KR101564230B1 - 퀴녹살린 유도체, 및 이를 사용한 발광 소자, 발광 장치 및전자 기기 - Google Patents

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Abstract

[과제] 신규한 바이폴라성의 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 캐리어 균형이 우수한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 작은 발광 소자 및 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소비 전력이 작은 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결수단] 화학식 1로 나타내지는 퀴녹살린 유도체를 제공한다.
화학식 1
Figure 112008083522316-pat00001
상기 화학식 1에서,
α1 및 α2는, 각각 독립적으로, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴렌기를 나타내고,
Ar은, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴기를 나타내고,
R1 및 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R2 내지 R5 및 R7 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 페닐기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
바이폴라성 유기 화합물, 퀴녹살린 유도체, 캐리어 균형, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 구동 전압, 소비 전력.

Description

퀴녹살린 유도체, 및 이를 사용한 발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기 {Quinoxaline derivative, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device using the same}
본 발명은 퀴녹살린 유도체, 및 상기 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물과 비교하여 재료가 다양하고, 분자 설계에 의해 여러 가지 기능을 갖는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 이러한 이점으로부터, 최근, 기능성 유기 재료를 사용한 포토일렉트로닉스나 일렉트로닉스에 주목이 집중되고 있다.
예를 들면, 유기 화합물을 기능성 유기 재료로서 사용한 일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양 전지나 발광 소자, 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 이들은 유기 화합물의 전기 물성 및 광 물성을 이용한 디바이스이고, 특히 발광 소자는 놀라운 발전을 보이고 있다.
발광 소자의 발광 기구는, 한 쌍의 전극간에 발광층을 삽입하고 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 이러한 분자 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 되어 있다. 여기 상태에는 1중항 여기와 3중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거쳐도 가능하다고 생각되고 있다.
이러한 발광 소자에 관해서는, 이의 소자 특성을 향상시키는 데에 있어서, 재료에 의존한 문제가 많으며, 이들을 극복하기 위해서 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 이루어지고 있다.
발광 소자의 가장 기본적인 구조로서는, 정공 수송성의 유기 화합물로 이루어지는 정공 수송층과, 전자 수송성의 유기 화합물로 이루어지는 전자 수송성 발광층을 적층시킨 합계 약 100nm 정도의 박막을 전극에 삽입한 구조가 알려져 있다[참조: 비특허문헌 1].
비특허문헌 1에 기재되어 있는 발광 소자에 전압을 인가하면, 발광성 및 전자 수송성을 갖는 유기 화합물로부터의 발광을 수득할 수 있다.
또한, 비특허문헌 1에 기재되어 있는 발광 소자는, 정공의 수송은 정공 수송층이 실시하고, 전자의 수송 및 발광은 전자 수송층이 실시한다고 하는, 기능 분리가 이루어지고 있다. 그러나, 적층한 층의 계면에서는, 여러 가지 상호 작용[예를 들면, 엑사이플렉스(exciplex)의 형성 등]이 발생하고, 그 결과, 발광 스펙트럼의 변화나 발광 효율의 저하가 생기는 경우가 있다.
계면에서의 상호 작용에 기인한 발광 스펙트럼의 변화나 발광 효율의 저하를 개선하기 위해서, 또한 기능 분리된 발광 소자가 고려되었다. 예를 들면, 정공 수송층과 전자 수송층 사이에 발광층을 삽입하는 구조의 발광 소자가 제안되어 있다[참조: 비특허문헌 2].
비특허문헌 2에 기재되어 있는 것과 같은 발광 소자에 있어서, 계면에서 발생하는 상호 작용을 더욱 억제하기 위해서는, 전자 수송성 및 정공 수송성의 양자를 갖는 바이폴라성의 유기 화합물을 사용하여 발광층을 형성하는 것이 바람직하다.
그러나, 유기 화합물의 대부분은 정공 수송성 또는 전자 수송성으로 편향된 모노폴라성의 재료이다.
따라서, 전자 수송성 및 정공 수송성의 양자를 갖는 바이폴라성의 유기 화합물의 개발이 요구되고 있다.
특허문헌 1에서는, 바이폴라성의 퀴녹살린 유도체에 관해서 기재되어 있다. 그러나, 특성은 아직 충분하지 않으며, 보다 다양한 바이폴라성의 유기 화합물의 개발이 요구되고 있다.
[비특허문헌 1] C. W, 탄, 외 1명, 어플라이드 피직스 레터즈, vol.51, No.12, 913-915(1987)
[비특허문헌 2] 치하야 아다치, 외 3명, 재패니즈 저널 오프 어플라이드 피직스, vol.27, No.2, L 269-L271(1988)
[특허문헌 1] 국제공개 제2004/094389호 팜플렛
상기 문제를 감안하여 본 발명은 신규한 바이폴라성의 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 바이폴라성의 유기 화합물을 사용함으로써, 캐리어 균형이 우수한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 바이폴라성의 유기 화합물을 사용함으로써, 색 순도가 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 바이폴라성의 유기 화합물을 사용함으로써, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 작은 발광 소자 및 발광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 바이폴라성의 유기 화합물을 사용함으로써, 소비 전력이 작은 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 바이폴라성의 유기 화합물을 사용함으로써, 표시 품질이 양호한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의 연구를 계속한 결과, 전자와 홀의 양자의 수송성을 갖는 바이폴라성의 유기 화합물로서, 하기 화학식 1로 나타내지는 퀴녹살린 유도체를 합성할 수 있었다.
Figure 112008083522316-pat00002
상기 화학식 1에서,
α1 및 α2는, 각각 독립적으로, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴렌기를 나타내고,
Ar은, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴기를 나타내고,
R1 및 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R2 내지 R5, 및 R7 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 페닐기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 상기 화학식 1에 있어서의 α1 및 α2가, 각각 독립적으로, 하기 화학식 2-1 내지 2-7 중 어느 하나인 퀴녹살린 유도체이다.
Figure 112008083522316-pat00003
Figure 112008083522316-pat00004
상기 화학식 2-1 내지 2-7에서,
R11 내지 R15, 및 R21 내지 R36은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타내고,
R37 및 R38은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 상기 화학식 1에 있어서의 Ar이 하기 화학식 3-1 내지 3-7 중 어느 하나인 퀴녹살린 유도체이다.
Figure 112008083522316-pat00005
Figure 112008083522316-pat00006
상기 화학식 3-1 내지 3-7에서,
R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내고,
R72 및 R73은 서로 결합하여, 환을 형성하고 있어도 양호하다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 상기 화학식 1에서의 R1 및 R6이, 각각 독립적으로, 하기 구조식 4-1 내지 4-6, 또는 하기 화학식 4-7 내지 4-12 중 어느 하나인 퀴녹살린 유도체이다.
Figure 112008083522316-pat00007
Figure 112008083522316-pat00008
상기 화학식 4-7 내지 4-12에서,
R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내고,
R72 및 R73은 서로 결합하여 환을 형성하고 있어도 양호하다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 상기 화학식 1에서의 R2 내지 R5, 및 R7 내지 R10이, 각각 독립적으로, 하기 구조식 5-1 내지 5-6, 또는 하기 화학식 5-7 내지 5-10 중 어느 하나인 퀴녹살린 유도체이다.
Figure 112008083522316-pat00009
Figure 112008083522316-pat00010
상기 화학식 5-7 내지 5-10에서,
R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 하기 구조식 1로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
Figure 112008083522316-pat00011
상기 구성을 갖는 본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 바이폴라성을 갖는 유기 화합물이다. 또한, 당해 퀴녹살린 유도체를 발광 소자에 적용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광색의 색 순도가 양호한 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나는, 상기 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자이다. 구체적으로는, 한 쌍의 전극간에 상기한 퀴녹살린 유도체를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 하나는, 한 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 발광층은 상기한 퀴녹살린 유도체를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 하나는, 한 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 발광층은 상기한 퀴녹살린 유도체와 형광 발광성 물질을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 하나는, 한 쌍의 전극간에 발광층을 가지며, 발광층은 상기 한 퀴녹살린 유도체와 인광 발광성 물질을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
상기의 퀴녹살린 유도체를 포함하는 발광 소자는, 당해 퀴녹살린 유도체가 바이폴라성을 갖기 때문에, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 퀴녹살린 유도체가 바이폴라성을 갖기 때문에, 당해 퀴녹살린 유도체를 발광층내에 포함하는 발광 소자는, 발광층내의 발광성 물질을 효율적으로 발광시킬 수 있다. 또한, 당해 퀴녹살린 유도체를 발광층에 포함하는 발광 소자는 발광층내의 캐리어 균형이 양호한 점, 또한, 발광 영역의 편향을 억제할 수 있는 점에서, 발광층 이외의 층이 발광하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 색 순도가 양호한 발광을 발하는 발광 소자로 할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 한 쌍의 전극간에 발광 물질을 포함하는 층을 갖는 발광 소자와, 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 수단을 가지며, 발광 소자는 상기의 퀴녹살린 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스 또는 발광 디바이스를 포함한다. 또한, 본 발명의 발광 장치에는, 발광 소자가 형성된 기판에 커넥터, 예를 들면 이방 도전성 필름이나 TCP(Tape Carrier Package) 등의 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프가 접속된 모듈이나, 또한 그 앞에 프린트 배선판이 배치된 모듈도 포함하며, 또한, 발광 소자가 형성된 기판에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 포함하는 것으로 한다. 또한, 조명 기구 등에 사용되는 발광 장치도 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 전자 기기는 표시부를 가지며, 표시부는 상기한 발광 소자와 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다. 이러한 전자 기기는 소비 전력을 저감할 수 있고, 표시 품질이 양호한 전자 기기로 할 수 있다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 전자 수송성 및 정공 수송성의 쌍방이 우수하다. 또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 전자에 의한 환원 및 산화에 대하여 안정적이다.
상기의 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자는, 당해 퀴녹살린 유도체가 바이폴라성을 갖고 있기 때문에, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 작은 발광 소자이다. 또한, 발광의 색 순도가 양호한 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 소비 전력이 작은 표시 장치 및 전자 기기를 수득할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시의 형태에 관해서 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 이의 범위로부터 일탈하지 않고 이의 형태 및 상세를 여러 가지로 변경할 수 있는 것은, 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.
(실시 형태 1)
본 발명의 퀴녹살린 유도체에 관해서 이하에 설명한다. 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 하기 화학식 1의 퀴녹살린 유도체이다.
화학식 1
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상기 화학식 1에서, α1 및 α2는, 각각 독립적으로, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하인 아릴렌기, 예를 들면, 벤젠, 나프탈렌, 플루오렌 등으로부터 유도되는 2가의 기를 나타낸다. 이러한 기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 양호하며, 치환기를 갖는 경우는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서, Ar은, 환을 형성하는 탄소수가 13 이하의 아릴기를 나타내고, 구체적으로는 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 플루올레닐기 등을 들 수 있다. 이러한 기는 치환기를 갖고 있어도 양호하며, 이들이 치환기를 갖는 경우에 는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기 등을 갖는다. 이들 치환기는 치환기끼리 또는Ar과 결합함으로써 환을 형성하고 있어도 양호하다.
상기 화학식 1에서, R1 및 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 또는 플루올레닐기 중 어느 하나를 나타내고, 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 환을 형성하고 있어도 양호하다. 또한, R1 및 R6은 치환기를 갖고 있어도 양호하며, 이 경우, 당해 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기를 들 수 있다. 이러한 치환기를 갖는 경우에 있어서, R1이 갖는 치환기는 치환기끼리 또는 R1과 결합함으로써 환을 형성해도 양호하며, 또한, R6이 갖는 치환기는 치환기끼리 또는 R6이 갖는 치환기와 결합함으로써 환을 형성하고 있어도 양호하다.
또한, 상기 화학식 1에서, R2 내지 R5, 및 R7 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내고, 탄소수 1 내지 6의 알킬기는 환을 형성하고 있어도 양호하다. 또한, R2 내지 R5, 및 R7 내지 R10은 치환기를 갖고 있어도 양호하며, 이 경우, 당해 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기를 들 수 있다.
상기 화학식 1에 있어서의 α1 및 α2는, 구체적으로는 이하에 나타낸 화학식 2-1 내지 2-7로 나타내어지는 기이다. 또한, 하기 화학식 2-1 내지 2-7에서, R11 내지 R15, 및 R21 내지 R36은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타내고, R37 및 R38은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타내는 것으로 한다.
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α1 및 α2가, 이들 화학식 2-1 내지 2-7로 나타내어지는 기 중 어느 하나이면, 나프틸렌 등의 다환 축합환기를 사용하는 것보다 인광 준위가 커지기 때문에, 바람직한 구성이다.
또한, 상기 화학식 1에 있어서의 Ar은, 구체적으로는 이하에 나타낸 화학식 3-1 내지 3-7로 나타내어지는 기이다. 하기 화학식 3-1 내지 3-7에서, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는 Ar에 대한 치환기이고, 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내는 것으로 한다. 또한 이들은, 치환기끼리 또는 Ar과 결합하여 환을 형성하고 있어도 양호하며, 예를 들면, 하기 화학식 3-3에 있어서의 R52와 R53이 결합하여 환을 형성한 경우, Ar은 하기 화학식 3-3-1과 같은 기가 되고, 하기 화학식 3-7에 있어서의 R72 및 R73이 각각 페닐기이고 환을 형성한 경우, Ar은 하기 화학식 3-7-1과 같은 기가 된다. 또한, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는 수소 원자라도 양호하다.
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Ar이, 이들 화학식 3-1 내지 3-7로 나타내어지는 기 중 어느 하나이면, 나프틸렌 등의 다환 축합환기를 사용하는 것보다 인광 준위가 커지기 때문에, 바람직한 구성이다.
또한, 상기 화학식 1에서의 R1 및 R6은 구체적으로는, 각각 독립적으로, 이하에 나타낸 구조식 4-1 내지 4-6, 또는 화학식 4-7 내지 4-12 중 어느 하나로 나타내어지는 기이다. 또한, 하기 화학식 4-7 내지 4-12에서, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는, R1 및 R6에 대한 치환기이고, 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 이러한 치환기를 갖는 경우에 있어서, R1이 갖는 치환기는 치환기끼리 또는 R1과 결합하여 환을 형성하고 있어도 양호하며, 또한, R6이 갖는 치환기는 치환기끼리 또는 R6과 결합하여 환을 형성하고 있어도 양호하다. 또한, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는 수소 원자라도 양호하다.
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또한, 상기 화학식 1에서의 R2 내지 R5, 및 R7 내지 R10은 구체적으로는, 각각 독립적으로, 이하에 나타낸 구조식 5-1 내지 5-6, 또는 화학식 5-7 내지 5-10 중 어느 하나로 나타낸다. 또한, 하기 화학식 5-7 내지 5-10에서, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
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또한 R11 내지 R15, R21 내지 R36, R41 내지 R45, R51 내지 R68, 및 R71 내지 R79는 치환기를 갖고 있어도 양호하며, 이 경우, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 페닐기를 갖는다.
화학식 1의 퀴녹살린 유도체의 구체예로서는, 이하에 나타내는 구조식 1 내지 124로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체를 예시할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
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본 발명의 퀴녹살린 유도체의 합성 방법에 관해서 설명한다. 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 이하의 반응식 1a 내지 1c에 나타내는 합성 반응을 실시함으로써 제조할 수 있다.
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상기 반응식 1a의 합성법에 있어서 X1 및 X2는 할로겐을 나타내고, 반응 속도의 관점에서 특히 브롬 또는 요오드가 바람직하다. 이와 같이 함으로써, X1 또는 X2의 부분이 보다 신속하게 반응한다. 또한, 디할로겐 화합물 C5와 아세틸렌 화합물 C4의 반응에 있어서, 상기 디할로겐 화합물 C5의 X2의 부위를 선택적으로 반응시키고 싶은 경우 (α1이 X1, 및 X2에 대하여 비대칭인 경우 등), X1이 브롬이고, X2가 요오드인 것이 바람직하다.
디할로겐 화합물(화합물 C5)과 말단 알킨 화합물(화합물 C4)을 반응시켜 알 키닐화아릴 화합물(화합물 C3)을 수득하는 반응에 관해서 서술한다. 이러한 반응은, 예를 들면 소노가시라 커플링(Sonogashira coupling)에 의해서 이루어진다. 소노가시라 커플링 반응은, 아민을 용매로 하여, 구리염과 팔라듐 착체를 동시에 작용시킴으로써 당해 반응이 진행된다. 팔라듐 촉매로서는, 테트라키스트리페닐포스핀팔라듐(0) 등을 사용할 수 있다. 구리염으로서는 요오드화구리 등을 사용할 수 있다. 용매로서는 염기도 겸하여 디에틸아민이나 트리에틸아민 등을 사용할 수 있다. 또한 기질의 용해성이 나쁜 경우에는, 보조 용매로서 테트라하이드로푸란(THF)이나 디에틸에테르 등을 가해도 양호하다. 또한 경우에 따라, 팔라듐 촉매의 배위자로서 트리아릴포스핀을 사용해도 양호하다. 단 사용할 수 있는 촉매나 이의 배위자, 염기, 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다.
이렇게 하여 수득된 알키닐화아릴 화합물(화합물 C3)에, 디메틸설폭사이드(DMSO) 용매중, 요오드를 작용시킴으로써 할로겐화아릴로 치환된 디케톤 화합물(화합물 C2)을 수득할 수 있다.
그리고, 디케톤 화합물(화합물 C2)과 1,2-디아미노벤젠을 골격에 포함하는 화합물(화합물 C1)의 축합 반응에 의해서 할로겐화아릴로 치환된 퀴녹살린 화합물(화합물 C)을 합성할 수 있다.
계속해서, 반응식 1a에서 수득된 할로겐화아릴로 치환된 퀴녹살린 유도체(화합물 C)를 염기 존재하에서 아릴아민(화합물 A1)과 금속 촉매를 사용하여 커플링함으로써, 퀴녹살린 골격과 아민이 α1을 개재하여 결합하고 있는 퀴녹살린 유도체(화합물 A)를 수득할 수 있다(반응식 1b).
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상기 반응식 1b의 합성법에 있어서 X1은 할로겐을 나타내고, 반응 속도의 관점에서 특히 브롬 또는 요오드가 바람직하다. 이와 같이 함으로써, X1의 부분이 보다 신속하게 반응한다.
상기 반응식 1b의 합성법을 하트위그-부흐발트 반응(Hartwig-Buchwald reaction)을 사용하여 실시하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용할 수 있고, 당해 팔라듐 촉매로서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산팔라듐(II)을 사용할 수 있다. 또한 상기 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(3급-부틸)포스핀이나, 트리(n-헥실)포스핀이나, 트리사이클로헥실포스핀을 사용할 수 있다. 또한 염기로서는, 나트륨-3급-부톡사이드(약칭: 3급-BuONa) 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기를 사용할 수 있다. 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠을 사용할 수 있다. 단 사용할 수 있는 촉매나 이의 배위자, 염기, 용매는 이들에 한정되는 것이 아니 다.
이 후, 반응식 1b에서 수득된 퀴녹살린 골격과 아민이 α1을 개재하여 결합하고 있는 퀴녹살린 유도체(화합물 A)와, 화합물 C와 동일한 방식으로 합성된 화합물 B(할로겐화아릴로 치환된 퀴녹살린 화합물)를 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용하여 커플링함으로써, 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 화합물 M을 수득할 수 있다(반응식 1c).
Figure 112008083522316-pat00044
상기 반응식 1c의 합성법에 있어서 X3은 할로겐을 나타내고, 반응 속도의 관점에서 특히 브롬 또는 요오드가 바람직하다. 이와 같이 함으로써, X3의 부분이 보다 신속하게 반응한다.
상기 반응식 1c의 합성법을 하트위그. 부흐발트 반응을 사용하여 실시하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용할 수 있고, 당해 팔라듐 촉매로서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산팔라듐(II)을 사용할 수 있다. 또한 상기 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(3급-부틸)포스핀이나, 트리(n-헥실)포스핀이나, 트리사이클로헥실포스핀을 사용할 수 있다. 또한 염기로서는, 나트륨-3급-부톡사이드(약칭: 3급-BuONa) 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기를 사용할 수 있다. 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠을 사용할 수 있다. 단 사용할 수 있는 촉매나 이의 배위자, 염기, 용매는 이들에 한정되는 것이 아니다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 전자 수송성 및 정공 수송성의 쌍방이 우수하다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 일렉트로닉스 디바이스에 사용함으로써, 저구동전압화를 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써 발광층내의 캐리어 균형이 개선되어, 발광 중심 물질을 발광층 내에서 효율적으로 발광시킬 수 있다. 또한, 캐리어 균형이 양호한 점에서, 캐리어의 관통이나 발광 영역의 편향에 의해서 다른 층이 발광되어 버리는 것을 억제할 수 있는 점에서, 색 순도가 양호한 발광 소자를 제작할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자의 1 형태에 관해서 도 1a를 사용하여 이하에 설명을 한다.
본 발명의 발광 소자는 한 쌍의 전극간에 복수의 층을 갖는다. 본 형태에 있어서, 발광 소자는, 제1 전극(102)과, 제2 전극(104)과, 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 배치된 EL층(103)으로 구성되어 있다. 또한, 본 형태에서는 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로서서, 이하에 설명한다. 요컨대, 제1 전극(102) 쪽이 제2 전극(104)보다도 전위가 높아지도록, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 전압을 인가하였을 때에, 발광이 수득되는 것으로서, 이하에 설명을 한다.
기판(101)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 것이라도 양호하다.
제1 전극(102)으로서는, 일함수가 큰 (구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 금속 산화물막은, 통상 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은, 산화인듐에 대하여 1 내지 20중량%의 산화아연을 가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5 내지 5중량%, 산화아연을 0.1 내지 1중량% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이밖에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni),텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
EL층(103)은 층의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 실시 형태 1에서 나타낸 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 포함하는 층을 적절하게 조합하여 구성하면 양호하다. 예를 들면, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절하게 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시 형태에서는, EL층(103)은, 제1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114)을 갖는 구성에 관해서 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 관해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPC) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 요컨대, 제1 전극(102)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소주기표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 양호하다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-디(p-톨릴)-N,N'-디페닐-P-페닐렌디아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸((약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 기타, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 2-3급-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-3급-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-3급-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-3급-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-3급-부틸-9,10-비스[2-(1-나 프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(3급-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이 밖에, 펜타센, 콜로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6㎠/VS 이상의 정공 이동도를 가지며, 탄소수 14 내지 42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 갖고 있어도 양호하다. 비닐기를 갖고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N;-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 양호하다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층의 것 뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 양호하다.
또한, 정공 수송층(112)으로서, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광성의 물질을 포함하는 층이다. 본 실시 형태에서는, 발광층(113)은 실시 형태 1에서 나타낸 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 포함한다. 본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 청색 내지 녹색의 발광을 나타내기 때문에, 발광성 물질로서 발광 소자에 적합하게 사용할 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리노레이토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노레이토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이토)(4-페닐페놀레이트)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어지는 층이다. 또한, 이밖에 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸레이트]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸레이트]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-3급-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 상관없다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것 뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 양호하다.
또한, 전자 주입층을 배치해도 양호하다. 전자 주입층으로서는, 플루오르화리튬(LiF), 플루오르화세슘(CsF), 플루오르화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리금속 또는 알칼리토금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리금속 또는 알칼리토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면 Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 이루어지기 때문에 보다 바람직하다.
제2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은 (구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체예로서는, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토금속, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제2 전극(104)과 전자 수송층(114) 사이에, 전자 주입층을 배치함으로써, 일함수의 대소에 관계없이, Al, Ag, ITO, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 여러 가지의 도전성 재료를 제2 전극(104)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 도포법 등을 사용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL층(103)의 형성방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 도포법 등을 사용해도 상관없다. 또한 각 전극 또는 각 층마다 상이한 성막 방법을 사용하여 형성해도 상관없다.
전극에 관해서도, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성해도 양호하고, 금속재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성해도 양호하다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성해도 양호하다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 발광 소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 발광층(113)에 있어서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다. 요컨대 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 갖는 전극으로 이루어진다. 제1 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 발광은 제1 전극(102)을 통해 기판(101)측으로부터 취출된다. 또한, 제2 전극(104)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 발광은 제2 전극(104)을 통해 기판(101)과 반대측으로부터 취출된다. 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 어느 것이나 투광성을 갖는 전극인 경우, 도 1c에 도시하는 바와 같이, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통해, 기판(101) 측 및 기판(101)과 역측의 양쪽으로부터 취출된다.
또한 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 배치되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 발생하는 소광이 억제되도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 배치한 구성이면, 상기 이외의 것이라도 양호하다.
요컨대, 층의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴라성의 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 등으로 이루어지는 층을, 본 발명의 퀴녹살린 유도체와 자유롭게 조합하여 구성하면 양호하다.
도 2에 도시하는 발광 소자는, 기판(301) 위에, 음극으로서 기능하는 제1 전 극(302), 전자 수송층(311), 발광층(312), 정공 수송층(313), 정공 주입층(314), 양극으로서 기능하는 제2 전극(304)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광 소자를 제작하고 있다. 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제작함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들면 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하여, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작해도 양호하다. 이것에 의해, TFT에 의해서 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형의 TFT라도 양호하고 역스태거형의 TFT라도 양호하다. 또한, TFT에 사용하는 반도체의 결정성에 관해서도 특별히 한정되지 않으며, 비정질 반도체를 사용해도 양호하고, 결정성 반도체를 사용해도 양호하다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 관해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이라도 양호하고, 또는 N형의 TFT 및 P형의 TFT 중 어느 한쪽만으로 이루어지는 것이라도 양호하다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성을 가지며, 또한 발광성을 갖는 재료이기 때문에, 본 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 다른 발광성 물질을 함유하지 않고 발광층으로서 사용하는 것이 가능하다.
또한, 바이폴라성이기 때문에, 적층한 막의 계면에 발광 영역이 편향되기 어려우며, 엑사이플렉스 등의 상호 작용에 기인한 발광 스펙트럼의 변화나, 발광 효율의 저하가 적은 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광 효율이 높은 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 성막중에 함유되는 미결정 성분이 대단히 적고, 성막한 막에 미결정 성분이 적으며, 비정질 상태인 막을 수득할 수 있다. 요컨대, 막질이 양호하기 때문에, 전계 집중에 의한 절연 파괴 등의 소자 불량이 적은 양호한 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 캐리어 수송성(전자 수송성 및 정공 수송성)이 우수한 재료이기 때문에, 발광 소자에 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있어 소비 전력의 저감으로 이어진다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 2에서 나타낸 구성과 상이한 구성의 발광 소자에 관해서 설명한다.
실시 형태 2에서 나타낸 발광층(113)을, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 본 발명의 퀴녹살린 유도체로부터의 발광을 수득할 수 있다. 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 청색 내지 녹색의 발광을 나타내기 때문에, 청색 내지 녹색의 발광을 나타내는 발광 소자를 수득할 수 있다.
여기에서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 분산시키는 물질로서는, 여러 가지 재료를 사용할 수 있고, 실시 형태 2에서 서술한 정공 수송이 높은 물질이나 전자 수송성이 높은 물질 외에, 4,4'-디(N-카르바졸릴)-비페닐(약칭: CBP)이나, 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리-일)-트리스[1-페닐-1H-벤조이미다졸](약칭: TPBI), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-3급-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA) 등을 들 수 있다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 캐리어 수송성(전자 수송성 및 정공 수송성)이 우수한 재료이기 때문에, 발광 소자에 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있어 소비 전력의 저감으로 이어진다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 산화 반응 및 이어지는 환원 반응, 환원 반응 및 이어지는 산화 반응을 반복해도 안정적이다. 요컨대, 전기화학적으로 안정적이다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 발광 소자에 사용함으로써, 수명이 긴 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 발광층(113) 이외에는, 실시 형태 2에 나타낸 구성을 적절하게 사용할 수 있다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 2 및 실시 형태 3에서 나타낸 구성과 상이한 구성의 발광 소자에 관해서 설명한다.
실시 형태 2에서 나타낸 발광층(113)을, 본 발명의 퀴녹살린 유도체에 발광성의 물질을 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광성 물질로부터의 발광을 수득할 수 있다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성을 가지며, 또한 성막중에 함유되는 미결정 성분이 매우 적어 막질이 양호하기 때문에, 다른 발광성 물질을 분산시키는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체를 다른 발광성 물질을 분산시키는 재료로서 사용하는 경우, 발광성 물질에 기인한 발광색을 수득할 수 있다. 또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체에 기인한 발광색과, 퀴녹살린 유도체중에 분산되어 있는 발광성 물질에 기인한 발광색과의 혼색의 발광색을 수득할 수도 있다.
여기에서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체에 분산시키는 발광성 물질로서는, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란(약칭: DCM1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(쥬롤리딘-4-일-비닐)-4H-피란(약칭: DCM2), N,N-디메틸퀴나크리돈(약칭: DMQd), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPA), 5,12-디페닐테트라센(약칭: DPT), 쿠마린6, 페릴렌, 루브렌 등의 형광을 발광하는 형광 발광성 물질을 사용할 수 있다. 또한, 비스(2-페닐벤조티아졸레이트-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디네이토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴 녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 인광을 발광하는 인광 발광성 물질을 사용할 수 있다. 분산시키는 발광 물질로서, 인광 발광성 물질을 사용하는 경우에는, 인광성 발광 물질의 발광 스펙트럼의 피크가 560nm 이상 700nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 형광 발광성 물질을 사용하는 경우에는, 발광 스펙트럼의 피크가 500nm 이상 700nm 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 500nm 이상 600nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 캐리어 수송성(전자 수송성 및 정공 수송성)이 우수한 재료이기 때문에 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이기 때문에, 적층한 막의 계면에 발광 영역이 편향되기 어려우며, 엑사이플렉스 등의 상호 작용에 기인한 발광 스펙트럼의 변화나, 발광 효율의 저하가 적은 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이기 때문에, 적층한 막의 계면에 발광 영역이 편향되기 어렵다. 이로 인해, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 호스트로서 사용하여 인광을 발광하는 인광 발광성 물질을 발광성 물질로서 사용한 경우에는, T-T 소멸(annihilation)을 방지할 수 있다. 따라서, 발광 효율이 높은 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 발광층(113) 이외에는, 실시 형태 2에 나타낸 구성을 적절하게 사용할 수 있다.
(실시 형태 5)
본 실시 형태는 본 발명에 따르는 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고 한다)의 형태에 관해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다. 발광 유닛으로서는, 실시 형태 2에서 나타낸 EL층(103)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 요컨대, 실시 형태 2 내지 실시 형태 4에서 나타낸 발광 소자는, 1개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이고, 본 실시 형태에서는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 관해서 설명한다.
도 3에 있어서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502) 사이에는, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 배치되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 실시 형태 2와 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 동일한 구성이라도 다른 구성이라도 양호하며, 이의 구성은 실시 형태 2 내지 실시 형태 4와 같은 것을 적용할 수 있다.
전하 발생층(513)에는, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료가 포함되어 있다. 이러한 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는, 실시 형태 2에서 나타낸 복합 재료이고, 유기 화합물과 바나듐 산화물이나 몰리브덴 산화물이나 텅스텐 산화물 등의 금속 산화물을 포함한다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카 르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 중합체 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 수송성 유기 화합물로서 정공 이동도가 10-6㎠/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 양호하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합체는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과 다른 재료에 의해 구성되는 층을 조합하여 형성해도 양호하다. 예를 들면, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합하여 형성해도 양호하다. 또한, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과, 투명 도전막을 조합하여 형성해도 양호하다.
어느 것으로 해도, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 삽입되는 전하 발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 양호하다. 예를 들면, 도 3에 있어서, 제1 전극의 전위 쪽이 제2 전극의 전위보다도 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 양호하다.
본 실시 형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 관해서 설명하였지만, 동일하게 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 관해서도, 동일하게 적용하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에 따르는 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극간에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에서 구분하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로, 고휘도 영역에서의 발광이 가능하고, 이로 인해 수명이 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있기 때문에, 대면적에서의 균일 발광이 가능해진다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로, 원하는 색의 발광을 수득할 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 있어서, 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 수득하는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 요컨대, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 수득된 광을 혼합하면, 백색 발광을 수득할 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자의 경우에도 동일하며, 예를 들면, 제1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제2 발광 유닛의 발광색이 녹색이고, 제3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체적으로는, 백색 발광을 수득할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는 다른 실시 형태와 적절하게 조합하는 것이 가능하다.
(실시 형태 6)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 유기 반도체 소자의 1종 인 세로형 트랜지스터(SIT)의 활성층으로서 사용하는 형태를 예시한다.
소자의 구조로서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 포함하는 박막상의 활성층(1202)이 소스 전극(1201)과 드레인 전극(1203) 사이에 삽입되고, 게이트 전극(1204)이 활성층(1202)에 매몰된 구조를 갖는다. 게이트 전극(1204)은, 게이트 전압을 인가하기 위한 수단에 전기적으로 접속되어 있고, 소스 전극(1201) 및 드레인 전극(1203)은, 소스-드레인간의 전압을 제어하기 위한 수단에 전기적으로 접속되어 있다.
이러한 소자 구조에 있어서, 게이트 전압을 인가하지 않은 상태에서 소스-드레인간에 전압을 인가하면, 전류가 흐른다(ON 상태가 된다). 그리고, 이러한 상태에서 게이트 전압을 인가하면 게이트 전극(1204) 주변에 공핍층이 발생하여, 전류가 흐르지 않게 된다(OFF 상태가 된다). 이상의 기구에 의해, 트랜지스터로서 동작한다.
세로형 트랜지스터에 있어서는, 발광 소자와 같이, 캐리어 수송성과 양호한 막질(膜質)을 겸비한 재료가 활성층에 요구되지만, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 이러한 조건을 충분히 만족시키고 있어 유용하다.
(실시 형태 7)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용하여 제작된 발광 장치에 관해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용하여 제작된 발광 장 치에 관해서 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 도 5a는, 발광 장치를 도시하는 상면도, 도 5b는 도 5a를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도이다. 이러한 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타내어진 구동 회로부(소스측 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(603)를 포함하고 있다. 또한, 604는 봉지 기판, 605은 밀봉재이고, 밀봉재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동 회로(601) 및 게이트측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블프린트 서킷)(609)으로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 수취한다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 양호하다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체 뿐만 아니라, 여기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 관해서 도 5b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610)위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(601)와, 화소부(602)중의 하나의 화소가 나타내어지고 있다.
또한, 소스측 구동 회로(601)는 n 채널형 TFT(623)와 p 채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, 여러 가지 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 양호하다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 이러할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)과, 전류 제어용 TFT(612)과 이의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 말단부를 덮고 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡율을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡율 반경(0.2 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 및 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 중 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, EL층(616) 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기에서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐주석 산화물막, 2 내지 20중량%의 산화아연을 포함하는 산화인듐막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹콘택트가 수득되고, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 도포법 등 의 여러 가지 방법에 의해서 형성된다. EL층(616)은 실시 형태 1에서 나타낸 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 포함하고 있다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함)이라도 양호하다.
또한, EL층(616) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi, LlF, CaF2 등)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 발생한 광이 제2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2 내지 20중량%의 산화아연을 포함하는 산화인듐, 규소를 함유한 인듐주석 산화물, 산화아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 양호하다.
또한 밀봉재(605)로 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)이 충전되는 경우 외에, 밀봉재(605)로 충전되는 경우도 있다.
또한, 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용하여 제작된 발광 장치를 수득할 수 있다.
본 발명의 발광 장치는, 실시 형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 사용하고 있기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 수득할 수 있다. 구체적으로는, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 수득할 수 있다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 바이폴라성이고, 캐리어 수송성(전자 수송성 및 정공 수송성)이 우수한 재료이기 때문에, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 발광 소자의 구동 전압을 저감할 수 있고, 발광 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다. 특히, 발광성 물질로서 인광 발광성 물질을 사용한 경우, 발광 효율도 높고, 보다 소비 전력이 저감된 발광 장치를 수득할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 관해서 설명하였지만, 이밖에, 패시브 매트릭스형의 발광 장치라도 양호하다. 도 6에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광 장치의 사시도 및 단면도를 도시한다. 또한, 도 6a는 발광 장치를 도시하는 사시도, 도 6b는 도 6a를 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 6에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에는 EL층(955)이 배치되어 있다. 전극(952)의 말단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 배치되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른쪽의 측벽과의 간격이 좁아져 가는 경사를 갖는다. 요컨대, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은, 사다리꼴상 이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 동일 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 상변(절연층(953)의 면 방향과 동일 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 배치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 있어서도, 저구동 전압으로 동작하는 본 발명의 발광 소자를 포함함으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
(실시 형태 8)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 6에 나타내는 발광 장치를 이의 일부에 포함하는 본 발명의 전자 기기에 관해서 설명한다. 본 발명의 전자 기기는, 실시 형태 1에 나타낸 퀴녹살린 유도체를 포함하고, 그 결과, 소비 전력이 저감된 표시부를 갖는다. 또한, 수명이 긴 표시부를 갖는다. 또한, 고품질의 화상을 제공하는 표시부를 갖는다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용하여 제작된 발광 소자를 갖는 전자 기기로서, 비디오카메라, 디지털카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카오디오, 오디오콤포 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보 단말(모바일 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 이의 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체예를 도 7에 도시한다.
도 7a는 본 발명에 따르는 텔레비전 장치이고, 광체(筐體: 9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이러한 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(9103)는 실시 형태 2 내지 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는 발광 효율이 높고, 소비 전력이 작다고 하는 특징을 갖고 있다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9103)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 이 텔레비전 장치는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 텔레비전 장치에 있어서, 전원 회로 등을 대폭 삭감, 또는 축소할 수 있기 때문에, 광체(9101)나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 텔레비전 장치는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 이에 의해 주거 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 7b는 본 발명에 따르는 컴퓨터이고, 본체(9201), 광체(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는 실시 형태 2 내지 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는 발광 효율이 높고, 소비 전력이 작다고 하는 특징을 갖고 있다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9203)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 이 컴퓨터는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에 있어서, 전원 회로 등을 대폭 삭감, 또는 축소할 수 있기 때문에, 본체(9201)나 광체(9202)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 컴퓨터는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 7c는 본 발명에 따르는 휴대 전화이고, 본체(9401), 광체(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는 실시 형태 2 내지 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는 발광 효율이 높고, 소비 전력이 작다고 하는 특징을 갖고 있다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9403)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 이 휴대전화는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에 있어서, 전원 회로 등을 대폭 삭감, 또는 축소할 수 있기 때문에, 본체(9401)나 광체(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 휴대전화는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 7d는 본 발명에 따르는 카메라이고, 본체(9501), 표시부(9502), 광체(9503), 외부 접속 포트(9504), 리모콘 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성 입력부(9508), 조작키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는 실시 형태 2 내지 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는 발광 효율이 높고, 소비 전력이 작다고 하는 특징을 갖고 있다. 이러한 발광 소자로 구성되는 표시부(9502)도 동일한 특징을 갖기 때문에, 이 카메라는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 카메라에 있어서, 전원 회로 등을 대폭 삭감, 또는 축 소할 수 있기 때문에, 본체(9501)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르는 카메라는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 저소비 전력으로, 색 재현성이 우수한 표시부를 갖는 전자 기기를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 발광 장치는 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명의 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 1형태를, 도 8을 사용하여 설명한다.
도 8은, 본 발명의 발광 장치를 백라이트로서 사용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 8에 도시한 액정 표시 장치는, 광체(901), 액정층(902), 백라이트(903), 광체(904)를 가지며, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)는 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있고, 단자(906)에 의해, 전류가 공급되고 있다.
본 발명의 발광 장치를 액정 표시 장치의 백라이트로서 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 백라이트가 수득된다. 또한, 본 발명의 발광 장치는, 면 발광의 조명 장치이고 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 발광 장치는 박형으로 저소비 전력이기 때문에, 표시 장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능해진다.
도 9는, 본 발명을 적용한 발광 장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 9에 도시하는 전기 스탠드는, 광체(2001)와 광원(2002)을 가지며, 광원(2002)으로서 본 발명의 발광 장치가 사용되고 있다. 본 발명의 발광 장치는 고휘도의 발광이 가능하기 때문에, 가까운 곳을 밝게 비추는 것이 가능하다.
도 10은, 본 발명을 적용한 발광 장치를, 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예이다. 본 발명의 발광 장치는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광 장치는, 박형으로 저소비 전력이기 때문에, 박형화, 저소비 전력화의 조명 장치로서 사용하는 것이 가능해진다. 이와 같이 본 발명을 적용한 발광 장치를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 방에, 도 7a에서 설명한 바와 같은, 본 발명에 따르는 텔레비전 장치(3002)를 배치하여 공공 방송이나 영화를 감상할 수도 있다.
[실시예 1]
<합성예 1>
본 합성예 1에서는, 실시 형태 1에 있어서의 구조식 1로서 나타낸 본 발명의 퀴녹살린 유도체, 4,4'-비스(3-페닐퀴녹살린-2-일)트리페닐아민(약칭: PQ2A)의 합성예를 구체적으로 예시한다.
[단계 1]
PQ2A를 합성함에 있어서의 중간체가 되는 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린의 합성 방법에 관해서 설명한다.
(i) (4-브로모페닐)페닐아세틸렌의 합성
(4-브로모페닐)페닐아세틸렌의 합성을 반응식 2a에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00045
p-브로모요오드벤젠 28.3g(0.10mol), 페닐아세틸렌 10.2g(0.10mol), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 701mg(1mmol), 요오드화구리(I) 190mg(1mmol)를 1000mL 3구 플라스크에 넣고, 질소 치환을 하고 나서 테트라하이드로푸란 350mL, 트리에틸아민 18mL를 가하여 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응후, 반응 혼합물을 3% 염산 수용액으로 세정하고, 수층을 아세트산에틸로 추출하였다. 추출액과 유기층을 합하여 포화식염수에 의해 세정하고, 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 혼합물을 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855, 이하 동일), 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135, 이하 동일), 알루미나를 통과시켜서 여과하고, 여과액을 농축하여 수득된 고체를, 헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물의 고체를 15g, 수율 58%로 수득하였다.
(ii) 1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온의 합성
1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온의 합성을 반응식 2b에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00046
(i)에서 합성한 (4-브로모페닐)페닐아세틸렌 10.0g(38.9mmol), 요오드 4.7g(18.5mmol), 디메틸설폭사이드 100mL를 300mL 3구 플라스크에 넣고 155℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응후, 반응 용액을 식히고 나서, 1중량% 황산나트륨 수용액에 반응 용액을 투입하여, 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 흡인 여과에 의해 회수하고, 회수한 여과물을 에탄올에 용해시킨 후, 셀라이트를 통과시켜서 여과하고, 여과액을 농축하였다. 수득된 고체를 아세트산에틸에 용해시키고, 다시 셀라이트를 통과시켜서 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 석출시켰다. 수득된 고체를 아세트산에틸, 헥산에 의해 재결정을 한 결과 목적물의 고체를 1.5g 수득하였다. 목적물 고체를 수득한 후의 여과액을 추가로 아세톤, 헥산에 의해 다시 재결정을 한 결과 목적물의 고체를 6.7g 수득하였다. 2회의 재결정으로 수득된 목적물 고체는 합하여 8.2g이고, 수율은 72%이었다.
(iii) 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린의 합성
2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린의 합성을 반응식 2c에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00047
(ii)에서 수득된 1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온 8.2g(29mmol)과 o-페닐렌디아민 3.1g(31mmol)을 300mL 가지 플라스크에 넣고, 에탄올 100mL를 가하고 나서 2시간 동안 환류하였다. 반응후, 석출된 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 회수한 고체를 에탄올에 의해 세정하고, 건조시킨 결과, 목적물의 담황색 고체를 7.3g, 수율 69%로 수득하였다.
[단계 2]
본 발명의 퀴녹살린 유도체인 4,4'-비스(3-페닐퀴녹살린-2-일)트리페닐아민의 합성 방법에 관해서 설명한다.
(i) 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)디페닐아민의 합성 방법.
4-(2-페닐-퀴녹살린-3-일)디페닐아민의 합성을 반응식 2d에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00048
단계 1의 (iii)에서 합성한 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린 3.6g(10mmol),아닐린 1.5g(15mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 290mg(0.5mmol), 트리(3급-부틸)포스핀(10% 헥산 용액) 3.0mL(15mmol), 및 나트륨-3급-부톡사이드 1.5g(15mmol)을 100mL 3구 플라스크에 넣고, 여기에 탈수 크실렌 20mL를 가하고, 질소 분위기하, 130℃에서 2.5시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료후, 반응 용액인 현탁액에 톨루엔 약 300mL를 가하고, 이를 플로리실, 셀라이트를 통과시켜서 여과하였다. 수득된 여과액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘으로 수분을 제거하였다. 이러한 현탁액을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통과시켜서 여과하고, 수득된 여과액을 농축하여 2.2g의 갈색 분말을 수득하였다. 또한, 실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(헥산:아세트산에틸=2:1)은, 목적물인 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)디페닐아민이 0.63, 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린이 0.78이었다.
(ii) 4,4'-비스(3-페닐퀴녹살린-2-일)트리페닐아민의 합성 방법
4,4'-비스(3-페닐퀴녹살린-2-일)트리페닐아민의 합성을 반응식 2e에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00049
상기 단계 2 (i)에 이어서, 4-(2-페닐-퀴녹살린-3-일)디페닐아민 2.2g, 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린 3.6g(10mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 212mg(0.5mmol), 트리(3급-부틸)포스핀(10% 헥산 용액) 1.2mL(0.6mmol), 나트륨-3급-부톡사이드 1.2g(12mmol)을 500ml 가지 플라스크 중에서 혼합하고, 여기에 탈수 크실렌 50mL를 가하여, 질소분위기하, 120℃에서 6시간 동안 가열 교반하였다. 반응 종료후, 반응 용액인 현탁액에 톨루엔과 아세트산에틸 1:1의 혼합액을 약 1L가하고, 이를 플로리실, 셀라이트를 통과시켜서 여과하였다. 수득된 여과액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘으로 수분을 제거하였다. 이러한 현탁액을 알루미나, 셀라이트를 통과시켜 여과하고, 수득된 여과액을 농축하였다. 농축된 여과액에 아세톤과 헥산을 가하고 초음파에 가한 후 재결정을 실시하여, 수량 4.5g으로 갈색 분말을 수득하였다(단계 2(i)로부터 통산하여 수율 69%). 이 목적물의 융점을 시차 주사 열량 분석(DSC)에 의해서 측정한 결과, 254℃이었다.
상기 단계 2에서 수득된 갈색 분말의 핵 자기 공명 분광법(1H-NMR, 13C-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 12에, 13C-NMR 차트를 도 13에 도시한다. 이로부터, 본 합성예 1에 있어서, 상기의 구조식 1로 나타낸 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A가 수득된 것을 확인하였다.
Figure 112008083522316-pat00050
또한, PQ2A의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 14에 도시한다. 도 14에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 용액은 석영 셀에 넣어 측정을 하고, 도 14의 스펙트럼은 석영의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼이다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)을 사용하였다. 이것에 의하면, PQ2A의 톨루엔 용액은 406nm 부근에 흡수가 나타났다. 또한, PQ2A의 톨루엔 용액(여기 파장 400nm)의 발광 스펙트럼을 도 15에 도시한다. 도 15에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 최대 발광 파장은 475nm(여기 파장 400nm)이었다.
또한, PQ2A의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 16에 도시한다. 도 16에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 측정용의 박막 샘플은 PQ2A를 석영 기판에 증착하여 제조하고, 도 16의 스펙트럼은 석영의 흡수 스펙트럼을 뺀 스펙트럼이다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)을 사용하였다. 이 결과, PQ2A의 박막은 416nm 부근에 흡수가 나타났다. 또한, PQ2A 박막의 발광 스펙트럼(여기 파장 416nm)을 도 17에 도시한다. 도 17에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 최대 발광 파장은 501nm(여기 파장 416nm)이었다.
또한, 이 박막을 대기중에서 광전자 분광법(리켄기기사 제조, AC-2)으로 측정한 결과, HOMO 준위는 -5.53eV이었다. 도 16의 흡수 스펙트럼의 Tauc 플롯으로부터 흡수단은 2.69eV이었다. 따라서, PQ2A의 고체 상태의 에너지갭은 2.69eV으로 어림되며, 이것은 PQ2A의 LUMO 준위가 -2.84eV인 것을 의미한다.
또한, PQ2A의 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성을 측정하였다. 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성은, 사이클릭볼탐메트리(CV) 측정에 의해서 조사하였다. 또한 측정에는, 전기 화학 애널라이저(B·A·S 가부시키가이샤 제조, 형번: ALS 모델600A)를 사용하였다.
CV 측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 N,N-디메틸포름아미드(DMF)(Sigma-Aldrich사 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하여, 지지 전해질인 과염소산테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)(가부시키가이샤 도쿄카세 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 1mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 제조하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로 서는 Ag/Ag+ 전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온에서 실시하였다.
PQ2A의 환원 반응 특성에 관해서는 다음과 같이 하여 조사하였다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.2V에서 -2.3V까지 변화시킨 후, -2.3V에서 -0.2V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하여, 100사이클 측정하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1V/s로 설정하였다.
도 18에 PQ2A의 환원측의 CV 측정 결과를 각각 도시한다. 도 18에 있어서, 가로축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 세로축은 작용 전극과 보조 전극 사이에 흐른 전류값(㎂)을 나타낸다. 도 18로부터, -2.03V 부근(vs. Ag/Ag+)에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다.
100사이클의 주사를 반복하고 있음에도 불구하고, PQ2A는 환원 반응에 있어서의 CV 곡선의 피크 위치나 피크 강도에 큰 변화가 보이지 않았다. 이것에 의해 PQ2A는 중성 상태로부터 환원 상태로의 환원 반응과 환원 상태로부터 중성 상태로의 산화의 반복에 대하여 대단히 안정적인 물질인 것을 알 수 있었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 관해서, 도 11을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure 112008083522316-pat00051
이하에, 본 실시예의 발광 소자의 제작방법을 나타낸다.
(발광 소자 1)
우선, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 포함하는 산화인듐-산화주석을 스 퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성하였다. 또한, 이의 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm으로 하였다.
다음에, 제1 전극이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치내에 배치된 기판 홀더에 고정시켰다. 그 후 진공 증착 장치내를 배기하여, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2102) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 복합 재료를 포함하는 층(2103)을 형성하였다. 이의 막 두께는 50nm로 하고, NPB와 산화몰리브덴(VI)의 비율은, 중량비로 4:1(=NPB:산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2103)상 NPB를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2104)을 형성하였다.
또한, 실시 형태 1에 있어서 구조식 1로 나타낸 본 발명의 4,4'-비스(3-페닐-퀴녹살린-2-일)트리페닐아민(약칭: PQ2A)과 (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이트]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac))을 공증착함으로써, 정공 수송층(2104) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성하였다. PQ2A와 Ir(Fdpq)2(acac)의 중량비는, 1:0.06(=PQ2A:Ir(Fdpq)2(acac))이 되도록 조절하였다.
그 후 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2105) 위에 트리스(8-퀴놀리노레이토)알루미늄(약칭: Alq)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송 층(2106)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2106) 위에, Alq와 리튬을 공증착함으로써, 50nm의 막 두께로 전자 주입층(2107)을 형성하였다. 여기에서, Alq와 리튬의 중량비는, 1:0.01(=Alq:리튬)이 되도록 조절하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2107) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2108)을 형성함으로써, 발광 소자 1을 제작하였다.
(발광 소자 2)
발광 소자 2는, 발광 소자 1에 있어서 전자 수송층으로서 형성한 Alq를 비스(2-메틸-8-퀴놀리노레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(약칭: BAlq)로 대체한 것 이외에는 발광 소자 1과 같이 형성하였다.
발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 19에, 전압-휘도 특성을 도 20에, 휘도-전류 효율 특성을 도 21에 도시한다. 또한, 1mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 22에 도시한다.
발광 소자 1은, 휘도 1000cd/㎡일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=O.68, y=0.31)이고, 적색의 발광이었다. 또한, 휘도 100Ocd/㎡일 때의 전류 효율은 3.8cd/A이고, 외부 양자 효율은 6.3%이었다. 또한, 휘도 1000cd/㎡일 때의 전압은 5.6V, 전류 밀도는 26.2mA/㎠이고, 파워 효율은 2.11m/W이었다.
발광 소자 2는, 휘도 1000cd/㎡일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.71, y=0.29)이 고, 적색의 발광이었다. 또한, 휘도 1000cd/㎡일 때의 전류 효율은 5.5cd/A이고, 외부 양자 효율은 10%이었다. 또한, 휘도 1000cd/㎡일 때의 전압은 5.8V, 전류 밀도는 17.7mA/㎠이고, 파워 효율은 3.001m/W이었다.
따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 구동 전력이 낮은 발광 소자를 수득할 수 있다.
또한, 도 22로부터 알 수 있는 바와 같이 발광 소자 1, 발광 소자 2 모두 거의 동일한 스펙트럼을 나타내고, Ir(Fdpq)2(acac) 유래의 발광이 수득되고 있는 것을 알 수 있다. 여기에서, 발광 물질로서 사용한 Ir(Fdpq)2(acac)는 홀 수송성이 부족하고, 전자 트랩성이 높은 물질임을 알았다. 그럼에도 불구하고, 발광 소자 2에 있어서는 효율적으로 발광이 수득되고 있는 점에서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 홀 수송성을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 발광 소자 1에 있어서, 발광층에 인접하여 배치되어 있는 전자 수송층인 Alq는 홀 블록성(hole blocking property)이 부족하고, 발광층에 있어서 발광에 기여하지 않는 홀이 관통함으로써, 발광되어 버린다. 그러나, 발광 소자 1에 있어서는 거의 이러한 발광이 보이지 않는다. 이것은, 발광층 중의 캐리어 균형이 양호한 점에서, 홀의 거의 모두가 재결합에 기여하고 있음으로써 수득된 결과라고 생각된다. 즉, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 적합한 홀 수송성과 전자 수송성을 함께 갖는 물질이라는 것을 알 수 있고, 바이폴라성이라고 말할 수 있다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2로부터, 본 실시예에서 사용한 PQ2A는, 적색의 인광을 발하는 재료인 Ir(Fdpq)2(acac)를 여기 및 발광시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
도 1은 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 유기 반도체 소자를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 11은 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 4,4'-비스(3-페닐퀴녹살린-2-일)트리페닐아민(약칭: PQ2A)의 1H-NMR 차트를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 13C-NMR 차트를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 용액에 있어서의 흡수 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 용액에 있어서의 발광 스펙트 럼을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 박막에 있어서의 흡수 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 박막에 있어서의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 퀴녹살린 유도체인 PQ2A의 CV 측정 결과를 도시하는 도면.
도 19는 실시예 2에서 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 20은 실시예 2에서 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 21은 실시예 2에서 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 22는 실시예 2에서 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
[부호의 설명]
101 기판
102 제1 전극
103 EL층
104 제2 전극
111 정공 주입층
112 정공 수송층
113 발광층
114 전자 수송층
301 기판
302 제1 전극
304 제2 전극
311 전자 수송층
312 발광층
313 정공 수송층
314 정공 주입층
501 제1 전극
502 제2 전극
511 제1 발광 유닛
512 제2 발광 유닛
513 전하 발생층
601 구동 회로부(소스측 구동 회로)
602 화소부
603 구동 회로부(게이트측 구동 회로)
604 봉지 기판
605 밀봉재
607 공간
608 배선
609 FPC(플렉시블 프린트 서킷)
610 소자 기판
611 스위칭용 TFT
612 전류 제어용 TFT
613 제1 전극
614 절연물
616 EL층
617 제2 전극
618 발광 소자
623 n 채널형 TFT
624 p 채널형 TFT
901 광체(筐體)
902 액정층
903 백라이트
904 광체
905 드라이버 IC
906 단자
951 기판
952 전극
953 절연층
954 격벽층
955 EL층
956 전극
1201 소스 전극
1202 활성층
1203 드레인 전극
1204 게이트 전극
2001 광체
2002 광원
2101 유리 기판
2102 제1 전극
2103 복합 재료를 포함하는 층
2104 정공 수송층
2105 발광층
2106 전자 수송층
2107 전자 주입층
2108 제2 전극
3001 조명 장치
9101 광체
9102 지지대
9103 표시부
9104 스피커부
9105 비디오 입력 단자
9201 본체
9202 광체
9203 표시부
9204 키보드
9205 외부 접속 포트
9206 포인팅 디바이스
9401 본체
9402 광체
9403 표시부
9404 음성 입력부
9405 음성 출력부
9406 조작키
9407 외부 접속 포트
9408 안테나
9501 본체
9502 표시부
9503 광체
9504 외부 접속 포트
9505 리모콘 수신부
9506 수상부(受像部)
9507 배터리
9508 음성 입력부
9509 조작키
9510 접안부

Claims (22)

  1. 하기 화학식 1로 나타내지는 화합물.
    화학식 1
    Figure 112015048353766-pat00052
    상기 화학식 1에서,
    α1 및 α2는, 각각 독립적으로, 방향족 환을 형성하는 탄소수 13 이하의 아릴렌기를 나타내고, 상기 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타내며,
    Ar은 방향족 환을 형성하는 탄소수 13 이하의 아릴기를 나타내고, 상기 아릴기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내며,
    R1 및 R6은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 방향족 환을 형성하는 탄소수 13 이하의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 상기 아릴기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타내며,
    R2 내지 R5 및 R7 내지 R10은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 페닐기 또는 치환되거나 치환되지 않은 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1에서의 α1 및 α2는, 각각 독립적으로, 하기 화학식 2-1 내지 2-7 중 어느 하나를 나타내는, 화합물.
    Figure 112013110501871-pat00053
    Figure 112013110501871-pat00054
    상기 화학식 2-1 내지 2-7에서,
    R11 내지 R15 및 R21 내지 R36은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 페닐기 중 어느 하나를 나타내고,
    R37 및 R38은, 각각 독립적으로, 수소 원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 나타낸다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1에서의 Ar은 하기 화학식 3-1 내지 3-7 중 어느 하나인, 화합물.
    Figure 112015048353766-pat00055
    Figure 112015048353766-pat00056
    상기 화학식 3-1 내지 3-7에서,
    R41 내지 R45, R51 내지 R68 및 R71 내지 R79는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1에서의 R1 및 R6은, 각각 독립적으로, 하기 구조식 4-1 내지 4-6 또는 하기 화학식 4-7 내지 4-12 중 어느 하나를 나타내는, 화합물.
    Figure 112013110501871-pat00057
    상기 화학식 4-7 내지 4-12에서,
    R41 내지 R45, R51 내지 R68 및 R71 내지 R79는, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
  5. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1에서의 R2 내지 R5 및 R7 내지 R10은, 각각 독립적으로, 하기 구조식 5-1 내지 5-6 또는 하기 화학식 5-7 내지 5-10 중 어느 하나를 나타내는, 화합물.
    Figure 112013110501871-pat00058
    Figure 112013110501871-pat00059
    상기 화학식 5-7 내지 5-10에서,
    R41 내지 R45 및 R51 내지 R60은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기 또는 비페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
  6. 제1항에 있어서, 상기 화합물은 하기 구조식 1로 나타내지는, 화합물.
    Figure 112013110501871-pat00110
    (1)
  7. 발광 소자에 있어서,
    제1 전극;
    상기 제1 전극 위의 EL 층; 및
    상기 EL 층 위의 제2 전극을 포함하고,
    상기 EL 층이 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 화합물을 포함하는, 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 EL 층은 형광 발광성 물질을 더 포함하는, 발광 소자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 EL 층은 인광 발광성 물질을 더 포함하는, 발광 소자.
  10. 전자 기기에 있어서,
    표시부를 포함하고,
    상기 표시부는 제7항에 기재된 발광 소자를 포함하는, 전자 기기.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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