KR102563610B1 - 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 - Google Patents

화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규 화합물을 제공하고, 장수명의 발광 소자를 제공한다.
화학식 (G0)로 표시되는 화합물.
Figure 112015041479522-pat00046

식 중, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, A2는 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.

Description

화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치{COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 화합물, 일렉트로루미네센스(EL: Electroluminescence)를 이용한 발광 소자(EL 소자라고도 함), 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 기술 분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시하는 발명의 일 형태는 물, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 프로세스, 머신, 매뉴팩처, 또는 조성물(콤포지션·오브·매터)에 관한 것이다. 그로 인해, 보다 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 발명의 일 형태의 기술 분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 그것들의 구동 방법, 또는 그것들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
최근, 발광 물질에 유기 화합물을 사용한 발광 소자(유기 EL 소자라고도 함)의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 상기 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
상기 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 액정 디스플레이에 비해 화소의 시인성이 높아서, 백라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 생각되고 있다. 또한, 상기 발광 소자는 박형 경량으로 제작할 수 있는 것도 큰 이점이다. 또한, 매우 응답 속도가 빠른 것도 특징 중 하나이다.
상기 발광 소자는 막 형상으로 형성하는 것이 가능하기 때문에, 면 형상으로 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 대면적의 소자를 용이하게 형성할 수 있다. 이것은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점 광원, 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에서는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
발광 물질에 유기 화합물을 사용하여, 한 쌍의 전극 사이에 상기 유기 화합물을 포함하는 층을 형성한 발광 소자의 경우, 상기 소자에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 상기 유기 화합물을 포함하는 층에 주입되어, 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 상기 유기 화합물을 여기 상태에 이르게 하여, 여기된 상기 유기 화합물로부터 발광을 얻는 것이다.
유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 가능하고, 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광이 인광으로 불리고 있다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그 통계적인 생성 비율은, S*:T*=1:3이라고 생각되고 있다.
일중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 함)에서는, 실온에서 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 관측되지 않고, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 사용한 발광 소자에 있어서의 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S*:T*=1:3인 것을 근거로 25％로 되어 있다.
한편, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 칭함)을 사용하면, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)이 관측된다. 또한, 인광성 화합물은 항간 교차(일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로 옮겨가는 것)가 일어나기 쉽기 때문에, 내부 양자 효율은 100％까지 이론상은 가능하게 된다. 즉, 형광성 화합물에 비하여 높은 발광 효율이 가능하게 된다. 이러한 이유로 인하여, 고효율의 발광 소자를 실현하기 위해서, 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 최근에 활발히 행해지고 있다.
상술한 인광성 화합물을 사용하여 발광 소자의 발광층을 형성하는 경우, 인광성 화합물의 농도 소광이나 삼중항-삼중항 소멸에 의한 소광을 억제하기 위해서, 다른 화합물을 포함하는 매트릭스 중에 상기 인광성 화합물이 분산되도록 하여 형성하는 경우가 많다. 이때, 매트릭스가 되는 화합물은 호스트 재료, 인광성 화합물과 같이 매트릭스 중에 분산되는 화합물은 게스트 재료라고 불린다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우, 호스트 재료에 필요해지는 성질은, 상기 인광성 화합물보다도 큰 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)를 갖는 것이다.
또한, 일중항 여기 에너지(기저 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 차이)는 삼중항 여기 에너지보다도 크기 때문에, 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질은 큰 일중항 여기 에너지도 갖는다. 따라서, 상술한 바와 같은 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질은, 형광성 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자에 있어서도 유익하다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우의 호스트 재료의 일례로서, 디벤조[f,h]퀴녹살린 환을 갖는 화합물의 연구가 이루어지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 2).
국제 공개 제03/058667호 일본 특허 공개 제2007-189001호 공보
발광 소자에 대해서는, 그 소자 특성을 향상시키는 데 있어서, 물질에 의존된 문제가 많아서, 이것들을 극복하기 위해, 소자 구조의 개량이나 물질 개발 등이 행해지고 있다. 발광 소자의 개발은, 발광 효율, 신뢰성, 비용 등의 면에서 아직 개선의 여지가 남아 있다.
또한, 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명의 실용화를 위해, 발광 소자는 장수명화가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태는, 신규의 화합물을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 발광 소자에 있어서, 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규의 화합물을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 신뢰성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있는, 신규의 화합물을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 막질이 양호한 화합물을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 내열성이 높은 화합물을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또는, 본 발명의 일 형태는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 장수명의 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 내열성이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또는, 본 발명의 일 형태는, 상기 발광 소자를 사용한, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는, 상기 발광 소자를 사용한, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는, 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 이들 과제 전부를 해결할 필요는 없기로 한다. 또한, 이들 이외의 과제는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G0)로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00001
화학식 (G0) 중, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, A2는 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G1)로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00002
화학식 (G1) 중, R1 내지 R10은, R7 내지 R10 중 어느 하나가 화학식 (G1-1)로 표시되는 치환기를 표시하고, 그 밖의 것이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, A는 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G2)로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00003
화학식 (G2) 중, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, A는 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G3)으로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00004
화학식 (G3) 중, R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 상기 각 구성의 화합물 중 어느 하나를 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 화합물을 포함하는 층을 갖고, 상기 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격을 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 화합물을 포함하는 층을 갖고, 상기 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 개재하여 결합한 화합물인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 발광 소자를 발광부에 구비하는 발광 장치이다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 상기 발광 소자와, 트랜지스터 또는 기판을 갖고 있어도 된다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 발광 장치를 표시부에 구비하는 전자 기기이다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는, 상기 발광 장치와, 마이크, 스피커, 또는 외부 접속 단자를 갖고 있어도 된다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 발광 장치를 발광부에 구비하는 조명 장치이다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태의 조명 장치는, 상기 발광 장치와, 지주, 하우징, 또는 커버를 갖고 있어도 된다.
또한, 본 명세서 중에 있어서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 표시 장치를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름, 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 설치된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 장치를 갖는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등도 발광 장치를 포함하는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 화합물을 합성할 때 사용하는 화학식 (G4)로 표시되는 화합물도, 본 발명의 일 형태이다.
Figure 112015041479522-pat00005
화학식 (G4) 중, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, R10은, 염소, 붕소, 요오드, 붕소산기, 또는 유기 붕소기를 표시한다. 아릴기는 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
또한, 본 발명의 일 형태의 화합물을 합성할 때 사용하는 화학식 (201)로 표시되는 화합물도, 본 발명의 일 형태이다.
Figure 112015041479522-pat00006
본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 소자에 있어서, 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규의 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 신뢰성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있는, 신규의 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 막질이 양호한 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 내열성이 높은 화합물을 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 장수명의 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 내열성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 신규의 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 상기 발광 소자를 사용한, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에 의해, 상기 발광 소자를 사용한, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는, 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 반드시 이들 효과 전부를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 일례를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 전자 기기의 일례를 도시하는 도면.
도 6은 조명 장치의 일례를 도시하는 도면.
도 7은 8-클로로 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 1H NMR 차트를 나타내는 도면.
도 8은 2-[3'-(벤조[b]나프토[2,3-d]푸란-8-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mBnf(II)BPDBq)의 1H NMR 차트를 나타내는 도면.
도 9는 2mBnf(II)BPDBq의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 10은 2mBnf(II)BPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 11은 2mBnf(II)BPDBq의 LC/MS 분석의 결과를 도시하는 도면.
도 12는 실시예의 발광 소자를 나타내는 도면.
도 13은 실시예 2의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타내는 도면.
도 14는 실시예 2의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타내는 도면.
도 15는 실시예 2의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 16은 실시예 2의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 17은 실시예 2의 발광 소자의 신뢰성 시험의 결과를 나타내는 도면.
도 18은 실시예 3의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타내는 도면.
도 19는 실시예 3의 발광 소자의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타내는 도면.
실시 형태에 대해서, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고서 그 형태 및 상세 내용을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서, 동일 부분 또는 마찬가지의 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를, 다른 도면 사이에서 공통되게 사용하고, 그 반복되는 설명은 생략한다. 또한, 마찬가지의 기능을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한, 도면 등에 있어서 나타내는 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은, 이해를 간단히 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 표시하고 있지 않는 경우가 있다. 이로 인해, 개시하는 발명은, 반드시 도면 등에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지는 않는다.
또한, 「막」이라는 단어와 「층」이라는 단어는, 경우에 따라서, 또는 상황에 따라서, 서로 교체하는 것이 가능하다. 예를 들어, 「도전층」이라는 용어를, 「도전막」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다. 또는, 예를 들어 「절연막」이라는 용어를, 「절연층」이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다.
(실시 형태 1)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격이 아릴렌 골격을 통하여 결합된 화합물이다.
디벤조[f,h]퀴녹살린 골격은 평면적인 구조이다. 평면적인 구조의 화합물은 결정화되기 쉽다. 결정화되기 쉬운 화합물을 사용한 발광 소자는 수명이 짧다. 그러나, 본 발명의 일 형태의 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격에 아릴렌 골격을 통하여 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격이 결합되어 있기 때문에, 입체적으로 부피가 큰 구조이다. 본 발명의 일 형태의 화합물은 결정화되기 어렵기 때문에, 발광 소자 수명의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 화합물은, 푸란 골격에 벤젠환과 나프탈렌환이 축합된 구조인 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격과, 퀴녹살린 골격에 벤젠환이 2개 축합된 구조인 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격을 동시에 갖기 때문에, 내열성이 매우 높고, 발광 소자에 사용함으로써 고내열성, 또한 장수명의 소자를 실현할 수 있다.
또한, 전자 또는 정공을 용이하게 수취할 수 없는 화합물을 발광층의 호스트 재료에 사용하면, 전자와 정공의 재결합 영역이 발광층과 다른 층과의 계면에 집중되어, 발광 소자 수명의 저하를 초래한다. 여기서, 본 발명의 일 형태의 화합물은, 전자 수송 골격인 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 정공 수송 골격인 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격을 갖기 때문에, 전자 및 정공을 용이하게 수취할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광층의 호스트 재료에 사용함으로써, 전자와 정공의 재결합이 발광층 내의 넓은 영역에서 행해진다고 생각되기 때문에, 발광 소자 수명의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격이 직접 결합되어 있는 화합물에 비해, 이들 2개의 골격이 아릴렌기를 통하여 결합되어 있는 본 발명의 일 형태의 화합물 쪽이, 공액계의 확대를 억제할 수 있고, 밴드 갭의 저하 및 삼중항 여기 에너지의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 화합물 쪽이 높은 내열성을 나타내고, 또한, 막질이 양호하다는 이점도 있다. 구체적으로는, 본 발명의 일 형태의 화합물의 박막은, 대기 아래에 있어서도 응집하기 어렵고, 고온 아래에서도 결정화되기 어려운 등, 형태의 변화가 작다.
본 발명의 일 형태의 화합물은, 넓은 밴드 갭을 갖기 때문에, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 화합물은, 적색 내지 녹색의 범위에 포함되는 광을 발하는 인광성 화합물을 여기시키기에 충분한 삼중항 여기 에너지를 갖기 때문에, 상기 인광성 화합물을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하다.
또한, 호스트 재료의 삼중항 여기 에너지가 너무 높으면, 소광 인자의 영향을 받기 쉽고, 발광 소자가 열화되기 쉬워지는 경우가 있다. 본 발명의 일 형태의 화합물을 사용함으로써, 상기 소광 인자의 영향을 받기 어렵고, 열화되기 어려운 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 화합물은, 전자 수송성이 높은 물질이기 때문에, 발광 소자에 있어서의 전자 수송층의 재료로서 적절하게 사용할 수 있다.
이러한 점에서, 본 발명의 일 형태의 화합물은 발광 소자나 유기 트랜지스터 등의 유기 디바이스의 재료로서 적절하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G0)으로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00007
화학식 (G0) 중, A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, A2는 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸라닐기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G1)로 표시되는 화합물이다. 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 벤젠환에 화학식 (G1-1)로 표시되는 치환기가 결합되어 있음으로써, 나프탈렌환에 상기 치환기가 결합되어 있는 경우에 비하여, 삼중항 여기 에너지의 준위(T1 준위)를 높일 수 있다.
Figure 112015041479522-pat00008
화학식 (G1) 중, R1 내지 R10은, R7 내지 R10 중 어느 하나가 화학식 (G1-1)로 표시되는 치환기를 표시하고, 그 밖의 것이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, A는 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
특히, 화학식 (G1)에 있어서, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격의 8위에 상기 화학식 (G1-1)로 표시되는 치환기가 결합되어 있으면(즉 화학식 (G1)에 있어서, R10이 화학식 (G1-1)로 표시되는 치환기임), T1 준위가 높아서 바람직하다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G2)로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00009
화학식 (G2) 중, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, A는 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
화학식 (G2)에 있어서, 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격의 2위, 6위, 또는 7위에 Ar이 결합되어 있으면, 고순도화되기 쉽고, T1 준위가 높다는 등의 이유에 의해, 바람직하다. 상기 2위에 Ar이 결합되어 있으면, 상기 6위나 상기 7위에 Ar이 결합되어 있는 경우에 비하여 합성이 용이하고, 저비용으로 제공할 수 있어 바람직하다. 상기 6위에 Ar이 결합되어 있으면, 상기 2위 또는 상기 7위에 Ar이 결합되어 있는 경우에 비하여, T1 준위가 높아서 바람직하다. 또한, 상기 7위에 Ar이 결합되어 있으면, 상기 2위에 Ar이 결합되어 있는 경우에 비하여, T1 준위가 높아서 바람직하다. 또한, 상기 6위 또는 상기 7위에 Ar이 결합되어 있으면, 상기 2위에 Ar이 결합되어 있는 경우에 비하여, 용해성이 높은 경우가 많아, 정제하기 쉽고, 고순도화가 용이해져서 바람직하다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 (G3)으로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00010
화학식 (G3) 중, R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, 아릴기 및 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
화학식 (G1-1)이나 화학식 (G2), 화학식 (G3) 중에 표시하는 Ar의 구체적인 구조로서는, 예를 들어 화학식 (1-1) 내지 화학식 (1-18)에 표시하는 치환기를 들 수 있다. 또한, Ar은 추가로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖고 있어도 된다. 상기 탄소수 6 내지 13의 아릴기로서는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 화학식 (1-12), 화학식 (1-13), 화학식 (1-15) 및 화학식 (1-18)이, Ar이 치환기를 갖고 있는 경우의 구조이다. 또한, Ar이 치환기를 갖고 있는 구조는, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015041479522-pat00011
Ar이 갖는 환은 벤젠환, 플루오렌환 및 나프탈렌환으로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 것이 바람직하다. Ar은 페닐렌기, 비페닐렌기, 터페닐렌기, 쿼터페닐렌기, 나프탈렌-디일기, 9H-플루오렌-디일기 등의, 벤젠환, 플루오렌환 및 나프탈렌환으로부터 선택되는 1종 또는 복수종으로 구성되는 치환기인 것이 바람직하다. 이에 의해, 본 발명의 일 형태의 화합물의 삼중항 여기 에너지를 높일 수 있다.
화학식 (G1) 내지 화학식 (G3) 중에 표시하는 R1 내지 R19의 구체적인 구조로서는, 예를 들어 화학식 (2-1) 내지 화학식 (2-23)에 나타내는 치환기를 들 수 있다. 또한, R1 내지 R19가 아릴기인 경우에는, 추가로 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖고 있어도 된다. 상기 탄소수 6 내지 13의 아릴기로서는, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 화학식 (2-13) 내지 화학식 (2-22)가, 아릴기가 치환기를 갖고 있는 경우의 구조이다. 또한, R1 내지 R19가 치환기를 갖고 있는 구조는, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015041479522-pat00012
본 발명의 일 형태의 화합물의 구체예로서는, 화학식 (100) 내지 화학식 (155)에 표시되는 복소환 화합물을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
Figure 112015041479522-pat00013
Figure 112015041479522-pat00014
Figure 112015041479522-pat00015
Figure 112015041479522-pat00016
Figure 112015041479522-pat00017
Figure 112015041479522-pat00018
Figure 112015041479522-pat00019
Figure 112015041479522-pat00020
Figure 112015041479522-pat00021
Figure 112015041479522-pat00022
본 발명의 일 형태의 화합물의 합성 방법으로서는 여러 가지 반응을 적용할 수 있다. 화학식 (G0)으로 표시되는 화합물의 합성 방법의 일례로서, 화학식 (G1)에 있어서, R10이 화학식 (G1-1)에 나타내는 치환기로 표시될 경우, 즉 화학식 (G2)로 표시되는 화합물의 합성 방법을 이하에 예시한다. 또한, 본 발명의 일 형태인 화합물의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
화학식 (G2)로 표시되는 화합물은, 하기 합성 스킴 (A-1)과 같이 합성할 수 있다. 즉, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 화합물(화합물 1)과, 디벤조[f,h]퀴녹살린 화합물(화합물 2)을 커플링함으로써, 화학식 (G2)로 표시되는 화합물을 얻을 수 있다.
Figure 112015041479522-pat00023
합성 스킴 (A-1)에 있어서, A는 치환 또는 비치환된 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고, Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고, X1 및 X2는, 각각 독립적으로 할로겐, 트리플루오로메탄술포닐기, 붕소산기, 유기 붕소기, 할로겐화 마그네슘기, 또는 유기 주석기 등을 표시한다. R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시한다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, 팔라듐 촉매를 사용한 스즈키·미야우라 커플링 반응을 행하는 경우, X1 및 X2는, 각각 독립적으로 할로겐, 붕소산기, 유기 붕소기, 또는 트리플루오로메탄술포닐기를 표시한다. 상기 할로겐으로서는 요오드, 브롬, 또는 염소가 바람직하다. 당해 반응에서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(II), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)디클로라이드, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 등의 팔라듐 화합물과, 트리(tert-부틸)포스핀, 트리(n-헥실)포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 디(1-아다만틸)-n-부틸포스핀, 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐, 트리(오르토-톨릴)포스핀 등의 배위자를 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 나트륨tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산 칼륨, 탄산 세슘, 탄산 나트륨 등의 무기 염기 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 용매로서 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 테트라히드로푸란, 디옥산, 에탄올, 메탄올, 물 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서 사용할 수 있는 시약류는, 이들 시약류에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서 행하는 반응은, 스즈키·미야우라 커플링 반응에 한정되는 것은 아니고, 유기 주석 화합물을 사용한 미기타·코스기·스틸 커플링 반응, 그리냐르 시약을 사용한 쿠마다·타마오·코류 커플링 반응, 유기 아연 화합물을 사용한 네기시 커플링 반응, 구리 또는 구리 화합물을 사용한 반응 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기와 마찬가지의 방법을 사용하여, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 1위 내지 10위 중 어느 하나, 즉 화학식 (G1)에 있어서 R1 내지 R10 중 어느 하나가 화학식 (G1-1)에 나타내는 치환기로 표시되는 화합물도 합성할 수 있다.
이상에 의해, 본 실시 형태의 화합물을 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 화합물을 합성할 때 사용하는 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 8위에 할로겐(요오드, 브롬, 또는 염소), 트리플루오로메탄술포닐기, 붕소산기, 유기 붕소기, 할로겐화 마그네슘기, 또는 유기 주석기 등이 결합된 화합물도 본 발명의 일 형태이다.
구체적으로는, 본 발명의 일 형태는 화학식 (G4)로 표시되는 화합물이다.
Figure 112015041479522-pat00024
화학식 (G4) 중, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, R10은 염소, 브롬, 붕소, 요오드, 붕소산기, 또는 유기 붕소기를 표시한다. 상기 아릴기는 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 치환기로서 갖는다.
<화학식 (G4)로 표시되는 화합물의 합성 방법>
화학식 (G4)로 표시되는 화합물의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 일 형태인 화학식 (G4)로 표시되는 화합물의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
화학식 (G4)로 표시되는 화합물은, 예를 들어 하기 합성 스킴 (X-1) 내지 (X-2)와 같이 합성할 수 있다.
먼저, 합성 스킴 (X-1)에 표시하는 바와 같이, 화합물 3과 화합물 4를 커플링함으로써, 알코올체(화합물 5)를 얻을 수 있다.
Figure 112015041479522-pat00025
합성 스킴 (X-1)에 있어서, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, R10은 염소, 브롬, 붕소, 요오드, 붕소산기, 또는 유기 붕소기를 표시하고, X1 및 X2는, 각각 독립적으로 할로겐, 트리플루오로메탄술포닐기, 붕소산기, 유기 붕소기, 할로겐화 마그네슘기, 또는 유기 주석기 등을 표시한다.
합성 스킴 (X-1)에 있어서, 화합물 4의 히드록실기는 알킬기 등에 의해 보호되고 있어도 된다.
합성 스킴 (X-1)에 있어서, 팔라듐 촉매를 사용한 스즈키·미야우라 커플링 반응을 행하는 경우, X1 및 X2는, 각각 독립적으로 할로겐, 붕소산기, 유기 붕소기, 또는 트리플루오로메탄술포닐기를 표시한다. 상기 할로겐으로서는 요오드, 브롬, 또는 염소가 바람직하다. 당해 반응에서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(II), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)디클로라이드, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 등의 팔라듐 화합물과, 트리(tert-부틸)포스핀, 트리(n-헥실)포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 디(1-아다만틸)-n-부틸포스핀, 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐, 트리(오르토-톨릴)포스핀 등의 배위자를 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 나트륨tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산 칼륨, 탄산 세슘, 탄산 나트륨 등의 무기 염기 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 용매로서, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 테트라히드로푸란, 디옥산, 에탄올, 메탄올, 물 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서 사용할 수 있는 시약류는, 이 시약류에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (X-1)에 있어서 행하는 반응은, 스즈키·미야우라 커플링 반응에 한정되는 것은 아니고, 유기 주석 화합물을 사용한 미기타·코스기·스틸 커플링 반응, 그리냐르 시약을 사용한 쿠마다·타마오·코류 커플링 반응, 유기 아연 화합물을 사용한 네기시 커플링 반응, 구리 또는 구리 화합물을 사용한 반응 등을 사용할 수 있다.
다음으로 합성 스킴 (X-2)에 표시하는 바와 같이, 알코올체(화합물 5)에, 윌리엄슨 합성에 의해 에테르 결합을 형성함으로써, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 유도체(화합물 6)를 합성할 수 있다.
Figure 112015041479522-pat00026
합성 스킴 (X-2)에 있어서, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, R10은 염소, 브롬, 붕소, 요오드, 붕소산기, 또는 유기 붕소기를 표시한다.
합성 스킴 (X-1)에 있어서, 화합물 4의 히드록실기가 알킬기 등에 의해 보호되어 있는 경우에는, 합성 스킴 (X-2)를 행하기 전에 3브롬화 붕소 등을 사용하여 탈보호하고, 히드록실기로 할 필요가 있다.
합성 스킴 (X-2)에 있어서, 윌리엄슨 합성을 행하는 경우, 탄산 칼륨, 탄산 나트륨 등의 염기를 사용할 수 있고, 또한, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등의 용매를 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 염기 및 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 화학식 (G4)에 있어서, R10이 염소인 경우의 화합물(화합물 7)로부터 본 발명의 일 형태의 화합물을 합성하는 방법을, 합성 스킴 (X-3)을 사용하여 설명한다.
합성 스킴 (X-3)에 있어서, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다.
합성 스킴 (X-3)에 있어서, 염소체(화합물 7)의 염소를 리튬으로 치환하고, 유기 리튬 화합물(화합물 8)을 사용하여, 붕소산화 반응, 브롬화 반응, 또는 요오드화 반응을 행함으로써, 각각 붕소산체(화합물 9), 브롬체(화합물 10), 요오드체(화합물 11)를 합성할 수 있다.
합성 스킴 (X-3)으로 사용할 수 있는 시약으로서는, 유기 리튬 화합물을 합성하는 경우에는 n-부틸리튬, t-부틸리튬 등의 유기 리튬 시약, 붕소산화 반응을 행하는 경우에는 붕산 트리메틸 등, 요오드화를 행하는 경우에는 요오드 등, 브롬화를 행하는 경우에는 브롬 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 시약은 이들에 한정되는 것은 아니다.
다음으로 화학식 (G4)에 있어서, R10이 4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란인 경우의 화합물(화합물 12)을 합성하는 방법을, 합성 스킴 (X-4)를 사용하여 설명한다.
Figure 112015041479522-pat00028
합성 스킴 (X-4)에 있어서, R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 표시하고, R10은 염소, 브롬, 또는 요오드를 표시한다.
합성 스킴 (X-4)에 나타내는 바와 같이, 할로겐체인 화합물 6과, 비스(피나콜라토)디보론의 커플링 반응을 행함으로써, 유기 붕소 화합물(화합물 12)을 얻을 수 있다. 합성 스킴 (X-4)에 있어서, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(II), [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)디클로라이드, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 등의 팔라듐 화합물과, 트리(tert-부틸)포스핀, 트리(n-헥실)포스핀, 트리시클로헥실포스핀, 디(1-아다만틸)-n-부틸포스핀, 2-디시클로헥실포스피노-2',6'-디메톡시비페닐, 트리(오르토-톨릴)포스핀 등의 배위자를 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 나트륨tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산 칼륨, 탄산 세슘, 탄산 나트륨 등의 무기 염기 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서는, 용매로서, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 테트라히드로푸란, 디옥산, 에탄올, 메탄올, 물 등을 사용할 수 있다. 당해 반응에서 사용할 수 있는 시약류는, 이들 시약류에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태의 화합물의 구체예로서는, 화학식 (201) 내지 화학식 (215)에 표시되는 화합물을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
Figure 112015041479522-pat00029
본 실시 형태의 화합물은, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료나 전자 수송층의 재료로서 적합하다. 본 실시 형태의 화합물을 사용함으로써 장수명의 발광 소자를 얻을 수 있다.
본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 실시 형태 1에서 나타낸 화합물을 포함하는 층을 갖는다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자가 구비하는 상기 화합물은 입체적으로 부피가 큰 구조이다. 또한, 상기 화합물은 내열성이 높다. 또한, 상기 화합물은 막질이 양호하다. 따라서, 상기 화합물을 사용함으로써 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 상기 화합물은, 전자 수송 골격인 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격 및 정공 수송 골격인 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격을 갖기 때문에, 전자 및 정공을 수취할 수 있다. 따라서, 상기 화합물을 발광층의 호스트 재료에 사용함으로써, 전자와 정공의 재결합이 발광층 내에서 행해져, 발광 소자의 수명 저하를 억제할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 갖고, 상기 발광층은, 발광 물질(게스트 재료)과, 상기 발광 물질을 분산하는 호스트 재료를 갖고, 상기 호스트 재료가 상기 화합물인 발광 소자이다.
본 실시 형태의 발광 소자는, 한 쌍의 전극(제1 전극 및 제2 전극) 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(EL층)을 갖는다. 제1 전극 또는 제2 전극의 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 본 실시 형태에서는, EL층이 실시 형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 화합물을 포함한다.
≪발광 소자의 구성예≫
도 1의 (A)에 도시하는 발광 소자는, 제1 전극(201) 및 제2 전극(205)의 사이에 EL층(203)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 제1 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제2 전극(205)이 음극으로서 기능한다.
제1 전극(201)과 제2 전극(205)의 사이에, 발광 소자의 역치 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(203)에 제1 전극(201)측으로부터 정공이 주입되고, 제2 전극(205)측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(203)에 있어서 재결합되어, EL층(203)에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
EL층(203)은 발광 물질을 포함하는 발광층(303)을 적어도 갖는다.
또한, EL층 중에 발광층을 복수 형성하고, 각각의 층의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 발광층을 2개 갖는 발광 소자에 있어서, 제1 발광층의 발광색과 제2 발광층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 발광층을 3개 이상 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
또한, EL층(203)은 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴라성의 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 갖고 있어도 된다. EL층(203)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하고 있어도 된다.
도 1의 (B)에 도시하는 발광 소자는, 제1 전극(201) 및 제2 전극(205)의 사이에 EL층(203)을 갖고, 상기 EL층(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 형태의 화합물은, 발광층(303)이나, 전자 수송층(304)에 사용하는 것이 적합하다. 본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광층(303)의 호스트 재료로서 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1의 (C), 도 1의 (D)에 도시하는 발광 소자와 같이, 제1 전극(201) 및 제2 전극(205)의 사이에 복수의 EL층이 적층되어 있어도 된다. 이 경우, 적층된 EL층의 사이에는, 중간층(207)을 형성하는 것이 바람직하다. 중간층(207)은 전하 발생 영역을 적어도 갖는다.
예를 들어, 도 1의 (C)에 도시하는 발광 소자는, 제1 EL층(203a)과 제2 EL층(203b)의 사이에 중간층(207)을 갖는다. 또한, 도 1의 (D)에 도시하는 발광 소자는, EL층을 n층(n은 2 이상의 자연수) 갖고, 각 EL층의 사이에는 중간층(207)을 갖는다.
EL층(203)(m)과 EL층(203)(m+1)의 사이에 형성된 중간층(207)에 있어서의 전자와 정공의 거동에 대하여 설명한다. 제1 전극(201)과 제2 전극(205)의 사이에, 발광 소자의 역치 전압보다 높은 전압을 인가하면, 중간층(207)에 있어서 정공과 전자가 발생하고, 정공은 제2 전극(205)측에 형성된 EL층(203)(m+1)으로 이동하고, 전자는 제1 전극(201)측에 형성된 EL층(203)(m)으로 이동한다. EL층(203)(m+1)에 주입된 정공은, 제2 전극(205)측으로부터 주입된 전자와 재결합하여, 당해 EL층(203)(m+1)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 또한, EL층(203)(m)에 주입된 전자는, 제1 전극(201)측으로부터 주입된 정공과 재결합하여, 당해 EL층(203)(m)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 따라서, 중간층(207)에 있어서 발생한 정공과 전자는, 각각 상이한 EL층에 있어서 발광에 이른다.
또한, EL층끼리를 접하여 형성함으로써, 양자 간에 중간층과 동일한 구성이 형성되는 경우에는, 중간층을 통하지 않고 EL층끼리를 접하여 형성할 수 있다. 예를 들어, EL층의 한쪽 면에 전하 발생 영역이 형성되어 있는 경우, 그 면에 접하여 EL 층을 형성할 수 있다.
또한, 각각의 EL층의 발광색을 상이하게 함으로써, 발광 소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제1 EL층의 발광색과 제2 EL층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에서도 마찬가지이다.
≪발광 소자의 재료≫
이하에, 각각의 층에 사용할 수 있는 재료를 예시한다. 또한, 각 층은 단층에 한정되지 않고, 2층 이상 적층해도 된다.
<양극>
양극으로서 기능하는 전극(본 실시 형태에서는 제1 전극(201))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 또는 복수종 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 티타늄, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
또한, 양극이 전하 발생 영역과 접하는 경우에는, 일함수의 크기를 고려하지 않고, 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있으며, 예를 들어 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함하는 합금 등도 사용할 수 있다.
<음극>
음극으로서 기능하는 전극(본 실시 형태에서는 제2 전극(205))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종 또는 복수종 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기율표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 마그네슘 등), 이들 원소를 포함하는 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 포함하는 합금, 알루미늄, 은 등을 사용할 수 있다.
또한, 음극이 전하 발생 영역과 접하는 경우에는, 일함수의 크기를 고려하지 않고, 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, ITO, 규소 또는 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물 등도 사용할 수 있다.
전극은, 각각 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용하여 형성하면 된다. 또한, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법을 사용하면 된다.
<발광층>
발광층(303)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 본 실시 형태에서는, 발광층(303)이 게스트 재료와, 게스트 재료를 분산하는 호스트 재료를 포함하고, 상기 호스트 재료로서 본 발명의 일 형태의 화합물을 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 본 발명의 일 형태의 화합물은, 발광 물질이 형광성 화합물이나, 적색 내지 녹색의 범위에 포함되는 광을 발하는 인광성 화합물인 경우의 발광층의 호스트 재료로서 적합하다.
발광층에 있어서, 게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제하고, 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있다.
발광층은, 게스트 재료 및 호스트 재료에 더하여 다른 화합물을 포함하고 있어도 된다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 본 발명의 일 형태의 화합물을 포함하는 발광층과는 별도로, 발광층을 더 갖고 있어도 된다. 이때, 발광 물질로서는, 형광성 화합물이나 인광성 화합물, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질을 사용할 수 있고, 호스트 재료로서는, 후술하는 전자를 수취하기 쉬운 화합물이나 정공을 수취하기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 호스트 재료(또는, 발광층에 포함되는 게스트 재료 이외의 재료)의 T1 준위는, 게스트 재료의 T1 준위보다도 높은 것이 바람직하다. 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다도 낮으면, 발광에 기여하는 게스트 재료의 삼중항 여기 에너지를 호스트 재료가 소광(퀀치)해버려, 발광 효율의 저하를 초래하기 때문이다.
여기서, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동 효율을 높이기 위해서, 분자 간의 이동 기구로서 알려져 있는 펠스타 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용) 및 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)를 고려한 후, 호스트 재료의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼(보다 상세하게는, 가장 장파장(저에너지)측의 흡수대에 있어서의 스펙트럼)과의 겹침이 커지는 것이 바람직하다.
그러나 통상적으로 호스트 재료의 형광 스펙트럼을, 게스트 재료의 가장 장파장(저에너지)측의 흡수대에 있어서의 흡수 스펙트럼과 겹치는 것은 곤란하다. 왜냐하면, 그렇게 해 버리면, 호스트 재료의 인광 스펙트럼은 형광 스펙트럼보다도 장파장(저에너지)측에 위치하기 때문에, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 하회해버려, 상술한 퀀치의 문제가 발생해버리기 때문이다. 한편, 퀀치의 문제를 피하기 위해서, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 상회하도록 설계하면, 이번에는 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 단파장(고에너지)측으로 시프트되기 때문에, 그 형광 스펙트럼은 게스트 재료의 가장 장파장(저에너지)측의 흡수대에 있어서의 흡수 스펙트럼과 겹치지 않게 된다. 따라서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 장파장(저에너지)측의 흡수대에 있어서의 흡수 스펙트럼과 겹치고, 호스트 재료의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한으로 높이는 것은, 통상적으로 곤란하다.
따라서 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 발광 소자에 있어서, 발광층은, 인광성 화합물과 호스트 재료(각각, 발광층에 포함되는 제1 물질, 제2 물질이라고 간주함) 이외에, 제3 물질을 포함하고, 호스트 재료와 제3 물질은 여기 착체(엑시플렉스라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이 경우, 발광층에 있어서의 캐리어(전자 및 정공)의 재결합 시에 호스트 재료와 제3 물질은, 여기 착체를 형성한다. 이에 의해, 발광층에 있어서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼 및 제3의 물질의 형광 스펙트럼은, 보다 장파장측에 위치하는 여기 착체의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 그리고, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과의 겹침이 커지도록, 호스트 재료와 제3 물질을 선택하면, 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한으로 높일 수 있다. 또한, 삼중항 여기 상태에 대해서도, 호스트 재료가 아니라, 여기 착체로부터의 에너지 이동이 발생한다고 생각된다. 이와 같은 구성을 적용한 본 발명의 일 형태에서는, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼과의 겹침을 이용한 에너지 이동에 의해, 에너지 이동 효율을 높일 수 있기 때문에, 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
게스트 재료로서는, 후술하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 호스트 재료와 제3 물질로서는, 여기 착체를 발생시키는 조합이면 되지만, 전자를 수취하기 쉬운 화합물(전자 트랩성 화합물)과, 정공을 수취하기 쉬운 화합물(정공 트랩성 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태의 화합물은 전자 트랩성 화합물로서 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 적색 내지 녹색의 범위에 포함되는 광을 발하는 인광성 화합물과, 본 발명의 일 형태의 화합물과, 정공을 수취하기 쉬운 화합물을 포함하는 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 갖는다.
호스트 재료나 제3 물질로서 사용할 수 있는 정공을 수취하기 쉬운 화합물은, 예를 들어 π 전자 과잉형 복소 방향족 화합물(예를 들어 카르바졸 유도체나 인돌 유도체)이나 방향족 아민 화합물이다.
구체적으로는, N-(1,1'-비페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)페닐]-9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 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), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 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), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐) 벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제3 물질로서 사용할 수 있는 전자를 수취하기 쉬운 화합물은, 본 발명의 일 형태의 화합물 이외에, 질소 함유 복소 방향족 화합물과 같은 π 전자 부족형 복소 방향족 화합물이나, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다.
구체적으로는, 예를 들어 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤족사졸라토] 아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]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), 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) 및 6-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 2-[3'-(9H-카르바졸-9-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격 또는 디벤조 퀴녹살린 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), 4,6-비스[3-(4-디벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 디아진 골격(피리미딘 골격이나 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), 3,3',5,5'-테트라 [(m-피리딜)-펜-3-일]비페닐(약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 퀴녹살린 골격 또는 디벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 디아진 골격을 갖는 복소환 화합물, 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은, 신뢰성이 양호하여 바람직하다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘디일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'- 비피리딘-6,6'-디일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제3 물질에 사용할 수 있는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이며, 여기 착체의 발광 스펙트럼이 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과 겹치고, 여기 착체의 발광 스펙트럼 피크가 게스트 재료의 흡수 스펙트럼 피크보다도 장파장이면 된다.
또한, 전자를 수취하기 쉬운 화합물과 정공을 수취하기 쉬운 화합물로 호스트 재료와 제3 물질을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의해 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 호스트 재료:제3 물질=1:9 내지 9:1의 범위가 바람직하다.
또한, 여기 착체는, 2층의 계면에 있어서 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 전자를 수취하기 쉬운 화합물을 포함하는 층과 정공을 수취하기 쉬운 화합물을 포함하는 층을 적층하면, 그 계면 근방에서는 여기 착체가 형성되지만, 이 2층을 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 있어서의 발광층으로 해도 된다. 이 경우, 인광성 화합물은, 상기 계면 근방에 첨가되어 있으면 된다. 또한, 2층 중 적어도 어느 한쪽, 또는 양쪽에 첨가되어 있으면 된다.
《게스트 재료》
발광층(303)에 사용할 수 있는 형광성 화합물의 일례를 든다. 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스(디벤조푸란-4-일)-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FrAPrn-II), 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), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
발광층(303)에 사용할 수 있는 인광성 화합물의 일례를 든다. 예를 들어, 440㎚ 내지 520㎚에 발광의 피크를 갖는 인광성 화합물로서는, 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-트리아졸라토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-비페닐)-5-이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-디이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-디메틸페닐)-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'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III) 테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4', 6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐 피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율이 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
예를 들어, 520㎚ 내지 600㎚에 발광의 피크를 갖는 인광성 화합물로서는, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이트)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이트)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이트)비스[4-(2-노르보르닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(endo-, exo-혼합물)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이트)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이트)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이트)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이트)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라디나토)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(아세틸아세토네이트)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율이 뛰어나게 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, 예를 들어 600㎚ 내지 700㎚에 발광의 피크를 갖는 인광성 화합물로서는, (디이소부틸메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-디(나프탈렌-1-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이트)비스(2,3,5-트리페닐피라디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트리페닐피라디나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이트)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-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-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)와 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는, 신뢰성이나 발광 효율이 뛰어나게 우수하기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
또한, 발광층(303)에는 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: POF), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭:PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 주황색 내지 적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEHPPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다.
정공 수송성이 높은 물질로서는, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면 되고, 특히, 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
정공 수송층(302)에는, 예를 들어 발광층(303)에 사용할 수 있는 물질로서 예시한 정공을 수취하기 쉬운 화합물을 적용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화수소 화합물도 사용할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다.
전자 수송성이 높은 물질로서는, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이면 되고, 특히, 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
전자 수송층(304)에는, 예를 들어 발광층(303)에 사용할 수 있는 물질로서 예시한 전자를 수취하기 쉬운 화합물을 적용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다.
정공 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들어 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레니움 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다.
또한, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(301)을 전하 발생 영역으로 해도 된다. 양극과 접하는 정공 주입층(301)이 전하 발생 영역이면, 일함수를 고려하지 않고 여러 가지 도전성 재료를 상기 양극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
<전자 주입층>
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다.
전자 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들어 리튬, 세슘, 칼슘, 산화 리튬, 탄산 리튬, 탄산 세슘, 불화 리튬, 불화 세슘, 불화 칼슘, 불화 에르븀 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 또는 이들의 화합물(산화물, 탄산염, 할로겐화물 등)을 사용할 수 있다. 또한, 일렉트라이드를 사용할 수도 있다. 일렉트라이드로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄을 포함하는 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층(305)을 전하 발생 영역으로 해도 된다. 음극과 접하는 전자 주입층(305)이 전하 발생 영역이면, 일함수를 고려하지 않고 여러 가지 도전성 재료를 상기 음극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
<전하 발생 영역>
전하 발생 영역은, 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 되고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 된다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 된다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예를 들어 상술한 정공 수송층에 사용할 수 있는 재료를 들 수 있고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예를 들어 상술한 전자 수송층에 사용할 수 있는 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 주기율표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레니움은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정되고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 전자공여체로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 원소 주기율표에 있어서의 제2, 13족에 속하는 금속 및 그의 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자공여체로서 사용해도 된다.
또한, 상술한 EL층(203) 및 중간층(207)을 구성하는 층은, 각각 증착법(진공 증착법을 포함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다.
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 발광 장치를 예시한다. 상기 발광 소자는 장수명이기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 일 형태의 발광 소자나 본 발명의 일 형태의 화합물을 포함하고 있지 않아도 된다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 도시하는 평면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 일점쇄선 A-B로 절단한 단면도이다.
본 실시 형태의 발광 장치는, 지지 기판(401), 밀봉 기판(405) 및 밀봉재(407)에 둘러싸인 공간(415) 내에 발광 소자(403)를 구비한다. 발광 소자(403)는 보텀에미션 구조의 유기 EL 소자이고, 구체적으로는 지지 기판(401) 위에 가시광을 투과하는 제1 전극(421)을 갖고, 제1 전극(421) 위에 EL층(423)을 갖고, EL층(423) 위에 가시광을 반사하는 제2 전극(425)을 갖는다. EL층(423)은 실시 형태 1에 나타낸 본 발명의 일 형태의 화합물을 포함한다.
제1 단자(409a)는 보조 배선(417) 및 제1 전극(421)과 전기적으로 접속한다. 제1 전극(421) 위에는, 보조 배선(417)과 겹치는 영역에 절연층(419)이 형성되어 있다. 제1 단자(409a)와 제2 전극(425)은 절연층(419)에 의해 전기적으로 절연되어 있다. 제2 단자(409b)는 제2 전극(425)과 전기적으로 접속한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 보조 배선(417) 위에 제1 전극(421)이 형성되어 있는 구성을 나타내지만, 제1 전극(421) 위에 보조 배선(417)을 형성해도 된다.
지지 기판(401)과 대기와의 계면에 광 취출 구조(411a)를 갖는 것이 바람직하다. 대기와 지지 기판(401)의 계면에 광 취출 구조(411a)를 형성함으로써, 전반사의 영향으로 대기로 취출할 수 없는 광을 저감하여, 발광 장치의 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(403)와 지지 기판(401)과의 계면에 광 취출 구조(411b)를 갖는 것이 바람직하다. 광 취출 구조(411b)가 요철을 갖는 경우, 광 취출 구조(411b)와 제1 전극(421)의 사이에, 평탄화층(413)을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 전극(421)을 평탄한 막으로 할 수 있고, EL층(423)에 있어서의 제1 전극(421)의 요철에 기인하는 누설 전류의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평탄화층(413)과 지지 기판(401)과의 계면에, 광 취출 구조(411b)를 갖기 때문에, 전반사의 영향으로 대기로 취출할 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. 또한, 광 취출 구조(411a) 및 광 취출 구조(411b)로서, 반구 렌즈, 마이크로렌즈 어레이나, 요철 구조가 형성된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 지지 기판(401) 위에 상기 렌즈나 필름을, 지지 기판(401) 또는 상기 렌즈 또는 필름과 동일 정도의 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 접착함으로써, 광 취출 구조(411a) 및 광 취출 구조(411b)를 형성할 수 있다.
평탄화층(413)은 광 취출 구조(411b)와 접하는 면보다도, 제1 전극(421)과 접하는 면의 쪽이 평탄하다. 평탄화층(413)의 재료로서는, 투광성을 갖고, 고굴절률인 유리, 액체, 수지 등을 사용할 수 있다.
도 3의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 도시하는 평면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)를 일점쇄선 C-D로 절단한 단면도이며, 도 3의 (C)는 발광부의 변형예를 도시하는 단면도이다.
본 실시 형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치는, 지지 기판(501) 위에 발광부(551)(단면은 도 3의 (B)의 발광부(551a) 또는 도 3의 (C)의 발광부(551b)임), 구동 회로부(552)(게이트측 구동 회로부), 구동 회로부(553)(소스측 구동 회로부) 및 밀봉재(507)를 갖는다. 발광부(551) 및 구동 회로부(552, 553)는, 지지 기판(501), 밀봉 기판(505) 및 밀봉재(507)로 형성된 공간(515)에 밀봉되어 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에는, 구분 도포 방식, 컬러 필터 방식, 색변환 방식 중 어느 것을 적용해도 된다. 도 3의 (B)에는 컬러 필터 방식을 적용하여 제작한 경우의 발광부(551a)를 도시하고, 도 3의 (C)에는 구분 도포 방식을 적용하여 제작했을 경우의 발광부(551b)를 도시한다.
발광부(551a) 및 발광부(551b)는, 각각 스위칭용 트랜지스터(541a)와, 전류 제어용 트랜지스터(541b)와, 트랜지스터(541b)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제2 전극(525)을 포함하는 복수의 발광 유닛에 의해 형성되어 있다.
발광부(551a)가 갖는 발광 소자(503)는 보텀에미션 구조이며, 가시광을 투과하는 제1 전극(521)과, EL층(523)과, 제2 전극(525)으로 구성되어 있다. 또한, 제1 전극(521)의 단부를 덮어서 격벽(519)이 형성되어 있다.
발광부(551b)가 갖는 발광 소자(504)는 톱에미션 구조이고, 제1 전극(561)과, EL층(563)과, 가시광을 투과하는 제2 전극(565)으로 구성되어 있다. 또한, 제1 전극(561)의 단부를 덮어서 격벽(519)이 형성되어 있다. EL층(563)에 있어서, 적어도 발광 소자에 의해 상이한 재료를 포함하는 층(예를 들어 발광층)은 구분 도포되어 있다.
지지 기판(501) 위에는, 구동 회로부(552, 553)에 외부로부터의 신호(비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 인출 배선(517)이 설치된다. 여기에서는, 외부 입력 단자로서 FPC509(Flexible Printed Circuit)를 설치하는 예를 나타내고 있다.
구동 회로부(552, 553)는 트랜지스터를 복수 갖는다. 도 3의 (B)에서는, 구동 회로부(552)가 갖는 트랜지스터 중, 2개의 트랜지스터(트랜지스터(542) 및 트랜지스터(543))를 도시하고 있다.
공정 수의 증가를 방지하기 위해서, 인출 배선(517)은 발광부나 구동 회로부에 사용하는 전극이나 배선과 동일한 재료, 동일한 공정으로 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 인출 배선(517)을 발광부(551) 및 구동 회로부(552)에 포함되는 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 재료, 동일한 공정으로 제작한 예를 나타낸다.
도 3의 (B)에 있어서, 밀봉재(507)는 인출 배선(517) 위의 제1 절연층(511)과 접하고 있다. 밀봉재(507)는 금속과의 밀착성이 낮은 경우가 있다. 따라서, 밀봉재(507)는 인출 배선(517) 위에 형성된 무기 절연막과 접하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 밀봉성 및 밀착성이 높고, 신뢰성이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다. 무기 절연막으로서는, 금속이나 반도체의 산화물막, 금속이나 반도체의 질화물막, 금속이나 반도체의 산질화물막을 들 수 있고, 구체적으로는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화티타늄막 등을 들 수 있다.
또한, 제1 절연층(511)은 트랜지스터를 구성하는 반도체로의 불순물의 확산을 억제하는 효과를 발휘한다. 또한, 제2 절연층(513)은 트랜지스터에 의한 표면 요철을 저감하기 위하여 평탄화 기능을 갖는 절연막을 선택하는 것이 적합하다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용하는 트랜지스터의 구조, 재료는 특별히 한정되지 않는다. 톱 게이트형 트랜지스터를 사용해도 되고, 역 스태거형 등의 보텀 게이트형 트랜지스터를 사용해도 된다. 또한, 채널 에치형이나 채널 보호형으로 해도 된다. 또한, ｎ채널형 트랜지스터를 사용해도 되고, p채널형 트랜지스터를 사용해도 된다.
반도체층은, 실리콘이나 산화물 반도체, 유기 반도체를 사용하여 형성할 수 있다. 반도체층으로서, In-Ga-Zn계 금속 산화물인 산화물 반도체를 사용하고, 오프 전류가 낮은 트랜지스터로 함으로써, 발광 소자의 오프 시의 누설 전류를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 3의 (B)에 도시하는 밀봉 기판(505)에는, 발광 소자(503)(의 발광 영역)와 겹치는 위치에, 착색층인 컬러 필터(533)가 설치되어 있고, 격벽(519)과 겹치는 위치에, 블랙 매트릭스(531)가 설치되어 있다. 또한, 컬러 필터(533) 및 블랙 매트릭스(531)를 덮는 오버코트층(535)이 형성되어 있다. 또한, 도 3의 (C)에 도시하는 밀봉 기판(505)에는, 건조제(506)가 설치되어 있다.
본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기 및 조명 장치의 일례에 대해서, 도 4 및 도 6을 사용하여 설명한다.
본 실시 형태의 전자 기기는, 표시부에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 구비한다. 또한, 본 실시 형태의 조명 장치는, 발광부(조명부)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 구비한다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써, 신뢰성이 높은 전자 기기나 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 포함하고 있지 않아도 된다.
발광 장치를 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 단말기, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기 및 조명 장치의 구체예를 도 4 및 도 6에 도시한다.
또한, 본 발명의 일 형태의 전자 기기나 조명 장치는 가요성을 갖고 있어도 된다. 상기 전자 기기나 상기 조명 장치는, 가옥이나 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는, 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 내장하는 것도 가능하다.
도 4의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시하고 있다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7102)가 내장되어 있다. 표시부(7102)에서는, 영상을 표시하는 것이 가능하다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 표시부(7102)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7103)에 의해 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하고 있다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은, 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모콘 조작기(7111)에 의해 행할 수 있다. 리모콘 조작기(7111)가 구비하는 조작 키에 의해, 채널이나 음량의 조작을 행할 수 있고, 표시부(7102)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모콘 조작기(7111)에, 당해 리모콘 조작기(7111)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부를 설치하는 구성으로 해도 된다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반적인 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자 사이끼리 등)의 정보 통신을 행하는 것도 가능하다.
도 4의 (B)는 컴퓨터의 일례를 도시하고 있다. 컴퓨터(7200)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다.
도 4의 (C)는 휴대형 게임기의 일례를 도시하고 있다. 휴대형 게임기(7300)는 하우징(7301a) 및 하우징(7301b)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7302)에 의해, 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301a)에는 표시부(7303a)가 내장되고, 하우징(7301b)에는 표시부(7303b)가 내장되어 있다. 또한, 도 4의 (C)에 도시하는 휴대형 게임기는 스피커부(7304), 기록 매체 삽입부(7305), 조작 키(7306), 접속 단자(7307), 센서(7308)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), LED 램프, 마이크로폰 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7303a), 표시부(7303b)의 양쪽, 또는 한쪽에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용하고 있으면 되고, 기타 부속 설비가 적절히 설치된 구성으로 할 수 있다. 도 4의 (C)에 도시하는 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 4의 (C)에 도시하는 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다.
도 4의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시하고 있다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다.
도 4의 (D)에 도시하는 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 접촉함으로써, 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 접촉함으로써 행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 제1은 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제2는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제3은 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 행하면 된다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에 자이로 센서, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 설치함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 접촉하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의해 행해진다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동화상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어해도 된다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 접촉하여, 손금, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외 광을 발광하는 백라이트 또는 근적외 광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 4의 (E)는 2단 폴더형 태블릿형 단말기(개방된 상태)의 일례를 도시하고 있다. 태블릿형 단말기(7500)는 하우징(7501a), 하우징(7501b), 표시부(7502a), 표시부(7502b)를 갖는다. 하우징(7501a)과 하우징(7501b)은, 축부(7503)에 의해 접속되어 있고, 상기 축부(7503)를 축으로 해서 개폐 동작을 행할 수 있다. 또한, 하우징(7501a)은 전원(7504), 조작 키(7505), 스피커(7506) 등을 구비하고 있다. 또한, 태블릿형 단말기(7500)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시부(7502a), 표시부(7502b)의 양쪽, 또는 한쪽에 사용함으로써 제작된다.
표시부(7502a)나 표시부(7502b)는 적어도 일부를 터치 패널의 영역으로 할 수 있고, 표시된 조작 키에 접촉함으로써 데이터 입력을 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(7502a)의 전체면에 키보드 버튼을 표시시켜서 터치 패널로 하여, 표시부(7502b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 전자 기기는, 입출력 장치(터치 패널이라고도 함) 및 이차 전지를 갖고 있어도 된다. 이때, 비접촉 전력 전송을 사용하여, 이차 전지를 충전할 수 있으면 바람직하다. 입출력 장치는 표시부 및 입력부를 갖고, 표시부에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용할 수 있으며, 입력부에는 검지 소자 등을 갖는 입력 장치(터치 센서라고도 함)를 사용할 수 있다.
이차 전지로서는, 예를 들어 겔상 전해질을 사용하는 리튬 중합체 전지(리튬 이온 중합체 전지) 등의 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니카드 전지, 유기 라디칼 전지, 연축 전지, 공기 이차 전지, 니켈 아연 전지, 은 아연 전지 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는, 터치 패널 및 안테나를 갖고 있어도 된다. 안테나로 신호를 수신함으로써, 표시부에서 영상이나 정보 등의 표시를 행할 수 있다. 또한, 전자 기기가 이차 전지를 갖는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송에 사용해도 된다.
도 5의 (A) 내지 도 5의 (C)에, 폴더형 휴대 정보 단말기(310)를 도시한다. 도 5의 (A)에 전개한 상태의 휴대 정보 단말기(310)를 도시한다. 도 5의 (B)에 전개한 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중인 상태의 휴대 정보 단말기(310)를 도시한다. 도 5의 (C)에 접은 상태의 휴대 정보 단말기(310)를 도시한다. 휴대 정보 단말기(310)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 전개한 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의해 표시의 일람성이 우수하다.
표시 패널(312)은 힌지(313)에 의해 연결된 3개의 하우징(315)에 지지되어 있다. 힌지(313)를 통해서 2개의 하우징(315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(310)를 전개한 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치(또는 표시 장치)를 표시 패널(312)에 사용할 수 있다. 예를 들어, 곡률 반경 1㎜ 이상 150㎜ 이하에서 구부릴 수 있는 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 5의 (D), 도 5의 (E)에, 폴더형 휴대 정보 단말기(320)를 도시한다. 도 5의 (D)에 표시부(322)가 외측이 되도록 접은 상태의 휴대 정보 단말기(320)를 도시한다. 도 5의 (E)에 표시부(322)가 내측이 되도록 접은 상태의 휴대 정보 단말기(320)를 도시한다. 휴대 정보 단말기(320)를 사용하지 않을 때, 비표시부(325)를 외측으로 접음으로써, 표시부(322)의 오염이나 흠집 발생을 억제할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치(또는 표시 장치)를 표시부(322)에 사용할 수 있다.
도 5의 (F)는 휴대 정보 단말기(330)의 외형을 설명하는 사시도이다. 도 5의 (G)는 휴대 정보 단말기(330)의 상면도이다. 도 5의 (H)는 휴대 정보 단말기(340)의 외형을 설명하는 사시도이다.
휴대 정보 단말기(330, 340)는, 예를 들어 전화기, 수첩 또는 정보 열람 장치 등으로부터 선택된 하나 또는 복수의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 스마트폰으로서 각각 사용할 수 있다.
휴대 정보 단말기(330, 340)는, 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 예를 들어, 3개의 조작 버튼(339)을 하나의 면에 표시할 수 있다(도 5의 (F), 도 5의 (H)). 또한, 파선의 직사각형으로 표시하는 정보(337)를 다른 면에 표시할 수 있다(도 5의 (G), 도 5의 (H)). 또한, 정보(337)의 예로서는, SNS(소셜·네트워킹·서비스)의 통지, 전자 메일이나 전화 등의 착신을 알리는 표시, 전자 메일 등의 제목 또는 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는, 정보(337)가 표시되어 있는 위치에, 정보(337) 대신에 조작 버튼(339), 아이콘 등을 표시해도 된다. 또한, 도 5의 (F), 도 5의 (G)에서는, 상측에 정보(337)가 표시되는 예를 도시했지만, 본 발명의 일 형태는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5의 (H)에 도시하는 휴대 정보 단말기(340)와 같이, 가로측에 표시되어 있어도 된다.
휴대 정보 단말기(330)의 하우징(335), 휴대 정보 단말기(340)의 하우징(336)이 각각 갖는 표시부(333)에는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치(또는 표시 장치)를 사용할 수 있다.
또한, 도 5의 (I)에 도시하는 휴대 정보 단말기(345)와 같이, 3면 이상에 정보를 표시해도 된다. 여기에서는, 정보(355), 정보(356), 정보(357)가 각각 상이한 면에 표시되어 있는 예를 도시한다. 휴대 정보 단말기(345)의 하우징(351)이 갖는 표시부(358)에는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치(또는 표시 장치)를 사용할 수 있다.
도 6의 (A)에 도시하는 실내의 조명 장치(7601), 롤형의 조명 장치(7602), 탁상 조명 장치(7603) 및 면 형상 조명 장치(7604)는, 각각 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용한 조명 장치의 일례이다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 두께가 얇기 때문에, 벽에 설치하여 사용할 수 있다.
도 6의 (B)에 도시하는 탁상 조명 장치는, 조명부(7701), 지주(7703), 지지대(7705) 등을 포함한다. 조명부(7701)에는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 사용되고 있다. 본 발명의 일 형태에서는, 발광부가 곡면을 갖는 조명 장치, 또는 유연하게 구부러지는 조명부를 갖는 조명 장치를 실현할 수 있다. 이와 같이, 유연한 발광 장치를 조명 장치에 사용함으로써 조명 장치의 디자인의 자유도가 향상될 뿐만 아니라, 예를 들어 자동차의 천장, 대시보드 등의 곡면을 갖는 장소에도 조명 장치를 설치하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 일 형태의 조명 장치는, 하우징 또는 커버를 갖고 있어도 된다.
본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 적절히 조합할 수 있다.
[실시예 1]
(합성예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 화합물인, 하기 화학식 (101)에 표시되는 2-[3'-(벤조[b]나프토[2,3-d]푸란-8-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mBnf(II)BPDBq)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명의 일 형태의 화합물인, 하기 화학식 (201)에 표시되는 8-클로로벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 합성 방법에 대해서도 설명한다.
Figure 112015041479522-pat00030
<스텝1: 3-(3-클로로-2-플루오로페닐)-2-나프톨의 합성>
스텝 1의 합성 스킴을 (B-1)에 표시한다.
Figure 112015041479522-pat00031
1000mL 3구 플라스크에, 16g(70㎜ol)의 3-브로모-2-나프톨과, 12g(70㎜ol)의 3-클로로-2-플루오로벤젠 붕소산과, 1.1g(3.5mol)의 트리(오르토-톨릴)포스핀을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 300mL의 톨루엔과, 60mL의 에탄올과, 90mL의 탄산칼륨 수용액(2.0mol/L)을 첨가하였다. 계 내를 감압하면서 혼합물을 교반함으로써 혼합물을 탈기하고, 탈기 후에 계 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 0.16g(0.70㎜ol)의 아세트산 팔라듐 (II)를 첨가하고 나서, 혼합물을 질소 기류 아래에서 80℃에서 3시간 교반하였다. 교반 후, 혼합물의 유기층을 물로 세정하고, 그 후, 수층을 아세트산 에틸로 추출하였다. 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘에 의해 건조하였다. 얻어진 혼합물을 자연 여과해서 얻은 여과액을 농축한 결과, 목적물을 주성분으로 하는 갈색 액체 23g을 얻었다.
<스텝2: 8-클로로벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 합성>
스텝 2의 합성 스킴을 (B-2)에 나타낸다.
Figure 112015041479522-pat00032
500mL의 가지 형상 플라스크에, 스텝 1에서 얻은 갈색 액체 23g과, 300mL의 N-메틸-2-피롤리돈과, 27g(0.20mol)의 탄산 칼륨을 넣고, 이 혼합물을 대기 아래, 150℃에서 7시간 교반하였다. 교반 후, 얻어진 혼합물에 약 50mL의 물과, 약 50mL의 염산(1.0mol/L)을 첨가하였다. 얻어진 용액에 약 100mL의 아세트산 에틸을 첨가하고 나서, 수층을 아세트산 에틸로 3회 추출하였다. 추출액과 유기층을 합하여, 포화 탄산수소나트륨 수용액과, 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘을 첨가하였다. 이 혼합물을 자연 여과하여 얻어진 여과액을 농축한 결과, 목적물의 담갈색 고체를 5.4g, 스텝 1과 스텝 2의 2단계의 수율 23％로 얻었다.
얻어진 담갈색 고체의 1H NMR 데이터를 이하에 표시한다.
1H NMR(CDCl3, 500MHz): δ=7.32(t, J=7.5Hz, 1H), 7.49-7.57(m, 3H), 7.96(dd, J1=8.25Hz, J2=1.5Hz, 1H), 8.00(d, J=9.0Hz, 1H), 8.01(s, 1H), 8.04(d, J=9.0Hz, 1H), 8.42(s, 1H)
또한, 1H NMR 차트를 도 7에 나타낸다. 또한, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)에 있어서의 7.00ppm 내지 9.00ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
<스텝3: 2-(벤조[b]나프토[2,3-d]푸란-8-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란의 합성>
스텝 3의 합성 스킴을 (B-3)에 나타낸다.
Figure 112015041479522-pat00033
200mL 3구 플라스크에, 1.1g(4.3㎜ol)의 8-클로로벤조[b]나프토[2,3-d]푸란과, 1.1g(4.3㎜ol)의 비스(피나콜라토)디보론과, 0.79g(8.0㎜ol)의 아세트산 칼륨과, 179㎎(0.50㎜ol)의 디(1-아다만틸)-n-부틸포스핀을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 25mL의 1,4-디옥산을 첨가하였다. 계 내를 감압하면서 혼합물을 교반함으로써 혼합물을 탈기하고, 탈기 후에 계 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 81㎎(0.11㎜ol)의 [1,1'-비스(디페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)디클로라이드디클로로메탄 부가물을 첨가하고 나서, 혼합물을 질소 기류 아래에서 180℃에서 5시간 환류하였다. 환류 후, 박층 실리카겔 크로마토그래피(전개 용매는, 헥산: 아세트산 에틸=10:1)로 반응의 진행을 확인한 결과, 원료의 스폿은 확인되지 않았으므로, 계속하여 다음 반응을 행하였다.
<스텝 4: 2mBnf(II)BPDBq의 합성>
스텝 4 의 합성 스킴을 (B-4)에 도시한다.
Figure 112015041479522-pat00034
스텝 3의 후, 워크 업(후 처리)하지 않고서 계속 이하의 반응을 동 용기 내에서 행하였다. 스텝 3에서 생성한 2-(벤조[b]나프토[2,3-d]푸란-8-일)-4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보로란을 포함하는 반응 혼합물에, 1.9g(4.3㎜ol)의 2-(3'-브로모비페닐-3-일)디벤조[f,h]퀴녹살린과, 3.3g(10㎜ol)의 탄산 세슘을 추가하였다. 이 혼합물에 0.12㎎(0.10mol)의 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)을 첨가하고 나서, 혼합물을 질소 기류 아래에서 150℃에서 5시간반 교반하였다. 얻어진 혼합물에 약 100mL의 톨루엔을 첨가하고 나서, 이 혼합물을 환류하였다. 환류 후, 녹고 남은 고체를 흡인 여과로 회수하여, 얻어진 고체를 물, 에탄올의 순서로 세정한 결과, 담갈색 고체를 1.4g, 대략 수율 55％로 얻었다.
얻어진 담갈색 고체 1.4g을 트레인 서브리메이션법에 의해 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 2.5㎩, 아르곤 유량 15mL/min으로 고체를 330℃에서 15시간 가열해서 행하였다. 승화 정제 후, 담황색 고체를 0.96g, 회수율 69％로 얻었다.
핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 화합물이 목적물인 2mBnf(II)BPDBq인 것을 확인하였다.
얻어진 갈색 고체의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(테트라클로로에탄-d2,500MHz): δ=7.49-7.55(m, 3H), 7.73-7.87(m, 8H), 7.90-7.94(m, 2H), 8.00(s, 1H), 8.04(d, J=7.5Hz, 1H), 8.07(d, J=7.5Hz, 1H), 8.12(d, J=8.5Hz, 1H), 8.37-8.39(m, 2H), 8.48(s, 1H), 8.67(d, J=8.0Hz, 2H), 8.74(s, 1H), 9.31(d, J=8.0Hz, 1H), 9.47(d, J=8.0Hz, 1H), 9.53(s, 1H)
또한, 1H NMR 차트를 도 8에 나타낸다. 또한, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)에 있어서의 7.00ppm 내지 10.0ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 9의 (A)에, 발광 스펙트럼을 도 9의 (B)에 각각 나타낸다. 또한, 2mBnf(II)BPDBq의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 10의 (A)에, 발광 스펙트럼을 도 10의 (B)에 각각 나타낸다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하고 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에 관하여, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣어서 측정한 흡수 스펙트럼을 차감한 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 차감한 흡수 스펙트럼을 나타냈다. 도 9 및 도 10에 있어서 횡축은 파장(㎚), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 280㎚, 310㎚, 322㎚, 340㎚ 및 358㎚ 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 385㎚ 및 404㎚(여기 파장 358㎚)였다. 또한, 박막의 경우에는 258㎚, 315㎚, 327㎚, 346㎚, 365㎚, 384㎚ 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 435㎚(여기 파장 369㎚)였다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq의 HOMO 준위 및 LUMO 준위에 대해서, 순환 전압 전류(CV) 측정을 행함으로써 구하였다. CV 측정에는, 전기 화학 애널라이저(비에이에스(주) 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다.
CV 측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)((주)알드리치 제조, 99.8％, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하여, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)((주)도쿄카세이 제조 카탈로그 번호; T0836)을 100㎜ol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2㎜ol/L의 농도가 되도록 용해시켜서 제조하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(비에이에스(주) 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(비에이에스(주) 제조, VC-3용 Pt카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+전극(비에이에스(주) 제조, RE7 비수 용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 행하였다. 또한, CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하였다. 또한, 본 실시예에서는, 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지를 -4.94[eV]로 하였다.
CV 측정에서 얻어지는 산화 피크 전위 Epa와 환원 피크 전위 Epc와의 중간의 전위(반파전위)가 HOMO 준위에 상당하는 점에서, 2mBnf(II)BPDBq의 HOMO 준위는, -6.03eV로 산출되고, 또한 2mBnf(II)BPDBq의 LUMO 준위는 -2.95eV로 산출되었다. 따라서, 2mBnf(II)BPDBq의 밴드 갭(ΔE)은 3.08eV인 것을 알았다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq를 액체 크로마토그래프 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(약칭: LC/MS 분석))에 의해 질량(MS) 분석하였다.
LC/MS 분석은, LC(액체 크로마토그래피) 분리를 서모피셔사이언티픽사 제조 UltiMate3000에 의해, MS 분석을 서모피셔사이언티픽사 제조 Q Exactive에 의해 행하였다. LC 분리에서 사용한 칼럼은 Acquity UPLC BEH C8(2.1×100㎜ 1.7㎛), 칼럼 온도는 40℃로 하였다. 이동상은 이동상 A를 아세토니트릴, 이동상 B를 0.1％ 포름산 수용액으로 하고, 분석 개시 시에는 아세토니트릴 70％로 하고, 분석 개시로부터 10분 후에 아세토니트릴이 95％가 되도록 선형으로 구배를 주어, 10분간의 분석을 행하였다. 또한, 샘플은 임의 농도의 2mBnf(II)BPDBq를 클로로포름에 용해하고, 아세토니트릴로 희석하여 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
MS 분석에서는, 일렉트로스프레이 이온화법(ElectroSpray Ionization, 약칭: ESI)에 의한 이온화를 행하고, Targeted-MS2법에 의해 측정을 행하였다. 이온 소스의 설정은, 씨스 가스 유량을 50, Aux 가스 유량을 10, Sweep 가스 유량을 0, 스프레이 전압을 3.5kV, 모세관 온도를 380℃, S 렌즈 전압을 55.0, HESI 히터 온도를 350℃로 설정하였다. 분해능은 35000, AGC 타깃은 3e6, 질량 범위는 m/z=50.00-630.00으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 행하였다.
이상의 조건에서 이온화된 m/z=599.21±10ppm의 성분을 충돌실(충돌 셀) 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜서 프로덕트 이온으로 해리시켜, MS/MS 측정을 행하였다. 아르곤과 충돌시킬 때의 에너지 NCE(Normalized Collision Energy)는 50으로 하고, 생성된 이온을 푸리에 변환 질량 분석계(FT MS)로 검출하였다. 측정 결과를 도 11의 (A), 도 11의 (B)에 나타낸다.
도 11의 (A), 도 11의 (B)의 결과로부터, 2mBnf(II)BPDBq는, m/z=381 부근, m/z=229 부근, m/z=220 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알았다. 또한, 도 11의 (A), 도 11의 (B)에 나타내는 결과는, 2mBnf(II)BPDBq에서 유래되는 특징적인 결과를 나타내는 것인 점으로부터, 혼합물 중에 포함되는 2mBnf(II)BPDBq를 동정 하는 데 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=381 부근의 프로덕트 이온은, 2mBnf(II)BPDBq에 있어서의 2-(3,1'-비페닐-1-일)디벤조[f,h]퀴녹살린에서 유래되는 양이온으로 추정되고, 본 발명의 일 형태인 화합물의 부분 구조를 시사하는 것이다. 또한, m/z=229 부근의 프로덕트 이온은, 2mBnf(II)BPDBq에 있어서의 디벤조[f,h]퀴녹살린에서 유래되는 양이온으로 추정되고, 본 발명의 일 형태인 화합물의 부분 구조를 시사하는 것이다. 또한, m/z=220 부근의 프로덕트 이온은, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란의 에테르 결합이 괴리하여 알코올체가 된 구조에서 유래되는 양이온(화학식 (10)이나 화학식 (11))로 추정되고, 본 발명의 일 형태인 화합물의 부분 구조를 시사하는 것이다.
Figure 112015041479522-pat00035
또한, m/z=572 부근의 프로덕트 이온은, 2mBnf(II)BPDBq에 있어서의 디벤조[f,h]퀴녹살린으로부터 CH와 N이 하나씩 이탈한 상태에서 유래되는 양이온으로 추정되고, 본 발명의 일 형태인 화합물의 부분 구조를 시사하는 것이다. 특히, 디벤조[f,h]퀴녹살린의 2위에 치환기(2mBnf(II)BPDBq에서는 비페닐 골격+벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격)가 결합하고 있는 본 발명의 일 형태의 화합물의 특징 중 하나이다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq의 인광 발광 측정을 행하였다.
방법으로서는, 2mBnf(II)BPDBq의 증착막을 제작하고, 이것을 저온 광 발광(PL: Photoluminescence)법에 의해 측정하였다. 측정에는, 현미 PL 장치 LabRAM HR-PL((주)호리바세이사쿠쇼 제조)을 사용하고, 측정 온도는 10K, 여기 광으로서 He-Cd 레이저(325㎚)를 사용하고, 검출기에는 CCD 검출기를 사용하였다.
또한, 증착막은 석영 기판 위에 두께 50㎚로 성막하고, 그 석영 기판에 대하여 질소 분위기 중에서, 증착면측으로부터 다른 석영 기판을 부착한 후, 측정에 사용하였다.
측정의 결과, 인광 스펙트럼의 가장 단파장측의 피크 파장은 536㎚였다. 또한, 이 파장을 바탕으로 T1 준위를 산출한 결과, 2mBnf(II)BPDBq의 T1 준위는, 2.31eV였다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq의 박막은, 대기 아래에 있어서도 응집하기 어렵고, 형태의 변화가 작고, 막질이 양호한 것을 알았다.
또한, 2mBnf(II)BPDBq의 대기압에서의 분해 온도 Td를, 열중량 측정-시차열분석(TG-DTA: Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)에 의해 측정한 결과, 분해 온도 Td는 500℃ 이상이고, 양호한 내열성을 나타내는 것을 알았다. 측정에는 고진공 차동형 시차 열천평(브루커·AXS 가부시키가이샤 제조, TG-DTA2410SA)을 사용하였다.
또한, 시차 주사 열량 측정 장치(DSC, 퍼킨엘머사 제조, Pyris 1 DSC)를 사용하여 열 물성의 측정을 행하였다. 측정은 시료를 -10℃에서 1분간 유지한 후, -10℃로부터 350℃까지 50℃/분으로 승온하고, 그 후 350℃에서 1분간 보유 지지하고, 계속해서, 350℃로부터 -10℃까지 50℃/분으로 강온해서 1 사이클의 측정으로 하였다. 측정은 2사이클 행하고, 2사이클째의 데이터로부터, 열 물성을 구한 결과, 2mBnf(II)BPDBq의 유리 전이 온도 Tg는 119℃, 결정화 온도 Tc는 206℃, 융점 Tm은 285℃ 및 300℃인 것을 알았다. 이것으로부터, 2mBnf(II)BPDBq는, 유리 전이 온도, 융점, 분해 온도가 높고, 내열성이 우수한 것을 알았다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112015041479522-pat00036
이하에, 본 실시예의 발광 소자 1의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 1)
유리 기판(1100) 위에 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 스퍼터링법으로 성막함으로써, 양극으로서 기능하는 제1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110㎚로 하고, 전극 면적은 2㎜×2㎜로 하였다.
이어서, 유리 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 유리 기판(1100) 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4㎩ 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 유리 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 유리 기판(1100)을 30분 정도 방냉하였다.
이어서, 제1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극(1101)이 형성된 유리 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4㎩ 정도까지 감압한 후, 제1 전극(1101) 위에 4,4',4''-(1,3,5-벤젠트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴 (VI)를 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 20㎚로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은, 중량비로 4:2(=DBT3P-II: 산화 몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
이어서, 정공 주입층(1111) 위에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20㎚의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
이어서, 2mBnf(II)BPDBq, 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 (아세틸아세토네이트)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])을 공증착하고, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기에서는 2mBnf(II)BPDBq, PCBBiF 및 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비가, 0.7:0.3:0.05(=2mBnf(II)BPDBq:PCBBiF:[Ir(dppm)2(acac)])가 되도록 조정하여 성막한 막 두께 20㎚의 층과, 상기 중량비가 0.8:0.2:0.05(=2mBnf(II)BPDBq:PCBBiF:[Ir(dppm)2(acac)])가 되도록 조절하여 성막한 막 두께 20㎚의 층을 적층하였다.
이어서, 발광층(1113) 위에 2mBnf(II)BPDBq를 막 두께 20㎚가 되도록 성막하고, 또한, 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 10㎚가 되도록 성막함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후, 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬(LiF)을 1㎚의 막 두께로 증착하여, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200㎚의 막 두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
이상으로부터 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
Figure 112015041479522-pat00037
본 실시예의 발광 소자를 대기에 노출시키지 않도록, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다. 그 후, 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1의 전압-휘도 특성을 도 13에 도시한다. 도 13에 있어서, 횡축은 전압(V)을 종축은 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 14에 나타낸다. 도 14에 있어서, 횡축은 휘도(cd/㎡)를 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 15에 나타낸다. 도 15에 있어서, 횡축은 전압(V)을 종축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 도 16에 나타낸다. 도 16에 있어서, 횡축은 파장(㎚)을 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 1에 있어서의 휘도 900cd/㎡일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/㎠), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 파워 효율(lm/W), 외부 양자 효율(％)을 표 2에 나타낸다.
Figure 112015041479522-pat00038
발광 소자 1은 900cd/㎡의 휘도일 때의 CIE 색도 좌표가 (x, y)=(0.57, 0.43)이고, 주황색의 발광을 나타낸다. 이 결과로부터, 발광 소자 1은 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래되는 주황색 발광이 얻어진 것을 알았다.
동작 특성을 측정한 결과, 발광 소자 1은 발광 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 것을 알았다.
또한, 발광 소자 1의 신뢰성을 시험했다. 신뢰성 시험의 결과를 도 17에 나타낸다. 도 17에 있어서, 종축은 초기 휘도를 100％로 했을 때의 규격화 휘도(％)를 나타내고, 횡축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 신뢰성 시험은, 실온에서 행하고, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건에서 발광 소자 1을 구동하였다. 도 17로부터, 발광 소자 1의 1300시간 후의 휘도는 초기 휘도의 91％를 유지하고 있었다. 이 신뢰성 시험의 결과로부터, 발광 소자 1은 장수명인 것이 명확해졌다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 제작하고, 보존 시험을 행한 결과에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112015041479522-pat00039
이하에, 본 실시예의 발광 소자 2의 제작 방법을 나타낸다. 본 실시예의 발광 소자의 구성은 도 12를 참조할 수 있다.
(발광 소자 2)
발광 소자 2는 발광층(1113) 이외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다. 여기에서는, 발광 소자 1과 상이한 점만 상세하게 설명한다.
발광 소자 2의 발광층(1113)은 2mBnf(II)BPDBq, PCBBiF 및 (아세틸아세토네이트)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭:[Ir(tBuppm)2(acac)])을 공증착함으로써 형성하였다. 여기에서는, 2mBnf(II)BPDBq, PCBBiF 및 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 중량비가 0.7:0.3:0.05(=2mBnf(II)BPDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)])가 되도록 조정하여 성막한 막 두께 20㎚의 층과, 상기 중량비가 0.8:0.2:0.05(=2mBnf(II)BPDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)])가 되도록 조절하여 성막한 막 두께 20㎚의 층을 적층하였다.
이상으로부터 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 표 3에 나타낸다.
Figure 112015041479522-pat00040
본 실시예에서는, 제작한 발광 소자를 100℃로 유지된 항온조에서 보존하고, 소정의 시간이 경과한 후, 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 항온조로부터 취출한 후, 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
100℃에서 200시간 보존한 후의 발광 소자의 전압-전류 특성을 도 18에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 19에 나타낸다. 또한, 도 18 및 도 19에서는, 발광 소자의 보존 시험 전의 특성 및, 25시간 및 50시간 보존한 후의 특성도 함께 나타낸다.
도 18 및 도 19에 의해, 본 실시예의 발광 소자는, 100℃에서 200시간 보존했음에도 불구하고, 전압-전류 특성이나 휘도-외부 양자 효율 특성의 변화가 작고, 소자의 특성이 거의 열화되지 않는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 본 발명의 일 형태의 화합물을 사용하여, 내열성이 높고, 신뢰성이 높은 발광 소자를 실현할 수 있는 것을 알았다.
201: 제1 전극
203: EL층
203a: 제1 EL층
203b: 제2 EL층
205: 제2 전극
207: 중간층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 전자 수송층
305: 전자 주입층
310: 휴대 정보 단말기
312: 표시 패널
313: 힌지
315: 하우징
320: 휴대 정보 단말기
322: 표시부
325: 비표시부
330: 휴대 정보 단말기
333: 표시부
335: 하우징
336: 하우징
337: 정보
339: 조작 버튼
340: 휴대 정보 단말기
345: 휴대 정보 단말기
351: 하우징
355: 정보
356: 정보
357: 정보
358: 표시부
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: EL층
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: 인출 배선
519: 격벽
521: 제1 전극
523: EL층
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: EL층
565: 제2 전극
1100: 유리 기판
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: 리모콘 조작기
7200: 컴퓨터
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7300: 휴대형 게임기
7301a: 하우징
7301b: 하우징
7302: 연결부
7303a: 표시부
7303b: 표시부
7304: 스피커부
7305: 기록 매체 삽입부
7306: 조작 키
7307: 접속 단자
7308: 센서
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크
7500: 태블릿형 단말기
7501a: 하우징
7501b: 하우징
7502a: 표시부
7502b: 표시부
7503: 축부
7504: 전원
7505: 조작 키
7506: 스피커
7601: 조명 장치
7602: 조명 장치
7603: 탁상 조명 장치
7604: 면 형상 조명 장치
7701: 조명부
7703: 지주
7705: 지지대

Claims (18)

  1. 화학식 (G2)로 표시되는 화합물로서,

    A1은 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기를 표시하고;
    Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고;
    상기 디벤조[f,h]퀴녹살리닐기 및 상기 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 아릴기 중 어느 하나에 의해 치환되고,
    R1 내지 R9는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 아릴기 중 어느 하나를 표시하는 화합물.
  2. 화학식 (G3)으로 표시되는 화합물로서,

    R1 내지 R9 및 R11 내지 R19는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 아릴기 중 어느 하나를 표시하고;
    Ar은 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 표시하고;
    상기 아릴기 및 상기 아릴렌기는, 각각 독립적으로 비치환이거나, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 시클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 아릴기 중 어느 하나에 의해 치환되는, 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화합물은 화학식 (101)로 표시되는, 화합물.
  4. 발광 소자로서,
    한 쌍의 전극 사이에, 제1항 또는 제2항에 따른 화합물을 포함하는 층을 포함하는, 발광 소자.
  5. 발광 장치로서,
    제4항에 따른 발광 소자; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  6. 전자 기기로서,
    제5항에 따른 발광 장치; 및
    마이크로폰, 스피커, 및 외부 접속 단자 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  7. 조명 장치로서,
    제5항에 따른 발광 장치; 및
    지주, 하우징, 및 커버 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치.
  8. 발광 소자로서,
    한 쌍의 전극 사이에, 화합물을 포함하는 층을 포함하고,
    상기 화합물은 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격을 포함하고,
    상기 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격의 8위에 기가 결합하고,
    상기 기는 상기 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격을 포함하는, 발광 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디벤조[f,h]퀴녹살린 골격과, 상기 벤조[b]나프토[2,3-d]푸란 골격은 아릴렌 골격을 통하여 결합된, 발광 소자.
  10. 발광 장치로서,
    제9항에 따른 발광 소자; 및
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  11. 전자 기기로서,
    제10항에 따른 발광 장치; 및
    마이크로폰, 스피커, 및 외부 접속 단자 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  12. 조명 장치로서,
    제10항에 따른 발광 장치; 및
    지주, 하우징, 및 커버 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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