KR20100017538A - 유기금속 착체와 유기금속 착체를 포함하는 조성물 및 발광소자 - Google Patents

유기금속 착체와 유기금속 착체를 포함하는 조성물 및 발광소자 Download PDF

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KR20100017538A
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Abstract

신규한 유기금속 착체, 및 이 유기금속 착체를 포함하는 발광소자, 발광장치 및 전자기기를 제공한다. 또한, 이 유기금속 착체가 용해된 조성물, 및 조성물을 사용한 발광소자의 제조방법을 제공한다. 이 유기금속 착체는 용매에의 용해성이 높다. 또한, 발광 효율이 높다. 이 유기금속 착체에서, 피라진 골격을 포함하는 배위자는 제9족에 속하는 원자(Co. Rh 또는 Ir) 또는 제10족에 속하는 원자(Ni, Pd 또는 Pt)에 결합된다. 또한, 발광 효율이 높다, 따라서, 이 유기금속 착체는 발광소자를 제조하는데 바람직하게 사용된다.
Figure 112009074066512-PCT00065
발광소자, 유기금속 착체, 피라진 골격, 용해성, 배위자

Description

유기금속 착체와 유기금속 착체를 포함하는 조성물 및 발광소자{ORGANOMETALLIC COMPLEX, COMPOSITION AND LIGHT EMITTING ELEMENT INCLUDING THE ORGANOMETALLIC COMPLEX}
본 발명은, 유기금속 착체 및 유기금속 착체를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 일렉트로루미네센스를 이용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기와, 이 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.
유기 화합물은 빛을 흡수함으로써 여기상태가 된다. 유기 화합물은 이 여기상태를 경유함으로써 다양한 반응(광화학 반응 등)을 일으키는 경우나 발광(루미네션스)을 일으키는 경우가 있다. 따라서, 유기 화합물의 다양한 응용이 행해지고 있다.
광화학 반응의 일례로서, 일중항 산소와 불포화 유기 분자와의 반응(산소 부가)이 있다(예를 들면, 비특허문헌 1: 이노우에 하루오 등, Basic Chemistry Course PHOTOCHEMISTRY I(Maruzen Co., Ltd. 출판), pp. 106-110 참조). 산소 분자는 기저상태가 삼중항 상태이기 때문에, 일중항 상태의 산소(일중항 산소)는 직접 적인 광여기에서는 생성되지 않는다. 다른 삼중항 여기분자의 존재하에서는 일중항 산소가 생성되어, 산소 부가반응을 일으킨다. 삼중항 여기분자가 될 수 있는 화합물은 광증감제로 불린다.
전술한 것과 같이, 일중항 산소를 생성하기 위해서는, 광여기에 의해 삼중항 여기분자를 만들 수 있는 광증감제가 필요하다. 그렇지만, 일반적인 유기 화합물의 기저상태가 일중항 상태이기 때문에, 삼중항 여기상태로의 광여기는 금제 천이가 되어, 삼중항 여기분자는 생기기 어렵다. 따라서, 이러한 광증감제로서는, 일중항 여기상태로부터 삼중항 여기상태로의 항간 교차(intersystem crossing)를 일으키기 쉬운 화합물(또는, 금제 천이를 허용하여 삼중항 여기상태로 직접 광여기되는 화합물)이 요구되고 있다. 바꿔 말하면, 그러한 화합물은 광증감제로서의 이용이 가능해서, 유익하다고 할 수 있다.
이 화합물은 종종 인광을 나타낸다. 인광이란 다중도가 다른 에너지 사이에서의 천이에 의해 생기는 발광을 가리킨다. 일반적인 유기 화합물에서는, 인광은 삼중항 여기상태로부터 일중항 기저상태로 되돌아올 때 생기는 발광을 가리킨다(이에 대하여, 형광은 일중항 여기상태로부터 일중항 기저상태로 되돌아올 때의 발광을 가리킨다). 인광을 표시할 수 있는 화합물, 즉 삼중항 여기상태를 발광으로 변환할 수 있는 화합물(이하, 인광성 화합물로 칭한다)의 응용분야로서는, 유기 화합물을 발광 물질로 포함하는 발광소자를 들 수 있다.
이와 같은 발광소자는, 전극 사이에 발광 물질인 유기 화합물을 포함하는 발광층을 설치한 단순한 구조를 갖는다. 이 발광소자는, 박형, 초경량, 고속응답성 및 전류 저전압 구동 등의 특성 때문에, 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목받고 있다. 또한, 이 발광소자를 포함하는 디스플레이는, 콘트라스트와 화질이 뛰어나고, 시야각이 넓다.
유기 화합물을 발광 물질로 포함하는 발광소자에 있어서, 발광 기구는 캐리어 주입형이다. 즉, 발광층을 사이에 끼우는 전극들 사이에 전압을 인가할 때, 전극으로부터 전자 및 홀이 주입되고 재결합해서 발광 물질을 여기상태로 만들고, 그후, 전자 및 홀이 여기상태로부터 기저상태로 되돌아올 때 발광한다. 앞서 서술한 광여기의 경우와 마찬가지로, 여기상태의 종류는 일중항 여기상태(S*)와 삼중항 여기상태(T*)를 포함한다. 따라서, 발광소자에 있어서의 그것의 통계적인 생성 비율은 S*:T*=1:3이라고 생각되고 있다.
일중항 여기상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 형광성 화합물로 칭한다)은 실온에서 삼중항 여기상태로부터의 발광(인광)은 표시되지 않고, 일중항 여기상태로부터의 발광(형광)만을 표시한다. 따라서, 형광성 화합물을 포함하는 발광소자의 내부 양자효율(주입한 캐리어에 대한 발생하는 포톤의 비율)은 S*:T*=1:3에 근거하여 25%의 이론적 한계를 갖는 것으로 생각된다.
한편, 전술한 인광성 화합물을 사용하면, 내부 양자효율은 75∼100%까지 이론상 향상될 수 있는데, 즉, 형광성 화합물에 비해 3∼4배의 발광 효율이 가능해 진다. 따라서, 고효율의 발광소자를 실현하기 위해, 인광성 화합물을 포함하는 발 광소자가 최근에 활발히 개발되어 왔다(예를 들면, 비특허문헌 2: 치하야 아다치 등, Apllied Physics Letters, Vol.78, No.11, pp.1622-1624(2001) 참조). 인광성 화합물로서는, 그것의 인광 양자수율의 높음으로 인해, 이리듐 등을 중심 금속으로 포함하는 유기금속 착체가 특히 주목받고 있다.
비특허문헌 2에 개시되어 있는 것과 같은 유기금속 착체는, 항간 교차를 일으키기 쉽기 때문에 광증감제로서의 이용을 기대할 수 있다. 또한, 이 유기금속 착체가 삼중항 여기상태로부터의 발광(인광)을 일으키기 쉽기 때문에, 이 유기금속 착체를 발광소자에 응용함으로써, 고효율의 발광소자가 기대된다. 그렇지만, 이러한 유기금속 착체의 종류는 아직 적은 것이 실상이다.
또한, 비특허문헌 2에 기재되어 있는 것 같은 유기금속 착체는, 일반적으로 진공증착법에 의해 성막되어, 발광소자에 이용되고 있다. 그렇지만, 진공증착법은, 재료 이용 효율이 낮은 것과 기판 사이즈가 한정되는 것 등의 문제점을 갖고 있다. 따라서, 발광소자의 제품화와 대량을 위해, 진공증착법 이외의 성막방법이 검토되고 있다.
대형 기판에 유기 화합물의 막을 성막하는 방법으로서, 액적토출법이나 스핀코트법 등이 제안되어 있다. 이러한 성막에는, 유기 화합물을 용매에 용해시킨 용액이 이용되고 있다.
그렇지만, 전술한 유기금속 착체는 용해성이 낮으며, 이에 따라, 액적토출법이나 스핀코트법을 사용해서 성막하는데 사용될 수 있는 충분히 높은 농도를 갖는 용액을 제조하는 것은 불가능하였다.
따라서, 본 발명은, 신규한 유기금속 착체를 제공하는 것을 한가지 목적으로 한다.
또한, 유기금속 착체가 용해된 조성물, 및 조성물을 사용한 발광소자의 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 유기금속 착체를 사용하여 제조된 발광소자, 발광장치 및 전자기기를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명자들은, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체가 용매에의 용해성이 높은 것을 발견하였다.
본 발명의 일면은, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00001
식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고, R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며, R2은 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환(alicyclic ring)을 형성해도 된다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00002
식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고, R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며, R2은 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기 중 어느 하나를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00003
식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고, R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며, R2은 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00004
식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고, R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며, R2은 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00005
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기, 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R2은 수소, 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00006
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R2은 수소, 알킬기, 페닐기, 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00007
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R2은 수소, 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00008
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R2은 수소, 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00009
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며, R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00010
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며, R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00011
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며, R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명의 또 다른 일면은, 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00012
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며, R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시한다.
상기 구성에 있어서, 발광효율면에서, 중심 금속 M은, 이리듐 또는 백금인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 일면은, 상기 유기금속 착체와 용매를 포함하는 조성물이다.
이때, 상기 조성물을 발광소자의 제조에 사용하는 것을 고려했을 경우, 상기 유기금속 착체는, 용매에, 0.6g/L 이상의 농도로 용해되어 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기한 유기금속 착체는 용매에 0.9g/L 이상의 농도로 용해되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 있어서, 용매로서는 다양한 용매를 사용할 수 있다. 상기 유기금속 착체는, 방향 고리를 갖지 않는 유기용매에도 용해된다. 특히, 유기 금속 착체는 에테르나 알코올에도 용해된다.
또한, 상기 조성물을 발광소자의 제조에 사용하는 것을 고려했을 경우, 성막하기 위해 용매를 제거할 필요가 있기 때문에, 용매는, 용매가 비점이 50℃ 이상 200℃ 이하인 유기용매인 것이 바람직하다.
상기한 조성물에, 유기 반도체 재료가 더 포함되어도 된다.
더구나, 상기한 조성물에, 바인더가 더 포함되어도 된다.
본 발명은 전술한 유기금속 착체를 사용해서 제조된 발광소자를 포함한다. 즉, 본 발명의 또 다른 일면은, 한 쌍의 전극 사이에, 전술한 유기금속 착체를 포함하는 발광소자이다.
전술한 유기금속 착체는 높은 발광 효율을 나타내기 때문에, 발광층에 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 또 다른 일면은, 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고, 발광층이 전술한 유기금속 착체를 포함하는 발광소자이다.
본 발명의 또 다른 일면은, 한 쌍의 전극 사이에, 전술한 유기금속 착체와, 고분자 화합물을 포함하는 층을 갖는 발광소자이다. 또한, 상기 구성에 있어서, 고분자 화합물은 유기 반도체 재료인 것을 특징으로 한다,
상기 구성에 있어서, 고분자 화합물은 바인더이다. 또한, 유기금속 착체와 고분자 화합물을 포함하는 층은, 유기 반도체 재료를 더 포함한다.
상기 구성에 있어서, 유기금속 착체와 고분자 화합물을 포함하는 층은, 발광층인 것이 바람직하다.
또한, 발광층과 접하는 정공수송층은 저분자 화합물을 포함한다. 더구나, 발광층과 접하는 전자수송층은 저분자 화합물을 포함한다.
본 발명의 발광장치는 상기한 발광소자를 포함한다. 더구나, 본 발명의 발광장치는 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함한다. 이때, 본 명세서 중에 있어서의 발광장치란, 화상표시 디바이스, 발광 유닛, 또는 광원(조명장치를 포함한다)을 포함한다. 또한, 발광장치는, 패널에 커넥터, 예를 들면, FPC(flexible printed circuit) 또는 TAB(tape automated bonding) 테이프 또는 TCP(tape carrier package)가 부착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 일단에 프린트 배선판이 설치된 모듈을 포함한다. 또한, 본 명세서 중에 있어서의 발광장치는, 발광소자에 COG(chip on glass) 방식에 의해 집적회로(IC)가 직접 실장된 발광소자도 포함한다.
또한, 본 발명은, 본 발명의 발광소자를 표시부에 포함하는 전자기기도 포함한다. 따라서, 본 발명의 전자기기는 표시부를 갖고, 표시부는, 전술한 발광소자와 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 구비한다.
또한, 본 발명은, 상기 조성물을 사용한 발광소자의 제조방법도 포함한다. 따라서, 본 발명의 또 다른 일면은, 제1 전극을 형성하는 단계와, 상기 조성물을 도포하고, 용매를 제거하는 단계와, 제2 전극을 형성하는 단계를 갖는, 발광소자의 제조방법이다.
본 발명의 또 다른 일면은, 제1 전극을 형성하는 단계와, 증착법에 의해 유기 화합물을 포함하는 층을 형성하는 단계와, 용매를 포함하는 상기 조성물을 도포하고, 용매를 제거하는 단계와, 제2 전극을 형성하는 단계를 갖는 발광소자의 제조방법이다.
본 발명의 또 다른 일면은, 제1 전극을 형성하는 단계와, 용매를 포함하는 상기 조성물을 도포하고, 용매를 제거하는 단계와, 증착법에 의해 유기 화합물을 포함하는 층을 형성하는 단계와, 제2 전극을 형성하는 단계를 갖는 발광소자의 제조방법이다.
본 발명의 유기금속 착체는 용매에의 용해성이 높다. 또한, 본 발명의 유기금속 착체는 발광 효율이 높다.
또한, 본 발명의 조성물은, 유기금속 착체가 용해되어 있어, 발광소자의 제조에 바람직하게 사용된다.
또한, 본 발명의 조성물을 사용해서 발광소자를 제조함으로써, 공업화에 적합한 발광소자의 제조방법을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물을 사용하여 제조된 발광소자는 높은 발광 효율을 갖는다.
본 발명의 발광장치 및 전자기기는, 높은 발광 효율을 갖는 발광소자를 포함하므로, 소비 전력이 낮다.
도 1은 본 발명의 발광소자를 예시한 것이고,
도 2는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면이며,
도 3은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 발광장치를 예시한 것이며,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 발광장치를 예시한 것이고,
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 전자기기를 예시한 것이며,
도 7은 본 발명의 전자기기를 예시한 것이고,
도 8은 본 발명의 조명장치를 예시한 것이며,
도 9는 본 발명의 조명장치를 예시한 것이고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 발광소자의 제조방법을 예시한 것이며,
도 11은 본 발명의 발광소자의 제조방법을 예시한 것이고,
도 12는 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이며,
도 13은 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III) (약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 14는 실시예 3에서 제조된 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이며,
도 15는 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(피바로일트리플루오로아세토나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(pFac)])의 1H NMR 스펙트럼을 나타낸 것이고,
도 16은 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(피바로일트리플루오로아세토나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(pFac)])의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 실시형태 및 실시예들을 도면을 참조하여 설명한다. 단, 본 발명의 형태 및 상세는 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 다양하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타낸 실시형태 및 실시예의 기재내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 유기금속 착체 및 이 유기금속 착체를 포함하는 조성물에 대해 설명한다.
본 발명의 유기금속 착체는, 중심 금속에 대해 시클로메탈화한 피라진 골격을 포함하는 배위자를 갖고 있다. 피라진 골격을 갖는 다양한 배위자가 존재하며, 배위자가 2-아릴피라진 유도체인 경우, 그 배위자는 중심 금속에 대해 시클로메탈 화할 수 있다. 이 시클로메탈화된 착물은 높은 인광 양자수율을 갖는다. 따라서, 피라진 골격을 갖는 배위자는, 2-아릴피라진 유도체인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유기금속 착체에 있어서는, 전술한 피라진 골격을 갖는 배위자 뿐만 아니라, 하기 일반식 (L0)로 표시되는 β 디케톤 구조를 갖는 킬레이트 배위자도 중심 금속에 배위하고 있다. 즉, 본 발명의 유기금속 착체는, 2가지 종류의 배위자, 즉 피라진 골격을 갖는 배위자와, 하기 일반식 (L0)로 표시되는 킬레이트 배위자를 갖고 있다.
Figure 112009074066512-PCT00013
일반식 (L0)에 있어서, R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
본 발명자들은, 이들 2종류의 배위자를 갖는 유기금속 착체가 유기용매에의 용해성이 대단히 높다는 것을 발견하였다. 구체적으로는, 본 발명자들은, 상기한 2가지 종류의 배위자를 갖는 유기금속 착체가 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름과 같은 할로겐계의 용매와, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소계의 용매 뿐만 아니라, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 범용적인 알코올 용매에도 용 해된다는 것을 발견하였다.
본 발명의 또 다른 일면은 하기 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체이다.
Figure 112009074066512-PCT00014
식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고, R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며, R2은 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체에 있어서, 피라진 골격을 갖는 배위자가, 제9족에 속하는 원자(Co, Rh 또는 Ir) 또는 제10족에 속하는 원자(Ni, Pd 또는 Pt)에 결합하고 있다. 즉, 중심 금속이 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소이다. 피라진 골격을 갖는 배위자가 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소에 결합하고 있는 것에 의해, 높은 발광 효율을 실현할 수 있다.
일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체는 용매에의 용해성이 대단히 높기 때문에, 유기금속 착체를 포함하는 층을 성막하는데 알맞은 농도로 용액의 유기금속 착체의 농도를 조정하는 것이 가능하다. 또한, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체는, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름과 같은 할로겐계의 용매나, 톨루엔, 크실렌과 같은 방향족 탄화수소계의 용매 뿐만 아니라, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올과 같은 범용적인 알코올 용매에도 용해되므로, 용매의 선택이 넓어진다. 따라서, 이미 성막한 층 위에, 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체를 포함하는 층을 습식법을 사용해서 적층하는 것도 가능하다.
더구나, 2-아릴피라진 유도체의 일종인 2-페닐피라진 유도체가 배위자인 경우, 그 배위자는 중심 금속에 대해 오르토메탈화할 수 있다(오르토메탈화는 시클로메탈화의 일종이다). 이와 같이 오르토메탈화한 2-페닐피라진을 포함하는 오르토메탈화된 착물은, 특히 높은 인광 양자수율을 달성할 수 있다. 따라서, 피라진 골격을 갖는 배위자의 더욱 바람직한 형태는 2-페닐피라진 유도체이다. 2-페닐피라진 유도체가 오르토메탈화한 유기금속 착체로서는, 하기 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체를 들 수 있다.
Figure 112009074066512-PCT00015
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R2은 수소, 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며, R3은 수소 또는 알킬기를 표시한다. 이때, R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성해도 된다. 또한, R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
일반식 (G2)에 있어서, R2가 치환 또는 무치환의 페닐기이면, 색순도가 좋고 시감 효율(luminous efficiency, 단위: cd/A)도 높은 적색 발광을 얻을 수 있다. 즉, 2-페닐피라진 유도체가 오르토메탈화한 유기금속 착체 중에서도, 2,5-디페닐피 라진 유도체가 오르토메탈화한 유기금속 착체인 것이 바람직하다. 2,5-디페닐피라진 유도체가 오르토메탈화한 유기금속 착체로서는, 하기 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체를 들 수 있다.
Figure 112009074066512-PCT00016
식 중에서, R1은 알킬기, 페닐기, 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고, R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며, R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기, 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시한다. 또한, M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시한다. 또한, 상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이다. R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
전술한 구성에 있어서, 아릴렌기 Ar로서는 탄소수가 6∼25개인 아릴렌기를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 치환 또는 무치환의 1,2-페닐렌기, 8,9- 쥬롤리디렌기, 1,2-나프틸렌기, 2,3-나프틸렌기, 스피로 플루오렌-2,3-디일기, 9,9-디메틸플루오렌-2,3-디일기와 같은 9,9-디알킬플루오렌-2,3-디일기 등을 적용할 수 있다. 아릴렌기 Ar를 치환 또는 무치환의 1,2-페닐렌기로 하면, 분자량의 증대에 의한 증발 온도의 상승을 억제할 수 있는데, 이것은 유기금속 착체를 승화 정제 등의 목적으로 증발시킬 때에는 특히 유효하게 된다. 이 1,2-페닐렌기가 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서 더욱 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기 등의 알킬기나, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기 등의 알콕시기나, 페닐기, 4-비페니릴기 등의 아릴기나, 플루오로기 등의 할로겐기나, 트리플루오로메틸기 등의 할로알킬기나, 메톡시카보닐기, 에톡시카르보닐기, 이소프로폭시카보닐기, tert-부톡시카르보닐기 등의 알콕시카르보닐기를 들 수 있다. 이때, 아릴렌기 Ar의 구체적인 예 중에서도 무치환의 1,2-페닐렌기가 특히 바람직하다.
또한, 전술한 구성에 있어서, 아릴기로서는, 치환 또는 무치환의 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 스피로플루오렌-2-일기, 9,9-디메틸플루오렌-2-일기와 같은 9,9-디알킬플루오렌-2-일기 등을 들 수 있다. 이때, 용매에의 용해성을 고려했을 경우, 탄소수 6∼25개의 아릴기인 것이 바람직하다. 상기한 아릴기가 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기 등의 알킬기나, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기 등의 알콕시기나, 페닐기, 4-비페니릴기 등의 아릴기나, 플루오로기 등의 할로겐기나, 트리플루오로메틸기 등의 할로알킬기나, 메톡시카보닐기, 에톡시카르보닐기, 이소프로폭시카보닐기, tert-부톡시카르보닐기 등의 알콕시카르보닐기를 들 수 있다.
또한, 전술한 구성에 있어서, 치환기를 갖는 페닐기의 이 치환기로서는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기 등의 알킬기나, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기 등의 알콕시기나, 페닐기, 4-비페니릴기 등의 아릴기나, 플루오로기 등의 할로겐기나, 트리플루오로메틸기 등의 할로알킬기나, 메톡시카보닐기, 에톡시카르보닐기, 이소프로폭시카보닐기, tert-부톡시카르보닐기 등의 알콕시카르보닐기를 들 수 있다.
또한, 전술한 구성에 있어서, 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기, 시클로헥실기, 펜틸기 등을 들 수 있다. 이때, 전술한 유기금속 착체의 용매에의 용해성을 고려하면, 탄소수 5개 이상의 알킬기인 것이 바람직하다. 그렇지만, 전술한 유기금속 착체는, 탄소수 4 이하의 알킬기라도 용해성이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 즉, 전술한 유기금속 착체에 있어서, 알킬기가, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기 등의 탄소수 4 이하의 알킬기인 것도 본 발명의 유기금속 착체의 특징의 하나이다.
전술한 구성에 있어서, 할로겐기로서는 플루오로기, 클로로기 등을 들 수 있고, 화학적 안정성의 관점에서는 플루오로기가 바람직하다. 또한, 할로알킬기로서는, 트리플루오로메틸기가 바람직하다.
전술한 구성에 있어서, 알콕시기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기 등을 들 수 있다. 전술한 유기금속 착체는, 탄소수 4 이하의 알콕시기라도 용해성이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 즉, 전술한 유기금속 착체에 있어서, 알콕시기가, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로폭시기, tert-부톡시기 등의 탄소수 4 이하의 알콕시기인 것도 본 발명의 유기금속 착체의 특징의 하나이다.
전술한 구성에 있어서, 알콕시카르보닐기로서는, 메톡시카보닐기, 에톡시카르보닐기, 이소프로폭시카보닐기, tert-부톡시카르보닐기 등의 알콕시카르보닐기 등을 들 수 있다. 전술한 유기금속 착체는, 탄소수 5 이하의 알콕시카르보닐기라도 용해성이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 즉, 알콕시카르보닐기가, 메톡시카보닐기, 에톡시카르보닐기, 이소프로폭시카보닐기, tert-부톡시카르보닐기 등의 탄소수 5 이하의 알콕시카르보닐기인 것도 본 발명의 유기금속 착체의 특징의 하나이다.
전술한 일반식 (L0) 및 일반식 (G1)∼일반식 (G3)에 있어서, R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다. 일반식 (L0)로 표시되는 배위자로서 일반식 (L1)∼(L10)로 표시되는 배위자가 주어질 때, 즉 R21 및 R22의 어느 한쪽의 탄소수가 2 이상일 때, 본 발명의 유기금속 착체가 충분한 용해성을 가질 수 있다는 것은 본 발명자들이 발견하였다.
Figure 112009074066512-PCT00017
R21 및 R22의 탄소수가 커지면, 용해도가 향상된다. 그렇지만, 전술한 유기금속 착체는, R21 및 R22가 탄소수 4 이하의 알킬기 또는 탄소수 4 이하의 할로알킬기라도 용해성이 높다. 즉, 전술한 유기금속 착체에 있어서, R21 및 R22가, 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, tert-부틸기 등의 탄소수 4개 이하의 알킬기, 또는, 트리플루 오로메틸기 등의 탄소수 4개 이하의 할로알킬기인 것도 본 발명의 유기금속 착체의 특징의 하나이다.
따라서, 전술한 일반식 (L0) 및 일반식 (G1)∼일반식 (G3)에 있어서, R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유기금속 착체는 장쇄 알킬기를 갖지 않더라도 용해성이 높으므로, 본 발명의 유기금속 착체를 발광소자에 적용할 경우에, 캐리어의 이동을 방해하지 않는다. 또한, 본 발명의 유기금속 착체를 발광소자의 발광성 물질로서 사용한 경우에는, 본 발명의 유기금속 착체에의 캐리어의 주입을 방해하지 않는다고 하는 이점이 있다.
또한, 특히, R21 및 R22가 분기를 갖는 알킬기인 경우에는, 한층 더 용해성이 높아지기 때문에 바람직하다.
따라서, 전술한 일반식 (L0) 및 일반식 (G1)∼일반식 (G3)에 있어서, R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 것이 바람직하다.
더구나, R21 및 R22의 양쪽이 분기를 갖는 알킬기인 경우에는, 보다 용해성이 높아지기 때문에 바람직하다.
따라서, 전술한 일반식 (L0) 및 일반식 (G1)∼일반식 (G3)에 있어서, R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하는 것이 바람직하다.
또한, 일반식 (G1)∼일반식 (G3)에 있어서, 합성의 용이함 면에서, R3은 수소인 것이 바람직하다. R3가 수소인 경우, 배위자의 입체장해가 작아지기 때문에 금속이온에 결합하기 쉬워, 합성의 수율의 관점에서 바람직하다.
또한, 전술한 유기금속 착체의 중심 금속 M으로서는, 중원자(heavy atom) 효과의 관점에서 이리듐 또는 백금이 바람직하다. 특히 이리듐의 경우에는, 화학적으로 안정하고 현저한 중원자 효과를 나타내어 고효율을 제공하므로 바람직하다.
전술한 유기금속 착체로서는, 구체적으로, 이하의 구조식 (101)∼(178)로 표시되는 유기금속 착체를 들 수 있지만, 본 발명이 이들 유기금속 착체에 한정되지 않는다.
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본 발명의 유기금속 착체의 합성방법으로서는, 다양한 반응의 적용이 가능하다. 예를 들면, 이하에 나타낸 합성반응에 의해, 본 발명의 유기금속 착체 유도체를 합성할 수 있다. 이때, 본 발명의 유기금속 착체를 형성하는 합성방법은 이하의 합성방법에 한정되지 않는다.
<<일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체의 합성법>>
본 발명의 유기금속 착체는, 하기 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체와, 제9족 또는 제10족에 속하는 금속 원소의 이온의 오르토메탈화를 통해 형성된다.
Figure 112009074066512-PCT00042
일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체는, 이하와 같은 간단한 합성 스킴에 의해 합성할 수 있다. 예를 들면, 하기 스킴 a에 나타낸 것과 같이, 아렌의 할로겐화물(A1)을 알킬 리튬 등으로 리튬화하고, 피라진(A2)과 반응시킴으로써, 일반식 (G0)로 표시된 피라진 유도체가 얻어진다. 이와 달리, 하기 스킴 (a1)에 나타낸 것과 같이, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체는 아렌의 붕산(A1-1)과 피라진의 할로겐화물(A2-1)을 커플링하는 것에 의해 얻을 수 있다. 이와 달리, 하기 스킴 (a2)에 나타낸 것과 같이, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체는 아렌의 디케톤(A1-2)과 디아민(A2-2)을 반응시킴으로써 얻어질 수 있다. 이와 달리, 하기 스킴 (a3)에 나타낸 것과 같이, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체는 아렌의 피라진(A1-3)과 리티오 유도체 또는 그리나드(Grignard) 시약(A2-3)을 반응시킴으로써도 얻을 수 있다. 이때, 합성 스킴 중에서 X는 할로겐 원소를 표시한다.
Figure 112009074066512-PCT00043
Figure 112009074066512-PCT00044
Figure 112009074066512-PCT00045
Figure 112009074066512-PCT00046
전술한 화합물 (A1), (A2), (A1-1), (A2-1), (A1-2), (A2-2), (A1-3), (A2-3)은 다양한 종류가 시판되고 있거나, 또는 합성 가능하기 때문에, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체는 수많은 종류를 합성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 유기금속 착체는 광범위한 베리에이션(variation)의 배위자를 갖는다.
<<일반식 (G1)으로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체의 합성법>>
다음에, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체의 오르토메탈화를 통해 형성 되는 본 발명의 유기금속 착체, 즉 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체에 대해 설명한다.
우선, 하기 합성 스킴 (b)에 나타낸 것과 같이, 일반식 (G0)로 표시되는 피라진 유도체와, 할로겐을 포함하는 제9족 또는 제10족에 속하는 금속의 화합물(금속 할로겐화물이나 금속착체)을 적당한 용매 중에서 가열함으로써, 복핵 착체(B)를 얻는다. 용매로서는, 물, 알코올류(글리세롤, 에틸렌 글리콜, 2-에톡시에탄올, 2-메톡시에탄올 등), 에테르류(디옥산, 아니솔 등) 등을, 단독으로 사용하거나 또는 2종류 이상을 혼합해서 사용할 수 있다. 할로겐을 포함하는 제9족 또는 제10족에 속하는 금속의 화합물로서는, 염화 로듐 수화물, 염화 팔라듐, 염화 이리듐 수화물, 염화 이리듐 수화물 염산염, 테트라클로로백금(II)산 칼륨 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이때, 스킴 b에서는, M은 제9족에 또는 제10족에 속하는 원소를 표시하고, X는 할로겐 원소를 나타낸다. 또한, M이 제9족에 속하는 원소일 때에는 n=2, M이 제10족에 속하는 원소일 때에는 n=1이다.
Figure 112009074066512-PCT00047
더구나, 하기 합성 스킴 (c)에 나타낸 것과 같이, 복핵 착체(B)와, β 디케톤 구조를 갖는 일반식 (l0)로 표시되는 배위자를, 염기 존재 하에서 적당한 용매 중에서 가열함으로써, 일반식 (G1)으로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체를 얻는다. 용매로서는, 물, 알코올류(글리세롤, 에틸렌 글리콜, 2-에톡시에탄올, 2-메톡시에탄올 등), 에테르류 (디옥산, 아니솔 등) 등을, 단독으로 사용하거나 또는 2종류 이상 혼합해서 사용할 수 있다. 이때, 합성 스킴 (c)에서는, M은 제9족 또는 제10족에 속하는 원소를 표시하고, X는 할로겐 원소를 나타낸다. 또한, M이 제9족에 속하는 원소일 때에는 n=2이고, M이 제10족에 속하는 원소일 때에는 n=1이다.
Figure 112009074066512-PCT00048
또한, 본 발명의 유기금속 착체를 포함하는 조성물도 본 발명의 범주에 포함된다. 따라서, 본 발명의 조성물은, 전술한 유기금속 착체와 용매를 포함하는 조성물이다.
전술한 조성물에 있어서 용매로서는 다양한 용매를 사용할 수 있다. 예를 들면, 전술한 유기금속 착체는 톨루엔, 크실렌, 메톡시벤젠(아니솔)과 같은 방향 고리(예를 들면, 벤젠 고라)를 갖는 용매에 용해시킬 수 있다. 또한, 전술한 유기금속 착체는, 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 클로로포름 등의 방향 고리를 갖지 않는 유기용매에 대해서도 용해하는 것이 가능하다.
또한, 특히, 전술한 유기금속 착체는, 디에틸 에테르, 디옥산 등의 에테르나, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등의 알코올에 대해서도 용해하는 것이 가능하다. 알코올을 용매로서 포함하는 조성물 은, 발광소자의 제조에 사용했을 경우, 발광소자의 EL층을 적층하는 것이 가능해진다는 점에서, 큰 이점을 갖는다. 즉, 증착법 등을 사용해서 형성된 유기 화합물을 포함하는 층 위에, 알코올을 용매로서 포함하는 조성물을 이용하여, 층을 더 형성할 수 있다.
이때, 상기 조성물을 발광소자의 제조에 사용하는 것을 고려했을 경우, 유기금속 착체는 용매에 대해 0.6g/L 이상의 농도로 용해되어 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 이 농도가 0.9g/L 이상이다.
또한, 상기 조성물을 발광소자의 제조에 사용하는 것을 고려했을 경우, 막을 형성하기 위해 용매를 제거할 필요가 있기 때문에, 용매는, 비점이 50℃ 이상 200℃ 이하의 유기용매인 것이 바람직하다.
또한, 이 조성물을 발광소자의 제조에 사용하는 것을 고려했을 경우, 본 실시형태에서 설명한 조성물이 유기 반도체 재료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 유기 반도체 재료로서는, 상온에서, 고체 상태인 방향족 화합물 또는 헤테로방향족 화합물을 들 수 있다. 특히, 유기 반도체 재료로서는, 저분자 화합물이나 고분자 화합물을 사용할 수 있지만, 성막한 막의 막질 면에서, 특히 고분자 화합물인 것이 바람직하다. 또한, 저분자 화합물을 사용하는 경우에는, 용매에의 용해성을 향상시키는 치환기를 포함하는 저분자 화합물(중분자 화합물로 불러도 된다)을 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 유기 반도체 재료의 구체적인 예를 열거한다. 예를 들면, 홀 수송성의 유기 반도체 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약 칭: NPB), 4,4'-비스[N-(9-펜안트릴)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: PPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: m-MTDATA), 4,4',4''-트리(N-카바조릴)트리페닐아민(약칭: TCTA), 1,1-비스[4-(디페닐아미노)페닐]시클로헥산(약칭: TPAC), 9,9-비스[4-(디페닐아미노)페닐]플루오렌(약칭: TPAF), N-[4-(9-카바조릴)페닐]-N-페닐-9,9-디메틸플루오렌-2-아민(약칭: YGAF), 4,4'-디(N-카바조릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3-비스(N-카바조릴)벤젠(약칭: mCP), 1,3,5-트리스(N-카바조릴)벤젠(약칭: TCzB)과 같은 저분자 화합물이나, 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:PVTPA), 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK)와 같은 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자수송성의 유기 반도체 재료로서는, 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]카바졸(약칭:CO11), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭:TPBI), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페니릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ01), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페니릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 9,9',9''-[1,3,5-트리아진-2,4,6-트리일]트리카바졸(약칭: TCzTRZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(6,7-디메틸-3-페닐퀸옥살린)(약칭:TriMeQn), 9,9'-(퀸옥살린-2,3-디일디-4,1-페닐렌)디(9H-카바졸)(약칭: CzQn), 3,3',6,6'-테트라페닐-9,9'-(퀸옥살린-2,3-디일디- 4,1-페닐렌)디(9H-카바졸)(약칭: DCzPQ), 바소펜안트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 트리스[2-(2-히드록시페닐)-5-페닐-1,3,4-옥사디아졸라토]알루미늄(III)(약칭: Al(OXD)3), 트리스(2-히드록시페닐-1-페닐-1H-벤즈아미다졸라토)알루미늄(III)(약칭: Al(BIZ)3), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(II)(약칭: Zn(PBO)2) 등의 저분자 화합물이나, 폴리(2,5-피리딘-디일)(약칭: PPy), 하기 참고문헌에 개시되어 있는 금속착체 고분자 화합물(참고문헌; X.T.Tao 등, Applied Physics Letters, vol.70, No.12, 24, March 1997, pages 1503-1505) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
성막한 막의 막질을을 향상시키기 위해서, 상기 조성물이 바인더를 더 포함하고 있어도 된다. 바인더로서는, 전기적으로 불활성의 고분자 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폴리메틸메타크릴레이트(약칭: PMMA)나, 폴리이미드 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 나타낸 조성물은, 유기금속 착체가 용해되어 있어, 발광소자의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다. 이 조성물은 유기금속 착체를 포함하는 막을 성막하는데 충분한 농도로 용해된 유기금속 착체를 갖고 있으므로, 이 조성물은 특히 발광소자의 제조에 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 조성물은, 고효율의 발광이 가능한 피라진 골 격을 갖는 유기금속 착체를 포함하고 있다. 따라서, 이 조성물은 특성이 우수한 발광소자의 제조에 적합하다.
또한, 발광소자를 제조할 때에, 용매로서 알코올을 포함하는 조성물을 사용한 경우, 발광소자의 EL층을 적층하는 것이 가능해 진다. 즉, 증착법 등을 사용해서 형성된 유기 화합물을 포함하는 층 위에, 알코올을 용매로서 포함하는 조성물을 이용하여, 층을 더 형성할 수 있다. 따라서, 특성이 우수한 발광소자를 제조할 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 유기금속 착체 또는 본 발명의 조성물을 사용한 발광소자와, 발광소자의 제조방법의 일 태양에 대해 도 1을 참조하여 이하에서 설명한다.
이때, 본 명세서 중에 있어서, 복합이란, 2가지 종류의 재료의 간단한 혼합 뿐만 아니라, 재료 사이에서의 전하의 교환이 행해지는 복수의 재료의 혼합을 말한다.
본 발명의 발광소자는, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층을 갖고 있다. 이 복수의 층은, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어진 층을 적층함으로써 제조된다. 이들 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록 적층되어 있다. 즉, 이들 층은 전극에서 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 행해지도록 적층된 것이다.
도 1에 있어서, 기판(100)은 발광소자의 지지체로서 사용된다. 기판(100)으 로서는, 예를 들면, 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 이때, 발광소자의 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외 재료를 사용하여도 된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 발광소자는, 제1 전극(101)과, 제2 전극(102)과, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 설치된 EL층(103)을 포함한다. 이때, 본 실시형태에서는, 제1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(102)은 음극으로서 기능한다고 가정하여 이하의 설명을 한다. 즉, 이하의 설명에서는, 제1 전극(101)의 전위가 제2 전극(102)의 전위보다 높아지도록, 제1 전극(101)과 제2 전극(102)에 전압을 인가했을 때에 발광을 얻어진다고 가정한다.
제1 전극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물 막은, 보통 스퍼터링에 의해 성막되지만, 용액-겔법 등을 응용해서 제조하여도 된다. 예를 들면, 인듐 아연 산화물(IZO)의 막은, 산화 인듐에 대해 1∼20wt%의 산화 아연을 첨가한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)은, 산화 인듐에 대해 산화 텅스텐을 0.5∼5wt%, 산화 아연을 0.1∼1wt% 함유한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 이외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속재료 의 질화물(예를 들면, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
또한, 제1 전극(101)과 접하는 층으로서, 후술하는 복합재료를 포함하는 층을 사용한 경우에는, 제1 전극(101)은, 일함수의 대소에 관계없이, 다양한 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄 합금(AlSi) 등을 사용할 수 있다. 이와 달리, 일함수가 작은 재료인, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들의 합금(MgAg 또는 AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들의 합금 등을 사용할 수도 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 이들의 합금을 포함하는 막은 진공증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 이와 달리, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 이와 달리, 은 페이스트 등을 액적토출법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
EL층(103)의 적층 구조에 대해 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서 설명한 발광층과, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라 물질(전자수송성과 정곡수송성이 높은 물질)을 포함하는 층을 갖는 적절한 조합으로 EL층(103)을 형성하는 한 허용된다. 예를 들면, 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 이들 층의 재료의 예를 이하에서 설명한다.
정공주입층(111)은 정공주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공주입성 이 높은 물질로서는, 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이와 달리, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공주입층(111)은, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용하면, 전극의 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료 뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플로오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 천이금속 산화물, 또는, 원소주기표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정하고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합재료에 사용하는 정공수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 복합재료에 사용하는 정공수송성이 높 은 물질로서는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성의 높은 물질이면, 이들 재료 이외의 재료를 사용해도 된다. 이하에서는, 복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-비스(4-메틸페닐)(p-토릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등을 들 수 있다.
또한, 복합재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 4,4'-디(N-카바조릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바조릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바조릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라 센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 더구나, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이렇게, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖고, 탄소수 14∼42개인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 갖고 있어도 된다. 비닐기를 갖고 있는 방향족 탄화수소의 예로는, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 정공주입층(111)으로서는, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카바졸)(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. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
이때, 전술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 전술한 억셉터성 물질의 복합재료를 사용하여 정공주입층(111)을 형성할 수 있다.
정공수송층(112)은, 정공수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공수송성이 높은 물질의 예로는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 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) 등의 방향족 아민 화합물 등을 들 수 있다. 여기에 서술한 물질의 대부분은, 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는다. 단, 전자의 수송성보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 전술한 물질 이외의 물질을 사용해도 된다. 이때, 정공수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층에 제한되지 않으며, 상기 물질을 각각 포함하는 2층 이상의 적층체이어도 된다.
정공수송층(112)으로서, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 발광성이 높은 물질 로서는, 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 유기금속 착체를 사용할 수 있다. 본 발명의 유기금속 착체는, 높은 발광 효율을 나타내기 때문에, 발광소자의 발광성 물질로서 바람직하게 사용할 수 있다.
특히, 발광층(113)에 있어서는, 본 발명의 유기금속 착체를 호스트 재료에 분산시킨 구성이 바람직하다. 호스트 재료로서는, 이전의 실시형태 1에서 서술한 것과 같은 홀 수송성의 유기 반도체 재료(예를 들면, NPB, PPB, TPD, DFLDPBi, TDATA, m-MTDATA, TCTA, TPAC, TPAF, YGAF, CBP, mCP, TCzB, PVTPA, PVK)나, 전자수송성의 유기 반도체 재료(예를 들면, CO11, OXD-7, PBD, TPBI, TAZ01, p-EtTAZ, TCzTRZ, TriMeQn, CzQn, DCzPQ, BPhen, BCP, BAlq, Al(OXD)3, Al(BIZ)3, Zn(BTZ)2, Zn(PBO)2, PPy), 하기 참고 문헌에 개시되어 있는 금속착체 고분자 화합물(참고 문헌; X.T.Tao 등, Applied Physics Letters, vol.70, No.12, 24 March 1997, pages 1503-1505) 등을 사용할 수 있다. 또한, 바람직하게는, 전술한 것과 같은 홀 수송성을 갖는 유기 반도체 재료와 전자수송성을 갖는 유기 반도체 재료의 양쪽을 호스트 재료로서 사용하여, 소자의 수명을 향상시키는 것이 바람직하다.
발광층(113)은 건식법, 습식법을 막론하고, 다양한 방법을 사용해서 형성할 수 있다. 예를 들면, 발광층(113)은 건식법인 증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 이와 달리, 실시형태 1에서 나타낸 본 발명의 유기금속 착체를 포함하는 조성물을 사용하여, 습식법으로 발광층(113)을 형성할 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1에서 나타낸 조성물을, 액적토출법 또는 스핀코트법 등을 사용해서 도포하고, 그후, 용매를 제거하면 된다. 용매를 제거하기 위해, 가열처리, 감압 처리, 또는 감압하에서 가열처리를 행하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이때, 아래와 같은 이유로 조성물에 포함되는 용매는 알코올인 것이 바람직하다. 발광소자에 사용되는 저분자 화합물은 일반적으로 알코올에 용해하기 어렵다. 따라서, 조성물에 포함되는 용매가 알코올일 경우, 발광층의 형성 전에 증착법 등을 사용해서 형성된 저분자 화합물을 포함하는 층이 형성되더라도, 습식법에 의한 조성물의 도포에 의해 그 위에 발광층을 적층하는 것이 가능해지는 것이다.
전자수송층(114)은, 전자수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속착체 등을 사용하여 전자수송층(114)을 형성할 수 있다. 이와 달리, 비스[2-(2-히드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속착체 등도 사용할 수 있다. 더구나, 금속착체 이외에도, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소펜안트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술 한 물질의 대부분은 10-6cm2/Vs 이상의 전자이동도를 갖는 물질이다. 이때, 정공의 수송성보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기한 물질 이외의 물질을 사용하여도 된다. 전자수송층은 단층에 한정되지 않으며, 상기 물질을 각각 포함하는 2층 이상의 층의 적층체이어도 된다.
또한, 전자수송층(114)으로서, 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 사용할 수 있다.
전자주입층(115)을 설치해도 된다. 전자주입층(115)은, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 토류 금속 화합물을 사용하여 형성될 수 있다. 더구나, 전자주입층(115)으로서, 전자수송성을 갖는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속이 조합된 층도 사용할 수 있다. 예를 들면, 마그네슘(Mg)을 함유시킨 Alq 층을 사용할 수 있다. 이때, 전자주입층으로서, 전자수송성을 갖는 물질과 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속을 조합한 층을 사용하는 것은, 제2 전극(102)으로부터의 전자주입이 효율적으로 일어나기 때문에 보다 바람직하다.
제2 전극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극재료의 구체적인 예로서는, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 또는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들의 합금(예를 들면, MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 또는 이들의 합금을 포함하는 막은 진공증착법을 사용해서 형성할 수 있다. 이와 달리, 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속 또는 이들의 합금의 막은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 이와 달리, 은 페이스트 등을 액적토출법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
제2 전극(102)과 전자수송층(114) 사이에 전자주입층(115)을 설치할 때, 그것의 일함수에 관계없이, Al, Ag, ITO, 또는 규소 또는 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물 등의 다양한 도전성 재료를 제2 전극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법, 액적토출법, 또는 스핀코트법 등을 사용해서 성막하는 것이 가능하다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 실시형태에서 나타낸 발광소자에서는, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 전압을 가하는 것에 의해 전류가 흘러, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성된다.
발광은, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 추출된다. 따라서, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)의 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 갖는 물질로 이루어진다. 제1 전극(101)만 투광성을 갖는 전극일 경우, 빛은 제1 전극(101)을 통해 기판측으로부터 추출된다. 또한, 제2 전극(102)만 투광성을 갖는 전극일 경우, 빛은 제2 전극(102)을 통해서 기판과 반대측에서 추출된다. 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)이 모두 투광성을 갖는 전극일 경우, 빛은 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)을 통해, 기판측 및 기판측과 반대측의 양쪽으로부터 추출된다.
이때, 도 1에서는, 양극으로서 기능하는 제1 전극(101)을 기판(100)측에 배치한 구성에 대해서 나타냈지만, 음극으로서 기능하는 제2 전극(102)을 기판(100)측에 배치하여도 된다. 도 2에는, 기판(100) 위에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(102), EL층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(101)이 이 순서대로 적층된 구조가 도시되어 있다. EL층(103)에서는, 도 1에 나타낸 순서와 역의 순서로 적층되어 있다.
EL층의 형성방법으로서는, 건식법, 습식법을 막론하고, 다양한 방법을 사용할 수 있다. 또한, 각 전극 또는 각 층마다 다른 전극 및 층을 형성하는 성막방법을 사용해서 된다. 건식법으로서는, 진공증착법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 또한, 습식법으로서는, 액적토출법 또는 스핀코트법 등을 들 수 있다.
예를 들면, 전술한 재료 중에서, 고분자 화합물을 사용해서 습식법으로 EL층을 형성해도 된다. 이와 달리, 저분자의 화합물을 사용해서 습식법으로 EL층을 형성할 수도 있다. 이와 달리, 저분자의 유기 화합물로 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 EL층을 형성해도 된다.
발광층(113)을, 건식법, 습식법을 막론하고, 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있지만, 실시형태 1에 나타낸 조성물을 사용하여, 습식법으로 발광층(113)을 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 실시형태 1에 나타낸 조성물을, 액적토출 법 또는 스핀코트법 등을 사용해서 도포하고, 그 후에 용매를 제거하면 된다. 용매를 제거하기 위해, 가열처리, 감압 처리, 또는 감압하에서 가열처리를 행하는 방법 등을 사용할 수 있다. 습식법을 사용함으로써 재료 이용 효율을 향상시켜, 발광소자의 제조 비용을 저감할 수 있다.
또한, 전극도, 졸겔법 등의 습식법으로 형성해도 되고, 금속 페이스트를 사용하는 습식법으로 형성해도 된다. 이와 달리, 스퍼터링법이나 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 형성해도 된다.
이때, 본 실시형태에서 설명한 발광소자를 표시장치에 적용하여, 발광소자의 발광층을 각 색상에 따라 선택적으로 형성하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을 액적토출법을 사용해서 형성할 때, 대형 기판이라도 발광층의 각 색상에 대한 발광층의 선택적인 형성이 용이하게 행해질 수 있어, 생산성이 향상된다.
이하, 구체적인 발광소자의 형성방법을 나타낸다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 구성은 다음과 같은 단계, 즉 제1 전극(101)을 건식법인 스퍼터링법에 의해 형성하는 단계와, 정공주입층(111)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 정공수송층(112)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 발광층(113)을 습식법인 액적토출법을 사용하여 형성하는 단계와, 전자수송층(114)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 전자주입층(115)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 제2 전극(102)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법을 사용해서 형성하는 단계에 의해 얻어진다. 이와 달리, 도 1에 도시된 구조는 다음과 같은 단계, 즉 제1 전극(101)을 습식법인 액적토출법에 의해 형성하는 단계와, 정공주입층(111)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 정공수송층(112)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 발광층(113)을 습식법인 액적토출법에 의해 형성하는 단계와, 전자수송층(114)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 전자주입층(115)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 제2 전극(102)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계에 의해 얻어진다. 이때, 상기한 방법에 한정되지 않고, 습식법과 건식법을 적절히 조합한 방법을 사용하여도 된다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 구성을 다음과 같은 단계, 즉 제1 전극(101)을 건식법인 스퍼터링법에 의해 형성하는 단계와, 정공주입층(111) 및 정공수송층(112)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 발광층(113)을 습식법인 액적토출법에 의해 형성하는 단계와, 전자수송층(114) 및 전자주입층(115)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 제2 전극(102)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계에 의해 얻을 수 있다. 즉, 제1 전극(101)이 원하는 형상으로 형성되어 있는 기판 위에, 정공주입층(111)으로부터 발광층(113)까지를 습식법으로 형성하고, 전자수송층(114)으로부터 제2 전극(102)까지를 건식법으로 형성할 수 있다. 이 방법에 의해, 정공주입층(111)으로부터 발광층(113)까지를 대기압에서 형성할 수 있어, 각 색상에 따라 발광층(113)을 용이하게 선택적으로 형성할 수 있다. 또한, 전자수송층(114)으로부터 제2 전극(102)까지는 진공하 에서 연속해서 형성할 수 있다. 따라서, 공정을 간략화할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
일례를 이하에 나타낸다. 제1 전극(101) 위에, 정공주입층(111)으로서 PEDOT/PSS막을 형성한다. PEDOT/PSS는 수용성이기 때문에, 그것의 막을 PEDOT/PSS의 수용액을 사용하여 스핀코트법이나 액적토출법 등에 의해 성막할 수 있다. 정공수송층(112)은 설치하지 않고, 정공주입층(111) 위에 발광층(113)을 설치한다. 발광층(113)은, 이미 형성되어 있는 정공주입층(111)(PEDOT/PSS)을 용해하지 않는 용매(예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 도데실벤젠, 도데실벤젠과 테트랄린의 혼합 용매, 에테르류, 알코올류 등)를 포함하는 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서, 액적토출법에 의해 형성할 수 있다. 다음에 발광층(113) 위에 전자수송층(114)을 형성한다. 전자수송층(114)을 습식법으로 형성하는 경우에는, 이미 형성되어 있는 정공주입층(111) 및 발광층(113)을 용해하지 않는 용매를 사용해서 전자수송층(114)을 형성하지 않으면 안된다. 그 경우, 용매의 선택 범위가 좁아지기 때문에, 건식법을 사용해서 형성하는 것이 더 용이하다. 따라서, 전자수송층(114)으로부터 제2 전극(102)까지를 건식법인 진공증착법을 사용해서 진공하에서 연속해서 형성함으로써, 제조공정을 간략화할 수 있다.
한편,
또한, 도 2에 나타낸 구성은, 상기한 단계와는 반대의 순서로, 제2 전극(102)을 건식법인 스퍼터링 또는 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 전자주입층(115)으로부터 전자수송층(114)을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하는 단계와, 발광층(113)을 습식법인 액적토출법에 의해 형성하는 단계와, 정공수송층(112) 및 정공주입층(111)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 형성하는 단계와, 제1 전극(101)을 습식법인 액적토출법이나 스핀코트법에 의해 에 의해 형성하는 단계에 의해 형성할 수 있다. 이 방법에서는, 제2 전극(102)으로부터 전자수송층(114)까지를 건식법에 의해 진공하에서 연속해서 형성하고, 발광층(113)으로부터 제1 전극(101)까지를 대기압에서 형성할 수 있다. 따라서, 제조공정을 간략화할 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있다. 실시형태 1에서 설명한 조성물은, 증착법 등을 사용해서 형성한 층 위에 도포하는 것이 가능하여, 전술한 제조방법도 허용한다.
이때, 본 실시형태에 있어서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에 발광소자를 제조하고 있다. 한 개의 기판 위에 이러한 발광소자를 복수 제조함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광장치를 제조할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에, 예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광소자를 제조하는 것도 가능하다. 이에 따라, TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조할 수 있다. 이때, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 스태거형의 TFT 또는 역스태거형의 TFT 모두를 사용해도 된다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로는 n채널형 및 p채널형 TFT 모두를 포함해도 되고, 또는 n채널형 또는 p채널형 TFT의 어느 한쪽을 포함하여도 된다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않으며, 비정질 반도체막 또는 결정성 반도체막의 어느 것을 사용해도 된다.
본 발명의 발광소자는, 고효율의 발광이 가능한 유기금속 착체를 포함하기 때문에, 발광 효율이 높다.
또한, 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서 발광소자를 형성했을 경우, 대형 기판이라도 각 색상에 대한 발광층의 선택적 형성이 용이하게 되어, 생산성이 향상된다. 따라서, 본 실시형태에서 설명한 발광소자의 제조방법은 양산성이 우수하다. 또한, 제조 비용을 저감할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태는, 본 발명에 따른 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광소자 (이하, 적층형 소자라고 한다)의 태양에 대해서, 도 3을 참조해서 설명한다. 이 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 갖는 적층형 발광소자이다. 이와 같은 발광 유닛의 구조는 실시형태 2에서 설명한 EL층과 유사한 구성을 사용할 수 있다. 즉, 1개의 발광 유닛을 갖는 발광소자를 실시형태 2에서 설명하였으며, 본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광소자에 대해 설명한다.
도 3에 있어서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502) 사이에는 제1 발광 유닛(511), 전하발생층(513) 및 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 실시형태 2와 동일한 것을 적용할 수 있다. 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)의 구성은 같아도 되고 달라도 된다. 이 구성은 실시형태 2d서 설명한 것과 유사한 것을 적용할 수 있다.
전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함한다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료는 실시형태 2d서 설명하였으며, 유기 화합물과 산화 바나듐, 산화 몰리브덴이나 산화 텅스텐 등의 금속 산화물을 포함한다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(예를 들면, 올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 단, 전자의 수송성보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 전술한 물질 이외의 물질을 사용해도 된다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료는 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동 및 저전류 구동을 실현할 수 있다.
이때, 전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료와, 다른 재료를 포함하는 층을 조합해서 형성해도 된다. 예를 들면, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 한가지 화합물과 전자수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합해서 전하발생층(513)을 형성해도 된다. 이와 달리, 투명 도전막과, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함하는 층을 조합해서 전하발생층(513)을 형성해도 된다.
제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 끼워지는 전하발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502) 사이에 전압을 인가했을 때, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽의 발광 유닛에 정공을 주입할 수 있는 것이면, 어떤 구성이라도 된다. 예를 들면, 도 3에 있어서, 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다도 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하발생층(513)은, 제1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제2 발광 유닛(512)에 정공을 주입한다.
본 실시형태에서는 2개의 발광 유닛을 갖는 발광소자에 대해 설명했지만, 본 발명은, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 대해서도 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광소자와 같이, 2개의 발광 유닛이 전하발생층으로 간막이되도록 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛이 배치될 때, 낮은 전류밀도에서 고휘도 발광을 실현할 수 있으므로, 장수명 발광소자를 구현할 수 있다. 또한, 조명장치에 발광소자를 적용한 경우에는, 전극재료의 저항으로 인한 전압강하를 억제할 수 있으므로, 대면적에 걸쳐 균일한 발광을 실현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능해서 소비 전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광소자로부터 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 발광소자가 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색이 보색인 2개의 발광 유닛을 가질 때, 전체로서 백색을 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 이때, 보색이란, 혼합하면 무채색을 생성할 수 있는 색상을 가리킨다. 즉, 발광색이 보색의 관계에 있는 물질에서 얻어진 빛의 혼합에 의해 백색 발광을 얻을 수 있다. 이것은 3개의 발광 유닛을 갖는 발광소자에도 마찬가지로 적용된다. 예를 들면, 제1 발광 유닛, 제 2 발광 유닛 및 제 3 발광 유닛의 발광색이 각각 적색, 녹색 및 청색일 때, 발광소자에서 전체적으로 백색발광을 얻을 수 있다.
이때, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광소자를 갖는 발광장치에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는, 화소부에 본 발명의 발광소자를 갖는 발광장치에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 이때, 도 4a는 발광장치를 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도4a의 A-A' 및 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다. 이 발광장치는, 발광소자로부터의 발광을 제어하기 위해, 점선으로 표시된 구동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602) 및 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)를 포함하고 있다. 이때, 참조번호 604는 밀봉기판, 참조번호 605는 씰재를 표시하며, 씰재(605)로 둘러싸인 부분은 공간(607)이다.
이때, 리드 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이다. 리드 배선(608)은, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 이때, 도 4a 및 도 4b에는 FPC밖에 도시하고 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선기판(PWB)이 장착되어 있어도 된다. 본 명세서에서 발광장치의 카테고리는, 발광장치 본체 뿐만 아니라, FPC 또는 PWB가 부착된 발광장치도 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대해서 도 4b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 도 4b에는, 구동회로부의 한개인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602) 중의 한 개의 화소가 도시되어 있다.
이때, 소스측 구동회로(601)로서 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 각각의 구동회로부는, CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로 등의 다양한 회로로 형성해도 된다. 본 실시형태에서는, 화소부를 형성한 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 구동회로가 화소부를 형성한 기판 위에 반드시 형성될 필요는 없고, 구동회로를 화소부의 외부에 형성할 수도 있다.
화소부(602)는, 스위칭용 TFT(611)과, 전류제어용 TFT(612)과 전류제어용 TFT(612(이 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 각각 포함하는 복수의 화소를 갖는다. 제1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 절연물(614)은 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호하게 하기 위해, 절연물(614)은 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면을 갖도록 형성된다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연물(614)이 상단부에만 곡률반경(0.2μm∼3μm)을 갖는 곡면을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)은, 빛의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형의 어느 것을 사용하여 형성될 수 있다.
제1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 제1 전극(613)은, 다양한 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 이들의 혼합물 등을 사 용하여 형성될 수 있다. 제1 전극을 양극으로서의 역할을 하는 경우에는, 일함수가 큰(일함수 4.0eV 이상) 금속, 합금, 또는 전기전도성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 사용하여 제 1 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 규소를 함유한
인듐 주석 산화물막, 인듐 아연 산화물막, 질화 티타늄 막, 크롬 막, 텅스텐 막, Zn막, Pt막 등의 단층 막, 또는 질화 티타늄과 알루미늄을 주성분으로 포함하는 막과의 적층체, 또는 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 포함하는 막과 질화 티타늄 막의 3층 구조 등의 적층막을 사용하여 제 1 전극(613)을 형성할 수 있다. 이때, 제 1 전극(613)이 적층구조를 가질 때, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹콘택을 형성하여, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은, 실시형태 1에서 설명한 유기금속 착체를 포함하고 있다. EL층(616)은, 증착 마스크를 사용하는 증착법, 액적토출법, 스핀코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. 또한, EL층(616)을 구성하는 재료로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(예를 들면, 올리고머, 덴드리머를 포함한다)의 어느 것을 사용할 수 있다. 또한, EL층에 사용하는 재료로서는, 유기 화합물 뿐만 아니라, 무기 화합물을 사용해도 된다.
제2 전극(617)은, 다양한 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합 등을 사용하여 형성될 수 있다. 제2 전극이 음극으로서의 역할을 할 때에는, 일함수가 작은(일함수 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 제 2 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 이것의 예로는, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들의 합금(MgAg, AlLi) 등을 들 수 있다. 이때, EL층(616)에서 방출된 빛이 제2 전극(617)을 투과할 때에는, 막두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 규소 또는 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물(IZO), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등의 막)의 적층을 사용하여 제2 전극(617)을 형성할 수 있다.
씰재(605)를 사용하여 밀봉기판(604)을 소자 기판(610)에 부착시킴으로써, 소자 기판(610), 밀봉기판(604) 및 씰재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 위치한다. 이때, 공간(607)은, 불활성 가스(에를 들면, 질소나 아르곤) 등의 충전재나 씰재(605)로 채워진다.
이때, 씰재(605)는 에폭시계 수지이며, 씰재(605)의 재료가 가능한한 수분이나 산소를 투과하지 않는 것이 바람직하다. 밀봉기판(604)으로서는, 유리 기판이나 석영 기판 이외에, 섬유 강화 플라스틱(FRP), 폴리비닐플로라이드(PVF), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 갖는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는 발광 효율이 높은 발광소자를 갖고 있기 때문에, 소비 전력이 저감되고 있다.
또한, 본 발명의 발광장치는 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서 형성할 수 있기 때문에, 이 발광장치는 양산성이 우수하다. 또한, 재료의 이용 효율이 높기 때문에 제조 비용이 저감되어, 저비용의 발광장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치에 대해 설명했지만, 이 발광장치가 패시브 매트릭스형의 발광장치라도 된다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명을 적용한 패시브 매트릭스형의 발광장치를 나타낸 것이다. 도 5a는 발광장치를 나타낸 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 X-Y선을 따라 절단한 단면도이다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극 952와 전극 956 사이에는 EL층(955)이 설치되어 있다. 전극 952의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 설치되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라 한쪽의 측벽과 다른쪽의 측벽 사이의 거리가 좁아지도록 하는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향에서 취한 단면은 사다리꼴 형상이며, 단면의 밑변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향을 향하고 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 단면의 상부 변(절연층(953)의 면 방향과 동일한 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 설치함으로써, 음극을 패터닝할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광장치가 발광 효율이 높은 발광소자를 포함할 때, 이 패시브 매트릭스형 발광장치를 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 습식법으로서 액적토출법을 사용해서 본 발명의 유기금속 착체를 포함하는 층(716)을 형성하는 일 태양을 도 10a 내지 도 10d와 도 11을 참조하여 설명한다. 도 10a∼도 10d는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 발광장치의 발광소 자 부분의 제조공정을 나타낸 것이다.
도 10a에 있어서는, 절연층 719 위에 제1 전극(713)이 형성되고, 제1 전극(713)의 일부를 덮도록 절연층 714가 형성되어 있다. 절연층 714의 개구인 제1 전극(713)의 노출부에, 액적토출장치(730)로부터 액적(731)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(732)을 형성한다. 액적(731)은, 본 발명의 유기금속 착체 및 용매를 포함하는 조성물로서, 제1 전극(713) 위에 적층된다(도 10b 참조). 조성물을 포함하는 층(732)에서 용매를 제거하고, 조성물을 포함하는 층을 고화함으로써, 유기금속 착체를 포함하는 층(716)을 형성한다(도 10c 참조). 용매의 제거는, 건조 또는 가열단계에 의해 행하여도 된다. 또한, 조성물의 토출단계는 감압하에서 행해도 된다.
유기금속 착체를 포함하는 층(716) 위에 제2 전극(717)을 형성하여, 발광소자(718)를 제조한다(도 10d 참조). 이때, 도 10a 및 도 10d에서는, 제1 전극(713)과 제2 전극(717) 사이에 유기금속 착체를 포함하는 층(716)만을 설치한 구성을 나타냈지만, 제1 전극(713)과 유기금속 착체를 포함하는 층(716) 사이에, 다른 재료를 포함하는 층을 형성해도 된다. 실시형태 1에서 설명한 것과 같이, 본 발명의 유기금속 착체는 알코올에 용해가능하기 때문에, 용매로서 알코올을 사용한 조성물을 사용한 경우, 발광소자의 EL층을 적층할 수 있다. 또한, 유기금속 착체를 포함하는 층(716)과 제2 전극(717) 사이에 다른 재료를 포함하는 층을 형성해도 된다.
본 실시형태에서 설명한 것과 같이 유기금속 착체를 포함하는 층(716)을 액적토출법으로 형성하면, 층을 형성하려는 영역에 조성물을 선택적으로 토출할 수 있으므로, 재료의 손실을 삭감할 수 있다. 또한, 형상을 가공하기 위한 포토리소그래피 공정 등도 필요가 없기 때문에, 공정도 간략화하고, 저비용화를 달성할 수 있다.
본 실시형태에서 사용되는 액적토출수단은, 조성물의 토출구를 갖는 노즐이나, 1개 또는 복수의 노즐을 구비한 헤드 등의 액적을 토출하는 전반적인 장치이다.
액적토출법에 사용되는 액적토출장치의 일 태양을 도 11에 나타낸다. 액적토출수단(1403)의 각각의 헤드 1405 및 1412는 제어 수단(1407)에 접속되고, 이 제어수단(1407)이 컴퓨터(1410)에 의해 제어되어, 미리 프로그래밍된 패턴을 묘화할 수 있다. 묘화하는 타이밍은, 예를 들면, 기판(1400) 위에 형성된 마커(1411)에 근거하여 결정되어도 된다. 이와 달리, 기판(1400)의 테두리를 기준으로 해서 기준점을 확정하도록 하여도 된다. 기준점을 촬상수단(1404)으로 검출하고, 화상처리수단(1409)에 의해 디지털 신호로 변환한다. 그후, 이 디지털 신호를 컴퓨터(1410)에서 인식한 후, 제어신호를 발생시켜 제어수단(1407)으로 보낸다. 촬상수단(1404)으로서는, 전하결합소자(CCD)나 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 물론, 기판(1400) 위에 형성되어야 할 패턴에 대한 정보는 기억매체(1408)에 격납되고, 이 정보를 기초로 해서 제어수단(1407)에 제어신호를 보내, 이 정보에 근거하여 액적토출수단(1403)의 각각의 헤드 1405 및 헤드 1412가 개별적으로 제어될 수 있다. 토출할 재료는, 재료공급원 1413 및 재료공급원 1414로부터 배관을 통해 헤드 1405 및 헤드 1412에 각각 공급된다.
헤드 1405 내부에는, 점선 1406으로 표시된 것과 같이 액상의 재료로 충전된 공간과, 토출구인 노즐이 존재한다. 도시하지는 않지만, 헤드 1412의 내부 구조는 헤드 1405의 내부 구조와 유사하다. 헤드 1405와 헤드 1412의 노즐 크기를 서로 다르게 하면, 다른 재료를 다른 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 각각의 헤드는 복수 종의 발광 재료를 토출하여 묘화할 수 있다. 넓은 영역에 묘화하는 경우에는, 스루풋을 향상시키기 위해 복수의 노즐에서 같은 재료를 동시에 토출하여, 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드 1405 및 헤드 1412가 기판 위를 도 11에 화살표로 표시된 방향으로 자유롭게 주사하여, 묘화할 영역을 자유롭게 설정할 수 있다. 따라서, 복수의 동일한 패턴을 1매의 기판 위에 묘화할 수 있다.
조성물을 토출하는 단계는 감압 하에서 행해도 된다. 또한, 조성물이 토출될 때 기판을 가열하고 있어도 된다. 조성물을 토출한 후, 건조단계와 소성단계의 한쪽 또는 양쪽을 행한다. 건조단계와 소성단계는 모두 가열처리이지만, 그들의 목적, 온도 및 시간이 다른 것이다. 예를 들면, 건조는 80∼100℃에서 3분간 행하고, 소성은 200∼550℃에서 15분간∼60분간 행한다. 건조단계 및 소성단계는, 상압하 또는 감압하에서, 레이저광의 조사, 순간 열 어닐, 가열로를 사용한 가열 등에 의해 행한다. 이때, 이 가열처리를 행하는 타이밍과, 가열처리의 회수는 특별히 한정되지 않는다. 건조단계와 소성단계를 양호하게 행하기 위한 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
이때, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 4에서 설명한 발광장치를 포함하는 본 발명의 전자기기에 대해 설명한다. 본 발명의 전자기기는, 실시형태 1에서 설명한 유기금속 착체를 사용해서 제조된 발광소자를 갖는 표시부를 갖는다. 또한, 본 발명의 전자기기는 소비 전력이 저감된 표시부를 갖는다.
본 발명의 유기금속 착체를 사용해서 제조된 발광소자를 갖는 전자기기의 예로는, 비디오 카메라 또는 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(예를 들면, 카 오디오 컴포넌트 및 오디오 컴포넌트), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(예를 들면, 모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 리더), 기록매체를 구비한 화상 재생장치(구체적으로는 디지털 다기능 디스크(DVD) 등의 기록매체를 재생할 수 있으며, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전자기기의 구체적인 예를 도 6a 내지 도 6d에 나타낸다.
도 6a는 본 발명에 따른 텔레비젼 장치로서, 샤시(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비젼 장치에 있어서, 표시부(9103)는, 실시형태 2 및 3에서 설명한 것과 같은 발광소자와 유사한, 매트릭스 모양으로 배열된 발광소자를 포함한다. 이 발광소자는 높은 발광 효율을 갖는다. 그 발광소자를 포함하는 표시부(9103)도 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 텔레비젼 장치는 소비전력이 낮다. 이러한 특징에 의해, 텔레비젼 장치의 전원회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 샤시(9101)와 지지대(9102) 를 소형 경량화할 수 있다. 본 발명에 따른 텔레비젼 장치에서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 주거환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6b는 본 발명에 따른 컴퓨터를 나타낸 것으로, 본체(9201), 샤시(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시형태 2 및 3에서 설명한 발광소자와 유사한, 매트릭스 모양으로 배열된 발광소자를 포함한다. 이 발광소자는 높은 발광 효율을 갖는다. 그 발광소자를 포함하는 표시부(9203)도 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 이 컴퓨터는 소비전력이 낮다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에 있어서, 전원회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9201)와 샤시(9202)를 소형 경량화할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터에서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6c는 본 발명에 따른 휴대전화를 나타낸 것으로, 본체(9401), 샤시(9402), 표시부(9403), 음성입력부(9404), 음성출력부(9405), 조작 키(9406), 외부접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시형태 2 및 3에서 설명한 발광소자와 유사한, 매트릭스 모양으로 배열된 발광소자를 포함한다. 이 발광소자는 높은 발광 효율을 갖는다. 그 발광소자를 포함하는 표시부(9403)도 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 이 휴대전화는 소비전력이 낮다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에 있어서 전원회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9401)나 샤시(9402)를 소형 경량화할 수 있다. 본 발명 에 따른 휴대전화에서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6d는 본 발명에 따른 카메라로서, 본체(9501), 표시부(9502), 샤시(9503), 외부 접속 포트(9504), 리모트콘트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작 키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시형태 2 및 3에서 설명한 발광소자와 유사한, 매트릭스 모양으로 배열된 발광소자를 포함한다. 이 발광소자는, 발광 효율이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 그 발광소자를 포함하는 표시부((9502)도 유사한 특징을 갖는다. 따라서, 이 카메라는 소비 전력이 낮다. 이러한 특징에 의해, 카메라에 있어서 전원회로를 대폭 삭감 또는 축소할 수 있으므로, 본체(9501)를 소형 경량화할 수 있다. 본 발명에 따른 카메라에서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 매우 넓어, 이 발광장치를 다양한 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 발광소자를 사용함으로써, 저소비 전력을 갖는 표시부를 포함하는 전자기기를 제공하는 것이 가능해 진다. 또한, 발광소자를 포함하는 본 발명의 전자기기는 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서 제조되므로, 양산성이 우수하다. 또한, 재료 이용 효율이 높기 때문에 제조 비용이 저감되어, 저비용의 전자기기를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는 조명장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명의 발광소자를 조명장치로서 사용하는 일 태양을, 도 7을 사용하여 설명한다.
도 7은, 본 발명의 발광장치를 백라이트로서 사용한 액정표시장치의 일례이다. 도 7에 나타낸 액정표시장치는, 샤시 901, 액정층(902), 백라이트(903) 및 샤시 904를 갖는다. 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는 백라이트(903)로서 사용되고, 단자(906)를 통해 전류가 공급되고 있다.
본 발명의 발광장치를 액정표시장치의 백라이트로서 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는 면발광 영역을 갖는 조명장치이며, 이 발광 영역을 용이하게 증가시킬 수 있으므로, 백라이트가 더 큰 발광 면적을 갖고 액정표시장치도 더 큰 표시 면적을 갖는 것이 가능하게 된다. 더구나, 본 발명의 발광장치는 박형이고 저소비 전력이기 때문에, 표시장치의 박형화와 저소비 전력화도 가능해 진다. 또한, 본 발명의 발광장치는, 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서 형성되어 있기 때문에, 양산성이 우수하다. 또한, 재료 이용 효율이 높기 때문에, 제조 비용이 저감되어, 저비용의 발광장치를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 발광장치를 적용한 액정표시장치도 유사한 특징을 갖는다.
도 8은, 본 발명의 발광장치를 조명장치인 전기스탠드로서 사용한 예를 나타낸 것이다. 도 8에 나타낸 전기스탠드는 샤시(2001)와 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 본 발명의 발광장치가 이용되고 있다. 본 발명의 발광장치는 고휘도로 발광이 가능하기 때문에, 정교한 수작업을 할 때 손을 밝게 비추는 것이 가능하다. 본 발명의 발광장치는 실시형태 1에서 설명한 조성물을 사용해서 제조되므 로, 양산성이 우수하다. 또한, 재료 이용 효율이 높기 때문에 제조 비용이 저감되어, 저비용의 발광장치를 얻을 수 있다.
도 9는, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명장치(3001)로서 사용한 예를 나타낸 것이다. 본 발명의 발광장치는 더 큰 발광 면적을 가질 수 있기 때문에, 본 발명의 발광장치는 더 큰 발광 면적을 갖는 조명장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는, 박형이고 저소비 전력이기 때문에, 본 발명의 발광장치는 박형 및 저소비 전력을 갖는 조명장치로서 사용하는 것이 가능해 진다. 본 발명에 따른 발광장치를 실내의 조명장치(3001)로서 사용한 방에, 도 6a를 참조하여 설명한 것과 같은 본 발명에 따른 텔레비젼 장치를 배치하면, 공용방송과 영화를 시청할 수 있다. 이러한 경우, 양 장치는 저소비 전력이므로, 전기요금을 걱정하지 않고, 밝은 방에서 박력이 있는 영상을 시청할 수 있다.
[실시예 1]
<<합성예 1>>
본 합성예 1에서는, 실시형태 1에서 설명한 구조식 (147)로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체인, 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)])의 구체적인 합성예를 설명한다.
Figure 112009074066512-PCT00049
<스텝 1; 2,3,5-트리페닐피라진(약칭: Htppr)의 합성>
우선, 질소 분위기에서, 페닐 리튬의 디부틸 에테르 용액((주)Wako Pure Chemical사제, 2.1mol/L) 5.5mL과 디에틸 에테르 50mL을 혼합하였다. 그후, 얼음 냉각하면서, 이 용액에 2,3-디페닐피라진 2.43g을 적하하고, 혼합물을 실온에서 24시간 교반하였다. 이 혼합물에 물을 가하고, 디에틸 에테르로 유기층을 추출하였다. 추출된 유기층을 물로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조하였다. 건조후, 유기층에 활성 이산화 망간을 과잉으로 가하여, 이 혼합물을 여과하였다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔류물을 에탄올로 재결정함으로써, 피라진 유도체 Htppr를 얻었다(황색 분말, 수율 56%). 스텝 1의 합성 스킴을 하기 (a-1)에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00050
<스텝 2; 디-μ-클로로-비스[비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)](약칭: [Ir(tppr)2Cl]2)의 합성>
다음에, 2-에톡시에탄올 30mL과 물 10mL의 혼합 용매에, 상기 스텝 1에서 얻은 피라진 유도체인 Htppr 1.08g과, 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Sigma-Aldrich사제)을 0.73g 혼합하였다. 이 혼합물을 질소 분위기에서 16시간 환류하였다. 석출된 분말을 여과하고, 에탄올, 디에틸 에테르, 이어서 헥산으로 세정함으로써, 복핵 착체 [Ir(tppr)2Cl]2을 얻었다(오렌지색 분말, 수율 97%). 스텝 2의 합성 스킴을 하기 (b-1)에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00051
<스텝 3; 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]의 합성>
먼저, 2-에톡시에탄올 25mL, 상기 스텝 2에서 얻은 복핵 착체 [Ir(tppr)2Cl]2 0.40g, 디피바로일메탄 0.14mL 및 탄산 나트륨 0.25g을 환류관을 붙인 가지 플라스크에 넣고, 플라스크 내부의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그후, 마이크로파(2.45GHz, 150W)를 15분간 조사하여, 반응시켰다. 반응 용액을 여과하고, 얻어진 여과액을 에탄올로 재결정하였다. 얻어진 적색 분말을 에탄올, 이어서 디에틸 에테 르로 세정함으로써, 본 발명의 유기금속 착체인 [Ir(tppr)2(dpm)]을 얻었다(수율 75%). 이때, 마이크로파의 조사를 위해, 마이크로파 합성장치(CEM사제, Discover)를 사용하였다. 스텝 3의 합성 스킴을 하기 (c-1)에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00052
상기 스텝 3에서 얻어진 적색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타내며, 1H NMR 스펙트럼을 도 12에 나타낸다. 이 분석 결과로부터, 본 합성예 1에서, 상기한 구조식 (147)로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체 인 [Ir(tppr)2(dpm)]가 얻어지는 것을 알 수 있었다.
1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR. δ(CDCl3): 1.02(s,18H), 5.64(s,1H), 6.51(m,4H), 6.64(m,2H), 6.92(d,2H), 7.44-7.56(m,12H), 7.80(brs,4H), 8.06(d,4H), 8.86(s,2H).
또한, 얻어진 본 발명의 유기금속 착체 [Ir(tppr)2(dpm)]의 분해온도를 고진공 차동형 시차 열저울(Bruker AXS 주식회사제, TG-DTA2410SA)에 의해 측정하였다. 온도 상승속도는 10℃/min이었으며, 상압 상태에서 승온하였다. 327℃에서 5%의 중량감소가 보여, [Ir(tppr)2(dpm)]가 양호한 내열성을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
[Ir(tppr)2(dpm)]의 흡수 스펙트럼을, 실온에서 디클로로메탄 용액(0.094mmol/L)을 사용하여, 자외 가시 분광광도계(JASCO사제, V550)에 의해 측정하였다. 또한, [Ir(tppr)2(dpm)]의 발광 스펙트럼을, 실온에서 탈기한 디클로로메탄 용액(0.33mmol/L)을 사용하여, 형광 광도계((주)Hamamatsu Photonics제, FS920)에 의해 측정하였다. 여기 파장은 465nm이었다. 측정 결과를 도 13에 나타내는데, 이때 횡축은 파장을 표시하고, 종축은 몰 흡광계수 및 발광 강도를 표시한다.
도 13에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 유기금속 착체 [Ir(tppr)2(dpm)]은, 630nm에 발광 피크를 갖고 있고, 용액으로부터는 적색의 발광이 관측되었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 실시형태 1에서 서술한 것과 같은 피라진 골격을 갖는 유기금속 착체의 용해성을 평가하였다. 평가는, 각종 용매에 대한 용해도를 조사하는 것에 의해 행하였다. 용매는, 알코올인 2-에톡시에탄올, 이소프로판올 및 에탄올, 에테르인 디옥산, 방향 고리를 갖지 않는 유기 용매인 클로로포름이나 디메틸포름아미드(DMF), 방향족 탄화수소계의 용매인 톨루엔을 사용하였다.
실시형태 1에서 개시한 착물 중에서, 실시예 1에서 합성한 구조식 (147)로 표시되는 [Ir(tppr)2(dpm)]을 평가 대상으로 선택하였다. 그것의 용해도를 조사하였다.
Figure 112009074066512-PCT00053
샘플의 용해도 시험 결과를 하기 표 1에 나타낸다. 표 1에서는, 용해도 x(g/L)가 x<0.6인 것을 X, 0.9>x≥0.6인 것을 삼각형, 1.2>x≥0.9인 것을 원, x≥1.2인 것을 이중 원으로 표시하고 있다.
[표 1]
Figure 112009074066512-PCT00054
실시예 1에서 합성한 구조식 (147)로 표시되는 [Ir(tppr)2(dpm)]은 높은 용해도를 갖고 있다. [Ir(tppr)2(dpm)]은 알코올인 2-에톡시에탄올, 이소프로판올 및 에탄올에 대해서는 충분히 높은 용해성(0.6g/L 이상)을 나타냈다. 특히, [Ir(tppr)2(dpm)]가 2-에톡시에탄올에 대해서는, 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 따라서, [Ir(tppr)2(dpm)]은 습식법에 의해 제조되는 발광소자에 사용되는 도포용 조성물에 바람직하게 사용된다.
또한, 구조식 (147)로 표시되는 [Ir(tppr)22(dpm)]은, 에테르인 디옥산에 대해서도 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, [Ir(tppr)22(dpm)]은 방향 고리를 갖지 않는 유기 용매인 클로로포름과 메틸포름아 미드(DMF)에 대해서도 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, [Ir(tppr)22(dpm)]은 방향족 탄화수소계의 용매인 톨루엔에 대해서도 충분하게 높은 용해성(0.6g/L 이상)을 갖는다. 따라서, 구조식 (147)로 표시되는 [Ir(tppr)2(dpm)]은 많은 종류의 용매에 대해 용해성을 나타내기 때문에, [Ir(tppr)2(dpm)]은 도포용 조성물에 바람직하게 사용된다.
전술한 것과 같이, 일반식 (L1)으로 표시되는 배위자를 도입할 때 용해성이 높아진다는 것을, 본 발명자들이 발견하였다. 특히, 방향 고리를 갖지 않는 용매(예를 들면, 알코올류)에 대한 용해도가 향상되는 현상은 매우 특징적이다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 본 발명의 유기금속 착체를 사용한 발광소자에 대해 설명한다.
<<용액 A의 제조>>
우선, 2-메톡시 에탄올(Kanto Chemical사제) 20mL에, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(Chemipro Kasei사제, 승화 정제품)(약칭: BAlq)을 0.305g, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(Tokyo Chemical사제)(약칭: TPD)을 0.0151g, 실시예 1에서 합성한 Ir(tppr)2(dpm)을 0.029g 용해시켜, 본 발명의 유기금속 착체를 포함하는 용액 A를 제조하였다. 이때, 용액 A는, 스핀코트를 행하기 직전에 1시간 동안 산소 제거를 목적으로 아르곤에 의한 버블링을 행하였다. 또한, 성막 사용할 때까지, 샘플병에 든 용액 A를 75℃로 설정한 오븐(대기압)에서 보온하였다. BAlq, TPD 및 Ir(tppr)2(dpm)의 구조식을 하기에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00055
<<용액 B의 제조>>
1,4-디옥산(탈수)(Kanto Chemical사제) 40mL에, 폴리비닐카바졸(Sigma-Aldrich제, Mw=1100000)(약칭: PVK)을 0.10g과, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(Cehmipro Kasei사제, 승화 정제품)(약칭:NPB)을 0.0255g 용해시킴으로써, 용액 B를 제조하였다. PVK 및 NPB의 구조식을 하기에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00056
<발광소자 1의 제조>
우선, 110nm의 막두께로 인듐 주석 규소 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판을 준비하였다. ITSO 표면은, 표면의 2mm×2mm의 영역이 노출하도록 폴리이미드막으로 덮었다. 이때, ITSO는 발광소자의 양극으로서 기능한다. 이 기판 위에 발광소자를 형성하기 위한 사전처리로서, 우선, 물과 2-에톡시에탄올을 3:2의 체적비로 혼합한 혼합액을 ITSO 위에 적하하고, ITSO를 혼합액으로 스핀코트하였다.
다음에, PEDOT/PSS(H.C.Starck GmbH제, AI4083sp.gr) 15mL과 2-에톡시에탄올 10mL을 혼합하여 혼합 용액을 조제하고, 이 혼합 용액을 ITSO 위에 적하하였다. 직후에, 2000rpm의 회전속도에서로 60초 동안, 이어서 3000rpm의 회전속도에서 10초 동안 혼합 용액으로 ITSO를 스핀코트하였다. 그후, 기판 단부를 닦아내어 ITSO에 접속되어 있는 단자를 노출시킨 후, 로터리 펌프로 감압한 진공건조기 내에서 110℃에서 2시간 동안 소성하여, ITSO 위에 정공주입층으로서 PEDOT/PSS의 막을 50nm의 막두께로 성막하였다.
다음에, PEDOT/PSS 위에, 이전에 제조한 용액 B를, 글로브박스 내(산소 농도 20ppm 이하, 수분 농도 5ppm 이하)에서, 스핀코트하였다. 스핀코트는, 우선 300rpm의 회전속도에서 2초간 행하고, 이어서 2000rpm의 회전속도에서 60초간 행하고, 2500rpm의 회전속도에서 10초간 행하였다. 그후, 기판 단부를 닦아내어 ITSO에 접속되어 있는 단자를 노출시킨 후, 로터리 펌프로 감압한 진공건조기 내에서 120℃에서 1시간 동안 진공가열 건조를 행하여, 정공수송층을 형성하였다. 이때, 용액 B를 사용해서 상기한 성막 조건에서 유리 기판 위에 성막화였을 때, 표면 형상 측정장치(Ulvac사제, DEKTAK V200Si)로 측정한 바, 막두께가 15nm인 것으로 밝혀졌다.
다음에, PEDOT/PSS 및 PVK/NPB이 성막된 기판을, 대기에 노출시키지 않고, 글로브박스(산소 농도 10ppm 이하, 수분 농도 2ppm 이하) 내에 배치한 후, 정공수송층 위에 용액 A를 스핀코트하였다. 스핀코트는, 우선 300rpm의 회전속도에서 2초간 행하고, 이어서 500rpm의 회전속도에서 60초간 행하고, 2500rpm의 회전속도에서 10초간 행하였다. 그후, 기판 단부를 닦아내어 ITSO에 접속하고 있는 단자를 노출시킨 후, 로터리 펌프로 감압한 진공건조기 내에서 100℃에서 1시간 동안 진공가열 건조를 행하여, 발광층을 형성하였다. 이때, 용액 A를 사용해서 상기한 성막 조건에서 유리 기판 위에 성막한 후, 표면 형상 측정장치(Ulvac사제, DEKTAK V200Si)로 측정한 바, 막두께는 40nm인 것으로 밝혀졌다.
다음에, 상기한 기판을 대기에 노출시키지 않고 진공증착장치 내에 배치하고, 발광층이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 기판을 진공증착장치 내부의 홀더에 고정하였다.
진공증착장치 내부를 10-4Pa로 감압한 후, 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq)을 10nm의 두께를 갖도록 증착함으로써, 제1 전자수송층을 형성하였다. 제1 전자수송층 위에, 바소펜안트롤린(약칭: BPhen)을 20nm의 두께를 갖도록 증착함으로써, 제2 전자수송층을 형성하였다. 더구나, 제2 전자수송층 위에, 불화 리튬(LiF)을 1nm의 두께를 갖도록 증착함으로써, 전자주입층을 형성하였다. 마지막으로, 음극으로서 알루미늄을 200nm의 두께를 갖도록 성막하였다. 이에 따라, 본 발명의 발광소자 1을 제조하였다. 이때, 전술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항가열법을 사용하였다. BPhen의 구조식을 하기에 나타 낸다.
Figure 112009074066512-PCT00057
<발광소자 1의 동작 특성>
이상에서 얻어진 발광소자 1을, 질소 분위기의 글로브박스 내에서, 발광소자 1이 대기에 노출되지 않도록 봉지하였다. 그후, 이 발광소자 1 의 동작 특성을 측정하였다. 이때, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광소자 1에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광소자 1의 발광 스펙트럼을 도 14에 나타낸다.
발광소자 1의 휘도가 1025cd/m2일 때, CIE 색도좌표는 x=0.66이고 y=0.34이었으며, 발광색은 적색이었고, 전류 효율은 3.2cd/A이었다. 또한, 발광소자 1의 휘도 1025cd/m2일 때의, 전압은 12.0V, 전류밀도는 31.9mA/cm2이었으며, 파워 효율은 0.8lm/W이었다. 도 14에 도시된 것과 같이, 발광 피크에 대응하는 파장은 618nm이었다.
따라서, 본 발명에 따르면, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물을 사용함으로써, 유기 화합물을 포함하는 층 위에, 습식법을 사용해서 층을 더 형성할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 특히, 본 실시형태에서 나타낸 것과 같이, 알코올에 불용인 층(본 실시형태에서는 정공수송층)을 습식법으로 형성한 후, 그 층 위에, 알코올을 사용한 본 발명의 조성물을 습식법에 의해 도포함으로써, 습식법을 사용한 적층이 실현 가능해진다. 따라서, 본 발명의 조성물을 사용한 발광소자의 제조방법은 양산성이 우수하고, 공업화에 적합하다. 또한, 재료 이용 효율이 높아, 제조 비용을 저감할 수 있다.
[실시예 4]
<<합성예 2>>
본 합성예 2에서는, 실시형태 1에서 설명한 구조식 (148)로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체인 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(피바로일트리플루오로아세토나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(pFac)])의 합성예를 구체적으로 예시한다.
Figure 112009074066512-PCT00058
<비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(피바로일트리플루오로아세토나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(pFac)]의 합성>
우선, 2-에톡시에탄올 25mL, 전술한 합성예 1에 있어서의 스텝 2에서 얻은 복핵 착체인 [Ir(tppr)2Cl] 20.45g, 피바오일트리플루오로아세톤 0.14mL 및 탄산 나트륨 0.29g을, 환류관을 붙인 가지 플라스크에 넣고, 플라스크 내부의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)을 20분간 조사하여, 반응시켰다. 반응 용액에 디클로로메탄을 첨가해서 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여, 오렌지색 분말을 석출시켰다. 이 분말을 여과하고, 에탄올, 이어서 에테르로 세정함으로써, 본 발명의 유기금속 착체인 [Ir(tppr)2(pFac)]을 얻었다(수율 76%). 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (c-2)에 나타낸다.
Figure 112009074066512-PCT00059
이때, 상기 스텝에서 얻어진 오렌지색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타내고, 1H-NMR 스펙트럼을 도 15에 나타낸다. 이것으로부터, 본 합성예 2에 있어서 상기한 구조식 (148)로 표시되는 본 발명의 유기금속 착체인 [Ir(tppr)2(pFac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR. δ(CDCl3): 1.06(s,9H), 5.88(s,1H), 6.45(d,2H), 6.54(dt,2H), 6.67(m,2H), 6.92(d,2H), 7.48-7.57(m,12H), 7.82(m,4H), 8.08(ddd,4H), 8.75(s,1H), 8.92(s,1H).
다음에, 실온에서 디클로로메탄 용액(0.090mmol/L)을 사용하여, 자외 가시 분광광도계(JASCO사제, V550)에 의해 [Ir(tppr)2(pFac)]의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 또한, 실온에서 탈기한 디클로로메탄 용액(0.31mmol/L)을 사용하여, 형광광도계(Hamamatsu Photonics사제, FS920)로 [Ir(tppr)2(pFac)]의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 측정 결과를 도 16에 나타내는데, 이때 횡축은 파장을 표시하고, 종축은 몰 흡광계수 및 발광 강도를 표시한다.
도 16에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 유기금속 착체 [Ir(tppr)2(pFac)]은 610nm에서 발광 피크를 갖고, 용액으로부터는 오렌지색의 발광이 관측되었다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 실시형태 1에서 서술한 것과 같은 피라진 골격을 갖는 유기금속 착체의 용해성을 평가하였다. 평가는, 각종 용매에 대한 용해도를 조사하는 것에 의해 행하였다. 용매는, 에테르인 디옥산, 방향 고리를 갖지 않는 유기 용매인 클로로포름이나 디메틸포름아미드(DMF), 방향족 탄화수소계의 용매인 톨루엔을 사용하였다.
실시형태 1에서 개시한 착물 중에서, 실시예 4에서 합성한 구조식 (148)로 표시되는 [Ir(tppr)2(pFac)]을 평가 대상으로 하여 선택하였다. 그것의 용해도를 조사하였다.
Figure 112009074066512-PCT00060
샘플의 용해도 시험 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 표 2에서는, 용해도 x(g/L)가, x<0.6인 것을 X, 0.9>x≥0.6인 것을 삼각형, 1.2>x≥0.9인 것을 원, x≥1.2인 것을 2중 원으로 표시하고 있다.
[표 2]
Figure 112009074066512-PCT00061
실시예 4에서 합성한 구조식 (148)로 표시되는 [Ir(tppr)2(pFac)]은 용해도가 높아, 습식법에 의해 제조된 발광소자에 사용되는 도포용 조성물에 사용하는데 바람직하다.
구체적으로는, 구조식 (148)로 표시되는 [Ir(tppr)2(pFac)]은, 에테르인 디옥산에 대해서도 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, [Ir(tppr)2(pFac)]은 방향 고리를 갖지 않는 유기 용매인 클로로포름이나 디메틸포름아미드(DMF)에 대해서도 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, [Ir(tppr)2(pFac)]은 방향족 탄화수소계의 용매인 톨루엔에 대해서도 대단히 높은 용해성(1.2g/L 이상)을 나타내고 있다. 따라서, 구조식 (148)로 표시되는 [Ir(tppr)2(pFac)]은 많은 종류의 용매에 대해 용해성을 나타내기 때문에, [Ir(tppr)2(pFac)]은 도포용 조성물에 바람직하게 사용된다.
전술한 것과 같이, 일반식 (L1)으로 표시되는 배위자를 도입함으로써 용해성이 높아지는 것을, 본 발명자들이 발견하였다.
본 출원은 2007년 5월 18일자 일본특허청에 출원된 일본 특허출원 2007-133341호에 근거한 것으로, 이 특허출원의 전체내용은 참조를 위해 본 발명에 포함된다.
* 참조부호의 설명 *
100 기판, 101 제1 전극, 102 제2 전극, 103 EL층, 111 정공주입층, 112 정공수송층, 113 발광층, 114 전자수송층, 115 전자주입층, 501 제1 전극, 502 제2 전극, 511 제1 발광 유닛, 512 제2 발광 유닛, 513 전하발생층, 601 구동회로부(소스측 구동회로), 602 화소부, 603 구동회로부(게이트측 구동회로), 604 밀봉기판, 605 씰재, 607 공간, 608 배선, 609 플렉시블 프린트 서킷(FPC), 610 소자 기판, 611 스위칭용 TFT, 612 전류제어용TFT, 613 제1 전극, 614 절연물, 616 EL층, 617 제2 전극, 618 발광소자, 623 n채널형 TFT, 624 p채널형 TFT, 713 제1 전극, 714 절연 층, 716 유기금속 착체를 포함하는 층, 717 제2 전극, 718 발광소자, 719 절연층, 730 액적토출장치, 731 액적, 732 조성물을 포함하는 층, 901 샤시, 902 액정층, 903 백라이트, 904 샤시, 905 드라이버 IC, 906 단자, 951 기판, 952 전극, 953 절연층, 954 격벽층, 955 EL층, 956 전극, 1400 기판, 1403 액적토출수단, 1404 촬영수단, 1405 헤드, 1406 점선, 1407 제어 수단, 1408 기억매체, 1409 화상처리수단, 1410 컴퓨터, 1411 마커, 1412 헤드, 1413 재료공급원, 1414 재료공급원, 2001 샤시, 2002 광원, 3001 조명장치, 9101 샤시, 9102 지지대, 9103 표시부, 9104 스피커부, 9105 비디오 입력 단자, 9201 본체, 9202 샤시, 9203 표시부, 9204 키보드, 9205 외부 접속 포트, 9206 포인팅 디바이스, 9401 본체, 9402 샤시, 9403 표시부, 9404 음성입력부, 9405 음성출력부, 9406 조작 키, 9407 외부 접속 포트, 9408 안테나, 9501 본체, 9502 표시부, 9503 샤시, 9504 외부접속 포트, 9505 리모트콘트롤 수신부, 9506 수상부, 9507 배터리, 9508 음성입력부, 9509 조작 키, 9510 접안부

Claims (17)

  1. 일반식 (G1)으로 표시되는 유기금속 착체:
    Figure 112009074066512-PCT00062
    식 중에서, Ar는 아릴렌기를 표시하고,
    R1은 알킬기 또는 아릴기를 표시하며,
    R2는 수소, 알킬기 또는 아릴기 중 어느 하나를 표시하고,
    R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며,
    R2과 R3은 서로 결합하여 지환을 형성하고,
    M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시하며,
    상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이고,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
  2. 제 1항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  3. 제 1항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  4. 제 1항에 있어서,
    R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 M이 이리듐 또는 백금인 유기금속 착체.
  6. 제 1항에 기재된 유기금속 착체와 용매를 포함하는 조성물.
  7. 한 쌍의 전극과,
    상기 한 쌍의 전극 사이에, 청구항 1에 기재된 유기금속 착체를 갖는 발광소자.
  8. 일반식 (G2)로 표시되는 유기금속 착체:
    Figure 112009074066512-PCT00063
    식 중에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고,
    R2은 수소, 알킬기, 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하며,
    R3은 수소 또는 알킬기를 표시하고,
    R2과 R3은 서로 결합하여, 지환을 형성하며,
    R4∼R7은, 각각, 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시하고,
    M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시하며,
    상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이고,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
  9. 제 8항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖 는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  10. 제 8항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  11. 제 8항에 있어서,
    R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 M이 이리듐 또는 백금인 유기금속 착체.
  13. 일반식 (G3)로 표시되는 유기금속 착체:
    Figure 112009074066512-PCT00064
    식 중에서, R1은 알킬기, 또는 페닐기 또는 치환기를 갖는 페닐기 중 어느 하나를 표시하고,
    R3은 수소 또는 알킬기를 표시하며,
    R4∼R12은 수소, 알킬기, 할로겐기, 할로알킬기, 알콕시기 또는 알콕시카르보닐기 중 어느 하나를 표시하고,
    M은 중심 금속이며, 제9족에 속하는 원소 또는 제10족에 속하는 원소를 표시하며,
    상기 M이 제9족에 속하는 원소인 경우 n=2이며, 상기 M이 제10족에 속하는 원소인 경우 n=1이고,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시한다.
  14. 제 13항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  15. 제 13항에 있어서,
    R21 및 R22의 한쪽은, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하고, 다른 쪽은, 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 할로알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  16. 제 13항에 있어서,
    R21 및 R22은, 각각, 3 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 분기를 갖는 알킬기를 표시하는 유기금속 착체.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 M이 이리듐 또는 백금인 유기금속 착체.
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