KR102456659B1 - 유기 화합물, 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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츠네노리 스즈키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 내열성이 높은 유기 화합물, 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
피리딘 골격의 2위와 6위에 피리미딘 골격의 2위가 결합된 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)바이피리미딘 골격을 갖고, 상기 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)바이피리미딘 골격에 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기가 적어도 하나 결합된 구조를 갖는 유기 화합물, 및 이를 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공한다.

Description

유기 화합물, 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{ORGANIC COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT, DISPLAY MODULE, LIGHTING MODULE, LIGHT-EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 유기 화합물 및 이 유기 화합물을 사용한 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 다만, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 발명의 일 형태의 기술 분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로, 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태의 기술 분야의 더 구체적인 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 소자(유기 EL 소자)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 함유한 유기 화합물층(EL층)을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광 물질로부터 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면, 액정에 비하여 시인성이 높고 백 라이트가 필요 없다는 등의 장점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 장점이다. 게다가, 응답 속도가 매우 빠른 것도 특징 중의 하나이다.
또한, 이들 발광 소자는 발광층을 이차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에 면발광을 얻을 수 있다. 이것은 백열전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원에서는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적용하기 적합하지만, 그 성능이나 비용 경쟁력에는 여전히 개선의 여지가 있다. 따라서, 특성이 더 양호하고 취급하기 쉬운 재료가 나날이 요구되고 있다. 특히, 내열성이나 수명 등의 신뢰성에 관한 요구는 크다.
특허문헌 1에는, 피리미딘계 또는 트라이아진계 유도체, 이로 이루어지는 전자 수송 재료, 및 이를 포함하는 유기 일렉트로루미네선스 소자가 개시되어 있다.
일본국 특개 2009-184987호 공보
본 발명의 일 형태는, 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는, 발광 소자의 전자 수송 재료로서 사용할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는, 발광 소자의 전자 주입 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는, 발광 소자의 전자 주입 재료로서 사용할 수 있으며 내열성이 높은 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제작할 수 있는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는, 크로스토크가 작은 표시 장치를 얻을 수 있는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 크로스토크가 작은 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 신뢰성이 높은 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 일 형태는, 표시 품질이 높은 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 1]
Figure 112015124587254-pat00001
다만, 일반식(G1)에서, Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다. R1~R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6~16의 아릴기를 나타내고, R1~R3 중 적어도 하나는 축환 구조를 갖는 아릴기이다. R4~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 일반식(G2)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 2]
Figure 112015124587254-pat00002
다만, 일반식(G2)에서, Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다. R3~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 R3이 수소인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 m 및 n이 0인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 m 및 n이 1인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 3]
Figure 112015124587254-pat00003
다만, 일반식(G3)에서, R4~R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 R10 및 R11이 페닐기인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 R4 및 R5가 페닐기인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서 R6~R9가 수소인 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 구조식(100)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 4]
Figure 112015124587254-pat00004
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 구조식(200)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 5]
Figure 112015124587254-pat00005
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 구조식(300)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 6]
Figure 112015124587254-pat00006
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 포함하는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 전자 수송층에 포함하는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 전자 주입층에 포함하는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 포함하는 탠덤형 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 전하 발생층에 포함하는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 적어도 포함하는 층과, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 층과 접하는 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 포함하는 층을 갖는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속과, 상술한 유기 화합물 중 어느 것을 적어도 포함하는 층을 갖는 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 발광 소자에 있어서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 리튬인 발광 소자이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것을 포함하는 디스플레이 모듈이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것을 포함하는 조명 모듈이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것과, 이 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 발광 장치이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것을 표시부에 포함하고, 이 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 표시 장치이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것을 조명부에 포함하고, 이 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 조명 장치이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상술한 발광 소자 중 어느 것을 포함하는 전자 기기이다.
또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 그 범주에 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 제공된 모듈, TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 장치를 갖는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 갖는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물이다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는, 발광 소자의 전자 수송 재료로서 사용할 수 있는 신규 유기 화합물이다. 또는 본 발명의 일 형태는, 발광 소자의 전자 주입 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물이다. 또는 본 발명의 일 형태는, 발광 소자의 전자 주입 재료로서 사용할 수 있으며 내열성이 높은 유기 화합물이다. 또는 본 발명의 일 형태는, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제작할 수 있는 유기 화합물이다. 또는 본 발명의 일 형태는, 크로스토크가 작은 표시 장치를 제공할 수 있는 유기 화합물이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 크로스토크가 작은 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일 형태는, 표시 품질이 양호한 발광 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는, 신규 유기 화합물, 신규 발광 소자, 신규 디스플레이 모듈, 신규 조명 모듈, 신규 발광 장치, 신규 표시 장치, 신규 전자 기기, 및 신규 조명 장치를 각각 제공할 수 있다.
또한, 상술한 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 상술한 모든 효과를 가질 필요는 없다. 또한, 상술한 것 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 상술한 것 외의 효과가 추출될 수 있다.
도 1은 발광 소자의 개념도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치를 도시한 도면.
도 7은 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 광원 장치를 도시한 도면.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 차재(車載) 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 전자 기기를 도시한 도면.
도 13은 2,6(N-PPm)2Py의 1H-NMR 차트.
도 14는 2,6(N-PPm)2Py의 LC/MS 분석 결과.
도 15는 2,6(NP-PPm)2Py의 1H-NMR 차트.
도 16은 2,6(NP-PPm)2Py의 LC/MS 분석 결과.
도 17은 Prn-2,6(P2Pm)2Py의 1H-NMR 차트.
도 18은 Prn-2,6(P2Pm)2Py의 LC/MS 분석 결과.
도 19는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 비교 발광 소자 1의 정규화 휘도-시간 변화를 나타낸 도면.
도 20은 발광 소자 3의 정규화 휘도-시간 변화를 나타낸 도면.
이하에서 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 형태 및 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에서의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석(解釋)되는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은, 피리딘 골격의 2위와 6위에 피리미딘 골격의 2위가 결합된 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)바이피리미딘 골격을 갖고, 상기 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)바이피리미딘 골격에 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기가 적어도 하나 결합된 구조를 갖는다. 또한, 상기 축환 구조를 갖는 아릴기는 페닐렌기를 통하여 결합되어 있어도 좋다.
상기 구조를 갖는 유기 화합물은 전자 수송성이 양호하므로, 발광 소자의 전자 수송층, 전자 주입층, 및 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기 화합물은 내열성이 높으며 신뢰성이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 탠덤형 발광 소자 등에 사용되는 전하 발생층의 양극 측에 접하는 층에 상기 구조를 갖는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용하면, 발광 소자의 구동 시간의 축적으로 인한 휘도 저하를 작게 억제할 수 있기 때문에, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있어 특히 바람직하다. 또한, 크로스토크를 억제할 수도 있어, 표시 품질이 양호한 표시 장치를 제공하는 것이 용이해진다. 전하 발생층에 관해서는 후술하는 발광 소자의 설명에서 자세히 해설한다.
이들 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)바이피리미딘 골격에 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기가 적어도 하나 결합된 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 표시할 수도 있다.
[화학식 7]
Figure 112015124587254-pat00007
다만, 일반식(G1)에서, Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다. R1~R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6~16의 아릴기를 나타내고, 적어도 하나는 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기이다. R4~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물로서는 R1 및 R2가 모두 나프틸기인 구조를 갖는 유기 화합물이 내열성이 우수하기 때문에 바람직하다. 즉, 하기 일반식(G2)으로 표시되는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 8]
Figure 112015124587254-pat00008
다만, 일반식(G2)에서, Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다. R3~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G2)으로 표시되는 유기 화합물은 R3이 수소인 것이 바람직하다. 또한, R6 및 R7이 수소인 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G2)에서 R4 및 R5는 페닐기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G2)으로 표시되는 유기 화합물은 m 및 n이 0 및 1 중 어느 것이라도 양호한 특성을 나타내지만, 특히 m 및 n이 1인 경우에는 전자 수송층에 상기 유기 화합물을 사용하고, 이 전자 수송층이 전하 발생층 또는 중간층과 접하여 제공된 경우에 수명이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물로서, R3이 피렌일기인 유기 화합물이 내열성이 우수하기 때문에 바람직하다. 즉, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 하기 일반식(G3)으로 표시되는 유기 화합물이다.
[화학식 9]
Figure 112015124587254-pat00009
다만, 일반식(G3)에서, R4~R11은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G3)으로 표시되는 유기 화합물에서는, R4 및 R5, R10 및 R11이 페닐기이면 화합물의 화학적 안정성이 유지되고, 전하의 주입에 적합한 LUMO 준위를 실현할 수 있어 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G3)으로 표시되는 유기 화합물에서, R6 및 R7, R8 및 R9가 수소이면 화합물의 입체 구조에 비틀림이 생기기 어렵고, 전하 수송성이 양호하게 되어 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G3)으로 표시되는 유기 화합물은 전하 발생층의 양극 측과 접하는 층에 사용함으로써, 특히 유효하게 크로스토크가 억제되어, 표시 품질이 양호한 표시 장치를 얻을 수 있다.
상기 탄소수 1~6의 알킬기의 구체적인 예로서는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-뷰틸기, iso-뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 및 사이클로헥실기 등을 들 수 있다.
또한, 상기 탄소수 6~16의 아릴기의 구체적인 예로서는, 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 플루오렌일기, 페난트렌일기, 트라이페닐렌일기, 안트라센일기, 페릴렌일기, 및 피렌일기 등을 들 수 있고, 상기 탄소수 6~10의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기로서는, 나프틸기, 플루오렌일기, 페난트렌일기, 트라이페닐렌일기, 안트라센일기, 페릴렌일기, 및 피렌일기 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 유기 화합물의 구체적인 예로서는 예를 들어 이하와 같은 것을 들 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112015124587254-pat00010
[화학식 11]
Figure 112015124587254-pat00011
[화학식 12]
Figure 112015124587254-pat00012
[화학식 13]
Figure 112015124587254-pat00013
상기 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물은 이하에 나타내는 합성 스킴과 같이, 할로젠화 피리딘 화합물(A1)과 피리미딘 보론산(A2), (A2')을 커플링시킴으로써 얻을 수 있다. 또는, 피리딘다이카복사미딘 화합물과 칼콘 유도체를 염기의 존재하, 용액 중에서 반응시킴으로써 합성할 수도 있다.
[화학식 14]
Figure 112015124587254-pat00014
또한, 상기 합성 스킴에서, Q1 및 Q2는 할로젠을 나타낸다. 또한, B1 및 B2는 보론산 또는 보론산 에스터 또는 환상 트라이올보레이트 염 등을 나타낸다. 환상 트라이올보레이트 염은 리튬 염 외에, 포타슘 염, 또는 소듐 염을 사용하여도 좋다. 또한, Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타낸다. R1~R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6~16의 아릴기를 나타내고, R1~R3 중 적어도 하나는 축환 구조를 갖는 아릴기이다. R4~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
Q1 및 Q2로 나타내어지는 할로젠의 종류에 따라, 보론산과의 반응은 순서를 임의로 선택 가능, 또는 동시에 진행시키는 것도 가능하다. 또한, 상술한 화합물(A1), (A2)는 다양한 종류가 시판되고 있거나 또는 합성 가능하므로, 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물은 수많은 종류를 합성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 베리에이션이 풍부하다는 특징이 있다.
위에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 어떠한 합성 방법에 의하여 합성되어도 좋다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용한 발광 소자의 자세한 구조의 예에 대하여 도 1의 (A)를 사용하여 이하에서 설명한다.
본 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 EL층을 갖고 상기 복수의 층 중 어느 것에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한다. 본 실시형태에서, 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공된 EL층(103)으로 구성된다. 본 실시형태에서는 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고 제 2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 것으로 하여 이하에서 설명한다.
제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하기 때문에 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물의 막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐에 대하여 1wt%~20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt%~5wt%, 산화 아연이 0.1wt%~1wt% 함유된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 텅스텐 및 산화 아연이 함유된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한, 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 제 1 전극(101)과 접하는 층에 사용함으로써 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
EL층(103)은 적층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 적층 구조에 대해서는, 상기 적층 구조의 어느 것에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물이 포함되면 나머지는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층, 전하 발생층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시형태에서, EL층(103)은 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이 제 1 전극(101) 위에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)이 순차적으로 적층된 구성, 및 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이 제 1 전극(101) 위에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전하 발생층(116)이 순차적으로 적층된 구성의 2종류의 구성에 대하여 설명한다. 이들 중 발광층의 호스트 재료, 전자 수송층, 또는 전자 주입층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용하는 구성이 바람직하지만, 이들에 한정되지 않는다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에서 구체적으로 기재한다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 루테늄, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈 등을 사용할 수 있다. 이들 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(CuPC) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의하여 정공 주입층(111)을 형성할 수도 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성 물질에 억셉터(acceptor)성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써 전극의 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 제 1 전극(101)에 사용할 수 있게 된다. 억셉터성 물질로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 갖는 화합물을 들 수 있다. 특히, HAT-CN 등, 복수의 헤테로원자를 갖는 축합 방향 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물이 열적으로 안정되어 바람직하다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 4족~8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 이들 중에서도 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬우므로 특히 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물은 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 정공 이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에서의 정공 수송성 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
방향족 아민 화합물로서는 예를 들어 N,N'-다이(p-톨일)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서 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 유도체로서는 상술한 것 외에 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이들 외에 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이와 같이 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상이며 탄소수 14~42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 갖는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호하게 되어 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있게 된다.
또한, 정공 주입층은 상술한 억셉터 재료를 단독으로 사용하거나, 또는 다른 재료와 혼합한 재료를 사용함으로써 형성하여도 좋다. 이 경우, 억셉터 재료가 정공 수송층으로부터 전자를 빼고 정공 수송층에 정공을 주입할 수 있다. 억셉터 재료는 뺀 전자를 양극에 수송한다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성 물질의 예로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4"-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 기재된 물질은 정공 수송성이 높고 정공 이동도가 주로 10-6cm2/Vs 이상인 물질이다. 또한, 상술한 복합 재료에서의 정공 수송성 물질로서 든 유기 화합물도 정공 수송층(112)에 사용할 수 있다. 또한, 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 정공 수송성 물질을 포함하는 층은 단층뿐만 아니라, 상술한 물질을 포함하는 층이 2층 이상 적층된 것을 사용하여도 좋다.
발광층(113)은 형광 발광 물질을 포함하며 형광 발광을 나타내는 층, 인광 발광 물질을 포함하며 형광 발광을 나타내는 층, 및 열활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질을 포함하며 TADF를 나타내는 층 중 어느 것이어도 좋다. 또한, 발광층(113)은 단층이어도 좋고, 상이한 발광 물질이 포함되는 복수의 층으로 구성되어도 좋다.
발광층(113)에서, 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는 예를 들어 이하와 같은 것을 들 수 있다. 또한, 이하에 든 것 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 특히 1,6FLPAPrn이나 1,6mMemFLPAPrn과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
인광 발광 물질로서 발광층(113)에 사용할 수 있는 재료의 예로서는 이하와 같은 재료를 들 수 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸라토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸라토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸라토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸라토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2 '}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 440nm~520nm에 발광 피크를 갖는다.
또한, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 500nm~600nm에 발광 피크를 갖는다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한, (다이아이소뷰틸일메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디나토](다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm~700nm에 발광 피크를 갖는다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체로부터는 색도가 양호한 적색 발광이 얻어진다.
또한, 상술한 인광성 화합물 외에도 다양한 인광성 발광 물질을 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린 등도 사용할 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린의 예로서는, 이하의 구조식으로 표시되는 프로토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-불화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-불화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등도 들 수 있다.
[화학식 15]
Figure 112015124587254-pat00015
또한, 이하의 구조식으로 표시되는 2-바이페닐-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(PIC-TRZ) 등 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 헤테로 고리 화합물을 사용할 수도 있다. 이 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지므로, 전자 수송성 및 정공 수송성이 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너(donor)성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 강해져, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
[화학식 16]
Figure 112015124587254-pat00016
다음에, 발광층의 호스트 재료로서는 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다. 상기 캐리어 수송 재료로서는, 예를 들어 이하에서 기재하는 바와 같은 정공 수송성을 갖는 물질이나, 전자 수송성을 갖는 물질 등을 사용할 수 있다. 물론, 이하에서 기재하는 물질 이외의 정공 수송성을 갖는 재료나 전자 수송성을 갖는 재료, 바이폴러성을 갖는 재료도 사용할 수 있다.
정공 수송성을 갖는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9-H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸일)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 재료 중에서도 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높으며, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
전자 수송성을 갖는 재료의 예로서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물 외에, 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-벤즈옥사졸일)페놀라토)아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 재료 중에서도 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고 구동 전압 저감에도 기여한다.
또한, 호스트 재료는 복수 종류의 물질을 혼합한 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 갖는 재료와 정공 수송성을 갖는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있어 재결합 영역의 제어도 용이하게 수행할 수 있다. 정공 수송성을 갖는 재료와 전자 수송성을 갖는 재료의 함유량 비율은 정공 수송성을 갖는 재료:전자 수송성을 갖는 재료=1:9~9:1로 하면 좋다.
또한, 이들 혼합된 재료들이 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 더 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 구동 전압도 저하되므로 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광층(113)은 진공 증착법을 사용한 공증착이나, 호스트 재료와 발광 물질의 혼합 용액을 사용한 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등에 의하여 제작할 수 있다.
전자 수송층(114)에서 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 갖는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 갖는 물질로서 든 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물도 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 적어도 전자 수송층(114) 중 전자 주입층(115)과 접하는 부분에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물이 포함되면, 발광 소자의 신뢰성이 향상되므로 바람직하다.
또한, 전자 수송층(114)과 발광층(113) 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이것은 상술한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 조금 첨가한 층이며, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이러한 구성은 전자가 발광층을 통과하는 것에 의하여 발생되는 문제(예를 들어 소자 수명의 저하)를 억제하는 데에 매우 효과적이다.
또한, 전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에, 제 2 전극(102)과 접하도록 전자 주입층(115)을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 상기 전자화물로서는 예를 들어, 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자가 고농도로 첨가된 물질 등을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 갖는 재료로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제 2 전극(102)으로부터 전자가 효율적으로 주입되기 때문에 더 바람직하다. 또한, 전자 수송성을 갖는 재료로서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한, 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B) 참조). 전하 발생층(116)은 전위를 가함으로써, 상기 층의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)에는, 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 든 복합 재료로 이루어진 층(P형층(117))이 포함된다. 또한 P형층(117)은 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막의 적층으로 구성되어도 좋다. P형층에 전위를 가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극인 제 2 전극(102)에 정공이 주입되어 발광 소자가 동작한다. 이 때, 전자 수송층(114) 중 전하 발생층(116)과 접하는 위치에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 층이 존재함으로써, 발광 소자의 구동 시간의 축적으로 인한 휘도 저하가 억제되어, 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 전하 발생층(116)에는, P형층(117)에 더하여, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 제공되는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호작용을 방지하여 전자를 원활하게 이송하는 기능을 갖는다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 갖는 물질의 LUMO 준위는, P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이가 되도록 형성한다. 구체적인 에너지 준위의 수치로서, 전자 릴레이층(118)에서의 전자 수송성을 갖는 물질의 LUMO 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하면 좋다. 또한, 전자 릴레이층(118)에서의 전자 수송성을 갖는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산 염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산 염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산 염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 갖는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산 염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산 염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산 염을 포함함)) 외에, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성을 갖는 물질로서는 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이, Al, Ag, ITO, 실리콘이나 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)에 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등에 의하여 성막할 수 있다. 또한, 졸-겔법을 사용한 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용한 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법인지 습식법인지에 상관없이 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 상관없다.
또한, 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 상관없다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 발광 소자는 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 생긴 전위차에 의하여 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합되어 발광한다.
발광층에서 생긴 광은 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통과하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 갖는 전극으로 구성된다. 제 1 전극(101)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(101)을 통과하여 추출된다. 또한, 제 2 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 2 전극(102)을 통과하여 추출된다. 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 모두가 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)을 통과하여 양쪽으로부터 추출된다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 하지만, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 생기는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 부분에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공한 구성이 바람직하다.
또한, 발광층(113)과 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 쪽과 접하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생긴 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 그 밴드갭이 발광층을 구성하는 발광 물질 또는, 발광층에 포함되는 발광 중심 물질이 갖는 밴드갭보다 큰 밴드갭을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서 복수의 발광 유닛이 적층된 구성을 갖는 발광 소자(이하, 적층형 소자라고도 함)의 일 형태에 대하여 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 포함하는 발광 소자이다. 한 발광 유닛은, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(103)과 마찬가지의 구성을 갖는다. 즉, 도 1의 (A)에 도시된 발광 소자는, 한 발광 유닛을 갖는 발광 소자이고 본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (C)에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공된다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 도 1의 (A)에서의 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)를 사용하여 설명한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 좋고 상이한 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)은 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압을 인가하였을 때, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 즉, 도 1의 (C)에서, 제 1 전극의 전위가 제 2 전극의 전위보다 높게 되도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 상술한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성하는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접하는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층의 역할도 할 수 있기 때문에, 발광 유닛에는 정공 수송층이 제공되지 않아도 된다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우, 상기 층이 양극 층의 발광 유닛에서의 전자 주입층의 역할을 하기 때문에, 상기 발광 유닛에는 전자 주입층이 더 형성될 필요는 없다.
또한, 발광 유닛에 포함되는 층 중, 전하 발생층(513)의 양극 측의 면과 접하는 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물이 포함됨으로써, 구동 시간의 축적으로 인한 휘도 열화를 억제할 수 있어, 신뢰성이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
도 1의 (C)에는 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자를 도시하였지만, 3개 이상의 발광 유닛이 적층된 발광 소자에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 발광을 가능하게 하고, 또한 수명이 긴 소자를 구현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하여 소비 전력이 낮은 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 발광 유닛들이 서로 상이한 색의 광을 사출하도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색 및 녹색, 제 2 발광 유닛의 발광색이 청색이면, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다.
또한, 상기 구성은, 다른 실시형태나 본 실시형태 중의 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 실시형태에서의 발광 소자는, 신뢰성이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 내열성이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하기 위하여, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 부호 604는 밀봉 기판, 부호 605는 밀봉재를 나타내고, 밀봉재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전달하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭(clock) 신호, 스타트 신호, 및 리셋 신호 등을 수신한다. 또한, 여기서는 FPC만이 도시되었지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 제공되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 또는 PWB가 제공된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602)의 하나의 화소가 표시되었다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소나 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터이어도 좋다. 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는, In-Ga-Zn계 금속 산화물 등, 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함하는 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면 트랜지스터 특성의 열화가 억제되므로 바람직하다.
여기서, 상기 화소나 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.
특히, 반도체층으로서, 복수의 결정부를 갖고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면, 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향하고, 또한 인접하는 결정부들간에는 입계를 갖지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층에 이와 같은 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되고, 신뢰성이 높은 트랜지스터를 구현할 수 있다.
또한, 상술한 반도체층을 갖는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 화소에 적용함으로써 각 표시 영역에 표시되는 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지하는 것도 가능해진다. 이 결과, 소비 전력이 매우 저감된 전자 기기를 구현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하여, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라즈마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 하지막은 필요하지 않은 경우에는 제공하지 않아도 된다.
또한, FET(623)는 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 나타낸 것이다. 또한, 구동 회로는 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로 등 다양한 회로로 형성되면 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 구동 회로가 기판 위에 형성된 드라이버 일체형을 기재하지만, 반드시 그럴 필요는 없으며, 구동 회로는 기판 위가 아니라 외부에 형성될 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611)와, 전류 제어용 FET(612)와, 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성된다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)은 그의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면을 갖도록 형성된다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm~3μm)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽도 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는, EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt%~20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉(ohmic contact)이 얻어지고, 양극으로서 기능시킬 수도 있다.
또한, EL층(616)은, 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 각종 방법에 의하여 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한, EL층(616)에 포함되는 다른 재료로서는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.
더구나 EL층(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) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 생긴 광을 제 2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt%~20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)을 적층한 것을 사용하는 것이 좋다.
또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)에 의하여 발광 소자가 형성된다. 상기 발광 소자는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자를 포함하고, 본 실시형태에 따른 발광 장치에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자와, 이 외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽이 포함되어도 좋다.
또한, 밀봉재(605)에 의하여 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 밀봉재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등) 외에도 밀봉재(605)가 충전되는 경우가 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 여기에 건조제를 제공함으로써 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 밀봉재(605)에는 에폭시계 수지나 글라스 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)으로서, 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 2에는 도시되지 않았지만, 제 2 전극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막이나 무기 절연막으로 형성하면 좋다. 또한, 밀봉재(605)의 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어도 좋다. 또한, 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등의 노출된 측면을 덮도록 제공할 수 있다.
보호막에는, 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물, 삼원화합물, 금속 또는 폴리머 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 에르븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 에르븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법은 이러한 방법 중 하나이다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 크랙이나 핀홀 등의 결함이 저감되거나 또는 균일한 두께를 갖는, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한, 보호막을 형성할 때에 가공 부재에 가해지는 대미지를 저감할 수 있다.
예를 들어 ALD법을 사용하여 보호막을 형성함으로써, 복잡한 요철 형상을 갖는 표면이나, 터치 패널의 상면, 측면 및 뒷면까지 균일하며 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 발광 장치는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 갖는 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 내열성이 양호한 발광 소자이기 때문에, 내열성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 양산하기 쉬운 발광 소자이므로, 저렴한 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 3의 (A)에는, 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 밀봉재(1032) 등이 도시되었다.
또한, 도 3의 (A)에서 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))은 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)이 더 제공되어도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명한 기재(1033)는 위치를 맞춰 기판(1001)에 고정한다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 3의 (A)에서 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 추출되는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 추출되는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 청색이 되므로, 4색의 화소를 사용하여 영상을 표현할 수 있다.
도 3의 (B)에는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치에서는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속시키는 접속 전극을 제작하는 공정까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮도록 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화 기능을 가져도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
여기서는 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)을 양극으로 하지만, 음극으로 하여도 좋다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 1에서 EL층(103)으로서 설명한 바와 같은 구성으로 하고, 백색 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 4와 같은 톱 이미션 구조의 경우에는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이 제공된 밀봉 기판(1031)을 이용하여 밀봉을 수행할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 및 청색 착색층(1034B))이나 블랙 매트릭스는 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다. 또한, 밀봉 기판(1031)으로서는 투광성을 갖는 기판을 사용하기로 한다. 또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 제시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색이나, 적색, 녹색, 청색의 3색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로 캐비티 구조가 적합하게 적용된다. 마이크로 캐비티 구조를 갖는 발광 소자는, 제 1 전극을 반사 전극, 제 2 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 갖고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 갖는다.
또한 반사 전극은, 가시광의 반사율이 40%~100%, 바람직하게는 70%~100%이고, 또한 저항률이 1×10- 2Ωcm 이하인 막으로 한다. 또한, 반투과·반반사 전극은, 가시광의 반사율이 20%~80%, 바람직하게는 40%~70%이고, 또한 저항률이 1×10- 2Ωcm 이하인 막으로 한다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 발광 소자는 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변화시킬 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강화시키고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 반사 전극에 의하여 반사된 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과 강하게 간섭하기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(다만, n은 1 이상의 자연수이고, λ는 증폭하려는 발광의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성은 EL층에 복수의 발광층을 갖는 구조이어도 좋고, 하나의 발광층을 갖는 구조이어도 좋다. 예를 들어, 상술한 탠덤형 발광 소자의 구성과 조합하여, 하나의 발광 소자에 전하 발생층을 개재(介在)하여 복수의 EL층을 제공하고, 각 EL층에 하나 또는 복수의 발광층을 형성하여도 좋다.
마이크로 캐비티 구조를 가짐으로써 정면 방향에서의 특정 파장의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의한 휘도 향상 효과에 더하여, 부화소 모두에서 각 색의 파장에 맞는 마이크로 캐비티 구조를 적용할 수 있으므로 양호한 특성의 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태의 발광 장치는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 갖는 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 내열성이 양호한 발광 소자이기 때문에, 내열성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
여기까지는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 X-Y를 따라 절단한 단면도이다. 도 5를 보면 기판(951) 위에서 전극(952)과 전극(956) 사이에는 EL층(955)이 제공된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮인다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공된다. 격벽층(954)의 측벽은 기판 면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽 사이가 좁아지는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴이며, 아랫변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하며 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하며 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 사용되고 있어, 내열성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치는, 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표시하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 것이다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)의 e-f를 따른 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치는 지지체인 투광성을 갖는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1에서 설명한 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)은 투광성을 갖는 재료를 사용하여 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 실시형태 1에서 설명한 EL층(103)의 구성, 또는 발광 유닛(511), 발광 유닛(512), 및 전하 발생층(513)을 조합한 구성 등에 상당한다. 또한, 이들의 구성에 대해서는 상술한 설명을 참조하면 좋다.
제 2 전극(404)은 EL층(403)을 덮도록 형성된다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1에서 설명한 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료를 사용하여 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
이와 같이, 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 갖는 발광 소자를 본 실시형태에서 설명하는 조명 장치는 갖는다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자이기 때문에, 본 실시형태의 조명 장치는 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다.
밀봉재(405) 및 밀봉재(406)를 사용하여, 상술한 구성을 갖는 발광 소자가 형성된 기판(400)과 밀봉 기판(407)을 고착하여 밀봉을 수행함으로써, 조명 장치가 완성된다. 밀봉재(405) 및 밀봉재(406) 중 어느 하나만 제공하여도 좋다. 또한, 내측의 밀봉재(406)(도 6의 (B)에는 미도시)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이로써 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성의 향상에 기여한다.
또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 밀봉재(405), 밀봉재(406)의 외측으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 컨버터 등이 탑재된 IC 칩(420) 등이 상기 외부 입력 단자 위에 제공되어도 좋다.
이와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 EL 소자에 포함하는 발광 소자가 사용되고, 신뢰성이 양호한 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 내열성이 양호한 조명 장치로 할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 일부에 포함되는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 내열성이 양호하며 신뢰성이 양호한 발광 소자이다. 그 결과, 본 실시형태에 기재되는 전자 기기는 신뢰성이 양호한 발광부를 갖는 전자 기기가 될 수 있다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 예를 들어 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코(pachinko)기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 기재한다.
도 7의 (A)는 텔레비전 장치의 일례이다. 텔레비전 장치에서는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공된다. 또한, 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 구성된다.
텔레비전 장치의 조작은 하우징(7101)에 제공된 조작 스위치나, 별도 제공된 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 수행될 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)에 제공된 조작 키(7109)에 의하여 채널이나 음량을 조작할 수 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 상기 리모트 컨트롤러(7110)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기를 이용하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속됨으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이 또는 수신자들 사이 등)의 정보 통신이 가능하다.
도 7의 (B1)은 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는 실시형태 1에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용하여 제작된다. 도 7의 (B1)의 컴퓨터는 도 7의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 7의 (B2)의 컴퓨터는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널이며, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력을 수행할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 다른 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있기 때문에 수납할 때나 운반할 때 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고 발생도 방지할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 이들은 연결부(7303)에 의하여 개폐 가능하게 연결되어 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 제작된 표시부(7304)가 하우징(7301)에 제공되고, 표시부(7305)가 하우징(7302)에 제공되어 있다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는, 상술한 것 이외에, 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, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비한다. 물론 휴대형 게임기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽 또는 한쪽에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 제작된 표시부를 사용하면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신으로 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 7의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 7의 (D)는 휴대 단말의 일례이다. 휴대 단말은 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 휴대 단말은, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 제작된 표시부(7402)를 구비한다.
도 7의 (D)에 도시된 휴대 단말은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 제 2 모드는 문자 등 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합한 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우, 키보드 또는 번호 버튼을 표시부(7402)의 화면의 대부분에 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 자이로스코프(gyroscope), 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 휴대 단말 내부에 제공함으로써, 휴대 단말의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환할 수 있다.
또한, 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서에서 검출되는 신호를 검지하여, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치함으로써, 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상하여 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에서 설명하는 구성은, 실시형태 1~실시형태 3에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 굉장히 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용함으로써, 내열성이 높으며 신뢰성이 양호한 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 8에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백 라이트 유닛(903), 하우징(904)을 갖고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속된다. 또한, 백 라이트 유닛(903)에는, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 사용되고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급된다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백 라이트를 얻을 수 있다. 또한, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 대면적화도 가능하다. 이로써, 백 라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능해진다. 또한, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 적용한 발광 장치는 종래의 발광 장치와 비교하여 두께를 얇게 할 수 있어, 표시 장치의 박형화도 가능해진다.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를, 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예이다. 도 9에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 실시형태 3에 기재된 조명 장치가 사용된다.
도 10은, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를, 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예이다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 내열성이 높은 발광 소자이므로, 내열성이 양호한 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 대면적화가 가능하므로, 대면적의 조명 장치에 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 박형이므로, 박형화된 조명 장치에 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는, 자동차의 프런트 글라스나 대시보드에도 탑재할 수 있다. 도 11에, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 자동차의 프런트 글라스나 대시보드에 사용한 일 형태를 도시하였다. 표시 영역(5000)~표시 영역(5005)은 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 사용한 표시이다.
표시 영역(5000) 및 표시 영역(5001)은 자동차의 프런트 글라스에 제공된, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 탑재된 표시 장치이다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극이 투광성을 갖는 전극으로 제작되므로, 반대측이 비쳐 보이는, 소위 시스루(see-through) 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태이면 자동차의 프런트 글라스에 설치되더라도, 시계(視界)를 방해하는 일이 없이 설치될 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5002)은 필러(pillar) 부분에 제공된, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자가 탑재된 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 필러로 차단된 시계(視界)를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 차체로 차단된 시계를 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 사각(死角)을 보완하여, 안전성을 높일 수 있다. 운전자에게 보이지 않는 구역을 보완하도록 영상을 보여줌으로써, 운전자는 위화감이 없이 더 자연스럽게 안전성을 확인할 수 있다.
표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전계, 수행 거리, 연료, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 기호에 맞추어 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000)~표시 영역(5003)에도 제공할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000)~표시 영역(5005)은 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 내열성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자는 한여름 등 온도가 매우 높은 환경에서 사용될 가능성이 높은 차재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.
도 12의 (A) 및 (B)는 폴더블 태블릿 단말의 일례이다. 도 12의 (A)는 펼친 상태이며, 태블릿 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 전력 절약 모드 전환 스위치(9036), 후크(9033)를 갖는다. 또한, 상기 태블릿 단말은, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함한 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하여 제작된다.
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에서는 일례로서 절반의 영역을 표시 기능만을 갖는 구성으로 하고, 나머지 절반의 영역을 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 하였지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 모든 영역을 터치 패널 기능을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시할 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에서 동시에 터치 입력할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 전력 절약 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 최적의 표시 휘도로 할 수 있다. 태블릿 단말은 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프나 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치를 내장하여도 좋다.
또한, 도 12의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 표시 면적이 서로 상이하여도 좋고 표시 품질도 상이하여도 좋다. 예를 들어 한쪽 표시부가 다른 쪽 표시부보다 고정세(高精細)한 표시 패널로 하여도 좋다.
도 12의 (B)는 닫은 상태를 도시한 것이며, 본 실시형태에 따른 태블릿 단말이 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비한 예이다. 또한, 도 12의 (B)에는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성을 도시하였다.
또한, 태블릿 단말은 폴더블이기 때문에 사용하지 않을 때는 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a) 및 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에 내구성이 우수하며 장기 사용의 관점에서 봐도 신뢰성이 우수한 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한, 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿 단말은 상술한 것 외에도 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는 하우징(9630)의 한 면 또는 양면에 제공되면 배터리(9635)를 효율적으로 충전할 수 있는 구성으로 할 수 있어 바람직하다.
또한, 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 12의 (C)의 블록도를 사용하여 설명한다. 도 12의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1)~스위치(SW3), 표시부(9631)가 도시되어 있으며, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1)~스위치(SW3)가 도 12의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이다.
우선, 외광을 이용하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 표시부(9631)의 동작에 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온 상태로 하고, 컨버터(9638)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압한다. 또한, 표시부(9631)에 표시하지 않을 때는 스위치(SW1)를 오프 상태로 하고 스위치(SW2)를 온 상태로 함으로써 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양 전지(9633)를 발전 수단의 일례로서 제시하였지만, 발전 수단은 이에 특별히 한정되지 않으며, 압전 소자(피에조 소자(piezoelectric element))나 열전 변환 소자(펠티어 소자(Peltier element)) 등 다른 발전 수단에 의하여 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 된다.
또한, 상술한 표시부(9631)를 구비하기만 하면, 도 12에 도시된 형상의 태블릿 단말에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
<합성예 1>
본 실시예에서는, 구조식(100)으로 표시되는 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(2-나프틸)-6-페닐피리미딘](약칭: 2,6(N-PPm)2Py)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,6(N-PPm)2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 17]
Figure 112015124587254-pat00017
<스텝 1: 2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염의 합성>
2,6-피리딘다이카보나이트릴 5.0g(39mmol), 메탄올(탈수) 75mL를 300mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 소듐메톡사이드 194mg(3.6mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 실온에서 24시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 염화 암모늄 4.1g(77mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 실온에서 24시간 교반하였다. 반응 후, 이 혼합물에 아세트산 에틸을 첨가하고 초음파를 조사하여 덩어리를 분쇄한 후, 흡인 여과를 수행하여 목적물의 백색 고체 8.6g을 수율 93%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여, 얻어진 백색 고체가 2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염인 것을 확인하였다. 스텝 1의 반응 스킴(a-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 18]
Figure 112015124587254-pat00018
<스텝 2: 3-(2-나프틸)-1-페닐-2-프로펜-1-온의 합성>
2-나프토알데하이드 10.0g(64mmol), 에탄올 300mL, 3M 수산화 소듐 수용액 30mL를 500mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 아세토페논 7.7g(64mmol)을 적하하여 첨가하고 질소 기류하, 실온에서 72시간 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 대하여 흡인 여과를 수행하여 고체를 얻었다. 이 고체를 메탄올을 사용하여 세정하여 황색 고체 12.8g을 수율 77%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 고체가 3-(2-나프틸)-1-페닐-2-프로펜-1-온인 것을 확인하였다. 스텝 2의 반응 스킴(b-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 19]
Figure 112015124587254-pat00019
<스텝 3: 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(2-나프틸)-6-페닐피리미딘](약칭: 2,6(N-PPm)2Py)의 합성>
2,6-피리딘다이카보나이트릴 3.7g(15.5mmol), 3-(2-나프틸)-1-페닐-2-프로펜-1-온 8.0g(31mmol), 에탄올 140mL, 물 47mL를 1000mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 수산화 소듐 3.7g(93mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 23시간 가열 환류하여 반응시켰다. 반응 후, 이 혼합물에 물과 클로로폼을 첨가하여 추출 조작을 수행하였다. 얻어진 유기층을 물, 포화식염수로 세정하였다. 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는 우선 다이클로로메테인을 사용한 후, 다이클로로메테인:아세트산 에틸=1:1을 사용하고, 마지막에 아세트산 에틸을 사용하였다. 얻어진 목적물의 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하고 흡인 여과를 수행하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정하여, 백색 고체 0.56g을 수율 6%로 얻었다. 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의하여, 얻어진 고체 0.56g을, 압력 7.0×10-3Pa의 조건으로 325℃에서 23시간 가열하여 승화 정제하였다. 승화 정제 후, 목적물의 백색 고체 0.40g을 회수율 71%로 얻었다. 스텝 3의 합성 스킴(c-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 20]
Figure 112015124587254-pat00020
상기 스텝 3에서 얻어진 백색 고체의 프로톤(1H)을 NMR에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 13에 나타내었다. 도 13의 (B)는 도 13의 (A)에서의 가로축 7ppm~9.5ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다. 이로써, 본 합성예에서, 상술한 구조식(100)으로 표시되는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물인 2,6(N-PPm)2Py가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR. δ(CDCl3): 7.54(t, 2H), 7.59-7.66(m, 8H), 7.96(d, 2H), 8.06(t, 4H), 8.21(t, 1H), 8.36(s, 2H), 8.51(d, 4H), 8.59(d, 2H), 8.97(s, 2H), 9.01(d, 2H)
얻어진 2,6(N-PPm)2Py의 열 중량 측정-시차 열 분석(TG-DTA: Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)을 수행하였다. 측정에는 고진공 차동형 시차 열 천칭(Bruker AXS K.K.제, TG-DTA2410SA)을 사용하였다. 상압, 승온 속도 10℃/min, 질소 기류하(유속 200mL/min)의 조건으로 측정한 결과, 중량과 온도의 관계(열 중량 측정)로부터, 500℃까지는 중량 감소가 일어나지 않고 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 얻어진 2,6(N-PPm)2Py를 액체 크로마토그래프 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(약칭: LC/MS 분석))에 의하여 분석하였다. LC/MS 분석은 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 Waters Corporation제의 Acquity UPLC(등록상표)에 의하여, MS 분석(질량 분석)을 Waters Corporation제의 Xevo G2 Tof MS에 의하여 수행하였다. LC 분리에서 사용한 칼럼은 Acquity UPLC(등록상표) BEH C8(2.1×100mm, 1.7μm)이고, 칼럼 온도는 40℃로 하였다. 이동상은 이동상 A를 아세토나이트릴, 이동상 B를 0.1% 폼산 수용액으로 하였다. 또한, 샘플은 임의의 농도의 2,6(N-PPm)2Py를 클로로폼에 용해하고, 아세토나이트릴로 희석하여 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
LC 분리에는, 이동상의 조성을 변화시키는 그레이디언트법(gradient method)을 사용하여 측정 시작 후 0분부터 1분까지가 이동상 A:이동상 B=60:40, 그 다음에 조성을 변화시키고, 측정 시작 10분 후의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 이동상 A:이동상 B=95:5가 되도록 하였다. 조성은 연속적으로 변화시켰다.
MS 분석에서는 전기분무 이온화법(ElectroSpray Ionization(약칭: ESI))에 의하여 이온화를 수행하였다. 이 때의 캐필러리 전압(capillary voltage)은 3.0kV, 샘플 콘 전압(sample cone voltage)은 30V로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 이상의 조건으로 이온화된 m/z＝640.25의 성분을 충돌실(collision cell) 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온에 해리시켰다. 아르곤에 충돌시킬 때의 에너지(collision energy)는 70eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100~1200으로 하였다. 도 14에, 해리시킨 프로덕트 이온을 비행 시간(TOF)형 MS로 검출한 결과를 나타낸다.
도 14의 결과로부터, 2,6(N-PPm)2Py는 주로 m/z=385 부근, 154 부근, 104 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 14에 나타낸 결과는 2,6(N-PPm)2Py에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이므로, 혼합물 중에 포함되는 2,6(N-PPm)2Py를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=385 부근의 프로덕트 이온은 2,6(N-PPm)2Py로부터 나프탈렌이 2개 탈리한 상태의 양이온이며, 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4-페닐피리미딘)을 포함하는 프로덕트 이온으로 추찰할 수 있다. 또한, m/z=154 부근의 프로덕트 이온은 하나의 벤젠과 하나의 페닐피리미딘이 더 탈리한 상태의 양이온이고, m/z=104 부근의 프로덕트 이온은 피리미딘 고리 또는 피리딘 고리가 개열(開裂)한 상태의 양이온으로 추정된다. 이들 결과는 2,6(N-PPm)2Py가 벤젠, 나프탈렌, 페닐피리미딘, 피리딘 고리, 및 피리미딘 고리를 포함하는 것을 시사한 것이다.
(실시예 2)
<합성예 2>
본 실시예에서는, 구조식(200)으로 표시되는 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 2,6(NP-PPm)2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 21]
Figure 112015124587254-pat00021
<스텝 1: 2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염의 합성>
합성예 1의 스텝 1과 마찬가지로 합성하였다.
<스텝 2: 4-브로모칼콘의 합성>
4-브로모벤즈알데하이드 13.0g(70.0mmol), 아세토페논 8.4g(70.0mmol), 에탄올 100mL, 3M 수산화 소듐 수용액 30mL를 300mL의 3구 플라스크에 넣고 질소 기류하, 실온에서 17시간 교반하였다. 반응 후, 반응 혼합물을 흡인 여과를 수행하여 고체를 얻고, 이 고체를 에탄올을 사용하여 세정하였다. 황색 고체 17.5g을 수율 87%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 고체가 4-브로모칼콘인 것을 확인하였다. 스텝 2의 합성 스킴(b-2)을 이하에 나타낸다.
[화학식 22]
Figure 112015124587254-pat00022
<스텝 3: 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(4-브로모페닐)-6-페닐피리미딘]의 합성>
2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염 5.0g(21.2mmol), 4-브로모칼콘 17.5g(60.9mmol), 에탄올 175mL, 물 58mL를 500mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 수산화 소듐 5.1g(127mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 11시간 가열 환류하여 반응시켰다. 반응 후, 이 반응 용액에 물과 클로로폼을 첨가하고, 추출 조작을 수행하였다. 얻어진 유기층을 물, 포화식염수를 사용하여 세정하고, 유기층에 무수황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는, 우선 다이클로로메테인을 사용하고 나서, 다이클로로메테인:아세트산 에틸=4:1을 사용하였다. 얻어진 목적물의 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 초음파를 조사하여 덩어리를 분쇄한 후, 흡인 여과를 수행하여 백색 고체 4.4g을 수율 29%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 백색 고체가 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(4-브로모페닐)-6-페닐피리미딘]인 것을 확인하였다. 스텝 3의 합성 스킴(c-2)을 이하에 나타낸다.
[화학식 23]
Figure 112015124587254-pat00023
<스텝 4: 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py)의 합성>
2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(4-브로모페닐)-6-페닐피리미딘] 2.4g(3.5mmol), 2-나프탈렌보론산 1.5g(8.8mmol), 인산삼포타슘 1.9g(8.8mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos) 0.086g(0.21mmol), 톨루엔 50mL를 300mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 플라스크 내를 감압하면서 이 혼합물을 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 플라스크 내를 질소 치환하고, 아세트산 팔라듐(II) 0.024g(0.11mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 100℃에서 16시간 교반하여 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 흡인 여과를 수행하여 고체를 얻었다. 또한, 얻어진 고체를 물과 에탄올을 사용하여 세정하였다. 얻어진 고체에 톨루엔을 첨가하여 가열함으로써 용해시킨 후, 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855, 이하 마찬가지임), 알루미나, 셀라이트가 이 순서로 적층된 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정하여 백색 고체 2.1g을 수율 75%로 얻었다. 트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 고체 1.9g을, 압력 1.6×10-3Pa의 조건으로 415℃에서 14.5시간 가열하여 승화 정제하였다. 승화 정제 후, 목적물의 백색 고체 1.7g을 회수율 86%로 얻었다. 스텝 4의 합성 스킴(d-2)을 이하에 나타낸다.
[화학식 24]
Figure 112015124587254-pat00024
상기 스텝 4에서 얻어진 백색 고체의 프로톤(1H)을 NMR에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 15에 나타내었다. 도 15의 (B)는 도 15의 (A)에서의 가로축 7.2ppm~9.1ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다. 이들 결과로부터, 본 합성예에서, 상술한 구조식(200)으로 표시되는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물인 2,6(NP-PPm)2Py가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR. δ(CDCl3): 7.47-7.54(m, 4H), 7.59-7.66(m, 6H), 7.82-7.88(m, 8H), 8.00(d, 4H), 8.16-8.21(m, 3H), 8.30(s, 2H), 8.48(d, 4H), 8.63(d, 4H), 8.98(d, 2H)
얻어진 2,6(NP-PPm)2Py의 TG-DTA를 수행하였다. 측정에는 고진공 차동형 시차 열 천칭(Bruker AXS K.K.제, TG-DTA2410SA)을 사용하였다. 상압, 승온 속도 10℃/min, 질소 기류하(유속 200mL/min)의 조건으로 측정한 결과, 중량과 온도의 관계(열 중량 측정)로부터, 500℃까지는 중량 감소가 일어나지 않고 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
LC/MS 분석은 LC 분리를 Waters Corporation제의 Acquity UPLC(등록상표)에 의하여, MS 분석을 Waters Corporation제의 Xevo G2 Tof MS에 의하여 수행하였다. LC 분리에서 사용한 칼럼은 Acquity UPLC(등록상표) BEH C8(2.1×100mm, 1.7μm)이고, 칼럼 온도는 40℃로 하였다. 이동상은 이동상 A를 아세토나이트릴, 이동상 B를 0.1% 폼산 수용액으로 하였다. 또한, 샘플은 임의의 농도의 2,6(NP-PPm)2Py를 클로로폼에 용해하고, 아세토나이트릴로 희석하여 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
LC 분리에는, 이동상의 조성을 변화시키는 그레이디언트법을 사용하여 측정 시작 후 0분부터 1분까지가 이동상 A:이동상 B=65:35, 그 다음에 조성을 변화시키고, 측정 시작 10분 후의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 이동상 A:이동상 B=95:5가 되도록 하였다. 조성은 연속적으로 변화시켰다.
MS 분석에서는 ESI에 의하여 이온화를 수행하였다. 이 때의 캐필러리 전압은 3.0kV, 샘플 콘 전압은 30V로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 이상의 조건으로 이온화된 m/z＝792.31의 성분을 충돌실 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온에 해리시켰다. 아르곤에 충돌시킬 때의 에너지는 70eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100~1200으로 하였다. 도 16에, 해리시킨 프로덕트 이온을 비행 시간(TOF)형 MS로 검출한 결과를 나타낸다.
도 16의 결과로부터, 2,6(NP-PPm)2Py는 주로 m/z=461 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 16에 나타낸 결과는 2,6(NP-PPm)2Py에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이므로, 혼합물 중에 포함되는 2,6(NP-PPm)2Py를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=461 부근의 프로덕트 이온은 2,6(NP-PPm)2Py로부터 나프탈렌, 및 페닐나프탈렌이 탈리한 상태의 양이온이며, 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)(4-페닐피리미딘)(4,6-다이페닐피리미딘)을 포함하는 프로덕트 이온으로 추찰할 수 있다. 이 결과는, 2,6(NP-PPm)2Py가 나프탈렌, 및 페닐나프탈렌을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 3)
<합성예 3>
본 실시예에서는, 구조식(300)으로 표시되는 2,2'-[4-(1-피렌일)피리딘-2,6-다이일]비스(4,6-다이페닐피리미딘)(약칭: Prn-2,6(P2Pm)2Py)의 합성 방법에 대하여 설명한다. Prn-2,6(P2Pm)2Py의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 25]
Figure 112015124587254-pat00025
<스텝 1: 4-클로로-2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염의 합성>
4-클로로-2,6-피리딘다이카보나이트릴 15.0g(91.7mmol), 메탄올(탈수) 200mL를 500mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 소듐메톡사이드 456mg(8.4mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 실온에서 16시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 염화 암모늄 9.8g(183mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 실온에서 이틀 교반하였다. 반응 후, 반응 혼합물을 농축하고 아세트산 에틸을 첨가한 후, 초음파를 조사하여 덩어리를 분쇄하고 나서, 흡인 여과를 수행하여 백색 고체 18.7g을 수율 75%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 백색 고체가 4-클로로-2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염인 것을 확인하였다. 스텝 1의 합성 스킴(a-3)을 이하에 나타낸다.
[화학식 26]
Figure 112015124587254-pat00026
<스텝 2: 2,2'-(4-클로로-피리딘-2,6-다이일)비스(4,6-다이페닐피리미딘)의 합성>
4-클로로-2,6-피리딘다이카복사미딘 이염산염 10.0g(37.0mmol), 칼콘 23.1g(110mmol), 에탄올 305mL, 물 87mL를 1000mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 수산화 소듐 8.9g(222mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 18시간 가열 환류하였다. 반응 후, 이 반응 용액에 물과 클로로폼을 첨가하고, 추출 조작을 수행하였다. 얻어진 유기층을 물, 포화식염수를 사용하여 세정한 후, 유기층에 무수황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는, 우선 다이클로로메테인을 사용하고 나서, 다이클로로메테인:아세트산 에틸=4:1을 사용하였다. 얻어진 목적물의 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하고 초음파를 조사하여 덩어리를 분쇄한 후, 흡인 여과를 수행하여 백색 고체 1.6g을 수율 8%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 백색 고체가 2,2'-(4-클로로-피리딘-2,6-다이일)비스(4,6-다이페닐피리미딘)인 것을 확인하였다. 스텝 2의 합성 스킴(b-3)을 이하에 나타낸다.
[화학식 27]
Figure 112015124587254-pat00027
<스텝 3: 2,2'-[4-(1-피렌일)피리딘-2,6-다이일]비스(4,6-다이페닐피리미딘)(약칭: Prn-2,6(P2Pm)2Py)의 합성>
2,2'-(4-클로로-피리딘-2,6-다이일)비스(4,6-다이페닐피리미딘) 1.2g(2.1mmol), 1-피렌보론산 0.617g(2.5mmol), 인산삼포타슘 1.1g(5.2mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-phos) 0.052g(0.125mmol), 톨루엔 100mL를 반응 용기에 넣고, 반응 용기 내를 질소 치환하고 감압하면서 교반하여 탈기하였다. 탈기 후, 반응 용기 내를 질소 치환하고, 아세트산 팔라듐(II) 0.028g(0.126mmol)을 첨가하고 질소 기류하, 100℃에서 14시간 교반하였다. 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 셀라이트, 알루미나, 셀라이트가 이 순서로 적층된 여과 보조제를 통하여 여과하였다. 또한, 여과 보조제를 톨루엔:아세트산 에틸=9:1의 혼합 용매 2L를 사용하여 세정하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매에는, 톨루엔:아세트산 에틸=10:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 목적물의 프랙션을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정하여 담황색 고체 0.47g을 수율 30%로 얻었다. 상술한 스텝으로 얻어진 고체와, 비슷한 조작으로 얻어진 고체를 합쳐 0.71g으로 하고, 트레인 서블리메이션법에 의하여, 압력 4.7×10-3Pa의 조건으로 350℃에서 7시간 가열하여 승화 정제하였다. 승화 정제 후, 목적물의 담황색 고체 0.47g을 회수율 66%로 얻었다. 얻어진 고체 0.45g을, 압력 3.5×10-2Pa의 조건으로 365℃에서 7시간 가열하여 다시 승화 정제하였다. 승화 정제 후, 목적물의 담황색 고체 0.32g을 회수율 71%로 얻었다. 스텝 3의 합성 스킴(c-3)을 이하에 나타낸다.
[화학식 28]
Figure 112015124587254-pat00028
상기 스텝 3에서 얻어진 담황색 고체의 프로톤(1H)을 NMR에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 17에 나타내었다. 도 17의 (B)는 도 17의 (A)에서의 가로축 7.5ppm~8.5ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다. 이들 결과로부터, 본 합성예에서, 상술한 구조식(300)으로 표시되는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물인 Prn-2,6(P2Pm)2Py가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR. δ(CDCl3): 7.55-7.60(m, 12H), 8.08(t, 1H), 8.13(d, 1H), 8.20(s, 2H), 8.23-8.27(m, 6H), 8.39(d, 1H), 8.45-8.47(m, 8H), 9.18(s, 2H)
얻어진 Prn-2,6(P2Pm)2Py의 TG-DTA를 수행하였다. 측정에는 고진공 차동형 시차 열 천칭(Bruker AXS K.K.제, TG-DTA2410SA)을 사용하였다. 상압, 승온 속도 10℃/min, 질소 기류하(유속 200mL/min)의 조건으로 측정한 결과, 중량과 온도의 관계(열 중량 측정)로부터, 500℃까지는 중량 감소가 일어나지 않고 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
LC/MS 분석은 LC 분리를 Waters Corporation제의 Acquity UPLC(등록상표)에 의하여, MS 분석을 Waters Corporation제의 Xevo G2 Tof MS에 의하여 수행하였다. LC 분리에서 사용한 칼럼은 Acquity UPLC(등록상표) BEH C8(2.1×100mm, 1.7μm)이고, 칼럼 온도는 40℃로 하였다. 이동상은 이동상 A를 아세토나이트릴, 이동상 B를 0.1% 폼산 수용액으로 하였다. 또한, 샘플은 임의의 농도의 Prn-2,6(P2Pm)2Py를 클로로폼에 용해하고, 아세토나이트릴로 희석하여 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
LC 분리에는, 이동상의 조성을 변화시키는 그레이디언트법을 사용하여 측정 시작 후 0분부터 1분까지가 이동상 A:이동상 B=70:30, 그 다음에 조성을 변화시키고, 측정 시작 10분 후의 이동상 A와 이동상 B의 비율이 이동상 A:이동상 B=95:5가 되도록 하였다. 조성은 연속적으로 변화시켰다.
MS 분석에서는 ESI에 의하여 이온화를 수행하였다. 이 때의 캐필러리 전압은 3.0kV, 샘플 콘 전압은 30V로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 이상의 조건으로 이온화된 m/z＝740.28의 성분을 충돌실 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온에 해리시켰다. 아르곤에 충돌시킬 때의 에너지는 70eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100~1200으로 하였다. 도 18에, 해리시킨 프로덕트 이온을 비행 시간(TOF)형 MS로 검출한 결과를 나타낸다.
도 18의 결과로부터, Prn-2,6(P2Pm)2Py는 주로 m/z=535 부근, 508 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 18에 나타낸 결과는 Prn-2,6(P2Pm)2Py에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이므로, 혼합물 중에 포함되는 Prn-2,6(P2Pm)2Py를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=535 부근의 프로덕트 이온은 Prn-2,6(P2Pm)2Py에서 피리미딘 고리의 한쪽이 개열한 상태의 양이온이며, m/z=508 부근의 프로덕트 이온은 CN가 더 탈리하고, Prn-2,6(P2Pm)2Py에서 다이페닐피리미딘이 탈리한 상태의 양이온으로 추정된다. 이 결과는, Prn-2,6(P2Pm)2Py가 다이페닐피리미딘을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 구조식(100)으로 표시되며 합성예 1에서 합성한 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스[4-(2-나프틸)-6-페닐피리미딘](약칭: 2,6(N-PPm)2Py)을 사용한 발광 소자 1, 구조식(200)으로 표시되며 합성예 2에서 합성한 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py)을 사용한 발광 소자 2, 및 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스(4,6-다이페닐피리미딘)(약칭: 2,6(P2Pm)2Py)을 사용한 비교 발광 소자 1에 대하여 설명한다. 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 29]
Figure 112015124587254-pat00029
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前) 처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
이 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭(放冷)하였다.
다음에, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고 약 10-4Pa까지 감압하고 나서, 제 1 전극(101) 위에, 상기 구조식(i)으로 표시되는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)과 산화 몰리브데넘(VI)을 저항 가열을 이용한 증착법에 의하여 공증착함으로써 정공 주입층(111)을 형성하였다. 그 막 두께는 50nm로 하고, PCzPA:산화 몰리브데넘=4:2[중량비]가 되도록 조절하였다. 또한 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 수행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(111) 위에 PCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 성막하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 상기 구조식 (iii)으로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04[중량비]가 되도록 막 두께 25nm로 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 CzPA를 막 두께 10nm가 되도록 성막하고, 상기 구조식(100)으로 표시되는 2,6(N-PPm)2Py를 막 두께 15nm가 되도록 성막하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 산화 리튬(Li2O)을 막 두께 0.1nm가 되도록 증착하여 전자 주입 버퍼층을 형성하고, 상기 구조식(v)으로 표시되는 구리 페난트롤린(약칭: CuPc)을 막 두께 2nm가 되도록 성막하여 전자 릴레이층을 형성하였다. 그 후, PCzPA와 산화 몰리브데넘을 20nm로 공증착함으로써 P형층을 형성하였다. 그 중량비는 4:2(=PCzPA:산화 몰리브데넘)가 되도록 조정하였다. 또한, 전자 주입 버퍼층, 전자 릴레이층, 및 P형층을 총칭하여 전하 발생층이라고 부르는 경우가 있다.
마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서, 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
(발광 소자 2의 제작 방법)
발광 소자 2는 발광 소자 1의 전자 수송층에서의 2,6(N-PPm)2Py를 상기 구조식(200)으로 표시되는 2,6(NP-PPm)2Py로 대신한 것 이외는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
(비교 발광 소자 1의 제작 방법)
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1의 전자 수송층에서의 2,6(N-PPm)2Py를 상기 구조식(v)으로 표시되는 2,6(P2Pm)2Py로 대신한 것 이외는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 소자 구조를 이하의 표에 정리한다.
[표 1]
Figure 112015124587254-pat00030
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출시키지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 가열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 신뢰성을 측정하였다. 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 1000cd/m2 부근에서의 주요한 특성을 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure 112015124587254-pat00031
표 2로부터, 이들 발광 소자는 모두 양호한 특성을 갖는 청색 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 도 19에 나타낸 그래프는, 초기 휘도를 5000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타낸 것이다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발광 소자인 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 비교 발광 소자 1보다 분명히 양호한 신뢰성을 나타내었다. 이와 같이, 전하 발생층을 갖는 발광 소자에서, 상기 전하 발생층의 양극 측과 접하는 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 갖는 발광 소자는 매우 양호한 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 비교 발광 소자 1에 사용된 2,6(P2Pm)2Py와, 발광 소자 1, 발광 소자 2에 사용된 2,6(N-PPm)2Py, 2,6(NP-PPm)2Py는 비슷한 구조를 갖지만, 가장 중요한 차이는 탄소수 10의 아릴기인 나프틸기의 유무이다. 이 아릴기가 있음으로써, 2,6(N-PPm)2Py, 2,6(NP-PPm)2Py를 사용한 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자로 할 수 있었다.
또한, 2,6(N-PPm)2Py, 2,6(NP-PPm)2Py는 내열성도 양호하기 때문에, 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 내열성이 양호한 발광 소자이다.
또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 제공된 전자 주입 버퍼층, 전자 릴레이층, 및 P형층으로 이루어지는 전하 발생층은, 탠덤형 발광 소자를 제작할 때에 발광 유닛들 사이에 제공되는 전하 발생층과 같은 구조를 갖는다. 즉, 탠덤형 발광 소자도, 상기 전하 발생층의 양극 측과 접하는 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용함으로써, 발광 소자 1 및 발광 소자 2와 마찬가지로 수명이 긴 발광 소자로 할 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 구조식(200)으로 표시되며 합성예 2에서 합성한 2,2'-(피리딘-2,6-다이일)비스{4-[4-(2-나프틸)페닐]-6-페닐피리미딘}(약칭: 2,6(NP-PPm)2Py)을 사용한 발광 소자 3에 대하여 설명한다. 발광 소자 3에 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 30]
Figure 112015124587254-pat00032
(발광 소자 3의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서 제 1 전극(101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전 처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
이 후, 내부 압력이 약 10-4Pa까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 약 30분 동안 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고 약 10-4Pa까지 감압하고 나서, 제 1 전극(101) 위에, 상기 구조식(i)으로 표시되는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)과 산화 몰리브데넘(VI)을 저항 가열을 이용한 증착법에 의하여 공증착함으로써 정공 주입층(111)을 형성하였다. 그 막 두께는 50nm로 하고, PCzPA:산화 몰리브데넘=4:2[중량비]가 되도록 조절하였다. 또한 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 수행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(111) 위에 PCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 성막하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 상기 구조식 (iii)으로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04[중량비]가 되도록 막 두께 25nm로 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, 상기 구조식(200)으로 표시되는 2,6(NP-PPm)2Py를 막 두께 25nm가 되도록 성막하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 산화 리튬(Li2O)을 막 두께 0.1nm가 되도록 증착하여 전자 주입 버퍼층을 형성하고, 상기 구조식(v)으로 표시되는 구리 페난트롤린(약칭: CuPc)을 막 두께 2nm가 되도록 성막하여 전자 릴레이층을 형성하였다. 그 후, PCzPA와 산화 몰리브데넘을 20nm로 공증착함으로써 P형층을 형성하였다. 그 중량비는 4:2(=PCzPA:산화 몰리브데넘)가 되도록 조정하였다. 또한, 전자 주입 버퍼층, 전자 릴레이층, 및 P형층을 총칭하여 전하 발생층이라고 부르는 경우가 있다.
마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(102)으로서, 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 3을 제작하였다.
발광 소자 3의 소자 구조를 이하의 표에 정리한다.
[표 3]
Figure 112015124587254-pat00033
발광 소자 3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출시키지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업(밀봉재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간의 가열 처리)을 수행한 후, 이 발광 소자의 신뢰성을 측정하였다. 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 3의 1000cd/m2 부근에서의 주요한 특성을 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure 112015124587254-pat00034
표 4로부터, 발광 소자 3은 양호한 특성의 청색 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 도 20에 나타낸 그래프는, 초기 휘도를 5000cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타낸 것이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발광 소자인 발광 소자 3은 매우 양호한 신뢰성을 나타내었다. 이와 같이, 전하 발생층을 갖는 발광 소자에서, 상기 전하 발생층의 양극 측과 접하는 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 갖는 발광 소자는 매우 양호한 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 2,6(NP-PPm)2Py는 내열성도 양호하므로, 발광 소자 3은 내열성이 양호한 발광 소자이다.
또한, 발광 소자 3에 제공된 전하 발생층은, 탠덤형 발광 소자를 제작할 때에 발광 유닛들 사이에 제공되는 전하 발생층과 같은 구조를 갖는다. 즉, 탠덤형 발광 소자에서, 상기 전하 발생층의 양극 측과 접하는 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용함으로써, 발광 소자 3과 마찬가지로 수명이 긴 발광 소자로 할 수 있다.
101: 제 1 전극
102: 제 2 전극
103: EL층
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
116: 전하 발생층
117: P형층
118: 전자 릴레이층
119: 전자 주입 버퍼층
400: 기판
401: 제 1 전극
403: EL층
404: 제 2 전극
405: 밀봉재
406: 밀봉재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC 칩
501: 제 1 전극
502: 제 2 전극
511: 제 1 발광 유닛
512: 제 2 발광 유닛
513: 전하 발생층
601: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
602: 화소부
603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
604: 밀봉 기판
605: 밀봉재
607: 공간
608: 배선
609: FPC
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 제 2 전극
618: 발광 소자
901: 하우징
902: 액정층
903: 백 라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 제 1 층간 절연막
1021: 제 2 층간 절연막
1022: 전극
1024W: 발광 소자의 제 1 전극
1024R: 발광 소자의 제 1 전극
1024G: 발광 소자의 제 1 전극
1024B: 발광 소자의 제 1 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 발광 소자의 제 2 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 밀봉재
1033: 투명한 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 흑색층(블랙 매트릭스)
1036: 오버코트층
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시 영역
5001: 표시 영역
5002: 표시 영역
5003: 표시 영역
5004: 표시 영역
5005: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7301: 하우징
7302: 하우징
7303: 연결부
7304: 표시부
7305: 표시부
7306: 스피커부
7307: 기록 매체 삽입부
7308: LED 램프
7309: 조작 키
7310: 접속 단자
7311: 센서
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
9033: 후크
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9038: 조작 스위치
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (17)

  1. 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물:
    Figure 112015124587254-pat00035
    ,
    상기 일반식(G1)에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고,
    R1~R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6~16의 아릴기를 나타내고, R1~R3 중 적어도 하나는 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기이고,
    R4~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    R1 및 R2가 각각 나프틸기인, 유기 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    n 및 m은 0이고,
    R3은 피렌일기인, 유기 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    R3은 수소인, 유기 화합물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    R4 및 R5는 각각 페닐기인, 유기 화합물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R6~R9는 각각 수소인, 유기 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 구조식(100), 구조식(200), 및 구조식(300) 중 어느 하나로 표시되는, 유기 화합물.
    Figure 112015124587254-pat00036

    Figure 112015124587254-pat00037

    Figure 112015124587254-pat00038
    .
  8. 발광 소자에 있어서,
    제 1 전극;
    상기 제 1 전극 위의 층; 및
    상기 층 위의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 층은 일반식(G1)으로 표시되는 유기 화합물을 포함하는, 발광 소자:
    Figure 112015124587254-pat00039
    ,
    상기 일반식(G1)에 있어서,
    Ar1 및 Ar2는 페닐렌기를 나타내고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고,
    R1~R3은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6~16의 아릴기를 나타내고, R1~R3 중 적어도 하나는 탄소수 10~16의 축환 구조를 갖는 아릴기이고,
    R4~R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~6의 알킬기, 또는 탄소수 6~10의 아릴기를 나타낸다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    R1 및 R2가 각각 나프틸기인, 발광 소자.
  10. 제 8 항에 있어서,
    n 및 m은 0이고,
    R3은 피렌일기인, 발광 소자.
  11. 제 8 항에 있어서,
    R3은 수소인, 발광 소자.
  12. 제 8 항에 있어서,
    R4 및 R5는 각각 페닐기인, 발광 소자.
  13. 제 8 항에 있어서,
    R6~R9는 각각 수소인, 발광 소자.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 구조식(100), 구조식(200), 및 구조식(300) 중 어느 하나로 표시되는, 발광 소자.
    Figure 112015124587254-pat00040

    Figure 112015124587254-pat00041

    Figure 112015124587254-pat00042
    .
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 전자 수송층에 있는, 발광 소자.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 전자 주입층에 있는, 발광 소자.
  17. 발광 장치에 있어서,
    제 8 항에 따른 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 제어하는 수단을 포함하는, 발광 장치.
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