KR101598183B1 - 아세나프토퀴녹살린 유도체, 발광소자, 발광장치 및 전자기기 - Google Patents

아세나프토퀴녹살린 유도체, 발광소자, 발광장치 및 전자기기 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규한 아세나프토퀴녹살린 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 소비전력이 작은 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이들 발광소자를 사용함으로써, 저소비전력의 발광장치 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체를 제공한다. 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고, 전자 수송성을 가지고 있다. 따라서, 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009016672016-pat00001
아세나프토퀴녹살린 유도체, 발광소자, 발광장치, 전자 수송성

Description

아세나프토퀴녹살린 유도체, 발광소자, 발광장치 및 전자기기{ACENAPHTHOQUINOXALINE DERIVATIVE, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 일렉트로루미네선스(electroluminescence)를 이용한 발광소자에 적용할 수 있는 재료에 관한 것이다. 또한, 이 재료를 사용한 발광소자, 이 발광소자를 사용한 발광장치 및 전자기기에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물에 비하여 다양한 구조를 취할 수 있고, 적절한 분자 설계에 의해 다양한 기능을 가지는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 이와 같은 이점(利點)으로부터, 근년, 기능성 유기 재료를 사용한 포토 일렉트로닉스나 일렉트로닉스가 주목을 모으고 있다.
예를 들면, 유기 화합물을 기능성 재료로서 사용한 일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양전지나 발광소자, 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 이것들은 유기 화합물의 전기 물성 및 광 물성을 이용한 디바이스로서, 특히 발광소자는 눈부신 발전을 보이고 있다.
발광소자의 발광 기구는 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 끼우고 전압을 인가 함으로써, 음극으로부터 주입된 전자와 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 완화할 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 알려져 있다. 여기 상태에는 일중항 여기와 삼중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거쳐도 가능하다고 생각되고 있다.
이와 같은 발광소자는 그의 소자 특성을 향상시키는데 있어서 재료에 의존한 문제가 많고, 이것들을 극복하기 위해 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 행해지고 있다.
예를 들면, 발광소자의 전자 수송성 재료로서, 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)-트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: TPBI) 등이 넓게 사용되고 있다(문헌 1 참조). 그러나, 보다 높은 이동도를 가지는 등, 더욱 뛰어난 특성을 가지는 재료의 개발이 요구되고 있다. 특히, 상품화의 관점에서, 저소비전력화는 중요한 과제이며, 보다 좋은 특성을 가지는 재료 및 발광소자의 개발이 요구되고 있다.
[문헌 1] Y.T. 타오 외 3명, Applied Physics Letter, Vol. 77, No. 11, p. 1575(2000)
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 신규한 아세나프토퀴녹살린(acenaphthoquinoxaline) 유도체를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
또한, 본 발명은 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것을 목적의 하나로 한다.
또한, 발광소자 혹은 발광장치, 전자기기의 소비전력을 저감하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체를 합성하고, 이 아세나프토퀴녹살린 유도체가 전자를 받기 쉽고, 전자 수송성을 가지는 것을 알아냈다.
따라서, 본 발명의 하나는, 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009016672016-pat00002
(식 중, R1은 치환 또는 무(無)치환의 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R2는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다.)
일반식 (G1)에 있어서, 합성의 용이함의 점에서, R1은 치환 또는 무치환의 페닐기인 것이 바람직하다. 또한, R2는 치환 또는 무치환의 페닐기인 것이 바람직하다.
특히, R1 및 R2가 페닐기이고, 구조식 (101)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체는 합성이 용이하기 때문에 바람직하다.
[구조식 (101)]
Figure 112009016672016-pat00003
또한, 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체는 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나는 한 쌍의 전극 사이에 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체를 가지는 발광소자이다.
특히, 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고, 전자 수송성을 가지기 때문에, 전자 수송층 또는 전자 주입층으로서 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 하나는 양극과 음극과의 사이에 발광층과 상기한 아세나 프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 층을 가지고, 상기 아세나프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 층은 발광층과 음극과의 사이에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 발광소자이다.
또한, 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체는 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 낮기 때문에, 전자 트랩성 재료로서 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나는, 양극과 음극과의 사이에 발광층과 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 층을 가지고, 상기 아세나프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 층은 발광층과 음극과의 사이에 제공되고, 상기 아세나프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 층은 전자 수송성 재료를 더 포함하고, 전자 수송성 재료는 아세나프토퀴녹살린 유도체보다 많이 포함되어 있으며, 전자 수송성 재료의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 아세나프토퀴녹살린 유도체의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)보다 높은 것을 특징으로 하는 발광소자이다.
또한, 본 발명은 상기한 발광소자를 가지는 발광장치도 범주에 포함하는 것이다.
따라서, 본 발명의 하나는 상기한 아세나프토퀴녹살린 유도체를 포함하는 발광소자와, 발광소자의 발광을 제어하는 제어 회로를 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.
또한, 본 명세서 중에서의 발광장치는 화상 표시 디바이스, 발광 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함)을 포함한다. 또한, 발광소자가 형성된 패널에 커넥터, 예를 들면, FPC(Flexible Printed Circuit) 혹은 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프, 혹은 TCP(Tape Carrier Package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 발광소자를 표시부에 사용한 전자기기도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 전자기기는 표시부를 가지고, 표시부는 상기한 발광소자와 발광소자의 발광을 제어하는 제어 회로를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고, 전자 수송성을 가지고 있다. 따라서, 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체를 발광소자에 사용함으로써, 발광소자의 구동 전압을 저감할 수 있고, 또한, 발광소자의 소비전력을 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자를 발광장치 및 전자기기에 적용함으로써, 발광장치 및 전자기기의 소비전력을 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 양태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는 본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체에 대하여 설명한다.
본 발명에 관한 아세나프토퀴녹살린 유도체는 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체이다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009016672016-pat00004
(식 중, R1은 치환 또는 무(無)치환의 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타내고, R2는 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기를 나타낸다. )
또한, 본 명세서 중에서 나타내는 아릴기의 탄소수는 주 골격의 고리를 형성하는 탄소수를 나타내고 있고, 그것에 결합하는 치환기의 탄소수를 포함하는 것은 아니다. 아릴기에 결합하는 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기 또는 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 또한, 아릴기가 가지는 치환기는 1개이어도 좋고 복수이어도 좋으며, 아릴기가 2개의 치환기를 가지는 경우, 치환기들끼리 서로 결합하여 고리를 형성하고 있어도 좋다. 예를 들면, 아릴기가 플루오레닐기인 경우, 9위(位)의 탄소가 2개의 페닐기를 가지고, 그 2개의 페닐기가 서로 결합하여 스피로 고리 구조를 형성하고 있어도 좋다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체에서, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기로서는, 예를 들면, 구조식 (11-1)∼구조식 (11-16)으로 나타내어지는 아릴기를 들 수 있다.
[구조식 (11-1)∼구조식 (11-16)]
Figure 112009016672016-pat00005
일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉬운 성질을 가지고 있고, 환원되기 쉽다. 따라서, 발광소자나 유기 트랜지스터 등의 일렉트로닉스 디바이스에 적합하게 사용할 수 있다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체로서는, 예를 들면, 구조식 (101)∼구조식 (116)으로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체를 들 수 있다. 그러나, 본 발명이 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 (101)∼구조식 (116)]
Figure 112009016672016-pat00006
Figure 112009016672016-pat00007
Figure 112009016672016-pat00008
Figure 112009016672016-pat00009
일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체에서, R1과 R2는 같은 치환기인 것이 바람직하다. 같은 치환기인 것에 의해, 합성 스텝수가 적게 되어, 합성에 필요로 하는 시간이나 비용을 저감할 수 있다.
또한, 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체에서, 합성의 용이함의 점으로부터, R1은 치환 또는 무치환의 페닐기인 것이 바람직하다. 또한, R2는 치환 또는 무치환의 페닐기인 것이 바람직하다.
특히, 일반식 (G1)에서, R1 및 R2가 페닐기인 아세나프토퀴녹살린 유도체, 즉, 구조식 (101)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체는 합성이 용이하기 때문에 바람직하다.
[구조식 (101)]
Figure 112009016672016-pat00010
본 실시형태에서 나타내는 아세나프토퀴녹살린 유도체의 합성 방법으로서는 다양한 반응의 적용이 가능하다. 예를 들면, 이하에 나타내는 합성 반응을 행함으로써, 본 실시형태에서 나타내는 아세나프토퀴녹살린 유도체를 합성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 나타내는 아세나프토퀴녹살린 유도체의 합성 방법은 이하의 합성 방법에 한정되는 것은 아니다.
＜일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체의 합성 방법＞
[합성 스킴 (A-1)]
Figure 112009016672016-pat00011
합성 스킴(scheme) (A-1)에 나타내는 바와 같이, 3,6-디아릴-1,2-페닐렌디아민 유도체와 아세나프텐-1,2-디온을 용매 중에서 가열함으로써 아세나프토[1,2-b]퀴녹살린 유도체를 얻을 수 있다. 합성 스킴 중 R1 및 R2는 고리를 구성하는 탄소수가 6∼13인 아릴기를 나타내고, R1과 R2는 동일하여도 좋고 상이하여도 좋다. 이 반응에서 사용할 수 있는 용매는 에탄올, 메탄올, 부탄올 등의 알코올류, 헥산, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2,2,-테트라클로로메탄 등의 할로겐화 알킬류 등을 들 수 있다. 그러나, 사용할 수 있는 용매는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 알코올류는 목적의 아세나프토[1,2-b]퀴녹살린 유도체의 용해도가 나쁘고, 반응 후에 목적물만 석출하는 경우가 많다. 그 경우의 정제 과정은 석출물의 회수와 회수된 고체의 재결정만으로 좋기 때문에 매우 간편하게 된다. 따라서 알코올류를 사용하는 것이 바람직하다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉬운 성질을 가지고 있고, 환원되기 쉽다. 또한, 일반식 (G1)로 나타내어지는 아세나프 토퀴녹살린 유도체는 전자 수송성을 가지고 있다. 따라서, 발광소자나 유기 트랜지스터 등의 일렉트로닉스 디바이스에 사용함으로써, 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 사용한 발광소자의 일 양태에 대하여 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서 나타내는 발광소자는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층을 가진다. 이 복수의 층은 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉, 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 행해지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 조합하여 적층시킨 것이다.
본 실시형태에서, 발광소자는 제1 전극(102), 제2 전극(104), 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 제공된 EL층(103)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서, 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여, 이하 설명을 한다. 즉, 제1 전극(102)이 제2 전극(104)보다 전위가 높아지도록 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 전압을 인가했을 때 발광이 얻어지는 것으로 하여, 이하 설명을 한다.
기판(101)은 발광소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면, 유리, 또는 플라스틱, 금속 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광소자의 지지체로서 기능하는 것이라면, 이것들 이외의 것이어도 좋다. 또한, 발광소자로부터의 발 광을 기판을 통해 외부로 취출하는 경우, 기판(101)은 투광성을 가지는 기판인 것이 바람직하다.
제1 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 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링에 의해 성막되지만, 졸-겔(sol-gel)법 등을 응용하여, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등에 의해 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은 산화인듐에 대하여 1∼20 wt%의 산화아연을 첨가한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt% 함유한 타겟을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 외에, 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 들면, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
또한, 제1 전극(102)과 접하는 층으로서, 후술하는 복합 재료를 포함하는 층을 사용한 경우에는, 제1 전극(102)으로서, 일 함수의 대소에 상관없이, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 또한, 일 함수가 작은 재료인, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이것들을 함유하는 합금 등을 사용할 수도 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이것들을 함유하는 합금의 막은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 합금의 막은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
본 실시형태에서 나타내는 EL층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가지고 있다. 또한, EL층(103)은 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 가지고 있으면 좋고, 그 외의 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, EL층(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, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질, 발광성이 높은 물질 등을 포함하는 층과, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면, 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 포함하는 층이다. 정공 주 입성이 높은 물질로서는, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화루테늄, 산화텅스텐, 산화망간 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 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 상관없이, 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(102)으로서 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 이들 복합 재료는 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서 중에서, 복합이란, 단지 2개의 재료가 혼합되어 있는 상태 뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료간에서의 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, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 사용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들면, 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-카르바졸일)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸일)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-디페닐 안트라센(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-부틸안트라센, 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-디페닐비닐)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, 천이금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기표에서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정하고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 정공 주입층(111)으로서는, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수 있다. 예를 들면, 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, 상기한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상기한 억셉터성 물질을 사용하여 복합 재료를 형성하고, 정공 주입층(111)으로서 사용하여도 좋다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서, 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 설명한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 그러나, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 사용해도 좋다. 또한, 정공 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층을 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
또한, 상기한 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 포함하는 층으로서, 각종 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 발광성이 높은 물질로서는, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III) 테트라키스(1-피라졸일)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: FIracac) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 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-벤즈이미다졸라토)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, 황색계의 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) 아세틸아세토네이트(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, 오렌지색계의 발광 재료로서, 트리스(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, 적색계의 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-포르피린 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(multiplet)간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
발광층에 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 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, 녹색계의 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), 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, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 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), 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCM2) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층으로서는, 상기한 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 발광성 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 각종의 것을 사용할 수 있고, 발광성 물질보다도 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
발광성 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 구체적으로, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[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-벤조옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐일)-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-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소환 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(약칭: 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 들면, 결정화를 억제하기 위하여 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가하여도 좋다. 또한, 발광성 물질로의 에너지 이동을 보다 효율적으로 행하기 위해 NPB, 혹은 Alq 등을 더 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 소광(消光)을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(113)으로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: POF), 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, 녹색계의 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-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색 내지 적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴리{[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.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 발광성을 나타내기 때문에, 발광성이 높은 물질로서 발광층에 사용하는 것이 가능하다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 발광성이 높은 물질로서 사용함으로써, 청색 내지 녹색의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 발광성이 높은 물질을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)로서 사용할 수도 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 호스트 재료로서 사용한 경우, 게스트 재료로서는, 루브렌, 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H- 벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCM2) 등을 들 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 전자 수송층(114)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
전자 수송층을 2층 이상 적층한 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 저분자의 유기 화합물로서, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[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-벤조옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-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-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ01), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소환 화합물도 사용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 상 기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 상관없다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층을 2층 이상 적층한 것으로 하여도 좋다.
전자 수송층을 2층 이상 적층한 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송성이 높은 물질로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-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 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 물질로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면, 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, 제2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율 좋게 행해지기 때문에 보다 바람직하다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 전자 주입층에 사용하는 것이 가능하다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 전자 주입층에 사용하는 경우 에는, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체와, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
제2 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. 이와 같은 음극 재료의 구체예로서는, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이것들을 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이것들을 함유하는 합금의 막은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유하는 합금의 막은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
또한, 제2 전극(104)과 전자 수송층(114)과의 사이에, 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지는 층인 전자 주입층(115)을 형성함으로써, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 제2 전극(104)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 이용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL층의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코팅법 등을 이용해도 상관없다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 이용하여 형성 해도 상관없다.
예를 들면, 상기한 재료 중, 고분자 화합물을 사용하여 습식법으로 EL층을 형성해도 좋다. 또는, 저분자의 유기 화합물을 사용하여 습식법으로 형성할 수도 있다. 또한, 저분자의 유기 화합물을 사용하여 진공 증착법 등의 건식법을 이용하여 EL층을 형성해도 좋다.
또한, 전극에 대해서도, 졸-겔법을 이용하여 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 이용하여 형성해도 좋다.
예를 들면, 본 실시형태에서 나타내는 발광소자를 표시장치에 적용하고, 대형 기판을 사용하여 제작하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 잉크젯법을 이용하여 발광층을 형성함으로써, 대형 기판을 사용하여도 발광층을 나누어 도포하는 것이 용이하게 된다.
이상과 같은 구성을 가지는 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)과의 사이에 전압을 인가함으로써 전류가 흘러 EL층(103)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다.
발광은 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 가지는 전극이다. 예를 들면, 제1 전극(102)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102)을 통하여 기판측으로부터 취출된다. 또한, 제2 전극(104)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제2 전 극(104)을 통하여 기판과 반대측으로부터 취출된다. 제1 전극(102)과 제2 전극(104)이 모두 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통하여, 기판측 및 기판과 반대측의 양쪽 모두로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)과의 사이에 형성되는 층의 구성은 상기의 것에 한정되는 것은 아니다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 생기는 소광을 막도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 제공한 구성으로서, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 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, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(101) 위에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104), EL층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(102)이 순차로 적층된 구성으로 하여도 좋다. 도 2에서는, 제2 전극(104) 위에, 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)이 순차로 적층된 구성으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광소자를 제작하고 있다. 일 기판 위에 이와 같은 발광소자를 복수 제작함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들면, 박막트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT에 전기적으로 접속된 전극 위에 발광소자를 제작해도 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형의 TFT이어도 좋고, 역스태거형의 TFT이어도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이어도 좋고, 혹은 N형의 TFT와 P형의 TFT 중의 어느 한쪽으로만 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 스마트 컷(Smart Cut)법 등을 이용하여 제작할 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다.
구체적으로는, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 발광소자의 전자 수송층으로서 적합하게 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽 고 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 전자 주입층에 사용하는 것이 가능하다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 전자 주입층으로서 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 발광성을 나타내기 때문에, 발광성이 높은 물질로서 발광층에 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 발광성이 높은 물질로서 사용함으로써, 청색 내지 녹색의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 발광성이 높은 물질을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)로서 사용할 수도 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 호스트 재료로서 사용함으로써, 발광층의 전자 수송성을 향상시킬 수 있고, 발광층의 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 본 발명에 관한 발광소자의 일 양태로서, 실시형태 2에 나타낸 구성과는 다른 구성에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
도 3에 나타내는 발광소자는 제1 전극(102)과 제2 전극(104)과의 사이에 형성된 EL층(103)을 가지고, EL층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자의 이동을 제어하는 층(116), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가지고 있다.
제1 전극(102), 제2 전극(104), 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)은 실시형태 2에서 나타낸 구성과 같은 구성을 이용할 수 있다.
전자의 이동을 제어하는 층(116)은 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물을 포함하고 있고, 제1 유기 화합물은 제2 유기 화합물보다 많이 포함되어 있다. 즉, 제2 유기 화합물은 제1 유기 화합물 중에 분산되어 있다. 또한, 전자의 이동을 제어하는 층은 발광층(113)보다 음극으로서 기능하는 제2 전극(104) 측에 제공하는 것이 바람직하다. 즉, 발광층(113)과 제2 전극(104)과의 사이에 제공하는 것이 바람직하다.
전자의 이동을 제어하는 층을 발광층과 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)과의 사이에 제공하는 경우, 제1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 제1 유기 화합물은 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질인 것이 바람직하다.
그에 대하여, 제2 유기 화합물은 전자를 트랩하는 기능을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 제2 유기 화합물은 제1 유기 화합물의 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)보다 0.3 eV 이상 낮은 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)를 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
제2 유기 화합물이 포함됨으로써, 층 전체로서는, 제1 유기 화합물만으로 이루어지는 층보다도 전자의 이동 속도가 작아진다. 즉, 제2 유기 화합물을 첨가함으로써, 캐리어의 이동을 제어하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 유기 화합물의 농도를 제어함으로써, 캐리어의 이동 속도를 제어하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 제2 유기 화합물의 농도는 0.1 중량%∼5 중량%, 또는 0.1 mol%∼5 mol%인 것이 바람직하다.
실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉬운 성질을 가지고 있고, 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 낮기 때문에, 전자 트랩성 재료로서 사용할 수 있다.
도 4는 본 실시형태에서 나타내는 발광소자의 밴드도의 일례이다. 도 4에서, 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공은 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)을 통하여 발광층(113)에 주입된다. 한편, 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자는 전자 주입층(115) 및 전자 수송층(114)을 통하여, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에 주입된다. 전자의 이동을 제어하는 층에 주입된 전자는 전자 트랩성을 가지는 제2 유기 화합물에 의해 전자의 이동이 늦어진다. 늦어진 전자는 발광층(113)에 주입되고, 정공과 재결합하여 발광한다.
전자의 이동을 제어하는 층을 형성하지 않는 종래의 소자 구성의 경우, 제2 전극으로부터 주입된 전자는 전자 주입층 및 전자 수송층을 통하여 발광층에 주입된다. 발광층에 주입된 전자는, 발광층이 전자 수송성인 경우, 즉, 발광층에 포함되는 가장 많은 재료가 전자 수송성인 경우에는, 발광층 중을 이동하여 정공 수송층까지 도달하게 될 가능성이 있다. 전자가 정공 수송층까지 도달하게 되면, 정공 수송층에 포함되는 재료를 열화(劣化)시켜, 발광소자의 열화로 이어진다.
그러나, 본 실시형태에서 나타낸 전자의 이동을 제어하는 층을 형성함으로 써, 전자가 발광층 중을 관통하여 정공 수송층까지 도달하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전자가 정공 수송층까지 도달하여 정공 수송층을 열화시키는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 발광소자의 열화를 억제하여, 장수명화할 수 있다.
본 실시형태의 발광소자에서, 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광색과 제2 유기 화합물의 발광색이 동계색(同系色)인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제2 유기 화합물이 예상치 못하게 발광한 경우에도 발광소자의 색 순도를 유지할 수 있다. 그러나, 반드시 제2 유기 화합물이 발광할 필요는 없다. 예를 들면, 발광성이 높은 물질이 발광 효율이 높은 경우에는, 실질적으로 발광성이 높은 물질의 발광만이 얻어지도록, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에서의 제2 유기 화합물의 농도를 조절하는(제2 유기 화합물의 발광이 억제되도록, 그의 농도를 약간 낮게 하는) 것이 바람직하다. 이 경우, 발광성이 높은 물질의 발광색과 제2 유기 화합물의 발광색은 동계통의 발광색이기(즉, 동일한 정도의 에너지 갭을 가지기) 때문에, 발광성이 높은 물질로부터 제2 유기 화합물으로의 에너지 이동은 발생하기 어렵고, 높은 발광 효율이 얻어진다.
혹은, 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광보다 제2 유기 화합물의 발광이 단파장인 것이 바람직하다. 즉, 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광 피크 파장보다도 제2 유기 화합물의 발광 피크 파장이 단파장인 것이 바람직하다. 즉, 발광성이 높은 물질의 에너지 갭보다도 제2 유기 화합물의 에너지 갭이 크기 때문에, 발광성이 높은 물질로부터 제2 유기 화합물로의 에너지 이동은 발생하기 어렵고, 제2 유기 화합물이 예상치 못하게 발광하는 것을 억제할 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 청색 내지 녹색의 발광을 나타내기 때문에, 본 실시형태에서의 발광층에 포함되는 발광성이 높은 물질의 발광색은 그것보다도 장파장의 발광색인 것이 바람직하다. 예를 들면, 녹색계의 발광색을 나타내는 2PCAPA, 2PCABPhA, 2DPAPA, 2DPABPhA, 2YGABPhA, DPhAPhA, 황색계의 발광을 나타내는 루브렌, BPT, 적색계의 발광을 나타내는 p-mPhTD, p-mPhAFD 등을 발광성이 높은 물질로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에 포함되는 제1 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이다. 즉, 정공 수송성보다도 전자 수송성이 높은 물질이다. 구체적으로는, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq, Znq, BAlq, ZnPBO, ZnBTZ 등의 금속 착체, PBD, OXD-7, TAZ, TPBI, BPhen, BCP 등의 복소환 화합물, CzPA, DPCzPA, DPPA, DNA, t-BuDNA, BANT, DPNS, DPNS2, TPB3 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 그 중에서, 전자에 대하여 안정한 금속 착체인 것이 바람직하다.
또한, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-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) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 제2 유기 화합물의 LUMO 준위는 제1 유기 화합물의 LUMO 준위보다 0.3 eV 이상 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체의 LUMO 준위에 따라, 이와 같은 조건을 만족시키도록 제1 유기 화합물을 적절히 선택하면 좋다. 예를 들면, 제1 유기 화합 물로서 Alq를 사용함으로써, 상기 조건을 만족시키게 된다.
또한, 전자의 이동을 제어하는 층(116)의 막 두께는 5 nm 이상 20 nm 이하인 것이 바람직하다. 막 두께가 너무 두꺼우면, 캐리어의 이동 속도를 너무 저하시키게 되어, 구동 전압이 높아지게 된다. 또한, 막 두께가 너무 얇으면, 캐리어의 이동을 제어하는 기능을 실현하지 못하게 된다. 따라서, 5 nm 이상 20 nm 이하의 막 두께인 것이 바람직하다.
또한, 전자의 이동을 제어하는 층은 전자의 이동을 제어하는 것이기 때문에, 발광층과 음극으로서 기능하는 전극과의 사이에 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 전자의 이동을 제어하는 층은 발광층과 접하도록 형성하는 것이 보다 바람직하다. 전자의 이동을 제어하는 층을 발광층과 접하도록 형성함으로써, 발광층에의 전자 주입을 직접 제어할 수 있기 때문에, 발광층 내에서의 캐리어 밸런스의 경시 변화를 보다 억제할 수 있고, 소자 수명 향상에 관하여 보다 큰 효과를 얻을 수 있다. 또한, 프로세스적으로도 간편하게 된다.
또한, 전자의 이동을 제어하는 층은 발광층과 접하도록 형성하는 것이 바람직하고, 그 경우에는, 전자의 이동을 제어하는 층에 포함되는 제1 유기 화합물과 발광층에 많이 포함되어 있는 유기 화합물은 다른 종류의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 특히, 발광층의 구성이, 발광성이 높은 물질을 분산시키는 물질(호스트 재료)과, 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 포함하는 경우, 호스트 재료와 제1 유기 화합물은 다른 종류의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해, 전자의 이동을 제어하는 층으로부터 발광층에의 전자의 이동이 제1 유기 화합 물과 호스트 재료와의 사이에서도 억제되어, 전자의 이동을 제어하는 층을 형성하는 효과가 보다 높아진다.
그러나, 발광층(113)과 전자의 이동을 제어하는 층(116)과의 사이에 층이 형성되어 있어도 좋다.
예를 들면, 전자의 이동을 제어하는 층(116)을 형성하지 않는 종래의 발광소자라면, 제1 전극(102)으로부터 주입된 정공은 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)을 통하여, 이동이 늦어지지 않은 채 발광층(113)에 주입되기 때문에, 그의 일부는 전자 수송층(114)의 계면 부근까지 도달한다. 그리고, 정공이 전자 수송층(114)에까지 도달하게 되면, 전자 수송층(114)을 열화시킬 우려가 있다. 또한, 그 열화에 의해, 전자 수송층(114)에까지 도달하게 되는 정공의 양이 경시적으로 증가되면, 발광층(113)에서의 재결합 확률이 경시적으로 저하되기 때문에, 소자 수명의 저하(휘도의 경시 열화)로 이어지게 된다.
한편, 본 실시형태에서 나타내는 발광소자에서는, 전자의 이동을 제어하는 층(116)도 형성하고 있다. 이것에 의해, 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자는 전자 주입층(115) 및 전자 수송층(114)을 통하여, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에 주입된다. 여기서, 전자의 이동을 제어하는 층(116)은 전자 수송성을 가지는 제1 유기 화합물에, 전자 트랩성을 가지는 제2 유기 화합물이 첨가한 구성으로 되어 있다. 따라서, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에 주입된 전자는 그의 이동이 늦어지게 되어, 발광층(113)에의 전자 주입이 제어된다. 그 결과, 전자가 정공 수송층(112)에까지 도달하게 되어, 정공 수송층(112)을 열화시킬 가능성이 낮아진다. 또한, 정공에 관해서도, 전자의 이동을 제어하는 층(116)이 전자 수송성을 가지는 제1 유기 화합물을 가지고 있기 때문에, 정공이 전자 수송층(114)에까지 도달하여 전자 수송층(114)을 열화시킬 가능성 또한 낮다. 또한, 본 발명에서는, 전자의 이동을 제어하는 층(116)에서, 단지 전자 이동도가 늦은 물질을 적용하는 것이 아니라, 전자 수송성을 가지는 유기 화합물에 전자 수송성을 낮추는 유기 화합물을 첨가하고 있는 점이 중요하다. 이러한 구성으로 함으로써, 단지 발광층(113)에의 전자 주입을 제어하는 것뿐만 아니라, 그 제어된 전자 주입량이 경시적으로 변화하는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 발광층에의 전자 주입량을 제어함으로써, 경시적으로 캐리어 밸런스가 악화되어 재결합 확률이 저하되는 현상을 막을 수 있기 때문에, 소자 수명의 향상(휘도의 경시 열화의 억제)으로 이어진다.
또한, 본 실시형태에서 나타내는 캐리어의 이동을 제어하는 층은 2 종류 이상의 물질을 포함하기 때문에, 물질의 조합이나 혼합비, 막 두께 등을 제어함으로써, 캐리어 밸런스를 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.
또한, 물질의 조합이나 혼합비, 막 두께 등의 제어로 캐리어 밸런스를 제어하는 것이 가능하기 때문에, 종래보다도 용이하게 캐리어 밸런스의 제어가 가능하게 된다. 즉, 사용하는 물질 그 자체의 물성을 변화시키지 않아도, 혼합비나 막 두께 등에 의해, 캐리어의 이동을 제어할 수 있다.
또한, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되는 2 종류 이상의 물질 중, 적게 포함되어 있는 유기 화합물을 사용하여 캐리어의 이동을 제어하고 있다. 즉, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되어 있는 성분 중 적은 성분으로 캐리어의 이동을 제어하는 것이 가능하기 때문에, 경시 변화에 강하고, 발광소자의 장수명화를 실현할 수 있다. 즉, 단일 물질에 의해 캐리어 밸런스를 제어하는 경우에 비해, 캐리어 밸런스의 변화가 일어나기 어렵다. 예를 들면, 단일 물질에 의해 형성된 층에서 캐리어의 이동을 제어하는 경우에는, 부분적으로 모폴로지(morphology)가 변화하는 것이나, 부분적으로 결정화가 일어나는 것 등이 발생하면, 층 전체의 밸런스가 변화하게 된다. 따라서, 경시 변화에 약하다. 그러나, 본 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 캐리어의 이동을 제어하는 층에 포함되어 있는 성분 중 적은 성분으로 캐리어의 이동을 제어함으로써, 모폴로지의 변화나 결정화, 응집 등의 영향이 작아져, 경시 변화가 일어나기 어렵다. 따라서, 경시적인 캐리어 밸런스 저하, 나아가서는 경시적인 발광 효율 저하가 일어나기 어려운 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉬운 성질을 가지고 있고, 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 낮기 때문에, 전자 트랩성 재료로서 사용할 수 있다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 본 실시형태에서 나타내는 전자의 이동을 제어하는 층에 적용함으로써, 경시적인 발광 효율 저하가 일어나기 어려운 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 4]
본 실시형태는 본 발명에 관한 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광소자 (이하, 적층형 소자라고 한다)의 양태에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 이 발광소자는 제1 전극과 제2 전극과의 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 적층형 발광소자이다. 각 발광 유닛의 구성으로서는, 실시형태 2 내지 실시형태 3에서 나타낸 구성과 같은 구성을 사용할 수 있다. 즉, 실시형태 2 내지 실시형태 3에서 나타낸 발광소자는 1개의 발광 유닛을 가지는 발광소자이다. 본 실시형태에서는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명한다.
도 5에서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)과의 사이에는 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)과의 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 실시형태 2와 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 좋고 다른 구성이어도 좋으며, 그 구성은 실시형태 2와 같은 것을 적용할 수 있다.
전하 발생층(513)은 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 층이고, 단층이어도 좋고 복수의 층을 적층한 구성이어도 좋다. 복수의 층을 적층한 구성으로서는, 정공을 주입하는 층과 전자를 주입하는 층을 적층하는 구성인 것이 바람직하다.
정공을 주입하는 층으로서는, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화레늄, 산화루테늄 등의 반도체나 절연체를 사용할 수 있다. 혹은, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물 질을 포함하는 층은 실시형태 2에서 나타낸 복합 재료이고, 억셉터 물질로서, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ)이나, 산화바나듐이나 산화몰리브덴이나 산화텅스텐 등의 금속 산화물을 포함한다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 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, 이것들 이외의 것을 사용해도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
전자를 주입하는 층으로서는, 산화리튬, 불화리튬, 탄산세슘 등의 절연체나 반도체를 사용할 수 있다. 혹은, 전자 수송성이 높은 물질에 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기표의 제13족에 속하는 금속 및 그의 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 1에서 나타낸 재료를 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 전자 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적 용하는 것이 바람직하다. 그러나, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 사용해도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 가지는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)으로서, 실시형태 2에서 나타낸 전극 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 포함하는 층과 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다. 또한, 광 취출 효율의 점에서, 전하 발생층은 투광성이 높은 층으로 하는 것이 바람직하다.
어쨌든, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 끼워지는 전하 발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들면, 제1 전극의 전위가 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 어떠한 구성이어도 좋다.
본 실시형태에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명했지만, 마찬가지로, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 대해서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 발광소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에서 나누어 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로, 고휘도 영역에서의 발광이 가능하고, 따라서 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우에는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강 하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일한 발광이 가능하게 된다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광소자 전체로서, 소망한 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에서 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색을 보색(補色)의 관계가 되도록 함으로써, 발광소자 전체로서 백색 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 가지는 발광소자의 경우에도 마찬가지이고, 예를 들면, 제1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제2 발광 유닛의 발광색이 녹색이며, 제3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광소자 전체로서는 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 5]
본 실시형태에서는 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 실시형태 2 내지 실시형태 4에서 나타낸 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 도 6을 사용하여 설명한다. 또한, 도 6(A)은 발광장치를 나타내는 상면도, 도 6(B)은 도 6(A)을 A-A' 및 B-B'에서 절단한 단면도이다. 이 발광장치는 발광소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타난 구 동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602), 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)를 포함하고 있다. 또한, 부호 604는 봉지(封止) 기판, 부호 605는 시일(seal)재이고, 시일재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선으로서, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 부착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 혹은 PWB가 부착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 6(B)을 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와 화소부(602) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동회로(601)에는, N채널형 TFT(623)와 P채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 혹은 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위가 아니라, 외부에 구동회로를 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611), 전류 제어용 TFT(612)와, 그 전류 제어용 TFT(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는 절연물(614)을 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2 ㎛∼3 ㎛)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형과, 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 중의 어느 것이라도 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, EL층(616) 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제1 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 들면, 규소를 함유한 산화인듐-산화주석막, 산화인듐-산화아연막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막의 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, 양극으로 서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등 다양한 방법에 의해 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 가지고 있다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물과 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 중 어느 것이나 사용해도 좋다. 또한, EL층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라, 무기 화합물을 사용해도 좋다.
또한, 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2 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 들면, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi) 등을 들 수 있다. 또한, EL층(616)에서 생긴 광을 제2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제2 전극(617)으로서 막 두께를 얇게 한 금속 박막과 투명 도전막(산화인듐-산화주석(ITO), 규소 혹은 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 접착시킴으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604), 및 시일재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소 자(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(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명에 관한 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서 나타내는 발광장치는 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 가진다. 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉽고, 전자 수송성을 가진다. 따라서, 실시형태 1에서 나타낸 아세나프토퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 소비전력이 저감된 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 장수명의 발광장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치에 대하여 설명했지만, 패시브 매트릭스형의 발광장치이어도 좋다. 도 7에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광장치를 나타낸다. 또한, 도 7(A)은 발광장치를 나타내는 사시도, 도 7(B)은 도 7(A)을 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 7에서, 기판(951) 위에서 전극(952)과 전극(956)과의 사이에는 EL층(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 한쪽의 측벽과 다른 한쪽의 측벽과의 간격이 좁아지게 되는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이며, 바닥변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, EL층(955) 및 전극(956)을 각각 패터닝할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광장치에서도, 구동 전압이 낮은 본 발명에 관한 발광소자를 포함하는 것에 의해, 소비전력이 낮은 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 장수명의 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는, 실시형태 5에 나타내는 발광장치를 일부에 포함하는 본 발명의 전자기기에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자기기는 실시형태 2 내지 실시형태 4에서 나타낸 발광소자를 가지고, 저소비전력의 표시부를 가진다. 또한, 장수명의 표시부를 가진다.
본 발명의 발광장치를 사용하여 제작된 전자기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대 정보 단말기(모바일 컴퓨 터, 휴대전화기, 휴대형 게임기 또는 전자책 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생장치(구체적으로는, Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그의 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이러한 전자기기의 구체예를 도 8에 나타낸다.
도 8(A)은 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치이며, 케이스(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(9103)는 실시형태 2 내지 실시형태 4에서 설명한 바와 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 또한, 장수명이라는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 텔레비전 장치는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 텔레비전 장치에서, 전원 회로를 대폭으로 삭감 혹은 축소할 수 있으므로, 케이스(9101)나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 그것에 의해 주거 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 이 텔레비전 장치는 수명이 길다는 특징을 가지고 있어, 장시간의 사용에 견딜 수 있는 텔레비전 장치를 제공할 수 있다.
도 8(B)은 본 실시형태에 관한 컴퓨터이며, 본체(9201), 케이스(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에서, 표시부(9203)는 실시형태 2 내지 실시형태 4에서 설명한 것 과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 또한, 장수명이라는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 컴퓨터는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에서 전원 회로를 대폭으로 삭감 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9201)나 케이스(9202)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 컴퓨터는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 이 컴퓨터는 수명이 길다는 특징을 가지고 있어, 장시간 사용에 견딜 수 있는 컴퓨터를 제공할 수 있다.
도 8(C)은 본 실시형태에 관한 카메라이며, 본체(9301), 표시부(9302), 케이스(9303), 외부 접속 포트(9304), 리모콘 수신부(9305), 수상부(9306), 배터리(9307), 음성 입력부(9308), 조작 키(9309), 접안부(9310) 등을 포함한다. 이 카메라에서, 표시부(9302)는 실시형태 2 내지 실시형태 4에서 설명한 바와 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 또한, 장수명이라는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9302)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 카메라는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이와 같은 특징에 의해, 카메라에서 전원 회로를 대폭으로 삭감 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9301)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 카메라는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 이 카메라는 수 명이 길다는 특징을 가지고 있어, 장시간의 사용에 견딜 수 있는 카메라를 제공할 수 있다.
도 8(D)은 본 실시형태에 관한 휴대 전화기이며, 본체(9401), 케이스(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 내지 실시형태 4에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 또한, 장수명이라는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 휴대 전화기는 저소비전력화가 도모되어 있다. 이러한 특징에 의해, 휴대 전화기에서 전원 회로를 대폭으로 삭감 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9401)나 케이스(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 휴대 전화기는 저소비전력 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 이 휴대 전화기는 수명이 길다는 특징을 가지고 있어, 장시간의 사용에 견딜 수 있는 휴대 전화기를 제공할 수 있다.
도 14에는, 도 8(D)과는 다른 구성의 휴대 전화기의 일례를 나타낸다. 도 14(A)가 정면도, 도 14(B)가 배면도, 도 14(C)가 전개도이다. 도 14에 나타내는 휴대 전화기는 전화기와 휴대 정보 단말기 모두의 기능을 구비하고 있고, 컴퓨터를 내장하여, 음성 통화 이외에도 다양한 데이터 처리가 가능한 소위 스마트폰(smartphone)이다.
도 14에 나타내는 휴대 전화기는 케이스(1001) 및 케이스(1002)의 2개의 케이스로 구성되어 있다. 케이스(1001)에는 표시부(1101), 스피커(1102), 마이크로폰(1103), 조작 키(1104), 포인팅 디바이스(1105), 카메라용 렌즈(1106), 외부 접속 단자(1107) 등을 구비하고, 케이스(1002)에는 이어폰 단자(1108), 키보드(1201), 외부 메모리 슬롯(1202), 카메라용 렌즈(1203), 라이트(1204) 등을 구비하고 있다. 또한, 안테나는 케이스(1001) 내부에 내장되어 있다.
또한, 상기 구성에 더하여, 비접촉 IC 칩, 소형 기록장치 등을 내장하고 있어도 좋다.
표시부(1101)에는 실시형태 5에서 나타낸 발광장치를 탑재하는 것이 가능하고, 사용 형태에 따라 표시의 방향이 적절히 변화한다. 표시부(1101)와 동일면에 카메라용 렌즈(1106)를 구비하고 있기 때문에, 영상 통화가 가능하다. 또한, 표시부(1101)를 파인더로 하여 카메라용 렌즈(1203) 및 라이트(1204)로 정지화상 및 동영상의 촬영이 가능하다. 스피커(1102) 및 마이크로폰(1103)은 음성 통화에 한정하지 않고, 영상 통화, 녹음, 재생 등이 가능하다. 조작 키(1104)에서는 전화의 착발신, 전자 메일 등의 간단한 정보 입력, 화면의 스크롤, 커서 이동 등이 가능하다. 또한, 서로 중첩된 케이스(1001)와 케이스(1002)(도 14(A))는 슬라이드하여, 도 14(C)와 같이 펼쳐, 휴대 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 접속할 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 더하여, 적외선 통신 기능, 텔레비전 수신 기능 등을 구비한 것이어도 좋다.
도 9는 음향 재생장치, 구체예로서, 카 오디오이며, 본체(701), 표시부(702), 조작 스위치(703, 704)를 포함한다. 표시부(702)는 실시형태 5의 발광장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현될 수 있다. 또한, 이 표시부(702)는 세그먼트 방식의 발광장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광소자를 사용함으로써, 차량용 전원(12∼42 V)을 사용하여, 저소비전력화를 도모하면서, 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 차량 탑재용 오디오를 나타내지만, 휴대형이나 가정용의 오디오 장치에 사용해도 좋다.
도 10은 음향 재생장치의 일례로서 디지털 플레이어를 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 디지털 플레이어는 본체(710), 표시부(711), 메모리부(712), 조작부(713), 이어폰(714) 등을 포함하고 있다. 또한, 이어폰(714) 대신에 헤드폰이나 무선식 이어폰을 사용할 수 있다. 표시부(711)는, 실시형태 5의 발광장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현할 수 있다. 또한, 이 표시부(711)는 세그먼트 방식의 발광장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광소자를 사용함으로써, 2차 전지(니켈-수소 전지 등)를 사용해도 표시가 가능하고, 저소비전력화를 도모하면서, 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 메모리부(712)는 하드 디스크나 불휘발성 메모리를 사용하고 있다. 예를 들면, 기록 용량이 20∼200 기가바이트(GB)인 NAND형 불휘발성 메모리를 사용하고, 조작부(713)를 조작함으로써, 영 상이나 음성(음악)을 기록, 재생할 수 있다. 또한, 표시부(702) 및 표시부(711)는 흑색의 배경에 백색의 문자를 표시함으로써 소비전력이 억제된다. 이것은 휴대형의 오디오 장치에서 특히 유효하다.
이상과 같이, 본 발명을 적용하여 제작한 발광장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광장치를 모든 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명을 적용함으로써, 저소비전력의 표시부를 가지는 전자기기를 제작하는 것이 가능하게 된다. 또한, 장시간의 사용에 견딜 수 있는 수명이 긴 표시부를 가지는 전자기기를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명을 적용한 발광장치는 발광 효율이 높은 발광소자를 가지고 있어, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명을 적용한 발광소자를 조명 장치로서 사용하는 일 양태를 도 11을 사용하여 설명한다.
도 11에는, 본 발명에 관한 발광장치를 사용한 조명 장치로서 사용한 전자기기의 일례로서 본 발명을 적용한 발광장치를 백라이트로서 사용한 액정표시장치를 나타낸다. 도 11에 나타낸 액정표시장치는 케이스(901), 액정층(902), 백라이트(903), 케이스(904)를 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)는 본 발명을 적용한 발광장치가 사용되고 있으며, 단자(906)에 의해 전류가 공급되고 있다.
본 발명에 관한 발광장치는 박형이고 저소비전력이기 때문에, 본 발명에 관한 발광장치를 액정표시장치의 백라이트로서 사용함으로써, 표시장치의 박형화, 저소비전력화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 관한 발광장치는 면발광의 조명 장 치이고 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 발광장치는 장수명이기 때문에, 수명이 긴 액정표시장치를 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명에 관한 발광장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 12에 나타내는 전기 스탠드는 케이스(2001)와 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서 본 발명에 관한 발광장치가 사용되고 있다. 본 발명의 발광장치는 저소비전력화되어 있기 때문에, 전기 스탠드도 소비전력이 낮다. 또한, 본 발명의 발광장치는 장수명이기 때문에, 전기 스탠드도 장수명이다.
도 13은 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예이다. 본 발명에 관한 발광장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 발광장치는 저소비전력이기 때문에, 저소비전력의 조명 장치로서 사용하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 방에, 도 8(A)에서 설명한 바와 같은 본 발명에 관한 텔레비전 장치(3002)를 설치하여 공공 방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 양 장치는 저소비전력이므로, 환경에의 부하를 저감할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는 장수명이기 때문에, 장수명의 조명 장치로서 사용하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 조명 장치나 텔레비전 장치의 교체 횟수를 줄일 수 있고, 환경에의 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 구조식 (101)로 나타내어지는 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (101)]
Figure 112009016672016-pat00012
＜스텝 1: 4,7-디브로모벤조[2,1,3]티아디아졸의 합성＞
4,7-디브로모벤조[2,1,3]티아디아졸의 합성 스킴을 (B-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-1)]
Figure 112009016672016-pat00013
먼저, 벤조[2,1,3]티아디아졸 20.0 g(146 mmol) 및 브롬화수소산(48% 수용액) 160 mL를 500 mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 반응 용액을 110℃에서 환류하면서 브롬 23 mL(446 mmol)를 적하했다. 적하 종료후, 110℃에서 1시간 더 환류했다. 환류 후, 이 혼합물을 물로 세정하고, 석출물을 흡인 여과에 의해 회수했다. 얻어진 고체를 메탄올에 의해 재결정한 결과, 4,7-디브로모벤조[2,1,3]티아디아졸의 담갈색 분말상 고체 31.0 g을 얻었다(수율 72%).
＜스텝 2: 4,7-디페닐벤조[2,1,3]티아디아졸의 합성＞
4,7-디페닐벤조[2,1,3]티아디아졸의 합성 스킴을 (B-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-2)]
Figure 112009016672016-pat00014
다음에, 상기에서 얻어진 4,7-디브로모벤조[2,1,3]티아디아졸 8.8 g(30 mmol), 페닐 보론산 8.3 g(69 mmol) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 0.69 g(6.0 mmol)을 500 mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 100 mL, 에탄올 40 mL 및 탄산나트륨 수용액(2.0 mol/L) 45 mL(90 mmol)를 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하, 90℃에서 6시간 교반했다. 교반 후, 이 혼합물의 유기층을 물로 세정하고, 수층(水層)을 초산에틸로 추출했다. 이 추출 용액과 유기층을 합하여, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조 후, 흡인 여과를 행하고, 여과액을 농축했다. 얻어진 잔사(殘渣)를 톨루엔에 녹여, 이 용액을 플로리실(Florisil)(와코 순약공업 주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(Celite)(와코 순약공업 주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통해 흡인 여과했다. 여과액을 농축하여 얻어진 고체를 클로로포름/헥산에 의해 재결정한 결과, 4,7-디페닐벤조[2,1,3]티아디아졸의 백색 분말상 고체 8.4 g을 얻었다(수율 97%).
＜스텝 3: 3,6-디페닐-1,2-페닐렌디아민의 합성＞
3,6-디페닐-1,2-페닐렌디아민의 합성 스킴을 (B-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-3)]
Figure 112009016672016-pat00015
상기에서 얻어진 4,7-디페닐벤조[2,1,3]티아디아졸 8.65 g(30.0 mmol), 아연 19.6 g(300 mmol), 빙초산 105 mL 및 물 45 mL를 500 mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물을 80℃에서 7시간 교반했다. 반응 종료후, 반응 용액을 약 150 mL의 수산화나트륨 수용액(약 2.0 mol/L) 중에 넣고, 실온에서 2시간 교반했다. 혼합물 중의 석출물을 흡인 여과에 의해 회수하고, 회수한 고체를 물로 세정했다. 세정 후의 고체를 초산에틸에 녹이고, 불용물을 흡인 여과에 의해 회수하여, 아연을 제거했다. 얻어진 여과액을 농축하여, 3,6-디페닐-1,2-페닐렌디아민의 백색 분말상 고체 7.6 g을 얻었다(수율 96%).
＜스텝 4: 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린의 합성＞
8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린의 합성 스킴을 (B-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-4)]
Figure 112009016672016-pat00016
상기에서 얻어진 2.7 g(8.7 mmol)의 3,6-디페닐-1,2-페닐렌디아민과, 1.7 g(9.5 mmol)의 아세나프텐-1,2-디온과, 60 mL의 에탄올을 300 L의 3구 플라스크에 넣었다. 이 용액을 2.5시간 환류했다. 환류 후, 혼합물을 실온까지 식히고 나서, 여과에 의해 유백색의 고체를 회수했다. 얻어진 고체를 클로로포름/에탄올에 의해 재결정한 결과, 목적물을 1.9 g, 수율 52%로 얻었다. 얻어진 고체를 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다. 1H NMR (CDCl3, 300 MHz) : δ = 7.47-7.53(m, 2H), 7.56-7.61(m, 4H), 7.77-7.82(m, 2H), 7.88(s, 2H), 7.91(dd, J1 = 1.5 Hz, J2 = 8.4 Hz, 4H), 8.08(d, J = 7.8 Hz, 2H), 8.32(d, J = 6.6 Hz, 2H). 또한, 1H NMR 차트를 도 15(A) 및 도 15(B)에 나타낸다. 또한, 도 15(B)는 도 15(A)에 있어서의 7.0 ppm∼8.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, APzP2의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 16에 나타내고, APzP2의 박막의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 사용했다. 석영 기판에 증착법에 의해 샘플을 제작하고, 석영의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다. 도 16에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 17에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 322 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 박막의 경우에서는 475 nm(여기 파장 322 nm)이고, 청록색의 발광이 얻어졌다.
또한, APzP2의 박막 상태에서의 이온화 포텐셜을 대기중의 광전자 분광법(리켄케이키사제, AC-2)으로 추측한 결과, 5.82 eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.82 eV인 것을 알 수 있었다. 또한, APzP2의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 사용하여 직접 천이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로 하여 추측한 결과, 그 에너지 갭은 2.84 eV였다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.98 eV였다.
또한, APzP2의 산화 환원 반응 특성을 측정했다. 산화 환원 반응 특성은 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사했다. 또한, 측정에는 전기 화학 애널라이저(BAS(주)제, 제품번호: ALS 모델 600 A)를 사용했다.
CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)((주)알드리치제, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)((주)도쿄 화성제, 카탈로그 번호: T0836)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 측정 대상인 APzP2를 10 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag＋ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용했다. 또한, 측정은 실온에서 행하였다.
APzP2의 산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.25 V로부터 1.50 V까지 변화시킨 후, 1.50 V로부터 -0.25 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, APzP2의 환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.28 V로부터 -2.30 V까지 변화시킨 후, -2.30 V로부터 -0.28 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정했다.
도 18에 APzP2의 산화측의 CV 측정 결과를 나타내고, 도 19에 APzP2의 환원측의 CV 측정 결과를 나타낸다. 도 18 및 도 19에서, 횡축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극과의 사이에 흐른 전류값(㎂)을 나타낸다. 도 18로부터, 산화를 나타내는 전류는 1.50 V(vs. Ag/Ag＋ 전극)까지 스캔하여도 관측되지 않았다. 또한, 도 19로부터, -1.84 V 부근(vs. Ag/Ag＋ 전극)에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다. 또한, 100 사이클의 주사를 반복하고 있는 것에도 불구하고, CV 곡선의 피크 위치나 피크 강도에 그다지 변화가 관측되지 않았다. 이것으로부터, 본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체는 환원 반응의 반복에 대하여 매우 안정적이라는 것을 알 수 있었다. 따라서, 발광소자나 유기 트랜지스터 등의 일렉트로닉스 디바이스에 적합하게 사용할 수 있다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 본 발명의 발광소자의 일례에 대하여 도 20을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure 112009016672016-pat00017
이하에, 본 실시예의 발광소자의 제작 방법을 나타낸다.
(발광소자 1)
먼저, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성하였다. 또한, 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다.
다음에, 제1 전극(2102)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정했다. 성막실을 10-4 Pa 정도 까지 감압한 후, 제1 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 포함하는 층(2111)을 형성했다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, NPB와 산화몰리브덴(VI)과의 비율은 중량비로 4 : 1 (= NPB : 산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2111) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2112)을 형성했다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)과 쿠마린 6을 공증착함으로써, 정공 수송층(2112) 위에 막 두께 40 nm의 발광층(2113)을 형성했다. 여기서, Alq와 쿠마린 6과의 중량비는 1 : 0.01 (=Alq : 쿠마린 6)이 되도록 조절했다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 발광층(2113) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 제1 전자 수송층(2114A)을 형성했다. 또한, 제1 전자 수송층(2114A) 위에, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 제2 전자 수송층(2114B)을 형성했다.
또한, 제2 전자 수송층(2114B) 위에, 불화리튬을 1 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2115)을 형성했다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 전자 주입층(2115) 위에 알루미늄을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2104)을 형성하여, 발광소자 1을 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 1을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이 발광소자의 동작 특성에 대해 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 도 21에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 22에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 23에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 24에 나타낸다.
또한, 1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 25에 나타낸다. 도 25로부터, 발광소자 1의 발광은 쿠마린 6에 유래한 발광 스펙트럼이 얻어졌다.
발광소자 1에서, 휘도 1000 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.30, y = 0.62)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1000 cd/m2일 때의 전류 효율은 6.6 cd/A였다. 또한, 휘도 1000 cd/m2일 때의 전압은 5.8 V, 전류 밀도는 15.0 mA/cm2, 파워 효율은 3.6 lm/W였다.
이와 같이 발광소자 1은 구동 전압이 낮고 소비전력이 작다. 따라서, 본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체를 사용함으로써, 발광소자의 구동 전압을 저감하 고, 소비전력을 저감할 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자의 일례에 대하여 도 26을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 구조식을 나타낸 재료에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
Figure 112009016672016-pat00018
이하에, 본 실시예의 발광소자의 제작 방법을 나타낸다.
(발광소자 2)
먼저, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성했다. 또한, 그의 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다.
다음에, 제1 전극(2102)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정했다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2102) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페 닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층(2111)을 형성했다. 그의 막 두께는 50 nm로 하고, NPB와 산화몰리브덴(VI)과의 비율은 중량비로 4 : 1 (= NPB : 산화몰리브덴)이 되도록 조절했다.
다음에, 저항 가열을 사용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2111) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2112)을 형성했다.
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 막 두께 30 nm의 발광층(2113)을 형성했다. 여기서, CzPA와 2PCAPA와의 중량비는 1 : 0.05 (= CzPA : 2PCAPA)가 되도록 조절했다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 발광층(2113) 위에, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)과 구조식 (101)로 나타내어지는 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)을 공증착함으로써, 전자의 이동을 제어하는 층(2116)을 10 nm의 막 두께로 형성했다. 여기서, Alq와 APzP2와의 중량비는 1 : 0.05 (= Alq : APzP2)가 되도록 조절했다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 전자의 이동을 제어하는 층(2116) 위에 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 30 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2114)을 형성했다.
또한, 전자 수송층(2114) 위에, 불화리튬을 1 nm의 막 두께가 되도록 성막하 여, 전자 주입층(2115)을 형성했다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 전자 주입층(2115) 위에 알루미늄을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2104)을 형성하여, 발광소자 2를 제작했다.
(발광소자 3)
발광소자 2와 동일 기판을 사용하여, 전자의 이동을 제어하는 층(2116)에서의 Alq와 APzP2와의 중량비가 1 : 0.10 (= Alq : APzP2)이 되도록 조절하여, 발광소자 3을 제작했다. 전자의 이동을 제어하는 층(2116) 이외는 발광소자 2와 마찬가지로 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 2 및 발광소자 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광소자 2 및 발광소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도 27에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 28에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 29에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 30에 나타낸다.
또한, 1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 31에 나타낸다. 도 31로부터, 발광소자 2 및 발광소자 3의 발광 스펙트럼은 거의 중첩되어 있고, 2PCAPA에 유래한 발광인 것을 알 수 있다.
발광소자 2에서, 휘도 2920 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.29, y = 0.62)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 2920 cd/m2일 때의 전류 효율은 13.1 cd/A였다. 또한, 휘도 2920 cd/m2일 때의 전압은 5.6 V, 전류 밀도 22.3 mA/cm2, 파워 효율은 7.3 lm/W였다.
발광소자 3에서, 휘도 3290 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.29, y = 0.62)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 3290 cd/m2일 때의 전류 효율은 13.1 cd/A였다. 또한, 휘도 3290 cd/m2일 때의 전압은 5.6 V, 전류 밀도는 25.1 mA/cm2, 파워 효율은 7.4 lm/W였다.
또한, 발광소자 2 및 발광소자 3에 관하여, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 하여, 정전류 구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 32에 나타낸다(종축은 5000 cd/m2를 100%로 했을 때의 상대 휘도이다). 도 32로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자 2 및 발광소자 3은 1000시간 후에도 초기 휘도의 80%의 휘도를 유지하고 있어, 장수명의 발광소자인 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 아세나프토퀴녹살린 유도체는 전자를 받기 쉬운 성질을 가지기 때문에, 전자의 이동을 제어하는 층에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 10은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 12는 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 13은 본 발명의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 14는 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 15는 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 1H NMR 차트를 나타내는 도면.
도 16은 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 17은 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 박막의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 18은 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 CV 측정 결과를 나타내는 도면.
도 19는 8,11-디페닐아세나프토[1,2-b]퀴녹살린(약칭: APzP2)의 CV 측정 결과를 나타내는 도면.
도 20은 실시예 2의 발광소자를 설명하는 도면.
도 21은 실시예 2에서 제작한 발광소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 22는 실시예 2에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 23은 실시예 2에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 24는 실시예 2에서 제작한 발광소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 25는 실시예 2에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 26은 실시예 3의 발광소자를 설명하는 도면.
도 27은 실시예 3에서 제작한 발광소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 28은 실시예 3에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 29는 실시예 3에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 30은 실시예 3에서 제작한 발광소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 31은 실시예 3에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 32는 실시예 3에서 제작한 발광소자의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타내는 도면.

Claims (15)

  1. 일반식 (G1)로 표시되는 화합물로서,
    Figure 112015077402404-pat00057
    상기 식에서, R1은 탄소수 6∼13의 무(無)치환의 아릴기이거나 탄소수 1~4의 알킬기 또는 탄소수 6~13의 아릴기로 치환된 탄소수 6~13의 아릴기를 나타내고, R2는 탄소수 6∼13의 무치환의 아릴기이거나 탄소수 1~4의 알킬기 또는 탄소수 6~13의 아릴기로 치환된 탄소수 6~13의 아릴기를 나타내는, 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 R1은 무치환의 페닐기이거나 탄소수 1~4의 알킬기 또는 탄소수 6~13의 아릴기로 치환된 페닐기를 나타내고, 상기 R2는 무치환의 페닐기이거나 탄소수 1~4의 알킬기 또는 탄소수 6~13의 아릴기로 치환된 페닐기를 나타내는, 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화합물이 구조식 (101)로 표시되는, 화합물.
    Figure 112015077402404-pat00058
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 층을 포함하는 발광장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 한 쌍의 전극을 더 포함하고, 상기 화합물을 포함하는 상기 층이 상기 한 쌍의 전극 사이에 제공되어 있는, 발광장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 발광층, 양극, 및 음극을 더 포함하고,
    상기 발광층과 상기 화합물을 포함하는 상기 층이 상기 양극과 상기 음극 사이에 제공되어 있고,
    상기 화합물을 포함하는 상기 층이 상기 발광층과 상기 음극 사이에 제공되어 있는, 발광장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 화합물을 포함하는 상기 층이 전자 수송성 재료를 더 포함하고,
    상기 전자 수송성 재료의 양이 상기 화합물의 양보다 많고,
    상기 전자 수송성 재료의 최저 공궤도 준위가 상기 화합물의 최저 공궤도 준위보다 높은, 발광장치.
  8. 표시부를 포함하는 전자기기로서,
    상기 표시부는 제 4 항에 따른 발광장치를 포함하는, 전자기기.
  9. 제 4 항에 따른 발광장치를 포함하는 조명 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210154763A (ko) * 2020-06-12 2021-12-21 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8101759B2 (en) * 2008-03-28 2012-01-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Acenaphthopyridine derivative, material of light-emitting element, light-emitting element, light-emitting device, and electronic appliance
CN102015643B (zh) 2008-04-24 2015-05-13 株式会社半导体能源研究所 蒽衍生物、发光元件、发光器件及电子设备
CN101768138A (zh) * 2010-01-07 2010-07-07 上海交通大学 含可质子化氮原子的有机小分子薄膜及其制备方法
CN106025099B (zh) 2011-04-12 2018-09-07 精工爱普生株式会社 发光元件、发光装置、认证装置以及电子设备
JP5765034B2 (ja) 2011-04-18 2015-08-19 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5790279B2 (ja) 2011-08-09 2015-10-07 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置および電子機器
KR20130018547A (ko) 2011-08-09 2013-02-25 세이코 엡슨 가부시키가이샤 티아디아졸계 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 인증 장치, 전자 기기
JP5935261B2 (ja) * 2011-08-09 2016-06-15 セイコーエプソン株式会社 チアジアゾール系化合物、発光素子用化合物、発光素子、発光装置、認証装置および電子機器
JP5970811B2 (ja) 2011-12-28 2016-08-17 セイコーエプソン株式会社 発光素子、発光装置および電子機器
US9324952B2 (en) 2012-02-28 2016-04-26 Seiko Epson Corporation Thiadiazole, compound for light-emitting elements, light-emitting element, light-emitting apparatus, authentication apparatus, and electronic device
CN103772416B (zh) 2012-10-18 2018-01-19 精工爱普生株式会社 噻二唑系化合物、发光元件用化合物、发光元件、发光装置、认证装置以及电子设备
US10629821B2 (en) 2015-04-08 2020-04-21 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Compound, material for organic electroluminescent elements using same, and organic electroluminescent element and electronic device each using same
CN107522653A (zh) * 2017-09-01 2017-12-29 上海道亦化工科技有限公司 一种苊类有机电致发光化合物及其有机电致发光器件
KR102293510B1 (ko) * 2018-11-05 2021-08-24 주식회사 엘지화학 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
CN115850256A (zh) * 2022-11-25 2023-03-28 东莞伏安光电科技有限公司 一种二氮杂芴的化合物及用于有机电致发光器件的材料和有机电致发光器件

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029806A1 (ja) * 2005-09-09 2007-03-15 Idemitsu Kosan Co., Ltd. アザフルオランテン骨格を有するアザ芳香族化合物及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4322457B2 (ja) * 2002-01-22 2009-09-02 財団法人石油産業活性化センター アミノ基を有する新規アザ芳香族化合物及びそれを利用した有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2005310742A (ja) * 2004-03-25 2005-11-04 Sanyo Electric Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2006331677A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Konica Minolta Holdings Inc 転写材料の形成方法、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子
KR20080080099A (ko) * 2005-11-28 2008-09-02 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 아민계 화합물 및 그것을 이용한 유기 전기발광 소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007029806A1 (ja) * 2005-09-09 2007-03-15 Idemitsu Kosan Co., Ltd. アザフルオランテン骨格を有するアザ芳香族化合物及びそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210154763A (ko) * 2020-06-12 2021-12-21 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자
KR102560366B1 (ko) 2020-06-12 2023-07-27 주식회사 엘지화학 헤테로고리 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Also Published As

Publication number Publication date
US8187730B2 (en) 2012-05-29
JP5476012B2 (ja) 2014-04-23
KR20090103739A (ko) 2009-10-01
US20090243476A1 (en) 2009-10-01
JP2009256343A (ja) 2009-11-05

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