KR101921042B1 - 카바졸 화합물, 발광 소자용 재료, 유기 반도체 재료, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기 - Google Patents

카바졸 화합물, 발광 소자용 재료, 유기 반도체 재료, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

발광 소자의 수송층이나 호스트 재료, 발광 재료로서 사용하는 것이 가능한 신규 카바졸 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다.
디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격의 4위치가 카바졸 골격의 3위치에 결합한 카바졸기의 질소가, 벤조이미다졸 골격에 페닐렌기를 개재하여 결합한 카바졸 화합물을 제공한다. 당해 카바졸 화합물은 양호한 캐리어 수송성을 가지며, 발광 소자의 재료나 유기 반도체 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.

Description

카바졸 화합물, 발광 소자용 재료, 유기 반도체 재료, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기{CARBAZOLE COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT MATERIAL, ORGANIC SEMICONDUCTOR MATERIAL, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 발광 소자용 재료로서 사용하는 것이 가능한 카바졸 화합물에 관한 것이다. 또한, 그것을 사용한 발광 소자용 재료, 유기 반도체 재료 및 발광 소자에 관한 것이다.
박형 경량, 입력 신호에 대한 고속 응답성, 저소비 전력 등의 장점에서 차세대의 조명 장치나 표시 장치로서 유기 화합물을 발광 물질로 하는 발광 소자(유기 EL 소자)를 사용한 표시 장치의 개발이 가속되고 있다.
유기 EL 소자는 전극간에 발광층을 개재하여 전압을 인가함으로써, 전극으로부터 주입된 전자 및 홀이 재결합하여 발광 물질이 여기 상태가 되고, 그 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때에 발광한다. 발광 물질이 발하는 광의 파장은 그 발광 물질 특유의 것이고, 상이한 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 다양한 파장 즉 다양한 색의 발광을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있다.
디스플레이 등, 화상을 표시하는 것을 염두에 둔 표시 장치의 경우, 풀 컬러 영상을 재현하기 위해서는, 적어도 적색, 녹색, 청색의 3색의 광을 얻는 것이 필요하게 된다. 또한, 조명 장치로서 사용하는 경우는, 높은 연색성(演色性)을 얻기 위해서, 가시광 영역에 있어서 고르게 파장 성분을 갖는 광을 얻는 것이 이상적이며, 현실적으로는, 상이한 파장의 광을 2종류 이상 합성함으로써 얻어지는 광이 조명 용도로서 사용되는 경우가 많다. 또한, 적색과 녹색과 청색의 3색의 광을 합성함으로써, 높은 연색성을 갖는 백색광을 얻을 수 있는 것이 알려져 있다.
발광 물질이 발하는 광은, 그 물질 고유의 것임을 앞서 서술하였다. 그러나, 수명이나 소비 전력, 그리고 발광 효율까지, 발광 소자로서의 중요한 성능은, 발광을 나타내는 물질에만 의존하는 것이 아니며, 발광층 이외의 층이나, 소자 구조, 그리고, 발광 중심 물질과 호스트 재료의 성질이나 상성(相性), 캐리어 밸런스 등도 크게 영향을 준다. 이로 인해, 이 분야가 성숙해지기 위해서는 많은 종류의 발광 소자용 재료가 필요하게 됨에 틀림없다. 이러한 이유에 의해, 다양한 분자 구조를 갖는 발광 소자용 재료가 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
그런데, 일렉트로루미네선스를 이용한 발광 소자인 경우, 여기 상태의 생성 비율은, 1중항 여기 상태가 1에 대해, 3중항 여기 상태가 3인 것이 일반적으로 알려져 있다. 이로 인해, 3중항 여기 상태를 발광으로 바꿀 수 있는 인광 재료를 발광 중심 물질로서 사용한 발광 소자는, 1중항 여기 상태를 발광으로 바꾸는 형광 재료를 발광 중심 물질로서 사용한 발광 소자와 비교하여, 발광 효율이 높은 발광 소자를 원리적으로 얻을 수 있다.
그러나, 어떤 물질에 있어서의 3중항 여기 상태는, 당해 물질에 있어서의 1중항 여기 상태보다도 에너지적으로 작은 위치에 있기 때문에, 동일한 파장의 형광을 발하는 물질과 인광을 발하는 물질을 비교한 경우, 인광을 발하는 물질쪽이 큰 밴드갭(band gap)을 갖게 된다.
호스트-게스트형의 발광층에 있어서의 호스트 재료가 되는 물질이나, 발광층에 접하는 각 수송층을 구성하는 물질은, 여기 에너지를 효율적으로 발광 중심 물질로부터의 발광으로 바꾸기 위해, 발광 중심 물질보다 큰 밴드갭 또는 3중항 여기 에너지(3중항 여기 상태와 1중항 기저 상태의 에너지차)를 갖는 물질이 사용된다.
이로 인해, 청색 형광보다 단파장의 형광이나 녹색 인광보다 단파장의 인광을 효율적으로 얻기 위해서는, 더욱 큰 밴드갭이나 3중항 여기 에너지를 갖는 호스트 재료 및 캐리어 수송 재료가 필요하게 된다. 그러나, 발광 소자용 재료로서 양호한 특성을 가지면서, 그렇게 큰 밴드갭이나 3중항 여기 에너지를 갖는 재료의 베리에이션(variation)은 아직 그다지 많지 않고, 상기한 바와 같이, 발광 소자의 성능이 물질끼리의 상성에도 의존하는 것을 고려하면, 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있는 재료의 베리에이션은 결코 충분하다고는 말하기 어렵다.
일본 공개특허공보 제2007-15933호
그래서, 본 발명의 일 형태에서는, 발광 소자의 수송층이나 호스트 재료, 발광 재료로서 사용하는 것이 가능한 신규 카바졸 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 상기 신규 카바졸 화합물을 사용한, 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 상기 신규 카바졸 화합물을 사용한, 유기 반도체 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비 전력이 작은 발광 장치, 조명 장치 또는 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태에서는 상기 과제 중 어느 하나를 해결하면 된다.
본 발명자들은, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격의 4위치가 카바졸 골격의 3위치에 결합한 카바졸기의 질소가, 벤조이미다졸 골격에 페닐렌기를 개재하여 결합한 카바졸 화합물을 합성할 수 있었다. 그리고 당해 카바졸 화합물이 양호한 캐리어 수송성을 가지며, 발광 소자의 재료나 유기 반도체 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 것을 밝혀내었다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격의 4위치가 카바졸 골격의 3위치에 결합한 카바졸기의 질소가, 벤조이미다졸 골격에 페닐렌기를 개재하여 결합한 카바졸 화합물이다. 또한, 벤조이미다졸 골격에 있어서의 1위치의 질소는, 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 갖는 것으로 한다.
또한, 상기의 카바졸 화합물에 있어서, 벤조이미다졸 골격에 있어서의 탄소와, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격에 있어서의 탄소는 각각 치환기를 가지고 있어도 좋다. 벤조이미다졸 골격이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 중 어느 하나를 들 수 있다. 또한, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 들 수 있다.
또한, 상기의 카바졸 화합물에 있어서의 카바졸 골격은 6위치에 치환기를 가지고 있어도 좋고, 당해 치환기로서는, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 선택할 수 있다.
이러한 구조를 갖는 카바졸 화합물은, 양호한 캐리어 수송성을 가지며, 발광 소자의 호스트 재료나 캐리어 수송층으로서 적합하게 사용할 수 있다. 당해 카바졸 화합물이 양호한 캐리어 수송성을 가짐으로써, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 당해 카바졸 화합물은, 넓은 밴드갭을 갖는 점에서, 청색 및 청색보다 장파장의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나, 녹색 및 녹색보다 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 당해 카바졸 화합물이 넓은 밴드갭, 나아가서는 큰 3중항 여기 에너지를 가짐으로써, 호스트 재료로 재결합한 캐리어의 에너지를 발광 중심 물질로 유효하게 이동시키는 것이 가능해져 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 넓은 밴드갭을 갖는 당해 카바졸 화합물은, 청색의 형광이나 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층에도, 발광 중심 물질의 여기 에너지를 실활(失活)시키지 않고 적합하게 이용할 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것을 가능하게 한다.
상기한 바와 같은 카바졸 화합물을 따라 구체적으로 설명한다. 즉, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물(G1)이다.
Figure 112011094541616-pat00001
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R6 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 2로 표시되는 카바졸 화합물(G2)이다.
Figure 112011094541616-pat00002
상기 화학식 2에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R6, R7, R9 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 용이하게 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 3으로 표시되는 카바졸 화합물(G3)이다.
Figure 112011094541616-pat00003
상기 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R7, R9 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 증착할 때의 레이트(rate)가 안정되기 쉽기 때문에, 우수한 증착 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 4로 표시되는 카바졸 화합물(G4)이다.
Figure 112011094541616-pat00004
상기 화학식 4에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 원료를 입수하기 쉽기 때문에, 염가로 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 5로 표시되는 카바졸 화합물(G5)이다.
Figure 112011094541616-pat00005
상기 화학식 5에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R6 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 원료를 입수하기 쉽기 때문에, 염가로 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 6으로 표시되는 카바졸 화합물(G6)이다.
Figure 112011094541616-pat00006
상기 화학식 6에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R6, R7, R9 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 용이하게 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 7로 표시되는 카바졸 화합물(G7)이다.
Figure 112011094541616-pat00007
상기 화학식 7에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R7, R9 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물은, 증착할 때의 레이트가 안정되기 쉽기 때문에, 우수한 증착 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 8로 표시되는 카바졸 화합물(G8)이다.
Figure 112011094541616-pat00008
상기 화학식 8에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물의 구성은, 원료를 입수하기 쉽기 때문에, 염가로 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 9로 표시되는 카바졸 화합물(G9)이다.
Figure 112011094541616-pat00009
상기 화학식 9에서,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 10으로 표시되는 카바졸 화합물(G10)이다.
Figure 112011094541616-pat00010
상기 화학식 10에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
R7, R9 및 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
당해 카바졸 화합물의 구성은, 높은 캐리어의 수송성을 가진다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 화학식 11로 표시되는 카바졸 화합물(G11)이다.
Figure 112011094541616-pat00011
화학식 11에서,
X는 황 원자 또는 산소 원자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 구조식으로 표시되는 카바졸 화합물이다.
Figure 112011094541616-pat00012
또한, 본 발명의 다른 구성은, 하기 구조식으로 표시되는 카바졸 화합물이다.
Figure 112011094541616-pat00013
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 카바졸 화합물을 함유하는 유기 반도체 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 한 쌍의 전극간에 유기 화합물을 함유하는 층을 가지며, 당해 전극간에 전압을 가함으로써 유기 화합물을 함유하는 층으로부터 광을 얻는 발광 소자로서, 상기 유기 화합물을 함유하는 층에, 상기 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 발광 소자와, 발광 소자를 제어하는 수단을 포함하는 발광 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 발광 장치를 포함하는 전자 기기이다.
또한, 본 발명의 다른 구성은, 상기 발광 소자를 포함하는 조명 장치이다.
상기 구성을 갖는 카바졸 화합물은, 우수한 캐리어 수송성과 넓은 밴드갭을 모두 갖는 물질이며, 발광 소자의 수송층을 구성하는 재료나 발광층에 있어서의 호스트 재료, 발광 중심 물질로서 적합하게 사용하는 것이 가능하다. 또한, 당해 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자용 재료를 사용한 발광 소자는, 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자용 재료를 사용한 발광 소자는, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 카바졸 화합물은 유기 반도체 재료로서 사용할 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 발광 소자의 개념도.
도 2는 유기 반도체 소자의 개념도.
도 3a 및 도 3b는 액티브(active) 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4a 및 도 4b는 패시브(passive) 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5a 내지 도 5d는 전자 기기를 도시하는 도면.
도 6은 전자 기기를 도시하는 도면.
도 7은 조명 장치를 도시하는 도면.
도 8은 조명 장치를 도시하는 도면.
도 9는 차재(車載) 표시 장치 및 조명 장치를 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 DBTCzBIm-II의 1H NMR 차트.
도 11a 및 11b는 DBTCzBIm-II의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 12a 및 12b는 DBFCzBIm-II의 1H NMR 차트.
도 13a 및 도 13b는 DBFCzBIm-II의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 14는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도시하는 도면.
도 15는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-전압 특성을 도시하는 도면.
도 16은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 17은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 18은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 규격화 휘도-시간 특성 변화를 도시하는 도면.
도 19a 및 도 19b는 DBTCzBIm-II의 DMF 용액에 있어서의 CV 차트.
도 20a 및 도 20b는 DBFCzBIm-II의 DMF 용액에 있어서의 CV 차트.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시하는 것이 가능하며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해될 것이다. 따라서, 본 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에 있어서의 카바졸 화합물은, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격의 4위치가 카바졸 골격의 3위치에 결합한 카바졸기의 질소가, 벤조이미다졸 골격에 페닐렌기를 개재하여 결합한 구조를 가진다. 또한, 벤조이미다졸 골격은, 1위치의 질소가 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 갖는 것으로 한다.
당해 카바졸 화합물은 양호한 캐리어 수송성을 가지며, 발광 소자의 재료나 유기 반도체 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 신규 화합물이다.
또한, 상기의 카바졸 화합물에 있어서, 벤조이미다졸 골격에 있어서의, 벤젠환을 구성하는 탄소는 치환기를 가지고 있어도 좋다. 당해 치환기로서는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 들 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 알킬기로서는, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기 등을 들 수 있다. 치환기를 갖는 탄소가 복수 있는 경우, 당해 치환기는 각각 상이해도 좋다.
또한, 벤조이미다졸 골격의 1위치의 질소로 치환하는 탄소수 6 내지 12의 아릴기로서는, 구체적으로는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 톨릴기를 들 수 있다.
또한, 디벤조푸란 골격 또는 디벤조티오펜 골격에 있어서의 탄소도 치환기를 가지고 있어도 좋다. 당해 치환기로서는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 들 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 알킬기로서는, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가, 탄소수 6 내지 12의 아릴기로서는, 구체적으로는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 톨릴기를 들 수 있다.
또한, 상기의 카바졸 화합물에 있어서의 카바졸 골격은, 6위치에 치환기를 가지고 있어도 좋고, 당해 치환기로서는, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 선택할 수 있다. 탄소수 1 내지 4의 알킬기로서는, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 및 부틸기가, 탄소수 6 내지 12의 아릴기로서는, 구체적으로는 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 톨릴기를 들 수 있다.
이러한 구조를 갖는 카바졸 화합물은, 양호한 캐리어 수송성을 가지며, 발광 소자의 호스트 재료나 캐리어 수송층으로서 적합하게 사용할 수 있다. 당해 카바졸 화합물이 양호한 캐리어 수송성을 가짐으로써, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 당해 카바졸 화합물은, 넓은 밴드갭을 갖는 점에서, 청색 및 청색보다 장파장의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나, 녹색 및 녹색보다 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 당해 카바졸 화합물이 넓은 밴드갭, 나아가서는 큰 3중항 여기 에너지를 가짐으로써, 호스트 재료로 재결합한 캐리어의 에너지를 발광 중심 물질로 유효하게 이동시키는 것이 가능해져 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 넓은 밴드갭을 갖는 당해 카바졸 화합물은, 청색의 형광이나 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층에도, 발광 중심 물질의 여기 에너지를 실활시키지 않고 적합하게 이용할 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것을 가능하게 한다.
상기한 바와 같은 카바졸 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수도 있다.
화학식 1
Figure 112011094541616-pat00014
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고,
R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고,
X는 황 원자 또는 산소 원자이고,
R6 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 치환되거나 치환되지 않은 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 당해 아릴기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는, 구체적으로는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 들 수 있고,
Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고, 당해 페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 치환기로서는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 적용할 수 있다.
화학식 1 중, R1 내지 R4로 표시되는 기의 구체적인 예로서는, 하기 구조식 (R-1) 내지 (R-13)으로 표시되는 기를 들 수 있다.
Figure 112011094541616-pat00015
화학식 1 중, R5로 표시되는 기의 구체적인 예로서는, 하기 구조식(R5-1) 내지 (R5-11)로 표시되는 기를 들 수 있다.
Figure 112011094541616-pat00016
화학식 1 중, R6 내지 R13으로 표시되는 기의 구체적인 예로서는, 하기 구조식(R-1) 내지 (R-20)으로 표시되는 기를 들 수 있다.
Figure 112011094541616-pat00017
상기 화학식 1에 있어서, 디벤조티오펜 골격 또는 디벤조푸란 골격이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기의 위치는, R7, R9 및 R12 중 어느 하나 또는 복수인 것이 바람직하다. 이들 치환기는, 브롬화 또는 보론산화에 의해 용이하게 도입하는 것이 가능하고, 합성이 용이한 것이 그 이유이다. 또한, R7 내지 R13은 모두 수소인 것이, 원료 조달이 용이하다는 관점에서 유리하고, 염가로 합성을 할 수 있기 때문에 더욱 바람직한 구성이다. 동일한 이유에 의해 R1 내지 R4, R6도 모두 수소인 것이 바람직하다.
또한, Ph는 파라 치환의 페닐기인 것이, 캐리어의 수송성이 양호하기 때문 바람직한 구성이다. 또한, 열물성(熱物性)(예를 들면, 유리 전이 온도: Tg)의 향상도 기대할 수 있다.
또한, 메타 치환의 페닐렌기를 사용한 경우는, 파라 치환의 페닐렌기를 사용한 경우보다, 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물의 입체성적인 구조가 되고, 성막했을 때, 비정질 상태를 유지하기 쉬워 바람직한 구성이다. 또한, 파라 치환의 페닐렌기와 비교하면 밴드갭이 보다 넓어지는 것, 또한, 높은 T1 준위가 되는 것을 기대할 수 있다.
상기 화학식 1로서 표시되는 카바졸 화합물의 구체적인 구조의 예로서는, 하기 구조식(100) 내지 (162), (200) 내지 (262)로 표시되는 물질 등을 들 수 있다.
Figure 112011094541616-pat00018
Figure 112011094541616-pat00019
Figure 112011094541616-pat00020
Figure 112011094541616-pat00021
Figure 112011094541616-pat00022
Figure 112011094541616-pat00023
Figure 112011094541616-pat00024
Figure 112011094541616-pat00025
Figure 112011094541616-pat00026
Figure 112011094541616-pat00027
Figure 112011094541616-pat00028
Figure 112011094541616-pat00029
Figure 112011094541616-pat00030
Figure 112011094541616-pat00031

이상과 같은 카바졸 화합물은, 캐리어의 수송성이 우수한 점에서 캐리어 수송 재료나 호스트 재료로서 적합하다. 이것에 의해, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제공할 수도 있다. 또한, 높은 3중항 여기 에너지(3중항 여기 상태와 기저 상태의 에너지차)를 가지며, 발광 효율이 높은 인광 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 높은 3중항 여기 에너지를 갖는다는 것은, 넓은 밴드갭을 갖는다는 것도 또한 의미하기 때문에, 청색 형광을 나타내는 발광 소자도 효율적으로 발광시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에서 설명한 카바졸 화합물은 바이폴라성을 갖는 점에서, 발광 영역의 치우침을 억제하고, 3중항-3중항 소멸 등의 영향을 저감할 수 있고, 또한 발광 효율의 향상에 기여한다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 카바졸 화합물은, 디벤조티오펜이나 디벤조푸란과 같은 강직한 기를 갖기 때문에, 모폴로지가 우수하고, 막질이 안정적이다. 또한, 열물성도 우수하다. 또한, 청색 내지 자색 내지 자외의 발광을 나타내는 발광 재료로서도 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
계속해서, 본 실시형태에서는, 하기 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물의 합성 방법에 관해서 설명한다. 카바졸 화합물의 합성 방법으로서는 다양한 반응을 적용할 수 있다. 예를 들면, 이하에 나타내는 합성 반응을 실시함으로써, 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물을 합성할 수 있다.
화학식 1
Figure 112011094541616-pat00032
우선, 9H-카바졸의 3위치가, 할로겐기, 또는 트리플레이트기를 갖는 화합물 1과, 디벤조푸란(또는 디벤조티오펜)의 보론산 화합물(화합물 2)을 커플링시킴으로써, 9H-카바졸의 3위치와, 디벤조푸란(또는 디벤조티오펜)의 4위치가 결합한 구조를 갖는 9H-카바졸 유도체(화합물 3)를 얻을 수 있다(반응식 A-1).
반응식 A-1
Figure 112011094541616-pat00033
반응식 A-1에 있어서 X는 황 또는 산소를 나타내고, X1은 할로겐기, 또는 트리플레이트기 등을 나타내고, R6 내지 R13은, 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고, 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋다. 또한, 화합물 2는, 보론산이 에틸렌글리콜 등에 의해 보호된 붕소 화합물이라도 좋다. 반응식 A-1에 있어서 실시하는 커플링 반응은, 팔라듐 촉매를 사용한 스즈키·미야우라 커플링 반응을 사용할 수 있다.
또한, 화합물 2의 보론산 화합물 대신에 그리냐르 시약을 사용한 쿠마다 커플링 반응이나, 보론산 화합물 대신에 유기아연 화합물을 사용한 네기시 커플링 반응이나, 보론산 화합물 대신에 유기 주석 화합물을 사용한 미기타·코스기·스틸 커플링 등을 실시해도 좋다.
다음에, 얻어진 9H-카바졸 유도체(화합물 3)와, 벤조이미다졸 유도체의 할로겐화물(화합물 4)을 커플링함으로써, 목적의 화합물(G1)을 얻을 수 있다(반응식 A-2).
반응식 A-2
Figure 112011094541616-pat00034
반응식 A-2에 있어서, X는 황 또는 산소를 나타내고, X3은 할로겐기 등을 나타내고, R1 내지 R4는, 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 페닐기를 나타내고, R5는, 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고, R6 내지 R13은, 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고, 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋다. 반응식 A-2에 있어서 실시하는 커플링 반응은, 팔라듐 촉매를 사용한 부흐발트·하트위그 반응(Buchwald-Hartwig reaction)이나, 구리 또는 구리 화합물을 사용한 울만 반응 등에 의해 실시할 수 있다.
이상과 같이, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 합성할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 유기 반도체 소자의 일종인 종형(vertical) 트랜지스터(정전 유도 트랜지스터: SIT)의 활성층으로서 사용하는 형태를 예시한다.
소자의 구조로서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 박막상의 활성층(1202)을 소스 전극(1201) 및 드레인 전극(1203) 사이에 개재하고, 게이트 전극(1204)이 활성층(1202)에 메워 넣어진 구조를 가진다. 게이트 전극(1204)은, 게이트 전압을 인가하기 위한 수단에 전기적으로 접속되어 있고, 소스 전극(1201) 및 드레인 전극(1203)은, 소스 전극-드레인 전극간의 전압을 제어하기 위한 수단에 전기적으로 접속되어 있다.
이러한 소자 구조에 있어서, 게이트 전극에 전압을 인가하지 않는 상태에 있어서 소스 전극-드레인 전극간에 전압을 인가하면, 전류가 흐른다(ON 상태가 된다). 그리고, 그 상태로 게이트 전극에 전압을 인가하면 게이트 전극(1204) 주변에 공핍층이 발생하여 전류가 흐르지 않게 된다(OFF 상태가 된다). 이상의 기구에 의해, 트랜지스터로서 동작한다.
종형 트랜지스터에 있어서는, 발광 소자와 같이 높은 캐리어 수송성과 양호한 막질을 겸비한 재료가 활성층에 요구되지만, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물은 그 조건을 충분히 만족시키고 있어 적합하게 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 실시형태 1에 나타낸 카바졸 화합물을 사용한 발광 소자의 일 형태에 관해서 도 1a를 사용하여 이하에 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 발광 소자는, 한 쌍의 전극간에 복수의 층을 가진다. 본 형태에 있어서, 발광 소자는, 제 1 전극(102)과, 제 2 전극(104)과, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이에 형성된 유기 화합물을 함유하는 층(103)으로 구성되어 있다. 또한, 본 형태에서는 제 1 전극(102)은 양극(anode)으로서 기능하고, 제 2 전극(104)은 음극(cathode)으로서 기능하는 것으로서, 이하 설명을 한다. 즉, 제 1 전극(102)쪽이 제 2 전극(104)보다도 전위가 높아지도록, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104)에 전압을 인가했을 때에, 발광이 얻어지는 구성으로 되어 있다.
기판(101)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 것이라도 좋다.
제 1 전극(102)으로서는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은, 통상 스퍼터(sputtering)에 의해 성막되지만, 졸겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은, 산화인듐에 대해 1 내지 20wt%의 산화아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은, 산화인듐에 대해 산화텅스텐을 0.5 내지 5wt%, 산화아연을 0.1 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이밖에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 그래핀, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티타늄) 등을 들 수 있다.
유기 화합물을 함유하는 층(103)의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않으며, 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층 또는 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 함유하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질을 함유하는 층 등을 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 유기 화합물을 함유하는 층(103)은, 제 1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114)을 갖는 구성에 관해서 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 관해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은, 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리프탈로시아닌(CuPC) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 본 명세서 중에 있어서, 복합 재료란, 단순히 2개의 재료를 혼합시킨 재료를 가리키는 것이 아니며, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료간의 전하의 수수(授受)가 이루어질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다. 이러한 전하의 수수는, 전계가 존재하고 있을 경우에만 실현되는 경우도 포함하는 것으로 한다.
또한, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제 1 전극(102)으로서 일함수가 큰 재료 뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 있어서의 정공 수송성이 높은 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-디(p-톨릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 화합물로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 화합물로서는, 이외에, 4,4'-디(N-카바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 2-3급-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-3급-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-3급-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-3급-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-3급-부틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(3급-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이밖에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 가지며, 탄소수 14 내지 42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 가지고 있어도 좋다. 비닐기를 가지고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물도, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소이다.
정공 수송층(112)은, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 상기의 복합 재료로서 사용할 수 있는 정공 수송성이 높은 물질로서 든 것을 동일하게 사용할 수 있다. 또한, 반복되기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 복합 재료의 기재를 참조하기 바란다.
실시형태 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물은 바이폴라성을 가지기 때문에, 정공 수송층(112)으로서 적용할 수도 있다. 넓은 밴드갭을 갖는 당해 카바졸 화합물은, 청색의 형광이나 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서도, 발광 중심 물질의 여기 에너지를 실활시키지 않고 적합하게 이용할 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것을 가능하게 한다. 물론, 청색보다 장파장의 형광이나 녹색보다 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서도 사용하는 것이 가능하고, 청색보다 단파장의 형광이나 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서 사용해도 상관없다.
발광층(113)은, 발광성의 물질을 함유하는 층이다. 발광층(113)은, 발광 물질 단독의 막으로 구성되어 있어도, 호스트 재료 중에 발광 중심 물질을 분산시킨 막으로 구성되어 있어도 좋다.
발광층(113)에 있어서, 발광 물질, 또는 발광 중심 물질로서 사용하는 것이 가능한 재료로서는 특별히 한정은 없으며, 이들 재료가 발하는 광은 형광이라도 인광이라도 좋다. 상기 발광 물질 또는 발광 중심 물질로서는 예를 들면, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 형광 발광성의 물질로서는, N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-디페닐-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6-FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-3급-부틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-3급-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민](약칭: DPABPA), N,9-디페닐-N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐디벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카바졸-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-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT), 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]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-3급-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 인광 발광성의 물질로서는, 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), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 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)), 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)), (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀 백금(II)(약칭: PtOEP), 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)) 등을 들 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물로 대표되는 본 발명에 따르는 카바졸 화합물도, 청색 내지 자색 내지 자외 영역의 발광을 나타내는 점에서, 발광 중심 물질로서의 사용도 가능하다.
실시형태 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물은, 밴드갭이 넓고, 3중항 여기 에너지(3중항 여기 상태와 기저 상태의 에너지차)가 크기 때문에, 청색의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 분산시키는 호스트 재료로서도 적합하게 사용할 수 있다. 물론, 청색보다 장파장의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나 녹색보다도 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 분산시키는 호스트 재료로서도 사용하는 것이 가능하고, 청색보다 단파장의 형광이나 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서 사용해도 상관없다. 당해 카바졸 화합물이 넓은 밴드갭 또는 큰 3중항 여기 에너지를 가짐으로써, 호스트 재료로 재결합한 캐리어의 에너지를 발광 중심 물질로 유효하게 이동시키는 것이 가능해지고, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 실시형태 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 호스트로서 사용하는 경우, 발광 중심 물질로서는, 당해 카바졸 화합물보다도 밴드갭이 좁고 또는 3중항 여기 에너지가 작은 물질을 선택하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 호스트 재료로서 화학식 1로 표시되는 카바졸 화합물을 사용하지 않는 경우, 호스트 재료로서는, 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-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-3급-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 복소환 화합물, 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), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 디벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N,9-디페닐-N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐디벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-3급-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) 등 외에, 공지된 재료를 들 수 있다.
또한, 발광층(113)은 2층 이상의 복수층으로 구성할 수도 있다. 예를 들면, 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층측에서부터 순차적으로 적층하여 발광층(113)으로 하는 경우, 제 1 발광층의 호스트 재료로서 정공 수송성을 갖는 물질을 사용하고, 제 2 발광층의 호스트 재료로서 전자 수송성을 갖는 물질을 사용하는 구성 등이 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광층은, 복수의 재료로 구성되어 있는 경우, 진공 증착법에서의 공증착이나, 혼합 용액으로서 잉크젯법이나 스핀코트법이나 딥 코트법 등을 사용하여 제작할 수 있다.
전자 수송층(114)은, 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어진 층이다. 또한, 이밖에 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-3급-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-3급-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에서 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 상관없다.
실시형태 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체는 바이폴라성을 갖는 점에서 전자 수송층(114)으로서 적용할 수도 있다. 넓은 밴드갭을 갖는 당해 카바졸 화합물은, 청색의 형광이나 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서도, 발광 중심 물질의 여기 에너지를 실활시키지 않고 적합하게 이용할 수 있다. 이로 인해, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것을 가능하게 한다. 물론, 청색보다 장파장의 형광이나 녹색보다 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서도 사용하는 것이 가능하고, 청색보다 단파장의 형광이나 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 함유하는 발광층에 인접하는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서 사용해도 상관없다.
또한, 전자 수송층은, 단층의 것 뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 좋다.
또한, 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 설치해도 좋다. 이것은 상기한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에, 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층으로서, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절하는 것이 가능해진다. 이러한 구성은, 발광층을 전자가 뚫고 나가는 것에 의해 발생하는 문제(예를 들면 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, 전자 수송층과 제 2 전극(104) 사이에, 제 2 전극(104)에 접하여 전자 주입층을 형성해도 좋다. 전자 주입층으로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면 Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제 2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 이루어지기 때문에 보다 바람직하다.
제 2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체예로서는, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나 제 2 전극(104)과 전자 수송층 사이에, 전자 주입층을 형성함으로써, 일함수의 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, 스핀코트법 등을 사용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, 유기 화합물을 함유하는 층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 막론하고, 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀코트법 등을 사용해도 상관없다. 또한 각 전극 또는 각 층마다 상이한 성막 방법을 사용하여 형성해도 상관없다.
전극에 관해서도, 졸겔법을 사용하여 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성해도 좋다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광 소자는, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이에 생성된 전위차에 의해 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 함유하는 층인 발광층(113)에 있어서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
발광은, 제 1 전극(102) 또는 제 2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통과하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(102) 또는 제 2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 갖는 전극으로 이루어진다. 제 1 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(102)을 통과하여 기판측에서 추출된다. 또한, 제 2 전극(104)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 2 전극(104)을 통과하여 기판과 반대측에서 추출된다. 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)이 모두 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)을 통과하여 기판측 및 기판과 반대측의 양쪽에서 추출된다.
또한, 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104) 사이에 형성되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 그러나, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 발생되는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(102) 및 제 2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이 바람직하다. 또한, 층의 적층 순서도 이것에 한정되지 않으며, 기판측에서부터 제 2 전극, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 제 1 전극과 같은, 도 1a와는 반대 순서로 적층된 적층 구조라도 좋다.
또한, 직접 발광층에 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에 있어서의 발광 영역에 가까운 쪽에 접하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위해서, 그 밴드갭이 발광층을 구성하는 발광 물질 또는, 발광층에 함유되는 발광 중심 물질이 갖는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서의 발광 소자는, 호스트 재료 및/또는 전자 수송층으로서, 밴드갭이 큰 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물이 사용되고 있는 점에서, 발광 중심 물질이 밴드갭이 큰 청색의 형광을 나타내는 물질이라도, 효율적으로 발광시킬 수 있어 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있게 된다. 이것으로부터, 보다 저소비 전력의 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 호스트 재료나 캐리어 수송층을 구성하는 재료로부터의 발광이 일어나기 어렵기 때문에, 색순도가 양호한 발광을 얻을 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있게 된다. 또한, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물은, 캐리어의 수송성이 우수한 점에서, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다.
본 실시형태에 있어서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에 발광 소자를 제작하고 있다. 일 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제작함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에, 예를 들면 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작해도 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 스태거형의 TFT라도 좋고, 역스태거형(inverted staggered)의 TFT라도 좋다. 또한, TFT에 사용하는 반도체의 결정성에 관해서도 특별히 한정되지 않으며, 비정질 반도체를 사용해도 좋고, 결정성 반도체를 사용해도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 관해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어진 것이라도 좋고, 또는 N형의 TFT 또는 P형의 TFT 중 어느 한쪽만으로 이루어진 것이라도 좋다.
(실시형태 5)
본 실시형태는, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고도 한다)의 형태에 관해서, 도 1b를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다. 발광 유닛으로서는, 실시형태 4에서 나타낸 유기 화합물을 함유하는 층(103)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 즉, 실시형태 4에서 나타낸 발광 소자는, 1개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이며, 본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1b에 있어서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 형성되어 있다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 실시형태 4에 있어서의 제 1 전극(102)과 제 2 전극(104)에 상당하며, 실시형태 4에서 설명한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 동일한 구성이라도 상이한 구성이라도 좋다.
전하 발생층(513)에는, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료가 포함되어 있다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는, 실시형태 4에서 나타낸 복합 재료이며, 유기 화합물과 바나듐 산화물이나 몰리브덴 산화물이나 텅스텐 산화물 등의 금속 산화물을 포함한다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 수송성 유기 화합물로서 정공 이동도가 10-6㎠/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합체는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유하는 층과 다른 재료에 의해 구성되는 층을 조합하여 형성해도 좋다. 예를 들면, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층을 조합하여 형성해도 좋다. 또한, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유하는 층과, 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다.
어느 것으로 해도, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에 개재되는 전하 발생층(513)은, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들면, 도 1b에 있어서, 제 1 전극의 전위쪽이 제 2 전극의 전위보다도 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은, 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
본 실시형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 관해서 설명했지만, 마찬가지로, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 관해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따르는 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극간에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구분하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 영역에서의 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있기 때문에, 대면적에서의 균일 발광이 가능해진다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 발광 유닛의 발광색과 제 2 발광 유닛의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 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 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이며, 예를 들면, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색이며, 제 2 발광 유닛의 발광색이 녹색이며, 제 3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체적으로는, 백색 발광을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 점에서, 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 카바졸 화합물이 함유되는 발광 유닛은 발광 중심 물질 유래의 광을 색순도 양호하게 얻을 수 있기 때문에, 발광 소자 전체적으로 색의 조제가 용이하게 된다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 사용한 발광 장치에 관해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치의 일례에 관해서 도 3a 및 도 3b를 사용하여 설명한다. 또한, 도 3a는 발광 장치를 도시하는 상면도, 도 3b는 도 3a를 A-A' 및 B-B'에서 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스측 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(603)를 포함하고 있다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 씰재이며, 씰재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동 회로(601) 및 게이트측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호(clock signal), 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체 뿐만 아니라, 여기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 관해서 도 3b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(601)와, 화소부(602) 중의 하나의 화소가 나타나 있다.
또한, 소스측 구동 회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없으며, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮고 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트(etchant)에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 모두 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는, 유기 화합물을 함유하는 층(616), 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기에서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐주석 산화물막, 2 내지 20wt%의 산화아연을 포함하는 산화인듐막, 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)가 얻어지고, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. 유기 화합물을 함유하는 층(616)은, 실시형태 1에서 나타낸 카바졸 화합물을 함유하고 있다. 또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함한다)이라도 좋다.
또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)에서 생성된 광이 제 2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2 내지 20wt%의 산화아연을 포함하는 산화인듐, 규소를 함유한 인듐주석 산화물, 산화아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 양호하다.
또한, 제 1 전극(613), 유기 화합물을 함유하는 층(616), 제 2 전극(617)으로 발광 소자가 형성되어 있다. 당해 발광 소자는 실시형태 4 내지 실시형태 5 중 어느 하나의 구성을 갖는 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시형태에 있어서의 발광 장치에서는, 실시형태 4내지 실시형태 5에서 설명한 구성을 갖는 발광 소자와, 그 이외의 구성을 갖는 발광 소자의 양자가 포함되어 있어도 좋다.
또한 씰재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 첩합(貼合)함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 씰재(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, 씰재(605)로 충전되는 경우도 있다.
또한, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 발광 장치는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 사용하고 있기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에서 나타낸 카바졸 화합물은 밴드갭이나 3중항 여기 에너지가 크고, 발광 물질로부터의 에너지의 이동을 억제하는 것이 가능한 점에서, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있음으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있는 점에서, 구동 전압이 작은 발광 장치를 얻을 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 관해서 설명했지만, 이하부터는 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 관해서 설명한다. 도 4a 및 도 4b에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 도시한다. 또한, 도 4a는, 발광 장치를 도시하는 사시도, 도 4b는 도 4a를 X-Y로 절단한 단면도이다. 도 4a 및 도 4b에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에는 유기 화합물을 함유하는 층(955)이 형성되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 형성되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른쪽 측벽의 간격이 좁아져 가는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은, 사다리꼴상이며, 저변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 상변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 있어서도, 저구동 전압으로 동작하는 실시형태 4 내지 실시형태 5 중 어느 하나에 기재된, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 가짐으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하기 때문에 발광 효율이 높은 실시형태 4 내지 실시형태 5 중 어느 하나에 기재된 발광 소자를 포함함으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
이상, 설명한 발광 장치는, 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어하는 것이 가능하기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 나타내는 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기에 관해서 설명한다. 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 점에서, 소비 전력이 저감된 발광 소자이며, 그 결과, 본 실시형태에 기재된 전자 기기는, 소비 전력이 저감된 표시부를 갖는 전자 기기로 하는 것이 가능하다. 또한, 실시형태 4또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 구동 전압이 작은 발광 소자이기 때문에, 구동 전압이 작은 전자 기기로 하는 것이 가능하다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 예를 들면, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 한다), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오카메라 등의 카메라, 디지털 포토프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 한다), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체예를 이하에 나타낸다.
도 5a는 텔레비전 장치의 일례를 도시하고 있다. 텔레비전 장치는, 케이스(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 또한, 여기에서는, 스탠드(7105)에 의해 케이스(7101)를 지지한 구성을 나타내고 있다. 표시부(7103)에 의해, 영상을 표시하는 것이 가능하고, 표시부(7103)는 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7103)를 갖는 텔레비전 장치는 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 텔레비전 장치로 하는 것이 가능하다.
텔레비전 장치의 조작은, 케이스(7101)가 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤 조작기(7110)에 의해 실시할 수 있다. 리모트 컨트롤 조작기(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의해, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤 조작기(7110)에, 당해 리모트 컨트롤 조작기(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반 텔레비전 방송의 수신을 실시할 수 있고, 또한 모뎀을 개재하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일방향(송신자에게서 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자간 끼리 등)의 정보 통신을 실시하는 것도 가능하다.
도 5b는 컴퓨터이며, 본체(7201), 케이스(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 당해 발광 소자는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7203)를 갖는 컴퓨터는 소비 전력이 저감된 컴퓨터로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 컴퓨터로 하는 것이 가능하다.
도 5c는 휴대형 게임기이며, 케이스(7301)와 케이스(7302)의 2개의 케이스로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의해, 개폐 가능하도록 연결되어 있다. 케이스(7301)에는, 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7304)가 내장되고, 케이스(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또한, 도 5c에 도시하는 휴대형 게임기는, 그 밖에 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액(液), 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312) 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상기의 것에 한정되지 않으며, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽, 또는 한쪽에 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부를 사용하고 있으면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 형성된 구성으로 할 수 있다. 도 5c에 도시하는 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 실시하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 5c에 도시하는 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않으며, 다양한 기능을 가질 수 있다. 상기한 바와 같은 표시부(7304)를 갖는 휴대형 게임기는, 표시부(7304)에 사용되고 있는 발광 소자가, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유함으로써, 양호한 발광 효율을 갖는 점에서, 소비 전력이 저감된 휴대형 게임기로 할 수 있다. 또한, 표시부(7304)에 사용되고 있는 발광 소자가 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유함으로써, 낮은 구동 전압으로 구동시킬 수 있는 점에서, 구동 전압이 작은 휴대형 게임기로 할 수 있다.
도 5d는, 휴대 전화기의 일례를 도시하고 있다. 휴대 전화기(7400)는, 케이스(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대 전화기(7400)는, 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가지고 있다. 당해 발광 소자는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7402)를 갖는 휴대 전화기는 소비 전력이 저감 된 휴대 전화기로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 휴대 전화기로 하는 것이 가능하다.
도 5d에 도시하는 휴대 전화기는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 실시할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 제 1은 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3은 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들면, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 경우는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 실시하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402) 화면 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기 내부에, 자이로(gyroscope), 가속도 센서 등의 경사를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 형성함으로써, 휴대 전화기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하고, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 케이스(7401)의 조작 버튼(7403) 조작에 의해 이루어진다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들면, 표시부에 표시하는 화상신호가 동영상 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드에서 표시 모드로 전환되도록 제어해도 좋다.
표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들면, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상(撮像)함으로써, 본인 인증을 실시할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트(backlight) 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 나타내는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 3에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
이상과 같이, 실시형태 4 또는 실시형태 5에서 설명한 바와 같은, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유하는 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 이 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 조명 장치에 사용할 수도 있다. 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 조명 장치에 사용하는 일 형태를, 도 6을 사용하여 설명한다. 또한, 조명 장치란, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 광의 조사 수단으로서 가지고, 또한 적어도 당해 발광 소자로 전류를 공급하는 입출력 단자부를 갖는 것으로 한다. 또한, 당해 발광 소자는, 밀봉 수단에 의해, 외부 분위기로부터 차단되어 있는 것이 바람직하다.
도 6은, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 6에 도시한 액정 표시 장치는, 케이스(901), 액정층(902), 백 라이트(903), 케이스(904)를 가지며, 액정층(902)은, 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백 라이트(903)에는, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자가 사용되고, 단자(906)에 의해, 전류가 공급되고 있다.
실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백 라이트가 얻어진다. 또한, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이것에 의해, 백 라이트의 대면적화가 가능하여, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 적용한 백 라이트는 종래와 비교하여 두께를 작게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능해진다.
도 7은, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를, 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예이다. 도 7에 도시하는 전기 스탠드는, 케이스(2001)와, 광원(2002)을 가지며, 광원(2002)으로서 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자가 사용되고 있다.
도 8은, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를, 실내의 조명 장치(3001, 3002)에 적용한 예이다. 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는 소비 전력이 저감된 발광 소자이기 때문에, 소비 전력이 저감된 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는 두께가 작기 때문에, 박형화된 조명 장치를 제작하는 것이 가능해진다.
실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 자동차의 프론트글래스(windshield)나 데쉬보드(dashboard)에도 탑재할 수 있다. 도 9에 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 자동차의 프론트글래스나 데쉬보드에 사용하는 일 형태를 도시한다. 표시(5000) 내지 표시(5005)는 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 사용하여 형성된 표시이다.
표시(5000)와 표시(5001)는 자동차의 프론트글래스에 형성된 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는, 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써, 반대측이 들여다 보이는, 소위 시스루(see-through) 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시이면, 자동차의 프론트글래스에 설치했다고 해도, 시야를 방해하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 설치하는 경우에는, 유기 반도체 재료에 의한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시(5002)는 필러(pillar) 부분에 설치된 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시(5002)에는, 차체에 설치된 촬상 소자로부터의 영상을 비춤으로써, 필러로 차단된 시야를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 데쉬보드 부분에 설치된 표시(5003)는 차체에 의해 차단된 시야를, 자동차의 외측에 설치된 촬상 소자로부터의 영상을 비춤으로써, 사각(死角)을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 비춤으로써, 보다 자연스럽게 위화감 없이 안전 확인을 실시할 수 있다.
표시(5004)나 표시(5005)는 네비게이션 정보, 스피드미터(speedmeter)나 타코미터(tachometer), 주행 거리, 급유량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 그 외 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 기호에 맞추어 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃(layout)을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시(5000) 내지 표시(5003)에도 형성할 수 있다. 또한, 표시(5000) 내지 표시(5005)는 조명 장치로서 사용하는 것도 가능하다.
실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물을 함유함으로써, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있고, 또는 소비 전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다. 이것으로부터, 큰 화면을 많이 설치해도, 배터리에 부하를 가하는 것이 적어 쾌적하게 사용할 수 있고, 실시형태 4 또는 실시형태 5에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치 또는 조명 장치는, 차재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.
[실시예 1]
<합성예 1>
본 실시예에서는 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체인, 2-[4-{3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸-9-일}페닐]-1-페닐벤조이미다졸(약칭: DBTCzBIm-II)의 합성 방법에 관해서 설명한다. DBTCzBIm-II의 구조를 하기 구조식(100)에 나타낸다.
Figure 112011094541616-pat00035
우선, DBTCzBIm-II의 합성 중간체인, 3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸의 합성 방법을 설명한다. 3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸은 하기 구조식으로 표시되는 카바졸 유도체이다.
Figure 112011094541616-pat00036
<스텝 1: 3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸의 합성>
3.0g(12mmol)의 3-브로모카바졸, 2.8g(12mmol)의 디벤조티오펜-4-보론산 및 150mg(0.5mol)의 트리(오르토-톨릴)포스핀을, 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 40mL의 톨루엔, 40mL의 에탄올 및 15mL(2.0mol/L)의 탄산칼륨 수용액을 가하였다. 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써, 혼합물을 탈기하였다. 탈기후 질소 치환하고, 이 혼합물에, 23mg(0.10mmol)의 아세트산팔라듐(II)을 가한 후, 110℃에서 3시간 동안 환류하였다. 환류후, 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 얻어진 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 회수한 고체를 100mL의 톨루엔에 용해시키고, 이 용액을 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를, 톨루엔/헥산에 의해 재결정한 결과 백색 고체를 1.4g, 수율 32%로 얻었다. 스텝 1의 합성 도식을 반응식 a-1에 나타낸다.
반응식 a-1
Figure 112011094541616-pat00037

<스텝 2: N-페닐-2-{4-[3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}벤조이미다졸(약칭: DBTCzBIm-II)의 합성>
0.36g(1.0mmol)의 N-페닐-2-(4-브로모페닐)벤조이미다졸과, 0.36g(1.0mmol)의 3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸을 100mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에, 10mL의 톨루엔, 0.10mL의 트리(3급-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 및 0.15g(4.3mmol)의 나트륨 3급-부톡사이드를 가하였다. 이 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기하였다. 이 혼합물을 80℃로 가열한 후, 5.0mg(0.025mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 또한, 80℃에서 3시간 동안 교반하였다. 교반후, 이 혼합물에 14mg(0.025mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 추가한 후, 다시 110℃에서 7.5시간 동안 교반하였다. 교반후, 혼합물에 약 30mL의 톨루엔을 가한 후 80℃에서 교반하여 이 혼합물을, 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나를 통과시켜 아세트산에틸을 사용하여 열 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 백색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를, 톨루엔에 용해시키고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매, 헥산:아세트산에틸=4:1)에 의해 정제하고, 다시 톨루엔/헥산을 사용하여 재결정한 결과, 백색 고체를 0.41g, 수율 65%로 얻었다. 스텝 2의 합성 도식을 반응식 b-1에 나타낸다.
반응식 b-1
Figure 112011094541616-pat00038
얻어진 백색 고체 0.40g을 승화 정제하였다. 승화 정제는, 트레인 서블리메이션법(train sublimation)을 사용하고, 압력은 2.3Pa, 아르곤 가스를 유량 5.0mL/min으로 흘려보내면서, 얻어진 백색 고체를 290℃로 가열함으로써 실시하였다. 승화 정제후, 무색 투명 고체를 0.32g, 회수율 78%로 얻었다.
승화 정제후의 무색 투명 고체를 핵자기 공명법(1H NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 또한, 1H NMR 차트를 도 10a 및 도 10b에 도시한다. 또한, 도 10b는, 도 10a에 있어서의 7.00 내지 8.75ppm의 범위를 확대하여 도시한 그래프이다.
Figure 112011094541616-pat00039

측정 결과로부터, 상기의 구조식(100)으로 표시되는 카바졸 유도체인 DBTCzBIm-II가 얻어진 것을 알 수 있었다.
다음에, DBTCzBIm-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 11a에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 11b에 도시한다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, DBTCzBIm-II의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, DBTCzBIm-II를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다.
도 11a로부터, DBTCzBIm-II의 톨루엔 용액에 있어서의 최대 발광 파장은 377nm 부근(여기 파장 340nm), 도 11b로부터 DBTCzBIm-II의 박막에 있어서의 최대 발광 파장은 402nm 부근(여기 파장 339nm)에 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 박막 상태의 DBTCzBIm-II의 이온화 포텐셜의 값을 대기 중에서 광전자 분광 장치(리켄케이키사 제조, AC-2)로 측정하였다. 얻어진 이온화 포텐셜의 값을, 음의 값으로 환산한 결과, DBTCzBIm-II의 HOMO 준위는 -5.68eV이었다. 도 11b의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터로부터, 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 구한 DBTCzBIm-II의 흡수단은 3.31eV이었다. 따라서, DBTCzBIm-II의 고체 상태의 광학적 밴드갭은 3.31eV로 추산되며, 먼저 얻은 HOMO 준위와 이 밴드갭의 값으로부터, DBTCzBIm-II의 LUMO 준위가 -2.37eV라고 추산할 수 있다. 이와 같이, DBTCzBIm-II는 고체 상태에 있어서 3.31eV의 넓은 밴드갭을 가지고 있는 것을 알 수 있었다.
또한, DBTCzBIm-II의 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성을 측정하였다. 이들은 사이클릭 볼타메트리(CV: cyclic voltammety) 측정에 의해 조사하였다. 또한 측정에는, 전기 화학 애널라이저(BAS 가부시키가이샤 제조, 형식번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다.
CV 측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 N,N-디메틸포름아미드(DMF)(Sigma-Aldrich사 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)(가부시키가이샤 도쿄가세이 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20 내지 25℃)에서 실시하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1V/s로 통일하였다.
산화 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 0.00V에서부터 1.10V까지 변화시킨 후, 1.10V에서부터 0.00V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고, 100사이클 측정하였다. 환원 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -1.57V에서부터 -2.67V까지 변화시킨 후, -2.67V에서부터 -1.57V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고 100사이클 측정하였다. 측정 결과를 도 19a 및 도 19b에 도시한다. 또한, 도 19a가 산화 반응 특성, 도 19b가 환원 반응 특성의 CV 차트이다.
측정의 결과, 100사이클 측정후에도, 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성에 있어서의 산화 피크 및 환원 피크에 큰 변화는 없으며 DBTCzBIm-II는 산화 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복 및 환원 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복에 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, CV 측정의 결과로부터도, DBTCzBIm-II의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 산출하였다.
우선, 사용하는 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는 -4.94eV이다.
산화 반응 특성을 도시하는 도 19a로부터 DBTCzBIm-II의 산화 피크 전위(Epa)는 1.03V이었다. 또한, 환원 피크 전위(Epc)는 0.90V이었다. 따라서, 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 0.97V로 산출할 수 있다. 이것은, DBTCzBIm-II는 0.97[V vs.Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고 있고, 이 에너지는 HOMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.94[eV]이기 때문에, DBTCzBIm-II의 HOMO 준위는, -4.94-0.97 = -5.91[eV]인 것을 알 수 있었다.
마찬가지로, 환원 반응 특성을 나타내는 도 19b로부터, DBFCzBIm-II의 산화 피크 전위(Epa)는 -2.47V, 환원 피크 전위(Epc)는 -2.61V이었다. 따라서 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 -2.54V로 산출할 수 있다. 이것은, DBFCzBIm-II는 -2.54[V vs.Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고 있고, 이 에너지는 LUMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.94[eV]이기 때문에, DBFCzBIm-II의 LUMO 준위는, -4.94-(-2.54)=-2.40[eV]인 것을 알 수 있었다.
또한, 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, Ag/Ag+ 전극의 페르미 준위(Fermi level)에 상당하고, 그 산출은, 진공 준위로부터의 포텐셜 에너지가 공지의 물질을 당해 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)을 사용하여 측정한 값으로부터 행하면 좋다.
본 실시예에서 사용하는 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지(eV)의 산출 방법을 구체적으로 설명한다. 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화 환원 전위는, 표준 수소 전극에 대해 +0.610[V vs.SHE]인 것이 알려져 있다(참고 문헌; Christian R. Goldsmith et al., 「J. Am. Chem. Soc.」, Vol. 124, No. 1, 83-96, 2002). 한편, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극을 사용하여 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화 환원 전위를 구한 결과, +0.11V[vs.Ag/Ag+]이었다. 따라서, 이 참조 전극의 포텐셜 에너지는, 표준 수소 전극이 대해 0.50[eV] 낮아져 있는 것을 알 수 있었다.
여기서, 표준 수소 전극의 진공 준위로부터의 포텐셜 에너지는 -4.44eV인 것이 알려져 있다(참고 문헌; 오니시 토시히로·코야마 타마미 저, 「고분자 EL 재료」(쿄리츠 출판), p.64-67). 이상으로부터, 사용한 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.44-0.50=-4.94[eV]로 산출할 수 있다.
[실시예 2]
<합성예 2>
본 실시예에서는 실시형태 1에 나타낸 카바졸 유도체인, 2-[4-{3-(디벤조푸란-4-일)-9H-카바졸-9-일}페닐]-1-페닐벤조이미다졸(약칭: DBFCzBIm-II)의 합성 방법에 관해서 설명한다. DBFCzBIm-II 의 구조를 하기 구조식(200)에 나타낸다.
Figure 112011094541616-pat00040
우선, DBFCzBIm-II의 합성 중간체인 4-(9H-카바졸-3-일)디벤조푸란의 합성 방법에 관해서 설명한다. 4-(9H-카바졸-3-일)디벤조푸란은 하기 구조식으로 표시되는 카바졸 유도체이다.
Figure 112011094541616-pat00041

<스텝 1: 4-(9H-카바졸-3-일)디벤조푸란의 합성>
2.0g(8.1mmol)의 3-브로모카바졸, 1.7g(8.1mmol)의 디벤조푸란-4-보론산 및 150mg(0.5mol)의 트리(오르토-톨릴)포스핀을, 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 20mL의 톨루엔, 20mL의 에탄올 및 15mL(0.2mol)의 탄산칼륨 수용액(2.0mol/L)을 가하였다. 플라스크 내를 감압하에서 교반함으로써, 혼합물을 탈기하였다. 이 혼합물에, 23mg(0.10mmol)의 아세트산팔라듐(II)을 가한 후, 80℃에서 환류하였다. 환류후, 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 얻어진 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 회수한 고체를 100mL의 톨루엔에 용해시키고, 이 용액을 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를, 톨루엔/헥산에 의해 재결정한 결과 백색 고체를 2.3g, 수율 85%로 얻었다. 스텝 1의 합성 도식을 반응식 a-2에 나타낸다.
반응식 a-2
Figure 112011094541616-pat00042

<스텝 2: 2-[4-{3-(디벤조푸란-4-일)-9H-카바졸-9-일}페닐]-1-페닐벤조이미다졸(약칭: DBFCzBIm-II)의 합성>
0.70g(1.0mmol)의 2-(4-브로모페닐)-3-페닐벤조이미다졸과, 0.67g(1.0mmol)의 4-(9H-카바졸-3-일)디벤조푸란을 100mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에, 15mL의 톨루엔, 0.10mL의 트리(3급-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 및 0.48g(4.3mmol)의 나트륨 3급-부톡사이드를 가하였다. 이 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기하였다. 이 혼합물을 110℃에서 20시간 동안 교반하였다. 교반후, 혼합물을 약 30mL의 물로 2회 세정하고, 유기층과 수층을 분리한 후, 수층을 약 30mL의 톨루엔으로 2회 추출하였다. 유기층과 추출 용액을 합하여 약 100mL의 포화 식염수로 1회 세정하였다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시키고, 이 혼합물을 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855), 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 갈색 고체를 얻었다. 얻어진 갈색 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매는 아세트산에틸:톨루엔=5:95)에 의해 정제하고, 다시 헥산/톨루엔에 의해 재결정한 결과, 담갈색 고체를 0.86g, 수율 71%로 얻었다. 스텝 2의 합성 도식을 반응식 b-2에 나타낸다.
반응식 b-2
Figure 112011094541616-pat00043
얻어진 담갈색 고체 854mg을 트레인 서블리메이션법에 의해 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은, 압력 1.8Pa, 아르곤 가스 유량 5.0mL/min, 가열 온도 290℃로 하였다. 승화 정제후, 목적물의 담갈색 고체를 0.64g, 회수율 75%로 얻었다.
승화 정제후의 담갈색 고체를 핵자기 공명법(1H NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 또한, 1H NMR 차트를 도 12a 및 도 12b에 도시한다. 또한, 도 12b는 도 12a에 있어서의 7 내지 9ppm의 범위를 확대하여 도시한 그래프이다.
Figure 112011094541616-pat00044

측정 결과로부터, 상기의 구조식(200)으로 표시되는 카바졸 유도체인 DBFCzBIm-II가 얻어진 것을 알 수 있었다.
다음에, DBFCzBIm-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 13a에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 13b에 도시한다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, DBFCzBIm-II의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, DBFCzBIm-II를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다.
도 13a로부터, DBFCzBIm-II의 톨루엔 용액에 있어서의 극대 발광 파장은 380nm 부근, 및 395nm 부근(여기 파장 340nm), 도 13b로부터 DBFCzBIm-II의 박막에 있어서의 최대 발광 파장은 405nm 부근(여기 파장 332nm)에 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 박막의 DBFCzBIm-II의 이온화 포텐셜의 값을 대기중에서 광 전자 분광 장치(리켄케이키사 제조, AC-2)로 측정하였다. 얻어진 이온화 포텐셜의 값을, 음의 값으로 환산한 결과, DBFCzBIm-II의 HOMO 준위는 -5.71eV이었다. 도 13b의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터로부터, 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 구한 DBFCzBIm-II의 흡수단은 3.28eV이었다. 따라서, DBFCzBIm-II의 고체 상태의 광학적 밴드갭은 3.28eV로 추산되고, 먼저 얻은 HOMO 준위와 이 밴드갭의 값으로부터, DBFCzBIm-II의 LUMO 준위를 -2.43eV로 추산할 수 있다. 이와 같이, DBFCzBIm-II는 고체 상태에 있어서 3.28eV의 넓은 밴드갭을 가지고 있는 것을 알 수 있었다.
또한, DBFCzBIm-II의 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성을 측정하였다. 이들은 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사하였다. 또한 측정에는, 전기 화학 애널라이저(BAS 가부시키가이샤 제조, 형식번호: ALS 모델 600A 또는 600C)을 사용하였다.
CV 측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 N,N-디메틸포름아미드(DMF)(Sigma-Aldrich사 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)(가부시키가이샤 도쿄가세이 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(BAS 가부시키가이샤 제조, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20 내지 25℃)에서 실시하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1V/s로 통일하였다.
산화 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 0.00V에서부터 1.12V까지 변화시킨 후, 1.12V에서부터 0.00V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고, 100사이클 측정하였다. 환원 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -1.26V에서부터 -2.65V까지 변화시킨 후, -2.65V에서부터 -1.26V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고, 100사이클 측정하였다. 측정 결과를 도 20a 및 도 20b에 도시한다. 또한, 도 20a가 산화 반응 특성, 도 20b가 환원 반응 특성의 CV 차트이다.
측정의 결과, 100사이클 측정후에도, 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성에 있어서의 산화 피크 및 환원 피크에 큰 변화는 없으며 DBFCzBIm-II는 산화 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복 및 환원 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복에 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, CV 측정의 결과로부터도, DBFCzBIm-II의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 산출하였다.
우선, 실시예 1에서 산출한 바와 같이, 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.94eV이다.
산화 반응 특성을 도시하는 도 20a로부터, DBFCzBIm-II의 산화 피크 전위(Epa)는 1.04V이었다. 또한, 환원 피크 전위(Epc)는 0.89V이었다. 따라서, 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 0.97V로 산출할 수 있다. 이것은, DBFCzBIm-II는 0.97[V vs.Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고 있고, 이 에너지는 HOMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.94[eV]이기 때문에, DBFCzBIm-II의 HOMO 준위는, -4.94-0.97 = -5.91[eV]인 것을 알 수 있었다.
마찬가지로, 환원 반응 특성을 도시하는 도 20b로부터, DBFCzBIm-II의 산화 피크 전위(Epa)는 -2.47V, 환원 피크 전위(Epc)는 -2.62V이었다. 따라서 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 -2.55V로 산출할 수 있다. 이것은, DBFCzBIm-II는 -2.55[V vs.Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고 있고, 이 에너지는 LUMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.94[eV]이기 때문에, DBFCzBIm-II의 LUMO 준위는, -4.94-(-2.55)=-2.39[eV]인 것을 알 수 있었다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 실시형태 1에 기재된 카바졸 화합물인, 2-[4-{3-(디벤조티오펜-4-일)-9H-카바졸-9-일}페닐]-1-페닐벤조이미다졸(약칭: DBTCzBIm-II); 구조식(100)) 및 2-[4-{3-(디벤조푸란-4-일)-9H-카바졸-9-일}페닐]-1-페닐벤조이미다졸(약칭: DBFCzBIm-II); 구조식(200))을, 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 사용한 발광층에 있어서의 호스트 재료로서 사용한 발광 소자에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 하기 구조식(i) 내지 (iv), (100), (200)에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제 2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure 112011094541616-pat00045

<발광 소자 1, 발광 소자 2의 제작>
우선, 제 1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. 발광 영역이 2mm×2mm가 되도록, ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드 막으로 덮었다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 하방(下方)이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식(i)로 표시되는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)과 산화몰리브덴(VI)을 BPAFLP:산화몰리브덴=2:1(질량비)이 되도록 공증착함으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
계속해서, BPAFLP를 10nm 증착함으로써 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 발광 소자 1에서는, 상기 구조식(100)으로 표시되는 실시형태 1에서 설명한 카바졸 유도체인 DBTCzBIm-II와 상기 구조식(ii)로 표시되는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP) 및 상기 구조식(iii)로 표시되는 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3)을 DBTCzBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3=1:0.25:0.06(질량비)이 되도록 20nm, 계속해서 DBTCzBIm-II:Ir(ppy)3=1:0.06(질량비)이 되도록 20nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다. 다음에 DBTCzBIm-II를 15nm, 계속해서 상기 구조식(iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 15nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
발광 소자 2에서는, 정공 수송층(112) 위에 상기 구조식(200)으로 표시되는 실시형태 1에서 설명한 카바졸 유도체인 DBFCzBIm-II와 PCBA1BP 및 Ir(ppy)3을 DBFCzBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3=1:0.25:0.06(질량비)이 되도록 20nm, 계속해서 DBFCzBIm-II:Ir(ppy)3=1:0.06(질량비)이 되도록 20nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다. 다음에, DBFCzBIm-II를 15nm, 계속해서 BPhen을 15nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다.
또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 1 및 발광 소자 2를 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
<발광 소자 1 및 발광 소자 2의 동작 특성>
이상으로부터 얻어진 발광 소자 1 및 발광 소자 2를, 질소 분위기의 글러브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정을 실시하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
각 발광 소자의 휘도-전류 밀도 특성을 도 14, 휘도-전압 특성을 도 15, 전류 효율-휘도 특성을 도 16에 도시한다. 도 14에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전류 밀도(mA/㎠)를 나타낸다. 도 15에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 16에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 16으로부터, 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 녹색의 인광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료로 사용한 발광 소자는, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내고, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 이것은, 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체가 넓은 밴드갭을 가지고, 그리고, 넓은 3중항 여기 에너지를 갖는 점에서, 녹색의 인광을 발하는 발광 물질이라도, 유효하게 여기할 수 있기 때문이다. 또한, 도 15로부터, 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체를 녹색의 인광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료에 사용한 발광 소자는, 양호한 휘도-전압 특성을 나타내고, 구동 전압이 작은 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 이것은, 화학식 1로 표시되는 카바졸 유도체가, 우수한 캐리어 수송성을 가지고 있는 것을 나타내고 있다.
또한, 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 17에 도시한다. 도 17에서는 세로축이 발광 강도(임의 단위), 가로축이 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타낸다. 도 17로부터 발광 소자 1, 발광 소자 2 모두, 발광 중심 물질인 Ir(ppy)3에 기인하는 녹색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건으로 이들 소자를 구동하고, 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 18에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 18로부터, 발광 소자 1 및 발광 소자 2 모두에, 양호한 특성을 나타내고, 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
(참고예 1)
상기 실시예에서 사용한 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)(구조식(i))의 합성 방법에 관해서 구체적으로 설명한다. BPAFLP의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure 112011094541616-pat00046
[스텝 1: 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성법]
100mL 3구 플라스크에서, 마그네슘을 1.2g(50mmol) 감압하에서 30분 동안 가열 교반하고, 마그네슘을 활성화시켰다. 이것을 실온으로 냉각시키고 질소 분위기로 한 후, 디브로모에탄 몇방울을 가하고 발포, 발열하는 것을 확인하였다. 여기에 디에틸에테르 10mL 중에 용해시킨 2-브로모비페닐 12g(50mmol)을 천천히 적하한 후, 2.5시간 동안 가열 환류 교반하여 그리냐르 시약으로 하였다.
4-브로모벤조페논 10g(40mmol), 디에틸에테르 100mL를 500mL 3구 플라스크에 넣었다. 여기에 먼저 합성한 그리냐르 시약을 천천히 적하한 후, 9시간 동안 가열 환류 교반하였다.
반응후, 이 혼합액을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 아세트산에틸 150mL에 용해시키고, 여기에 1N-염산을 산성이 될 때까지 가하고 2시간 동안 교반하였다. 이 액체의 유기층 부분을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 가하고 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여, 얻어진 여과액을 농축하여 유상물을 얻었다.
500mL 가지 플라스크에, 이 유상물, 빙초산 50mL 및 염산 1.0mL를 넣고, 질소 분위기하, 130℃에서 1.5시간 동안 가열 교반하였다.
반응후, 이 혼합물을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 물, 수산화나트륨 수용액, 물, 메탄올의 순으로 세정한 후 건조시켜 목적물인 백색 분말을 수량 11g, 수율 69%로 얻었다. 또한, 상기 합성법의 반응 도식을 하기 반응식 J-1에 나타낸다.
반응식 J-1
Figure 112011094541616-pat00047

[스텝 2: 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)의 합성법]
100mL 3구 플라스크에, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌을 3.2g(8.0mmol), 4-페닐디페닐아민을 2.0g(8.0mmol), 나트륨 3급-부톡사이드를 1.0g(10mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 23mg(0.04mmol) 가하고, 플라스크 내의 분위기를 질소 치환하였다. 이 혼합물에, 탈수 크실렌 20mL를 가하였다. 이 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 트리(3급-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 0.2mL(0.1mmol)를 가하였다. 이 혼합물을, 질소 분위기하, 110℃에서 2시간 동안 가열 교반하였다.
반응후, 이 혼합물에 톨루엔 200mL를 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매, 톨루엔:헥산=1:4)에 의한 정제를 실시하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 얻은 고체에, 아세톤과 메탄올을 가하고 초음파를 조사한 후, 재결정한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 4.1g, 수율 92%로 얻었다. 또한, 상기 합성법의 반응 도식을 하기 반응식 J-2에 나타낸다.
반응식 J-2
Figure 112011094541616-pat00048
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매, 아세트산에틸:헥산=1:10)은, 목적물은 0.41, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌은 0.51, 4-페닐-디페닐아민은 0.27이었다.
상기 스텝 2에서 얻어진 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과로부터, 플루오렌 유도체인 BPAFLP가 얻어진 것을 알 수 있었다.
Figure 112011094541616-pat00049
101 기판
102 제 1 전극
103 유기 화합물을 함유하는 층
104 제 2 전극
111 정공 주입층
112 정공 수송층
113 발광층
114 전자 수송층
301 기판
302 제 1 전극
304 제 2 전극
311 전자 수송층
312 발광층
313 정공 수송층
314 정공 주입층
501 제 1 전극
502 제 2 전극
511 제 1 발광 유닛
512 제 2 발광 유닛
513 전하 발생층
601 구동 회로부(소스측 구동 회로)
602 화소부
603 구동 회로부(게이트측 구동 회로)
604 밀봉 기판
605 씰재
607 공간
608 배선
609 FPC(플렉시블 프린트 서킷)
610 소자 기판
611 스위칭용 TFT
612 전류 제어용 TFT
613 제 1 전극
614 절연물
616 유기 화합물을 함유하는 층
617 제 2 전극
618 발광 소자
623 n채널형 TFT
624 p채널형 TFT
901 케이스
902 액정층
903 백 라이트 유닛
904 케이스
905 드라이버 IC
906 단자
951 기판
952 전극
953 절연층
954 격벽층
955 유기 화합물을 함유하는 층
956 전극
1201 소스 전극
1202 활성층
1203 드레인 전극
1204 게이트 전극
2001 케이스
2002 광원
3001 조명 장치
3002 조명 장치
7101 케이스
7103 표시부
7105 스탠드
7107 표시부
7109 조작 키
7110 리모트 컨트롤 조작기
7201 본체
7202 케이스
7203 표시부
7204 키보드
7205 외부 접속 포트
7206 포인팅 디바이스
7301 케이스
7302 케이스
7303 연결부
7304 표시부
7305 표시부
7306 스피커부
7307 기록 매체 삽입부
7308 LED 램프
7309 조작 키
7310 접속 단자
7311 센서
7401 케이스
7402 표시부
7403 조작 버튼
7404 외부 접속 포트
7405 스피커
7406 마이크
7400 휴대 전화기

Claims (20)

  1. 화학식(G1)으로 표시되는 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00050

    상기 화학식(G1)에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내고;
    R5는 탄소수 6 내지 12의 아릴기를 나타내고;
    R6 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4의 알킬기 및 탄소수 6 내지 12의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고;
    Ph는 치환되거나 치환되지 않은 페닐렌기를 나타내고;
    X는 황 원자 또는 산소 원자를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 치환된 페닐렌기의 치환기가 탄소수 1 내지 4의 알킬기인, 카바졸 화합물.
  3. 제1항에 있어서, R6 내지 R13이 각각 독립적으로 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내는, 카바졸 화합물.
  4. 제1항에 있어서, R5가 페닐기, 나프틸기, 비페닐기 및 톨릴기 중 어느 하나를 나타내는, 카바졸 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G2)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00051
  6. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G3)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00052
  7. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G4)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00053
  8. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G5)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00054
  9. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G6)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00055
  10. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G7)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00056
  11. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G8)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00057
  12. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G9)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00058
  13. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G10)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00059
  14. 제1항에 있어서, 상기 카바졸 화합물이 화학식(G11)으로 나타내어지는, 카바졸 화합물:
    Figure 112016116091166-pat00060
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