KR102148047B1 - 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용될 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공하기 위한 것이다. 장수명의 발광 소자를 제공하기 위한 것이다. 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기와 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기가 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 개재하여 결합된 복소환 화합물. 상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기, 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기 및 상기 아릴렌 기는개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.

Description

복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치 {HETEROCYCLIC COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 복소환 화합물, 전계 발광 (EL)을 이용한 발광 소자 (이러한 발광 소자는 EL 소자로도 지칭됨), 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 발광 물질로서 유기 화합물을 사용한 발광 소자 (이러한 발광 소자는 유기 EL 소자로도 지칭됨)의 연구 및 개발이 활발히 행해지고 있다. 해당 발광 소자의 기본적인 구조에서는, 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 함유하는 층이 제공된다. 이러한 소자에의 전압의 인가는 발광 물질이 발광하도록 유발한다.
해당 발광 소자는 자발광형 소자이기 때문에, 액정 디스플레이에 비해 화소의 시인성이 높고, 백라이트가 불필요한 점 등의 이점을 가지며, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합한 것으로 여겨진다. 해당 발광 소자의 또 다른 주요 이점은 얇고 경량으로 제작할 수 있다는 점이다. 이외에도, 해당 EL 소자는 매우 빠른 응답 속도의 이점을 갖는다.
해당 발광 소자는 막 형태로 형성될 수 있기 때문에, 면상 발광이 제공될 수 있으며, 따라서 대면적의 소자가 용이하게 형성될 수 있다. 이러한 특징은 백열 램프 및 LED에 의해 대표되는 점 광원, 또는 형광 램프에 의해 대표되는 선 광원으로는 얻기 어렵다. 따라서, 조명 장치 등에 응용가능한 면 광원으로서의 가능성도 높다.
발광 물질로서 사용된 유기 화합물을 함유하는 층이 한 쌍의 전극 사이에 제공된 발광 소자의 경우에, 해당 소자에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터의 전자 및 양극으로부터의 정공이 해당 유기 화합물을 함유하는 층에 주입되어 전류가 흐른다. 이어서, 주입된 전자 및 정공이 해당 유기 화합물을 여기 상태에 이르게 하여, 여기된 해당 유기 화합물로부터 발광이 제공된다.
유기 화합물에 의해 형성되는 여기 상태는 일중항 여기 상태 또는 삼중항 여기 상태일 수 있다. 일중항 여기 상태 (S*)로부터의 발광은 형광으로 칭하고, 삼중항 여기 상태 (T*)로부터의 발광은 인광으로 칭한다. 발광 소자에서의 그의 통계적인 생성 비율은 S*:T* = 1:3인 것으로 여겨진다.
실온에서, 일중항 여기 상태를 발광으로 변환할 수 있는 화합물 (이하, 형광성 화합물로 지칭됨)은 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만을 나타내며, 삼중항 여기 상태로부터의 발광 (인광)은 관측될 수 없다. 따라서, 형광성 화합물을 포함하는 발광 소자의 내부 양자 효율 (주입된 캐리어의 수에 대한 생성된 광자의 비율)은 S*:T* = 1:3을 기초로 하여 25%의 이론적 한계를 갖는 것으로 추정된다.
한편, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환할 수 있는 화합물 (이하, 인광성 화합물로 지칭됨)은 삼중항 여기 상태로부터의 발광 (인광)을 나타낸다. 또한, 인광성 화합물에서는 항간 교차 (즉, 일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 변환)가 일어나기 쉽기 때문에, 내부 양자 효율은 이론상 100%까지 증가될 수 있다. 즉, 형광성 화합물을 사용하는 것보다 높은 발광 효율이 달성될 수 있다. 이러한 이유로 인해, 고효율 발광 소자가 달성될 수 있도록, 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 최근에 활발히 행해져 왔다.
상기 기재된 인광성 화합물을 사용하여 발광 소자의 발광층을 형성하는 경우에, 인광성 화합물의 농도 켄칭 또는 삼중항-삼중항 소멸로 인한 켄칭을 억제하기 위해, 발광층은 통상적으로 다른 화합물의 매트릭스 중에 해당 인광성 화합물이 분산되도록 형성된다. 이때, 매트릭스로서 기능하는 화합물은 호스트 재료로 칭하고, 인광성 화합물과 같이 매트릭스 중에 분산되는 화합물은 게스트 재료로 칭한다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우에, 호스트 재료는 해당 인광성 화합물보다 큰 삼중항 여기 에너지 (기저 상태와 삼중항 여기 상태 사이의 에너지 차)를 갖는 것이 필요하다.
또한, 일중항 여기 에너지 (기저 상태와 일중항 여기 상태 사이의 에너지 차)는 삼중항 여기 에너지보다 크기 때문에, 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질은 더 큰 일중항 여기 에너지도 갖는다. 따라서, 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 상기 물질은, 형광성 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자에서도 유익하다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우에 사용되는 호스트 재료의 일례인, 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리를 갖는 화합물에 대한 연구가 이루어져 왔다 (예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).
국제 공개 WO 03/058667 팜플렛 일본 공개 특허 출원 번호 2007-189001
발광 소자의 소자 특성을 향상시키데 있어서는, 발광 소자에 사용된 물질에 의존한 문제가 많다. 따라서, 이러한 문제를 극복하기 위해, 소자 구조의 개량 및 물질 개발 등이 행하여져 왔다. 발광 소자의 개발은, 발광 효율, 신뢰성 및 비용 등의 면에서 개선의 여지가 남아있다.
발광 소자를 사용한 디스플레이 또는 조명의 실용적 사용을 위해, 발광 소자의 장수명화가 요구되어 왔다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태는 발광 소자에서, 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용될 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 한 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시형태는 장수명의 발광 소자를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는 해당 발광 소자를 사용한, 신뢰성이 높은 발광 장치, 신뢰성이 높은 전자 장치 또는 신뢰성이 높은 조명 장치를 제공하는 것을 추가의 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태는 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합된 복소환 화합물이다.
디벤조[f,h]퀴녹살린 골격은 평면적인 구조를 갖는다. 평면적인 구조의 유기 화합물은 결정화하기 쉽다. 결정화하기 쉬운 유기 화합물을 사용한 발광 소자는 수명이 짧다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격에 아릴렌 골격을 개재해서 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 결합되어 있기 때문에, 입체적으로 부피가 큰 구조를 갖는다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 결정화하기 어려우며, 이는 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 내열성이 높다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 전자 수송 골격인 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 정공 수송 골격인 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격을 갖기 때문에, 전자 및 정공을 수용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써, 전자와 정공이 발광층 내에서 재결합하여 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 사용함으로써, 발광 소자는 장수명을 가질 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 G0에 의해 나타내어진 복소환 화합물이다.
<화학식 G0>
Figure 112015040656832-pct00001
상기 화학식 G0에서, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기를 나타내고, A2는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기를 나타내고, Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며, 상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기, 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 G1에 의해 나타내어진 복소환 화합물이다.
<화학식 G1>
Figure 112015040656832-pct00002
상기 화학식 G1에서, R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는 개별적으로 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 나타내고, Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며, 상기 아릴 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
본 발명의 일 실시형태는 한 쌍의 전극 사이에 상기 화학식 G0 또는 G1에 의해 나타내어진 복소환 화합물을 함유하는 층을 갖는 발광 소자이다.
본 발명의 일 실시형태는 한 쌍의 전극 사이에 복소환 화합물을 함유하는 층을 가지며, 상기 복소환 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격을 갖는 것인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 한 쌍의 전극 사이에 복소환 화합물을 함유하는 층을 가지며, 상기 복소환 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합된 복소환 화합물인 발광 소자이다.
본 발명의 일 실시형태는 임의의 상기 기재왼 발광 소자를 발광부에 포함하는 발광 장치이다. 본 발명의 일 실시형태는 해당 발광 장치를 표시부에 포함하는 전자 장치이다. 본 발명의 일 실시형태는 해당 발광 장치를 발광부에 포함하는 조명 장치이다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 장수명이며, 따라서 신뢰성이 높은 발광 장치가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 일 실시형태를 적용함으로써, 신뢰성이 높은 전자 장치 및 신뢰성이 높은 조명 장치를 실현할 수 있다.
본 명세서에서의 발광 장치는 발광 소자를 사용한 화상 표시 장치를 포함한다. 본 명세서에서의 발광 소자의 범위는, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP (테이프 캐리어 패키지)가 제공된 모듈, TCP의 말단에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 및 발광 소자 위에 COG (칩 온 글래스) 방법에 의해 IC (집적 회로)가 직접 실장된 모듈을 포함한다. 또한, 조명 기구 등에 사용되는 발광 장치도 포함한다.
본 발명의 일 실시형태는 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로 사용될 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공한다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 입체적으로 부피가 큰 구조 및 높은 내열성의 특징을 가지며, 따라서 상기 복소환 화합물을 발광 소자에 사용함으로써 발광 소자는 장수명을 가질 수 있다. 상기 발광 소자를 사용함으로써, 각각 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 장치 및 조명 장치가 제공될 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자의 일례를 나타낸다.
도 2의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치의 일례를 나타낸다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치의 일례를 나타낸다.
도 4의 (A) 내지 (E)는 각각 본 발명의 일 실시형태의 전자 장치의 일례를 나타낸다.
도 5의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 실시형태의 조명 장치의 일례를 나타낸다.
도 6의 (A) 및 (B)는 2-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-6-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfPDBq)의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 7의 (A) 및 (B)는 2mBnfPDBq의 톨루엔 용액 중 2mBnfPDBq의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 8의 (A) 및 (B)는 2mBnfPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 9의 (A) 및 (B)는 2mBnfPDBq의 LC/MS 분석의 결과를 도시한다.
도 10은 실시예의 발광 소자를 나타낸다.
도 11은 실시예 2의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한다.
도 12는 실시예 2의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 도시한다.
도 13은 실시예 2의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다.
도 14는 실시예 2의 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시한다.
도 15는 실시예 2의 발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 16은 실시예 3의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한다.
도 17은 실시예 3의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 도시한다.
도 18은 실시예 3의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다.
도 19는 실시예 3의 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시한다.
도 20은 실시예 3의 발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 21은 실시예 3의 발광 소자의 신뢰성 시험의 결과를 도시한다.
도 22의 (A) 및 (B)는 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-6-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfBPDBq(6))의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 23의 (A) 및 (B)는 2mBnfBPDBq(6)의 톨루엔 용액 중 2mBnfBPDBq(6)의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 24의 (A) 및 (B)는 2mBnfBPDBq(6)의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 25의 (A) 및 (B)는 2mBnfBPDBq(6)의 LC/MS 분석의 결과를 도시한다.
도 26은 실시예 5의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한다.
도 27은 실시예 5의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 도시한다.
도 28은 실시예 5의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다.
도 29는 실시예 5의 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시한다.
도 30은 실시예 5의 발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 31은 실시예 5의 발광 소자의 신뢰성 시험의 결과를 도시한다.
도 32의 (A) 및 (B)는 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-8-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfBPDBq)의 1H NMR 차트를 도시한다.
도 33의 (A) 및 (B)는 2mBnfBPDBq의 톨루엔 용액 중 2mBnfBPDBq의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 34의 (A) 및 (B)는 2mBnfBPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한다.
도 35는 실시예 7의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한다.
도 36은 실시예 7의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 도시한다.
도 37은 실시예 7의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도시한다.
도 38은 실시예 7의 발광 소자의 전압-전류 특성을 도시한다.
도 39는 실시예 7의 발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시한다.
도 40은 실시예 7의 발광 소자의 신뢰성 시험의 결과를 도시한다.
본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명할 것이다. 본 발명은 하기 기재에 한정되지는 않으며, 통상의 기술자는 본 발명의 취지 및 범주로부터 일탈하지 않고 실시형태 및 세부사항을 다양하게 변경할 수 있는 것을 용이하게 이해한다는 것에 유의한다. 따라서, 본 발명은 하기 실시형태에서의 기재에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 하기 기재된 본 발명의 구조에서, 동일 부분 또는 유사한 기능을 갖는 부분에는 다른 도면에서 동일한 참조 부호에 의해 표시하고, 이러한 부분의 기재는 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물에 대해 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합된 복소환 화합물이다.
디벤조[f,h]퀴녹살린 골격은 평면적인 구조를 갖는다. 평면적인 구조의 유기 화합물은 결정화하기 쉽다. 결정화하기 쉬운 유기 화합물을 사용한 발광 소자는 수명이 짧다. 그러나, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격에 아릴렌 골격을 개재해서 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 결합되어 있기 때문에, 입체적으로 부피가 큰 구조를 갖는다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 결정화하기 어려우며, 이는 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 내열성이 높으며, 따라서 발광 소자에 사용함으로써 발광 소자는 장수명을 가질 수 있다.
전자 또는 정공을 용이하게 수용할 수 없는 화합물을 발광층의 호스트 재료에 사용하면, 전자-정공 재결합 영역이 발광층과 다른 층 사이의 계면 위에 집중되어, 발광 소자의 수명 저하를 초래한다. 여기서, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 전자 수송 골격으로서의 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 정공 수송 골격으로서의 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격을 갖기 때문에, 전자 및 정공을 용이하게 수용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써, 전자와 정공이 발광층 내에서 재결합하여 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다.
디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 직접 결합된 복소환 화합물에서의 공액계의 확대에 비해, 이들 2개의 골격이 아릴렌 기를 개재하여 결합된 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물에서의 공액계의 확대가 작으며, 따라서 밴드 갭의 저하 및 삼중항 여기 에너지의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 정제가 용이하고, 막 품질이 양호하다는 점에서 또한 유리하다.
본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 넓은 밴드 갭을 가지며, 따라서 발광 소자에서 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 유리하게 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 적색 내지 황녹색의 파장 범위의 광을 방출하는 인광성 화합물을 분산시키는 호스트 재료로서 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 전자 수송성이 높기 때문에, 발광 소자에서의 전자 수송층의 재료로서 적절하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 발광 소자 또는 유기 트랜지스터 등의 유기 장치의 재료로서 적절하게 사용될 수 있다.
구체적으로는, 본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 G0에 의해 나타내어진 복소환 화합물이다.
<화학식 G0>
Figure 112015040656832-pct00003
상기 화학식 G0에서, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기를 나타내고, A2는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기를 나타내고, Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며, 상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기, 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시형태는 하기 화학식 G1에 의해 나타내어진 복소환 화합물이다.
<화학식 G1>
Figure 112015040656832-pct00004
상기 화학식 G1에서, R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는 개별적으로 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 나타내고, Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며, 상기 아릴 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
화학식 G0 및 G1에서의 Ar의 구조의 구체예는, 하기 구조 화학식 (1-1) 내지 (1-15)에 의해 나타내어진 치환기를 포함한다. 구조 화학식 (1-1) 내지 (1-15)에 의해 나타내어진 임의의 구조를 갖는 Ar은 또한 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 가질 수 있다는 것에 유의한다.
Figure 112015040656832-pct00005
화학식 G0 및 G1에서의 R1 내지 R9 및 R11 내지 R19의 구조의 구체예는, 하기 구조 화학식 (2-1) 내지 (2-23)에 의해 나타내어진 치환기를 포함한다. 구조 화학식 (2-10) 내지 (2-23)에 의해 나타내어진 구조는 또한 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 가질 수 있다는 것에 유의한다.
Figure 112015040656832-pct00006
본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 구체예는 하기 구조 화학식 (200) 내지 (270)에 의해 나타내어진 복소환 화합물을 포함한다. 단, 본 발명은 하기 구조 화학식에 한정되지는 않는다.
Figure 112015040656832-pct00007
Figure 112015040656832-pct00008
Figure 112015040656832-pct00009
Figure 112015040656832-pct00010
Figure 112015040656832-pct00011
Figure 112015040656832-pct00012
Figure 112015040656832-pct00013
Figure 112015040656832-pct00014
Figure 112015040656832-pct00015
Figure 112015040656832-pct00016
본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 합성 방법에는 각종 반응이 적용될 수 있다. 일례로서, 화학식 G0에 의해 나타내어진 복소환 화합물의 합성 방법을 이하에 설명한다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 합성 방법은 하기 합성 방법에 한정되지는 않는다는 것에 유의한다.
합성 반응식 (A-1)에 나타낸 바와 같이, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로겐화물 (화합물 (a1))과, 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 유도체의 유기붕소 화합물 또는 보론산 (화합물 (a2))을 스즈키-미야우라(Suzuki-Miyaura) 반응에 의해 커플링시킴으로써, 화학식 G0에 의해 나타내어진 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물이 제공될 수 있다.
Figure 112015040656832-pct00017
합성 반응식 (A-1)에서, X는 할로겐을 나타내고, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기를 나타내고, A2는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기를 나타내고, Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내고, R50 및 R51은 개별적으로 수소, 또는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기를 나타내고, R50과 R51은 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다. 상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기, 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
합성 반응식 (A-1)에 사용될 수 있는 팔라듐 촉매의 예는, 아세트산팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 및 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II) 디클로라이드를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
합성 반응식 (A-1)에 사용될 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자의 예는, 트리(오르토-톨릴)포스핀, 트리페닐포스핀, 및 트리시클로헥실 포스핀을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
합성 반응식 (A-1)에 사용될 수 있는 염기는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기, 및 탄산칼륨 및 탄산나트륨 등의 무기 염기를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
합성 반응식 (A-1)에 사용될 수 있는 용매는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 및 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르와 물의 혼합 용매를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 그러나, 사용될 수 있는 용매는 이들 용매에 한정되지는 않는다. 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다는 것에 유의한다.
합성 반응식 (A-1)에 나타낸 커플링 반응으로서, 화합물 (a2)에 의해 나타내어진 유기붕소 화합물 또는 보론산을 사용하는 스즈키-미야우라 커플링 반응은, 유기알루미늄 화합물, 유기지르코늄 화합물, 유기아연 화합물, 유기주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응으로 대체될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지는 않는다.
또한, 합성 반응식 (A-1)에 나타낸 스즈키-미야우라 커플링 반응에서, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 유기붕소 화합물 또는 보론산을 스즈키-미야우라 반응에 의해, 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 유도체의 할로겐화물, 또는 프리플레이트 기를 치환기로서 갖는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 유도체와 커플링할 수 있다.
이에 따라, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
발광 소자에서, 본 실시형태의 복소환 화합물은 발광 물질을 분산시키는 발광층의 호스트 재료 또는 전자 수송층의 재료로서 유리하게 사용될 수 있다. 본 실시형태의 복소환 화합물을 사용함으로써 장수명의 발광 소자가 제공될 수 있다.
본 실시형태는 임의의 다른 실시형태와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대해 도 1의 (A) 내지 (D)를 참조하여 설명할 것이다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 복소환 화합물을 함유하는 층을 가지며, 상기 복소환 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격을 갖는다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 복소환 화합물을 함유하는 층을 가지며, 상기 복소환 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합된 복소환 화합물이다.
임의의 상기 구조에 포함된 복소환 화합물은 입체적으로 부피가 크고, 내열성이 높다. 따라서, 상기 복소환 화합물을 사용함으로써 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 상기 복소환 화합물은 전자 수송 골격으로서의 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 정공 수송 골격으로서의 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격을 갖기 때문에, 전자 및 정공을 수용할 수 있다. 따라서, 상기 복소환 화합물을 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써, 전자와 정공이 발광층 내에서 재결합하여 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다. 즉, 본 발명의 한 바람직한 실시형태는 한 쌍의 전극 사이에, 발광 물질 (게스트 재료)과, 상기 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 기능하는 상기 복소환 화합물을 함유하는 발광층을 포함하는 발광 소자이다.
본 실시형태의 발광 소자는, 한 쌍의 전극 (제1 전극 및 제2 전극) 사이에 발광성 유기 화합물을 함유하는 층 (EL 층)을 포함한다. 제1 전극 또는 제2 전극 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 본 실시형태에서는, EL 층이 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 함유한다.
<<발광 소자의 구조예>>
도 1의 (A)에 나타낸 발광 소자는 제1 전극(201) 및 제2 전극(205) 사이에 EL 층(203)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 제1 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(205)이 음극으로서 기능한다.
제1 전극(201)과 제2 전극(205) 사이에 발광 소자의 역치 전압보다 높은 전압을 인가하면, 제1 전극(201)측으로부터 EL 층(203)으로 정공이 주입되고, 제2 전극(205)측으로부터 EL 층(203)으로 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL 층(203) 내에서 재결합하고, EL 층(203)에 함유된 발광 물질이 발광한다.
EL 층(203)은 발광 물질을 함유하는 발광층(303)을 적어도 포함한다.
또한, EL 층에 복수의 발광층이 제공되고, 층들의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자로부터 전체로서 원하는 색의 발광이 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광층을 갖는 발광 소자에서 제1 및 제2 발광층의 발광색을 보색으로 함으로써, 발광 소자가 전체로서 백색 발광하도록 할 수 있다. "보색"은 혼합하면 무채색을 생성할 수 있는 색들을 지칭한다는 것에 유의한다. 즉, 발광색이 보색인 재료로부터의 광을 혼합함으로써 백색 발광을 생성할 수 있다. 또한, 3개 이상의 발광층을 갖는 발광 소자에 대해서도 마찬가지이다.
발광층 이외에도, EL 층(203)은 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 및 양극성을 갖는 물질 (전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등 중 임의의 것을 함유하는 1개 이상의 층을 추가로 포함할 수 있다. EL 층(203)에는 저분자량 화합물 및 고분자량 화합물이 사용될 수도 있고, 무기 화합물이 사용될 수도 있다.
도 1의 (B)에 나타낸 발광 소자는 제1 전극(201)과 제2 전극(205) 사이에 EL 층(203)을 포함하며, 상기 EL 층(203)에서는, 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(304) 및 전자 주입층(305)이 제1 전극(201)측으로부터 이 순서대로 적층되어 있다.
본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 발광층(303) 또는 전자 수송층(304)에 사용되는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물이 발광층(303)의 호스트 재료로서 사용되는 예에 대해서 설명한다.
도 1의 (C) 및 (D)에 나타낸 발광 소자에서와 같이, 제1 전극(201)과 제2 전극(205) 사이에 복수의 EL 층이 적층될 수 있다. 이러한 경우에, 적층된 EL 층들 사이에는, 중간층(207)이 제공되는 것이 바람직하다. 중간층(207)은 전하 생성 영역을 적어도 포함한다.
예를 들어, 도 1의 (C)에 나타낸 발광 소자는 제1 EL 층(203a)과 제2 EL 층(203b) 사이에 중간층(207)을 포함한다. 도 1의 (D)에 나타낸 발광 소자는 n개의 EL 층 (n은 2 이상의 자연수임), 및 EL 층들 사이의 중간층(207)을 포함한다.
EL 층(203(m))과 EL 층(203(m+1)) 사이에 제공된 중간층(207)에서의 전자와 정공의 거동에 대해서 설명할 것이다. 제1 전극(201)과 제2 전극(205) 사이에 발광 소자의 역치 전압보다 높은 전압을 인가하면, 중간층(207)에서 정공과 전자가 생성되고, 정공은 제2 전극(205)측에 제공된 EL 층(203(m+1))으로 이동하고, 전자는 제1 전극(201)측에 제공된 EL 층(203(m))으로 이동한다. EL 층(203(m+1))에 주입된 정공은 제2 전극(205)측으로부터 주입된 전자와 재결합하여, 해당 EL 층(203(m+1))에 함유된 발광 물질이 발광하도록 한다. 또한, EL 층(203(m))에 주입된 전자는 제1 전극(201)측으로부터 주입된 정공과 재결합하여, 해당 EL 층(203(m))에 함유된 발광 물질이 발광하도록 한다. 따라서, 중간층(207)에서 생성된 정공과 전자는 상이한 EL 층에서 발광을 유발한다.
EL 층들이 그들 사이에 형성될 중간층과 동일한 구조를 갖도록 한 경우에는, EL 층들이 중간층을 사이에 개재하지 않고 서로 접하도록 제공될 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, EL 층의 한쪽 표면 위에 전하 생성 영역이 형성되어 있는 경우에는, 그 표면에 접하도록 다른 EL 층이 제공될 수 있다.
또한, EL 층의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자로부터 전체로서 원하는 색의 발광이 제공될 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL 층을 갖는 발광 소자에서 제1 및 제2 EL 층의 발광색을 보색으로 함으로써, 발광 소자가 전체로서 백색 발광하도록 할 수 있다. 3개 이상의 EL 층을 갖는 발광 소자에 대해서도 마찬가지이다.
<<발광 소자의 재료>>
이하에, 각 층에 사용될 수 있는 재료의 예를 제공할 것이다. 각 층은 단층에 한정되지는 않으며, 2층 이상 적층될 수도 있다.
<양극>
양극으로서 기능하는 전극 (본 실시형태에서는 제1 전극(201))은, 도전성 금속 및 합금, 도전성 화합물 등을 1종 이상 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 일함수가 큰 (4.0 eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예는, 인듐 주석 산화물 (ITO), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 금속 재료의 질화물 (예를 들어, 질화티타늄)을 포함한다.
양극이 전하 생성 영역과 접하는 경우에는, 일함수의 크기와 상관 없이 임의의 각종 도전성 재료가 사용될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄, 은, 또는 알루미늄을 함유한 합금 등이 사용될 수 있다.
<음극>
음극으로서 기능하는 전극 (본 실시형태에서는 제2 전극(205))은, 도전성 금속 및 합금, 도전성 화합물 등을 1종 이상 사용하여 형성될 수 있다. 특히, 일함수가 작은 (3.8 eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예는, 알루미늄, 은, 원소 주기율표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소 (예를 들어, 리튬 또는 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘 또는 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 또는 마그네슘), 임의의 이들 원소를 함유한 합금 (예를 들어, Mg-Ag 또는 Al-Li), 유로퓸 또는 이테르븀 등의 희토류 금속, 및 임의의 이들 희토류 금속을 함유한 합금을 포함한다.
음극이 전하 생성 영역과 접하는 경우에는, 일함수와 상관 없이 임의의 각종 도전성 재료가 사용될 수 있다는 것에 유의한다. 예를 들어, ITO, 또는 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물이 사용될 수 있다.
전극은 개별적으로 진공 증착 방법 또는 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로, 은 페이스트 등이 사용되는 경우에는, 코팅 방법 또는 잉크젯 방법이 사용될 수 있다.
<발광층>
발광층(303)은 발광 물질을 함유한다. 본 실시형태에 기재된 예에서는, 발광층(303)이 게스트 재료와, 게스트 재료를 분산시키는 호스트 재료를 함유하며, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 상기 호스트 재료로서 사용된다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은, 발광 물질이 형광성 화합물 또는 적색 내지 황녹색의 파장 범위의 광을 방출하는 인광성 화합물인 경우에 발광층의 호스트 재료로서 유리하게 사용될 수 있다.
발광층이 게스트 재료를 호스트 재료 중에 분산시킨 구조를 갖는 경우에는, 발광층의 결정화가 억제될 수 있다. 또한, 게스트 재료의 높은 농도로 인한 농도 켄칭을 억제하는 것이 가능하며, 따라서 발광 소자의 발광 효율을 높게 할 수 있다.
게스트 재료 및 호스트 재료 이외에도, 발광층은 다른 화합물을 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 함유하는 발광층 이외에도, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 다른 발광층을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 발광 물질로서는 형광성 화합물, 인광성 화합물, 또는 열 활성화 지연 형광을 방출하는 물질이 사용될 수 있으며, 호스트 재료로서는 후술하는 전자를 수용하기 쉬운 화합물, 또는 후술하는 정공을 수용하기 쉬운 화합물이 사용될 수 있다.
호스트 재료 (또는 발광층에서의 게스트 재료 이외의 재료)의 삼중항 여기 에너지의 준위 (T1 준위)는 게스트 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다는 것에 유의한다. 이는, 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 낮으면, 발광에 기여하는 게스트 재료의 삼중항 여기 에너지를 호스트 재료에 의해 켄칭시키며, 따라서 발광 효율이 저하되기 때문이다.
여기서, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동 효율을 높이기 위해, 분자간 에너지 이동 기구로서 공지되어 있는 푀르스터(Foerster) 기구 (쌍극자-쌍극자 상호작용) 및 덱스터(Dexter) 기구 (전자 교환 상호작용)을 고려한다. 이들 기구에 따르면, 호스트 재료의 발광 스펙트럼 (일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는 인광 스펙트럼)은 게스트 재료의 흡수 스펙트럼 (구체적으로는, 가장 장파장 (가장 저에너지)측의 흡수대에서의 스펙트럼)과 중첩이 큰 것이 바람직하다.
그러나 통상, 호스트 재료의 형광 스펙트럼과, 게스트 재료의 가장 장파장 (가장 저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼 사이의 중첩을 얻는 것은 어렵다. 그 이유는 하기와 같다: 호스트 재료의 형광 스펙트럼과, 게스트 재료의 가장 장파장 (가장 저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼이 중첩하면, 호스트 재료의 인광 스펙트럼이 형광 스펙트럼에 비해 보다 장파장 (보다 저에너지)측에 위치하기 때문에, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 하회하여, 상기 기재된 켄칭 문제가 발생하며; 한편, 켄칭 문제를 피하기 위해 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 상회하도록 하는 방식으로 호스트 재료를 설계하면, 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 보다 단파장 (보다 고에너지)측으로 시프트하기 때문에, 그 형광 스펙트럼은 게스트 재료의 가장 장파장 (가장 저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과는 어떠한 중첩도 갖지 않는다. 따라서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼과, 게스트 재료의 가장 장파장 (가장 저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼 사이의 중첩을 얻어, 호스트 재료의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대화하는 것은 통상적으로 어렵다.
따라서, 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자의 발광층은, 인광성 화합물 및 호스트 재료 (이들은 각각 발광층에 함유되는 제1 물질 및 제2 물질로서 간주됨) 이외의 제3 물질이 함유되고, 호스트 재료와 제3 물질의 조합은 엑시플렉스 (여기 착체로도 지칭됨)를 형성한다. 이러한 경우에, 발광층에서 캐리어 (전자 및 정공)의 재결합시에 호스트 재료 및 제3 물질은 엑시플렉스를 형성한다. 이에 의해, 발광층에서, 호스트 재료 및 제3 물질의 형광 스펙트럼은, 보다 장파장측에 위치하는 엑시플렉스의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 또한, 엑시플렉스의 발광 스펙트럼이 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과 큰 중첩을 갖도록 호스트 재료 및 제3 물질을 선택하면, 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대화할 수 있다. 삼중항 여기 상태의 경우에도, 호스트 재료가 아닌 엑시플렉스로부터의 에너지 이동이 발생할 것으로 여겨진다는 것에 유의한다. 이러한 구조를 적용한 본 발명의 일 실시형태에서는, 엑시플렉스의 발광 스펙트럼과, 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼 사이의 중첩을 이용하는 에너지 이동에 의해 에너지 이동 효율을 높일 수 있으며, 따라서 외부 양자 효율이 높은 발광 소자가 제공될 수 있다.
게스트 재료로서는, 후술하는 인광성 화합물이 사용될 수 있다. 엑시플렉스가 형성되는 한, 호스트 재료와 제3 물질의 임의의 조합이 사용될 수 있지만, 전자를 수용하기 쉬운 화합물 (전자 포획성을 갖는 화합물)과, 정공을 수용하기 쉬운 화합물 (정공 포획성을 갖는 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물은 전자 포획성을 갖는 화합물 중 하나이다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에, 적색 내지 황녹색의 파장 범위의 광을 방출하는 인광성 화합물과, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물과, 정공을 수용하기 쉬운 화합물을 함유하는 발광층을 포함한다.
호스트 재료 또는 제3 물질로서 사용될 수 있는 정공을 수용하기 쉬운 화합물의 예로는, π 전자 과잉형 복소방향족 화합물 (예를 들어, 카르바졸 유도체 또는 인돌 유도체) 및 방향족 아민 화합물이 있다.
구체적으로는, 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민 (약칭: PCBA1BP), 4,4'-디(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민 (약칭: PCBNBB), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭: PCzPCN1), 4,4',4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트리페닐아민 (약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스피로-9,9'-비플루오렌 (약칭: DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카르바졸-3-일)-N,N'-디페닐벤젠-1,3-디아민 (약칭: PCA2B), N-(9,9-디메틸-2-디페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)디페닐아민 (약칭: DPNF), N,N',N"-트리페닐-N,N',N"-트리스(9-페닐카르바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트리아민 (약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌 (약칭: PCASF), 2-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-비플루오렌 (약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐-9,9-디메틸플루오렌-2,7-디아민 (약칭: YGA2F), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민 (약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: DPAB), N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-디메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민 (약칭: DFLADFL), 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-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭: PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐 (약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카르바졸 (약칭: PCzTPN2) 등을 들 수 있다.
또한, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: NPB 또는 α-NPD), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민 (약칭: TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민 (약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: BSPB), 4,4',4"-트리스(N-카르바졸릴)트리페닐아민 (약칭: TCTA), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민 (약칭: BPAFLP), 및 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: DFLDPBi) 등의 방향족 아민 화합물, 및 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐 (약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸 (약칭: CzPA), 및 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸 (약칭: PCzPA) 등의 카르바졸 유도체를 들 수 있다. 또한, 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), 및 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘] (약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료 또는 제3 물질로서 사용될 수 있는 전자를 수용하기 쉬운 화합물의 예는, 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물, 질소 함유 복소방향족 화합물 등의 π 전자 부족형 복소방향족 화합물, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 및 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체를 포함한다.
그 구체예는, 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨 (약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토) (4-페닐페놀레이토)알루미늄 (약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II) (약칭: Znq), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤족사졸레이토]아연 (약칭: Zn(BOX)2), 및 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸레이토]아연 (약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸 (약칭: PBD), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸 (약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠 (약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카르바졸 (약칭: CO11), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸) (약칭: TPBI), 및 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸 (약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소환 화합물, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[4-(3,6-디페닐-9H-카르바졸-9-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 7mDBTPDBq-II), 6-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 6mDBTPDBq-II), 및 2-[3'-(9H-카르바졸-9-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격 또는 디벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘 (약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리미딘 (약칭: 4,6mCzP2Pm), 및 4,6-비스[3-(4-디벤조티에닐)페닐]피리미딘 (약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 디아진 골격 (피리미딘 골격 또는 피라진 골격)을 갖는 복소환 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카르바졸-9-일)페닐]피리딘 (약칭: 3,5DCzPPy), 1,3,5-트리[3-(3-피리딜)페닐]벤젠 (약칭: TmPyPB), 및 3,3',5,5'-테트라 [(m-피리딜)-펜-3-일]비페닐 (약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 포함한다. 상기 재료 중에서도, 퀴녹살린 골격 또는 디벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 디아진 골격을 갖는 복소환 화합물, 및 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄 (약칭: Alq) 및 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄 (약칭: Almq3) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 및 바소페난트롤린 (약칭: BPhen), 바소큐프로인 (약칭: BCP), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸 (약칭: p-EtTAZ), 및 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤 (약칭: BzOs) 등의 복소방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘디일) (약칭: PPy), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-코-(피리딘-3,5-디일)] (약칭: PF-Py), 및 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)] (약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물도 들 수 있다.
호스트 재료로서 사용된 재료와, 제3 물질로서 사용된 재료의 조합이 엑시플렉스를 형성할 수 있고, 엑시플렉스의 발광 스펙트럼이 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과 중첩하고, 엑시플렉스의 발광 스펙트럼의 피크가 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 피크에 비해 보다 장파장측에 위치하는 한, 호스트 재료 또는 제3 물질로서 사용될 수 있는 재료는 상기 재료에 한정되지는 않는다.
전자를 수용하기 쉬운 화합물 및 정공을 수용하기 쉬운 화합물이 호스트 재료 및 제3 물질에 사용된 경우에는, 상기 화합물의 혼합비에 의해 캐리어 밸런스가 제어될 수 있다는 것에 유의한다. 구체적으로는, 호스트 재료 대 제3 물질의 비는 1:9 내지 9:1이 바람직하다.
또한, 엑시플렉스는 2개의 층들 사이의 계면에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 전자를 수용하기 쉬운 화합물을 함유하는 층과, 정공을 수용하기 쉬운 화합물을 함유하는 층을 적층하면, 그 계면 근방에서 엑시플렉스가 형성되며, 이들 2개의 층을 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에서의 발광층으로서 사용할 수 있다. 이러한 경우에, 인광성 화합물은 해당 계면 근방에 첨가될 수 있다. 인광성 화합물은 2개의 층 중 한쪽 또는 양쪽에 첨가될 수 있다.
<<게스트 재료>>
발광층(303)에 사용될 수 있는 형광성 화합물의 예를 제시한다. 청색 발광 재료의 예로는, 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), 및 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민 (약칭: PCBAPA)이 있다. 녹색 발광 재료의 예로는, 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), 및 N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민 (약칭: DPhAPhA)이 있다. 황색 발광 재료의 예로는, 루브렌 및 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센 (약칭: BPT)이 있다. 적색 발광 재료의 예로는, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민 (약칭: p-mPhTD) 및 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-α]플루오란텐-3,10-디아민 (약칭: p-mPhAFD)이 있다.
발광층(303)에 사용될 수 있는 인광성 화합물의 예를 제시한다. 예를 들어, 440 nm 내지 520 nm에 발광 피크를 갖는 인광성 화합물이 제시되며, 그의 예는 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-디메틸페닐)-4H-1,2,4-트리아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III) (약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-디페닐-4H-1,2,4-트리아졸레이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(Mptz)3]), 및 트리스[4-(3-비페닐)-5-이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트리아졸레이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]) 등의 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트리아졸레이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]) 및 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트리아졸레이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등의 1H-트리아졸 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, fac-트리스[1-(2,6-디이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III) (약칭: [Ir(iPrpmi)3]) 및 트리스[3-(2,6-디메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등의 이미다졸 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 및 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III) 테트라키스(1-피라졸릴)보레이트 (약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III) 피콜리네이트 (약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III) 피콜리네이트 (약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 및 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III) 아세틸아세토네이트 (약칭: FIracac) 등의 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기금속 이리듐 착체를 포함한다. 상기 제시된 재료 중에서도, 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체는 높은 신뢰성 및 높은 발광 효율을 가지며, 따라서 특히 바람직하다.
520 nm 내지 600 nm에 발광 피크를 갖는 인광성 화합물의 예는, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[4-(2-노르보르닐)-6-페닐피리미디네이토]이리듐(III) (엔도 및 엑소 혼합물) (약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-디페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등의 피리미딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]) 및 (아세틸아세토네이토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III) (약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III) 아세틸아세토네이트 (약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III) 아세틸아세토네이트 (약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III) (약칭: [Ir(pq)3]), 및 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III) 아세틸아세토네이트 (약칭: [Ir(pq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 및 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)테르븀(III) (약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 포함한다. 상기 재료 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율이 뛰어나게 높기 때문에 특히 바람직하다.
600 nm 내지 700 nm에 발광 피크를 갖는 인광성 화합물의 예는, (디이소부티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](디피발로일메타네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 및 비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](디피발로일메타네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(dlnpm)2(dpm)]) 등의 피리미딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트리페닐피라지네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트리페닐피라지네이토)(디피발로일메타네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III) (약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 트리스(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III) (약칭: [Ir(piq)3]) 및 비스(1-페닐이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III) 아세틸아세토네이트 (약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II) (약칭: PtOEP) 등의 백금 착체, 및 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III) (약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]) 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III) (약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 포함한다. 상기 제시된 재료 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율이 뛰어나게 높으며, 따라서 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기금속 이리듐 착체는 바람직한 색도를 갖는 적색 발광을 제공할 수 있다.
대안적으로, 발광층(303)에는 고분자 화합물이 사용될 수 있다. 청색 발광 재료의 예는, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일) (약칭: POF), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)] (약칭: PF-DMOP), 및 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-코-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]} (약칭: TAB-PFH)을 포함한다. 녹색 발광 재료의 예는, 폴리(p-페닐렌비닐렌) (약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-알트-코-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)] (약칭: PFBT), 및 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-알트-코-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)]을 포함한다. 주황색 내지 적색 발광 재료의 예는, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌] (약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-알트-코-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 및 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-알트-코-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]} (약칭: CN-PPV-DPD)을 포함한다.
<정공 수송층>
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유한다.
정공 수송성이 높은 물질로서는 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이 바람직하고, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이 특히 바람직하다.
정공 수송층(302)에는, 발광층(303)에 적용가능한 물질의 예로서 기재된 정공을 수용하기 쉬운 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센 (약칭: t-BuDNA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센 (약칭: DNA), 또는 9,10-디페닐안트라센 (약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화수소 화합물도 사용할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유한다.
전자 수송성이 높은 물질로서는, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이 바람직하고, 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이 특히 바람직하다.
전자 수송층(304)에는, 발광층(303)에 적용가능한 물질의 예로서 기재된 전자를 수용하기 쉬운 임의의 화합물을 사용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 물질을 함유한다.
정공 주입성이 높은 물질의 예는, 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 포함한다.
대안적으로, 프탈로시아닌 (약칭: H2Pc) 또는 구리(II) 프탈로시아닌 (약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계 화합물을 사용할 수 있다.
또한 대안적으로, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠 (약칭: DPA3B), PCzPCA1, PCzPCA2, 또는 PCzPCN1 등의 저분자 유기 화합물인 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다.
또한 대안적으로, PVK, PVTPA, PTPDMA, 또는 Poly-TPD 등의 고분자 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산) (PEDOT/PSS) 또는 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산) (PAni/PSS) 등의 산이 첨가된 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
정공 주입층(301)은 전하 생성 영역으로서 기능할 수 있다. 양극과 접하는 정공 주입층(301)이 전하 생성 영역으로서 기능하는 경우에는, 일함수와 상관 없이 임의의 각종 도전성 재료를 해당 양극에 사용할 수 있다. 전하 생성 영역에 함유되는 재료에 대해서는 후술한다.
<전자 주입층>
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 함유한다.
전자 주입성이 높은 물질의 예는, 리튬, 세슘, 칼슘, 산화리튬, 탄산리튬, 탄산세슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘 및 불화에르븀 등의, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 및 그의 화합물 (예를 들어, 그의 산화물, 그의 탄산염, 및 그의 할로겐화물)을 포함한다.
전자 주입층(305)은 전하 생성 영역으로서 기능할 수 있다. 음극과 접하는 전자 주입층(305)이 전하 생성 영역으로서 기능하는 경우에는, 일함수와 상관 없이 임의의 각종 도전성 재료를 해당 음극에 사용할 수 있다. 전하 생성 영역에 함유되는 재료에 대해서는 후술할 것이다.
<전하 생성 영역>
전하 생성 영역은 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체 (수용체)가 첨가된 구조, 또는 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체 (공여체)가 첨가된 구조일 수 있다. 대안적으로, 이들 구조는 적층될 수도 있다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물의 예로서는 정공 수송층에 사용될 수 있는 상기 재료를 들 수 있고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물의 예로서는 전자 수송층에 사용될 수 있는 상기 재료를 들 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는, 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 주기율표의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간 및 산화레늄은 그의 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정하고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 전자 공여체로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소 주기율표의 제2족 또는 제13족에 속하는 금속, 또는 그의 산화물 또는 탄산염을 사용하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용할 수 있다.
EL 층(203) 및 중간층(207)에 포함되는 상기 기재된 층은, 개별적으로 증착 방법 (진공 증착 방법 포함), 전사 방법, 인쇄 방법, 잉크젯 방법, 코팅 방법 등의 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다.
본 실시형태는 임의의 다른 실시형태와 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치에 대해서 도 2의 (A) 및 (B) 및 도 3의 (A) 내지 (C)를 사용하여 설명할 것이다. 본 실시형태의 발광 장치는 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자를 포함한다. 해당 발광 소자는 장수명이기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치가 제공될 수 있다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 도시하는 평면도이며, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 일점쇄선 A-B를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시형태의 발광 장치에서는, 지지 기판(401), 밀봉 기판(405) 및 밀봉재(407)에 의해 둘러싸인 공간(415) 내에 발광 소자(403)가 제공된다. 발광 소자(403)는 보텀 에미션 구조의 유기 EL 소자이며, 구체적으로는 지지 기판(401) 위에 가시광을 투과하는 제1 전극(421)이 제공되고, 제1 전극(421) 위에 EL 층(423)이 제공되고, EL 층(423) 위에 가시광을 반사하는 제2 전극(425)이 제공된다. EL 층(423)은 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물을 함유한다.
제1 단자(409a)는 보조 배선(417) 및 제 1의 전극(421)과 전기적으로 접속된다. 제1 전극(421) 위에는, 보조 배선(417)과 중첩되는 영역에 절연층(419)이 제공된다. 제1 단자(409a)는 절연층(419)에 의해 제2 전극(425)과 전기적으로 절연된다. 제2 단자(409b)는 제2 전극(425)과 전기적으로 접속된다. 본 실시형태에서는 보조 배선(417) 위에 제1 전극(421)이 형성되어 있지만, 제1 전극(421) 위에 보조 배선(417)이 형성될 수도 있다는 것에 유의한다.
지지 기판(401)과 대기 사이의 계면에 광 취출 구조(411a)가 제공되는 것이 바람직하다. 대기와 지지 기판(401) 사이의 계면에 광 취출 구조(411a)가 제공되면, 전반사로 인해 대기로 취출될 수 없는 광을 저감하여, 발광 장치의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(403)와 지지 기판(401) 사이의 계면에 광 취출 구조(411b)를 갖는 것이 바람직하다. 광 취출 구조(411b)가 요철을 갖는 경우에, 광 취출 구조(411b)와 제1 전극(421) 사이에 평탄화층(413)이 제공되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 전극(421)을 평탄한 막으로 할 수 있고, 요철로 인한 EL 층(423)에서의 제1 전극(421)의 누설 전류의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 평탄화층(413)과 지지 기판(401) 사이의 계면에서의 광 취출 구조(411b) 때문에, 전반사로 인해 대기로 취출될 수 없는 광을 저감하여, 발광 장치의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
광 취출 구조(411a) 및 광 취출 구조(411b)의 재료로서는, 예를 들어 수지를 사용할 수 있다. 대안적으로, 광 취출 구조(411a) 및 광 취출 구조(411b)에는, 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이, 요철 표면 구조가 제공된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 지지 기판(401)에 상기 렌즈 또는 필름을, 지지 기판(401) 또는 해당 렌즈 또는 필름과 동일한 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 접착시킴으로써, 광 취출 구조(411a) 및 광 취출 구조(411b)를 형성할 수 있다.
제1 전극(421)과 접하는 평탄화층(413)의 표면은, 광 취출 구조(411b)와 접하는 평탄화층(413)의 표면보다 평탄하다. 평탄화층(413)의 재료로서는, 투광성을 갖고 고굴절률인 유리, 액체, 수지 등을 사용할 수 있다.
도 3의 (A)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 도시하는 평면도이며, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)를 일점쇄선 C-D를 따라 절단한 단면도이며, 도 3의 (C)는 발광부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
본 실시형태의 액티브 매트릭스형 발광 장치는, 지지 기판(501) 위에 발광부(551) (그의 단면은 도 3의 (B) 및 (C)에 각각 발광부(551a) 및 발광부(551b)로서 나타냄), 구동 회로부(552) (게이트측 구동 회로부), 구동 회로부(553) (소스측 구동 회로부) 및 밀봉재(507)를 포함한다. 발광부(551) 및 구동 회로부(552 및 553)는 지지 기판(501), 밀봉 기판(505) 및 밀봉재(507)에 의해 둘러싸인 공간(515) 내에 밀봉된다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 장치에는, 구분 도포 방법, 컬러 필터 방법 및 색변환 방법 중 임의의 것을 적용할 수 있다. 도 3의 (B)는 컬러 필터 방법에 의해 제작된 발광부(551a)를 나타내고, 도 3의 (C)는 구분 도포 방법에 의해 제작된 발광부(551b)를 나타낸다.
각각의 발광부(551a) 및 발광부(551b)는, 각각 스위칭 트랜지스터(541a)와, 전류 제어 트랜지스터(541b)와, 트랜지스터(541b)의 배선 (소스 전극 또는 드레인 전극)과 전기적으로 접속된 제2 전극(525)을 포함하는 복수의 발광 유닛을 포함한다.
발광부(551a)에 포함된 발광 소자(503)는 보텀 에미션 구조이며, 가시광을 투과하는 제1 전극(521)과, EL 층(523)과, 제2 전극(525)을 포함한다. 또한, 제1 전극(521)의 단부를 피복하도록 격벽(519)이 형성되어 있다.
발광부(551b)에 포함된 발광 소자(504)는 톱 에미션 구조이며, 제1 전극(561)과, EL 층(563)과, 가시광을 투과하는 제2 전극(565)을 포함한다. 또한, 제1 전극(561)의 단부를 피복하도록 격벽(519)이 형성되어 있다. EL 층(563)에서, 적어도 발광 소자에 따라 가변성인 재료를 함유하는 층 (예를 들어, 발광층)은 구분 도포된다.
지지 기판(501) 위에는, 외부로부터의 신호 (예를 들어, 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호) 또는 전위를 구동 회로부(552 또는 553)로 발신하는, 외부 입력 단자와 접속하기 위한 인출 배선(517)이 제공된다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 가요성 인쇄 회로 (FPC)(509)가 제공된 예가 기재되어 있다.
구동 회로부(552 및 553)는 복수의 트랜지스터를 포함한다. 도 3의 (B)는 구동 회로부(552) 내의 2개의 트랜지스터 (트랜지스터(542 및 543))를 나타낸다.
공정 수순 수의 증가를 방지하기 위해, 인출 배선(517)은 발광부 또는 구동 회로부에서의 전극 또는 배선과 동일한 재료 및 동일한 수순(들)을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시형태에는, 인출 배선(517)이 발광부(551) 및 구동 회로부(552)에 포함된 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 재료 및 동일한 수순(들)을 사용하여 형성된 예가 기재되어 있다.
도 3의 (B)에서, 밀봉재(507)는 인출 배선(517) 위의 제1 절연층(511)과 접한다. 밀봉재(507)는 일부 경우에 금속과의 접착성이 낮다. 따라서, 밀봉재(507)는 인출 배선(517) 위의 무기 절연막과 접하는 것이 바람직하다. 이러한 구조는 밀봉성이 높고, 접착성이 높고, 신뢰성이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다. 무기 절연막의 예는, 금속 및 반도체의 산화물 막, 금속 및 반도체의 질화물 막, 및 금속 및 반도체의 산화질화물 막, 구체적으로는 산화실리콘 막, 질화실리콘 막, 산화질화실리콘 막, 질화산화실리콘 막, 산화알루미늄 막, 산화티타늄 막 등을 포함한다.
제1 절연층(511)은 트랜지스터에서 반도체로의 불순물의 확산을 억제하는 효과를 발휘한다. 제2 절연층(513)으로서는, 트랜지스터로 인한 표면 요철을 저감하기 위해 평탄화 기능을 갖는 절연막을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태의 발광 장치에 사용되는 트랜지스터의 구조 및 재료는 특별히 한정되지는 않는다. 톱 게이트형 트랜지스터가 사용될 수도 있고, 역 스태거형 트랜지스터 등의 보텀 게이트형 트랜지스터가 사용될 수도 있다. 트랜지스터는 채널 에치형 트랜지스터 또는 채널 보호형 트랜지스터일 수 있다. ｎ-채널형 트랜지스터가 사용될 수도 있고, p-채널형 트랜지스터가 사용될 수도 있다.
반도체 층은 실리콘 또는 산화물 반도체를 사용하여 형성될 수 있다. 트랜지스터는 오프 전류가 낮도록 반도체 층에 In-Ga-Zn계 금속 산화물인 산화물 반도체를 사용하여 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 경우에 발광 소자의 오프 누설 전류가 억제될 수 있다는 것에 유의한다.
도 3의 (B)에 나타낸 밀봉 기판(505)에는, 발광 소자(503) (그의 발광 영역)과 중첩되는 위치에 착색층으로서의 컬러 필터(533)가 제공되고, 또한 격벽(519)과 중첩되는 위치에 블랙 매트릭스(531)가 제공되어 있다. 또한, 컬러 필터(533) 및 블랙 매트릭스(531)를 피복하도록 오버코트 층(535)이 제공되어 있다. 도 3의 (C)에 나타낸 밀봉 기판(505)에는 건조제(506)가 제공되어 있다.
본 실시형태는 임의의 다른 실시형태와 적절하게 조합될 수 있다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 적용한 전자 장치 및 조명 장치의 일례에 대해서 도 4의 (A) 내지 (E) 및 도 5의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 장치는 각각 표시부에 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 포함한다. 본 실시형태의 조명 장치는 각각 발광부 (조명부)에 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 적용함으로써, 신뢰성이 높은 전자 장치 및 신뢰성이 높은 조명 장치가 제공될 수 있다.
발광 장치를 적용한 전자 장치의 예로는, 텔레비전 장치 (TV 또는 텔레비전 수신기로도 지칭됨), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라 및 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화 (휴대용 전화 장치로도 지칭됨), 휴대형 게임기, 휴대형 정보 단말기, 음향 재생 장치, 핀-볼기 등의 대형 게임기 등이 있다. 이들 전자 장치 및 조명 장치의 구체예를 도 4의 (A) 내지 (E) 및 도 5의 (A) 및 (B)에 도시한다.
도 4의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸다. 텔레비전 장치(7100)에서는 하우징(7101)에 표시부(7102)가 내장되어 있다. 표시부(7102)는 영상을 표시하는 것이 가능하다. 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치는 표시부(7102)에 사용될 수 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7103)에 의해 하우징(7101)이 지지되어 있다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 제공된 동작 스위치 또는 별도의 원격 제어기(7111)에 의해 동작될 수 있다. 원격 제어기(7111)의 동작 키로, 채널 및 음량의 제어를 행할 수 있고, 표시부(7102) 위에 표시되는 영상을 제어할 수 있다. 원격 제어기(7111)에는, 해당 원격 제어기(7111)로부터 출력된 데이터를 표시하기 위한 표시부가 제공될 수 있다.
텔레비전 장치(7100)에는 수신기 및 모뎀 등이 제공된다는 것에 유의한다. 수신기의 사용으로, 일반 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있다. 또한, 텔레비전 장치가 모뎀을 개재하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크와 접속하는 경우에는, 일방향 (송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향 (송신자와 수신자 사이, 또는 수신자들 사이)의 정보 통신을 행할 수 있다.
도 4의 (B)는 컴퓨터의 일례를 나타낸다. 컴퓨터(7200)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 장치(7206) 등을 포함한다. 컴퓨터는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다는 것에 유의한다.
도 4의 (C)는 휴대형 게임기의 일례를 나타낸다. 휴대형 게임기(7300)는 하우징(7301a) 및 하우징(7301b)인 2개의 하우징을 가지며, 이들은 연결부(7302)를 사용하여 휴대형 게임기를 개폐할 수 있도록 연결되어 있다. 하우징(7301a)에는 표시부(7303a)가 내장되고, 하우징(7301b)에는 표시부(7303b가 내장되고 있다. 또한, 도 4의 (C)에 나타낸 휴대형 게임기는, 스피커부(7304), 기록 매체 삽입부(7305), 동작 키(7306), 접속 단자(7307), 센서(7308) (힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전 수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 센서), LED 램프, 마이크로폰 등을 포함한다. 물론, 휴대형 게임기의 구조는 적어도 표시부(7303a) 또는 표시부 (7303b) 중 한쪽 또는 양쪽에 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치가 사용되는 한, 상기 구조로 한정되지는 않으며, 기타 부속설비를 적절하게 포함할 수 있다. 도 4의 (C)에 나타낸 휴대형 게임기는 기록 매체에 축적된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부 위에 표시하는 기능, 및 다른 휴대형 게임기와 무선 통신으로 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 도 4의 (C)에 나타낸 휴대형 게임기의 기능은 이에 한정되지는 않으며, 각종 기능을 가질 수 있다는 것에 유의한다.
도 4의 (D)는 휴대 전화의 일례를 나타낸다. 휴대 전화(7400)에는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402), 동작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등이 제공되어 있다. 휴대 전화(7400)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다는 것에 유의한다.
도 4의 (D)에 나타낸 휴대 전화(7400)의 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하는 경우에, 데이터가 휴대 전화에 입력될 수 있다. 또한, 전화를 거는 것 및 이메일을 작성하는 것 등의 동작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 행할 수 있다.
주로 3개의 표시부(7402)의 화면 모드가 존재한다. 제1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이며, 제3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 조합된 표시 및 입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 선택하여, 화면 위에 표시된 문자를 입력할 수 있다.
휴대 전화(7400) 내부에 자이로스코프 센서, 또는 기울기를 검출하기 위한 가속도 센서 등의 센서를 포함하는 감지 장치가 제공되는 경우에, 휴대 전화(7400)의 방향 (휴대 전화(7400)가 가로 모드 또는 세로 모드에 대해 수평 또는 수직으로 놓여 있는지)을 판단함으로써 표시부(7402)의 화면 위의 표시를 자동으로 전환할 수 있다.
화면 모드의 전환은, 표시부(7402) 위의 터치, 또는 하우징(7401)의 동작 버튼(7403)의 동작에 의해 행해진다. 화면 모드는 표시부(7402) 위에 표시되는 화상의 종류에 따라 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 표시부 위에 표시되는 화상 신호가 동화상 데이터 신호라면, 화면 모드를 표시 모드로 스위칭한다. 상기 신호가 텍스트 데이터라면, 표시 모드를 입력 모드로 스위칭한다.
또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서에 의해 검출되는 신호를 검출하고, 표시부(7402) 위의 터치에 의한 입력이 일정 기간 동안 행해지지 않은 경우에, 화면 모드는 입력 모드로부터 표시 모드로 전환되도록 제어될 수 있다.
표시부(7402)는 화상 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 의해 손바닥 또는 손가락으로 터치하면서 장문, 지문 등의 화상을 촬영하여, 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 방출하는 백라이트 또는 감지용 광원을 사용하는 경우에는, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등의 화상을 촬영할 수도 있다.
도 4의 (E)는 절첩가능한 태블릿형 단말기 (개방한 상태)의 일례를 나타낸다. 태블릿형 단말기(7500)는 하우징(7501a), 하우징(7501b), 표시부(7502a) 및 표시부(7502b)를 포함한다. 하우징(7501a)과 하우징(7501b)은 축부(7503)에 의해 접속되고, 해당 축부(7503)를 축으로서 사용하여 개폐될 수 있다. 하우징(7501a)은 전원(7504), 동작 키(7505), 스피커(7506) 등을 포함한다. 태블릿형 단말기(7500)는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 표시부(7502a) 또는 표시부(7502b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다는 것에 유의한다.
표시부(7502a) 또는 표시부(7502b)의 일부가 터치 패널의 영역으로 사용될 수 있으며, 여기서 데이터는 표시된 동작 키를 터치함으로써 입력될 수 있다. 표시부(7502a)의 전체 영역 위에 키보드 버튼을 표시시켜 표시부(7502a)를 터치 패널로서 사용할 수도 있고, 표시부(7502b)를 표시 화면으로서 사용할 수도 있다.
도 5의 (A)에 나타낸 실내 조명 장치(7601), 롤형 조명 장치(7602), 탁상 조명 장치(7603) 및 면상 조명 장치(7604)는, 각각 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치를 포함하는 조명 장치의 일례이다. 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적 조명 장치로서 사용될 수 있다. 또한, 발광 장치는 두께가 얇기 때문에, 발광 장치를 벽 위에 설치할 수도 있다.
도 5의 (B)에 나타낸 탁상 조명 장치는 조명부(7701), 지주(7703), 지지대(7705) 등을 포함한다. 조명부(7701)에는 본 발명의 일 실시형태의 발광 장치가 사용된다. 본 발명의 일 실시형태에서는, 발광부가 곡면을 갖는 조명 장치, 또는 가요성 조명부를 포함하는 조명 장치를 실현할 수 있다. 이와 같이 가요성 발광 장치를 조명 장치에 사용함으로써, 자동차의 천장 또는 대시보드 등의 곡면을 갖는 장소에도 조명 장치가 제공되는 것이 가능해질 뿐만 아니라, 조명 장치의 설계 자유도가 향상된다.
본 실시형태는 임의의 다른 실시형태와 적절하게 조합될 수 있다.
[실시예 1]
(합성예 1)
본 실시예에서는 하기 구조 화학식 (201)에 의해 나타내어진 2-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-6-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfPDBq)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
Figure 112015040656832-pct00018
2mBnfPDBq의 합성 반응식 (B-1)을 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00019
100 mL 3구 플라스크에 2-클로로디벤조[f,h]퀴녹살린 0.60 g (2.3 mmol), 3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-6-일)페닐보론산 0.80 g (2.4 mmol), 톨루엔 25 mL, 에탄올 3.0 mL, 2.0M 탄산칼륨 수용액 4.0 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압 하에 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 80 mg (69 μmol)을 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 기류 하에 80℃에서 8시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 플라스크 내에 석출한 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 이 고체를 물에 첨가하고, 초음파를 조사하고, 이어서 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 유사한 방식으로, 이 고체를 에탄올에 첨가하고, 초음파를 조사하고, 이어서 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 생성된 고체의 톨루엔 용액을 알루미나 및 셀라이트(Celite) (와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈, 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 제조, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 생성된 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 또한, 이 고체를 톨루엔으로부터 재결정을 행한 바, 백색 분말 0.90 g을 수율 71%로 얻었다.
목적물인 백색 분말 0.89 g을 트레인 서블리메이션 방법에 의해 정제하였다. 승화 정제는 압력 1.9 Pa 하에 아르곤 유량 10 mL/min을 사용하여 목적물을 290℃에서 17시간 가열함으로써 행하였다. 승화 정제 결과, 목적물의 백색 분말 0.70 g이 회수율 78%로 제공되었다.
핵 자기 공명 (NMR) 분광분석법에 의해 이 화합물이 목적물인 2mBnfPDBq인 것을 확인하였다.
상기 물질의 1H NMR 데이터는 하기와 같다:
Figure 112015040656832-pct00020
또한, 1H NMR 차트를 도 6의 (A) 및 (B)에 나타낸다. 도 6의 (B)는 도 6의 (A)에서의 7.00 ppm 내지 10.0 ppm 범위를 확대부를 나타내는 차트인 것에 유의한다.
또한, 도 7의 (A)는 2mBnfPDBq의 톨루엔 용액 중 2mBnfPDBq의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 7의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 8의 (A)는 2mBnfPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 8의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외-가시선 분광광도계 (V550, JASCO 코포레이션(JASCO Corporation) 제조)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판 위에 증착시킴으로써 제조된 샘플을 사용하여 측정을 행하였다. 도면은
석영 셀 및 용액의 흡수 스펙트럼으로부터 석영 및 톨루엔의 흡수 스펙트럼을 차감함으로써 계산된 용액의 흡수 스펙트럼, 및 석영 기판 및 박막의 흡수 스펙트럼으로부터 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 차감함으로써 계산된 박막의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 7의 (A) 및 (B) 및 도 8의 (A) 및 (B)에서, 횡축은 파장 (nm), 종축은 강도 (임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에, 353 nm 및 374 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 386 nm 및 406 nm (여기 파장: 374 nm)에서 관측되었다. 박막의 경우에, 212 nm, 265 nm, 315 nm, 365 nm 및 383 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 440 nm (여기 파장: 381 nm)에서 관측되었다.
또한, 2mBnfPDBq, 및 하기 실시예 2의 비교 발광 소자 2에 포함된 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mDBFPDBq-II)에 대해 열중량측정-시차 열 분석 (TG-DTA)을 행하였다. 측정은 고진공 차동형 시차 열 저울 (브루커 에이엑스에스 가부시키가이샤(Bruker AXS K.K.) 제조, TG/DTA 2410SA)을 사용함으로써 행하였다. 상압에서 승온 속도 10℃/min으로 질소 기류 (유량: 200 mL/min) 하에 측정한 바, 중량과 온도 사이의 관계 (열중량측정법)로부터, 2mDBFPDBq-II의 5% 중량 감소 온도 및 융점은 각각 426℃ 및 248℃였다. 2mBnfPDBq의 5% 중량 감소 온도 및 융점은 각각 454℃ 및 265℃이며, 2mDBFPDBq-II의 것보다 높았다. 이로부터, 2mBnfPDBq는 2mDBFPDBq-II에 비해 내열성이 양호한 것으로 나타났다.
또한, 2mBnfPDBq에 대해 액체 크로마토그래피 질량 분광분석법 (LC/MS)에 의해 질량 분광 (MS) 분석을 행하였다.
LC/MS에 의한 분석은 액퀴티(Acquity) UPLC (워터스 코포레이션(Waters Corporation) 제조) 및 제보(Xevo) G2 Tof MS (워터스 코포레이션 제조)를 사용함으로써 행하였다. MS 분석에서는, 전기분무 이온화 (ESI) 방법에 의해 이온화를 행하였다. 이때, 캐필러리 전압 및 샘플 콘 전압은 각각 3.0 kV 및 30 V로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 행하였다. 상기 조건 하에 이온화를 겪은 성분을 충돌 셀 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 생성물 이온으로 해리시켰다. 아르곤으로의 충돌을 위한 에너지 (충돌 에너지)는 50 eV로 하였다. 측정을 위한 질량 범위는 m/z = 100-1200으로 하였다. 도 9의 (A) 및 (B)에 측정 결과를 나타낸다.
도 9의 (A) 및 (B)에서, 충돌 에너지가 50 eV인 경우에, 수소 이온 및 동위체의 존재 및 부재에 기인하여, 주로 m/z = 523 부근에서 2mBnfPDBq의 전구체 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되었다. 또한, 수소 이온 및 동위체의 존재 및 부재에 기인하여, 주로 각각 m/z = 165, m/z = 177 , m/z = 202, m/z = 229, m/z = 305 및 m/z = 496 부근에서 생성물 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되었다. 도 9의 (A) 및 (B)의 결과는 특징적으로 2mBnfPDBq에서 유래하며, 따라서 혼합물 중에 함유된 2mBnfPDBq의 확인하는데 있어서 중요한 데이터로서 간주될 수 있다.
m/z = 496 부근의 피크는 2mBnfPDBq에서의 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리로부터 1개의 C 원자 및 1개의 N 원자가 이탈한 상태인, 양이온의 생성물 이온에서 유래하는 것으로 추정되며, 이는 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 특징 중 하나이다. 특히, 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리의 2-위치에 치환기 (2mBnfPDBq에서는, 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격에 결합된 페닐 골격)가 결합된 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 특징 중 하나이다.
m/z = 229 부근의 피크는 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리와 같은 디아자트리페닐레닐 기의 양이온의 생성물 이온에서 유래하는 것으로 추정되지만, m/z = 202, m/z = 177 및 m/z = 165 부근의 피크가 또한 검출되며, 이는 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물인 2mBnfPDBq가 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리를 포함한다는 것을 시사한다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대해서 도 10을 참조하여 설명할 것이다. 본 실시예에 사용된 재료의 화학식을 하기에 나타낸다. 상기 나타낸 재료의 화학식은 생략한다는 것에 유의한다.
Figure 112015040656832-pct00021
이하에, 본 실시예의 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 제작 방법을 설명할 것이다.
(발광 소자 1)
유리 기판(1100) 위에 실리콘을 함유하는 인듐 주석 산화물 (ITSO)의 막을 스퍼터링 방법에 의해 성막함으로써, 양극으로서 기능하는 제1 전극(1101)을 형성하였다. 그의 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm × 2 mm로 하였다.
이어서, 유리 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 유리 기판(1100)의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성시킨 후, UV-오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4 Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치에 유리 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성을 행한 후, 유리 기판(1100)을 30분 정도 냉각시켰다.
이어서, 제1 전극(1101)이 형성된 표면이 하방을 향하도록, 제1 전극(1101)이 형성된 유리 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시켰다. 10-4 Pa 정도까지 감압시킨 후, 제1 전극(1101) 위에 4,4',4"-(1,3,5-벤젠트리일)트리(디벤조티오펜) (약칭: DBT3P-II)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착에 의해 증착시켜, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 정공 주입층(1111)의 두께는 40 nm로 하고, DBT3P-II 대 산화몰리브덴의 중량비는 4:2 (= DBT3P-II: 산화몰리브덴)이도록 조절하였다. 공증착 방법이란, 하나의 처리실 내에서, 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착 방법을 지칭한다는 것에 유의한다.
이어서, 정공 주입층(1111) 위에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민 (약칭: BPAFLP)의 막을 20 nm의 두께로 성막하여, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 2mBnfPDBq, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: NPB) 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-디페닐피리미디네이토)이리듐(III) (약칭: [Ir(dppm)2(acac)])을 공증착하여, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서, 2mBnfPDBq 대 NPB 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.05 (= 2mBnfPDBq: NPB: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하였다. 발광층(1113)의 두께는 40 nm로 하였다.
이어서, 발광층(1113) 위에, 2mBnfPDBq의 10 nm 두께의 막을 성막하고, 바소페난트롤린 (약칭: BPhen)의 20 nm 두께의 막을 성막하함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후, 전자 수송층(1114) 위에, 불화리튬 (LiF)의 막을 1 nm의 두께로 증착에 의해 성막하여, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 알루미늄을 200 nm의 두께로 증착에 의해 증착시켜 음극으로서 기능하는 제2 전극(1103)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
상기 증착 수순 모두에서, 증착은 저항 가열 방법을 사용함으로써 행하였다는 것에 유의한다.
(비교 발광 소자 2)
비교 발광 소자 2의 발광층(1113)은 2mDBFPDBq-II, NPB 및 [Ir(dppm)2(acac)]를 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, 2mDBFPDBq-II 대 NPB 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비는 0.8:0.2:0.05 (= 2mDBFPDBq-II: NPB: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하였다. 발광층(1113)의 두께는 40 nm로 하였다.
비교 발광 소자 2의 전자 수송층(1114)은 2mDBFPDBq-II를 10 nm의 두께로 증착시키고, 또한 BPhen을 20 nm의 두께로 증착시킴으로써 형성하였다. 발광층(1113) 및 전자 수송층(1114) 이외의 성분은 발광 소자 1과 유사한 방식으로 형성하였다.
본 실시예의 상기 기재된 바와 같이 제작된 발광 소자의 소자 구조를 하기 표 1에 나타낸다.
<표 1>
Figure 112015040656832-pct00022
본 실시예의 발광 소자를 대기에 노출되지 않도록, 질소 분위기 하의 글로브 박스 내에서 각각 밀봉하였다. 그 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대해 측정을 행하였다. 측정은 실온 (25 ℃로 유지된 분위기)에서 행하였다는 것에 유의한다.
발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 도 11에 나타낸다. 도 11에서, 횡축은 전류 밀도 (mA/cm2)를, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 12에 나타낸다. 도 12에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 휘도-전류 효율 특성을 도 13에 나타낸다. 도 13에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 전류 효율 (cd/A)을 나타낸다. 전압-전류 특성을 도 14에 도시한다. 도 14에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 전류 (mA)를 나타낸다. 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 15에 나타낸다. 도 15에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 외부 양자 효율 (%)을 나타낸다. 발광 소자 1의 휘도 900 cd/m2에서의 전압 (V), 전류 밀도 (mA/cm2), CIE 색도 좌표 (x, y), 전류 효율 (cd/A), 전력 효율 (lm/W) 및 외부 양자 효율 (%)을 하기 표 2에 나타낸다.
<표 2>
Figure 112015040656832-pct00023
발광 소자 1의 900 cd/m2의 휘도에서의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 (0.57, 0.43)이며, 발광 소자 1은 주황색 발광을 나타냈다. 비교 발광 소자 2의 700 cd/m2의 휘도에서의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 (0.56, 0.43)이며, 비교 발광 소자 2는 주황색 발광을 나타냈다. 이들 결과로부터, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2로부터 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래하는 주황색 발광이 제공되는 것을 알았다.
동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 1은 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 것을 알았다.
발광 소자의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험에서는, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건 하에서 발광 소자를 구동했을 때의 휘도 경시 변화를 측정하였다. 초기 휘도를 100%로 하고, 휘도가 90% 미만일 때까지의 시간의 길이는 발광 소자 1에서 380시간이며, 이는 비교 발광 소자 2의 것 (315시간)보다 1.2배만큼 길었다. 비교 발광 소자 2의 동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 1의 것과 동등했다는 것에 유의한다.
본 실시예로부터, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 비교 발광 소자의 발광 효율과 동등한 발광 효율을 가질 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자는 비교 발광 소자보다 수명이 더 길고, 신뢰성이 높은 것으로 밝혀졌다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대해서 도 10을 사용하여 설명할 것이다. 본 실시예에 사용된 재료의 화학식을 하기에 나타낸다. 상기 제시된 재료의 화학식은 생략한다는 것에 유의한다.
Figure 112015040656832-pct00024
이하에, 본 실시예의 발광 소자 3의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 3)
발광 소자 3의 제작 방법은 발광 소자 1의 제작 방법과 공통적인 일부 수순을 갖는다. 여기서는, 발광 소자 1의 제작 방법과 상이한 수순만을 설명한다. 먼저, 발광 소자 3의 정공 주입층(1111)의 두께는 20 nm로 하였다.
발광 소자 3의 발광층(1113)은 2mBnfPDBq, N-(1,1'-비페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민 (약칭: PCBBiF) 및 [Ir(dppm)2(acac)]를 공증착함으로써 형성하였다. 여기서는, 2mBnfPDBq 대 PCBBiF 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비가 0.7:0.3:0.05 (= 2mBnfPDBq: PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층과, 해당 중량비가 0.8:0.2:0.05 (= 2mBnfPDBq: PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층을 적층하였다.
발광 소자 3의 전자 수송층(1114)은 2mBnfPDBq를 20 nm의 두께로 증착하고, 또한 BPhen을 15 nm의 두께로 증착함으로써 형성하였다.
본 실시예의 상기 기재된 바와 같이 제작된 발광 소자의 소자 구조를 하기 표 3에 나타낸다.
<표 3>
Figure 112015040656832-pct00025
본 실시예의 발광 소자를 대기에 노출되지 않도록, 질소 분위기 하의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다. 그 후, 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 측정은 실온 (25 ℃로 유지된 분위기)에서 행하였다는 것에 유의한다.
발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도 16에 나타낸다. 도 16에서, 횡축은 전류 밀도 (mA/cm2)를, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 17에 나타낸다. 도 17에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 휘도-전류 효율 특성을 도 18에 나타낸다. 도 18에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 전류 효율 (cd/A)을 나타낸다. 전압-전류 특성을 도 19에 나타낸다. 도 19에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 전류 (mA)를 나타낸다. 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 20에 나타낸다. 도 20에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 외부 양자 효율 (%)을 나타낸다. 발광 소자 3의 휘도 900 cd/m2에서의 전압 (V), 전류 밀도 (mA/cm2), CIE 색도 좌표 (x, y), 전류 효율 (cd/A), 전력 효율 (lm/W) 및 외부 양자 효율 (%)을 하기 표 4에 나타낸다.
<표 4>
Figure 112015040656832-pct00026
발광 소자 3의 900 cd/m2의 휘도에서의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 (0.56, 0.44)이며, 발광 소자 3은 주황색 발광을 나타냈다. 이 결과로부터, 발광 소자 3으로부터 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래하는 주황색 발광이 제공되는 것을 알았다.
동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 3은 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 것을 알았다.
또한, 발광 소자 3의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 21에 나타낸다. 도 21에서, 종축은 초기 휘도를 100%로 했을 때의 규격화 휘도 (%)를 나타내고, 횡축은 소자의 구동 시간 (h)을 나타낸다. 실온에서 행하는 신뢰성 시험에서, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건 하에서 발광 소자 3을 구동하였다. 도 21로부터, 발광 소자 3이 6400시간 후에 초기 휘도의 85%를 유지한 것을 알았다. 이 신뢰성 시험의 결과로부터, 발광 소자 3은 장수명인 것이 명확해졌다.
[실시예 4]
(합성예 2)
본 실시예에서는 하기 구조 화학식 (209)에 의해 나타내어진 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-6-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfBPDBq(6))의 합성 방법에 대해서 설명한다.
Figure 112015040656832-pct00027
2mBnfBPDBq(6)의 합성 반응식 (C-1)을 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00028
200 mL 3구 플라스크에 6-(3-브로모페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 1.1 g (3.0 mmol), 2-[3-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란-2-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린 1.4 g (3.2 mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.10 g (0.33 mmol), 톨루엔 30 mL, 에탄올 3 mL, 및 2.0M 탄산칼륨 수용액 3 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압 하에 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 아세트산팔라듐(II) 49 mg (0.22 mmol)을 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 기류 하에 80℃에서 20시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 온도를 60℃로 내리고, 톨루엔 및 물을 첨가한 다음, 10분 교반하고, 이어서 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 이 고체에 메탄올을 첨가하여 형성된 현탁액에, 초음파를 조사하고, 고체를 흡인 여과에 의해 회수하였다. 생성된 고체의 톨루엔 용액을 알루미나 및 셀라이트를 통해 흡인 여과하고, 생성된 여과액을 농축시켜 고체를 얻었다. 또한, 이 고체를 톨루엔으로부터 재결정하여, 담황색 분말 1.1 g을 수율 62%로 얻었다.
생성된 담황색 분말 1.1 g을 트레인 서블리메이션 방법에 의해 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.1 Pa 하에 아르곤 유량 5.0 mL/min을 사용하여 담황색 분말을 330℃에서 14시간 가열함으로써 행하였다. 승화 정제 결과, 담황색 분말 1.0 g이 회수율 94%로 제공되었다.
핵 자기 공명 (NMR) 분광분석법에 의해 이 화합물이 목적물인 2mBnfBPDBq(6)인 것을 확인하였다.
상기 물질의 1H NMR 데이터는 하기와 같다:
Figure 112015040656832-pct00029
또한, 1H NMR 차트를 도 22의 (A) 및 (B)에 나타낸다. 도 22의 (B)는 도 22의 (A)의 7.00 ppm 내지 10.0 ppm 범위의 확대부를 나타내는 차트인 것에 유의한다.
또한, 도 23의 (A)는 2mBnfBPDBq(6)의 톨루엔 용액 중 2mBnfBPDBq(6)의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 23의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 24의 (A)는 2mBnfBPDBq(6)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 24의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 스펙트럼은 실시예 1과 유사한 방식으로 계산되었다. 도 23의 (A) 및 (B) 및 도 24의 (A) 및 (B)에서, 횡축은 파장 (nm), 종축은 강도 (임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에, 355 nm 및 374 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 385 nm 및 405 nm (여기 파장: 362 nm)에서 관측되었다. 박막의 경우에, 264 nm, 317 nm, 366 nm 및 384 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 441 nm (여기 파장: 330 nm)에서 관측되었다.
또한, 2mBnfBPDBq(6), 및 실시예 2의 비교 발광 소자 2에 포함된 2mDBFPDBq-II의 열중량측정-시차 열 분석을 행하였다. 측정은 고진공 차동형 시차 열 저울 (브루커 에이엑스에스 가부시키가이샤 제조, TG/DTA 2410SA)을 사용함으로써 행하였다. 상압에서 승온 속도 10℃/min으로 질소 기류 (유량: 200 mL/min) 하에 측정한 바, 중량과 온도 사이의 관계 (열중량측정법)로부터, 2mDBFPDBq-II의 5% 중량 감소 온도 및 융점은 각각 426℃ 및 248℃였다. 2mBnfBPDBq(6)의 5% 중량 감소 온도 및 융점은 각각 493℃ 및 294℃이고, 이는 2mDBFPDBq-II의 것에 비해 높았다. 이로부터, 2mBnfBPDBq(6)은 2mDBFPDBq-II에 비해 내열성이 양호한 것으로 나타났다.
또한, 2mBnfBPDBq(6)에 대해 LC/MS에 의한 질량 분광 분석을 행하였다. 분석 조건은 실시예 1의 분석 조건과 마찬가지이다. 도 25의 (A) 및 (B)에 측정 결과를 나타낸다.
도 25의 (A) 및 (B)에서, 충돌 에너지가 50 eV인 경우에, 수소 이온 및 동위체의 존재 및 부재에 기인하여, 주로 m/z = 599 부근에서 2mBnfBPDBq(6)의 전구체 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되었다. 또한, 수소 이온 및 동위체의 존재 및 부재에 기인하여, 주로 각각 m/z = 165, m/z = 177, m/z = 202, m/z = 229, m/z = 381 및 m/z = 572 부근에서 생성물 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되었다. 도 25의 (A) 및 (B)의 결과는 특징적으로 2mBnfBPDBq(6)에서 유래하며, 따라서 혼합물 중에 함유된 2mBnfBPDBq(6)을 확인하는데 있어서 중요한 데이터로서 간주될 수 있다.
m/z = 572 부근의 피크는 2mBnfBPDBq(6)에서의 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리로부터 1개의 C 원자와 1개의 N 원자가 이탈한 상태인, 양이온의 생성물 이온에서 유래하는 것으로 추정되며, 이는 본 발명의 일 실시형태인 복소환 화합물의 특징 중 하나이다. 특히, 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리의 2-위치에 치환기 (2mBnfBPDBq(6)에서는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격에 결합된 비페닐 골격)가 결합된 본 발명의 일 실시형태의 복소환 화합물의 특징 중 하나이다.
m/z = 229 부근의 피크는 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리와 같은 디아자트리페닐레닐 기의 양이온의 생성물 이온에서 유래하는 것으로 추정되지만, m/z = 202, m/z = 177 및 m/z = 165 부근의 피크가 또한 검출되며, 이는 본 발명의 일 실시형태인 복소환 화합물 2mBnfBPDBq(6)이 디벤조[f,h]퀴녹살린 고리를 포함하는 것을 시사한다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대해서 도 10을 참조하여 설명할 것이다. 본 실시예에 사용된 재료는 상기 실시예에 사용된 재료와 동일하며, 여기서 그의 화학식은 생략한다.
이하에, 본 실시예의 발광 소자 4의 제작 방법을 설명할 것이다.
(발광 소자 4)
발광 소자 4는 발광층(1113) 및 전자 수송층(1114) 이외의 성분은 발광 소자 3과 유사한 방식으로 형성하였다. 여기서는, 발광 소자 3의 제작 방법과 상이한 수순만을 설명한다.
발광 소자 4의 발광층(1113)은 2mBnfBPDBq(6), PCBBiF 및 [Ir(dppm)2(acac)]를 공증착함으로써 형성하였다. 여기서는, 2mBnfBPDBq(6) 대 PCBBiF 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비가 0.7:0.3:0.05 (= 2mBnfBPDBq(6): PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층과, 해당 중량비가 0.8:0.2:0.05 (= 2mBnfBPDBq(6): PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층을 적층하였다.
발광 소자 4의 전자 수송층(1114)은 2mBnfBPDBq(6)을 20 nm 두께로 증착하고, 또한 BPhen을 10 nm 두께로 증착함으로써 형성하였다.
본 실시예의 상기 기재된 바와 같이 제작된 발광 소자의 소자 구조를 하기 표 5에 나타낸다.
<표 5>
Figure 112015040656832-pct00030
본 실시예의 발광 소자를 대기에 노출되지 않도록, 질소 분위기 하의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다. 그 후, 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 측정은 실온 (25 ℃로 유지된 분위기)에서 행하였다는 것에 유의한다.
발광 소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 도 26에 나타낸다. 도 26에서, 횡축은 전류 밀도 (mA/cm2)를, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 전압-휘도 특성을 도 27에 나타낸다. 도 27에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 휘도-전류 효율 특성을 도 28에 나타낸다. 도 28에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 전류 효율 (cd/A)을 나타낸다. 전압-전류 특성을 도 29에 나타낸다. 도 29에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 전류 (mA)를 나타낸다. 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 30에 나타낸다. 도 30에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 외부 양자 효율 (%)을 나타낸다. 발광 소자 4의 휘도 600 cd/m2에서의 전압 (V), 전류 밀도 (mA/cm2), CIE 색도 좌표 (x, y), 전류 효율 (cd/A), 전력 효율 (lm/W) 및 외부 양자 효율 (%)을 하기 표 6에 나타낸다.
<표 6>
Figure 112015040656832-pct00031
발광 소자 4의 600 cd/m2의 휘도에서의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 (0.54, 0.45)이며, 발광 소자 4는 주황색 발광을 나타냈다. 이 결과로부터, 발광 소자 4로부터 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래하는 주황색 발광이 제공되는 것을 알았다.
동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 4는 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 것을 알았다.
발광 소자 4의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 31에 나타낸다. 도 31에서, 종축은 초기 휘도를 100%로 했을 때의 규격화 휘도 (%)를 나타내고, 횡축은 소자의 구동 시간 (h)을 나타낸다. 실온에서 행하는 신뢰성 시험에서, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건 하에서 발광 소자 4를 구동하였다. 도 31로부터, 발광 소자 4가 1000시간 후에 초기 휘도의 89%를 유지한 것을 알았다. 이 신뢰성 시험의 결과로부터, 발광 소자 4는 장수명인 것이 명확해졌다.
[실시예 6]
(합성예 3)
본 실시예에서는 하기 구조 화학식에 의해 나타내어진 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-8-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴녹살린 (약칭: 2mBnfBPDBq)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
Figure 112015040656832-pct00032
<수순 1: 3-클로로-2-플루오로벤젠보론산의 합성>
수순 1의 합성 반응식 (D-1)을 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00033
500 mL 3구 플라스크에 16 g (72 mmol)의 1-브로모-3-클로로-2-플루오로벤젠을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하고, 이어서 테트라히드로푸란 200 mL를 첨가하고, 이 용액을 질소 기류 하에 -80℃로 냉각시켰다. 이 용액에, 48 mL (76 mmol)의 n-부틸리튬 (1.6 mol/L 헥산 용액)을 시린지를 사용하여 적가하고, 이어서 혼합물을 동일 온도에서 1.5시간 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 트리메틸 보레이트 9.0 mL (80 mmol)를 첨가하고, 온도를 실온으로 상승시키면서, 혼합물을 약 19시간 교반하였다. 교반 후, 생성된 용액에 약 100 mL의 1 mol/L 염산을 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 이 혼합물의 유기층을 물로 세정하고, 수층을 톨루엔으로 2회 추출하였다. 추출액과 유기층을 합하고, 포화 염화나트륨 수용액으로 세정하였다. 생성된 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시키고, 이 혼합물을 자연 여과하였다. 생성된 여과액을 농축시켜 목적물의 담황색 고체 4.5 g을 수율 35%로 얻었다.
<수순 2: 1-(3-클로로-2-플루오로페닐)-2-나프톨의 합성>
수순 2의 합성 반응식 (D-2)를 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00034
200 mL 3구 플라스크에 1-브로모-2-나프톨 5.8 g (26 mmol)과, 3-클로로-2-플루오로벤젠보론산 4.5 g (26 mmol)과, 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.40 g (1.3 mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 150 mL과 에탄올 50 mL과, 탄산칼륨 수용액 (2.0 mol/L) 21 mL를 첨가하였다. 플라스크 내를 감압시키면서 교반함으로써 혼합물을 탈기시키고, 이어서 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 아세트산팔라듐(II) 58 mg (0.26 mmol)을 첨가하고, 생성된 혼합물을 질소 기류 하에 90℃에서 7시간 교반하였다. 교반 후, 혼합물의 유기층을 물로 세정하고, 수층을 톨루엔으로 추출하였다. 유기층과 합한 추출 용액을 포화 염화나트륨 수용액으로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 생성된 혼합물을 자연 여과하고, 생성된 여과액을 농축시켜 갈색 액체를 얻었다. 생성된 액체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의해 전개 용매로서 혼합 용매 (톨루엔: 헥산 = 9:1)를 사용하여 정제하여, 목적물의 갈색 액체 3.1 g을 수율 44%로 얻었다.
<수순 3: 8-클로로 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란의 합성>
수순 3의 합성 반응식 (D-3)을 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00035
300 mL 회수용 플라스크에 1-(3-클로로-2-플루오로페닐)-2-나프톨 3.1 g (11 mmol)과, N-메틸-2-피롤리돈 70 mL과, 탄산칼륨 4.2 g (31 mmol)을 넣고, 이 혼합물을 공기 하에 150℃에서 7시간 교반하였다. 교반 후, 생성된 혼합물에 약50 mL의 물과, 약 50 mL의 염산 (1.0 mol/L)을 첨가하였다. 생성된 용액에 약 100 mL의 에틸 아세테이트를 첨가하고, 수층을 에틸 아세테이트로 3회 추출하였다. 유기층과 합한 추출 용액을 포화 탄산수소나트륨 수용액과, 포화 염화나트륨 수용액으로 세정하고, 이어서 황산마그네슘을 첨가하였다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 생성된 여과액을 농축시켜, 목적물의 담갈색 고체 2.9 g을 수율 99% 초과로 얻었다.
<수순 4: 2-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-8-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란의 합성>
수순 4의 합성 반응식 (D-4)를 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00036
200 mL 3구 플라스크에 8-클로로 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 2.5 g (10 mmol)과, 비스(피나콜레이토)디보론 2.5 g (10 mmol)과, 아세트산칼륨 2.9 g (30 mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 1,4-디옥산 50 mL를 첨가하였다. 플라스크 내를 감압시키면서 교반함으로써 혼합물을 탈기시키고, 이어서 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에, 아세트산팔라듐(II) 22 mg (0.10 mmol)과, 디(1-아다만틸)-n-부틸포스핀 71 mg (0.20 mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 18시간 환류시켰다. 환류 후, 생성된 혼합물을 흡인 여과하고, 생성된 여과액을 농축시켜, 목적물의 갈색 고체 2.5 g을 수율 73%로 얻었다.
<수순 5: 2mBnfBPDBq의 합성>
수순 5의 합성 반응식 (D-5)를 하기에 나타낸다.
Figure 112015040656832-pct00037
200 mL 3구 플라스크에 2-(3'-브로모비페닐-3-일)디벤조[f,h]퀴녹살린 1.5 g (3.2 mmol)과, 2-(벤조[b]나프토[1,2-d]푸란-8-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란 1.1 g (3.2 mmol)과, 탄산세슘 3.2 g (10 mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 16 mL를 첨가하였다. 플라스크 내를 감압시키면서 교반함으로써 혼합물을 탈기시키고, 이어서 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 34 mg (30 μmol)을 첨가하고, 생성된 혼합물을 질소 기류 하에 100℃에서 10시간 교반하였다. 생성된 혼합물에 톨루엔 약 100 mL를 첨가하고, 이어서 이 혼합물을 환류시키며, 여기서 고체가 석출되었고, 용해시켰다. 이 혼합물을 흡인 여과하고, 생성된 여과액을 정치시켜 재결정이 일어났다. 이에 따라, 목적물의 담황색 고체 1.0 g을 수율 51%로 얻었다.
담황색 고체 0.76 g을 트레인 서블리메이션 방법에 의해 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.2 Pa 하에 담황색 고체를 330℃에서 가열함으로써 행하였다. 승화 정제 결과, 담황색 고체 0.36 g이 회수율 51%로 제공되었다.
핵 자기 공명 (NMR) 분광분석법에 의해 이 화합물이 목적물인 2mBnfBPDBq인 것을 확인하였다.
상기 물질의 1H NMR 데이터는 하기와 같다:
Figure 112015040656832-pct00038
또한, 1H NMR 차트를 도 32의 (A) 및 (B)에 나타낸다. 도 32(B)는 도 32 (A)에서의 7.00 ppm 내지 10.0 ppm 범위의 확대부를 나타내는 차트인 것에 유의한다.
또한, 도 33의 (A)는 2mBnfBPDBq의 톨루엔 용액 중 2mBnfBPDBq의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 33의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 34의 (A)는 2mBnfBPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타내고, 도 34의 (B)는 그의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 스펙트럼은 실시예 1과 유사한 방식으로 계산되었다. 도 33의 (A) 및 (B) 및 도 34의 (A) 및 (B)에서, 횡축은 파장 (nm), 종축은 강도 (임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에, 355 nm 및 368 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 386 nm 및 406 nm (여기 파장: 330 nm)에서 관측되었다. 박막의 경우에, 211 nm, 259 nm, 318 nm, 329 nm, 346 nm, 369 nm 및 384 nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장 피크는 437 nm (여기 파장: 347 nm)에서 관측되었다.
[실시예 7]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 실시형태의 발광 소자에 대해서 도 10을 참조하여 설명할 것이다. 본 실시예에 사용된 재료는 상기 실시예에 사용된 재료와 동일하며, 여기서 그의 화학식은 생략한다.
이하에, 본 실시예의 발광 소자 5의 제작 방법을 설명할 것이다.
(발광 소자 5)
발광 소자 5는 발광층(1113) 및 전자 수송층(1114) 이외의 성분은 발광 소자 3과 유사한 방식으로 형성하였다. 여기서는, 발광 소자 3의 제작 방법과 상이한 수순만을 설명한다.
발광 소자 5의 발광층(1113)은 2mBnfBPDBq, PCBBiF 및 [Ir(dppm)2(acac)]를 공증착함으로써 형성하였다. 여기서는, 2mBnfBPDBq 대 PCBBiF 대 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비가 0.7:0.3:0.05 (= 2mBnfBPDBq: PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층과, 해당 중량비가 0.8:0.2:0.05 (= 2mBnfBPDBq: PCBBiF: [Ir(dppm)2(acac)])이도록 조절하여 성막한 20 nm 두께의 층을 적층하였다.
발광 소자 5의 전자 수송층(1114)은 2mBnfBPDBq를 20 nm 두께로 증착하고, 또한 BPhen을 10 nm 두께로 증착함으로써 형성하였다.
본 실시예의 상기 기재된 바와 같이 제작된 발광 소자의 소자 구조를 하기 표 7에 나타낸다.
<표 7>
Figure 112015040656832-pct00039
본 실시예의 발광 소자를 대기에 노출되지 않도록, 질소 분위기 하의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다. 그 후, 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 측정은 실온 (25 ℃로 유지된 분위기)에서 행하였다는 것에 유의한다.
발광 소자 5의 전류 밀도-휘도 특성을 도 35에 나타낸다. 도 35에서, 횡축은 전류 밀도 (mA/cm2)를, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 전압-휘도 특성을 도 36에 나타낸다. 도 36에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 휘도 (cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 37에 나타낸다. 도 37에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 전류 효율 (cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 38에 나타낸다. 도 38에서, 횡축은 전압 (V)을, 종축은 전류 (mA)를 나타낸다. 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 39에 나타낸다. 도 39에서, 횡축은 휘도 (cd/m2)를, 종축은 외부 양자 효율 (%)을 나타낸다. 발광 소자 5의 휘도 1000 cd/m2에서의 전압 (V), 전류 밀도 (mA/cm2), CIE 색도 좌표 (x, y), 전류 효율 (cd/A), 전력 효율 (lm/W) 및 외부 양자 효율 (%)을 하기 표 8에 나타낸다.
<표 8>
Figure 112015040656832-pct00040
발광 소자 5의 1000 cd/m2의 휘도에서의 CIE 색도 좌표 (x, y)는 (0.55, 0.44)이며, 발광 소자 5는 주황색 발광을 나타냈다. 이 결과로부터, 발광 소자 5로부터 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래하는 주황색 발광이 제공되는 것을 알았다.
동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 5는 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 것을 알았다.
발광 소자 5의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 40에 나타낸다. 도 40에서, 종축은 초기 휘도를 100%로 했을 때의 규격화 휘도 (%)를 나타내고, 횡축은 소자의 구동 시간 (h)을 나타낸다. 실온에서 행하는 신뢰성 시험에서, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건 하에서 발광 소자 5를 구동하였다. 도 40으로부터, 발광 소자 5가 2820시간 후에 초기 휘도의 90%를 유지한 것을 알았다. 이 신뢰성 시험의 결과로부터, 발광 소자 5는 장수명인 것이 명확해졌다.
201: 제1 전극, 203: EL 층, 203a: 제1: EL 층, 203b: 제2: EL 층, 205: 제2 전극, 207: 중간층, 301: 정공 주입층, 302: 정공 수송층, 303: 발광층, 304: 전자 수송층, 305: 전자 주입층, 401: 지지 기판, 403: 발광 소자, 405: 밀봉 기판, 407: 밀봉재, 409a: 제1 단자, 409b: 제2 단자, 411a: 광 취출 구조, 411b: 광 취출 구조, 413: 평탄화층, 415: 공간, 417: 보조 배선, 419: 절연층, 421: 제1 전극, 423: EL 층, 425: 제2 전극, 501: 지지 기판, 503: 발광 소자, 504: 발광 소자, 505: 밀봉 기판, 506: 건조제, 507: 밀봉재, 509: FPC, 511: 제1 절연층, 513: 제2 절연층, 515: 공간, 517: 배선, 519: 격벽, 521: 제1 전극, 523: EL 층, 525: 제2 전극, 531: 블랙 매트릭스, 533: 컬러 필터, 535: 오버코트층, 541a: 트랜지스터, 541b: 트랜지스터, 542: 트랜지스터, 543: 트랜지스터, 551: 발광부, 551a: 발광부, 551b: 발광부, 552: 구동 회로부, 553: 구동 회로부, 561: 제1 전극, 563: EL 층, 565: 제2 전극, 1100: 유리기판, 1101: 제1 전극, 1103: 제2 전극, 1111: 정공 주입층, 1112: 정공 수송층, 1113: 발광층, 1114: 전자 수송층, 1115: 전자 주입층, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7102: 표시부, 7103: 스탠드, 7111: 원격 제어기, 7200: 컴퓨터, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 장치, 7300: 휴대형 게임기, 7301a: 하우징, 7301b: 하우징, 7302: 연결부, 7303a: 표시부, 7303b: 표시부, 7304: 스피커부, 7305: 기록 매체 삽입부, 7306: 동작 키, 7307: 접속 단자, 7308: 센서, 7400: 휴대 전화, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 동작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 7500: 태블릿형 단말기, 7501a: 하우징, 7501b: 하우징, 7502a: 표시부, 7502b: 표시부, 7503: 축부, 7504: 전원, 7505: 동작 키, 7506: 스피커, 7601: 조명 장치, 7602: 조명 장치, 7603: 탁상 조명 장치, 7604: 면상 조명 장치, 7701: 조명부, 7703: 지주, 7705: 지지대.
본 출원은 2012년 11월 2일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 일련 번호 2012-243003을 기초로 하며, 그의 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 G0에 의해 나타내어진 복소환 화합물.
    <화학식 G0>
    Figure 112015040656832-pct00041

    상기 식에서,
    A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기를 나타내고;
    A2는 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기를 나타내고;
    Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며;
    상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐 기, 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸라닐 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 하기 화학식 G1에 의해 나타내어진 복소환 화합물.
    <화학식 G1>
    Figure 112015040656832-pct00042

    상기 식에서,
    R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는 개별적으로 수소, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 나타내고;
    Ar은 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌 기를 나타내며;
    상기 아릴 기 및 상기 아릴렌 기는 개별적으로 비치환이거나, 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기를 치환기로서 갖는다.
  7. 발광 소자로서,
    한 쌍의 전극 사이에 제1항 또는 제6항에 따른 복소환 화합물을 함유하는 층을 포함하는 발광 소자.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 한 쌍의 전극 사이에 복소환 화합물을 함유하는 층을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 복소환 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합된 복소환 화합물이고,
    상기 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 상기 벤조[b]나프토[1,2-d]푸란 골격 각각은, 상기 아릴렌 골격에 대한 결합 외에는 치환되지 않거나, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기 또는 6 내지 13개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기의 치환기를 갖는, 발광 소자.
  16. 발광 장치로서,
    제15항에 따른 발광 소자를 발광부에 포함하는 발광 장치.
  17. 전자 장치로서,
    제16항에 따른 발광 장치를 표시부에 포함하는 전자 장치.
  18. 조명 장치로서,
    제16항에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 장치.
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