KR20120094838A - 복소환 화합물 - Google Patents

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KR20120094838A
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야스시 키타노
사토코 시타가키
노부하루 오사와
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 이용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공한다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물을 제공한다. 식 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고, R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
[일반식 (G1)]
Figure pat00087

Description

복소환 화합물{HETEROCYCLIC COMPOUND}
본 발명은, 복소환 화합물에 관한 것이다. 특히, 유기 일렉트로루미네선스(EL：Electroluminescence)를 이용한 발광 소자에 이용할 수 있는 복소환 화합물에 관한 것이다.
근년, EL을 이용한 발광 소자의 연구개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 간에 발광 물질을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자기 발광형이기 때문에, 액정 디스플레이에 비해 화소의 시인성이 높고, 백 라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있고, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 생각되고 있다. 또한, 이러한 발광 소자는 박형 경량으로 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나이다.
이들 발광 소자는 막상(膜狀)으로 형성하는 것이 가능하기 때문에, 면상(面狀)으로 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 면상 발광을 이용한 대면적의 소자를 용이하게 형성할 수 있다. 이것은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원, 혹은 형광 등으로 대표되는 선광원에서는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용가치도 높다.
그 일렉트로루미네선스를 이용한 발광 소자는 발광 물질이 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라 크게 나눌 수 있다. 발광 물질에 유기 화합물을 이용하고, 한 쌍의 전극간에 이 유기 화합물을 포함하는 층을 형성한 유기 EL 소자의 경우, 발광 소자에 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 주입한 전자 및 정공이 발광성 유기 화합물을 여기 상태에 이르게 하고, 여기된 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻는 것이다.
유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 가능하고, 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광이 형광, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광이 인광이라고 불린다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그 통계적인 생성 비율은, S*：T* = 1：3이라고 생각되고 있다.
일중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 칭함)은 실온에서, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 관측되지 않고, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 이용한 발광 소자에 있어서의 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S*：T* = 1：3인 것을 근거로 25%로 되어 있다.
한편, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 칭함)을 이용하면, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)이 관측된다. 또한, 인광성 화합물은 항간 교차(일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로 이동하는 것)가 일어나기 쉽기 때문에, 내부 양자 효율은 100%까지 이론상은 가능하게 된다. 즉, 형광성 화합물에 비해 높은 발광 효율을 얻는 것이 가능하게 된다. 이러한 이유로부터, 고효율의 발광 소자를 실현하기 위해, 인광성 화합물을 이용한 발광 소자의 개발이 근년 활발히 행해지고 있다.
상술한 인광성 화합물을 이용하여 발광 소자의 발광층을 형성하는 경우, 인광성 화합물의 농도 소광이나 삼중항-삼중항 소멸에 의한 소광을 억제하기 위해, 다른 화합물로 이루어지는 매트릭스 중에 이 인광성 화합물이 분산하도록 하여 형성하는 경우가 많다. 이 때, 매트릭스가 되는 화합물은 호스트 재료, 인광성 화합물과 같이 매트릭스 중에 분산되는 화합물은 게스트 재료라고 불린다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우, 호스트 재료에 필요한 성질은, 이 인광성 화합물보다 큰 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태와의 에너지차)를 가지는 것이다.
또한, 일중항 여기 에너지(기저 상태와 일중항 여기 상태와의 에너지차)는 삼중항 여기 에너지보다 크기 때문에, 큰 삼중항 여기 에너지를 가지는 물질은 큰 일중항 여기 에너지도 가진다. 따라서, 상술한 바와 같은 큰 삼중항 여기 에너지를 가지는 물질은 형광성 화합물을 발광 물질로서 이용한 발광 소자에 있어서도 유익하다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우의 호스트 재료의 일례로서 디벤조[f,h]퀴녹살린환을 가지는 화합물의 연구가 이루어지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1~2).
국제 공개 제 03/058667호 팜플렛 일본국 특개 2007-189001호 공보
그러나, 상기 디벤조[f,h]퀴녹살린환을 가지는 화합물은, 평면적인 구조를 가지고 있기 때문에 결정화하기 쉽다. 결정화하기 쉬운 화합물을 이용한 발광 소자는 수명이 짧다. 또한, 입체적이고 부피가 큰 구조의 화합물로 하기 위해, 디벤조[f,h]퀴녹살린환에 다른 골격을 직접 결합시키면, 공액계가 넓어져, 삼중항 여기 에너지의 저하를 일으키는 경우가 있다.
또한, 저소비 전력으로 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자기기, 및 조명 장치를 실현하기 위해, 구동 전압이 낮은 발광 소자, 전류 효율이 높은 발광 소자, 또는 장수명의 발광 소자가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 일양태는, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 이용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 인광성 화합물을 발광 물질에 이용하는 경우의 호스트 재료로서 적합하게 이용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일양태는, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일양태는, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일양태는, 장수명의 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일양태는, 이 발광 소자를 이용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자기기, 및 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 이하에 개시하는 발명은, 상기 과제의 적어도 어느 하나를 해결하는 것을 목적으로 한다.
퀴녹살린 골격을 가지는 화합물은 전자 수송성이 높고, 발광 소자에 이용함으로써 구동 전압이 낮은 소자를 실현할 수 있다. 한편, 퀴녹살린 골격은 평면적인 구조이다. 평면적인 구조의 화합물은 막으로 한 경우에 결정화하기 쉽고, 발광 소자에 이용해도 수명이 짧다는 문제가 있다. 또한, 퀴녹살린 골격은 정공 수용성이 부족하다. 정공을 용이하게 받을 수 없는 화합물을 발광층의 호스트 재료에 이용하면, 전자와 정공의 재결합 영역이 발광층의 계면에 집중하여, 발광 소자의 수명의 저하를 초래한다. 이러한 과제를 해결하기 위해서는, 정공 수송 골격을 분자내에 도입하는 방법을 생각할 수 있지만, 퀴녹살린 골격과 정공 수송 골격을 직접 결합시키면, 공액계가 넓어져, 밴드 갭의 저하 및 삼중항 여기 에너지의 저하가 일어난다.
그러나, 본 발명자들은, 디벤조[f,h]퀴녹살린환과 정공 수송 골격이, 알릴렌기를 통하여 결합한 화합물을 발광 소자에 이용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 알아냈다.
디벤조[f,h]퀴녹살린환과 정공 수송 골격이, 알릴렌기를 통하여 결합한 화합물로서는, 하기에 나타내어지는 복소환 화합물을 들 수 있다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G1)]
Figure pat00001
식 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고, R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-1)]
Figure pat00002
식 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다. 또한, R11~R19, 및 R21~R27은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-2)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-2)]
Figure pat00003
식 중, R11~R19, 및 R31~R38는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-3)으로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-3)]
Figure pat00004
식 중, R11~R19, 및 R41~R47은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타내고, Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다.
일반식 (G1) 및 일반식 (G2-1) 내지 일반식 (G2-3)에 있어서, Ar은 치환 혹은 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 비페닐디일기인 것이 바람직하다. 특히 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인 것이 바람직하다. 또한, Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인 것이, 높은 삼중항 여기 에너지의 준위(T1 준위)를 가지는데 있어서 바람직하다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-1)]
Figure pat00005
식 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다. 또한, R11~R19, R21~R27, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-2)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-2)]
Figure pat00006
식 중, R11~R19, R31~R38, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-3)으로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-3)]
Figure pat00007
식 중, R11~R19, R41~R47, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다.
본 발명의 일양태의 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린환에 정공 수송 골격이 도입됨으로써, 입체적이고 부피가 큰 구조가 되어, 막으로 한 경우에 결정화하기 어렵고, 발광 소자에 이용함으로서 장수명의 소자를 실현할 수 있다. 게다가, 이 화합물은, 디벤조[f,h]퀴녹살린환과 정공 수송 골격이, 알릴렌기를 통하여 결합하고 있기 때문에, 직접 결합하는 경우에 비해 밴드 갭의 저하 및 삼중항 여기 에너지의 저하를 막을 수 있고, 발광 소자에 이용함으로써, 전류 효율이 높은 소자를 실현할 수 있다.
이러한 것으로부터, 본 발명의 일양태의 화합물은 발광 소자나 유기 트랜지스터 등의 유기 디바이스의 재료로서 적합하게 이용할 수 있다.
본 발명의 일양태는, 상술한 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
본 발명의 일양태는, 한 쌍의 전극간에 발광층을 가지고, 발광층은 발광 물질과, 상술한 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 이용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 이용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 이용함으로써, 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 이러한 발광 소자를 이용한 발광 장치(화상 표시 디바이스)는 저소비 전력을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일양태는, 상술한 발광 소자를 이용한 발광 장치이다. 또한, 그 발광 장치를 이용한 표시부에 이용한 전자기기 및 발광부에 이용한 조명 장치도 본 발명의 일양태에 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 이용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들면 이방 도전성 필름 혹은 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함하는 것으로 한다. 또한 조명 기구 등에 이용되는 발광 장치도 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일양태는, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 이용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공할 수 있다. 본 발명의 일양태는, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일양태는, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일양태는, 장수명의 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일양태는, 이 발광 소자를 이용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자기기, 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일양태의 발광 소자를 설명한 도면.
도 2는 본 발명의 일양태의 발광 장치를 설명한 도면.
도 3은 본 발명의 일양태의 발광 장치를 설명한 도면.
도 4는 본 발명의 일양태의 전자기기를 설명한 도면.
도 5는 본 발명의 일양태의 조명 장치를 설명한 도면.
도 6은 실시예의 발광 소자를 설명한 도면.
도 7은 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II)의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 8은 7mDBTPDBq-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 9는 7mDBTPDBq-II의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 10은 실시예 2의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 11은 실시예 2의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 12는 실시예 2의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 13은 실시예 2의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 일양태의 발광 장치를 설명한 도면.
도 15는 7-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTBPDBq-II)의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 16은 7mDBTBPDBq-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 17은 7mDBTBPDBq-II의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 18은 실시예 4의 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 19는 실시예 4의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 20은 실시예 4의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 21은 실시예 4의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 22는 실시예 4의 발광 소자의 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시의 양태에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일양태는, 일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[0055]
[일반식 (G1)]
일반식 (G1) 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고, R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-1)]
Figure pat00008
일반식 (G2-1) 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다. 또한, R11~R19, 및 R21~R27은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-2)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-2)]
Figure pat00009
일반식 (G2-2) 중, R11~R19, 및 R31~R38은, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G2-3)으로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G2-3)]
Figure pat00010
일반식 (G2-3) 중, R11~R19, 및 R41~R47은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타내고, Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다.
일반식 (G1) 및 일반식 (G2-1) 내지 일반식 (G2-3)에 있어서, Ar은 치환 혹은 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 혹은 무치환의 비페닐디일기인 것이 바람직하다. 특히 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인 것이 바람직하다. 또한 Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인 것이, T1 준위를 가지는데 있어서 바람직하다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-1)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-1)]
Figure pat00011
일반식 (G3-1) 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다. 또한, R11~R19, R21~R27, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-2)로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-2)]
Figure pat00012
일반식 (G3-2) 중, R11~R19, R31~R38, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일양태는, 하기 일반식 (G3-3)으로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[일반식 (G3-3)]
Figure pat00013
일반식 (G3-3) 중, R11~R19, R41~R47, 및 R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고, Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고, 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진다.
일반식 (G1), (G2-1), (G2-2) 및 (G2-3) 중에 있어서의 Ar의 구체적인 구조로서는, 예를 들면, 구조식 (1-1)~구조식 (1-15)에 나타내는 치환기를 들 수 있다. 또한, 구조식 (1-1)~구조식 (1-15)에 나타내는 구조의 Ar은 탄소수 1~4의 알킬기를 치환기로서 더 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (1-1)~구조식 (1-15)]
Figure pat00014
일반식 (G1), (G2-1), (G2-2), (G2-3), (G3-1), (G3-2) 및 (G3-3) 중에 있어서의 R11~R19, R21~R27, R31~R38, R41~R47, 및 R51~R54의 구체적인 구조로서는, 예를 들면, 구조식 (2-1)~구조식 (2-23)에 나타내는 치환기를 들 수 있다. 또한, 일반식 (G2-1) 및 (G3-1)에서 Q1이 질소 원자이고, 일반식 (G2-3) 및 (G3-3)에서 Q2가 질소 원자인 경우에, 질소 원자가 가지는 치환기의 일례로서도, 구조식 (2-2)~구조식 (2-23)에 나타내는 치환기를 들 수 있다. 또한, 구조식 (2-10)~구조식 (2-20)에 나타내는 구조는, 탄소수 1~4의 알킬기를 치환기로서 더 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (2-1)~구조식 (2-23)]
Figure pat00015
일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물의 구체예로서는, 구조식 (100)~구조식 (146), 구조식 (200)~구조식 (246), 구조식 (300)~구조식 (346), 구조식 (400)~구조식 (459), 구조식 (500)~구조식 (546), 및 구조식 (600)~구조식 (646)으로 나타내어지는 복소환 화합물을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 (100)~구조식 (146)]
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
[구조식 (200)~구조식 (246)]
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
[구조식 (300)~구조식 (346)]
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
[구조식 (400)~구조식 (459)]
Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
[구조식 (500)~구조식 (546)]
Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00047
Figure pat00048
[구조식 (600)~구조식 (646)]
Figure pat00049
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
Figure pat00054
본 발명의 일양태인 복소환 화합물의 합성 방법으로서는 다양한 반응을 적용할 수 있다. 예를 들면, 이하에 나타내는 합성 반응을 행하는 것에 의해, 일반식 (G1)로 나타내어지는 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일양태인 복소환 화합물의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
≪일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물의 합성 방법 1≫
먼저 합성 스킴 (A-1)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴 (A-1)]
Figure pat00055
본 발명의 일양태의 복소환 화합물(G1)은, 합성 스킴 (A-1)과 같이 하여 합성할 수 있다. 즉, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로겐화물(화합물 1)과 디벤조티오펜 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 또는 카르바졸 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산(화합물 2)을 스즈키·미야우라 반응에 의해 커플링시킴으로써, 본 실시형태에 나타내는 복소환 화합물 (G1)을 얻을 수 있다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타낸다. Ar은 탄소수 6~13의 알릴렌기를 나타내고, 알릴렌기는 치환기를 가지고 있어도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다. R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기를 나타낸다. R60 및 R61은 각각 독립적으로, 수소, 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 합성 스킴 (A-1)에 있어서, R60과 R61은 서로 결합하여 환을 형성하고 있어도 좋다. 또한, X1은 할로겐을 나타낸다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 초산 팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, 이용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 염기는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (A-1)에 있어서, 이용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 및 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
합성 스킴 (A-1)에 나타내는 커플링 반응으로서는, 화합물 2로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산을 이용하는 스즈키·미야우라 반응 대신에, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 이용하는 크로스 커플링 반응을 이용해도 좋다. 단, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 합성 스킴 (A-1)에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에 있어서, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산과, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 혹은 카르바졸 유도체의 할로겐화물 또는 트리플레이트 치환체를 스즈키·미야우라 반응에 의해 커플링해도 좋다.
이상에 의해, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
≪일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물의 합성 방법 2≫
이하에서는, 일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물의 다른 합성 방법에 대하여 설명한다. 먼저, A의 붕소 화합물을 원료에 이용하는 경우의 합성 스킴 (B-1)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-1)]
Figure pat00056
합성 스킴 (B-1)에 나타내는 바와 같이, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로겐화물(화합물 3)과, 디벤조티오펜 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 또는 카르바졸 유도체의 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산(화합물 4)을 스즈키·미야우라 반응에 의해 커플링시킴으로써, 본 실시형태에 나타내는 복소환 화합물(G1)을 얻을 수 있다.
합성 스킴 (B-1)에 있어서, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기의 어느 하나를 나타낸다. Ar은 탄소수 6~13의 알릴렌기를 나타내고, 알릴렌기는 치환기를 가지고 있어도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다. R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기를 나타낸다. R62 및 R63은 수소, 또는 탄소수 1~6의 알킬기를 나타낸다. 합성 스킴 (B-1)에 있어서 R62와 R63은 서로 결합하여 환을 형성하고 있어도 좋다. 또한, X2는 할로겐, 또는 트리플레이트기를 나타내고, 할로겐으로서는 요오드 및 브롬이 보다 바람직하다.
합성 스킴 (B-1)에 있어서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 초산 팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (B-1)에 있어서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (B-1)에 있어서, 이용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 염기는 이것들에 한정되는 것은 아니다.
합성 스킴 (B-1)에 있어서, 이용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
합성 스킴 (B-1)에 나타내는 커플링 반응으로서는, 화합물 4로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산을 이용하는 스즈키·미야우라 반응 대신에, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 이용하는 크로스 커플링 반응을 이용해도 좋다. 단, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 커플링에 있어서, 할로겐 이외에도 트리플레이트기 등을 이용해도 좋지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 합성 스킴 (B-1)에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에 있어서, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산과 디벤조티오펜 유도체, 디벤조퓨란 유도체, 혹은 카르바졸 유도체의 할로겐화물, 또는 트리플레이트 치환체를 스즈키·미야우라 반응에 의해 커플링해도 좋다.
일반식 (G1)에 있어서, A가 치환 또는 무치환의 N-카르바졸릴기인 복소환 화합물을 합성하는 경우는, 하기 합성 스킴 (B-2)에 따라 합성함으로서 일반식 (G2-2)에 나타내는 복소환 화합물을 얻을 수 있다.
[합성 스킴 (B-2)]
Figure pat00057
합성 스킴 (B-2)에 나타내는 바와 같이, 디벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로겐화물(화합물 3)과, 9H-카르바졸 유도체(화합물 5)를, 염기 존재하에서 금속 촉매, 금속, 또는 금속 화합물에 의해 커플링시킴으로써, 본 실시형태에 나타내는 복소환 화합물(G2-2)을 얻을 수 있다.
합성 스킴 (B-2)에 있어서, R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기를 나타낸다. Ar은 탄소수 6~13의 알릴렌기를 나타내고, 알릴렌기는 치환기를 가지고 있어도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다. R31~R38은, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐, 또는 트리플레이트기를 나타내고, 할로겐으로서는, 요오드 및 브롬이 보다 바람직하다.
합성 스킴 (B-2)에 있어서, 하트위그-부흐발트(Hartwig-Buchwald) 반응을 행하는 경우, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 초산 팔라듐(II) 등을 들 수 있다.
합성 스킴 (B-2)에 있어서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(tert-부틸)포스핀이나, 트리(n-헥실)포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
합성 스킴 (B-2)에 있어서, 이용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다.
또한, 합성 스킴 (B-2)에 있어서, 이용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다.
또한, 하트위그-부흐발트 반응 이외에도, 울만 반응 등을 이용해도 좋고, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
이상에 의해, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
본 실시형태의 복소환 화합물은, 넓은 에너지 갭을 가지기 때문에, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료에 이용함으로써, 높은 전류 효율을 얻을 수 있다. 특히, 인광성 화합물을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물은, 전자 수송성이 높은 물질이기 때문에, 발광 소자에 있어서의 전자 수송층의 재료로서 적합하게 이용할 수 있다. 본 실시형태의 복소환 화합물을 이용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 전류 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 장수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 이 발광 소자를 이용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자기기 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태로서 실시형태 1에 설명한 복소환 화합물을 발광층에 이용한 발광 소자에 대하여 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1(A)은, 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108)과의 사이에 EL층(102)을 가지는 발광 소자를 나타낸 도면이다. 도 1(A)에 있어서의 발광 소자는, 제 1 전극(103)의 위에 순차로 적층한 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)과 그 위에 더 형성된 제 2 전극(108)으로 구성되어 있다. 발광층(703)은, 실시형태 1에 설명한 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함한다.
제 1 전극(103)으로서는, 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO：Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 금속 산화물막은, 통상 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연막은, 산화인듐에 대하여 1~20 wt%의 산화아연을 더한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, IWZO막은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5~5 wt%, 산화아연을 0.1~1 wt% 함유한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 외, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
단, EL층(102) 중, 제 1 전극(103)에 접하여 형성되는 층이, 후술하는 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 이용하여 형성되는 경우에는, 제 1 전극(103)에 이용하는 물질은, 일 함수의 대소에 상관없이, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함하는 합금(예를 들면, Al-Si) 등도 이용할 수도 있다.
제 1 전극(103)은, 예를 들면 스퍼터링법이나 증착법(진공 증착법을 포함함) 등에 의해 형성할 수 있다.
제 2 전극(108)은, 일 함수가 작은(바람직하게는 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 원소 주기표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬이나 세슘 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 포함하는 합금(예를 들면, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함하는 합금 외에, 알루미늄이나 은 등을 이용할 수 있다.
단, EL층(102) 중, 제 2 전극(108)에 접하여 형성되는 층이, 후술하는 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 이용하는 경우에는, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 이용할 수 있다.
또한, 제 2 전극(108)을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 이용할 수 있다. 또한, 은 페이스트 등을 이용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 이용할 수 있다.
EL층(102)은, 적어도 발광층(703)을 가지고 있고, 또한, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함하여 형성된다. EL층(102)의 일부에는 공지의 물질을 이용할 수도 있고, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물의 어느 하나를 이용할 수도 있다. 또한, EL층(102)을 형성하는 물질에는 유기 화합물만으로 이루어지는 것뿐만 아니라, 무기 화합물을 일부에 포함하는 구성도 포함시키기로 한다.
EL층(102)은, 발광층(703) 외에, 도 1(A)에 나타낸 바와 같이 정공 주입성이 높은 물질을 포함하여 이루어지는 정공 주입층(701), 정공 수송성이 높은 물질을 포함하여 이루어지는 정공 수송층(702), 전자 수송성이 높은 물질을 포함하여 이루어지는 전자 수송층(704), 전자 주입성이 높은 물질을 포함하여 이루어지는 전자 주입층(705) 등을 적절히 조합하여 적층함으로써 형성된다.
정공 주입층(701)은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴 산화물, 티탄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄 탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 이용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭：H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭：CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 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-(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), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭：PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 이용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리마, 폴리머 등)을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭：PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭：PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭：PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭：Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(701)으로서, 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 이용해도 좋다. 이러한 복합 재료는, 전자 수용체에 의해 유기 화합물에 정공이 발생하기 때문에, 정공 주입성 및 정공 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 정공의 수송이 우수한 재료(정공 수송성이 높은 물질)인 것이 바람직하다.
복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들면, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：NPB 또는α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭：TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭：CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭：TCPB), 9-[4-(N-카르바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(약칭：CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭：PCzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 이용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭：t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 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-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 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, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭：DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭：DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭：F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄 탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 전자 수용체를 이용하여 복합 재료를 형성하고, 정공 주입층(701)에 이용해도 좋다.
정공 수송층(702)은, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, NPB, TPD, BPAFLP, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는, CBP, CzPA, PCzPA와 같은 카르바졸 유도체나, t-BuDNA, DNA, DPAnth와 같은 안트라센 유도체를 이용해도 좋다.
또한, 정공 수송층(702)에는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 이용할 수도 있다.
발광층(703)은, 발광 물질을 포함하는 층이다. 본 실시형태의 발광층(703)은, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함한다. 본 발명의 일양태의 복소환 화합물은, 발광 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성의 발광층에 있어서, 호스트 재료로서 이용할 수 있다. 본 발명의 일양태의 복소환 화합물에 발광 물질인 게스트 재료를 분산시킨 구성으로 함으로써, 게스트 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광 물질(게스트 재료)을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)은 복수종 이용할 수 있다. 따라서, 발광층은 호스트 재료로서 본 발명의 일양태의 복소환 화합물뿐만 아니라, 그 외의 재료를 포함하고 있어도 좋다.
발광 물질로서는, 예를 들면, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 이용할 수 있다. 발광층(703)에 이용할 수 있는 형광성 물질로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭：YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭：YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭：PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭：2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭：2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭：2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭：2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭：2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭：DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭：BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭：p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭：p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(703)에 이용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들면, 녹색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：[Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(ppy)2(acac)]), 비스(1,2-디페닐-1H-벤조이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(pbi)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(bzq)3]) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐페닐)]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(bt)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Fdppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2-(4-메톡시페닐)-3,5-디메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(dmmoppr)2(acac)]) 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：[Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(pq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(btp)2(acac)]), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(piq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(acac)]), (디피발로일메타나토) 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(dpm)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H, 23H-포르피린 백금(II)(약칭：PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭：[Tb(acac)3(Phen)]), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판지오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：[Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：[Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 이용할 수 있다.
또한, 발광 물질로서 고분자 화합물을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭：PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭：PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭：TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭：PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭：PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색~적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭：MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭：R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭：CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층을 복수 형성하여 각각의 층의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로, 소망의 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 발광층을 2개 가지는 발광 소자에 있어서, 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색들간의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 발광층을 3개 이상 가지는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
전자 수송층(704)은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층(704)에는, Alq3, 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭：BeBq2), BAlq, Zn(BOX)2, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭：Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭：PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페니릴)-1,2,4-트리아졸(약칭：TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페니릴)-1,2,4-트리아졸(약칭：p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤조옥사졸-2-일)스틸벤(약칭：BzOs) 등의 복소 방향족 화합물도 이용할 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘-디일)(약칭：PPy), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](약칭：PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭：PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 이용할 수도 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 이용해도 좋다.
또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
전자 주입층(705)은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(705)에는, 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 또는 그들의 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(704)을 구성하는 물질을 이용할 수도 있다.
혹은, 전자 주입층(705)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 이용해도 좋다. 이러한 복합 재료는, 전자 공여체에 의해 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들면 상술한 전자 수송층(704)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소방향족 화합물 등)을 이용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리토류 금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리토류 금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화마그네슘과 같은 루이스 염기를 이용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀바렌(약칭：TTF) 등의 유기 화합물을 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입층(705)은, 각각, 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
EL층은, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108)과의 사이에 복수 적층되어 있어도 좋다. 이 경우, 적층된 제 1 EL층(800)과 제 2 EL층(801)의 사이에는, 전하 발생층(803)을 형성하는 것이 바람직하다. 전하 발생층(803)은 상술한 복합 재료로 형성할 수 있다. 또한, 전하 발생층(803)은 복합 재료로 이루어지는 층과 다른 재료로 이루어지는 층과의 적층 구조이어도 좋다. 이 경우, 다른 재료로 이루어지는 층으로서는, 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이나, 투명 도전막으로 이루어지는 층 등을 이용할 수 있다. 이러한 구성을 가지는 발광 소자는 에너지의 이동이나 소광 등의 문제가 일어나기 어렵고, 재료의 선택의 폭이 넓어짐으로써 높은 발광 효율과 긴 수명을 겸비한 발광 소자로 하는 것이 용이하다. 또한, 한쪽의 EL층에서 인광 발광, 다른 한쪽에서 형광 발광을 얻는 것도 용이하다. 이 구조는 상술한 EL층의 구조와 조합하여 이용할 수 있다.
또한, 각각의 EL층의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로, 소망의 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 EL층을 가지는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 3개 이상의 EL층을 가지는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
EL층(102)은, 도 1(C)에 나타낸 바와 같이, 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108)과의 사이에, 정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 전자 수송층(704), 전자 주입 버퍼층(706), 전자 릴레이층(707), 및 제 2 전극(108)과 접하는 복합 재료층(708)을 가지고 있어도 좋다.
제 2 전극(108)과 접하는 복합 재료층(708)을 형성함으로써, 특히 스퍼터링법을 이용하여 제 2 전극(108)을 형성할 때에, EL층(102)이 받는 데미지를 저감할 수 있기 때문에, 바람직하다. 복합 재료층(708)은 상술한 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)을 형성함으로써, 복합 재료층(708)과 전자 수송층(704)과의 사이의 주입 장벽을 완화할 수 있기 때문에, 복합 재료층(708)에서 생긴 전자를 전자 수송층(704)에 용이하게 주입할 수 있다.
전자 주입 버퍼층(706)에는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 이용하는 것이 가능하다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)이, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대하여 질량비로, 0.001 이상 0.1 이하의 비율로 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭：TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 이용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는 앞에서 설명한 전자 수송층(704)의 재료와 같은 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(706)과 복합 재료층(708)과의 사이에, 전자 릴레이층(707)을 형성하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(707)은 반드시 형성할 필요는 없지만, 전자 수송성이 높은 전자 릴레이층(707)을 형성함으로써, 전자 주입 버퍼층(706)으로 전자를 신속하게 보내는 것이 가능하게 된다.
복합 재료층(708)과 전자 주입 버퍼층(706)과의 사이에 전자 릴레이층(707)이 끼워진 구조는, 복합 재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질과, 전자 주입 버퍼층(706)에 포함되는 도너성 물질이 상호 작용을 받기 어렵고, 서로의 기능을 저해하기 어려운 구조이다. 따라서, 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전자 릴레이층(707)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하고, 이 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는 복합 재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(704)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위와의 사이가 되도록 형성한다. 또한, 전자 릴레이층(707)이 도너성 물질을 포함하는 경우에는, 이 도너성 물질의 도너 준위도 복합 재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(704)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위와의 사이가 되도록 한다. 구체적인 에너지 준위의 수치로서는, 전자 릴레이층(707)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위는 -5.0 eV 이상, 바람직하게는 -5.0 eV 이상 -3.0 eV 이하로 하면 좋다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질로서는 프탈로시아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 이용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 프탈로시아닌계 재료로서는, 구체적으로는 CuPc, SnPc(Phthalocyanine tin(II) complex), ZnPc(Phthalocyanine zinc complex), CoPc(Cobalt(II) phthalocyanine, β-form), FePc(Phthalocyanine Iron) 및 PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H, 31H-phthalocyanine)의 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(707)에 포함되는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체로서는, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체를 이용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 이중 결합은 억셉터성(전자를 수용하기 쉬운 성질)을 가지기 때문에, 전자의 이동(수수)이 보다 용이하게 된다. 또한, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체는 안정적이라고 생각된다. 따라서, 금속-산소의 이중 결합을 가지는 금속 착체를 이용함으로써 발광 소자를 저전압으로 보다 안정적으로 구동하는 것이 가능하게 된다.
금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체로서는 프탈로시아닌계 재료가 바람직하다. 구체적으로는, VOPc(Vanadyl phthalocyanine), SnOPc(Phthalocyanine tin(IV) oxide complex) 및 TiOPc(Phthalocyanine titanium oxide complex)의 어느 것인가는, 분자 구조적으로 금속-산소의 이중 결합이 다른 분자에 대하여 작용하기 쉽고, 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 프탈로시아닌계 재료로서는, 페녹시기를 가지는 것이 바람직하다. 구체적으로는 PhO-VOPc와 같은, 페녹시기를 가지는 프탈로시아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 가지는 프탈로시아닌 유도체는, 용매에 가용이다. 그 때문에, 발광 소자를 형성하는데 있어서 취급하기 쉽다는 이점을 가진다. 또한, 용매에 가용이기 때문에, 성막에 이용하는 장치의 메인트넌스가 용이하게 된다는 이점을 가진다.
전자 릴레이층(707)은 도너성 물질을 더 포함하고 있어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산리튬이나 탄산세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭：TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 이용할 수 있다. 전자 릴레이층(707)에 이들 도너성 물질을 포함시킴으로써, 전자의 이동이 용이하게 되어, 발광 소자를 보다 저전압으로 구동하는 것이 가능하게 된다.
전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 포함시키는 경우, 전자 수송성이 높은 물질로서는 상기한 재료 외에, 복합 재료층(708)에 포함되는 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 가지는 물질을 이용할 수 있다. 구체적인 에너지 준위로서는, -5.0 eV 이상, 바람직하게는 -5.0 eV 이상 -3.0 eV 이하의 범위에 LUMO 준위를 가지는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 물질로서는 예를 들면, 페릴렌 유도체나, 함질소 축합 방향족 화합물 등을 들 수 있다. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물은 안정적이기 때문에, 전자 릴레이층(707)을 형성하기 위해 이용하는 재료로서 바람직한 재료이다.
페릴렌 유도체의 구체예로서는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산이무수물(약칭：PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭비스벤조이미다졸(약칭：PTCBI), N,N'-디옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭：PTCDI-C8H), N,N'-디헥실-3,4,9,10-페릴렌테트라카르본산디이미드(약칭：Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또한, 함질소 축합 방향족 화합물의 구체예로서는, 피라지노[2,3-f][1, 10]페난트롤린-2,3-디카르보니트릴(약칭：PPDN), 2,3,6,7,10,11-헥사시아노 1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭：HAT(CN)6), 2,3-디페닐피리드[2,3-b]피라진(약칭：2PYPR), 2,3-비스(4-플루오로페닐)피리드[2,3-b]피라진(약칭：F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 7,7,8,8-테트라시아노퀴노디메탄(약칭：TCNQ), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산이무수물(약칭：NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리 헥사데카플루오로 프탈로시아닌(약칭：F16CuPc), N,N'-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸)-1,4,5,8-나프탈렌테트라카르본산디이미드(약칭：NTCDI-C8F), 3',4'-디부틸-5,5''-비스(디시아노메틸렌)-5,5''-디하이드로-2,2'：5',2''-테르티오펜)(약칭：DCMT), 메타노플러렌(예를 들면, [6,6]-페닐 C61 낙산 메틸 에스테르) 등을 이용할 수 있다.
또한, 전자 릴레이층(707)에 도너성 물질을 포함시킨 경우, 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질과의 공증착 등의 방법에 의해 전자 릴레이층(707)을 형성하면 좋다.
정공 주입층(701), 정공 수송층(702), 발광층(703), 및 전자 수송층(704)은 상술한 재료를 이용하여 각각 형성하면 좋다.
이상에 의해, 본 실시형태의 EL층(102)을 제작할 수 있다.
상술한 발광 소자는, 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108)과의 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, EL층(102)에서 정공과 전자가 재결합함으로써 발광한다. 그리고, 이 발광은 제 1 전극(103) 또는 제 2 전극(108)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제 1 전극(103) 또는 제 2 전극(108)의 어느 한쪽, 또는 양쪽 모두가 가시광에 대한 투광성을 가지는 전극이 된다.
또한, 제 1 전극(103)과 제 2 전극(108)과의 사이에 형성되는 층의 구성은 상기의 것에 한정되는 것은 아니다. 발광 영역과 금속이 근접하는 것에 의해 생기는 소광을 막도록, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(108)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이라면 상기 이외의 것이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성의 물질(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질), 또는 정공 블록 재료 등으로 이루어지는 층을 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 호스트 재료로서 포함하는 발광층과 자유롭게 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물은, 전자 수송성이 높은 물질이기 때문에, 전자 수송층에 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 이용할 수도 있다.
또한, 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층의 쌍방에, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 적용함으로써, 매우 낮은 구동 전압을 실현할 수 있다.
본 실시형태에 나타낸 발광 소자를 이용하여, 패시브 매트릭스형의 발광 장치나, 트랜지스터에 의해 발광 소자의 구동이 제어된 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작하는 경우의 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 스태거형이나 역스태거형의 트랜지스터를 적절히 이용할 수 있다. 또한, 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 트랜지스터로 이루어지는 것이어도 좋고, N형의 트랜지스터만, 또는 P형의 트랜지스터만으로 이루어지는 것이어도 좋다. 또한, 트랜지스터에 이용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막을 이용할 수 있다. 또한, 반도체막의 재료로서는 실리콘, 게르마늄 등의 단체(單體) 외에, GaAs, InP, SiC, ZnSe, GaN, SiGe 등과 같은 화합물 반도체도 이용할 수 있다. 또한 산화물 반도체인 산화아연, 산화주석, 산화마그네슘아연, 산화갈륨, 인듐 산화물, 및 상기 산화물 반도체의 복수로 구성되는 산화물 반도체 등을 이용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 이용하여 발광 소자를 제작할 수 있다. 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 발광 소자에 이용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 전류 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 장수명의 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 일양태의 발광 소자를 이용한 발광 장치(화상 표시 디바이스)는 저소비 전력을 실현할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태를 적용한 발광 장치에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다. 또한, 도 2(A)는 발광 장치를 나타낸 상면도, 도 2(B)는 도 2(A)를 A-B 및 C-D로 절단한 단면도이다.
본 실시형태의 발광 장치는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(401) 및 게이트측 구동 회로(403), 화소부(402), 봉지 기판(404), 시일재(405), FPC(Flexible Printed Circuit)(409), 및 소자 기판(410)을 가진다. 시일재(405)로 둘러싸인 내측은 공간으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(408)은 소스측 구동 회로(401) 및 게이트측 구동 회로(403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(409)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
도 2(A)에 나타낸 소자 기판(410) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 도 2(B)에는 구동 회로부인 소스측 구동 회로(401)와, 화소부(402) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동 회로(401)는 n 채널형 TFT(423)와 p 채널형 TFT(424)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, TFT로 형성되는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(402)는 스위칭용 TFT(411)와, 전류 제어용 TFT(412)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(413)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제 1 전극(413)의 단부를 덮어 절연물(414)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 이용하여 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(414)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(414)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 이용한 경우, 절연물(414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm~3μm)를 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(414)로서 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 혹은 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형을 모두 사용할 수 있다.
제 1 전극(413) 위에는, EL층(416), 및 제 2 전극(417)이 각각 형성되어 있다. 제 1 전극, EL층, 및 제 2 전극은 각각 실시형태 2에 예로 든 재료로 형성할 수 있다. 또한, EL층(416)에는, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물이 포함된다.
또한, 시일재(405)로 봉지 기판(404)을 소자 기판(410)과 부착시킴으로써, 소자 기판(410), 봉지 기판(404), 및 시일재(405)로 둘러싸인 공간(407)에 발광 소자(418)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(407)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 시일재로 충전되는 경우도 있다.
또한, 시일재(405)에는 에폭시계 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(404)에 이용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 이용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 일양태의 발광 소자를 가지는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태의 발광 소자는, 상술한 액티브 매트릭스형의 발광 장치뿐만 아니라 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 이용할 수도 있다. 도 3에 본 발명의 일양태의 발광 소자를 이용한 패시브 매트릭스형의 발광 장치의 사시도 및 단면도를 나타낸다. 또한, 도 3(A)은, 발광 장치를 나타낸 사시도, 도 3(B)은 도 3(A)을 X-Y로 절단한 단면도이다.
도 3에 있어서, 기판(501) 위의 제 1 전극(502)과 제 2 전극(503)과의 사이에는 EL층(504)이 형성되어 있다. 제 1 전극(502)의 단부는 절연층(505)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(505) 위에는 격벽층(506)이 형성되어 있다. 격벽층(506)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 한쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(506)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이며, 바닥변(절연층(505)과 접하는 변)이 윗변(절연층(505)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(506)을 형성함으로써, 크로스토크 등에 기인한 발광 소자의 불량을 막을 수 있다.
도 14에, 본 발명의 일양태를 적용한 발광 장치의 일례를 나타낸다. 도 14(A)는 발광 장치를 나타낸 상면도, 도 14(B), 도 14(C)는 도 14(A)를 E-F 사이에서 절단한 단면도이다.
도 14(A) 내지 도 14(C)에 나타낸 발광 장치(900)는, 제 1 기판(901) 위에 발광 소자(908)(제 1 전극(103), EL층(102), 및 제 2 전극(108))을 구비한다. 발광 소자(908)는 실시형태 2에 나타낸 재료를 이용하여 형성할 수 있다. EL층(102)은 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함한다.
본 실시형태의 발광 장치는, 발광 소자가 상부 방향으로 광을 사출하는 구조(탑 에미션 구조라고도 함), 상부 및 하부 방향으로 광을 사출하는 구조(듀얼 에미션 구조라고도 함), 및, 하부 방향으로 광을 사출하는 구조(보텀 에미션 구조라고도 함)의 어느 구조도 적용할 수 있다.
도 14(B)에 보텀 에미션 구조의 발광 장치를 나타낸다.
도 14(B)에 나타내는 발광 장치는, 제 1 기판(901) 위에 제 1 전극(103)을 가지고, 제 1 전극(103) 위에 EL층(102)을 가지고, EL층(102) 위에 제 2 전극(108)을 가진다.
제 1 단자(903)는 보조 배선(910) 및 제 1 전극(103)과 전기적으로 접속하고, 제 2 단자(904)는 제 2 전극(108)과 전기적으로 접속한다. 또한, 제 1 전극(103)의 단부 및 제 2 전극(108)의 단부의 사이, 및 보조 배선(910)과 EL층(102)의 사이에는 절연층(909)이 형성되어 있다. 또한, 도 14(B)에서, 보조 배선(910) 위에 제 1 전극(103)이 형성되어 있는 구성을 나타내지만, 제 1 전극(103) 위에 보조 배선(910)이 형성되는 구성으로 해도 좋다.
그리고, 제 1 기판(901) 및 제 2 기판(902)은 시일재(912)에 의해 부착되어 있다. 또한, 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)의 사이에, 건조제(911)를 가지고 있어도 좋다.
또한, 제 1 기판(901)의 상부, 하부, 또는 양쪽 모두에, 광취출 구조를 가지고 있어도 좋다. 광취출 구조로서는, 광이 굴절률이 높은 측으로부터 낮은 측으로 투과하는 계면에 요철 구조를 형성하면 좋다. 구체적으로는, 도 14(B)에 나타낸 바와 같이, 미세한 요철 구조를 가지는 광취출 구조(913a)를 굴절률이 높은 발광 소자(908)와 그것보다 굴절률이 낮은 제 1 기판(901)과의 사이에 형성하고, 요철 구조를 가지는 광취출 구조(913b)를 제 1 기판(901)과 대기와의 사이에 형성하는 구성을 들 수 있다.
그러나, 발광 소자에서, 제 1 전극(103)이 요철을 가지면, 제 1 전극(103) 위에 형성되는 EL층(102)에서 리크 전류가 생길 우려가 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, EL층(102)의 굴절률 이상의 굴절률을 가지는 평탄화층(914)을 광취출 구조(913a)와 접하여 형성한다. 이것에 의해, 제 1 전극(103)을 평탄한 막으로 할 수 있어, 제 1 전극(103)의 요철에 기인하는 EL층에서의 리크 전류의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평탄화층(914)과 제 1 기판(901)과의 계면에, 광취출 구조(913a)를 가지기 때문에, 전반사의 영향으로 대기에 취출할 수 없는 광을 저감하여, 발광 장치의 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 14(B)에 있어서, 제 1 기판(901), 광취출 구조(913a), 및 광취출 구조(913b)를 다른 요소로서 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이들 중 2개 또는 전부가 일체로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 광취출 구조(913a)는 시일 영역의 내측에 전부가 형성되어 있어도 좋다.
도 14(C)에 탑 에미션 구조의 발광 장치를 나타낸다.
도 14(C)에 나타낸 발광 장치는, 제 1 기판(901) 위에 제 2 전극(108)을 가지고, 제 2 전극(108) 위에 EL층(102)을 가지고, EL층(102) 위에 제 1 전극(103)을 가진다.
제 1 단자(903)는 제 2 전극(108)과 전기적으로 접속하고, 제 2 단자(904)는 제 1 전극(103)과 전기적으로 접속한다. 또한, 제 1 전극(103)의 단부 및 제 2 전극(108)의 단부의 사이에는 절연층(909)이 형성되어 있다.
그리고, 제 1 기판(901) 및 제 2 기판(902)은 시일재(912)에 의해 부착되어 있다. 또한, 제 1 전극(103) 위에 보조 배선을 형성해도 좋다. 또한, 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)의 사이에 건조제(911)를 가지고 있어도 좋다. 건조제(911)는 발광 소자의 발광 영역과 중첩되지 않는 위치에 형성하는 것이 바람직하다. 또는, 발광 소자의 광을 투과하는 건조제를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 14(A)에 나타낸 발광 장치(900)의 형상은 팔각형이지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 발광 장치(900) 및 발광 소자(908)는 그 외의 다각형 또는 곡선을 가지는 형상으로 해도 좋다. 특히, 발광 장치(900)의 형상으로서는, 삼각형, 사각형, 정육각형 등이 바람직하다. 왜냐하면, 한정된 면적에 복수의 발광 장치(900)를 간극 없이 형성할 수 있기 때문이다. 또한, 한정된 기판 면적을 유효하게 이용하여 발광 장치(900)를 형성할 수 있기 때문이다. 또한, 기판 위에 형성하는 소자는 하나에 한정되지 않고, 복수의 소자를 형성해도 좋다.
제 1 기판(901) 및 제 2 기판(902)의 재료로서는, 유리, 석영, 유기 수지 등의 투광성을 가지는 재료를 이용할 수 있다. 제 1 기판(901) 및 제 2 기판(902)의 적어도 한쪽은, 발광 소자가 발하는 광을 투과한다.
기판으로서 유기 수지를 이용하는 경우, 유기 수지로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴니트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에테르설폰(PES) 수지, 폴리아미드 수지, 시클로올레핀 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드이미드 수지, 또는 폴리염화비닐 수지 등을 이용할 수 있다. 또한, 유리 섬유에 유기 수지를 함침(含浸)한 기판이나, 무기 필러를 유기 수지에 혼합한 기판을 사용할 수도 있다.
이상에 의해, 본 발명의 일양태를 적용한 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 나타낸 발광 장치는, 모두 본 발명의 일양태의 발광 소자를 이용하여 형성되기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일양태의 발광 장치를 이용하여 완성시킨 다양한 전자기기 및 조명 기구의 일례에 대하여, 도 4 및 도 5를 이용하여 설명한다.
전자기기로서는, 예를 들면, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대전화기(휴대전화, 휴대전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자를, 가요성을 가지는 기판 위에 제작함으로써, 곡면을 가지는 발광부를 가지는 전자기기, 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자가 구비하는 한 쌍의 전극을 가시광에 대한 투광성을 가지는 재료를 이용하여 형성함으로써, 시스루(see-through)의 발광부를 가지는 전자기기, 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일양태를 적용한 발광 장치는, 자동차의 조명에도 적용할 수 있고, 예를 들면, 계기반이나, 자동차 앞유리, 천장 등에 조명을 설치할 수도 있다.
도 4(A)는, 텔레비전 장치의 일례를 나타내고 있다. 텔레비전 장치(7100)는, 케이스(7101)에 표시부(7103)가 짜넣어져 있다. 표시부(7103)에 의해 영상을 표시하는 것이 가능하고, 발광 장치를 표시부(7103)에 이용할 수 있다. 또한, 여기에서는, 스탠드(7105)에 의해 케이스(7101)를 지지한 구성을 나타내고 있다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은 케이스(7101)가 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모콘 조작기(7110)에 의해 행할 수 있다. 리모콘 조작기(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의해, 채널이나 음량의 조작을 행할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모콘 조작기(7110)에, 이 리모콘 조작기(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반의 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있고, 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 한방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 혹은 수신자들간 등)의 정보통신을 행하는 것도 가능하다.
도 4(B)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 케이스(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는 발광 장치를 그 표시부(7203)에 이용하는 것에 의해 제작된다.
도 4(C)는 휴대형 유기기이며, 케이스(7301)와 케이스(7302)의 2개의 케이스로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의해 개폐 가능하게 연결되어 있다. 케이스(7301)에는 표시부(7304)가 짜넣어지고, 케이스(7302)에는 표시부(7305)가 짜넣어져 있다. 또한, 도 4(C)에 나타낸 휴대형 유기기는 그 외, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새나 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 유기기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽 모두, 또는 한쪽에 발광 장치를 이용하고 있으면 좋고, 그 외 부속설비가 적절히 설치된 구성으로 할 수 있다. 도 4(C)에 나타낸 휴대형 유기기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 유기기와 무선 통신을 행하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 4(C)에 나타낸 휴대형 유기기가 가지는 기능은 이것에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 4(D)는, 휴대전화기의 일례를 나타내고 있다. 휴대전화기(7400)는 케이스(7401)에 짜넣어진 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 이용하는 것에 의해 제작된다.
도 4(D)에 나타낸 휴대전화기(7400)는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나, 혹은 메세지를 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 제 1은 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3은 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시＋입력 모드이다.
예를 들면, 전화를 걸거나, 혹은 메세지를 작성하는 경우는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대전화기(7400) 내부에, 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 설치함으로써, 휴대전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 바꾸도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 케이스(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의해 행해진다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 바꾸도록 할 수도 있다. 예를 들면, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하여, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드에서 표시 모드로 전환하도록 제어해도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들면, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 장문(掌紋), 지문(指紋) 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 이용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 4(E)는 탁상 조명 기구이며, 조명부(7501), 전등갓(7502), 가변 암(7503), 지주(7504), 받침대(7505), 전원(7506)을 포함한다. 또한, 탁상 조명 기구는 발광 장치를 조명부(7501)에 이용하는 것에 의해 제작된다. 또한, 조명 기구에는 천장 고정형의 조명 기구 또는 벽걸이형의 조명 기구 등도 포함된다.
도 5(A)는 발광 장치를 실내의 조명 장치(601)로서 이용한 예이다. 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 이용할 수 있다. 그 외, 롤형의 조명 장치(602)로서 이용할 수도 있다. 또한, 도 5(A)에 나타낸 바와 같이, 실내의 조명 장치(601)를 구비한 방에서, 도 4(E)에 설명한 탁상 조명 기구(603)를 병용해도 좋다.
도 5(B)에 다른 조명 장치의 예를 나타낸다. 도 5(B)에 나타낸 탁상 조명 장치는, 조명부(9501), 지주(9503), 지지대(9505) 등을 포함한다. 조명부(9501)는 본 발명의 일양태의 복소환 화합물을 포함한다. 이와 같이, 가요성을 가지는 기판 위에 발광 소자를 제작함으로써, 곡면을 가지는 조명 장치, 또는 유연하게 구부러지는 조명부를 가지는 조명 장치로 할 수 있다. 이와 같이, 유연한 발광 장치를 조명 장치로서 이용함으로써, 조명 장치의 디자인의 자유도가 향상될 뿐만 아니라, 예를 들면, 자동차의 천장, 계기반 등의 곡면을 가지는 장소에도 조명 장치를 설치하는 것이 가능하게 된다.
이상과 같이 하여, 발광 장치를 적용하여 전자기기나 조명 기구를 얻을 수 있다. 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 모든 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시형태에 나타내는 구성은, 다른 실시형태에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
[실시예 1]
≪합성예 1≫
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식 (101)로 나타내어지는 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 7mDBTPDBq-II의 구조를 이하에 나타낸다.
[7mDBTPDBq-II]
Figure pat00058
7mDBTPDBq-II의 합성 스킴을 (C-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-1)]
Figure pat00059
50 mL의 3구 플라스크에 7-브로모디벤조[f,h]퀴녹살린 1.2 g(4.0 mmol), 3-(디벤조티오펜-4-일)페닐 붕소산 1.3 g(4.3 mmol), 톨루엔 20 mL, 에탄올 4 mL, 2 M의 탄산칼륨 수용액 4 mL를 첨가했다. 이 혼합물을, 감압하에서 교반함으로써 탈기하여, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 93 mg(81μmol)을 더했다. 이 혼합물을 질소 기류하, 80℃에서 7시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하여 수층으로부터 유기물을 톨루엔에 의해 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여, 물, 포화 식염수로 세정하고, 황산마그네슘에 의해 건조했다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(전개 용매：톨루엔)에 의해 정제하고, 또한, 톨루엔에 의해 재결정한 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 1.4 g, 수율 61%로 얻었다.
얻어진 목적물인 담황색 분말 1.4 g을 트레인 서브리메이션(train sublimation)법에 의해 승화 정제했다. 승화 정제는 압력 2.5 Pa, 아르곤 유량 5 mL/min의 조건으로, 목적물을 255℃에서 가열하여 행하였다. 승화 정제 후, 목적물인 담황색 분말을 수량 0.60 g, 수율 42%로 얻었다.
핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 화합물이 목적물인 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II)인 것을 확인했다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)：δ = 7.47-7.51(m, 2H), 7.62(d, J = 4.8 Hz, 2H), 7.68-7.92(m, 6H), 8.08(dd, J = 8.4 Hz, 1.5 Hz, 1H), 8.19-8.24(m, 3H), 8.74(dd, J = 7.8 Hz, 1.5 Hz, 1H), 8.91-8.93(m, 3H), 9.24(dd, J = 7.2 Hz, 2.1 Hz, 1H), 9.31(d, J = 8.4 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 7에 나타낸다. 또한, 도 7(B)는, 도 7(A)에 있어서의 7.0 ppm~9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, 7mDBTPDBq-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 8(A)에, 발광 스펙트럼을 도 8(B)에 각각 나타낸다. 또한, 7mDBTPDBq-II의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 9(A)에, 발광 스펙트럼을 도 9(B)에 각각 나타낸다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사(JASCO Corporation) 제조, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에 관하여, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타냈다. 도 8(A) 및 도 9(A)에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타내고, 도 8(B) 및 도 9(B)에 있어서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 304 및 363 nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 372 및 389 nm(여기 파장 360 nm)였다. 또한, 박막의 경우에는 246, 263, 312, 335, 350 및 371 nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 413 nm(여기 파장 371 nm)였다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 본 발명의 일양태의 발광 소자에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시예에 이용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00060
이하에, 본 실시예의 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 1)
먼저, 유리 기판(1100) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제 1 전극(1101)을 형성했다. 또한, 그 막두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4 Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭(放冷)했다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에, 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭：BPAFLP)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착힘으로써, 정공 주입층(1111)을 형성했다. 그 막두께는, 40 nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴의 비율은 중량비로 4：2( = BPAFLP：산화몰리브덴)가 되도록 조절했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서, 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에, BPAFLP를 20 nm의 막두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(1112)을 형성했다.
다음에, 실시예 1에서 합성한 7-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II) 및 (아세틸아세토나토)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-Me)2(acac)])를 공증착하여, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성했다. 여기서, 7mDBTPDBq-II 및 [Ir(mppr-Me)2(acac)]의 중량비는, 1：0.06( = 7mDBTPDBq-II：[Ir(mppr-Me)2(acac)])가 되도록 조절했다. 또한, 발광층(1113)의 막두께는 40 nm로 했다.
또한, 발광층(1113) 위에 7mDBTPDBq-II를 막두께 10 nm가 되도록 성막하여, 제 1 전자 수송층(1114a)을 형성했다.
그 후, 제 1 전자 수송층(1114a) 위에 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 막두께 20 nm가 되도록 성막하여, 제 2 전자 수송층(1114b)을 형성했다.
또한, 제 2 전자 수송층(1114b) 위에, 불화리튬(LiF)을 1 nm의 막두께로 증착하여, 전자 주입층(1115)을 형성했다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 200 nm의 막두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작했다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법을 이용했다.
(비교 발광 소자 2)
비교 발광 소자 2의 발광층(1113)은, 2-페닐디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2PDBq) 및 [Ir(mppr-Me)2(acac)]를 공증착함으로써 형성했다. 여기서, 2PDBq 및 [Ir(mppr-Me)2(acac)]의 중량비는, 1：0.06( = 2PDBq：[Ir(mppr-Me)2(acac)])가 되도록 조절했다. 또한, 발광층(1113)의 막두께는 40 nm로 했다.
또한, 비교 발광 소자 2의 제 1 전자 수송층(1114a)은, 2PDBq를 막두께 10 nm가 되도록 성막함으로써 형성했다. 발광층(1113) 및 제 1 전자 수송층(1114a) 이외는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작했다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00061
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의해 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 10에 나타낸다. 도 10에서, 횡축은 전류 밀도(mA/cm2)를, 종축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 11에 나타낸다. 도 11에서, 횡축은 전압(V)을, 종축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 12에 나타낸다. 도 12에서, 횡축은 휘도(cd/m2), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 13에 나타낸다. 도 13에서, 횡축은 전압(V)을, 종축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 발광 소자에 있어서의 휘도 1000 cd/m2부근일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 외부 양자 효율(%)을 표 2에 나타낸다.
Figure pat00062
표 2에 나타낸 바와 같이, 670 cd/m2의 휘도 시의 발광 소자 1의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.54, 0.45)였다. 또한, 1000 cd/m2의 휘도 시의 비교 발광 소자 2의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.52, 0.47)이었다. 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2는, 각각 [Ir(mppr-Me)2(acac)]에 유래하는 발광이 얻어진 것을 알 수 있었다.
본 실시예에서 제작한 비교 발광 소자 2는, 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광이 개시하는 전압(2 V 정도)보다 저전압의 영역에서 발광 소자 1에 비해 전류가 크게 흐르고 있고, 또한, 표 2보다 전류 효율이 현저하게 낮다는 것을 알 수 있었다. 이것은, 비교 발광 소자 2의 발광층(1113)에 이용한 2 PDBq가 결정화되어, 전류의 리크가 발생하고 있기 때문이라고 생각된다.
한편, 도 10 내지 도 13으로부터, 발광 소자 1은, 구동 전압이 낮고, 전류 효율이 높다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일양태를 적용한 화합물은, 양호한 전압-휘도 특성, 및 휘도-전류 효율 특성의 실현에 효과가 있는 것이 확인되었다.
이상에 설명한 바와 같이, 7mDBTPDBq-II를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층으로서 이용함으로써, 구동 전압이 낮고, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
[실시예 3]
≪합성예 2≫
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식 (109)로 나타내어지는 7-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTBPDBq-II)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 7mDBTBPDBq-II의 구조를 이하에 나타낸다.
[7mDBTBPDBq-II]
Figure pat00063
7mDBTBPDBq-II의 합성 스킴을 (D-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (D-1)]
Figure pat00064
100 mL의 3구 플라스크에 7-브로모디벤조[f,h]퀴녹살린 0.71 g(2.3 mmol), 3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐 붕소산 1.0 g(2.5 mmol), 톨루엔 30 mL, 에탄올 3 mL, 2 M의 탄산칼륨 수용액 3.5 mL를 첨가했다. 이 혼합물을 감압하에서 교함으로써 탈기하여, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 53 mg(46μmol)을 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하, 80℃에서 18시간 교반했다. 이 혼합물에 물을 첨가하고 계내(系內)에 석출한 고체를 흡인 여과하여, 고체를 얻었다. 또한 얻어진 여과액의 수층으로부터 유기물을 톨루엔으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여, 탄산수소나트륨 수용액과 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조했다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이들 고체의 톨루엔 용액을 셀라이트(와코 순약공업 주식회사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 카탈로그 번호：531-16855), 알루미나를 통해 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(톨루엔：헥산 = 2：1)로 정제하고, 또한, 톨루엔에 의해 재결정한 결과, 담황색 분말을 수량 0.70 g, 수율 53%로 얻었다.
얻어진 담황색 분말 0.70 g을 트레인 서브리메이션법에 의해 승화 정제했다. 승화 정제는, 압력 3.1 Pa, 아르곤 유량 5 mL/min의 조건으로, 담황색 분말을 280℃에서 20시간 가열하여 행하였다. 승화 정제 후, 목적물인 담황색 분말을 수량 0.62 g, 수율 88%로 얻었다.
핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 화합물이 목적물인 7-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTBPDBq-II)인 것을 확인했다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)：δ = 7.42-7.51(m, 2H), 7.58-7.69(m, 4H), 7.74-7.85(m, 7H), 8.05(dd, J = 8.1 Hz, 1.5 Hz, 1H), 8.12-8.13(m, 2H), 8.17-8.22(m, 2H), 8.73-8.76(m, 1H), 8.90-8.93(m, 3H), 9.23-9.28(m, 1H), 9.31(d, J = 8.4 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 15에 나타낸다. 또한, 도 15(B)는, 도 15(A)의 7.0 ppm~9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, 7mDBTBPDBq-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 16(A)에, 발광 스펙트럼을 도 16(B)에 각각 나타낸다. 또한, 7mDBTBPDBq-II의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 17(A)에, 발광 스펙트럼을 도 17(B)에 각각 나타낸다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사(JASCO Corporation) 제조, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에 관하여, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타냈다. 도 16(A) 및 도 17(A)에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타내고, 도 16(B) 및 도 17(B)에서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 281, 303 및 363 nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 372 및 387 nm(여기 파장 364 nm)였다. 또한, 박막의 경우에는 247, 260, 312, 331, 351 및 370 nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 408 nm(여기 파장 370 nm)였다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 본 발명의 일양태의 발광 소자에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시예에 이용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 설명한 재료에 대해서는 생략한다.
Figure pat00065
이하에, 본 실시예의 발광 소자 3의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 3)
먼저, 유리 기판(1100) 위에, ITSO를 스퍼터링법으로 성막하여, 제 1 전극(1101)을 형성했다. 또한, 그 막두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4 Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭했다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에, 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, 4,4',4''-(1,3,5-벤젠트리일)트리(디벤조티오펜)(약칭：DBT3P-II)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성했다. 그 막두께는 40 nm로 하고, DBT3P-II와 산화몰리브덴의 비율은, 중량비로 4：2( = DBT3P-II：산화몰리브덴)가 되도록 조절했다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에, BPAFLP를 20 nm의 막두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(1112)을 형성했다.
다음에, 실시예 3에서 합성한 7-[3'-(디벤조티오펜-4-일)비페닐-3-일]디벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTBPDBq-II), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭：NPB) 및 (아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(dppm)2(acac)])를 공증착하여, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성했다. 여기서, 7mDBTBPDBq-II, NPB 및 [Ir(dppm)2(acac)]의 중량비는, 0.8：0.2：0.05( = 7mDBTBPDBq-II：NPB：[Ir(dppm)2(acac)])가 되도록 조절했다. 또한, 발광층(1113)의 막두께는 40 nm로 했다.
또한, 발광층(1113) 위에 7mDBTBPDBq-II를 막두께 10 nm가 되도록 성막하여, 제 1 전자 수송층(1114a)을 형성했다.
그 후, 제 1 전자 수송층(1114a) 위에 BPhen을 막두께 20 nm가 되도록 성막하여, 제 2 전자 수송층(1114b)을 형성했다.
또한, 제 2 전자 수송층(1114b) 위에, LiF를 1 nm의 막두께로 증착하여, 전자 주입층(1115)을 형성했다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200 nm의 막두께가 되도록 증착함으로써, 본 실시예의 발광 소자 3을 제작했다.
또한, 상술한 증착 과정에서, 증착은 모두 저항 가열법을 이용했다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 3의 소자 구조를 표 3에 나타낸다.
Figure pat00066
발광 소자 3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의해 봉지하는 작업을 행한 후, 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도 18에 나타낸다. 도 18에 있어서, 횡축은 전류 밀도(mA/cm2)를, 종축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 19에 나타낸다. 도 19에서, 횡축은 전압(V)을, 종축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 20에 나타낸다. 도 20에서, 횡축은 휘도(cd/m2), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 21에 나타낸다. 도 21에서, 횡축은 전압(V)을, 종축은 전류(mA)를 나타내고 있다. 또한, 발광 소자 3에 있어서의 휘도 850 cd/m2일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 외부 양자 효율(%)을 표 4에 나타낸다.
Figure pat00067
표 4에 나타낸 바와 같이, 850 cd/m2의 휘도 시의 발광 소자 3의 CIE 색도 좌표는 (x, y) = (0.57, 0.43)이었다. 발광 소자 3은, [Ir(dppm)2(acac)]에 유래하는 발광이 얻어진 것을 알 수 있었다.
도 18 내지 도 21, 및 표 4로부터, 발광 소자 3은 구동 전압이 낮고, 전류 효율 및 외부 양자 효율이 높다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일양태를 적용한 화합물은 양호한 전압-휘도 특성, 및 휘도-전류 효율 특성의 실현에 효과가 있다는 것이 확인되었다.
이상에 설명한 바와 같이, 7mDBTBPDBq-II를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층으로서 이용함으로써, 구동 전압이 낮고, 전류 효율 및 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
다음에, 발광 소자 3의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 22에 나타낸다. 도 22에서, 종축은 초기 휘도를 100%로 했을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 횡축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다.
신뢰성 시험은 초기 휘도를 5000 cd/m2로 설정하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서 발광 소자 3을 구동했다.
260시간 후의 휘도에 대하여, 발광 소자 3은, 초기 휘도의 71%를 유지하고 있었다.
이상의 결과로부터, 7mDBTBPDBq-II를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층으로서 이용함으로써, 신뢰성이 높고, 수명이 긴 소자를 실현할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(참고예)
상기 실시예에 이용한(아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(dppm)2(acac)])의 합성 방법에 대하여, 구체적으로 설명한다. [Ir(dppm)2(acac)]의 구조를 이하에 나타낸다.
[Ir(dppm)2(acac)]
Figure pat00068
＜스텝 1：4,6-디페닐피리미딘(약칭：Hdppm)의 합성＞
먼저, 4,6-디클로로피리미딘 5.02 g, 페닐 붕소산 8.29 g, 탄산나트륨 7.19 g, 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드(약칭：Pd(PPh3)2Cl2) 0.29 g, 물 20 mL, 아세토니트릴 20 mL를, 환류관을 붙인 가시형 플라스크에 넣어 내부를 아르곤 치환했다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 60분간 조사하여 가열했다. 여기서 페닐 붕소산 2.08 g, 탄산나트륨 1.79 g, Pd(PPh3)2Cl2 0.070 g, 물 5 mL, 아세토니트릴 5 mL를 플라스크에 더 넣고, 재차 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 60분간 조사하여 가열했다. 그 후 이 용액에 물을 첨가하여 디클로로메탄으로 유기층을 추출했다. 얻어진 추출액을 물로 세정하고, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 여과하여 제거한 후, 얻어진 잔사(殘渣)를, 디클로로메탄을 전개 용매로 하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하여, 피리미딘 유도체 Hdppm을 얻었다(황백색 분말, 수율 38%). 또한, 마이크로파의 조사는, 마이크로파 합성 장치(CEM사(CEM Corporation) 제조 Discover)를 이용했다. 이하에 스텝 1의 합성 스킴 (x-1)을 나타낸다.
[합성 스킴 (x-1)]
Figure pat00069
＜스텝 2：디μ-클로로-비스[비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)](약칭：[Ir(dppm)2Cl]2)의 합성＞
다음에, 2-에톡시 에탄올 15 mL, 물 5 mL, 상기 스텝 1에 의해 얻은 Hdppm 1.10 g, 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 0.69 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 가지형 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHZ, 100 W)를 1시간 조사하여 반응시켰다. 용매를 여과하여 제거한 후, 얻어진 잔사를 에탄올로 여과하고, 다음에 세정하여, 복핵착체 [Ir(dppm)2Cl]2를 얻었다(적갈색 분말, 수율 88%). 이하에 스텝 2의 합성 스킴 (x-2)을 나타낸다.
[합성 스킴 (x-2)]
Figure pat00070
＜스텝 3：(아세틸아세토나토)비스(4,6-디페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(dppm)2(acac)])의 합성＞
또한, 2-에톡시 에탄올 40 mL, 상기 스텝 2에 의해 얻은 [Ir(dppm)2Cl]2 1.44 g, 아세틸아세톤 0.30 g, 탄산나트륨 1.07 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 가지형 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 120 W)를 60분간 조사하여 반응시켰다. 용매를 여과하여 제거하고, 얻어진 잔사를 디클로로메탄에 용해하고 여과하여, 불용물을 제거했다. 얻어진 여과액을 물, 다음에 포화 식염수로 세정하여, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 여과하여 제거한 후, 얻어진 잔사를 디클로로메탄：초산에틸 = 50：1(체적비)을 전개 용매로 하는 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제했다. 그 후, 디클로로메탄과 헥산의 혼합 용매로 재결정함으로써, 목적물인 오렌지색 분말을 얻었다(수율 32%). 이하에 스텝 3의 합성 스킴 (x-3)을 나타낸다.
[합성 스킴 (x-3)]
Figure pat00071
상기 스텝 3에 의해 얻어진 오렌지색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 이 결과로부터, [Ir(dppm)2(acac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR. δ(CDCl3)：1.83(s, 6H), 5.29(s, 1H), 6.48(d, 2H), 6.80(t, 2H), 6.90(t, 2H), 7.55-7.63(m, 6H), 7.77(d, 2H), 8.17(s, 2H), 8.24(d, 4 H), 9.17(s, 2H).
102：EL층
103：제 1 전극
108：제 2 전극
401：소스측 구동 회로
402：화소부
403：게이트측 구동 회로
404：봉지 기판
405：시일재
407：공간
408：배선
409：FPC(Flexible Printed Circuit)
410：소자 기판
411：스위칭용 TFT
412：전류 제어용 TFT
413：제 1 전극
414：절연물
416：EL층
417：제 2 전극
418：발광 소자
423：n 채널형 TFT
424：p 채널형 TFT
501：기판
502：제 1 전극
503：제 2 전극
504：EL층
505：절연층
506：격벽층
601：조명 장치
602：조명 장치
603：탁상 조명 기구
701：정공 주입층
702：정공 수송층
703：발광층
704：전자 수송층
705：전자 주입층
706：전자 주입 버퍼층
707：전자 릴레이층
708：복합 재료층
800：EL층
801：EL층
803：전하 발생층
901：제 1 기판
902：제 2 기판
903：제 1 단자
904：제 2 단자
908：발광 소자
909：절연층
910：보조 배선
911：건조제
912：시일재
913a：광취출 구조
913b：광취출 구조
914：평탄화층
1100：기판
1101：제 1 전극
1103：제 2 전극
1111：정공 주입층
1112：정공 수송층
1113：발광층
1114a：전자 수송층
1114b：전자 수송층
1115：전자 주입층
7100：텔레비전 장치
7101：케이스
7103：표시부
7105：스탠드
7107：표시부
7109：조작 키
7110：리모콘 조작기
7201：본체
7202：케이스
7203：표시부
7204：키보드
7205：외부 접속 포트
7206：포인팅 디바이스
7301：케이스
7302：케이스
7303：연결부
7304：표시부
7305：표시부
7306：스피커부
7307：기록 매체 삽입부
7308：LED 램프
7309：조작 키
7310：접속 단자
7311：센서
7312：마이크로폰
7400：휴대전화기
7401：케이스
7402：표시부
7403：조작 버튼
7404：외부 접속 포트
7405：스피커
7406：마이크
7501：조명부
7502：전등갓
7503：가변 암
7504：지주
7505：받침대
7506：전원
9501：조명부
9503：지주
9505：지지대

Claims (40)

  1. 일반식 (G1)로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G1)]
    Figure pat00072

    (식 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고,
    R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-1)로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G2-1)]
    Figure pat00073

    (식 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고,
    R21~R27은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 복소환 화합물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 복소환 화합물.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 복소환 화합물.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-1)로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G3-1)]
    Figure pat00074

    (식 중, R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 복소환 화합물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-2)로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G2-2)]
    Figure pat00075

    (식 중, R31~R38은, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 복소환 화합물.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 복소환 화합물.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-2)으로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G3-2)]
    Figure pat00076

    (식 중, R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-3)로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G2-3)]
    Figure pat00077

    (식 중, R41~R47는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고,
    Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.)
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 복소환 화합물.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 복소환 화합물.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 복소환 화합물.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-3)으로 나타내어지는, 복소환 화합물.
    [일반식 (G3-3)]
    Figure pat00078

    (식 중, R51~R54는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 복소환 화합물.
  18. 일반식 (G1)로 나타내어지는 복소환 화합물을 포함하는, 발광 소자.
    [일반식 (G1)]
    Figure pat00079

    (식 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고,
    R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.)
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 발광층과 전자 수송층 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 소자.
  20. 게스트 물질과 제 1 호스트 물질을 포함하는 발광층을 구비하고,
    상기 제 1 호스트 물질은 일반식 (G1)으로 나타내어지는 복소환 화합물을 포함하는, 발광 소자.
    [일반식 (G1)]
    Figure pat00080

    (식 중, A는 치환 혹은 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 혹은 무치환의 디벤조푸라닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 카르바졸릴기를 나타내고,
    R11~R19는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6~13의 치환 또는 무치환의 알릴렌기를 나타낸다.)
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 발광층은 제 2 호스트 물질을 더 포함하는, 발광 소자.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 호스트 물질은 방향족 아민 화합물인, 발광 소자.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-1)으로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G2-1)]
    Figure pat00081

    (식 중, Q1은 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타내고,
    R21~R27은 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 발광 소자.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 발광 소자.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 발광 소자.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-1)로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G3-1)]
    Figure pat00082

    (식 중, R51~R54는, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  28. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-2)로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G2-2)]
    Figure pat00083

    (식 중, R31~R38은, 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 발광 소자.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 발광 소자.
  31. 제 28 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-2)로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G3-2)]
    Figure pat00084

    (식 중, R41~R47는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  32. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G2-3)으로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G2-3)]
    Figure pat00085

    (식 중, R41~R47는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타내고,
    Q2는 유황 원자, 산소 원자 또는 질소 원자를 나타낸다.)
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 발광 소자.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐렌기인, 발광 소자.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 Ar이 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 발광 소자.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 복소환 화합물은 일반식 (G3-3)으로 나타내어지는, 발광 소자.
    [일반식 (G3-3)]
    Figure pat00086

    (식 중, R51~R54는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다.)
  37. 제 27 항 또는 제 36 항에 있어서,
    상기 질소 원자는 탄소수 1~4의 알킬기, 또는 탄소수 6~13의 치환 혹은 무치환의 아릴기를 치환기로서 가진, 발광 소자.
  38. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
  39. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자를 포함하는 전자 기기.
  40. 제 18 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자를 포함하는 조명 장치.
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