KR101564762B1 - 퀴녹살린 유도체, 및 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자,발광 장치 및 전자 기기 - Google Patents

퀴녹살린 유도체, 및 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자,발광 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

신규한 퀴녹살린 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소비 전력이 작은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이들 발광 소자를 사용함으로써, 저소비전력의 발광 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중 적어도 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 구조를 가지는 퀴녹살린 유도체를 제공한다.
퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린, 아릴렌기, 발광 장치, 전자 수송성

Description

퀴녹살린 유도체, 및 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자, 발광 장치 및 전자 기기{Quinoxaline derivative and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device using quinoxaline derivative}
본 발명은 퀴녹살린 유도체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자, 발광 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물에 비하여 다양한 구조를 취할 수 있어, 적절한 분자 설계에 의해 여러 가지 기능을 가지는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 이들 이점 때문에, 최근, 기능성 유기 재료를 사용한 포토일렉트로닉스나 일렉트로닉스에 주목이 모아지고 있다.
예를 들어, 유기 화합물을 기능성 재료로서 사용한 포토일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양 전지나 발광 소자, 유기(有機) 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, 1쌍의 전극 사이에 발광층을 끼우고 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 완화될 때에 에너지를 방출하여 발광하는 것으로 여겨지고 있다. 여기 상태에는 1중항 여기와 3중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거쳐도 가능하다고 생각되고 있다.
이러한 발광 소자는 그 소자 특성을 향상시키는 데에 있어서 재료에 따른 문제가 많고, 이들을 극복하기 위해 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 행해지고 있다.
예를 들어, 발광 소자의 전자 수송성 재료로서 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)이 널리 사용되고 있다(문헌 1 참조). 그러나, 보다 높은 이동도를 가지는 등, 더욱 우수한 특성을 가지는 재료의 개발이 요망되고 있다. 특히, 상품화된 경우, 저소비전력화는 중요한 과제이고, 보다 양호한 특성을 가지는 재료 및 발광 소자의 개발이 요망되고 있다.
[문헌 1] 타이시 츠지 외 5명, SID 04 DIGEST, 35, PP 900-903(2004)
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 신규한 퀴녹살린 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소비 전력이 작은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이들 발광 소자를 사용함으로써, 저소비전력의 발광 장치 및 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 적어도 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체를 합성하고, 그 퀴녹살린 유도체를 발광 소자에 바람직하게 사용할 수 있다는 것을 알아냈다. 즉, 본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 한쪽의 탄소 또는 양쪽 모두의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체를 합성하고, 그 퀴녹살린 유도체를 발광 소자에 바람직하게 사용할 수 있다는 것을 알아냈다.
그렇다면, 본 발명은 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체인 경우와, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 양쪽 모두의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체인 경우의 2가지의 양태로 대별된다.
따라서, 본 발명의 하나는, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이고, 그것은, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 양태의 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G11)]
Figure 112008080088264-pat00001
(상기 식 중, α는 치환 또는 무(無)치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G12)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G12)]
Figure 112008080088264-pat00002
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G13)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G13)]
Figure 112008080088264-pat00003
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G14)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G14)]
Figure 112008080088264-pat00004
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
상기 구성에 있어서, R1은 페닐기 또는 비페닐기인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이고, 그것은, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 양쪽 모두의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 양태의 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G21)]
Figure 112008080088264-pat00005
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G22)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G22)]
Figure 112008080088264-pat00006
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G23)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G23)]
Figure 112008080088264-pat00007
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 하나는, 일반식 (G24)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G24)]
Figure 112008080088264-pat00008
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 상술한 퀴녹살린 유도체는 발광 소자에 바람직하게 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나는, 1쌍의 전극 사이에 상술한 퀴녹살린 유도체를 가지는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 하나는, 양극과 음극 사이에 발광층과 상술한 퀴녹살린 유도체를 함유하는 층을 가지고, 퀴녹살린 유도체를 함유하는 층은 발광층과 음극 사이에 제공되어 있는 발광 소자이다.
그 때에는, 상술한 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 특히 전자 수송층으로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 발광 소자를 가지는 발광 장치도 범주에 포함하는 것이다.
따라서, 본 발명의 하나는, 상술한 퀴녹살린 유도체를 함유하는 발광 소자와, 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 회로를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서 중에 있어서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 발광 디바이스 또는 광원(조명 장치를 포함한다)을 포함한다. 또한, 발광 소자가 형성된 패널에 커넥터, 예를 들어, FPC(Flexible printed circuit) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 발광 소자를 표시부에 사용한 전자 기기도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 전자 기기는 표시부를 가지고, 그 표시부는 상술한 발광 소자와, 그 발광 소자의 발광을 제어하는 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다. 따라서, 발광 소자에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 발광 소자에 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자를 발광 장치 및 전자 기기에 적용함으로써, 소비전력이 작은 발광 장치 및 전자 기기를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 양태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그의 형태 및 상세한 것을 여러 가지로 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용으로 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는, 본 발명의 퀴녹살린 유도체에 대하여 설명한다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 퀴녹살린의 2위치와 3위치의 적어도 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있는 구조를 가지고 있다. 퀴녹살린의 2위치 또는 3위치의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있음으로써, 전자 수송성이 우수한 퀴녹살린 유도체를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 본 발명에 관한 퀴녹살린 유도체는 퀴녹살린의 1치환체인 양태와 2치환체인 양태로 대별될 수 있다. 즉, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체인 경우와, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 양쪽 모두의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합된 퀴녹살린 유도체인 경우의 2가지의 양태로 대별할 수 있다.
그리고, 전자(前者)의 1치환체는 대별된 하나로서, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G11)]
Figure 112008080088264-pat00009
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다. 또한, 아릴기가 가지는 치환기는 1개이어도 좋고 복수이어도 종으며, 2 이상의 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성해도 좋고, 고리 구조는 스피로 고리이어도 좋다.)
또한, 후자(後者)의 2치환체는 대별된 다른 하나로서, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G21)]
Figure 112008080088264-pat00010
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체는, 퀴녹살린의 2위치의 탄소 및 3위치의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있다. 따라서, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체보다도 분자량이 크게 되어, 열(熱) 물성이 향상된다. 또한, 열 물성이 향상됨으로써, 막질의 안정성(결정화를 억제할 수 있다)이 향상될 것으로 기대할 수 있다.
또한, 일반식 (G11) 및 일반식 (G21)에서, α로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (12-1)∼구조식 (12-10)으로 나타내어지는 아릴렌기를 들 수 있다. 구조식 (12-4)나 구조식 (12-8)∼구조식 (12-10) 등으로 나타낸 바와 같이, α로 나타내는 아릴렌기는 치환기를 가지고 있어도 좋다. 또한, 본 명세서 중에서 나타내는 아릴기나 아릴렌기의 탄소수는 주 골격의 고리를 형성하는 탄소수를 나타내고 있으며, 거기에 결합하는 치환기의 탄소수를 포함하는 것은 아니다. 또한, 아릴기나 아릴렌기가 가지는 치환기는 1개이어도 좋고, 복수이어도 좋다. 특히 2 이상의 치환기가 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 좋다. 예를 들어, 아릴렌기가 플루오렌-디일기인 경우, 9위치의 탄소가 2개의 페닐기를 가지고 있어도 좋고, 추가로 그 2개의 페닐기가 서로 결합하여 스피로 고리 구조를 형성하고 있어도 좋다. 구조식 (12-9)가 스피로 고리 구조를 형성하고 있는 경우의 예이다.
[구조식 (12-1)∼구조식 (12-10)]
Figure 112008080088264-pat00011
또한, 일반식 (G11) 및 일반식 (G21)에서, β로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (13-1)∼구조식 (13-10)으로 나타내어지는 아릴렌기를 들 수 있다. 구조식 (13-4)나 구조식 (13-8)∼구조식 (13-10) 등으로 나타낸 바와 같이, β로 나타내는 아릴렌기는 치환기를 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (13-1)∼구조식 (13-10)]
Figure 112008080088264-pat00012
또한, 일반식 (G11) 및 일반식 (G21)에서, R11∼R14로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (14-1)∼구조식 (14-22)로 나타내어지는 수소, 알킬기, 아릴기 등을 들 수 있다. 구조식 (14-16)∼구조식 (14-22) 등으로 나타낸 바와 같이, R11∼R14로 나타내는 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (14-1)∼구조식 (14-22)]
Figure 112008080088264-pat00013
또한, 일반식 (G11) 및 일반식 (G21)에서, R21로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (15-1)∼구조식 (15-18)로 나타내어지는 알킬기나 아릴기를 들 수 있다. 구조식 (15-15)∼구조식 (15-18) 등으로 나타낸 바와 같이, R21로 나타내는 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (15-1)∼구조식 (15-18)]
Figure 112008080088264-pat00014
또한, 일반식 (G11)에서, R1로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (16-1)∼구조식 (16-21)로 나타내어지는 알킬기나 아릴기를 들 수 있다. 구조식 (16-15)∼구조식 (16-21) 등으로 나타낸 바와 같이, R1로 나타내는 알킬기 또는 아 릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (16-1)∼구조식 (16-21)]
Figure 112008080088264-pat00015
일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, 합성이 용이하다는 점에서, β는 페닐렌기인 것이 바람직하다. 즉, 일반식 (G12)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G12)]
Figure 112008080088264-pat00016
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
마찬가지로, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, 합성이 용이하다는 점에서, β는 페닐렌기인 것이 바람직하다. 즉, 일반식 (G22)로 나 타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G22)]
Figure 112008080088264-pat00017
(상기 식 중, α는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R11∼R14는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 일반식 (G12) 및 일반식 (G22)에서, R31∼R35로 나타내는 치환기로서는, 예를 들어, 구조식 (17-1)∼구조식 (17-9)로 나타내어지는 수소, 알킬기 등을 들 수 있다.
[구조식 (17-1)∼구조식 (17-9)]
Figure 112008080088264-pat00018
더욱 바람직하게는, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, 합성 및 정제(고순도화)가 용이하다는 점에서, α는 페닐렌기인 것이 바람직하고, 그 때에 있어서의 2개의 페닐렌기의 결합 관계는 오르토, 메타, 파라 위치 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 합성 및 정제(고순도화)가 용이하다는 점에서, R11∼R14는 수소인 것이 바람직하다. 즉, 일반식 (G13)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G13)]
Figure 112008080088264-pat00019
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
마찬가지로, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, 합성 및 정제(고순도화)가 용이하다는 점에서, α는 페닐렌기인 것이 바람직하고, 그 때에 있어서의 2개의 페닐렌기의 결합 관계는 오르토, 메타, 파라 위치 중 어느 것이어도 된다. 또한, 합성 및 정제(고순도화)가 용이하다는 점에서, R11∼R14는 수소인 것이 바람직하다. 즉, 일반식 (G23)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G23)]
Figure 112008080088264-pat00020
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
더욱 바람직하게는, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, α가 페닐렌기이고, β도 페닐렌기인 경우, 모두 파라 위치에서 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 함으로써 더욱 입체 장애를 저감시켜, 합성이 용이해진다. 즉, 일반식 (G14)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G14)]
Figure 112008080088264-pat00021
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
마찬가지로, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, α가 페닐렌기이고, β도 페닐렌기인 경우, 모두 파라 위치에서 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 함으로써, 더욱 입체 장애를 저감시켜, 합성이 용이해진다. 즉, 일반식 (G24)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체인 것이 바람직하다.
[일반식 (G24)]
Figure 112008080088264-pat00022
(상기 식 중, R31∼R35는 각각 동일하거나 상이해도 좋고, 수소와, 탄소수 1∼4의 알킬기와, 페닐기 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체에 있어서, 합성 및 정제(고순도화)가 용이하다는 점에서, R1은 페닐기 또는 비페닐기인 것이 바람직하다.
일반식 (G11)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체로서는, 예를 들어, 구조식 (101)∼구조식 (188)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체를 들 수 있다. 또한, 일반식 (G21)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체로서는, 예를 들어, 구조식 (201)∼구조식 (268)로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체를 들 수 있다. 그러나, 본 발명이 이들에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 (101)∼구조식 (188), 구조식 (201)∼구조식 (268)]
Figure 112008080088264-pat00023
Figure 112008080088264-pat00024
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Figure 112008080088264-pat00074
Figure 112008080088264-pat00075
본 발명의 퀴녹살린 유도체의 합성 방법으로는, 여러 가지 반응을 적용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는 합성 반응을 행함으로써, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 합성할 수 있다.
<일반식 (G11)로 나타내어지는 화합물의 합성 방법>
[합성 스킴 (A-1)]
Figure 112008080088264-pat00076
먼저, 합성 스킴(scheme) (A-1)에 나타내는 바와 같이, 에스테르 유도체(화합물 1)와 히드라진을 반응시킴으로써, 히드라지드 유도체(화합물 2)를 합성한다. 이 때, 사용하는 히드라진은 히드라진 1수화물을 사용하는 것이 바람직하다. 다음에, 히드라지드 유도체(화합물 2)와 할로겐화 아실 화합물을 반응시킴으로써, 디아실히드라지드 유도체(화합물 3)를 얻는다. 또한, 디아실히드라지드 유도체(화합물 3)를 탈수 고리화시킴으로써, 1,3,4-옥사디아졸 고리를 형성시킨다. 이 때에 사용하는 탈수제는 황산, 인산, 염화포스포릴, 염화술푸릴 등의 무기산을 사용하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 이와 같이 하여, 1,3,4-옥사디아 졸 유도체(화합물 4)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-1)에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. 또한, R50은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. 또한, β는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다.
[합성 스킴 (A-2)]
Figure 112008080088264-pat00077
다음에, 합성 스킴 (A-2)에 나타내는 바와 같이, 1,3,4-옥사디아졸 유도체(화합물 4)를 알킬 리튬 시약으로 리티오화(lithiate)하고, 그것에 붕소 시약을 사용하여 산 또는 물로 가수분해함으로써 1,3,4-옥사디아졸 유도체의 보론산(화합물 9)을 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-2)에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R32는 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R33은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, β는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 합성 스킴 (A-2)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르계 용매를 사용할 수 있다. 또한, 알킬 리튬 시약은, R32가 n-부틸기인 n-부틸리튬이나, R32가 tert-부틸기인 tert-부틸리튬이나, R32가 메틸기인 메틸 리튬 등을 들 수 있다. 또한, 붕소 시약으로서는, R33이 메틸기인 붕산 트리메틸이나, R33이 이소프로필기인 붕산 트리이소프로필 등을 들 수 있다. 또한, 합성 스킴 (A-2)에서 얻어지는 보론산을 에틸 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물이나, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물로 해도 좋다.
[합성 스킴 (A-3)]
Figure 112008080088264-pat00078
다음에, 합성 스킴 (A-3)에 나타내는 바와 같이, 치환기를 가지고 있어도 좋은 1,2-페닐렌디아민 유도체(화합물 5)와 할로겐화된 디케톤 유도체(화합물 6)를 탈수 고리화 반응시킴으로써, 퀴녹살린 유도체(화합물 7)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-3)에서, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내며, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X2는 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타낸다. X2가 할로겐인 경우에는, 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 합성 스킴 (A-3)에서 사용할 수 있는 용매는 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐계 용매, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 알코올류, 아세트산, 탄산나트륨 수용액, 황산수소나트륨 수용액, 아세트산나트륨 수용액, 아세트산나트륨 수용액과 아세트산의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 할로겐계 용매를 사용하는 경우에는, 비점(沸點)이 보다 높은 클로로포름, 또는 사염화탄소를 사용하는 편이 바람직하다. 또한, X2가 트리플레이트기인 경우에는, 용매로서 할로겐계 용매 또는 알코올류를 사용하는 것이 바람직하다.
[합성 스킴 (A-4)]
Figure 112008080088264-pat00079
다음에, 합성 스킴 (A-4)에 나타내는 바와 같이, 퀴녹살린 유도체(화합물 7)를 알킬 리튬 시약으로 리티오화하고, 그것에 붕소 시약을 사용하여 산 또는 물로 가수분해함으로써 퀴녹살린 유도체의 보론산(화합물 8)을 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-4)에서, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R30은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R31은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내며, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X2는 할로겐을 나타낸다. 합성 스킴 (A-4)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르계 용매를 사용할 수 있다. 또한, 알킬 리튬 시약은, R30이 n-부틸기인 n-부틸리튬이나, R30이 tert-부틸기인 tert-부틸리튬이나, R30이 메틸기인 메틸 리튬 등을 들 수 있다. 또한, 붕소 시약으로서는, R31이 메틸기인 붕산트리메틸이나, R31이 이소프로필기인 붕산트리이소프로필 등을 들 수 있다. 또한, 합성 스킴 (A-4)에서 얻어지는 보론산을 에테르 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물이나, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물로 해도 좋다.
[합성 스킴 (A-5)]
Figure 112008080088264-pat00080
다음에, 합성 스킴 (A-5)에 나타내는 바와 같이, 퀴녹살린 유도체의 보론산(화합물 8)과 1,3,4-옥사디아졸 유도체(화합물 4)를 스즈키-미야우라 반응에 의해 커플링시킴으로써, 목적물인 1,3,4-옥사디아졸 치환 퀴녹살린 유도체(목적물 1)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-5)에서, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내며, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X1은 염소, 브롬, 요오드가 바람직하고, 특히 브롬 또는 요오드가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-5)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 아세트산 팔라듐(Ⅱ), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(Ⅱ)디클로라이드 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A--5)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나 트리페닐포스핀이나 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-5)에서 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-5)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리 콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-5)에서, 화합물 8 대신에, 화합물 8의 보론산을 에틸 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋고, 또한, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋다. 또한, 스즈키-미야우라 커플링 이외의 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링이어도 좋다.
[합성 스킴 (A-6)]
Figure 112008080088264-pat00081
또한, 합성 스킴 (A-6)에 나타내는 바와 같이, 1,3,4-옥사디아졸 치환 퀴녹살린 유도체(목적물 1)는 퀴녹살린 유도체(화합물 7)와 1,3,4-옥사디아졸 유도체의 보론산(화합물 9)을 스즈키-미야우라 반응에 의해 커플링시키는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-6)에서, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. 또한, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, β는 탄소 수 6∼13의 아릴렌기를 나타내며, X2는 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타낸다. 또한, X2 가 할로겐인 경우에는 염소, 브롬, 요오드가 바람직하고, 특히 브롬 또는 요오드가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-6)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 아세트산 팔라듐(Ⅱ), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(Ⅱ)디클로라이드 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-6)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나 트리페닐포스핀이나 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-6)에서 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-6)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-6)에서, 화합물 9 대신에, 화합물 9의 보론산을 에테르 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋고, 또한, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋다. 또한, 스즈키-미야우라 커플링 이외의 유기 알루미늄 화합물이나, 유기 지르코늄 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 주석 화 합물 등을 사용하는 크로스 커플링을 사용해도 좋다.
<일반식 (G21)로 나타내어지는 화합물의 합성 방법>
[합성 스킴 (A-7)]
Figure 112008080088264-pat00082
먼저, 합성 스킴 (A-7)에 나타내는 바와 같이, 치환기를 가지고 있어도 좋은 1,2-페닐렌디아민 유도체(화합물 5)와 할로겐화된 디케톤 유도체(화합물 10)를 탈수 고리화 반응시킴으로써 퀴녹살린 유도체(화합물 11)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-7)에서, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타낸다. X3이 할로겐인 경우에는, 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 합성 스킴 (A-7)에서 사용할 수 있는 용매는 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐계 용매, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 알코올류, 아세트산, 탄산나트륨 수용액, 황산 수소나트륨 수용액, 아세트산 나트륨 수용액, 아세트산 나트륨 수용액과 아세트산의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 할로겐계 용매를 사용하는 경우에는, 비점이 보다 높은 클로로포름 또는 사염화탄 소를 사용하는 편이 바람직하다. 또한, X3이 트리플레이트기인 경우에는, 용매로서 할로겐계 용매 또는 알코올류를 사용하는 것이 바람직하다.
[합성 스킴 (A-8)]
Figure 112008080088264-pat00083
다음에, 합성 스킴 (A-8)에 나타내는 바와 같이, 퀴녹살린 유도체(화합물 11)를 알킬 리튬 시약으로 리티오화하고, 그것에 붕소 시약을 사용하여 산 또는 물로 가수분해함으로써 퀴녹살린 유도체의 보론산(화합물 12)을 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-8)에서, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, X3은 할로겐을 나타낸다. 또한, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R34는 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내며, R35는 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. 합성 스킴 (A-8)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란(THF), 시클로펜틸메틸에테르 등의 에테르계 용매를 사용할 수 있다. 또한, 알킬 리튬 시약은, R34가 n-부틸기인 n-부틸리튬이나, R34가 tert- 부틸기인 tert-부틸리튬이나, R34가 메틸기인 메틸 리튬 등을 들 수 있다. 또한, 붕소 시약으로서는, R35가 메틸기인 붕산 트리메틸이나, R35가 이소프로필기인 붕산 트리이소프로필 등을 들 수 있다. 또한, 합성 스킴 (A-8)에서 얻어지는 보론산을, 에틸 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물이나, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물로 해도 좋다.
[합성 스킴 (A-9)]
Figure 112008080088264-pat00084
다음에, 합성 스킴 (A-9)에 나타내는 바와 같이, 퀴녹살린 유도체의 보론산(화합물 12)과 1,3,4-옥사디아졸 유도체(화합물 4)를 스즈키-미야우라 반응에 의해 커플링시킴으로써, 목적물인 1,3,4-옥사디아졸 2치환 퀴녹살린 유도체(목적물 2)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-9)에서, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내며, β는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X1은 염소, 브롬, 요오드가 바람직하고, 특히 브롬 또는 요오드가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-9)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 아세트산 팔라듐(Ⅱ), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(Ⅱ)디클로라이드 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-9)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나 트리페닐포스핀이나 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-9)에서 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 반합성 스킴 (A-9)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-9)에서, 화합물 12 대신에, 화합물 12의 보론산을 에틸 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋고, 또한, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋다. 또한, 스즈키-미야우라 커플링 이외의 유기 알루미늄 화합물이나, 유기 지르코늄 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링을 사용해도 좋다.
[합성 스킴 (A-10)]
Figure 112008080088264-pat00085
또한, 합성 스킴 (A-10)에 나타내는 바와 같이, 1,3,4-옥사디아졸 2치환 퀴녹살린 유도체(목적물 2)는 퀴녹살린 유도체(화합물 11)와 1,3,4-옥사디아졸 유도체의 보론산(화합물 9)을 스즈키-미야우라 반응에 의해 커플링시키는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-10)에서, R11∼R14는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 것인가를 나타내고, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기 또 는 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타내고, α는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내며, β는 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X3이 할로겐인 경우에는, 염소, 브롬, 요오드가 바람직하고, 특히 브롬 또는 요오드가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-10)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 아세트산 팔라듐(Ⅱ), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(Ⅱ)디클로라이드 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-10)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나 트리페닐포스핀이나 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-10)에서 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 합성 스킴 (A-10)에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다. 합성 스킴 (A-10)에서, 화합물 9 대신에, 화합물 9의 보론산을 에틸 알코올이나 프로필 알코올 등으로 보호한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋고, 또한, 에틸렌 글리콜이나 피나콜과 같은 디올로 보호하고, 고리를 형성한 유기 붕소 화합물을 사용해도 좋다. 또한, 스즈키-미야우 라 커플링 이외의 유기 알루미늄 화합물이나, 유기 지르코늄 화합물, 유기 아연 화합물, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링을 사용해도 좋다.
본 발명의 퀴녹살린 유도체는, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 적어도 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있는 구조를 가지고 있다. 퀴녹살린 골격은 전자 수송성을 가지고, 옥사디아졸 골격도 전자 수송성을 가지기 때문에, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 적어도 한쪽의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있음으로써, 전자 수송성이 우수한 퀴녹살린 유도체를 얻을 수 있다.
또한, 퀴녹살린의 2위치의 탄소 및 3위치의 탄소와 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있는 퀴녹살린 유도체는, 퀴녹살린의 2위치와 3위치 중의 한쪽과 1,3,4-옥사디아졸 고리의 탄소가 아릴렌기를 개재하여 결합되어 있는 퀴녹살린 유도체보다도 분자량이 크게 되어, 열 물성이 향상된다. 또한, 열 물성이 향상됨으로써, 막질의 안정성(결정화를 억제할 수 있다)이 향상될 것으로 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체를 발광 소자나 유기 트랜지스터 등의 일렉트로닉스 디바이스에 사용함으로써 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자의 일 양태에 대하여 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다.
본 발명의 발광 소자는 1쌍의 전극 사이에 복수의 층을 가진다. 이 복수의 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉, 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 이루어지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 조합하여 적층된 것이다.
본 실시형태에서, 발광 소자는. 제 1 전극(102)과, 제 2 전극(104)과, 제 1 전극(102)과 제 2 전극 사이에 제공된 EL 층으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여, 이하에 설명한다. 즉, 제 1 전극(102)의 쪽이 제 2 전극(104)보다도 전위가 높게 되도록, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104)에 전압을 인가했을 때, 발광이 얻어지는 것으로 하여, 이하에 설명한다.
기판(101)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱, 금속 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 지지체로서 기능하는 것이라면 이들 이외의 것이어도 좋다. 또한, 발광 소자로부터의 발광을 기판을 통하여 외부로 취출하는 경우에는, 기판(101)은 투광성을 가지는 기판인 것이 바람직하다.
제 1 전극(102)으로서는, 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상인 것이 바람직하다) 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 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. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상은 스퍼터링에 의해 성막되지만, 졸-겔(sol-gel)법 등을 응용하여 잉크젯법, 스핀 코팅법 등에 의해 제조해도 상관없다. 예를 들어, 산화인듐-산화아연(IZO)은 산화인듐에 대해 1∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대해 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 밖에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti) 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 전극(102)과 접하는 층으로서, 후술하는 복합 재료를 함유하는 층을 사용한 경우에는, 제 1 전극(102)으로서, 일 함수의 대소에 관계없이 여러 가지 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 또한, 일 함수가 작은 재료인, 원소 주기율표의 제 1족 또는 제 2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 사용할 수도 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이들을 함유하는 합금의 막은 진공 증착법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
본 실시형태에서 나타내는 EL 층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가지고 있다. 또한, EL 층(103)은 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 가지고 있으면 좋고, 그 밖의 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, EL 층(103)은 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질) 물질, 발광성이 높은 물질 등을 함유하는 층과, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 산화몰리브덴이나 산화바나듐, 산화루테늄, 산화텅스텐, 산화망간 등을 사용할 수 있다. 이 밖에, 저분자의 유기 화합물로서는, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(Ⅱ) 프탈로시아닌(약칭: CuPc), 바나딜(Ⅳ) 프탈로시아닌(약칭: VOPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물; 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-(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), 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) 등의 방향족 아민 화합물 등을 들 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 일 함수에 의하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제 1 전극(102)으로서 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료를 사용할 수도 있다. 이들 복합 재료는 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서 중에서, 복합이란, 단순히 2개의 재료가 혼합되어 있는 상태뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료 사이에서의 전하의 수수(授受)가 행해질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이 상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들어, MTDATA, TDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체나, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-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(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비 닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 들 수 있다.
또한, 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4족 내지 제 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정되고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 정공 주입층(111)으로서는, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 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 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의, 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 억셉터성 물질을 사용하여 복합 재료를 형성하여, 정공 주입층(111)으로서 사용해 도 좋다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질 중에서 저분자의 유기 화합물로서는, NPB(또는 α-NPD), TPD, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기에 언급한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층은 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 좋다.
또한, 상술한 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 정공 수송층(112)으로서 사용해도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)으로서, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은 발광성이 높은 물질을 함유하는 층으로서, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 발광성이 높은 물질로서는, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 이하의 유기 금속 착체를 예 시할 수 있다. 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐) 피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스트리플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤조이미다졸라토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(Ⅲ)아세틸아세테이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계 발광 재료로서, 트리 스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피리나토)백금(Ⅱ)(약칭: PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(Ⅲ)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(상이한 다중도 간의 전자 전이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층으로서는, 상술한 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 해도 좋다. 발광성 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 각종의 것을 사용할 수 있고, 발광성 물질보다도 최저 공궤도 준위(LUM0 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발광성 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약 칭: Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(Ⅱ)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(Ⅱ)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체; 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ01), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소 고리 화합물이나; 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-비안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS2), 3,3',3"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭: TPB3), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물; N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: DPhPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약 칭: PCAPBA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), NPB(또는 α-NPD), TPD, DFLDPBi, BSPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 발광성 물질을 분산시키기 위한 물질은 복수 종 사용할 수 있다. 예를 들어, 결정화를 억제하기 위해 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 추가로 첨가 해도 좋다. 또한, 발광성 물질에의 에너지 이동을 보다 효율적으로 행하기 위해 NPB 또는 Alq 등을 추가로 첨가해도 좋다.
발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층(113)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(113)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭: PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 주황색∼적색계 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴 리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 전자 수송층(114)으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층은 단층인 것뿐만 아니라, 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
전자 수송층을 2층 이상 적층한 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 저분자의 유기 화합물로서, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(Ⅱ)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(Ⅱ)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(Ⅱ)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ01), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프 로인(약칭: BCP) 등의 복소 고리 화합물도 사용할 수 있다. 여기에 언급한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 상관없다. 또한, 전자 수송층은 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층을 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
전자 수송층을 2층 이상 적층한 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송성이 높은 물질로서, 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭: PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
전자 주입층(115)은 전자 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 전자 주입성이 높은 물질로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들어, Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제 2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율 좋게 행해지기 때문에 보다 바람직하다.
제 2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일 함수가 작은(구체적으로는 3.8 eV 이하인 것이 바람직하다) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체예로는, 원소 주기율표의 제 1족 또는 제 2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이들을 함유하는 합금의 막은 진공 증착법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
또한, 제 2 전극(104)과 전자 수송층(114) 사이에, 전자 주입을 촉진시키는 기능을 가지는 층인 전자 주입층(115)을 제공함으로써, 일 함수의 대소에 관계없이 Al, Ag, ITO, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(104)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL 층의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코팅법 등을 사용할 수 있다. EL 층은 상기한 바와 같이 통상적으로는 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 형성되어 있고, 이들 층 형성시에는 그 층을 형성하는 재료에 적합한 성막 방법을 사용하는 것이 바람직한데, 공통된 성막 방법을 사용하는 것이 가능하다. 또한, 각 전극의 성막에 있어서도 상기한 바와 같이 동일한 방법을 채용할 수 있다.
예를 들어, 상술한 재료 중 고분자 화합물을 사용하여 습식법으로 EL 층을 형성해도 좋다. 또는, 저분자의 유기 화합물을 사용하여 습식법으로 형성할 수도 있다. 또한, 저분자의 유기 화합물을 사용하고 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 EL 층을 형성해도 좋다.
또한, 전극에 대해서도, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성해도 좋다.
예를 들어, 본 발명의 발광 소자를 표시장치에 적용하고, 대형 기판을 사용하여 제조하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을 잉크젯법을 사용하여 형성함으로써, 대형 기판을 사용해도 발광층을 나누어 도포하는 것이 용이해진다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광 소자는, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이에 발생된 전위차에 의해 전류가 흐르고, EL 층(103)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다.
발광은, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통과하여 외부로 취출된다. 따라서, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 가지는 전극이다. 예를 들어, 제 1 전극(102)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(102)을 통과하여 기판측으로부터 취출된다. 또한, 제 2 전극(104)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제 2 전극(104)을 통과하여 기판과 반대측으로부터 취출된다. 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 모두가 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)을 통과하여, 기판측 및 기판과 반대측의 양쪽 모두로부터 취출된다.
또한, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이에 제공되는 층의 구성은 상기의 것으로는 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 발생되는 소광(消光)을 방지하도록, 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 제공한 구성으로서, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 가지는 구성이라면, 상기 이외의 것이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(101) 위에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(104), EL 층(103), 양극으로서 기능하는 제 1 전극(102)이 순서대로 적층된 구성으로 해도 좋다. 도 2에서는, 제 2 전극(104) 위에 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)이 순서대로 적층된 구성으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광 소자를 제조하고 있다. 일 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제조함으로써, 패시브 매트릭스형 발광 장치를 제조할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들어, 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제조해도 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제조할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT이어도 좋고, 역스태거형 TFT이어도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도 N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이어도 좋고, 또는 N형 TFT와 P형 TFT 중 어느 한쪽으로 이루어지는 것이어도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 사용해도 좋고, 결정성 반도체막을 사용해도 좋다. 또한, 단결정 반도체막을 사용해도 좋다. 단결정 반도체막은 스마트컷(Smart Cut)법 등을 사용하여 제조할 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 발광 소자의 전자 수송층으로서 바람직하게 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 본 발명에 관한 발광 소자의 일 양태로서, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 발광층에 사용한 구성에 대하여 설명한다.
실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성의 발광층에서 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 호스트 재료로서 사용한 경우, 게스트 재료가 형광을 발광하는 경우에는, 게스트 재료로서 실시형태 1에 나타낸 퀴녹살린 유도체보다도 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 낮고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 높은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 호스트 재료로서 사용한 경우, 게스트 재료가 인광을 발광하는 경우에는, 게스트 재료로서 실시형태 1에 나타낸 퀴녹살린 유도체보다도 3중항 여기 에너지가 작은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피나토)백금(Ⅱ)(약칭: PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 발광층에 사용함으로써 전자 수송성이 높은 발광층으로 할 수 있다. 이러한 구성의 발광층은, 전자 트랩성이 높은 게스트 재료를 사용한 경우, 고효율의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광성 물질(게스트 재료)을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)은 복수 종 사용할 수 있다. 따라서, 발광층은, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체 이외에 제 2 호스트 재료를 함유하고 있어도 좋다. 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하기 때문에, 제 2 호스트 재료로서는 정공 수송성이 우수한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 발 광층이 정공 수송성 및 전자 수송성을 가지는 것이 되고, 발광층에서의 정공과 전자의 재결합 확률이 높아져, 고효율의 발광을 얻을 수 있다. 또한, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 본 발명에 관한 발광 소자의 일 양태로서, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 전자 주입층에 사용한 구성에 대하여 설명한다.
실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체는 전자 주입성도 우수하기 때문에, 발광 소자의 전자 주입층으로서 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체를 전자 주입층으로서 사용하는 경우에는, 실시형태 1에서 나타낸 퀴녹살린 유도체 이외에, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 이들의 화합물을 함유시키는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 음극으로서 기능하는 전극으로부터의 전자 주입성이 높아져, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 5]
본 실시형태는, 본 발명에 관한 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고 한다)의 양태에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 적층형 발광 소자이다. 각 발광 유닛의 구성으로는, 실시형태 2∼실시형태 4에서 나타낸 구성과 동일한 구성을 사용할 수 있다. 즉, 실시형태 2에서 나타낸 발광 소자는 1개 의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이다. 본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명한다.
도 3에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 실시형태 2와 동일한 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 동일한 구성이어도 좋고 상이한 구성이어도 좋으며, 그 구성은 실시형태 2와 동일한 것을 적용할 수 있다.
전하 발생층(513)은 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 층으로서, 단층이어도 좋고 복수의 층을 적층한 구성이어도 좋다. 복수의 층을 적층한 구성으로는, 정공을 주입하는 층과 전자를 주입하는 층을 적층하는 구성인 것이 바람직하다.
정공을 주입하는 층으로서는, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화레늄, 산화루테늄 등의 반도체나 절연체를 사용할 수 있다. 또는, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 함유하는 층은 실시형태 2에서 나타낸 복합 재료이고, 억셉터성 물질로서, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ)이나, 산화바나듐이나 산화몰리브덴이나 산화텅스텐 등의 금속 산화물을 함유한다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 올리고머, 덴드리머, 폴리머 등 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질로서는, 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 함유하는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
전자를 주입하는 층으로서는, 산화리튬, 불화리튬, 탄산세슘 등의 절연체나 반도체를 사용할 수 있다. 또는, 전자 수송성이 높은 물질에 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기율표의 제 13족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 도너성 물질로서 사용해도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 실시형태 2에서 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 전자 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 그러나, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 가지는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다
또한, 전하 발생층(513)으로서, 실시형태 2에서 나타낸 전극 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 함유하는 층과 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다. 또한, 광 취출 효율의 점에서, 전하 발생층은 투광성이 높은 층으로 하는 것이 바람직하다.
어쨌든, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에 끼어지는 전하 발생층(513)은, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 된다. 예를 들어, 제 1 전극의 전위의 쪽이 제 2 전극의 전위보다 높게 되도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이라면 어떠한 구성이어도 좋다.
본 실시형태에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 마찬가지로 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도 동일하게 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 발광 소자와 같이, 1쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채 고휘도 영역에서의 수명이 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우에는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있기 때문에, 대면적에서의 균일 발광이 가능해진다. 또한, 저전압 구동이 가능하여 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛의 발광색과 제 2 발광 유닛의 발광색을 보색(補色) 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자의 경우에서도 마찬가지로, 예를 들어, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제 2 발광 유닛의 발광색이 녹색이며, 제 3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서는 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광 소자를 가지는 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광 소자를 가지는 발광 장치에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다. 또한, 도 4(A)는 발광 장치를 나타내는 상면도이고, 도 4(B)는 도 4(A)를 A-A'선 및 B-B'선에서 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602), 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)를 포함하고 있다. 또한, 604는 봉지(封止) 기판, 605는 시일(seal)재이고, 시일재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드(lead) 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회 로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선으로서, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉서블 프린트 화로)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 부착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 4(B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있는데, 여기서는 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와 화소부(602) 중의 하나의 화소가 나타나 있다.
또한, 소스측 구동회로(601)는 N채널형 TFT(623)와 P채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그러할 필요는 없고, 구동회로를 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와, 그 전류 제어용 TFT의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 그 절연물을 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2 ㎛∼3 ㎛)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형과 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형의 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL 층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 제 1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제 1 전극을 양극으로서 사용하는 경우에는, 그 중에서도 일 함수가 큰(바람직하게는 일 함수 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 규소를 함유한 산화인듐-산화주석막, 산화인듐-산화아연막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등의 적층막을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)를 취할 수 있어, 더욱 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL 층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 여러 가지 방법에 의해 형성된다. EL 층(616)은, 실시형태 2∼실시형태 5에서 나타낸 캐리어 이동을 제어하는 층을 가지고 있다. 또한, EL 층(616)을 구성하 는 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물, 올리고머, 덴드리머 중 어느 것을 사용해도 좋다. 또한, EL 층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라 무기 화합물을 사용해도 좋다.
또한, 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제 2 전극을 음극으로서 사용하는 경우에는, 그 중에서도 일 함수가 작은(바람직하게는 일 함수 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기율표의 제 1족 또는 제 2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속 및 이들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi) 등을 들 수 있다. 또한, EL 층(616)에서 발생된 광을 제 2 전극(617)에 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(산화인듐-산화주석(ITO), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등)과의 적층막을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 시일재(605)로 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합시킴으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604) 및 시일재(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)가 충전되는 경우 외에, 시일재(605)가 충전되는 경우도 있다.
또한, 시일재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 수분이나 산소를 가능한 한 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플로라이드), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광 소자를 가지는 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광 장치는 실시형태 2∼실시형태 5에서 나타낸 발광 소자를 가진다. 실시형태 2∼실시형태 5에서 나타낸 발광 소자는 구동 전압이 낮기 때문에, 소비전력이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명했지만, 패시브 매트릭스형 발광 장치이어도 좋다. 도 5에는, 본 발명을 적용하여 제조한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타낸다. 또한, 도 5(A)는 그 발광 장치를 나타내는 사시도이고, 도 5(B)는 도 5(A)를 X-Y선에서 절단한 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에는 EL 층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라 한쪽 측벽과 다른쪽 측벽의 간격이 좁아져 가는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954) 의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형성이고, 바닥변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)의 쪽이 상변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향으로 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 형성함으로써, 음극을 패터닝할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도, 구동 전압이 낮은 본 발명에 관한 발광 소자를 포함함으로써, 소비전력이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 7]
본 실시형태에서는, 실시형태 6에 나타내는 발광 장치를 그 일부에 포함하는 본 발명의 전자 기기에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자 기기는 실시형태 2∼실시형태 5에서 나타낸 발광 소자를 가지며, 저소비전력의 표시부를 가진다.
본 발명의 발광 장치를 사용하여 제조된 전자 기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, DVD(Digital Versatile Disc) 등의 기록 매체를 재생시키고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체예를 도 6에 나타낸다.
도 6(A)는 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치로서, 케이싱(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(9103)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광 소자는, 구동 전압이 낮고 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광 소자로 구성되는 표시부(9103)도 동일한 특징을 가지기 때문에, 이 텔레비전 장치는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 텔레비전 장치에서, 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소시킬 수 있기 때문에, 케이싱(9101)이나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있기 때문에, 이로써 생활 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(B)는 본 실시형태에 관한 컴퓨터로서, 본체(9201), 케이싱(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에서, 표시부(9203)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광 소자는, 구동 전압이 낮고 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광 소자로 구성되는 표시부(9203)도 동일한 특징을 가지기 때문에, 이 컴퓨터는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에서 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소시킬 수 있기 때문에, 본체(9201)나 케이싱(9202)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 컴퓨터는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있기 때문에, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(C)는 카메라로서, 본체(9301), 표시부(9302), 케이싱(9303), 외부 접속 포트(9304), 리모콘 수신부(9305), 수상부(受像部;9306), 배터리(9307), 음성 입력 부(9308), 조작 키(9309), 접안부(9310) 등을 포함한다. 이 카메라에서, 표시부(9302)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광 소자는, 구동 전압이 낮고 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광 소자로 구성되는 표시부(9302)도 동일한 특징을 가지기 때문에, 이 카메라는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 카메라에서 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소시킬 수 있기 때문에, 본체(9301)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 카메라는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(D)는 본 실시형태에 관한 휴대 전화기로서, 본체(9401), 케이싱(9402), 표시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대 전화기에서, 표시부(9403)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 동일한 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광 소자는, 구동 전압이 낮고 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광 소자로 구성되는 표시부(9403)도 동일한 특징을 가지기 때문에, 이 휴대 전화기는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 휴대 전화기에서 전원 회로를 대폭 삭감 또는 축소시킬 수 있기 때문에, 본체(9401)나 케이싱(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 휴대 전화기는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 12에는, 도 6(D)와는 다른 구성의 휴대 전화기의 일례를 나타낸다. 도 12(A)가 정면도이고, 도 12(B)가 배면도, 도 12(C)가 전개도이다. 도 12에 나타내는 휴대 전화기는 전화기와 휴대형 정보 단말기 모두의 기능을 구비하고 있고, 컴퓨터를 내장하여, 음성 통화 이외에도 여러 가지 데이터 처리가 가능한 소위 스마트폰(smartphone)이다.
도 12에 나타내는 휴대 전화기는 케이싱(1001)과 케이싱(1002)의 2개의 케이싱으로 구성되어 있다. 케이싱(1001)에는, 표시부(1101), 스피커(1102), 마이크로폰(1103), 조작 키(1104), 포인팅 디바이스(1105), 카메라용 렌즈(1106), 외부 접속 단자(1107), 이어폰 단자(1008) 등을 구비하고, 케이싱(1002)에는, 키보드(1201), 외부 메모리 슬롯(1202), 카메라용 렌즈(1203), 라이트(1204) 등을 구비하고 있다. 또한, 안테나는 케이싱(1001) 내부에 내장되어 있다.
또한, 상기 구성에 추가하여, 비접촉 IC 칩, 소형 기록장치 등을 내장하고 있어도 좋다.
표시부(1101)에는, 실시형태 6에서 나타낸 발광 장치를 조립하는 것이 가능하고, 사용 형태에 따라 표시의 방향이 적절히 변경된다. 표시부(1101)와 동일면 상에 카메라용 렌즈(1106)를 구비하고 있기 때문에, 화상 전화가 가능하다. 또한, 표시부(1101)를 파인더로 하고 카메라용 렌즈(1203) 및 라이트(1204)로 정지 화상 및 동영상의 촬영이 가능하다. 스피커(1102) 및 마이크로폰(1103)은 음성 통화에 한정되지 않고, 화상 전화, 녹음, 재생 등이 가능하다. 조작 키(1104)로는, 전화의 발착신, 전자 메일 등의 간단한 정보 입력, 화면의 스크롤, 커서 이동 등이 가 능하다. 또한, 겹쳐진 케이싱(1001)과 케이싱(1002)(도 12(A))은 슬라이드하여 도 12(C)와 같이 전개되어, 휴대형 정보 단말기로서 사용할 수 있다. 이 경우, 키보드(1201), 포인팅 디바이스(1105)를 사용하여 원활한 조작이 가능하다. 외부 접속 단자(1107)는 AC 어댑터 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속될 수 있고, 충전 및 컴퓨터 등과의 데이터 통신이 가능하다. 또한, 외부 메모리 슬롯(1202)에 기록 매체를 삽입하여 보다 대량의 데이터 보존 및 이동에 대응할 수 있다.
또한, 상기 기능에 추가하여, 적외선 통신 기능, 텔레비전 수신 기능 등을 구비한 것이어도 좋다.
도 7은 음향 재생 장치, 구체예로서 카 오디오로서, 본체(701), 표시부(702), 조작 스위치(703, 704)를 포함한다. 표시부(702)는 실시형태 6의 발광 장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현할 수 있다. 또한, 이 표시부(702)는 세그먼트 방식의 발광 장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광 소자를 사용함으로써, 차량용 전원(12∼42 V)을 사용하여 저소비전력화를 도모하면서 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 차량 탑재용 오디오를 나타내지만, 휴대형이나 가정용 오디오 장치에 사용해도 좋다.
도 8은 음향 재생 장치의 일례로서 디지털 플레이어를 나타내고 있다. 도 8에 나타내는 디지털 플레이어는 본체(710), 표시부(711), 메모리부(712), 조작부(713), 이어폰(714) 등을 포함하고 있다. 또한, 이어폰(714) 대신에 헤드폰이나 무선식 이어폰을 사용할 수도 있다. 표시부(711)로서 실시형태 6의 발광 장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현할 수 있다. 또한, 이 표시 부(711)는 세그먼트 방식의 발광 장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광 소자를 사용함으로써, 2차 전지(니켈-수소 전지 등)를 사용해도 표시가 가능하여, 저소비전력화를 도모하면서 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 메모리부(712)는 하드디스크나 불휘발성 메모리를 사용하고 있다. 예를 들어, 기록 용량이 20∼200 기가바이트(GB)인 NAND형 불휘발성 메모리를 사용하고, 조작부(713)를 조작함으로써, 영상이나 음성(음악)을 기록, 재생할 수 있다. 또한, 표시부(702) 및 표시부(711)는 흑색 배경에 백색 문자를 표시함으로써 소비전력이 억제된다. 이것은 휴대형 오디오 장치에서 특히 유효하다.
이상과 같이, 본 발명을 적용하여 제조한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓어, 이 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명을 적용함으로써, 저소비전력의 표시부를 가지는 전자 기기를 제조하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명을 적용한 발광 장치는 발광 효율이 높은 발광 소자를 가지고 있어, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명을 적용한 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 일 양태를 도 9를 사용하여 설명한다.
도 9에는, 본 발명에 관한 발광 장치를 사용한 조명 장치로서 사용한 전자 기기의 일례로서, 본 발명을 적용한 발광 장치를 백라이트로서 사용한 액정 표시장치를 나타낸다. 도 9에 나타낸 액정 표시장치는 케이싱(901), 액정층(902), 백라이트(903), 케이싱(904)을 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)는 본 발명을 적용한 발광 장치가 사용되고 있고, 단 자(906)에 의해 전류가 공급된다.
본 발명에 관한 발광 장치는 박형이며 저소비전력이기 때문에, 본 발명에 관한 발광 장치를 액정 표시장치의 백라이트로서 사용함으로써 표시장치의 박형화, 저소비전력화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 관한 발광 장치는 면 발광의 조명 장치로서 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시장치의 대면적화도 가능하게 된다.
도 10은 본 발명에 관한 발광 장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 10에 나타내는 전기 스탠드는 케이싱(2001)과 광원(2002)을 가지며, 광원(2002)으로서, 본 발명에 관한 발광 장치가 사용되고 있다. 본 발명의 발광 장치는 저소비전력화되어 있기 때문에, 전기 스탠드도 소비전력이 낮다.
도 11은 본 발명을 적용한 발광 장치를 실내 조명 장치(3001)로서 사용한 예이다. 본 발명에 관한 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 발광 장치는 저소비전력이기 때문에, 저소비전력의 조명 장치로서 사용하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 본 발명을 적용한 발광 장치를 실내 조명 장치(3001)로서 사용한 방에, 도 6(A)에서 설명한 바와 같은 본 발명에 관한 텔레비전 장치(3002)를 설치하여 공공 방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 양 장치는 저소비전력이기 때문에, 환경에 대한 부하를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 구조식 (101)로 나타내어지는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (101)]
Figure 112008080088264-pat00086
[스텝 1: 4-브로모벤조일히드라진의 합성]
4-브로모벤조일히드라진의 합성 스킴을 (B-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-1)]
Figure 112008080088264-pat00087
300 ㎖ 3구 플라스크에 4-브로모 안식향산 에틸 25 g(0.10 mol), 에탄올 40 ㎖를 첨가하고 교반한 후, 히드라진 1수화물 13 ㎖(0.67 mol)을 첨가하였다. 이 용액을 질소 기류 하에 80℃에서 4.5시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 물을 첨가하고, 석출한 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 얻어진 고체를 에탄올로 세정하여, 목적물인 백색 분말을 19 g, 수율 85%로 얻었다.
[스텝 2: N'-벤조일-4-브로모벤조히드라지드의 합성]
N'-벤조일-4-브로모벤조히드라지드의 합성 스킴을 (B-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-2)]
Figure 112008080088264-pat00088
200 ㎖ 3구 플라스크에 4-브로모벤조일히드라진 15 g(71 mmol), N-메틸-2-피롤리돈(약칭: NMP) 20 ㎖를 첨가하고, 교반하엿다. 이 용액에 벤조일 클로라이드 9.4 ㎖(81 mmol)의 N-메틸-2-피롤리돈(약칭: NMP) 5 ㎖ 용액을 50 ㎖ 적하 깔때기에 의해 적하하였다. 이 용액을 질소 기류 하에 80℃에서 3시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 용액을 약 100 ㎖의 물에 첨가하고, 석출한 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 회수한 고체를 메탄올로 세정하여, 목적물인 백색 분말을 19 g, 수율 84%로 얻었다.
[스텝 3: 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸의 합성]
2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸의 합성 스킴을 (B-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-3)]
Figure 112008080088264-pat00089
300 ㎖ 3구 플라스크에 N'-벤조일-4-브로모벤조히드라지드 19 g(60 mmol), 염화 포스포릴 100 ㎖를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 기류 하에 100℃에서 5시간 가열 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 혼합물로부터 감압 하에서 염화 포스포릴을 증류 제거하여 얻어진 고체를 포화 탄산나트륨 수용액으로 세정하였다. 이 혼합물을 흡인 여과하여 고체를 회수하고, 회수한 고체를 메탄올로 세정한 결과, 목적물인 백색 분말을 6.0 g, 수율 33%로 얻었다.
[스텝 4: (4-브로모페닐)페닐아세틸렌의 합성]
(4-브로모페닐)페닐아세틸렌의 합성 스킴을 (B-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-4)]
Figure 112008080088264-pat00090
500 ㎖ 3구 플라스크에 p-브로모요오드벤젠 14 g(51 mmol), 페닐아세틸렌 5.2 g(52 mmol), 요오드화 구리(Ⅰ) 98 ㎎(0.50 mmol)을 첨가하였다. 플라스크 내를 질소 치환 후, 테트라히드로푸란 200 ㎖, 트리에틸아민 9.0 ㎖를 첨가하고, 이 혼합물을 감압 하에서 교반함으로써 탈기시켰다. 이 혼합물에 비스(트리페닐포스 핀)팔라듐(Ⅱ)디클로라이드 0.34 ㎎(0.50 mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류 하에 실온에서 20시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 3% 염산을 첨가하고, 수층(水層)으로부터 아세트산 에틸로 유기물을 추출하였다. 얻어진 추출액과 유기층을 합쳐 포화 식염수에 의해 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 셀라이트(Celite)(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855), 플로리실(Florisil)(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:540-00135), 알루미나를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 담갈색 분말을 7.41 g, 수율 55%로 얻었다.
[스텝 5: 1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온의 합성]
1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온의 합성 스킴을 (B-5)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-5)]
Figure 112008080088264-pat00091
300 ㎖ 3구 플라스크에 (4-브로모페닐)페닐아세틸렌 7.4 g(28 mmol), 요오드 3.7 g(14 mmol), 디메틸술폭시드 70 ㎖를 넣었다. 이 용액을 질소 기류 하에 155℃에서 4시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 용액을 실온까지 냉각시키고, 약 200 ㎖의 1 wt% 티오황산나트륨 수용액에 첨가한 결과, 고체가 석출되었다. 이 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸에 용해시키 고, 이 용액을 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 4.5 g, 수율 71%로 얻었다.
[스텝 6: 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린의 합성]
2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린의 합성 스킴을 (B-6)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-6)]
Figure 112008080088264-pat00092
200 ㎖ 가지 플라스크에 1-(4-브로모페닐)-2-페닐에탄디온 4.5 g(15 mmol), o-페닐렌디아민 1.8 g(17 mmol), 에탄올 50 ㎖를 첨가하였다. 이 용액을 질소 기류 하에 2.5시간 환류하였다. 소정 시간 경과 후, 이 용액을 실온까지 냉각시키고, 석출된 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 회수한 고체를 에탄올로 세정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 5.2 g, 수율 92%로 얻었다.
[스텝 7: 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산의 합성]
4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산의 합성 스킴을 (B-7)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-7)]
Figure 112008080088264-pat00093
300 ㎖ 3구 플라스크에 2-(4-브로모페닐)-3-페닐퀴녹살린 5.0 g(13 mmol)을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 거기에 테트라히드로푸란 40 ㎖를 첨가하고, 질소 기류 하에 -78℃로 냉각시켰다. 냉각 후, 1.6M의 n-부틸리튬 10 ㎖(16 mmol)를 적하하고, 동일 온도에서 1시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 붕산 트리메틸 3.1 ㎖(27 mmol)를 첨가하고, 반응 용액을 실온까지 승온시키고 10시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 반응 용액을 0℃로 냉각시키고, 0.1M의 염산 100 ㎖를 첨가하고, 1시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 수층으로부터 유기물을 아세트산 에틸로 추출하였다. 이 추출 용액과 유기층을 합쳐 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하고, 얻어진 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 이 고체를 아세트산 에틸/헥산으로 재결정하여, 목적물인 담황색 분말을 수량 3.0 g, 수율 66%로 얻었다.
[스텝 8: 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)의 합성]
O111PQ의 합성 스킴을 (B-8)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-8)]
Figure 112008080088264-pat00094
50 ㎖ 3구 플라스크에 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 0.65 g(2.0 mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.13 g(0.42 mmol), 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸 0.61 g(2.0 mmol), 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DME) 30 ㎖, 2.0M의 탄산칼륨 수용액 2.5 ㎖를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압 하에서 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(Ⅱ) 10 ㎎(0.044 mmol)을 첨가하고, 질소 기류 하에 80℃에서 11시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층으로부터 디클로로메탄으로 유기층을 추츨하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합쳐 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 클로로포름) 로 정제시키고 나서, 클로로포름/헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 0.79 g, 수율 78%로 얻었다.
얻어진 목적물 0.68 g을 240℃, 아르곤 기류 하(유속 3.0 ㎖/min), 압력 10 pa의 조건 하에서 18시간 승화 정제를 행한 결과, 수량 0.49 g, 회수율 72%로 얻었다. 이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)이라는 것을 확인하였다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다. 1H NMR (300 ㎒, CDCl3): δ = 7.30-7.41(m, 3H), 7.55-7.63(m, 5H), 7.66(m, 4H), 7.77-7.81(m, 4H), 8.15-8.23(m, 6H). 또한, 1H NMR 차트를 도 13(A) 및 도 13(B)에 나타낸다. 도 13(B)는 도 13(A)에 있어서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
얻어진 O111PQ의 열중량 측정-시차 열 분석(TG-DTA: Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)을 행하였다. 측정에는 고진공 차동형 시차 열 천칭(Bruker AXS 주식회사 제조, TG-DTA2410SA)을 사용하였다. 상압, 승온 속도 10℃/min, 질소 기류 하(유속 200 ㎖/min)의 조건에서 측정한 결과, 중량과 온도의 관계(열중량 측정)로부터, 5% 중량 감소 온도는 415℃, 융점은 231℃이었다.
또한, O111PQ의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 14에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영의 흡수 스펙트럼을 제외한 흡수 스펙트 럼을 나타내었다. 도 14에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는, 322 ㎚ 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 403 ㎚(여기 파장 325 ㎚)이었다.
또한, O111PQ의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 15에 나타내고, O111PQ의 박막의 발광 스펙트럼을 도 16에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 석영 기판에 증착하여 샘플을 제조하고, 석영의 흡수 스펙트럼을 제외한 흡수 스펙트럼을 나타내었다. 도 15에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 16에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막인 경우에는 320 ㎚ 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은, 박막의 경우에는 420 ㎚(여기 파장 320 ㎚)이었다.
또한, O111PQ의 박막 상태에 있어서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광 전자 분광법(리켄 계기사 제조, AC-2)으로 측정한 결과, 5.63 eV이었다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.63 eV이라는 것을 알 수 있었다. 또한, O111PQ의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 사용하고, 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로서 평가한 결과, 그 에너지 갭은 3.12 eV이었다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.51 eV이었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 구조식 (201)로 나타내어지는 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4- 옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (201)]
Figure 112008080088264-pat00095
[스텝 1: 2,3-비스(4-브로모페닐)퀴녹살린의 합성]
2,3-비스(4-브로모페닐)퀴녹살린의 합성 스킴을 (C-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-1)]
Figure 112008080088264-pat00096
4,4'-디브로모벤질 30 g(82 mmol), 1,2-페닐렌디아민 9.3 g(86 mmol), 클로 로포름 300 ㎖를 500 ㎖ 3구 플라스크에 넣고, 이 용액을 질소 기류 하에 80℃에서 5시간 환류하였다. 소정 시간 경과 후, 용액을 실온까지 냉각시키고, 물을 첨가하였다. 이 수층을 클로로포름으로 추출하고, 추출 용액을 유기층과 합쳐 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 건조 후, 혼합물을 흡인 여과하고, 여과액을 농축시켰다. 얻어진 고체를 톨루엔에 용해시키고, 이 용액을 플로리실(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:540-00135), 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855), 알루미나를 통과시켜 흡인 여과하였다. 여과액을 농축시켜 목적물인 2,3-비스(4-브로모페닐)퀴녹살린의 백색 분말을 30 g, 수율 99%로 얻었다.
[스텝 2: 4,4'-(퀴녹살린-2,3-디일)디페닐보론산의 합성]
4,4'-(퀴녹살린-2,3-디일)디페닐보론산의 합성 스킴을 (C-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-2)]
Figure 112008080088264-pat00097
500 ㎖ 3구 플라스크에 2,3-비스(4-브로모페닐)퀴녹살린 10 g(22 mmol)을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이것에 테트라히드로푸란 100 ㎖를 첨가하고, 질소 기류 하에서 -78℃로 냉각시켰다. 냉각 후, 1.6M의 n-부틸리튬 31 ㎖(49 mmol)를 적하하고, 동일 온도에서 1시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 붕산 트리메틸 10 ㎖(90 mmol)를 첨가하고, 용액을 실온까지 승온시키고, 10시간 교반하였 다. 소정 시간 경과 후, 용액을 0℃로 냉각시키고, 0.1M의 염산 100 ㎖를 첨가하고, 1시간 교반하였다. 얻어진 혼합물의 수층으로부터 유기물을 아세트산 에틸로 추출하였다. 이 추출 용액과 유기층을 합쳐 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하고, 얻어진 여과액을 농축시켰다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸에 의해 재결정하여, 목적물인 황색 분말을 수량 7.2 g, 수율 85%로 얻었다.
[스텝 3: 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 합성]
O112PQ의 합성 스킴을 (C-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-3)]
Figure 112008080088264-pat00098
100 ㎖ 3구 플라스크에 4,4'-(퀴녹살린-2,3-디일)디페닐보론산 3.0 g(8.1 mmo1), 2-(4-브로모페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸 5.4 g(18 mmol), 아세트산 팔라듐(Ⅱ) 40 ㎎(0.18 mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.38 g(1.3 mmol)을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(약칭: DME) 40 ㎖, 2.0M의 탄산칼륨 수용액 15 ㎖를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압 하에서 교반하면서 탈기하고, 탈수 후, 이 혼합물을 80℃에서 5시간 가열 교반하였다. 교반 후, 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 얻어진 유기층을 포화 탄산수소나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 유기층에 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 건조 후, 이 혼합물을 셀라이트(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호:531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하고, 얻어진 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔:아세트산 에틸 = 1:3)로 정제하고, 추가로 클로로포름/헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 5.5 g, 수율 94%로 얻었다.
이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)이라는 것을 확인하였다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다. 1H NMR (300 ㎒, CDCl3): δ(ppm) = 7.50-7.59(m, 6H), 7.67-7.76(m, 8H), 7.78-7.85(m, 6H), 8.14-8.20(m, 4H), 8.20-8.25(m, 6H). 또한, 1H NMR 차트를 도 17(A) 및 도 17(B)에 나타낸다. 도 17(B)는 도 17(A)에 있어서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, O112PQ의 디클로로메탄 용액의 흡수 스펙트럼을 도 18에 나타내고, O112PQ의 디클로로메탄 용액의 발광 스펙트럼을 도 19에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영의 흡수 스펙트럼을 제외한 흡수 스펙트럼을 도시하였다. 도 18에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 19에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 디클로로메탄 용액의 경우에는 309 ㎚ 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 디클로로메탄 용액의 경우에는 425 ㎚(여기 파장 334 ㎚)이었다.
또한, O112PQ의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 20에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 석영 기판에 증착하여 샘플을 제조하고, 석영의 흡수 스펙트럼을 제외한 흡수 스펙트럼을 도시하였다. 도 20에서, 횡축은 파장(㎚), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 313 ㎚ 부근에 흡수가 관찰되었다.
또한, O112PQ의 박막 상태에 있어서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광 전자 분광법(리켄 계기사 제조, AC-2)으로 측정한 결과, 5.69 eV이었다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.69 eV라는 것을 알 수 있었다. 또한, O112PQ의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 사용하여, 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로서 추측한 결과, 그 에너지 갭은 3.07 eV이었다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.62 eV이었 다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 대하여 도 21을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 구조식을 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112008080088264-pat00099
이하에, 본 실시예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광 소자 1)
먼저, 유리 기판(2101) 의에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제 1 전극(2102)을 형성하였다. 또한, 그의 막 두께는 110 ㎚로 하고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜로 하였다.
다음에, 제 1 전극(2102)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(2102) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(Ⅵ)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 함유하는 층(2111)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 ㎚로 하고, NPB와 산화몰리브덴(Ⅵ)의 비율은 중량비로 4:1(= NPB:산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 1개의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 함유하는 층(2111) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(2112)을 형성하였다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2112) 위에 30 ㎚의 막 두께의 발광층(2113)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 YGA2S의 중량비는 1:0.04(= CzPA:YGA2S)가 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2113) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)을 30 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(2114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2114) 위에 불화리튬을 1 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 주입층(2115)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2115) 위에 알루미늄을 200 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 제 2 전극(2104)을 형성함으로써, 발광 소자 1을 제조하였다.
(비교 발광 소자 2)
발광 소자 1과 동일 기판을 사용하고, O111PQ 대신에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 사용하여, 발광 소자 1과 동일하게 제조하였다. 즉, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 30 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(2114)을 형성하였다. 전자 수송층(2114) 이외에는, 발광 소자 1과 동일하게 제조하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지(封止)하는 작업을 실시한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 22에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 23에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 24에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 25에 나타낸다. 또한, 도 22및 도 23은 측정 데이터를 그대로 표기한 것이고, 도 24 및 도 25는 이들 데이터를 기초로 산출한 결과를 표시한 것이다.
또한, 1 ㎃의 전류를 흐르게 했을 때의 발광 스펙트럼을 도 26에 나타낸다. 도 26으로부터, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 발광은 YGA2S에서 유래한 발광이라는 것을 알 수 있다.
비교 발광 소자 2에서, 휘도 950 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.16, y=0.18)로서, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 950 cd/m2일 때의 전류 효율은 3.5 cd/A이었다. 또한, 휘도 950 cd/m2일 때의 전압은 6.0 V, 전류 밀도는 26.9 ㎃/cm2, 파워 효율은 1.8 lm/W이었다.
한편, 발광 소자 1에서, 휘도 900 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.16, y=0.17)로서, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 900 cd/m2일 때의 전류 효율은 3.4 cd/A이었다. 또한, 휘도 900 cd/m2일 때의 전압은 5.0 V, 전류 밀도는 26.7 ㎃/cm2, 파워 효율은 2.1 lm/W이었다.
도 25로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2에 비하여, 동일 전류를 흐르게 하기 위해 필요한 전압이 낮다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 전압을 가했을 때에 전류가 흐르기 쉬워졌다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다고 생각할 수 있다.
또한, 도 24로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2와 거의 동일한 전류 효율을 나타낸다. 이 때문에, 도 23에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2에 비하여, 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮다.
즉, 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2에 비하여, 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮고, 소비전력이 저감되어 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명을 적용함으로써, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 대하여 도 27을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 구조식을 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112008080088264-pat00100
이하에, 본 실시예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광 소자 3)
먼저, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 그의 막 두께는 110 ㎚로 하고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜로 하였다.
다음에, 제 1 전극(2202)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(2202) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(Ⅵ)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 함유하는 층(2211)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 ㎚로 하고, NPB와 산화몰리브덴(Ⅵ)의 비율은 중량비로 4:1(= NPB:산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 1개의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 함유하는 층(2211) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(2212)을 형성하였다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2212) 위에 30 ㎚의 막 두께의 발광층(2213)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 YGA2S의 중량비는 1:0.04(= CzPA:YGA2S)가 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2213) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(A)(2214)를 형성하였다. 또한, 전자 수송층(A)(2214) 위에, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(B)(2215)를 형성하였다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는 전자 수송층을 2층 적층한 구성으로 되어 있다.
또한, 전자 수송층(B)(2215) 위에, 불화리튬을 1 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 주입층(2216)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2216) 위에 알루미늄을 200 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 제 2 전극(2204)을 형성함으로써, 발광 소자 3을 제조하였다.
(비교 발광 소자 4)
발광 소자 3과 동일 기판을 사용하고, O111PQ 대신에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 사용하고, 발광 소자 3과 동일하게 제조하였다. 즉, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(A)(2214)를 형성하였다. 전자 수송층(A)(2214) 이외에는, 발광 소자 3과 동일하게 제조하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이 들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 도 28에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 29에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 30에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 31에 나타낸다. 또한, 도 28 및 도 29는 측정 데이터를 그대로 표기한 것이고, 도 30 및 도 31은 이들 데이터를 기초로 산출한 결과를 표시한 것이다.
또한, 1 ㎃의 전류를 흐르게 했을 때의 발광 스펙트럼을 도 32에 나타낸다. 도 32로부터, 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 4의 발광은 YGA2S에서 유래한 발광이라는 것을 알 수 있다.
비교 발광 소자 4에서, 휘도 750 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.16, y=0.18)로서, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 750 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.6 cd/A이었다. 또한, 휘도 750 cd/m2일 때의 전압은 3.6 V, 전류 밀도는 16.3 ㎃/cm2, 파워 효율은 4.0 lm/W이었다.
한편, 발광 소자 3에서, 휘도 910 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.16, y=0.18)로서, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 910 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.9 cd/A이었다. 또한, 휘도 910 cd/m2일 때의 전압은 3.4 V, 전류 밀도는 18.3 ㎃ /cm2, 파워 효율은 4.6 lm/W이었다.
도 31로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 4에 비하여, 동일한 전류를 흐르게 하기 위해 필요한 전압이 낮다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 전압을 가했을 때에 전류가 흐르기 쉬워졌다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다고 생각할 수 있다.
또한, 도 30으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 4에 비하여 전류 효율이 높다. 따라서, 도 29에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 4에 비하여 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮다.
즉, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 4에 비하여 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮고, 소비전력이 저감되어 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명을 적용함으로써, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 대하여 도 21을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 구조식을 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112008080088264-pat00101
이하에, 본 실시예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광 소자 5)
먼저, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(2102)를 형성하였다. 또한, 그의 막 두께는 110 ㎚로 하고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜로 하였다.
다음에, 제 1 전극(2102)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(2102) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(Ⅵ)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 함유하는 층(2111)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 ㎚로 하고, NPB와 산화몰리브덴(Ⅵ)의 비율은 중량비로 4:1(= NPB:산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 1개의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 함유하는 층(2111) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(2112)을 형성하였다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2112) 위에 40 ㎚의 막 두께의 발광층(2113)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 2PCAPA의 중량비는 1:0.05(= CzPA:2PCAPA)가 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2113) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)을 30 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(2114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(2114) 위에, 불화리튬을 1 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 주입층(2115)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2115) 위에 알루미늄을 200 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 제 2 전극(2104)을 형성함으로써, 발광 소자 5를 제조하였다.
(비교 발광 소자 6)
발광 소자 5와 동일 기판을 사용하고, O111PQ 대신에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 사용하여 발광 소자 5와 동일하게 제조하였다. 즉, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 30 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(2114)을 형성하였다. 전자 수송층(2114) 이외에는, 발광 소자 5 와 동일하게 제조하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 6을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 5 및 비교 발광 소자 6의 전류 밀도-휘도 특성을 도 33에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 34에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 35에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 36에 나타낸다. 또한, 도 33 및 도 34는 측정 데이터를 그대로 표기한 것이고, 도 35 및 도 36은 이들 데이터를 기초로 산출한 결과를 표시한 것이다.
또한, 1 ㎃의 전류를 흐르게 했을 때의 발광 스펙트럼을 도 37에 나타낸다. 도 37로부터, 발광 소자 5및 비교 발광 소자 6의 발광은 2PCAPA에서 유래한 발광이라는 것을 알 수 있다.
비교 발광 소자 6에서, 휘도 1060 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.27, y=0.63)로서, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1060 cd/m2일 때의 전류 효율은 12.7 cd/A이었다. 또한, 휘도 1060 cd/m2일 때의 전압은 6.2 V, 전류 밀도는 8.3 ㎃/cm2, 파워 효율은 6.4 lm/W이었다.
한편, 발광 소자 5에서, 휘도 1080 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.28, y=0.61)로서, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1080 cd/m2일 때의 전류 효율은 11.3 cd/A이었다. 또한, 휘도 1080 cd/m2일 때의 전압은 5.0 V, 전류 밀도는 9.6 ㎃/cm2, 파워 효율은 7.1 lm/W이었다.
도 36으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 5는 비교 발광 소자 6에 비하여, 동일한 전류를 흐르게 하기 위해 필요한 전압이 낮다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 전압을 가했을 때에 전류가 흐르기 쉬워졌다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다고 생각할 수 있다.
또한, 도 35로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 5는 비교 발광 소자 6과 거의 동일한 전류 효율을 나타낸다. 이 때문에, 도 34에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 5는 비교 발광 소자 6에 비하여 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮다.
즉, 발광 소자 5는 비교 발광 소자 6에 비하여, 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮고, 소비전력이 저감되어 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명을 적용함으로써, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
[실시예 6]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자에 대하여 도 27을 사용하여 설명한다. 이하에, 본 실시예의 발광 소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광 소자 7)
먼저, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(2202)을 형성하였다. 또한, 그의 막 두께는 110 ㎚로 하고, 전극 면적은 2 ㎜×2 ㎜로 하였다.
다음에, 제 1 전극(2202)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정시켰다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(2202) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(Ⅵ)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 함유하는 층(2211)을 형성하였다. 그의 막 두께는 50 ㎚로 하고, NPB와 산화몰리브덴(Ⅵ)의 비율은, 중량비로 4:1(= NPB:산화몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 1개의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 함유하는 층(2211) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(2212)을 형성하였다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2212) 위에 40 ㎚의 막 두께의 발광층(2213)을 형성하였다. 여기서, CzPA와 2PCAPA의 중량비는 1:0.05(= CzPA:2PCAPA)가 되도록 조절하였다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2213) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(A)(2214)를 형성하였다. 또한, 전자 수송층(A)(2214) 위에, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(B)(2215)를 형성하였다. 따라서, 본 실시예의 발광 소자는 전자 수송층을 2층 적층한 구성으로 되어 있다.
또한, 전자 수송층(B)(2215) 위에, 불화리튬을 1 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 주입층(2216)을 형성하였다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자 주입층(2216) 위에 알루미늄을 200 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 제 2 전극(2204)을 형성함으로써, 발광 소자 7을 제조하였다.
(비교 발광 소자 8)
발광 소자 7과 동일 기판을 사용하고, O111PQ 대신에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 사용하여, 발광 소자 7과 동일하게 제조하였다. 즉, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)을 10 ㎚의 막 두께가 되도록 성막하여 전자 수송층(A)(2214)를 형성하였다. 전자 수송층(A)(2214) 이외에는, 발광 소자 7과 동일하게 제조하였다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 7 및 비교 발광 소자 8을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지 된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 7 및 비교 발광 소자 8의 전류 밀도-휘도 특성을 도 38에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 39에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 40에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 41에 나타낸다. 또한, 도 38 및 도 39는 측정 데이터를 그대로 표기한 것이고, 도 40 및 도 41은 이들 데이터를 기초로 산출한 결과를 표시한 것이다.
또한, 1 ㎃의 전류를 흐르게 했을 때의 발광 스펙트럼을 도 42에 나타낸다. 도 42로부터, 발광 소자 7 및 비교 발광 소자 8의 발광은 2PCAPA에서 유래한 발광이라는 것을 알 수 있다.
비교 발광 소자 8에서, 휘도 1010 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.27, y=0.62)로서, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1010 cd/m2일 때의 전류 효율은 14.9 cd/A이었다. 또한, 휘도 1010 cd/m2일 때의 전압은 3.6 V, 전류 밀도는 6.8 ㎃/cm2, 파워 효율은 13.0 lm/W이었다.
한편, 발광 소자 7에서, 휘도 1500 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x=0.27, y=0.62)로서, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1500 cd/m2일 때의 전류 효율은 15.5 cd/A이었다. 또한, 휘도 1500 cd/m2의 전압은 3.4 V, 전류 밀도는 9.7 ㎃/cm2, 파워 효율은 14.3 lm/W이었다.
도 41로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 7은 비교 발광 소자 8에 비하여, 동일한 전류를 흐르게 하기 위해 필요한 전압이 낮다. 즉, 본 발명을 적용함으로써, 전압을 가했을 때에 전류가 흐르기 쉬워졌다. 따라서, 본 발명의 퀴녹살린 유도체는 전자 수송성이 우수하다고 생각할 수 있다.
또한, 도 40으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 7은 비교 발광 소자 8에 비하여, 전류 효율이 높다. 따라서, 도 39에 나타내는 바와 같이, 발광 소자 7은 비교 발광 소자 8에 비하여, 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮다.
즉, 발광 소자 7은 비교 발광 소자 8에 비하여, 동일한 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮고, 소비전력이 저감되어 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명을 적용함으로써, 저구동전압의 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
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 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 13은 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)의 1H NMR 차트를 나타내는 도면.
도 14는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 15는 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살 린(약칭: O111PQ)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 16은 2-페닐-3-[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O111PQ)의 박막의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 17은 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 1H NMR 차트를 나타내는 도면.
도 18은 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 13C NMR 차트를 나타내는 도면.
도 19는 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 디클로로메탄 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 20은 2,3-비스[4'-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)비페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: O112PQ)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 21은 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 22는 실시예 3에서 제조한 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 23은 실시예 3에서 제조한 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 24는 실시예 3에서 제조한 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 25는 실시예 3에서 제조한 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 26은 실시예 3에서 제조한 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 27은 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 28은 실시예 4에서 제조한 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 29는 실시예 4에서 제조한 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 30은 실시예 4에서 제조한 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 31은 실시예 4에서 제조한 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 32는 실시예 4에서 제조한 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 33은 실시예 5에서 제조한 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 34는 실시예 5에서 제조한 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 35는 실시예 5에서 제조한 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 36은 실시예 5에서 제조한 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 37은 실시예 5에서 제조한 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 38은 실시예 6에서 제조한 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 39는 실시예 6에서 제조한 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 40은 실시예 6에서 제조한 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 41은 실시예 6에서 제조한 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 42는 실시예 6에서 제조한 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.

Claims (21)

  1. 아래의 일반식 (G11)로 표시되는 퀴녹살린 유도체로서,
    Figure 112015048626185-pat00160
    상기 식에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R11∼R14는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    α와 β는 서로 동일하거나 다르고, 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00161
    R21의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 구조식 (15-9) 내지 (15-18) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00162
    R1 및 R11~R14의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되는, 퀴녹살린 유도체:
    Figure 112015048626185-pat00163
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G12)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00164
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G13)으로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00165
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G14)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00166
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  5. 제 1 항에 있어서, R1은 페닐기 또는 비페닐기인, 퀴녹살린 유도체.
  6. 아래의 일반식 (G21)로 표시되는 퀴녹살린 유도체이고,
    Figure 112015048626185-pat00167
    상기 식에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R11∼R14는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    α와 β는 서로 동일하거나 다르고, 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00168
    R21의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 구조식 (15-9) 내지 (15-18) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00169
    R11~R14의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되는, 퀴녹살린 유도체.
    Figure 112015048626185-pat00170
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G22)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00171
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G23)으로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00172
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G24)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00173
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 퀴녹살린 유도체.
  10. 발광 장치에 있어서,
    제1 전극과 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL 층을 포함하고,
    상기 EL 층은, 아래의 일반식 (G11)로 표시되는 퀴녹살린 유도체를 포함하고,
    Figure 112015048626185-pat00174
    상기 식에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R1은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R11∼R14는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    α와 β는 서로 동일하거나 다르고, 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00175
    R21의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 구조식 (15-9) 내지 (15-18) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00176
    R1 및 R11~R14의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되는, 발광 장치.
    Figure 112015048626185-pat00177
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 전극이 양극이고, 상기 제2 전극이 음극이며,
    상기 EL 층은 발광층과, 상기 일반식 (G11)로 표시되는 퀴녹살린 유도체를 포함하는 층을 포함하고,
    상기 퀴녹살린 유도체를 포함하는 상기 층은 상기 발광층과 상기 음극 사이에 제공되어 있는, 발광 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G12)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00178
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G13)으로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00179
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G14)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00180
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, R1은 페닐기 또는 비페닐기인, 발광 장치.
  16. 표시부를 포함하는 전자 기기로서,
    상기 표시부는 제 10 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  17. 발광 장치에 있어서,
    제1 전극과 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 EL 층을 포함하고,
    상기 EL 층은, 아래의 일반식 (G21)로 표시되는 퀴녹살린 유도체를 포함하고,
    Figure 112015048626185-pat00181
    상기 식에서, R21은 탄소수 1∼4의 알킬기와, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, R11∼R14는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    α와 β는 서로 동일하거나 다르고, 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00182
    R21의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 구조식 (15-9) 내지 (15-18) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00183
    R11~R14의 상기 치환 또는 무치환의 아릴기는 아래 구조식들 중 어느 하나로 표시되는, 발광 장치.
    Figure 112015048626185-pat00184
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G22)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00185
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G23)으로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00186
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 퀴녹살린 유도체가 아래의 일반식 (G24)로 표시되고,
    Figure 112015048626185-pat00187
    상기 식에서, R31∼R35는 서로 동일하거나 다르고, 각각, 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 및 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 장치.
  21. 표시부를 포함하는 전자 기기로서,
    상기 표시부는 제 17 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
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