 발광 소자에 대해 설명했지만, 음극측에 기판을 배치해도 된다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 표시 장치를 도시하는 회로도이다.
도 2에 도시한 표시 장치(20)는, 가로 방향의 제어선(CL)과 세로 방향의 신호선(DL)이 매트릭스 형상으로 배치된 회로 중에, 각각 화소(21)를 배치한 구성을 취한다. 화소(21)에는, 발광 소자(25) 및 발광 소자(25)에 접속된 박막 트랜지스터(TFT)(26)가 포함된다. TFT(26)의 한쪽의 단자는 제어선에 접속되고, 다른 쪽의 단자는 신호선에 접속된다. 신호선은, 신호선 구동 회로(22)에 접속되어 있다. 또한, 제어선은, 제어선 구동 회로(23)에 접속되어 있다. 신호선 구동 회로(22) 및 제어선 구동 회로(23)는 컨트롤러(24)에 의해 제어된다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관한 조명 장치를 도시하는 단면도이다.
조명 장치(100)는, 유리 기판(101) 상에 양극(107), 유기 EL층(106) 및 음극(105)을 순차 적층한 구성을 취한다. 밀봉 유리(102)는, 음극(105)을 덮도록 배치되고, UV 접착제(104)를 사용하여 고정된다. 밀봉 유리(102)의 음극(105)측의 면에는 건조제(103)가 설치된다.
[실시예]
<[Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4의 합성>
여기서 설명하는 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4는, 4위에 디메틸아미노기를 도입한 피리딘(NMe2-py) 및 트리페닐포스핀(PPh3)이 구리 이온에 배위하고, 반대 이온이 BF4 -인 구리 착체이다. 이하에, [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4의 합성예를 나타낸다.
(반응 I)
100mL 3구 플라스크에, 테트라키스아세토니트릴 구리(I) 테트라플루오로보레이트(0.51g, 1.62mmol) 및 트리페닐포스핀(0.85g, 3.24mmol)을 넣어 진공 건조를 행했다. 3구 플라스크 내를 질소로 치환하고, 질소 치환한 시린지를 사용하여, 질소 버블링한 클로로포름을 25mL 첨가했다. 실온 하에서 6시간 교반 후, 반응 용액을 여과하고, 불용물을 제거했다. 여과액에 헥산을 첨가하니, 백색 고체가 석출되었다. 여과하여 석출물을 단리하여, 목적 물질인 [Cu(CH3CN)2(PPh3)2]BF4를 얻었다(수율 97％).
상기 반응 I의 반응 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112011011550435-pat00006
(반응 II)
50mL 3구 플라스크에, [Cu(CH3CN)2(PPh3)2]BF4(48.4mg, 0.064mmol) 및 4-디메틸아미노피리딘(16.1mg, 0.13mmol)을 넣어 진공 건조를 행했다. 3구 플라스크 내를 질소로 치환하고, 질소 치환한 시린지를 사용하여, 질소 버블링한 클로로포름을 5mL 첨가했다. 실온, 질소 분위기 하에서 6시간 교반 후, 반응 용액을 여과하여 불용물을 제거했다. 여과액의 용매를 증류 제거한 후, 진공 건조를 행하여 백색 고체를 얻었다. 얻어진 백색 고체를, 클로로포름/헥산으로 재결정을 행함으로써, 목적 물질인 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4를 얻었다(수율 86％).
상기 반응 II의 반응 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure 112011011550435-pat00007
상기 방법으로 합성한 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4의 1H-NMR 스펙트럼(CDCl3, 270MHz)을 도 4에 나타낸다.
<PL 스펙트럼의 측정>
상기한 합성법에 의해 얻어진 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4에 대해, 포토루미네센스(PL) 스펙트럼을 측정했다. 측정은, 실온, 고체 상태에 있어서, 하마마쯔 포토닉스제 멀티 채널 검출기 PMA-11을 사용하여 행했다. 그 결과를 도 5에 나타낸다. 여기 파장 365nm의 자외광으로 여기시킨 결과, 발광 피크 490nm의 청백색 발광을 나타냈다.
<유기 EL 소자의 제작>
합성한 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4를 발광 도펀트로서 사용하여 유기 EL 소자를 제작했다. 이 소자의 층 구성은, 이하와 같다.
ITO 100nm/PEDOT:PSS 45nm/PVK:OXD-7:[Cu(py)2(PPh3)2]BF4 70nm/3TPYMB 25nm/CsF 1nm/Al 150nm.
음극은, 두께 100nm의 ITO(인듐 주석 산화물)로 이루어지는 투명 전극이다.
정공 수송층의 재료에는, 도전성 잉크인 폴리(에틸렌디옥시티오펜):폴리(스티렌ㆍ술폰산)[PEDOT:PSS]의 수용액을 사용했다. PEDOT:PSS의 수용액을 스핀 코트에 의해 도포하고, 가열하여 건조시킴으로써 정공 수송층을 45nm의 두께로 형성했다.
발광층의 재료에는, 호스트 재료로서 폴리비닐카르바졸[PVK], 전자 수송 재료로서 1,3-비스(2-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥시디아졸-5-일)벤젠[OXD-7], 발광 도펀트로서 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4를 사용했다. PVK는 정공 수송성 호스트 재료이고, OXD-7은 전자 수송성 재료이다. 따라서, 이것들을 혼합한 것을 호스트 재료로서 사용함으로써, 전압 인가시에 전자와 정공을 효율적으로 발광층에 주입할 수 있다. 중량비로 PVK:OXD-7:[Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]BF4=60:30:10으로 되도록 칭량하고, 이것들을 클로로벤젠에 용해한 용액을 스핀 코트에 의해 도포하고, 가열하여 건조시킴으로써 발광층을 70nm의 두께로 형성했다.
전자 수송층은, 트리스[3-(3-피리딜)-메시틸]보란[3TPYMB]을 진공 증착함으로써 25nm의 두께로 형성했다. 전자 주입층은 두께 1nm의 CsF로 형성하고, 음극은 두께 150nm의 Al로 형성했다.
<유기 EL 소자의 발광 특성>
상기와 같이 제작한 유기 EL 소자에 대해, 발광 특성을 조사했다. 도 6의 (a)는, 소자의 전압과 전류 밀도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6의 (b)는, 소자의 전압과 휘도의 관계를 나타내는 도면이다. 도 6의 (c)는, 소자의 전압과 발광 효율의 관계를 나타내는 도면이다. 발광 효율은, 휘도 측정과 전류 및 전압의 측정을 동시에 행함으로써 구했다. 휘도는, 하마마쯔 포토닉스사제 시감도 필터를 갖는 Si 포토다이오드 S7610을 사용하여 측정했다. 또한, 전류 및 전압의 측정은, HEWLETT PACKARD사제 반도체 파라미터 애널라이저 4156b를 사용하여 행했다.
전압의 인가와 함께 전류 밀도는 상승하여, 6.5V에서 발광이 개시되었다. 휘도는 8V에서 10cd/㎠, 최대 발광 효율은 1.3cd/A이었다.
<분자 궤도 계산에 의한 발광 파장의 견적>
피리딘환에 치환기를 갖지 않는 구리 착체 [Cu(py)2(PPh3)2]+와, 피리딘환에 전자 공여성의 치환기를 도입한 구리 착체 [Cu(CH3-py)2(PPh3)2]+, [Cu(OMe-py)2(PPh3)2]+, [Cu(NH2-py)2(PPh3)2]+ 및 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]+에 대해, 분자 궤도 계산에 의한 발광 파장의 견적을 행했다. [Cu(py)2(PPh3)2]+, [Cu(CH3-py)2(PPh3)2]+, [Cu(OMe-py)2(PPh3)2]+, [Cu(NH2-py)2(PPh3)2]+ 및 [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]+의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure 112011011550435-pat00008
본 계산은, 분자 궤도 계산 소프트인 gaussian03을 사용하여 행했다. 우선, 밀도범함수법(B3LYP법)에 의해 구조 최적화를 행하고, 그 최적 구조에 대해 시간 의존 밀도범함수법(TD-DFT)을 적용함으로써 발광 파장을 구했다. 기저 함수로서, Cu에는 LanL2DZ를 사용하고, C, H, N, P 및 O에는 6-31G*를 사용했다.
그 결과, 각각의 발광 파장은, [Cu(py)2(PPh3)2]+는 353.9nm, [Cu(CH3-py)2(PPh3)2]+는 346.6nm, [Cu(OMe-py)2(PPh3)2]+는 346.3nm, [Cu(NH2-py)2(PPh3)2]+는 347.0nm, [Cu(NMe2-py)2(PPh3)2]+는 347.6nm이었다. 피리딘환에 치환기를 갖지 않는 구리 착체 [Cu(py)2(PPh3)2]+와 비교하여, 피리딘환에 전자 공여성의 치환기를 도입한 구리 착체는 7nm 정도 단파장 시프트하는 것이 분자 궤도 계산에 의해 예측되었다.
상기 실시 형태 또는 실시예에 따르면, 저렴하고, 합성이 용이하며, 또한 단파장의 발광 파장을 나타내는 구리 착체, 및 이것을 발광 도펀트로서 사용한 유기 전계 발광 소자, 표시 장치 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 몇 개의 실시 형태를 설명했지만, 이것들 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이것들 신규인 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이것들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되는 동시에, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
10: 유기 전계 발광 소자
11: 기판
12: 양극
13: 정공 수송층
14: 발광층
15: 전자 수송층
16: 전자 주입층
17: 음극
20: 표시 장치
21: 화소
22: 신호선 구동 회로
23: 제어선 구동 회로
24: 컨트롤러
25: 발광 소자
26: TFT
100: 조명 장치
101: 유리 기판
102: 밀봉 유리
103: 건조제
104: UV 접착제
105: 음극
106: 유기 EL층
107: 양극

Claims (6)

  1. 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물.
    Figure 112013079091756-pat00009

    식 중, Cu+는 구리 이온이다. PR1R2R3은 Cu+에 배위하는 포스핀 화합물이며, R1, R2, R3은, 각각 동일하거나 또는 상이해도 되고, 탄소수 1 내지 6의 직쇄상, 분지상 혹은 환상의 알킬기이거나, 또는 치환기를 가져도 되는 방향환기이다. R4는 메틸기, 아미노기, 디메틸아미노기, 및 메톡시기로 이루어진 군으로부터 선택된 전자 공여성을 갖는 치환기이다. X-는 반대 이온이며, X는, F, Cl, Br, I, BF4, PF6, CH3CO2, CF3CO2, CF3SO3 또는 ClO4이다.
  2. 제1항에 있어서, 하기 구조식으로 나타내어지는 화합물.
    Figure 112011011550435-pat00010
  3. 서로 이격하여 배치된 양극 및 음극과,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고, 호스트 재료 및 발광 도펀트를 포함하는 발광층을 구비하는 유기 전계 발광 소자이며,
    상기 발광 도펀트로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 호스트 재료는 저분자 또는 고분자인 것을 특징으로 하는 유기 전계 발광 소자.
  5. 제3항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제3항에 기재된 유기 전계 발광 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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