KR20090096478A - 발광 장치 - Google Patents

발광 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20090096478A
KR20090096478A KR1020097013549A KR20097013549A KR20090096478A KR 20090096478 A KR20090096478 A KR 20090096478A KR 1020097013549 A KR1020097013549 A KR 1020097013549A KR 20097013549 A KR20097013549 A KR 20097013549A KR 20090096478 A KR20090096478 A KR 20090096478A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
group
organic compound
organometallic complex
emitting element
Prior art date
Application number
KR1020097013549A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101435503B1 (ko
Inventor
노부하루 오사와
히데코 이노우에
사토시 세오
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20090096478A publication Critical patent/KR20090096478A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101435503B1 publication Critical patent/KR101435503B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/06—Non-steroidal liquid crystal compounds
    • C09K19/34—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring
    • C09K19/3441—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom
    • C09K19/345—Non-steroidal liquid crystal compounds containing at least one heterocyclic ring having nitrogen as hetero atom the heterocyclic ring being a six-membered aromatic ring containing two nitrogen atoms
    • C09K19/3452—Pyrazine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/141—Organic polymers or oligomers comprising aliphatic or olefinic chains, e.g. poly N-vinylcarbazol, PVC or PTFE
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007—Non-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/18—Metal complexes
    • C09K2211/185—Metal complexes of the platinum group, i.e. Os, Ir, Pt, Ru, Rh or Pd
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/90—Multiple hosts in the emissive layer
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/321—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3]
    • H10K85/324—Metal complexes comprising a group IIIA element, e.g. Tris (8-hydroxyquinoline) gallium [Gaq3] comprising aluminium, e.g. Alq3
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

발광 효율이 높고, 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다. 상기 발광소자를 갖는 발광 장치를 제작 함에 의해, 소비 전력이 적고 수명이 긴 발광 장치를 제공할 수 있다. 발광장치는, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에, 발광층을 갖는 발광소자를 구비한다. 그 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함한다. 상기 유기금속착체의 중심금속은, 제9족과 제10족 중 하나에 속하는 원소이고, 상기 유기금속착체의 배위자는 피라진 골격을 갖는 배위자이다.
발광장치, 발광 효율, 유기금속착체, 유기 화합물.

Description

발광 장치{Light-emitting device}
(기술분야)
본 발명은, 인광성 화합물을 사용한 발광소자에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 발광소자를 사용한 발광 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 발광 장치를 사용한 전자기기에 관한 것이다.
(배경기술)
최근, 발광성의 유기 화합물이나 무기화합물을 발광 물질로서 사용한 발광소자의 개발이 왕성하다. 특히, E L소자라고 불리는 발광소자는, 전극간에 발광 물질을 포함하는 발광층을 설치한 단순한 구조이다. 그러므로, 그 발광소자는, 박형, 초경량, 고속응답성 및 직류 저전압구동 등의 특성 때문에, 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목받고 있다. 또한, 이러한 발광소자를 사용한 디스플레이는, 콘트라스트와 화질이 뛰어나고, 시야각이 넓다고 하는 특징을 갖는다. 한층 더, 이것들의 발광소자는 면형광원이기 때문에, 액정 디스플레이의 백라이트와 조명장치 등의 광원으로서 응용된다고 생각된다.
발광 물질로서 발광성의 유기 화합물을 사용하는 경우, 발광소자의 발광 기구는 캐리어 주입형이다. 즉, 전극간에 발광층을 삽입해서 전압을 인가 함에 의해, 전극으로부터 주입된 캐리어(홀 및 전자)가 재결합해서 발광 물질이 여기상태가 된 다. 그 광은, 그 여기상태가 기저상태로 되돌아갈 때에 발광한다. 여기상태의 종류로서는, 단일항 여기상태(S*)와 삼중항 여기상태(T*)가 가능하다. 또한, 발광소자에 있어서의 그 통계적인 생성 비율은, S*:T*=1:3이라고 생각된다.
발광성의 유기 화합물은, 통상, 기저상태가 단일항 상태다. 따라서, 단일항 여기상태(S*)로부터의 발광은, 같은 다중도간의 전자 천이에 의해 생기기 때문에 형광이라고 불린다. 한편, 삼중항 여기상태(T*)로부터의 발광은, 다른 다중도간의 전자 천이에 의해 생기기 때문에 인광이라고 불린다. 여기에서, 형광을 방출하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 칭한다)은, 실온에 있어서, 통상, 인광은 관측되지 않고 형광만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 사용한 발광소자에 있어서의 내부 양자효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S*:T*=1:3인 것에 의거하여 25％라고 하고 있다.
한편, 인광을 방출하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 칭한다)을 사용하면, 내부 양자효율은 75∼100％까지 이론상은 가능해진다. 즉, 형광성 화합물에 비해서 3∼4배 큰 발광 효율이 가능해진다. 이러한 이유로, 고효율 발광소자를 실현하기 위해서, 인광성 화합물을 사용한 발광소자가 제안되어 있다(예를 들면, 비특허문헌1: TSUTSUI et al., HIGH QUANTUM EFFICIENCY IN ORGANIC LIGHT-EMITTING DEVICES WITH IRIDIUM-COMPLEX AS A TRIPLET EMISSIVE CENTER,JPN.J.APPL.PHYS.(JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS), vol.38/PART.2,No.12B, 15 December 1999, pages L1502-L1504 및 비특허문헌2: ADACHI et al., HIGH-EFFICIENCY RED ELECTROPHOSPHORESCENCE DEVICES,APPL.PHYS.LETT.(APPLIED PHYSICS LETTERS),vol.78,No.11,12 March 2001,pages 1622-1624). 비특허문헌1에서는, 2-페닐피리딘을 배위자로 하는 이리듐착체(Ir(ppy)3)가, 비특허문헌2에서는, 2-(2'－벤조[4,5-a]티에닐)피리딘을 배위자로 하는 이리듐착체([btp2Ir(acac)])가, 각각 인광성 화합물로서 이용되고 있다.
또한, 특허문헌1에는, 인광성 화합물을 사용한 발광소자의 수명과 효율을 개선하기 위해서, 유기 저분자 정공 수송 물질 및 유기 저분자 전자 수송 물질을, 인광성 불순물용의 호스트 물질로서 함유하는 발광층을 사용한 발광소자가 개시되어 있다(특허문헌1: PCT국제출원번호 2004-515895의 일본번역).
(발명의 개시)
비특허문헌1의 보고에 의하면, 초기 휘도를 500cd/m2에 설정한 정전류구동시의 휘도의 반감기는 170시간정도이며, 수명에 문제가 있다. 또한, 비특허문헌1에서는, 홀(hole) 블록킹층으로서 BCP를 사용하고 있지만, 그 BCP의 안정성이 불충분하기 때문에, 수명에 문제가 있다.
그렇지만, 비특허문헌1의 소자구조로부터 BCP를 제거해버리면, 효율적으로 발광할 수 없다. 왜냐하면, 비특허문헌1에서 발광층의 호스트 재료에 이용되고 있는 CBP는 홀 수송성이 강하기 때문에, BCP를 홀 블록킹층으로서 설치하지 않으면, 홀이 전자수송층에 도달하기도 한다. 또한, BCP는, 발광층에서 생긴 여기에너지(이 경우에는, 삼중항 여기에너지)를 블록킹 하는 기능을 갖는다. 따라서, 비특허문헌1의 소자구조에서는, BCP로 인해, 고효율은 얻을 수 있지만, 장수명을 얻을 수 없 다.
한편, 특허문헌1에서는, 소자수명과 효율의 개선에 대해서 보고되어 있다. 그렇지만, 인광성 화합물의 성능은 효율적으로 사용될 수 없다. 실제로, 특허문헌1의 발광소자(1)는, 비특허문헌2에서도 이용되고 있는 이리듐착체[btp2Ir(acac)]를 사용하고, 그 효율은 0.9 cd/A∼2.0 cd/A정도이며, 비특허문헌2에 기재된 효율보다 더 낮다.
이상의 이유로, 인광성 화합물의 고효율과 장수명을 동시에 얻는 것은 곤란하다. 현실적으로는, 인광성 화합물을 사용한 발광소자는, 다소 효율을 희생으로 해서 수명을 확보한다.
상기 내용을 고려하여, 본 발명의 목적은, 효율이 높고, 수명이 긴 발광소자를 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 전술한 발광소자를 사용해서 발광 장치를 제작하여서 소비 전력이 적은 수명이 긴 발광 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 이러한 발광 장치를 전자기기에 적용 함에 의해, 소비 전력이 적은 수명이 긴 전자기기를 제공하는데 있다.
본 발명자들이 열심히 연구한 결과, 어떤 특정한 종류의 전자 트랩성이 강한 유기금속착체를 발광 물질로서 사용한 발광소자에 있어서, 발광 물질을 포함하는 발광층의 구성을 연구 함에 의해, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아냈다. 구체적으로는, 피라진 유도체를 배위자로 하는 유기금속착체를 발광 물질로서 사용한 발광소자에 있어서, 홀 수송성의 화합물과 전자수송성의 화합물의 양쪽을 발광층에 함유시킬 수 있다. 이러한 해결책은, 본 발명자들에 의해 찾아내었다.
본 발명의 일 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함한다. 상기 발광소자에서, 상기 유기금속착체의 배위자는, 피라진 골격을 갖는 배위자이며, 상기 유기금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소이다.
본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함한다. 상기 발광소자에서, 상기 유기금속착체의 배위자는 2-아릴피라진 유도체이며, 상기 유기금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소이다.
상기의 2-아릴피라진 유도체로서는, 2-페닐 피라진 유도체가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함한다. 상기 발광소자에서, 상기 유기금속착체의 배위자는, 2-페닐 피라진 유도체이며, 상기 유기금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소이다.
또한, 상기 2-아릴피라진 유도체로서는, 특히, 2, 5-디페닐 피라진 유도체가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물 과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함한다. 상기 발광소자에서, 상기 유기금속착체의 배위자는, 2, 5-디페닐 피라진 유도체이며, 상기 유기금속착체의 중심금속은 제9족 또는 제10족 원소이다.
또한, 상기의 구성에 있어서, 상기 중심금속은, 발광 효율의 관점에서 이리듐 또는 백금이다. 특히, 이리듐이 매우 높은 효율을 제공할 수 있으므로, 이리듐이 바람직하다.
피라진 골격을 갖는 배위자를 사용한 상기 유기금속착체는, 구체적으로는, 하기 일반식(Gl)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체다. 그래서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(Gl)으로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00001
이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타낸다. R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸 다. R2와 R3은 서로 결합하여 지환(alicycle)을 형성하여도 된다. M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
상기 일반식(Gl)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체로서는, 하기 일반식(G2)으로 나타낸 유기금속착체가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(G2)로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00002
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. R4∼R7은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. M은 중심금속이고, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
일반식(Gl)로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체로서는, 특히, 하기 일반식(G3)으로 나타낸 유기금속착체가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(G3)으로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00003
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R4∼R12는 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
상기 일반식(Gl)로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체는, 더 구체적으로는, 하기 일반식(G4)으로 나타낸 유기금속착체다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(G4)으로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00004
이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타낸다. R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. 또한, L은 모노 음이온성의 배위자다. 또한, 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이며(n=2), 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
또한, 상기 일반식(G2)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체는, 더 구체적으로는, 하기 일반식(G5)으로 나타낸 유기금속착체다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(G5)으로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00005
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. R4∼R7은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이고, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. 또한, L은 모노 음이온성의 배위자다. 또한, 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이고(n=2)이며, 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
상기 일반식(G3)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체는, 더 구체적으로는, 하기 일반식(G6)으로 나타낸 유기금속착체다. 따라서, 본 발명의 다른 국면은, 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자이고, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고, 상기 유기금속착체는 하기 일반식(G6)으로 나타낸 구조를 갖는다.
Figure 112009039297205-PCT00006
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R4∼R12는 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. L은 모노 음이온성의 배위자다. 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이고(n=2)이며, 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
또한, 상기의 일반식(Gl)∼(G6)에 있어서, 상기 M이 이리듐 또는 백금인 것 이 발광 효율의 관점에서 바람직하다. 특히, 이리듐이 매우 높은 효율을 제공할 수 있으므로, 이리듐이 바람직하다.
전술한 발광소자에 있어서, 상기 제1의 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 칼바졸 유도체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2의 유기 화합물은 복소 고리 방향족 화합물 또는 금속착체인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 제1의 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 칼바졸 유도체이며, 또한, 상기 제2의 유기 화합물은 복소 고리 방향족 화합물 또는 금속착체이다.
전술한 발광소자에 있어서, 상기 제1의 유기 화합물의 양 및/또는 상기 제2의 유기 화합물의 양은, 상기 유기금속착체보다도 많은 것이 바람직하다. 즉, 제1의 유기 화합물 및/또는 상기 제2의 유기 화합물이, 상기 유기 금속착체의 호스트로서 기능하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 발광층에 있어서의 상기 유기금속착체의 양이, 1질량％이상 10질량％이하이다.
또한, 상기 발광소자에 있어서는, 상기 제1의 유기 화합물과 상기 제2의 유기 화합물간의 비율도 중요하다. 따라서, 본 발명의 발광소자에 있어서, 상기 제1의 유기 화합물에 대한 상기 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1/20이상 20이하인 것이 바람직하다. 특히, 상기 제1의 유기 화합물에 대한 상기 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1이상 20이하인 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 구조는, 상기 유기금속착체의 강한 전자 트랩성을 감안해서 이루어진다. 따라서, 전술한 발광소자에 있어서, 상기 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 상기 제2의 유기 화합물의 LUMO준위보다, 상기 유기금속착체의 LUMO준 위는 0.2eV이상 깊다.
본 발명의 방식으로 얻어진 발광소자는, 발광 효율이 높고, 수명이 길다고 하는 특징을 가지고 있기 때문에, 이 발광소자를 사용한 발광 장치(화상표시 디바이스나 발광 디바이스)는, 저소비 전력과 장수명을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 본 발명의 발광소자를 사용한 발광 장치도 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 발광 장치를 갖는 전자기기를 포함한다.
이때, 본 명세서에 있어서의 발광 장치는, 발광소자를 사용한 화상표시장치 및 조명 장치를 포함한다. 또한, 상기 발광장치는, 발광소자에 코넥터, 예를 들면 FPC(Flexible Printed Circuit), TAB(Tape Automated Bonding)테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)를 부착한 모듈, TAB테이프나 TCP의 단부에 인쇄 배선판이 설치된 모듈, 및 발광소자에 COG(Chip On Glass)방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 설치된 모듈과 같은 다양한 종류의 모듈을 포함한다.
본 발명에 의하면, 발광 효율이 높은 발광소자를 제공할 수 있다. 특히, 발광 효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
전술한 발광소자를 사용해서 발광 장치를 제작하는 경우, 소비 전력이 적고 수명이 긴 발광 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 발광 장치를 전자기기에 적용하므로, 소비 전력이 적고 수명이 긴 전자기기를 제공할 수 있다.
첨부도면에서:
도1은 본 발명의 일 국면에 따른 발광소자의 밴드도,
도2a 및 2b는 종래의 발광소자의 밴드도,
도3은 본 발명의 일 국면에 따른 발광소자의 소자구조를 나타내고,
도4a 및 4b는 본 발명의 일 국면에 따른 발광소자를 사용한 조명 기구를 나타내고,
도5a 내지 5c는 본 발명의 일 국면에 따른 발광 장치를 사용한 전자기기를 나타내고,
도6a 및 6b는 실시 예2에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도7은 실시 예2에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도8은 실시 예2에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도9는 실시 예2에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도10a 및 10b는 실시 예3에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도11은 실시 예3에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도12는 실시 예3에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도13은 실시 예2에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도14a 및 14b는 실시 예4에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도15는 실시 예4에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도16은 실시 예4에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도17은 실시 예4에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도18a 및 18b는 실시 예5에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도19는 실시 예5에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도20은 실시 예5에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도21은 실시 예5에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도22a 및 22b는 실시 예6에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도23은 실시 예6에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도24는 실시 예6에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도25는 실시 예6에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도26a 및 26b는 실시 예7에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도27은 실시 예7에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도28은 실시 예7에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도29는 실시 예7에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프,
도30은 실시 예1에서의 측정으로 얻어진 CV곡선을 나타낸 그래프,
도31a 및 31b는 본 발명의 일 국면에 따른 발광소자를 사용한 발광 장치를 도시하고,
도32a 및 32b는 본 발명의 일 국면에 따른 발광소자를 사용한 발광 장치를 도시하고,
도33a 및 33b는 실시 예8에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도34는 실시 예8에서 제작한 발광소자의 특성을 도시한 그래프,
도35는 실시 예8에서 제작한 발광소자의 발광스펙트럼을 도시한 그래프,
도36은 실시 예8에서 제작한 발광소자의 휘도열화 곡선을 도시한 그래프이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
이하에서는, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 그렇지만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은, 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타낸 실시의 형태의 내용에 한정해서 해석되는 것이 아니다.
(실시 형태1)
우선, 본 실시 형태1에서는, 본 발명의 발광소자의 개념에 관하여 설명한다. 이때, 본 명세서에 있어서, "HOMO준위 또는 LUMO준위가 깊다"는 것은 그 에너지 레벨이 낮은 것을 의미하고, "HOMO 준위 또는 LUMO준위가 얕다"는 것은, 그 에너지 레벨이 높은 것을 나타낸다. 예를 들면, -2.54eV의 LUMO준위를 갖는 물질A는, -2.28eV의 LUMO준위를 갖는 물질B보다 LUMO준위가 0.26eV 깊고, -2.85eV의 LUMO준위를 갖는 물질C보다 LUMO준위가 0.31eV 얕다.
본 발명자들은, 최근, 발광소자의 고성능을 위해 인광성 화합물에 착안하여, 다종 다양한 인광성의 유기금속착체를 검토해 왔다. 그리고, 그 성과의 하나로서, 본 발명자들은, 배위자가 피라진 골격을 갖고, 중심금속이 제9족 또는 제10족인 유기금속착체(이하, 피라진계 유기금속착체라고 함)가, 공지된 인광성의 유기금속착체에 비교하여, 대단히 고효율로 인광을 방출하는 것을 찾아냈다.
본 발명자들의 물성평가에 의해, 일반적인 호스트 재료(발광층에 있어서, 발광 물질을 분산되게 하기 위해서 사용하는 재료)에 비교하여, 상기 피라진계 유기 금속착체는, 비교적 깊은 LUMO준위를 가지고 있다(즉, 비교적 높은 준위의 전자 트랩성을 가지고 있다)는 것이 발견되었다. 한편, 종래의 Ir(ppy)3이나 [btp2Ir(acac)]과 같은, 피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기금속착체(이하, 피리딘계 유기금속착체)는, HOMO준위가 얕기 때문에 홀 트 랩성은 높지만, 전자는 트랩되기 어렵다. 즉, 피라진계 유기금속착체와 피리딘계 유기금속착체는, 홀 및 전자에 대한 친화성의 관점에 있어서, 반대의 성질을 가지고 있는 것이 밝혀진 것이다. 이때, 이 점에 관해서는 실시 예1에서 후술한다.
본 발명자들은, 이 피라진계 유기금속착체의 전자 트랩성이, 발광소자를 제작할 때에, 장점과 함께 결점도 초래하는 것을, 수많은 실험 결과로 찾아낸 것이다.
상기 장점들 중의 하나는, 종래의 피리딘계 유기금속착체에 비교하여, 피라진계 유기금속착체는 홀 수용성과 전자 수용성을 갖는다는 것이다. 즉, 피라진계 유기금속착체를, 발광층에 있어서 호스트 재료중에 분산하는 경우, 상기 피라진계 유기금속착체에서 캐리어가 직접 재결합하기 쉽다. 따라서, 호스트 재료로부터의 에너지 전송효율에 그렇게 주의할 필요가 없어지므로, 고효율 발광이 가능하다.
그렇지만, 발광층에 있어서의 캐리어 밸런스의 관점에 있어서는, 상기 피라진계 유기금속착체에 적합한 호스트 재료의 선택이 대단히 곤란하다고 하는 결점에 직면했다. 이 문제점은, 도2a 및 2b를 참조하여 설명한다.
도2a 및 2b는, 피라진계 유기금속착체를 호스트 재료에 분산한 발광층(200) 을, 홀 수송층(201)과 전자 수송층(202) 사이에 삽입한 경우의 각 밴드도이다. 도2a는, 상기 호스트 재료로서 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물을 사용한 경우의 밴드도이고, 도2b는, 상기 호스트 재료로서 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물을 사용한 경우의 밴드도이다.
도2a에서, 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위(232)가 비교적 깊으므로, 전자는 상기 LUMO준위(232)에 트랩된다. 그리고, 전자가 제1의 유기 화합물의 LUMO준위(212)에 주입된 경우에도, 제1의 유기 화합물은 홀 수송성을 갖기 때문에, 그 전자의 이동은 매우 느리다. 한편, 홀은, 제1의 유기 화합물이 홀 수송성을 가지므로, 제1의 유기 화합물의 HOMO준위(211)를 전도하여, 전자수송층(202)의 계면근방까지 수송되고, 피라진계 유기금속착체의 HOMO준위(231)도 홀을 저해하지 않는다(즉, 깊은 트랩을 형성하지 않는다). 즉, 발광 영역은, 발광층(200)과 전자수송층(202)간의 계면인 대단히 좁은 영역에 한정된다.
만약 전자수송층(202)의 홀 블록킹성이 낮은 경우, 재료들의 조합에 따라서는, 도2a에 나타나 있는 바와 같이, 홀이 전자수송층(202)까지 도달하기도 한다. 그래서, 전자수송층(202)이 발광해버려서, 그 발광소자의 발광 효율은 격감한다. 물론, 전자수송층(202)으로서 홀 블록킹성이 높은 물질을 사용하면, 그 문제는 해소되어서 고 발광효율을 얻을 수 있는 것을 본 발명자들은 확인하고 있지만, 상술한 것처럼, 수명에는 악영향을 끼친다. 또한, 삼중항-삼중항 소멸에 의한 고휘도측에서의 효율저하의 걱정도 있다.
다음에, 도2b의 경우, 피라진계 유기금속착체의 비교적 깊은 LUMO준위(232) 에 의해, 전자는 상기 LUMO준위(232)에 트랩된다. 제2의 유기 화합물은 전자수송성이기 때문에, 일부의 전자는 트랩되지만, 일부의 전자는 제2의 유기 화합물의 LUMO준위(222)를 전도해서 조금씩 홀 수송층(201)에 이송된다. 이때, 그 이동도는, 제2의 유기 화합물의 원래의 전자이동도보다도 낮다. 한편, 제2의 유기 화합물이 전자수송성이기 때문에, 그 HOMO준위(221)는 비교적 깊고, 홀은 주입되기 어렵다. 홀이 주입된 경우에도, 제1의 유기 화합물이 전자수송성이기 때문에, 그 홀의 이동도는 매우 낮다. 피라진계 유기금속착체의 HOMO준위(231)에 홀이 주입될 경우도 있지만, 수송능력이 부족하다. 즉, 도2b의 구조에서는, 발광층(200)은, 통상 전자수송성을 갖지만, 트랩핑에 의해 전자가 이동하기 어렵다. 한편, 홀은, 홀 수송층(201)과 발광층(200)간의 계면에 축적된다.
이 경우, 홀 밀도는, 발광층(200)과 홀 수송층(201)간의 계면에 있어서 매우 높지만, 다른 영역에서는 매우 낮다. 한편, 전자는, 트랩핑에 의한 발광층(200) 전역에 확대되지만, 그 전자밀도는 전체적으로 낮다. 즉, 홀의 분포와 전자의 분포는, 밀도 및 그 분포 형상에 있어서, 서로 다르다. 따라서, 홀과 전자를 밸런스 좋게 재결합시켜, 고 발광효율을 얻는 것이 어려워진다. 또한, 이 언밸런스는 수명에도 악영향을 끼친다.
이상의 문제점을 감안하여, 본 발명자들은, 이하의 포인트가 중요하다고 생각했다. 즉, 제1 포인트는, 도2b의 구성에 있어서, 어느 정도의 많은 양의 홀이 발광층(200)에 주입되도록 하는 것이다. 제2 포인트는, 도2b의 구성에 있어서, 발광층(200)에 주입된 홀이 조금씩 전자수송층(202)을 향해서 움직여서, 느리게 움직이 는 전자를 갖는 밸런스를 얻을 수 있다는 것이다. 이 2개의 포인트를 충족시키는 구조는, 도1에 나타나 있는 바와 같은 밴드도로 대표되는 본 발명의 구조이다.
도1에 있어서의 발광층(100)은, 홀 수송성의 제1의 유기 화합물과, 전자수송성의 제2의 유기 화합물과, 피라진계 유기금속착체를 포함한다. 상기 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위(132)는, 제1의 유기 화합물의 LUMO준위(112) 및 제2의 유기 화합물의 LUMO준위(122)보다도 낮기 때문에, 전자는 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위(132)에 트랩된다. 이때, 제2의 유기 화합물은 전자수송성이기 때문에, 일부의 전자는 트랩되지 않고 조금씩 홀 수송층(101)측으로 이동하는 반면에, 일부의 전자는 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위(132)에 트랩된다. 한편, 제1의 유기 화합물이 홀 수송성이고 홀 수용성이므로, 홀은 우선 제1의 유기 화합물의 HOMO준위(111)에 주입된다. 제2의 유기 화합물의 HOMO준위(121)에는 주입되기 어렵다. 이 경우에, 제1의 유기 화합물의 양을 조절 함으로써, 주입된 홀의 이동도를 조절할 수 있으므로, 전자수송층(102)으로부터 오는 전자의 이동도로 맞출 수 있다. 즉, 발광층(100)내에 있어서, 홀과 전자간의 밸런스는 좋을 수 있다. 그리고, 홀은 피라진계 유기금속착체의 HOMO준위(131)에 주입되어, 트랩되어 있는 전자와 재결합해서 발광한다.
이러한 연구에 의해, 피라진계 유기금속착체의 발광 효율이 높다고 하는 전위를 최대한으로 살릴 수 있는 것을, 본 발명자들은 찾아낸 것이다. 그리고, 놀랍게도, 도1의 본 발명의 구성은, 도2a 및 2b의 구성에 비교에, 수배로부터, 경우에 따라서는 수십배의 장기 수명화를 달성할 수 있는 것을 찾아낸 것이다. 도2a는 제1 의 유기 화합물을, 도2b는 제2의 유기 화합물을, 각각 호스트에 사용하고 있다. 도1에서, 제1의 유기 화합물과 제2의 유기 화합물의 2종류를 호스트에 사용하고 있다. 이 포인트가 도2a 및 2b와 서로 다르다. 단지 그 포인트 때문에 매우 수명이 보다 길다고 하는 현상은, 보통 볼 수 없고, 본 발명자들을 놀랍게 하는 것이다.
또한, 특허문헌1에 있어서도, 발광층을 혼합층으로 함으로써 장기 수명화가 이루어질 수 있고, 기껏 2배정도의 개선이다. 특허문헌1에서는, 본 발명 정도의 수명 개선 효과는 얻을 수 없다. 특허문헌1에 의하면, 혼합층에 의해, 유기물질의 분해를 이끄는 전하의 축적을 저감할 수 있다. 그렇지만, 특허문헌1에는, 피라진계 유기금속착체의 전자 트랩성에 유래하는 캐리어 밸런스의 문제점에 대해서는, 언급되지 않고 있다. 즉, 사용하는 유기금속착체가 특허문헌1과 본 발명과는 다르다. 그래서, 호스트 재료를 2종류 사용할 경우의 원리와 효과도 달라, 수명 개선에 차이가 된다고 생각된다. 또한, 특허문헌1에서 사용된 인광성 화합물은, 포르피린착체인 PtOEP과, 피리딘계 유기금속착체[btp2Ir(acac)]이며, 모두 전자 트랩성이 낮고, 홀 트랩성이 강하다. 즉, 그 화합물은 본 발명의 피라진계 유기금속착체와 특성이 반대이다.
이상에서는, 밴드도를 바탕으로, 본 발명의 개념과 효과를 설명했다. 이하에서는, 보다 구체적인 구성에 관하여 설명한다.
(실시 형태2)
본 실시 형태2에서는, 본 발명의 발광소자의 구성에 대해서, 구체적인 재료를 인용하겠다. 도3은 발광소자의 구성을 나타낸다.
도3은, 본 발명의 발광소자를 나타낸다. 이 발광소자는, 양극으로서 기능하는 제1의 전극(301)과 음극으로서 기능하는 제2의 전극(302)과의 사이에, 발광층(313)을 갖고, 발광층(313)은 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물(321)과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물(322)과, 피라진계 유기금속착체(323)를 포함한다. 이하에서는, 발광층(313)의 구성에 관하여 설명한다
발광층(313)에 있어서, 제1의 유기 화합물(321)은, 홀 수송성을 갖는 화합물이다. 구체적으로는, 4, 4'－비스[N-(1-나프틸)-N-페닐 아미노]비페닐(약칭: NPB), 4, 4'－비스[N-(9-페난트릴)-N-페닐 아미노]비페닐(약칭:PPB), 4, 4'－비스[N-(3-메틸 페닐)-N-페닐 아미노]비페닐(약칭:TPD), 4, 4'－비스[N-(9, 9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐 아미노]비페닐(약칭:DFL DPBi), 4,4',4"－트리스(tris)(N, N-디페닐 아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4, 4',4"－트리스[N-(3-메틸 페닐)-N-페닐 아미노]트리페닐아민(약칭:m-MTDATA), 4, 4'，4"－트리(N-칼바조릴)트리페닐아민(약칭:TCTA), 1, 1-비스[4-(디페닐 아미노)페닐]시클로헥산(약칭:TPAC), 9, 9-비스[4-(디페닐 아미노)페닐]플루오렌(약칭:TPAF), 4-(9-칼바조릴)-4'－(5-페닐-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일)트리페닐아민(약칭:YGAOll), 또는 N-[4-(9-칼바조릴)페닐]-N-페닐-9, 9-디메틸플루오렌2-아민(약칭:YGAF)등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 4, 4'－디(N-칼바조릴)비페닐(약칭:CBP), 1, 3-비스(N-칼바조릴)벤젠(약칭:mCP), 1, 3, 5-트리스(N-칼바조릴)벤젠(약칭:TCzB)등의 칼바졸 유도체를 사용할 수 있다. 또한, 방향족 아민 화합물로서는, 폴리(4-비닐 트리페닐아민)(약칭:PVTPA)등의 고분자화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 칼바졸 유도체로서는, 폴리(N-비닐칼바졸)(약칭:PVK)등의 고분자화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전술한 제1의 유기 화합물(321)의 삼중항 여기에너지는, 피라진계 유기금속착체(323)의 그것보다도 큰 것이 바람직하다.
한편, 제2의 유기 화합물(322)은, 전자수송성을 갖는 화합물이다. 구체적으로는, 9-[4-(5-페닐-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일)페닐]칼바졸(약칭:COll), 1, 3-비스[5-(p－tert－부틸 페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: 0XD-7), 2-(4-비페니릴)-5-(4－tert －부틸 페닐)-1, 3, 4-옥사디아졸(약칭:PBD), 2, 2'，2"－(1, 3, 5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭:TPBI), 3-(4－tert－부틸 페닐)-4-페닐-5-(4-비페니릴)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:TAZ), 3-(4－tert－부틸 페닐)-4-(4-에틸 페닐)-5-(4-비페니릴)-1, 2, 4-트리아졸(약칭:p-EtTAZ), 9 , 9'，9"－[1, 3, 5-트리아진-2, 4, 6-트리일]트리칼바졸(약칭:TCzTRZ), 2, 2'，2"－（1, 3, 5-벤젠트리일)트리스(6, 7-디메틸-3-페닐 퀸옥살린)(약칭:TriMeQn), 9, 9'－(퀸옥살린-2, 3-디일디-4, 1-페닐렌)디(9H-칼바졸 )(약칭:CzQn), 3, 3'，6, 6'－테트라페닐-9, 9'－（퀸옥살린-2, 3-디일디-4, 1-페닐렌)디(9H-칼바졸)(약칭:DCzPQ), 바소페난트롤린(약칭:BPhen), 바소큐프로인(약칭:BCP)등의 복소 고리 방향족 화합물이나, 비스(2-메틸-8-퀴노리노라토)(4-페닐페노라토)알루미늄(III)(약칭:BAlq), 트리스[2-(2-히드록시 페닐)-5-페닐-1, 3, 4-옥사디아조라토]알루미늄(III)(약 칭:Al(0ⅩD)3), 트리스(2-히드록시페닐-1-페닐-1H-벤즈이미다조라토)알루미늄(III)(약칭:Al(BIZ)3), 비스[2-(2-히드록시 페닐)벤조티아조라토]아연(II)(약칭:Zn(BTZ)2), 또는 비스[2-(2-히드록시 페닐)벤즈옥사조라토]아연(II)(약칭:Zn(PBO)2)등의 금속착체를 사용할 수 있다. 또한, 복소 고리 방향족 화합물로서는, 폴리(2, 5-피리딘-디일)(약칭:PPy)과 같은 고분자화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 금속착체로서는, 하기 참고 문헌에 개시되어 있는 바와 같은 금속착체 고분자화합물을 사용할 수도 있다(TA0 et al., C-H BOND ACTIVATION BY A FERRIC METHOXIDE COMPLEX: MODELING THE RATE-DETERMINING STEP IN THE MECHANISM OF LIPOXYGENASE,APPL.PHYS.LETT.(APPLIED PHYSICS LETTERS,vol.70,No.12,24 March 1997, pages 1503-1505.). 이때, 전술한 제2의 유기 화합물(322)의 삼중항 여기에너지는, 피라진계 유기금속착체(323)의 그것보다도 큰 것이 바람직하다.
피라진계 유기금속착체(323)는, 그 배위자가 피라진 골격을 갖는 배위자이며, 또 중심금속이 제9족(Co, Rh, Ir) 또는 제10족(Ni, Pd, Pt)원소인 유기금속착체다. 한층 더, 상기 유기금속착체는, 인광을 발광하는 성질을 가진다. 이 피라진계 유기금속착체의 구체적인 구조에 대해서는, 실시 형태3에서 후술한다.
이상에서 설명한 것처럼, 상기 제1의 유기 화합물, 상기 제2의 유기 화합물, 및 상기 피라진계 유기금속착체를 적당하게 조합하여서, 본 발명의 발광소자의 발광층을 구성한다. 이때, 발광층은 다른 물질을 함유하여도 된다.
상기 발광층에 있어서, 제1의 유기 화합물과 제2의 유기 화합물 중 적어도 한쪽이 호스트 재료가 되고, 피라진계 유기금속착체가 게스트 재료가 되는 구성이 바람직하다. 이것은, 피라진계 유기금속착체의 농도소광을 방지하기 위해서다. 또한, 발광층에 있어서의 캐리어 밸런스를, 제1의 유기 화합물과 제2의 유기 화합물로 조절하기 위해서다.
따라서, 본 발명의 발광소자에 있어서는, 제1의 유기 화합물 및/또는 제2의 유기 화합물의 양은, 피라진계 유기금속착체보다도 큰 것이 바람직하다. 구체적으로는, 체적분률 또는 질량분률이 높은 것이 바람직하다. 또한, 농도소광방지의 관점에서는, 피라진계 유기금속착체의 발광층에 있어서의 비율이, 1질량％이상 10질량％이하인 것이 바람직하다.
또한, 발광층에 있어서, 제1의 유기 화합물과 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1: 20∼20:1의 범위가 바람직하다. 즉, 제1의 유기 화합물에 대한 제2의 유기 화합물의 질량비가, 1/20이상 20이하인 것이 바람직하다. 이 질량비가 이 범위 외의 제1의 유기 화합물과 제2의 유기 화합물을 갖는 발광소자는, 상술한 도2a 또는 도2b의 상태와 실질적으로 동일해져버릴 가능성이 있다.
본 발명자들은, 발광층에 있어서, 홀 수송성의 제1의 유기 화합물에 비교하여, 전자수송성의 제2의 유기 화합물의 양이 같거나 또는 많은 구성이, 매우 효과적인 것을 찾아냈다. 이것은, 일반적인 유기 화합물에 있어서, 홀 이동도쪽이 전자이동도보다도 높은 것에 기인한다고 생각된다. 따라서, 본 발명에서는, 제1의 유기 화합물에 대한 제2의 유기 화합물의 질량비가, 1이상 20이하인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 긴 수명에 대한 효과가 현저한 범위는 5이상 20이하다.
또한, 본 발명에서 사용하는 피라진계 유기금속착체의 전자 트랩성은, 구체적으로는, 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 제2의 유기 화합물의 LUMO준위보다, 0.2eV이상 깊은 경우가 많다. 그러한 경우에, 수명개선 및 효율개선이 현저하여서, 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 제2의 유기 화합물의 LUMO준위보다, 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위가 0.2eV이상 깊은 것도, 본 발명의 특징의 하나이다.
다음에, 발광층(313)이외의 층에 관하여 설명한다. 홀 수송층(312) 및 홀 주입층(311)은, 반드시 설치할 필요는 없고, 필요한 경우 설치하여도 된다. 이들의 층을 구성하는 구체적인 재료로서는, 홀 수송성 화합물이 바람직하고, 전술한 NPB, PPB, TPD, DFLDPBi, TDATA, m-MTDATA, TCTA, TPAC, TPAF, YGAO11, YGAF, CBP, mCP, TCzB, PVTPA, PVK등을 사용할 수 있다. 또한, 9, 10-비스[4-(디페닐 아미노)페닐]안트라센(약칭: TPA2A) 또는, 2－tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t－BuDNA) 등의 삼중항 여기에너지가 낮은 안트라센 유도체도 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은, 삼중항 여기에너지가 낮은 안트라센 유도체가 홀 수송층(312)과 홀 주입층(311)에 적용하는 것을 특징으로 한다.
이 특징은, 아래와 같이 설명할 수 있다. 본 발명의 발광층(313)은, 실시 형태1에서 설명한 것 같이 캐리어 밸런스가 좋고, 발광 영역이 발광층(313)과 홀 수송층(312)간의 계면에 가깝게 존재하지 않는다. 따라서, 홀 수송층(312)에, 피라진계 유기금속착체(323)보다도 삼중항 여기에너지가 낮은 물질을 적용하면, 그 물질은, 상기 피라진계 유기금속착체(323)에 대한소광제(quencher)가 되기 어렵다.
또한, 상기의 홀 수송성 화합물과 전자수용체를 혼합해서 홀 수송층(312)이 나 홀 주입층(311)을 형성해도 좋다. 전자수용체로서는, 클로라닐이나 7, 7, 8, 8-테트라시아노-2, 3, 5, 6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:F4-TCNQ)과 같은 유기 화합물의 기타, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 또는 산화레니움 등의 천이금속산화물을 사용할 수 있다. 특히, 홀 주입층(311)으로서, 동 프탈로시아닌, 바나딜 프탈로시아닌 또는 탄화불소와 같은 유기 화합물이나, 산화몰리브덴, 산화루테늄 또는 산화알류미늄과 같은 무기화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 홀 주입층(311)은, 2층이상의 층을 적층해서 형성된 다층구조이어도 된다. 또한, 홀 주입층(311) 및 홀 수송층(312)은 2종류이상의 물질을 혼합해서 형성해도 된다.
전자수송층(314) 및 전자주입층(315)은, 반드시 필요하지 않고, 필요한 경우 설치하면 된다. 이것들의 층을 구성하는 구체적인 재료로서는, 전자수송성 화합물이 바람직하다. 전술한 COll, 0ⅩD-7, PBD, TPBI, TAZ, p-EtTAZ, TCzTRZ, TriMeQn, CzQn, DCzPQ, BPhen, BCP, BAlq, Al(0ⅩD)3, Al(BIZ)3, Zn(BTZ)2, Zn(PBO)2, PPy등을 사용할 수 있다. 또한, 트리스(8-퀴노리노라토)알루미늄(III)(약칭:Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴노리노라토)알루미늄(III)(약칭:Almq3), 비스(10-히드록시 벤조[h]퀴노리나토)베릴륨(II) (약칭:BeBq2)과 같이, 삼중항 여기에너지가 낮은 물질도 사용할 수 있다(예를 들면, Alq3의 인광 스펙트럼은, 진한 적색의 650∼700nm정도인 것이 보고되어 있다). 본 발명은, 삼중항 여기에너지가 낮은 물질이 홀 수송층(314)과 홀 주입층(315)으로서 적용되는 것을 특징으로 한다.
이 특징은, 아래와 같이 설명할 수 있다. 본 발명의 발광층(313)은, 실시 형태1에서 설명한 것 같이 캐리어 밸런스가 좋고, 발광 영역이 발광층(313)과 홀 수송층(314)간의 계면에 가깝게 존재하지 않는다. 따라서, 전자 수송층(314)에, 피라진계 유기금속착체(323)보다도 삼중항 여기에너지가 낮은 물질을 적용하면, 그 물질은, 상기 피라진계 유기금속착체(323)에 대한소광제가 되기 어렵다.
상기의 전자수송성 화합물과 전자공여체를 혼합해서 전자수송층(314)과 전자주입층(315)을 형성해도 좋다. 그 전자공여체로서는, 테트라티아훌바렌과 같은 유기 화합물의 기타, 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 마그네슘 또는 칼슘 등의 알칼리토류금속, 에르븀 또는 이테르븀 등의 희토류금속이나, 이들 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 특히, 전자주입층(315)으로서, 산화리튬, 불화 리튬, 불화 칼슘, 불화 에르븀 등의 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리토류 금속 화합물 또는 희토류 금속 화합물을 단독으로 사용할 수 있다. 또한, 전자주입층(315)은, 2층이상의 층을 적층해서 형성된 다층구조 이어도 된다. 또한, 전자수송층(314) 및 전자주입층(315)은 2종류이상의 물질을 혼합해서 형성해도 된다.
제1의 전극(301)에 대해서 특별하게 한정은 없지만, 본 실시 형태2와 같이, 양극으로서 기능할 때는 일함수가 큰 물질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 인듐 주석산화물(ITO), 또는 산화 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO), 2∼20wt％의 산화아연을 포함하는 산화인듐(IZO)과 같은 투광성이 높은 물질의 기타, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 동(Cu), 팔라듐(Pd)등을 사용할 수 있다. 또한, 제1의 전 극(301)은, 예를 들면 스퍼터링법이나 증착법 등으로 형성할 수 있다.
또한, 제2의 전극(302)에 대해서 특별하게 한정은 없지만, 본 실시 형태2와 같이, 음극으로서 기능할 때는 일함수가 작은 물질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 알루미늄(Al)이나 인듐(In)의 기타, 리튬(Li)이나 세슘(Cs)등의 알칼리금속, 마그네슘(Mg)이나 칼슘(Ca)등의 알칼리토류금속, 에르븀(Er)이나 이테르븀(Yb)등의 희토류금속을 사용할 수 있다. 또한, 알루미늄 리튬합금(AlLi)이나 마그네슘 은합금(MgAg)과 같은 합금을 사용할 수도 있다. 또한, 전자수송성 화합물과 전자공여체를 결합해서 전자주입층(315)을 형성했을 경우, 일함수가 큰 투광성이 높은 물질을 사용할 수 있다. 또한, 제2의 전극(302)은, 예를 들면 스퍼터링법, 증착법 등으로 형성할 수 있다.
또한, 발광한 빛을 외부에 추출하기 위해서, 제1의 전극(301)과 제2의 전극(302) 중 한쪽 또는 양쪽은, 전술한 ITO, ITSO 또는 IZO등의 투광성이 높은 물질로 이루어진 전극인 것이 바람직하다. 이와는 달리, 제1의 전극(301)과 제2의 전극(302) 중 한쪽 또는 양쪽은, 가시광선을 투과할 수 있도록, 수∼수십nm의 두께로 형성된 전극인 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 발광소자에 있어서, 홀 주입층(311), 홀 수송층(312), 발광층(313), 전자수송층(314), 전자주입층(315)은, 각각, 증착법, 잉크젯법, 또는 도포법 등의 어느 한쪽의 방법으로 형성해도 된다. 또한, 제1의 전극(301) 또는 제2의 전극(302)은, 스퍼터링법, 증착법, 잉크젯법, 또는 도포법 등의 어느 한쪽의 방법을 사용해서 형성해도 된다.
상술한 본 발명의 발광소자는, 탠덤형 발광소자(멀티포톤 소자라고도 불린다)에 적용해도 된다.
(실시 형태3)
본 실시 형태3에서는, 본 발명의 발광소자에 사용할 수 있는 피라진계 유기금속착체의 구조에 대해서, 구체적으로 예시한다.
피라진계 유기금속착체는, 그 배위자가 피라진 골격을 갖는 배위자이며, 또 중심금속이 제9족(Co, Rh, Ir) 또는 제10족(Ni, Pd, Pt)원소인 유기금속착체다. 또한, 상기 유기금속착체는, 인광을 발광하는 성질을 가지고 있어도 된다.
제9족이나 제10족의 유기금속착체는, MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer)천이를 나타낸 것이 많다. 특히, 인광성 화합물에 있어서는, 삼중항 MLCT천이가 자주 관찰된다. 여기에서, MLCT천이를 나타낸 유기금속착체의 LUMO준위는, 배위자의 LUMO준위의 서열로 결정된다. 그래서, LUMO준위가 높은 배위자를 사용하면 상기 유기금속착체의 LUMO준위도 높고, LUMO 준위가 낮은 배위자를 사용하면 상기 유기금속착체의 LUMO준위도 낮다. 그리고, 피라진은 피리딘보다 LUMO준위가 낮기 때문에, 본 발명의 피라진계 유기금속착체는 종래의 피리딘계 유기금속착체보다, LUMO준위가 낮다(즉, 전자 트랩성이 높다).
본 발명에 사용하는 상기 피라진계 유기금속착체의 배위자는, 피라진 골격을 가지고 있어도 된다. 특히, 상기 배위자가 2-아릴피라진 유도체일 경우, 그 배위자는 중심금속에 대하여 시클로 메탈화할 수 있다. 그 시클로 금속화 착체는, 높은 인광 양자 수율이 가능하다. 따라서, 상기 배위자는, 2-아릴피라진 유도체인 것이 바람직하다.
2-아릴피라진 유도체가 시클로 금속화한 유기금속착체로서는, 하기 일반식(Gl)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체를 들 수 있다.
Figure 112009039297205-PCT00007
이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타낸다. R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
한층 더, 2-아릴피라진 유도체의 일종인 2-페닐 피라진 유도체가 배위자일 경우, 그 배위자는 중심금속에 대하여 오르토 메탈화할 수 있다(오르토 메탈화는, 시클로 메탈화의 일종이다). 2-페닐 피라진이 오르토 금속화한 오르토 금속 착체는, 특히 높은 인광 양자 수율을 달성할 수 있는 것을 본 발명자들은 찾아냈다. 따라서, 배위자의 바람직한 형태는, 2-페닐 피라진 유도체다.
2-페닐 피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기금속착체로서는, 하기 일반식(G2)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체를 들 수 있다.
Figure 112009039297205-PCT00008
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. R4∼R7은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이고, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
2-페닐 피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기금속착체 중에서, 2,5-디페닐피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기금속착체는, 보다 깊은 LUMO준위를 갖는다. 따라서, 배위자가 2, 5-디페닐 피라진 유도체일 경우, 본 발명의 발광소자의 효과는 현저해지므로 바람직하다.
2, 5-디페닐 피라진 유도체가 오르토 금속화한 유기금속착체로서는, 하기 일 반식(G3)의 유기금속착체를 들 수 있다.
Figure 112009039297205-PCT00009
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R4∼R12는 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다.
전술한 일반식(Gl)∼(G3)으로 나타낸 구조를 갖는 유기금속착체는, 구체적으로는, 피라진 유도체 이외의 하기 일반식(G4)∼(G6)으로 나타낸 배위자L을 갖는 혼합 배위자형의 유기금속착체인 것이 바람직하다. 이것은, 그 착체가 쉽게 합성되기 때문이다.
Figure 112009039297205-PCT00010
이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타낸다. R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. 또한, L은 모노 음이온성의 배위자다. 또한, 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이며(n=2), 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
Figure 112009039297205-PCT00011
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R2는 수소, 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하여도 된다. R4∼R7은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이고, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. 또한, L은 모노 음이온성의 배위자다. 또한, 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이고(n=2)이며, 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
Figure 112009039297205-PCT00012
이 식에서, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R4∼R12는 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, M은 중심금속이며, 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타낸다. L은 모노 음이온성의 배위자다. 상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이고(n=2)이며, 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1이다(n=1).
상기의 피라진계 유기금속착체의 중심금속은, 중원자 효과의 관점에서 이리듐 또는 백금이 바람직하다. 특히, 이리듐은, 이리듐이 현저한 중원자 효과를 제공하기 때문에 대단히 고효율이고 화학적으로 안정한 것이 바람직하다.
다음에, 상기의 일반식(Gl)∼(G6)에 있어서의 아릴렌기Ar, 각 치환기R1∼R12, 모노 음이온성의 배위자L에 대해서, 더 상세하게 설명한다.
아릴렌기Ar로서는, 탄소수가 6∼25의 아릴렌기를 사용하는 것이 바람직하고, 구체적으로는 페닐렌, 쥬로리디렌, 나프틸렌, 스피로플루오렌-디일, 9, 9-디메틸플루오렌-디일, 9, 9-디알킬플루오렌-디일을 적용할 수 있다. 또한, 이것들의 아릴렌기Ar은, 치환기를 갖고 있어도 된다. 그 경우의 치환기로서는, 알킬기, 할로겐기, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시칼보닐기등을 사용할 수 있다.
다음에, R1은 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. 또한, 상기 페닐기는 치환기를 갖고 있어도 된다. 그 경우의 치환기로서는, 알킬기, 할로겐기, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시칼보닐기 등을 사용할 수 있다.
R2는 수소, 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다. 또한, 상기 페닐기는 치환기를 갖고 있어도 된다. 그 경우의 치환기로서는, 알킬기, 할로겐기, 할로 알킬기, 알콕시기, 알콕시칼보닐기등을 사용할 수 있다.
R3은 수소 또는 알킬기를 나타낸다. 또한, R2과 R3은 서로 결합하고, 지환을 형성해도 된다. 구체적으로는, R2과 R3이 서로 결합하고, 1, 4-부틸렌기를 형성해도 된다.
R4∼R12는 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로 알킬기, 알콕시기, 또는 알콕시칼보닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
전술한 구성에 있어서, 알킬기로서는, 탄소수1∼4이 바람직하고, 구체적으로는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, t－부틸기 등을 들 수 있다. 또한, 할로겐기로서는 플루오로기, 클로로기 등을 들 수 있고, 화학적 안정성의 관점에서는 플루오로기가 바람직하다. 또한, 할로 알킬기로서는, 트리 플루오로 메틸기가 바람직하다. 또한, 알콕시기로서는 탄소수1∼4이 바람직하고, 구체적으로는 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기 및 t－부톡시기를 들 수 있다. 또한, 알콕시칼보닐기로서는, 탄소수2∼5가 바람직하고, 구체적으로는, 메톡시칼보닐기, 에톡시칼보닐기, 이소프로폭시 칼보닐기, t－부톡시칼보닐기를 들 수 있다.
다음에, 모노 음이온성의 배위자L에 관하여 설명한다. 모노 음이온성의 배위자L은, β 디케톤 구조를 갖는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 칼복실기를 갖는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 페놀성 수산기를 갖는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 또는, 2개의 배위원소가 모두 질소인 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자가 바람직하고,이 때문에 그 배위자들은 배위능력이 높다. 더 구체적으로는, 이하의 구조식(Ll)∼(L8)에 나타낸 모노 음이온성의 배위자 를 들 수 있다. 그렇지만, 그 모노 음이온성의 배위자L은 이들 배위자에 한정되지 않는다.
Figure 112009039297205-PCT00013
상술한 형태에 의해, 본 발명에서 사용할 수 있는 피라진계 유기금속착체가 구성된다. 이하에서는, 그 구체적인 구조식을 열거한다(하기 구조식(1)∼(17)). 이때, 본 발명에 있어서의 피라진계 유기금속착체는, 이들 착체에 한정되지 않는다.
Figure 112009039297205-PCT00014
Figure 112009039297205-PCT00015
Figure 112009039297205-PCT00016
Figure 112009039297205-PCT00017
Figure 112009039297205-PCT00018
(실시 형태4)
본 실시 형태4에서는, 본 발명의 발광소자를 갖는 발광 장치의 일례로서 화상표시장치를 설명한다.
본 실시 형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 갖는 화상표시장치에 대해서 도31a 및 31b를 사용하여 설명한다. 도31a는, 발광 장치를 나타낸 평면도, 도31b는 도31a의 A-A' 및 B-B'을 따라 절단한 단면도다. 이 화상표시장치는, 발광소자의 발광을 제어하기 위해서, 점선으로 표시된 구동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602), 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)을 포함하고 있다. 또한, 참조번호 604는 밀봉기판, 605는 씰재, 607은 씰재(605)로 둘러싸여진 공간을 나타낸다.
인출(leading) 배선(608)은, 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하고, 외부입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 회로)(609)로부터 비디오신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋트 신호 등을 받는다. 여기에서는 FPC밖에 도면에 나타내지는 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기 판(PWB)이 장착되어 있어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서의 발광 장치는 발광 장치본체뿐만 아니라, 발광 장치는 거기에 부착된 FPC 혹은 PWB를 갖는다.
다음에, 단면구조에 대해서 도31b를 사용하여 설명한다. 소자기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성된다. 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602)에서의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동회로(601)는 n채널형 TFT 623과 p채널형 TFT 624를 조합한 CMOS회로가 형성된다. 이러한 구동회로는, CMOS회로, PMOS회로 혹은 NMOS회로 등의 여러 가지 회로를 사용하여 형성해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 구동회로를 기판 상이 아니고 외부에 형성하여도 된다.
또한, 화소부(602)는, 스위칭용 TFT 611과, 전류제어용 TFT 612와, 그 전류제어용 TFT 612의 드레인에 전기적으로 접속된 제1의 전극(613)을 각각 포함하는 복수의 화소를 구비한다. 또한, 제1의 전극(613)의 단부를 덮어서 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성된다.
또한, 피복성을 개선하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)로 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용하는 경우에, 절연물(614)의 상단부에만 곡률반경(0.2㎛∼3㎛의 곡률반경)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 빛의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형을 사용할 수 있다.
제1의 전극(613) 위에는, 발광층을 포함하는 층(616) 및 제2의 전극(617)이 형성되어 있다. 여기에서, 제1의 전극(613)은, 여러가지의 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 또는 이것들의 혼합물로 형성될 수 있다. 제1의 전극을 양극으로서 사용할 경우에는, 그들 재료중에서도, 일함수가 큰(일함수 4.0eV이상)금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막의 기타, 질화 티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄 막과의 3층구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 다층구조는, 낮은 배선 저항, 양호한 오믹 콘택 및 양극으로서 기능을 갖도록 실현한다.
발광층을 포함하는 층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 여러 가지의 방법에 의해 형성된다. 발광층을 포함하는 층(616)은, 실시 형태1∼3에서 나타낸 발광층을 가지고 있다. 또한, 발광층을 포함하는 층(616)을 구성하는 것 외의 재료로서는, 저분자재료, 고분자재료와 저분자재료와의 중간의 성질을 갖는 중분자재료(올리고머와 덴드리머를 포함한다), 또는 고분자재료이어도 된다. 또한 발광층을 포함하는 층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물뿐만 아니라, 무기화합물을 사용해도 된다.
제2의 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 여러가지의 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 이것들의 혼합물을 사용할 수 있다. 제2의 전극을 음극으로서 사용할 경우에는, 그중에서도, 일함수가 작은(일함수 3.8eV이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 예로서, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs)등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)등의 알칼리토류금속, 또는 이것들(Mg:Ag 또는 Al:Li) 중 임의의 것을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 발광층을 포함하는 층(616)에서 생긴 빛을 제2의 전극(617)을 투과시킬 경우에는, 제2의 전극(617)은, 막두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(산화인듐주석(ITO), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐주석, 산화인듐아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)등)과의 다층으로 형성되는 것이 바람직하다.
씰재(605)로 밀봉기판(604)을 소자기판(610)과 서로 붙이게 하는 것에 의해, 소자기판(610), 밀봉기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸여진 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된다. 또한, 공간(607)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등), 씰재(605) 등으로 충전되는 경우도 있다.
또한, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그 재료는 가능한 한 수분과 산소를 투과하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 밀봉기판(604)에 사용하는 재료로서, 유리 기판이나 석영기판의 기타, FRP(Fiber glass－Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 갖는 액티브 매트릭스형 화상표시장치를 얻을 수 있다.
본 실시 형태에서는 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 화상표시장치에 관하여 설명했지만, 화상표시장치는, 트랜지스터 등의 구동용의 소자를 특별히 설치하지 않고 발광소자를 구동시키는 패시브형이어도 된다. 도32는 본 발명을 적용해서 제작한 패시브형 화상표시장치의 사시도이다. 도32에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극 952와 전극 956과의 사이에는 발광층을 포함하는 층(955)이 설치된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮어져 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 분리벽층(954)이 설치된다. 분리벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까이 됨에 따라, 한쪽벽과 다른쪽 벽과의 간격이 좁아져 가는 경사를 가진다. 즉, 분리벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 바닥(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 상부쪽(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이렇게, 분리벽층(954)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다.
이상, 본 실시 형태4에서 나타낸 본 발명의 화상표시장치는, 실시 형태1∼실시 형태3에서 나타낸 본 발명의 발광소자를 가지고 있다. 그 때문에, 화상표시장치는, 발광 효율이 높고, 수명이 길다. 따라서, 본 발명의 발광소자를 사용한 화상표시장치는, 소비 전력이 낮고, 수명이 길다.
실시 형태4는, 다른 실시 형태들과 적당하게 조합하는 것이 가능하다.
(실시 형태5)
본 발명의 발광소자는 발광 효율이 높게 수명이 길기 때문에, 발광 장치의 일례인 조명 장치에 사용할 수 있다. 본 실시 형태5에서는, 본 발명의 발광소자를 사용하는 조명 장치의 응용 예를 설명한다.
도4a는, 본 발명의 발광소자를 백라이트로서 사용한 액정표시장치의 일 예시도다. 도4a에 나타낸 액정표시장치는, 하우징(401), 액정층(402), 백라이트(403), 및 하우징(404)을 갖고, 그 액정층(402)은, 드라이버IC(405)와 접속되어 있다. 백라이트(403)는 본 발명의 발광소자를 사용하고, 전류가 단자(406)를 통해 백라이트(403)에 공급된다.
본 발명의 발광소자를 액정표시장치의 백라이트로서 사용함으로써, 발광 효율이 높고 수명이 긴 백라이트를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 발광소자를 사용한 백라이트는 면발광의 조명 장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트가 대면적화가 가능해서, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 상기 발광소자가 얇고 저소비 전력이기 때문에, 그 표시장치의 박형화 및 저소비 전력화도 가능해진다.
도4b는, 본 발명의 발광소자를 적용한 조명 장치를, 전기 스탠드의 광원으로서 사용한 예다. 도4b에 나타낸 전기 스탠드는, 하우징(411)과, 광원(412)을 구비한다. 광원(412)으로서, 본 발명의 발광소자가 이용되고 있다. 본 발명의 발광소자는 장수명이기 때문에, 전기 스탠드도 긴 수명을 가질 수 있다.
본 실시 형태5에서 나타낸 본 발명의 조명 장치는, 실시 형태1∼실시 형태3에서 나타낸 본 발명의 발광소자를 가지고 있다. 이 때문에, 그 조명 장치는, 발광 효율이 높고, 수명이 길다. 따라서, 본 발명의 발광소자를 사용한 조명 장치는, 소비 전력이 낮고, 수명이 길다.
(실시 형태6)
상기 실시 형태4에서 나타낸 바와 같은 본 발명의 화상표시장치는, 양호한 화상을 표시할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 화상표시장치를 전자기기의 표시부에 적용함으로써, 뛰어난 영상을 제공할 수 있는 전자기기를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 발광소자를 포함하는 화상표시장치나 조명 장치(즉, 발광 장치)는 소비 전력이 낮고 수명이 길다. 따라서, 본 발명의 발광 장치를 전자기기의 표시부에 적용함으로써, 소비 전력이 적은 전자기기를 얻을 수 있고, 예를 들면, 배터리 지속시간 등이 긴 전화기등을 얻을 수 있다. 이하에, 본 발명의 발광소자를 적용한 발광 장치를 설치한 전자기기의 하나의 실시 형태를 나타낸다.
도5a는, 본 발명을 적용해서 제작한 컴퓨터이며, 본체(511), 케이싱(512), 표시부(513), 키보드(514) 등으로 구성되어 있다. 본 발명의 발광소자를 갖는 발광 장치를 표시부에 내장하여서 컴퓨터를 완성할 수 있다.
도5b는, 본 발명을 적용해서 제작한 전화기이며, 본체(522)에는 표시부(521)와, 음성출력부(524), 음성입력부(525), 조작 스위치(526, 527), 안테나(523)등으로 구성되어 있다. 본 발명의 발광소자를 갖는 발광 장치를 그 표시부에 내장하여서 전화기를 완성할 수 있다.
도5c는, 본 발명을 적용해서 제작한 텔레비전 수상기이며, 표시부(531), 케 이싱(532), 스피커(533)등으로 구성되어 있다. 본 발명의 발광소자를 갖는 발광 장치를 그 표시부에 내장하여서 텔레비전 수상기를 완성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 발광 장치는, 각종 전자기기의 표시부로서 사용하는데도 대단히 적합하다.
또한, 본 실시 형태5에서는 컴퓨터 등에 대해서 설명하였지만, 본 발명의 발광소자를 갖는 발광 장치는 내비게이션 장치, 조명 기기 등에 설치해도 된다.
[실시 예1]
본 실시 예1에서는, 본 발명의 발광소자에 사용할 수 있는 유기금속착체(피라진계 유기금속착체)의 전자 트랩성을 평가했다. 그 유기금속착체는, 배위자가 피라진 골격을 갖는 배위자이며, 중심금속이 제9족 또는 제10족 원소이다.
그 평가에서는, 순환 전압전류(CV) 측정에 의해 피라진계 유기금속착체의 환원 반응 특성을 측정하고, 그 평가 결과로부터 LUMO준위를 구하였다. 비교를 위해, 종래의 피리딘계 유기금속착체와, 호스트 재료의 물질의 LUMO준위를 마찬가지로 구하여, 상기 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위와 비교했다. 이때, 측정에는, 전기화학 아날라이저(BAS(주)제, ALS모델600A 또는 600C)를 사용했다.
CV측정에 사용된 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF, Aldrich제, 99.8％, 카탈로그 번호: 22705-6)를 사용하였다. 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸 암모늄(n-Bu4NClO4)((주)동경화성제, 카탈로그 번호:TO836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 그 용매에서 용해시켰다. 한층 더, 측정 대상을 1mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금전극(BAS(주)제, PTE백금전극)을, 보조 전극으로서는 백금전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt카운터 전극(5cm))을, 참조전극으로서는 Ag/Ag+전극(BAS(주)제, RE5비수용매계 참조전극)을 각각 사용했다. 이때, 측정은 실온(20∼25℃)에서 행했다. 또한, CV측정시의 스캔 속도는, 0.1V/sec이었다.
(참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜 에너지의 산출)
우선, 본 실시 예에서 사용하는 참조전극(Ag/Ag+전극)의 진공준위에 대한 포텐셜 에너지(eV)를 산출했다. 즉, 그 Ag/Ag+전극의 Fermi 준위를 산출했다. 메탄올중에 있어서의 페로센의 산화환원전위는, 표준 수소전극에 대하여 +0.610[Ⅴ vs. SHE]인 것이 알려져 있다(참고 문헌: Christian R. Goldsmith et al., J. Am. Chem. Soc., Vol.124， No. l, 83-96, 2002). 한편, 본 실시 예에서 사용하는 참조전극을 사용하여, 메탄올중에 있어서의 페로센의 산화환원전위를 구한 바, +0.20V [vs. Ag/Ag+]이었다. 따라서, 본 실시 예에서 사용하는 참조전극의 포텐셜 에너지는, 표준 수소전극에 대하여 0.41[eV] 낮게 되어 있는 것을 알았다.
이때, 표준 수소전극의 진공준위에의 포텐셜 에너지는 -4.44 eV인 것이 알려져 있다(참고 문헌: ONISHI.T et al., 고분자EL재료-발광성 고분자 화합물의 개발-,2004, pages 64-67, KYORITSU SHUPPAN). 이에 따라서, 본 실시 예에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.44-0.41=-4.85[eV]과 같았다.
(측정 예: 구조식(9))
본 측정 예에서는, 구조식(9)로 나타낸 Ir(tppr)2(acac)를 예로 하여, CV측정에 의해 LUMO준위의 산출에 대해서 설명한다. 도30은 환원 반응 특성의 CV측정 결과를 나타낸 그래프다. 또한, 환원 반응 특성의 측정은, 참조전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.34V로부터 -2.40V까지 주사한 후, -2.40V로부터 -0.34V까지 주사했다.
도30에 나타나 있는 바와 같이, 환원 피크 전위Epc는, -1.88V이었다. 또한, 산화 피크 전위Epa는 -1.82V이었다. 따라서, 반파전위(Epc와 Epa의 중간의 전위)는 -1.85V로 산출할 수 있다. 이것은, Ir(tppr)2(acac)는 -1.85[Ⅴ vs. Ag/Ag+]의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고 있고, 이 에너지는 LUMO준위에 해당한다. 전술한 바와 같이, 본 실시 예1에서 사용하는 참조전극의 진공준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, 구조식(9)의 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위는, -4.85-(-1.85)=-3.00[eV]인 것을 알았다.
(측정 결과)
같은 수법으로, 실시 형태3에서 개시한 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위를 측정했다. 비교를 위해, [btpIr(acac)](하기 구조식(I))과 Ir(ppy)2(acac)(하기 구조식(II))과 같은 피리딘계 유기금속착체의 LUMO준위도 측정했다. [btpIr(acac)] 은, 특허문헌1에서도 이용되고 있는 유기금속착체다.또한, 참고로서, 적색의 인광성 화합물의 호스트 재료로서 광범위하게 이용되고 있는 전자수송성의 화합물BAlq(하기 구조식(III))의 LUMO준위도 평가했다.
Figure 112009039297205-PCT00019
그 결과를 표1에 정리했다. 표1로부터 알 수 있듯이, 피리딘계 유기금속착체(표1의 (I) 내지 (III))와 비교하여, 피라진계 유기금속착체(표1의 (1),(3)-(9), (13)-(15), 및 (17))는 깊은 LUMO준위를 가지고 있어, 모두 -2.7eV보다도 깊은 준위이었다. 또한, 이 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위는, BAlq보다 깊다. 한편, 피리딘계 유기금속착체는, BAlq보다도 LUMO준위가 얕다. 따라서, 본 실시 예의 결과로부터, 본 발명에서 사용하는 피라진계 유기금속착체는, 비교적 높은 전자 트랩성을 갖는 것이 밝혀졌다.
[표1]
Figure 112009039297205-PCT00020
[실시 예2]
본 실시 예2에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다. 또한, 실시 예2에서 사용하는 물질의 분자구조를, 하기에 나타낸다. 또한, 소자구조를 도3에 나타낸다.
Figure 112009039297205-PCT00021
≪본 발명의 발광소자1, 본 발명의 발광소자2, 비교 발광소자3, 비교 발광소자4의 제작≫
우선, 110nm의 막두께에서 인듐 주석 규소 산화물(ITSO)막이 성막된 유리 기판을 준비했다. ITSO 표면은, 그 표면의 면적 2mm×2mm이 노출하도록 주변을 폴리이미드막으로 덮었다. 이때, ITSO는 발광소자의 양극으로서 기능하는 제1의 전극(301)이어다. 발광소자를 형성하기 위한 사전처리로서, 다공질 수지의 브러시를 사용해서 기판 표면을 세정하고, 200℃에서 1시간소성한 후, UV오존처리를 370초 행했다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래 쪽이 되도록, 기판을 진공증착 장치내에 설치된 홀더에게 고정했다.
진공증착 장치내를 10-4Pa로 압력을 내린 후, 구조식(i)로 나타낸 NPB와 산화몰리브덴(ⅤI)을, NPB:산화몰리브덴(ⅤI)=4:1(질량비)이 되도록 공증착 함에 의해, 홀 주입층(311)을 형성했다. 막두께는 50nm로 했다. 이때, 공증착법은, 다른 복수의 물질을 각각의 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다. 다음에, NPB를 10nm 두께로 증착 함에 의해, 홀 수송층(312)을 형성했다.
한층 더, 홀 수송층(312) 위에, 발광층(313)을 30nm 형성했다. 발광소자1, 발광소자2, 비교 발광소자3, 및 비교 발광소자4의 구성을 표2에 나타낸다. 발광소자1과 발광소자2는, 제1의 유기 화합물로서 NPB을, 제2의 유기 화합물로서 구조식(ii)으로 나타낸 BAlq를, 피라진계 유기금속착체로서 실시 형태3의 구조식(9)로 나타낸 Ir(tppr)2(acac)을 사용한 본 발명의 발광소자다. 표2에 나타낸 바와 같이, 발광소자1과 발광소자2간에는, NPB과 BAlq의 비율이 다르다. 한편, 비교 발광소자3은, BAlq를 사용하지 않고 NPB만을 호스트 재료로서 사용하고 있다. 또한, 비교 발광소자4는, NPB를 사용하지 않고 BAlq만을 호스트 재료로서 사용하고 있다. 또한, 발광층(313)은, 모두 공증착법으로 형성된다.
[표2]
Figure 112009039297205-PCT00022
다음에, BAlq를 발광층(313) 위에 10nm로 증착하여서, 전자 수송층(314)을 형성했다. 또한, 그 전자 수송층(314) 위에, 구조식(iii)으로 나타낸 Alq3와 리튬(Li)을, Alq3: Li=1:0.01(질량비)가 되도록 공증착하여서, 전자주입층(315)을 형성했다. 이 두께는 50nm이었다. 끝으로, 음극으로서 기능하는 제2 전극(302)으로서 200nm 두께로 알루미늄을 형성하여서, 발광소자를 얻었다. 이때, 전술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항가열법으로 행하였다.
≪발광소자1, 발광소자2, 비교 발광소자3 및 비교 발광소자4의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자1, 발광소자2, 비교 발광소자3 및 비교 발광소자4를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 바래지지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이때, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도6a는 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도6b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 이들 발광소자의 휘도-전류효율 특성을 도7에 나타낸다. 이들 발광소 자의 발광 스펙트럼을 도8에 나타낸다. 그 발광소자의 발광 스펙트럼은, 거의 같고, Ir(tppr)2(acac)에 유래하는 적색발광이었다. 이때, 비교 발광소자3에 관해서만, 480nm부근에서 BAlq의 발광이 약간 관측되었다.
도7로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교 발광소자3 및 비교 발광소자4의 전류 효율은, 실용 휘도영역(100cd/m2이상)에서 모두 대폭 감소한다. 비교 발광소자3은, 실시 형태1의 도2a에 나타낸 상태이다. 전자 트랩성이 높은 Ir(tppr)2(acac)을 홀 수송성의 화합물인 NPB에 첨가하고 있기 때문에, 발광 영역이 발광층(313)과 전자수송층(314)간의 계면 근방에 한정되었다. 그리고, 도8의 비교 발광소자3의 스펙트럼에서, 전자수송층(314)에 사용된 BAlq의 발광이 약간 관측되어 있다. 즉, 홀이 전자수송층(314)에 도달하여, 전류효율이 감소되었다고 생각된다. 비교 발광소자4가 실시 형태1의 도2b에 나타낸 상태이다. 전자 트랩성이 높은 Ir(tppr)2(acac)이 전자 수송성의 화합물인 BAlq에 첨가되기 때문에, 캐리어 밸런스와 나쁘고 전류 효율이 저하되었다고 생각된다. 또한, 도6b로부터 명백하듯이, 구동 전압은 높다.
한편, 본 발명의 발광소자1과 발광소자2는, 도7로부터 알 수 있는 바와 같이, 매우 높은 발광 효율을 나타냈다. 특히, 외부 양자효율은, 표3으로부터 명백하듯이 1000cd/m2에서 20％보다 높다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 일정한 전류밀도에서 이것들의 소자를 구동한다. 그때, 도9와 같은 휘도열화 곡선을 얻는다. 도9에 있어서, 가로 축은 시간, 세로축은 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대 휘도(％)이다. 도9로부터 아는 것처럼, 본 발명의 발광소자는 수명이 대폭 개선되었다.
1000cd/m2시의 특성 및 수명의 비교를, 표3에 나타낸다. 이때, 그 소자들이 휘도반감기에 이르기까지는 상당한 시간이 걸리기 때문에, 그 소자들의 수명은, 휘도가 10％쇠퇴할 때까지의 기간의 관점에서 비교했다.
[표3]
Figure 112009039297205-PCT00023
전류효율, 외부 양자효율, 및 파워 효율은, NPB만을 호스트 재료로서 사용한 비교 발광소자3, 및 BAlq만을 호스트 재료로서 사용한 비교 발광소자4에서는, 매우 낮았다. 이에 대해, 표3으로부터 알 수 있듯이, 발광층에 NPB와 BAlq를 사용한 발광소자1 및 2의 전류효율, 외부 양자효율, 및 파워 효율은, 매우 높다. 이들 결과는, 하나만을 사용한 NPB 또는 BAlq의 특성으로부터 예상되지 않는다. 이는 수명에 관해서도 마찬가지이다. 특히, 발광소자2는 매우 긴 수명을 갖고, 그것의 휘도반감기는 50,000시간정도라고 추정된다.
이상과 같이, 본 발명의 발광소자는 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 발광효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
[실시 예3]
본 실시 예3에서는, 본 발명의 발광소자(발광소자5)의 제작 예를 구체적으로 예시한다. 도3은 발광소자의 구성을 나타낸다.
≪ 본 발명의 발광소자5의 제작≫
홀 주입층(311) 및 홀 수송층(312)을, 실시 예2에서의 발광소자1?? 것과 같은 방식으로 형성했다. 홀 수송층(312) 위에, 발광층(313)을 형성했다. 그 발광층(313)은, 제1의 유기 화합물로서 NPB를, 제2의 유기 화합물로서 BAlq를, 피라진계 유기금속착체로서 실시 형태3의 구조식(9)으로 나타낸 Ir(tppr)2(acac)를 포함한다. 그 발광층(313)은, 질량비가 NPB:BAlq:Ir(tppr)2(acac)=0.1:1:0.06이 되도록 공증착으로 형성되었다. 그 두께는 50nm로 했다.
다음에, Alq3을 10nm증착 함에 의해, 전자수송층(314)을 형성했다. 그 전자수송층(314) 위에, Alq3과 리튬(Li)을, Alq3:Li=1:0.01(질량비)이 되도록 공증착 함에 의해, 전자주입층(315)을 형성했다. 그 두께는 20nm로 했다. 최후에, 음극으로서 기능하는 제2의 전극(302)으로서 알루미늄을 200 nm성막하였다. 이렇게 하여 본 발명의 발광소자를 제작하였다. 상기 증착 과정은, 모두 저항가열법으로 행하였다.
≪발광소자5의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자5를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이때, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도10a는 발광소자5의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도10b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 도11은 발광소자5의 휘도-전류효율특성 및 휘도-외부 양자효율특성을 나타낸다. 도12는 발광소자5의 발광스펙트럼을 나타낸다. 그 발광소자5의 발광스펙트럼은, Ir(tppr)2(acac)로부터 얻어졌다.
도12로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자5의 발광스펙트럼의 피크는 620 nm부근에 있고, 발광소자5는 CIE색도좌표가 (x, y)=(0.65, 0.35)의 적색발광을 나타냈다.
또한, 도11로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 발광소자5의 전류효율은, 200cd/m2에 있어서 최대값인 30cd/A에 달하여, 매우 고효율이었다. 이 경우의 외부 양자효율은 23％이었다. 또한, 실용 휘도영역이라고도 하는 1000cd/m2에 있어서도, 전류효율은 27cd/A(외부양자효율은 20％)이며, 매우 고효율이었다.
발광소자5는, 발광 물질인 Ir(tppr)2(acac)(발광 파장: 620nm이하)보다도 삼중항 여기에너지가 낮은 Alq3를, 그 발광층(313)에 접하는 전자수송층(314)으로소 사용한다. 이럼에도 불구하고, 전술한 바와 같이 외부 양자효율이 20％보다 높은 고효율을 달성할 수 있다. 이것은, 본 발명의 발광소자에 있어서의 발광 영역이, 발광층(313)과 전자수송층(314)간의 계면에만 존재하지 않는 것을 시사하고 있다. 이것은, 본 발명의 특징의 하나다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2에 설정하고, 일정한 전류밀도에서 그 소자를 구동하였다. 그 때, 도13에 도시된 것과 같은 휘도열화 곡선을 얻는다. 도13은, 가로축이 시간, 세로축이 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대 휘도(％)를 나타내는 그래프다. 도13으로부터 아는 것처럼, 본 발명의 발광소자5는, 도13의 곡선의 외삽값으로부터, 휘도의 10％감쇠시간이 4,000시간에도 미친다고 추정되어져, 매우 장수명이었다. 또한, 그것의 휘도반감기는, 100,000시간정도라고 추정된다.
[실시 예4]
본 실시 예4에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다.또한, 소자구조를 도3에 나타낸다.
≪발광소자6, 비교 발광소자7, 및 비교 발광소자8의 제작≫
본 발명의 발광소자6은, 발광층(313)에 있어서의 Ir(tppr)2(acac)을 Ir(dppr)2(acac)(실시 형태3의 구조식(1))으로 바꾸고, 전자주입층(315)의 두께를 40nm로 한 이외는, 실시 예2의 발광소자2와 마찬가지로 제작했다. 또한, 비교 발광소자7은, 발광층(313)에 있어서의 Ir(tppr)2(acac)을 Ir(dppr)2(acac)로 바꾸고, 전자주입층(315)의 두께를 40nm로 한 이외는, 실시 예2의 비교 발광소자3과 마찬가지로 제작했다. 또한, 비교 발광소자8은, 발광층(313)에 있어서의 Ir(tppr)2(acac)을 Ir(dppr)2(acac)로 바꾸고, 전자주입층(315)의 두께를 40nm로 한 이외는, 실시 예2의 비교 발광소자4와 마찬가지로 제작했다. 요약하면, 발광소자6, 비교 발광소자7 및 비교 발광소자8은, 표4와 같이 발광층(313)의 구성과 서로 다르지만, 그 발광층(313)외의 층은 같은 방법으로 제작된다.
[표4]
Figure 112009039297205-PCT00024
≪발광소자6, 비교 발광소자7 및 비교 발광소자8의 동작 특성≫
이렇게 하여 얻어진 발광소자6, 비교 발광소자7 및 비교 발광소자8을, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이때, 측 정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도14a는 그 발광소자들의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도14b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 도15는 발광소자들의 휘도-전류효율 특성을 나타낸다. 도16은 발광소자드의 발광 스펙트럼을 나타낸다. 그 발광소자들의 발광 스펙트럼은, 거의 같고, 발광은 Ir(dppr)2(acac)에 유래하는 귤색이었다(이때, 비교 발광소자7만이 약간 단파장의 발광을 하였다).
도15로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교 발광소자8의 전류효율이 실용 휘도영역(100cd/m2이상)에서 저하된다. 비교 발광소자8은 실시 형태1에서 도2b에 나타낸 상태에 있다. 전자 트랩성이 높은 Ir(dppr)2(acac)를 전자수송의 화합물인 BAlq에 첨가하므로, 캐리어 밸런스가 나쁘고 전류효율이 저하한다고 생각된다. 또한, 도14b로부터 알 수 있듯이, 구동전압도 높다.
비교 발광소자7은 도2a의 형태와 유사하지만, 그거의 초기 특성은 본 발명의 발광소자6과 거의 같다. 이것은, 실시 예2의 비교 발광소자3과 달리, 전자수송층(314)에 사용하고 있는 BAlq의 발광이 관측되지 않았기 때문인 것 같다. 실시 예1로부터 알 수 있듯이, 실시 예4에서 사용한 Ir(dppr)2(acac)은, 실시 예2에서 사용한 Ir(tppr)2(acac)보다 약한 전자 트랩성을 갖는다. 따라서, 비교 발광소자7에서는, 어느 정도 전자가 그 발광층(313)의 내부에 도달하고, 그 전자 수송층(314)에 사용한 BAlq의 발광을 억제한 것을 추론하였다.
그렇지만, 놀랍게도, 본 발명의 발광소자6과 비교 발광소자7간의 수명의 현저한 차이가 보여졌다. 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 이들 소자를 일정한 전류 밀도로 구동하였다. 이 경우의 휘도열화 곡선을, 도17에 나타낸다. 도17은, 가로축이 시간을 나타내고 세로축이 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대 휘도(％)를 나타내는 그래프다. 도17로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 발광소자6만이 수명이 크게 개선되었다.
1000cd/m2의 특성 및 수명의 비교를, 표5에 나타낸다.
[표5]
Figure 112009039297205-PCT00025
표5에서 알 수 있듯이, 상기 전류효율, 외부 양자효율 및 파워 효율은, BAlq만을 호스트 재료로서 사용한 비교 발광소자8에서는 매우 낮고, NPB 및 BAlq의 2종류를 호스트 재료로서 사용한 발광소자6와 NPB만을 호스트 재료로서 사용한 비교 발광소자7에서는 매우 높다. 소자수명에 관해서는, 비교 발광소자7, 8의 휘도반감기가 모두 100시간전후이고, 본 발명의 발광소자6의 휘도반감기는, 외삽값으로부터 4000시간정도라고 추정된다.
특히, 비록 발광소자6과 비교 발광소자7은 초기 특성이 거의 동등하지만, 그 발광소자들의 수명은 현저하게 다르고, 이는 매우 놀라운 결과이다. 이 요인은, 확실한 것은 아니지만, 비교 발광소자7에 있어서는, 발광 영역에 기인하여, 전자수송층(314)에 사용하고 있는 BAlq의 여기상태가 어떠한 형태로 그 수명에 영향을 끼친다고 생각된다.
상술한 것처럼, 본 발명의 발광소자가 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 고 발광 효율 및 긴 수명의 발광소자를 제공할 수 있다.
[실시 예5]
실시 예5는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다. 또한, 도3은 그 소자구성을 나타낸다.
≪발광소자9와 비교 발광소자10의 제작≫
발광층(313)에 있어서의 BAlq를 하기 구조식(iv)로 나타낸 COll로 바꾼 이외는, 실시 예2의 발광소자2와 마찬가지로 제작했다. 이때, NPB, COll, 및 Ir(tppr)2(acac)의 비율을 NPB:COll:Ir(tppr)2(acac)=0.5:1:0.06(질량비)로 했다. 또한, 비교 발광소자10은, 발광층(313)에 있어서의 BAlq를 COll로 바꾼 이외는, 실시 예2의 비교 발광소자3와 마찬가지로 제작했다. CO11은, 1,3,4-옥사디아졸 골격을 갖는 복소 고리 방향족 화합물이다.
Figure 112009039297205-PCT00026
≪발광소자9 및 비교 발광소자10의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자9 및 비교 발광소자10을, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 또한, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도18a는 발광소자들의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도18b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 또한, 발광소자들의 휘도-전류효율 특성을 도19에 나타낸다. 발광소자들의 발광 스펙트럼을 도20에 나타낸다. 발광소자들의 발광스펙트럼은, 거의 동일하고, Ir(tppr)2(acac)로부터 유래하는 적색 발광이었다.
도19로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교 발광소자10의 전류효율이 실용 휘도영역(100 cd/m2이상)에서 감소하고 있다. 비교 발광소자10은, 실시 형태1의 도2b에 나타낸 상태에 있다. 전자 트랩성이 높은 Ir(tppr)2(acac)을 전자 수송성의 화합물인 CO11에 첨가하기 때문에, 캐리어 밸런스가 나쁘고 전류효율이 저하한다고 생각된다. 또한, 도18b로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동전압도 높다. 한편, 도19로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 발광소자9는 높은 발광 효율을 나타냈다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 일정한 전류밀도에서 이들 소자를 구동하였다. 그래서, 도21과 같은 휘도열화 곡선이 얻어진다. 도21에 있어서, 가로축은 시간, 세로축은 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대 휘도(％)이다. 도21로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 발광소자는 수명이 대폭 개선되었다. 100Ocd/m2의 특성 및 수명의 비교를, 표6에 나타낸다.
[표6]
Figure 112009039297205-PCT00027
이상과 같이, 본 발명의 발광소자는 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 발광효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
[실시 예6]
본 실시 예6에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다. 또한, 소자구조를 도3에 나타낸다.
≪본 발명의 발광소자11, 비교 발광소자12의 제작≫
본 발명의 발광소자11은, 발광층(313)에 있어서의 BAlq를 하기 구조식(Ⅴ)로 나타낸 CzQn으로 바꾼 이외는, 실시 예2의 발광소자2와 마찬가지로 제작했다. 이때, NPB, CzQn 및 Ir(tppr)2(acac)의 비율을 NPB:CzQn:Ir(tppr)2(acac)=0.25:1:0.06(질량비)라고 했다. 또한, 비교 발광소자12는, 발광층(313)에 있어서의 BAlq를 CzQn으로 바꾼 이외는, 실시 예2의 비교 발광소자3과 마찬가지로 제작했다. CzQn은, 퀸옥살린 골격을 갖는 복소 고리 방향족 화합물이다.
Figure 112009039297205-PCT00028
≪발광소자11 및 비교 발광소자12의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자11, 비교 발광소자12을, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이때, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도22a는 발광소자들의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도22b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 발광소자들의 휘도-전류효율 특성을 도23에 나타낸다. 발광소자들의 발광스펙트럼을 도24에 나타낸다. 발광소자들의 발광스펙트럼은, 거의 같고, Ir(tppr)2(acac)에 유래하는 적색발광이었다.
도23으로부터 알 수 있듯이, 비교 발광소자12의 전류효율은, 실용 휘도영역(100 cd/m2이상)에서 저하된다. 비교 발광소자12는, 실시 형태1의 도2b에 나타낸 상태에 있다. 전자 트랩성이 높은 Ir(tppr)2(acac)을 전자수송의 화합물인 CzQn에 첨가하고 있기 때문에, 캐리어 밸런스가 나쁘고 전류효율이 저하한다고 생각된다. 또한, 도22b로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동전압도 높다. 한편, 본 발명의 발광소자11은, 도23으로부터 알 수 있는 바와 같이, 높은 발광 효율을 나타냈다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 이것들의 소자를 일정한 전류밀도에서 구동하였다. 그 때, 도25와 같은 휘도열화 곡선을 얻었다. 도25는, 가로축이 시간을 나타내고, 세로축이 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대휘도(％)이 다. 도25로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 발광소자는, 수명이 대폭 개선되어 있다. 또한, 100Ocd/m2의 특성 및 수명의 비교를, 표7에 나타내었다.
[표7]
Figure 112009039297205-PCT00029
이상과 같이, 본 발명의 발광소자는 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 발광효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
[실시 예7]
실시 예7에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다. 또한, 소자 구조를 도3에 나타낸다.
≪본 발명의 발광소자13, 비교 발광소자14의 제작≫
본 발명의 발광소자13은, 발광층(313)에 있어서의 BAlq를 하기 구조식(Vi)로 나타낸 DCzPQ로 바꾼 이외는, 실시 예2의 발광소자2와 마찬가지로 제작했다. 이때, NPB, DCzPq 및 Ir(tppr)2(acac)의 비율을 NPB:DCzPq:Ir(tppr)2(acac)=0.5:1:0.06(질량비)로 했다. 또한, 비교 발광소자14는, 발광층(313)에 있어서의 BAlq를 DCzPQ로 바꾼 이외는, 실시 예2의 비교 발광소자3와 마찬가지로 제작했다. DCzPQ는, 퀸옥살린 골격을 갖는 복소 고리 방향족 화합물이다.
Figure 112009039297205-PCT00030
≪발광소자13, 비교 발광소자14의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자13, 비교 발광소자14를, 질소분위기의 글로브박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 또한, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도26a는 발광소자들의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도26b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 발광소자들의 휘도-전류효율 특성을 도27에 나타낸다. 발광소자 들의 발광스펙트럼을 도28에 나타낸다. 발광소자들의 발광스펙트럼은, 거의 같고, Ir(tppr)2(acac)에 유래하는 적색발광이었다.
도27로부터 알 수 있듯이, 비교 발광소자14의 전류효율은, 실용 휘도영역(100 cd/m2이상)에서 저하된다. 비교 발광소자14는, 실시 형태1의 도2b에 나타낸 상태에 있다. 전자 트랩성이 높은 Ir(tppr)2(acac)을 전자수송의 화합물인 DCzPQ에 첨가하고 있기 때문에, 캐리어 밸런스가 나쁘고 전류효율이 저하한다고 생각된다. 또한, 도26b로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동전압도 높다. 한편, 본 발명의 발광소자13은, 도27로부터 알 수 있는 바와 같이, 높은 발광 효율을 나타냈다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 이것들의 소자를 일정한 전류밀도에서 구동하였다. 그 때, 도29와 같은 휘도열화 곡선을 얻었다. 도29는, 가로축이 시간을 나타내고, 세로축이 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대휘도(％)이다. 도29로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 발광소자는, 수명이 대폭 개선되어 있다. 또한, 100Ocd/m2의 특성 및 수명의 비교를, 표8에 나타내었다.
[표8]
Figure 112009039297205-PCT00031
이상과 같이, 본 발명의 발광소자는 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 발광효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
[실시 예8]
본 실시 예8에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 비교 예를 참조하여 구체적으로 예시한다. 그 소자 구조를 도3에 나타낸다.
≪본 발명의 발광소자15, 비교 발광소자16의 제작≫
우선, 홀 주입층(311) 및 홀 수송층(312)은, 실시 예2의 발광소자1과 마찬가지로 형성했다. 그 홀 수송층(312) 위에, 발광층(313)을 형성했다. 본 발명의 발광소자15에 있어서, 발광층(313)은, 제1의 유기 화합물로서 NPB를, 제2의 유기 화합물로서 BAlq를, 피라진계 유기금속착체로서 하기 구조식(18)로 나타낸 (아세틸아세토나토)비스[5-(3-플루오로페닐)-2, 3-디페닐피라지나토]이리듐(III)(약 칭:[Ir(dppr-3FP)2(acac)])을 구비한다. 질량비가 NPB:BAlq:Ir(dppr-3FP)2(acac)=0.05:1:0.06이 되도록 공증착에 의해, 발광층(313)을 형성했다. 그 두께는 50nm로 했다. 한편, 비교 발광소자16에 있어서는, NPB를 사용하지 않고, 질량비가 BAlq:Ir(dppr-3FP)2(acac)=1:0.06이 되도록 공증착에 의해, 발광층(313)을 형성했다. 그 두께는 50nm로 했다. 이때, Ir(dppr-3FP)2(acac)는, 실시 형태3에서 나타낸 일반식(G6)으로 나타낸 유기금속착체에 포함되는 유기금속착체다.
Figure 112009039297205-PCT00032
다음에, Alq3을 30nm증착 함에 의해, 전자수송층(314)을 형성했다. 그 전자수송층(314) 위에, 1nm의 리튬 플루오라이드(LiF)를 증착 함에 의해, 전자주입층(315)을 형성했다. 최후에, 음극으로서 기능하는 제2의 전극(302)으로서 알루미늄을 200nm성막하였다. 이렇게 하여 본 발명의 발광소자15와 비교 발광소자16을 제작하였다. 상기 증착 과정은, 모두 저항가열법으로 행하였다.
≪발광소자15, 비교 발광소자16의 동작 특성≫
이상으로부터 얻어진 발광소자15, 비교 발광소자16을, 질소분위기의 글로브 박스내에 있어서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이것들의 발광소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행했다. 이때, 측정은 실온(25℃에 유지된 분위기)에서 행했다.
도33a는 발광소자들의 전류밀도-휘도 특성을 나타내고, 도33b는 전압-휘도 특성을 나타낸다. 발광소자들의 휘도-전류효율 특성을 도34에 나타낸다. 발광소자들의 발광스펙트럼을 도35에 나타낸다. 발광스펙트럼으로부터, Ir(dppr-3Fp)2(acac)에 유래하는 양쪽 발광소자로부터의 적색발광이 관찰되어 있는 것을 안다. 이때, 발광소자15의 CIE색도좌표는 (x, y)=(0.67, 0.33)이며, 그 좌표는 NTSC에 따른 적색의 적색 좌표에 대응한다.
다음에, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 일정한 전류밀도에서 이것들의 소자를 구동한다. 그때, 도36과 같은 휘도열화 곡선을 얻는다. 도36에 있어서, 가로축은 시간, 세로축은 초기 휘도를 100이라고 했을 경우의 상대 휘도(％)이다. 도36으로부터 아는 것처럼, 본 발명의 발광소자는 수명이 대폭 개선되었다. 1000cd/m2시의 특성 및 수명의 비교를, 표9에 나타낸다. 도36으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자15가 휘도반감기까지 달하기 위해서는 10000시간이상 걸려서 휘도가 86％에 달할 때까지의 기간의 관점에서 발광소자의 수명을 비교했다.
[표9]
Figure 112009039297205-PCT00033
이상과 같이, 본 발명의 발광소자는 높은 발광 효율과 긴 수명 모두를 달성할 수 있다는 것을 알았다. 따라서, 본 발명을 실시 함에 의해, 발광효율이 높고 수명이 긴 발광소자를 제공할 수 있다.
본 실시 예에서는, 신규물질인, (아세틸아세토나토)비스[5-(3-플루오로페닐)-2,3-디페닐피라지나토]이리듐(III)(약칭:Ir(dppr-3FP)2(acac))을 사용하였다. 이 때문에, 그 합성 예를 구체적으로 예시한다.
<스텝1: 5-(3-플루오로페닐)-2, 3-디페닐 피라진(약칭:Hdppr-3FP)의 합성>
질소분위기에서, 3-브로모플루오로벤젠 1.49g과, 테트라히드로푸란11mL의 혼합 용액에, -78℃에서 n-부틸 리튬의 헥산 용액(1.58mol/L) 7.5mL를 적하한 후, 그대로 -78℃에서 30분간 교반했다. 이 얻어진 용액을, 2,3-디페닐 피라진 2.45g과, 테트라히드로푸란 20mL의 혼합 용액을 얼음으로 냉각한 혼합 용액에 적하하고, 실온에서 1시간 교반했다. 이 혼합물에 물을 더해, 아세트산 에틸을 추출 용매로서 유기층을 추출했다. 얻어진 유기층을 물로 세정하고, 무수황산마그네슘에서 건조했다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 증류 제거에 의해 얻어진 잔여물을, 디클로로메탄을 전개 용매로서 사용하는 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하였다. 이렇게 하여, 원하는 피라진 유도체, 즉 Hdppr-3FP을 얻었다(귤색분말, 수율:8％). 스텝1의 합성 스킴을 하기(a－1)로 나타낸다.
Figure 112009039297205-PCT00034
<스텝2: 디-μ-클로로-비스[비스{5-(3-플루오로페닐)-2, 3-디페닐피라지나토}이리듐(III)](약칭: [Ir(dppr－3FP)2Cl]2)의 합성>
스텝1에 계속하여, 2-에톡시 에탄놀 4.5mL, 물 1.5mL, 상기 스텝1에서 얻은 피라진 유도체 Hdppr－3FP O.40g, 염화이리듐 수화물(IrC13·H20) (Sigma-Aldrich회사제) 0.18g을, 환류관을 붙인 나스 플라스크(egg plant flask)에 넣어, 플라스크내를 아르곤 치환했다. 그 후에, 마이크로파(2.45GHz, 200W)를 5시간 조사하여, 반응시켰다. 반응 용액으로부터 석출한 귤색분말을 여과해 에탄올로 세정 함에 의해, 복핵착체 [Ir(dppr-3FP)2Cl]2을 얻었다(수율: 12％). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성장치(CEM회사제 Discovery)를 사용했다. 스텝2의 합성 스킴을 하기(b－1)에 나타낸다.
Figure 112009039297205-PCT00035
<스텝3: (아세틸아세토나토)비스[5-(3-플루오로페닐)-2, 3-디페닐피라지나토]이리듐(III)(약칭:[Ir(dppr-3FP)2(acac)]의 합성>
스텝2에 계속하여, 2-에톡시에탄올 5mL, 상기 스텝2에서 얻은 복핵착체 [Ir(dppr-3FP)2Cl]2 0.13g, 아세틸아세톤 0.02mL, 탄산나트륨 0.078g을, 환류관을 붙인 나스 플라스크에 넣고, 플라스크내를 아르곤 치환했다. 그 후에 마이크로파(2.45GHz lOOW)을 15분간 조사하여, 반응시켰다. 반응 용액을 여과하고, 얻어진 여과액의 용매를 증류 제거했다. 증류 제거에 의해 얻어진 잔여물을, 메탄올로 재 결정하였다. 이렇게 하여, Ir(dppr-3FP)2(acac)을 얻었다(적색분말, 수율:100％). 스텝3의 합성 스킴을 하기(c－1)에 나타낸다.
Figure 112009039297205-PCT00036
본 출원은, 일본특허청에 2006년 11월 30일에 출원된 일본특허출원번호 2006-325057에 근거하고, 그 전체 내용이 참고문헌으로 포함된다.
[참조부호]
100: 발광층, 101: 홀 수송층, 102: 전자 수송층, 111: 제1의 유기 화합물의 HOMO 준위, 112: 제1의 유기 화합물의 LUMO준위, 121: 제2의 유기 화합물의 HOMO준위, 122: 제2의 유기 화합물의 LUMO준위, 131: 피라진계 유기금속착체의 HOMO준위, 132: 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위, 200: 발광층, 201: 홀 수송층, 202: 전자 수송층, 211: 제1의 유기 화합물의 HOMO준위, 212: 제1의 유기 화합물의 LUMO준위, 221: 제2의 유기 화합물의 HOMO준위, 222: 제2의 유기 화합물의 LUMO준위, 231: 피라진계 유기금속착체의 HOMO준위, 232: 피라진계 유기금속착체의 LUMO준위, 301: 제1의 전극, 302: 제2의 전극, 311: 홀 주입층, 312: 홀 수송층, 313: 발광층, 314: 전자 수송층, 315: 전자 주입층, 321: 제1의 유기 화합물, 322: 제2의 유기 화합물, 323: 피라진계 유기금속착체, 401: 하우징, 402: 액정층, 403: 백라이트, 404: 하우징, 405: 드라이버 IC, 406: 단자, 411: 하우징, 412: 광원, 511: 본체, 512: 하우징, 513: 표시부, 514: 키보드, 521: 표시부, 522: 본체, 523: 안테나, 524: 음성출력부, 525: 오디오 입력부, 526: 조작 스위치, 532: 하우징, 533: 스피커, 601: 구동회로부(소스측 구동회로), 602: 화소부, 603: 구동회로부(게이트측 구동회로), 604: 밀봉기판, 605: 씰재, 607: 공간, 608: 배선, 609: FPC(플렉시블 프린트 회로), 610: 소자기판, 611: 스위칭용 TFT, 612: 전류제어용 TFT, 613: 제1의 전극, 614: 절연물, 616: 발광층을 포함하는 층, 617: 제2의 전극, 618: 발광소자, 623: n채널형 TFT, 624: p채널형 TFT, 951: 기판, 952: 전극, 953: 절연층, 954: 분리벽층, 955: 발광층을 포함하는 층, 956: 전극.

Claims (24)

  1. 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자를 구비한 발광 장치로서, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 구비하고,
    상기 유기금속착체의 중심금속은, 제9족과 제10족 중 하나에 속하는 원소이고,
    상기 유기금속착체의 배위자는 피라진 골격을 갖는 배위자인, 발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배위자는 2-아릴피라진 유도체인, 발광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배위자는 2-페닐 피라진 유도체인, 발광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배위자는 2, 5-디페닐피라진 유도체인, 발광장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심금속은 이리듐 또는 백금이고, 상기 제1의 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 칼바졸 유도체이고, 상기 제2의 유기 화합물은 복소 고리 방향족 화합물 또는 금속착체인, 발광장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층에 있어서의 상기 유기금속착체의 양은, 1질량％이상 10질량％이하인, 발광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물에 대한 상기 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1/20이상 20이하인, 발광장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 상기 제2의 유기 화합물의 LUMO준위 보다, 상기 유기금속착체의 LUMO준위는 0.2eV이상 깊은, 발광장치.
  9. 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자를 구비한 발광장치로서, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고,
    상기 유기금속착체는 일반식(Gl)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00037
    이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타내고, R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, R2는 수소, 알킬기 및 아릴기 중 하나를 나타내고, R3은 수소 또는 알킬기를 나타내고, M은 중심금속이며, 그 M은 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타내는, 발광장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하는, 발광장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 Ar은 일반식(G2)으로 나타내어지고,
    이 식에서, R4∼R7은 각각 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 하나를 나타내는, 발광장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 Ar은 일반식(G2)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00039
    여기서, 상기 R2는 일반식(G3)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00040
    여기서, R4∼R12는 각각 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 하나를 나타내는, 발광장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 M은 이리듐 또는 백금이고, 상기 제1의 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 칼바졸 유도체이고, 상기 제2의 유기 화합물은 복소 고리 방향족 화합물 또는 금속착체인, 발광장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 발광층에 있어서의 상기 유기금속착체의 양은, 1질량％이상 10질량％이하인, 발광장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물에 대한 상기 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1/20이상 20이하인, 발광장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 상기 제2의 유기 화합물의 LUMO준위보다, 상기 유기금속착체의 LUMO준위는 0.2eV이상 깊은, 발광장치.
  17. 제1의 전극과 제2의 전극과의 사이에 발광층을 갖는 발광소자를 구비한 발광장치로서, 상기 발광층은, 홀 수송성을 갖는 제1의 유기 화합물과, 전자수송성을 갖는 제2의 유기 화합물과, 유기금속착체를 포함하고,
    상기 유기금속착체는 하기 일반식(G4)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00041
    이 식에서, Ar은 아릴렌기를 나타내고, R1은, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기를 나타내고, R3은 수소 또는 알킬기를 나타내고, M은 중심금속이며, 그 M은 제9족 원소 또는 제10족 원소를 나타내고, L은 모노 음이온성의 배위자이고,
    상기 M이 제9족 원소의 경우, n은 2이며, 상기 M이 제10족 원소의 경우, n은 1인 발광장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 R2와 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하는, 발광장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 Ar은 일반식(G5)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00042
    여기서, R4∼R7은 각각 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 하나를 나타내는, 발광장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 Ar은 일반식(G5)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00043
    상기 R2는 일반식(G6)으로 나타내고,
    Figure 112009039297205-PCT00044
    여기서, R4∼R12는 각각 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 및 알콕시칼보닐기 중 하나를 나타내는, 발광장치.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 M은 이리듐 또는 백금이고, 상기 제1의 유기 화합물은 방향족 아민 화합물 또는 칼바졸 유도체이고, 상기 제2의 유기 화합물은 복소 고리 방향족 화합물 또는 금속착체인, 발광장치.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 발광층에 있어서의 상기 유기금속착체의 양은, 1질량％이상 10질량％이하인, 발광장치.
  23. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물에 대한 상기 제2의 유기 화합물의 질량비는, 1/20이상 20이하인, 발광장치.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 제1의 유기 화합물의 LUMO준위 및 상기 제2의 유기 화합물의 LUMO준위보다, 상기 유기금속착체의 LUMO준위는 0.2eV이상 깊은, 발광장치.
KR1020097013549A 2006-11-30 2007-11-16 발광 장치 KR101435503B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2006-325057 2006-11-30
JP2006325057 2006-11-30
PCT/JP2007/072699 WO2008065975A1 (en) 2006-11-30 2007-11-16 Light-emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090096478A true KR20090096478A (ko) 2009-09-10
KR101435503B1 KR101435503B1 (ko) 2014-08-29

Family

ID=39467766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097013549A KR101435503B1 (ko) 2006-11-30 2007-11-16 발광 장치

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10129947B2 (ko)
EP (1) EP2087063B1 (ko)
JP (1) JP5519104B2 (ko)
KR (1) KR101435503B1 (ko)
CN (2) CN101541916B (ko)
TW (2) TWI558264B (ko)
WO (1) WO2008065975A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391290B2 (en) 2013-01-10 2016-07-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device comprising an organic compound

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9112170B2 (en) * 2006-03-21 2015-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
CN101541916B (zh) 2006-11-30 2014-08-06 株式会社半导体能源研究所 发光装置
US8221904B2 (en) * 2007-03-20 2012-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxadiazole derivative and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device in which the oxadiazole derivative is used
EP1973386B8 (en) * 2007-03-23 2016-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device and electronic device
JP5500813B2 (ja) * 2007-10-24 2014-05-21 株式会社半導体エネルギー研究所 有機金属錯体
EP2075860A3 (en) * 2007-12-28 2013-03-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device and electronic device
JP5709528B2 (ja) * 2008-02-12 2015-04-30 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを用いたエレクトロルミネッセンス金属錯体
KR20140069342A (ko) 2008-05-16 2014-06-09 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광소자 및 전자기기
DE102008039361A1 (de) 2008-05-30 2009-12-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektronische Vorrichtung
WO2010026859A1 (en) * 2008-09-05 2010-03-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
KR101528658B1 (ko) * 2008-12-12 2015-06-12 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 광활성 조성물, 및 그 조성물로 제조된 전자 소자
CN101812057B (zh) * 2009-02-19 2014-04-23 株式会社半导体能源研究所 噁二唑衍生物、使用噁二唑衍生物的发光元件及发光装置
TWI387391B (zh) * 2009-03-04 2013-02-21 Chung Shan Inst Of Science 有機發光元件之製造方法
JP5607959B2 (ja) * 2009-03-20 2014-10-15 株式会社半導体エネルギー研究所 カルバゾール誘導体、発光素子、発光装置および電子機器
JP5624784B2 (ja) * 2009-03-31 2014-11-12 株式会社半導体エネルギー研究所 ヘテロ芳香環を有する誘導体、ヘテロ芳香環を有する誘導体を用いた発光素子、発光装置、照明装置、電子機器
JP5712209B2 (ja) * 2009-06-24 2015-05-07 ジョージア・テック・リサーチ・コーポレーション リン光ゲストエミッタのための両極性小分子ホスト
WO2011024346A1 (ja) * 2009-08-24 2011-03-03 シャープ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、および有機エレクトロルミネッセンス照明装置
US8399665B2 (en) 2009-10-07 2013-03-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, and light-emitting element, light-emitting device, electronic device and electronic device using the organometallic complex
JP5829828B2 (ja) 2010-04-06 2015-12-09 株式会社半導体エネルギー研究所 有機金属錯体、発光素子及び発光装置
TWI680600B (zh) * 2011-02-28 2019-12-21 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件
CN102683608B (zh) * 2011-03-14 2015-04-29 海洋王照明科技股份有限公司 一种有机电致发光器件及其制备方法
TWI529238B (zh) 2011-04-15 2016-04-11 半導體能源研究所股份有限公司 有機發光元件、有機金屬錯合物發光裝置、電子用具及照明裝置
WO2013002051A1 (ja) * 2011-06-28 2013-01-03 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2013147490A (ja) 2011-12-23 2013-08-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd イリジウム錯体、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
JP6052633B2 (ja) 2012-01-12 2016-12-27 ユー・ディー・シー アイルランド リミテッド ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリンを有する金属錯体
WO2013137088A1 (en) 2012-03-14 2013-09-19 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US9299942B2 (en) 2012-03-30 2016-03-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic appliance, and lighting device
JP6166557B2 (ja) 2012-04-20 2017-07-19 株式会社半導体エネルギー研究所 燐光性有機金属イリジウム錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
US8921549B2 (en) 2012-06-01 2014-12-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR20140038886A (ko) * 2012-09-21 2014-03-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
WO2014157433A1 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US10439156B2 (en) * 2013-05-17 2019-10-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, lighting device, and electronic device
KR102022533B1 (ko) 2013-08-26 2019-09-19 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 장치
EP2881446B1 (en) * 2013-12-05 2019-01-09 LG Display Co., Ltd. Organic compound and organic light emitting diode using the same
KR20150071624A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
US10784448B2 (en) 2014-08-08 2020-09-22 Udc Ireland Limited Electroluminescent imidazo-quinoxaline carbene metal complexes
CN107074895B (zh) 2014-11-18 2020-03-17 Udc 爱尔兰有限责任公司 用于有机发光二极管中的Pt-或Pd-碳烯络合物
US10903440B2 (en) 2015-02-24 2021-01-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
JP6697299B2 (ja) 2015-04-01 2020-05-20 株式会社半導体エネルギー研究所 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
KR20170038681A (ko) * 2015-09-30 2017-04-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN105374945A (zh) * 2015-11-27 2016-03-02 南京邮电大学 一种有机白光器件及其制备方法
KR20170074170A (ko) 2015-12-21 2017-06-29 유디씨 아일랜드 리미티드 삼각형 리간드를 갖는 전이 금속 착체 및 ｏｌｅｄ에서의 이의 용도
WO2018083801A1 (ja) * 2016-11-07 2018-05-11 日立化成株式会社 有機エレクトロニクス材料、有機層、有機エレクトロニクス素子、有機エレクトロルミネセンス素子、表示素子、照明装置、及び表示装置
CN105938876A (zh) * 2016-05-11 2016-09-14 南京邮电大学 一种绿色有机电致发光器件及其制备方法
US10748497B2 (en) * 2016-12-27 2020-08-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US11508909B2 (en) 2017-03-02 2022-11-22 Showa Denko Materials Co., Ltd. Organic electronic material and use of same
JP7176927B2 (ja) * 2018-10-30 2022-11-22 浜松ホトニクス株式会社 Ｃｅｍアセンブリおよび電子増倍デバイス

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2879080B2 (ja) * 1989-03-23 1999-04-05 株式会社リコー 電界発光素子
JPH03190088A (ja) * 1989-12-20 1991-08-20 Sanyo Electric Co Ltd 有機ｅｌ素子
JP2002516629A (ja) * 1994-08-11 2002-06-04 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 固体画像増倍器及び固体画像増倍器からなるｘ線検査装置
US6465115B2 (en) * 1998-12-09 2002-10-15 Eastman Kodak Company Electroluminescent device with anthracene derivatives hole transport layer
US6392250B1 (en) * 2000-06-30 2002-05-21 Xerox Corporation Organic light emitting devices having improved performance
JP4154139B2 (ja) 2000-09-26 2008-09-24 キヤノン株式会社 発光素子
JP4154140B2 (ja) 2000-09-26 2008-09-24 キヤノン株式会社 金属配位化合物
EP1349435B8 (en) 2000-11-30 2018-09-19 Canon Kabushiki Kaisha Luminescent element and display
EP1348711B1 (en) 2000-11-30 2018-06-13 Canon Kabushiki Kaisha Luminescent element and display
US6803720B2 (en) * 2000-12-15 2004-10-12 Universal Display Corporation Highly stable and efficient OLEDs with a phosphorescent-doped mixed layer architecture
SG138467A1 (en) * 2000-12-28 2008-01-28 Semiconductor Energy Lab Luminescent device
US6734457B2 (en) 2001-11-27 2004-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device
JP2004265623A (ja) 2003-02-12 2004-09-24 Denso Corp 有機電界発光素子
KR101254278B1 (ko) 2003-04-18 2013-04-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 퀴녹살린 유도체를 이용한 트랜지스터
EP1629063B2 (en) 2003-06-02 2019-07-17 UDC Ireland Limited Organic electroluminescent devices and metal complex compounds
EP1690866B1 (en) 2003-12-02 2012-11-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic metal complex and light-emitting device using same
JP4393249B2 (ja) * 2004-03-31 2010-01-06 株式会社 日立ディスプレイズ 有機発光素子，画像表示装置、及びその製造方法
JP4366332B2 (ja) * 2004-04-02 2009-11-18 株式会社半導体エネルギー研究所 有機金属錯体、該有機金属錯体を用いた発光素子および発光装置
US8084145B2 (en) 2004-04-02 2011-12-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light emitting element using the complex, light emitting device using the element, and electric apparatus using the device
KR101207443B1 (ko) 2004-09-24 2012-12-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광장치
KR101254494B1 (ko) 2004-10-22 2013-04-19 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 복합 재료 및 발광 소자
US20060102910A1 (en) 2004-10-29 2006-05-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing light emitting device
WO2006046678A1 (en) 2004-10-29 2006-05-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composite material, light-emittintg element, light-emitting device, and manufacturing method thereof
WO2006098120A1 (ja) * 2005-03-16 2006-09-21 Konica Minolta Holdings, Inc. 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子
CN101151270B (zh) 2005-03-28 2011-04-06 株式会社半导体能源研究所 有机金属配合物，和使用它的发光装置和电子器件
US7960038B2 (en) * 2005-05-20 2011-06-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and electronic appliance using the same
JP5076900B2 (ja) 2005-09-06 2012-11-21 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
US8454748B2 (en) 2005-12-27 2013-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of calculating carrier mobility
US8920941B2 (en) 2005-12-28 2014-12-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Pyrazine derivative, and light emitting element, display device, electronic device using the pyrazine derivative
US7902742B2 (en) 2006-07-04 2011-03-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
CN101541916B (zh) * 2006-11-30 2014-08-06 株式会社半导体能源研究所 发光装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391290B2 (en) 2013-01-10 2016-07-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device comprising an organic compound
US9634267B2 (en) 2013-01-10 2017-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US9935286B2 (en) 2013-01-10 2018-04-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Also Published As

Publication number Publication date
CN104091899A (zh) 2014-10-08
EP2087063A1 (en) 2009-08-12
EP2087063A4 (en) 2013-10-02
KR101435503B1 (ko) 2014-08-29
WO2008065975A1 (en) 2008-06-05
TW201427483A (zh) 2014-07-01
JP2008160098A (ja) 2008-07-10
CN101541916A (zh) 2009-09-23
JP5519104B2 (ja) 2014-06-11
TWI440397B (zh) 2014-06-01
EP2087063B1 (en) 2016-10-19
CN104091899B (zh) 2017-01-11
US20080149923A1 (en) 2008-06-26
US10764974B2 (en) 2020-09-01
CN101541916B (zh) 2014-08-06
US10129947B2 (en) 2018-11-13
US20190053351A1 (en) 2019-02-14
TWI558264B (zh) 2016-11-11
TW200840408A (en) 2008-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10764974B2 (en) Light-emitting device using organometallic complex having a pyrazine skeleton
JP6615728B2 (ja) 発光素子
KR101596226B1 (ko) 발광 소자, 발광 장치 및 전자기기
EP1939208B1 (en) Organometallic complex, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device including the organometallic complex
JP6139842B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器、照明装置
EP1873163A1 (en) Organometallic complex and light emitting element, light emitting device, and electronic device using the organometallic complex
JP5244329B2 (ja) 有機金属錯体及び発光材料
WO2008105349A1 (en) Light-emitting element using spirofluorene derivative and electronic appliance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170719

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180730

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 6