KR20120106926A - 복합 재료, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치, 전자 기기 및 플루오렌 유도체 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

발광 소자에 적용함으로써, 낮은 구동 전압, 양호한 발광 효율 및 양호한 수명(신뢰성) 중, 적어도 하나의 특성을 구비하는 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공한다.
플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료를 제공한다.

Description

복합 재료, 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치, 전자 기기 및 플루오렌 유도체 {Composite material, light-emitting element, light-emitting device, lighting device, electronic device, and fluorene derivative}
본 발명은 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 복합 재료에 관한 것이다. 또한, 당해 복합 재료를 사용한 발광 소자, 발광 장치, 조명 장치 및 전자 기기에 관한 것이다. 또한, 당해 복합 재료에 사용하는 것이 적합한 플루오렌 유도체에 관한 것이다.
박형 경량, 높은 응답 성능, 저소비 전력 등의 장점에서, 차세대의 조명 장치나 표시 장치로서 유기 화합물을 발광 물질로 하는 발광 소자(유기 EL 소자)를 사용한 발광 장치의 개발이 가속되고 있다.
유기 EL 소자는 한 쌍의 전극간에 발광 물질을 함유하는 발광층을 사이에 개재하고, 당해 전극간에 전압을 인가함으로써, 전극으로부터 주입된 전자 및 홀이 재결합하여 발광 물질이 여기 상태가 되고, 그 여기 상태가 기저 상태로 되돌아올 때에 발광한다. 발광 물질이 발하는 광의 파장은 그 발광 물질 특유의 것이며, 상이한 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 여러 가지 파장 즉 여러 가지 색의 발광을 나타내는 발광 소자를 수득할 수 있다.
디스플레이 등, 화상을 표시하는 것을 염두에 둔 표시 장치의 경우, 풀컬러(full-color) 영상을 재현하기 위해서는, 적어도 적, 녹, 청의 3색의 광을 수득하는 것이 필요해진다. 또한, 조명 장치로서 사용하는 경우에는, 높은 연색성(演色性)을 수득하기 위해서, 가시광 영역에 있어서 고르게 파장 성분을 갖는 광을 수득하는 것이 이상적이며, 현실적으로는, 상이한 파장의 광을 2종류 이상 합성함으로써 수득되는 광이 조명 용도로서 사용되는 경우가 많다. 또한, 적, 녹, 청의 3색의 광을 합성함으로써, 높은 연색성을 갖는 백색광을 수득할 수 있는 것이 알려져 있다.
발광 소자의 색과 함께 중요시되는 발광 소자의 특성으로서, 발광 효율이 있다. 발광 효율이 양호한 발광 소자는, 그 밖의 소자와 비교하여 동일한 휘도를 수득하기 위해서 필요로 하는 에너지가 작아도 된다. 이로 인해, 에너지 절약 성능이 우수한 발광 장치를 제공하는 것이 가능해진다. 에너지 문제에 민감한 작금, 발광 효율의 향상은 매우 큰 과제이다.
발광 효율, 특히, 전력 효율을 향상시키기 위해서 유효한 수단으로서, 구동 전압의 저감을 들 수 있다. 구동 전압이 낮아지면, 낮은 전압에서 보다 큰 전류를 흘려보낼 수 있게 되기 때문에, 소비 전력이 저감되어 전력 효율이 향상된다. 이로 인해, 구동 전압의 저감을 목적으로 하여 지금까지도 많은 연구가 이루어져 오고 있다(예를 들면 비특허문헌 1 참조).
또한, 발광 효율과 같이 중요시되는 발광 소자의 특성으로서, 수명(신뢰성)과 같은, 상품으로서의 신용에 관계되는 특성이 있다. 수명(신뢰성)은 상품화시에 당연히 요구되는 특성의 하나이며, 또한, 어떤 일정 이상의 특성을 갖는 경우는 큰 세일즈 포인트(selling point)가 될 수 있는 것이다. 즉, 수명(신뢰성)은 양호하면 할수록 바람직하다. 이로 인해, 여러 가지 방법에 의해 발광 소자의 수명(신뢰성)을 향상시키는 연구가 이루어지고 있다 (예를 들면 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 제2006-324650호
Y. Yang 외, 「어플라이드 피직스 레터즈」, Vol.64(10), 1245-1247(1994)
발광 효율을 향상시키기 위한 다른 접근으로서, 단위 전류 밀도당 휘도(전류 효율)를 향상시키는 것을 들 수 있다. 상기한 바와 같이 발광 효율은 양호하면 할수록 바람직하다. 유기 EL 소자의 휘도는 전류에 비례하기 때문에, 낮은 전압에서 보다 큰 전류를 흘려보낼 수 있는(구동 전압이 작은) 발광 소자에 있어서, 단위 전류 밀도당 휘도(전류 효율)를 향상시킬 수 있으면 매우 양호한 전류 효율을 갖는 발광 소자를 수득할 수 있다.
그래서, 본 발명에서는, 발광 소자에 적용함으로써, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 발광 소자에 적용함으로써, 구동 전압이 낮고 또한 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 어떠한 발광 소자라도 수명(신뢰성)과 같은 특성은 매우 중요해진다.
그래서, 본 발명에서는, 발광 소자에 적용함으로써, 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 발광 소자에 적용함으로써, 발광 효율이 양호하고 또한 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 발광 소자에 적용함으로써, 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 양호하며 또한 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 구동 전압이 낮고 또한 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 발광 효율이 양호하고 또한 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 구동 전압이 낮고, 발광 효율이 양호하고 또한 수명(신뢰성)이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작은 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작고 또한 신뢰성이 높은 발광 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작은 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 신뢰성이 높은 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작고 또한 신뢰성이 높은 전자 기기를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작은 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 신뢰성이 높은 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 소비 전력이 작고 또한 신뢰성이 높은 조명 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명에서는, 상기의 복합 재료를 구성하기 위해서 적합한 신규 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는 상기 과제의 적어도 하나를 해결하면 좋다.
본 발명자들은 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료가 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 밝혀내었다. 그리고, 당해 복합 재료를 사용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있었다. 또한, 구동 시간에 대한 발광 효율의 저하가 작은, 수명이 긴 발광 소자를 제작할 수 있었다.
즉, 본 발명의 일 형태는, 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
탄화수소 화합물로서 플루오렌 골격을 갖는 본 발명의 복합 재료는, 당해 플루오렌 골격이 부피가 큰 구조를 하고 있기 때문에, 당해 복합 재료로 이루어진 막의 질이 양호하고, 수명이 긴 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 플루오렌 자신의 HOMO 준위와 LUMO 준위간의 에너지 갭이 크기 때문에, 그것에 결합하는 아릴기를 적절히 선택함으로써, 가시광 영역에서의 광의 흡수가 작고, 투광성이 높은 복합 재료를 수득할 수 있다. 구체적인 아릴기의 선택 방법으로서 이들 아릴기 자신의 광의 흡수가 작은 것을 선택한다. 그래서, 당해 복합 재료를 사용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 당해 탄화수소 화합물은, 탄화수소만으로 구성되기 때문에, (아민 등 전자 공여기를 개재하여 아릴끼리가 결합하는 것 보다도) 플루오렌과 그 치환기 사이에서 공액이 확대되기 어려워 넓은 에너지 갭을 보지한 채 적당히 분자량이 큰 탄화수소 화합물을 수득할 수 있다. 이것에 의해, 열적으로 안정된 탄화수소 화합물을 수득할 수 있다. 또한 이것에 의해, 당해 탄화수소 화합물을 증착할 때에, 증착 레이트를 제어하기 쉬워 안정된 품질의 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물보다 증착 온도가 높은 무기 화합물과의 공증착에 의해 제작한다. 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물이 플루오렌 골격을 가짐으로써, 에너지 갭의 저하를 억제하면서, 분자량을 적당히 크게 할 수 있어 당해 무기 화합물의 증착 온도에 보다 가까운 온도로 공증착을 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 당해 탄화수소 화합물은, 탄화수소만으로 구성되기 때문에, 극성이 커지기 어려워 복합 재료로 했을 때에도 새롭게 흡수가 발생하기 어렵다. 이로 인해, 보다 투광성이 높은 복합 재료로 할 수 있다.
또한, 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 복합 재료를 사용함으로써 캐리어 밸런스가 양호한, 발광 효율이 양호한 소자를 제작할 수 있다.
또한, 이들 분자량은 진공 증착으로 복합 재료를 형성하는 경우에는, 증착 온도를 고려하면, 보다 바람직하게는 1200 이하가 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 플루오렌의 9위치에 1개 또는 2개의 페닐렌기를 개재하여 아릴기가 결합하고 또한 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 복합 재료는, 플루오렌의 9위치의 탄소를 개재하여 아릴기가 결합하고 있는 탄화수소 화합물을 사용하는 것이 특징이다. 이것에 의해, 당해 탄화수소 화합물은 아릴기로부터 플루오렌 골격으로의 공액의 확대를 억제하고, 또한 유효하게 에너지 갭의 저하를 억제할 수 있어 에너지 갭이 큰 탄화수소 화합물로 할 수 있다. 이것에 의해, 당해 탄화수소 화합물을 함유하는 복합 재료는, 가시광 영역에서의 광의 흡수가 적은, 보다 투광성이 높은 복합 재료로 할 수 있다.
또한, 보다 구체적으로, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 1로 표시되며 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G1)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
α1 및 α2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
n은 0 또는 1의 값을 취하고,
Ar1 및 Ar2는 치환 또는 무치환의 아릴기이고,
R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 플루오렌의 9위치에 1개 또는 2개의 페닐렌기를 개재하여 2환 이상 4환 이하의 축합 환이 결합하고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
이 때, 플루오렌의 9위치에 결합하고 있는 아릴기가 2개인 경우, 이들 아릴기는 플루오렌의 9위치의 시그마 결합을 개재하여 결합하고 있다. 이로 인해, 아릴 사이에서 공액이 확대되기 어려워 넓은 밴드 갭을 가진 채, 벌키한 구조로 할 수 있다. 이로 인해, 투광성이 높은 재료이면서, 결정화되기 어려운 재료로 할 수 있다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 복합 재료에 있어서는, 2환 이상 4환 이하의 축합 환을 가짐으로써, 전자 또는 정공의 수송성과, 당해 복합 재료로 이루어진 막의 투광성과의 밸런스가 양호한 발광 소자용 재료로서 적합한 재료로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 1로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G1)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
화학식 1
Figure pat00002
상기 화학식 1에서,
α1 및 α2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
n은 0 또는 1의 값을 취하고,
Ar1은 치환 또는 무치환의 2환 이상 4환 이하의 환이 축합한 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar2는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 복합 재료에 있어서는, 2환 이상 4환 이하의 축합 환을 가짐으로써, 전자 또는 정공의 수송성과, 당해 복합 재료로 이루어진 막의 투광성과의 밸런스가 양호한 발광 소자용 재료로서 적합한 재료로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 2로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G2)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00003
상기 화학식 2에서,
α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
Ar1은 치환 또는 무치환의 2환 이상 4환 이하의 환이 축합한 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar3은 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기이고,
R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 복합 재료는, 상기 화학식으로 표시되는 탄화수소 화합물의 에너지 갭이 넓기 때문에, 투광성이 높은 복합 재료로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 하기 구조식으로 표시되는 기 중 어느 하나인 복합 재료이다.
Figure pat00004
이들 치환기를 가짐으로써, 보다 벌키한 재료가 되어 바람직하다. 단, 이들 치환기가 없는 것은, 합성이 간략해져 합성의 관점에서는 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 3으로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G3)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00005
상기 화학식 3에서,
α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
Ar1은 치환 또는 무치환의 2환 이상 4환 이하의 환이 축합한 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar3은 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 복합 재료는, 구조가 단순하기 때문에, 저비용으로 당해 복합 재료를 수득할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성을 갖는 복합 재료에 있어서, Ar1이, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로부터 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성을 갖는 복합 재료에 있어서, Ar1로 나타내는 아릴기의 결합수가 수소와 결합한 물질(Ar1-H)이, 그 흡수 스펙트럼에 있어서, 450nm 이상 800nm 이하의 범위에 피크가 없는 물질인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
이러한 구성을 갖는 복합 재료는, 가시광 영역에 골격 유래의 흡수가 작기 때문에, 투광성이 높은 복합 재료를 수득할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성을 갖는 복합 재료에 있어서, Ar1이 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기 및 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
이상과 같은 구성을 갖는 복합 재료는, 탄화수소 화합물과 무기 화합물이 전하 이동 착체를 형성한 것에 의한 가시광 영역으로의 새로운 흡수가 발생하기 어려워 가시광의 투과율이 높은 복합 재료로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성을 갖는 복합 재료에 있어서, Ar1이, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 및 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
이상과 같은 구성을 갖는 복합 재료는, 캐리어의 이동도가 큰 복합 재료로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, Ar1이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기가, 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 4로 표시되는 기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00006
상기 화학식 4에서,
α3 및 α4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
m은 0 또는 1의 값을 취하고,
Ar4는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
R41 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기 및 페난트릴기 중 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 5로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G4)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00007
상기 화학식 5에서,
α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 6으로 표시되는 기 중 어느 하나이다.
Figure pat00008
상기 화학식 6에서,
α5는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 7로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G5)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00009
상기 화학식 7에서,
α11은 페닐렌기 또는 비페닐디일기이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, α1 내지α5 및 α11은 각각 독립적으로 하기 구조식 (α-1) 내지 (α-6) 중 어느 하나인 복합 재료이다.
Figure pat00010
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하고, 아릴기가 플루오렌의 2위치 또는 플루오렌의 2위치 및 7위치에 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 아릴기는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로부터 선택되는 하나인 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 아릴기가 1개 또는 2개인 페닐렌기를 개재하여 플루오렌에 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 8로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G6)과, 상기 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00011
상기 화학식 8에서,
Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
α6 및 α7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 비페닐디일기이고,
j 및 k는 각각 독립적으로 0 또는 1의 값을 취하고,
R21 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 9로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G6')과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00012
상기 화학식 9에서,
Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
α6 및 α7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기 또는 비페닐디일기이고,
j 및 k는 각각 독립적으로 0 또는 1의 값을 취하고,
R23 내지 R28 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
스피로플루오렌 골격은, 분자 내의 플루오렌끼리가 벌키한 구조가 되고, 분자량도 크기 때문에, 열물성이 우수하여 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 10으로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G7)과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00013
상기 화학식 10에서,
Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
R21 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 화학식 11로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G7')과, 당해 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료이다.
Figure pat00014
상기 화학식 11에서,
Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고,
R23 내지 R28 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
또한, 이들 플루오렌 골격의 2위치와 7위치에 각각 아릴기가 결합하고 있는 탄화수소 화합물은, 이들 아릴기의 공액이 플루오렌 골격을 개재하여 확대되기 어려워 에너지 갭을 높게 유지할 수 있다(2위치에만 아릴기가 있는 경우와 비교해도 흡수 스펙트럼이 커서 장파장 시프트하기 어려움). 아릴기가 2개 이상 붙음으로써, 보다 벌키한 구조로 할 수 있기 때문에, 에너지 갭이 높고 투광성이 높은 재료이면서, 결정화하기 어려운 재료로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, Ar5가 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로부터 선택되는 하나이며, Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로부터 선택되는 하나인 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물이 전이 금속의 산화물인 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 탄화수소 화합물에 전자
수용성을 나타내는 무기 화합물이 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 탄탈 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 은 산화물로부터 선택되는 1종 또는 복수종인 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 탄화수소 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물이 몰리브덴 산화물인 복합 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한쌍의 전극간에 유기 화합물을 함유하는 층을 가지며, 당해 유기 화합물을 함유하는 층은, 적어도 발광 중심 물질을 함유하는 층과, 상기 구성을 갖는 복합 재료를 함유하는 층을 갖는 발광 소자이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 발광 소자는, 복합 재료가 양호한 캐리어 수송성 및 캐리어 주입성을 갖기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 함유하는 막은 막질이 양호하기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 사용한 발광 소자는 캐리어 밸런스가 양호하기 때문에, 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료는 투광성이 높은 재료이기 때문에, 당해 복합 재료를 사용한 것에 의한 발광 효율의 저하가 적어 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성에 있어서, 복합 재료를 함유하는 층이, 한 쌍의 전극 중 양극으로서 기능하는 전극과 접하여 형성된 발광 소자이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 발광 소자는, 복합 재료가 양호한 캐리어 주입성을 갖기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 함유하는 막은 막질이 양호하기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 사용한 발광 소자는 캐리어 밸런스가 양호하기 때문에, 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료는 투광성이 높은 재료이기 때문에, 당해 복합 재료를 사용한 것에 의한 발광 효율의 저하가 적어 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료는 그 막 두께를 두껍게 형성해도 구동 전압의 상승이 일어나기 어렵기 때문에, 양극 위에 두껍게 형성함으로써 양극이 갖는 요철이 원인으로 일어나는 쇼트(short) 등의 불량의 발생을 억제할 수도 있어 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 한 쌍의 전극간에 유기 화합물을 함유하는 층을 가지며, 당해 유기 화합물을 함유하는 층은, 복수의 발광 유닛과, 상기 구성을 갖는 복합 재료를 함유하는 층을 가지며, 복수의 발광 유닛은 각각, 발광 중심 물질을 함유하는 층을 가지며, 발광 유닛과 상기 발광 유닛 사이에 당해 복합 재료를 함유하는 층을 갖는 발광 소자이다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 발광 소자는, 복합 재료를 함유하는 막이 전하 발생층으로서 기능하기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 함유하는 막은 막질이 양호하기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료를 사용한 발광 소자는 캐리어 밸런스가 양호하기 때문에, 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 당해 복합 재료는 투광성이 높은 재료이기 때문에, 당해 복합 재료를 사용한 것에 의한 발광 효율의 저하가 적어 발광 효율이 높은 발광 소자로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 구성을 갖는 발광 소자를 구비한 발광 장치이다.
이러한 구성을 갖는 발광 장치는, 소비 전력이 작은 발광 장치이다. 또한, 신뢰성이 높은 발광 장치로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 상기 구성을 갖는 발광 장치를 표시부에 구비한 전자 기기이다.
이러한 구성을 갖는 전자 기기는, 소비 전력이 작은 전자 기기이다. 또한, 신뢰성이 높은 전자 기기로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 구성을 갖는 발광 장치를 발광부에 구비한 조명 장치이다.
이러한 구성을 갖는 조명 장치는, 소비 전력이 작은 조명 장치이다. 또한, 신뢰성이 높은 조명 장치로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 하기 구조식으로 표시되는 플루오렌 유도체이다.
Figure pat00015
상기 구조를 갖는 플루오렌 유도체는, 복합 재료를 구성하는 탄화수소 화합물로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 캐리어 수송층, 발광층(호스트 재료 및 발광 중심 재료)으로서도 적합하다. 특히, 청색의 형광 등 가시광 영역에 있어서의 단파장 영역에 스펙트럼을 갖는 발광 중심 재료를 분산시키는 호스트 재료로서 사용한 경우, 색 순도가 높은 발광을 수득할 수 있다.
상기 구성을 갖는 복합 재료는, 당해 복합 재료를 사용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해지는 복합 재료이다. 또한, 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이 가능해지는 복합 재료이다. 또한, 발광 효율이 양호하고 또한 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것이 가능한 복합 재료이다. 또한, 상기 구성을 갖는 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자이다. 또한, 신뢰성이 높은 발광 소자이다. 또한, 발광 효율이 양호하고 또한 신뢰성이 높은 발광 소자이다.
또한, 상기 구성을 갖는 발광 장치는 소비 전력이 작은 발광 장치이다. 또한, 신뢰성이 높은 발광 장치이다. 또한, 발광 효율이 양호하고 또한 신뢰성이 높은 발광 장치이다.
또한, 상기 구성을 갖는 전자 기기는 소비 전력이 작은 전자 기기이다. 또한, 신뢰성이 높은 전자 기기이다. 또한, 발광 효율이 양호하고 또한 신뢰성이 높은 전자 기기이다.
또한, 상기 구성을 갖는 조명 장치는 소비 전력이 작은 조명 장치이다. 또한, 신뢰성이 높은 조명 장치이다. 또한, 발광 효율이 양호하고 또한 신뢰성이 높은 조명 장치이다.
도 1a 및 1b는 발광 소자의 개념도.
도 2a 및 2b는 액티브 매트릭스형(active matix) 발광 장치의 개념도.
도 3a 및 3b는 패시브 매트릭스형(passive matix) 발광 장치의 개념도.
도 4a 내지 4d는 전자 기기를 도시하는 도면.
도 5는 전자 기기를 도시하는 도면.
도 6은 조명 장치를 도시하는 도면.
도 7은 조명 장치를 도시하는 도면.
도 8은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 도시하는 도면.
도 9는 FLPAnth 및 이를 사용한 복합 재료의 박막의 흡수 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 10은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 11은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 12는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 13은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 14는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 15는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
도 16은 FLPPA의 1H NMR 차트.
도 17은 FLPPA의 용액 상태에 있어서의 흡수 스펙트럼(용매 톨루엔).
도 18은 FLPPA의 용액 상태에 있어서의 발광 스펙트럼(용매 톨루엔).
도 19는 FLPPA의 박막 상태에 있어서의 흡수 스펙트럼.
도 20는 FLPPA의 박막 상태에 있어서의 발광 스펙트럼.
도 21은 FLPPA의 CV 차트(산화 반응 특성)를 도시하는 도면.
도 22는 FLPPA의 CV 차트(환원 반응 특성)를 도시하는 도면.
도 23은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 24는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-색도 특성을 도시하는 도면.
도 25는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 26은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 27은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-색도 특성을 도시하는 도면.
도 28은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 29는 조명 장치를 도시하는 도면.
도 30은 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 31은 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 32는 발광 소자 4의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 33은 발광 소자 4의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 34는 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 35는 발광 소자 4의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
도 36은 발광 소자 5의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 37은 발광 소자 5의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 38은 발광 소자 5의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 39는 발광 소자 5의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 40은 발광 소자 5의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 41은 발광 소자 5의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
도 42는 발광 소자 6의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 43은 발광 소자 6의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 44는 발광 소자 6의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 45는 발광 소자 6의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 46은 발광 소자 6의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 47은 발광 소자 6의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
도 48은 발광 소자 7의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 49는 발광 소자 7의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 50은 발광 소자 7의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 51은 발광 소자 7의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 52는 발광 소자 7의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 53은 발광 소자 7의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
도 54는 발광 소자 8의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 55는 발광 소자 8의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 56은 발광 소자 8의 휘도-파워 효율 특성을 도시하는 도면.
도 57은 발광 소자 8의 휘도-외부 양자 효율 특성을 도시하는 도면.
도 58은 발광 소자 8의 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 59는 발광 소자 8의 규격화 휘도-시간 특성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다.
(실시 형태 1)
어떤 종류의 유기 화합물과 당해 유기 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 복합 재료를 양극에 접하여 형성한 발광 소자는, 당해 유기 화합물만을 같은 위치에 형성한 발광 소자와 비교하여 크게 저전압화되는 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이것은, 복합 재료가 당해 유기 화합물만과 비교하여 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수한 것에 의한 결과이다. 당해 복합 재료는, 또한, 무기 화합물을 함유함으로써 결정화가 억제되고, 유기 화합물 단체(單體)를 사용한 경우와 비교하여, 신뢰성이 향상되는 것도 보고되어 있다. 또한, 당해 복합 재료는 그 막 두께를 두껍게 형성해도 구동 전압의 상승이 일어나기 어렵기 때문에, 양극 위에 두껍게 형성함으로써 양극이 갖는 요철이 원인으로 일어나는 쇼트 등의 불량의 발생을 억제할 수도 있다.
이번에 본 발명자들은 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서, 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 탄화수소 화합물을 사용함으로써, 종래의 복합 재료를 사용한 발광 소자와 비교하여 양호한 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제작할 수 있었다. 또한, 수명이 긴 발광 소자도 제작할 수 있었다. 또한, 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 탄화수소 화합물로서는, 분자량이 400 이상 2000 이하인 것이 증착하기 쉬워 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 아릴기는 아릴렌기를 개재하여 플루오렌에 결합하고 있어도 좋다.
유기 화합물로서 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 사용하는 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료는, 당해 플루오렌 골격이 부피가 큰 구조를 하고 있기 때문에, 당해 복합 재료로 이루어진 막질이 양호하고, 이것을 사용한 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자로 하는 것이 가능해진다.
또한, 플루오렌 자신의 에너지 갭이 크기 때문에, 가시광 영역에서의 광의 흡수가 작고, 투광성이 높은 복합 재료를 수득할 수 있다. 그래서, 당해 복합 재료를 사용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 플루오렌이 어느 정도의 분자량을 가지면서도 에너지 갭이 크기 때문에, 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물은, HOMO 준위와 LUMO 준위간의 에너지 갭을 높게 유지한 채, 적당히 분자량이 큰 탄화수소 화합물로 할 수 있다. 적당한 분자량을 갖는 탄화수소 화합물은, 증착할 때에 증착 레이트를 제어하기 쉬워 안정된 품질의 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물보다 증착 온도가 높은 무기 화합물과의 공증착에 의해 제작한다. 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물이 플루오렌 골격을 가짐으로써, 에너지 갭의 저하를 억제하면서, 분자량을 적당히 크게 할 수 있어 당해 무기 화합물의 증착 온도에 보다 가까운 온도로 공증착을 실시하는 것이 가능해진다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료를 사용한 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자로 하는 것이 가능해진다.
또한, 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 복합 재료를 사용함으로써 캐리어 밸런스가 양호한, 발광 효율이 양호한 소자를 제작할 수 있다.
복합 재료에 사용하는 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물에 관해서 상세하게 설명한다.
플루오렌 골격이 갖는 아릴기는, 적어도 플루오렌의 9위치 또는 2위치 또는 2위치 및 7위치에 결합하는 것이 바람직하다. 플루오렌 골격은 당해 아릴기 이외에 치환기를 가지고 있어도 좋고, 당해 치환기로서는, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기를 들 수 있다. 또한, 이들 치환기가 추가로 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
아릴기로서는, 특별히 한정은 없으며, 치환기를 갖는 것이라도, 갖지 않는 것이라도 좋지만, 환을 구성하는 탄소수가 6 내지 18인 아릴기가 적당하다. 또한, 축합하는 환의 수가 많은 아릴기는 캐리어의 수송성이 우수하고, 축합하는 환의 수가 작은 아릴기는 복합 재료로 했을 때에 투광성이 우수하다. 이로 인해, 캐리어의 수송성과, 복합 재료 막의 투광성의 밸런스를 고려하면, 당해 아릴기는 2환 이상 4환 이하의 축합 환인 것이 바람직하다. 또한 축합하는 환의 수가 동일해도, 폴리아센 구조(축합 환이 직선상)보다도, 헬리센 구조나 헬리센 구조의 일부를 갖는 구성(구부러진 축합 환) 쪽이 밴드 갭이 넓고 투광성이 우수하여 바람직하다. 또한, 이들 축합 환은 치환기를 가지고 있어도 가지고 있지 않아도 좋다. 이러한 아릴기로서는, 구체적으로는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 등을 들 수 있다. 이들 중, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택된 기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 전하 이동 착체의 형성에 기초하는 새로운 흡수의 발생이 거의 나타나지 않고, 또한, 탄화수소 화합물 자신의 흡수도 가시광 영역에 거의 없기 때문에, 투광성이 우수하면서 캐리어 수송성도 양호한 복합 재료로 할 수 있다. 또한, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 특히 캐리어의 수송성이 우수한 재료로 할 수 있다. 또한 축합하는 환의 수가 동일해도, 폴리아센 구조(축합 환이 직선상)보다도, 헬리센 구조나 헬리센 구조의 일부를 갖는 구성(구부러진 축합 환) 쪽이 밴드 갭이 넓고 투광성이 우수하여 바람직하다. 또한, 이들 치환기가 추가로 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
아릴기가 아릴렌기를 개재하여 플루오렌에 결합하는 경우, 당해 아릴렌기로서는, 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기를 사용할 수 있다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
또한, 아릴기는, 플루오렌의 9위치에 결합하고 있는 것이 더욱 바람직하다. 플루오렌의 9위치의 탄소는 sp3 혼성 궤도이기 때문에, 아릴기로부터 플루오렌 골격으로의 공액의 확대를 억제할 수 있다. 그래서, 더욱 유효하게 에너지 갭의 저하를 억제할 수 있어 에너지 갭이 큰 탄화수소 화합물을 사용한 복합 재료로 할 수 있다. 이것에 의해, 당해 복합 재료는, 가시광 영역에서의 광의 흡수가 적은, 보다 투광성이 높은 복합 재료로 할 수 있다.
계속해서, 더욱 구체적으로 화학식을 나타내면서 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용하는 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물에 관해서 설명한다.
당해 탄화수소 화합물은 하기 화학식 1로 표시할 수 있고, 또한 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G1)이다.
화학식 1
Figure pat00016
상기 화학식 1 중, α1 및 α2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기를 나타내고 있다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. 또한 증착성을 고려하면 알킬기의 경우에는 탄소수 6 이하가 바람직하다. 또한,α1이 페닐렌기인 경우, 비페닐디일기인 경우와 비교하면 에너지 갭이 약간 커지고, 한편 비페닐디일기인 경우에는 페닐렌기인 경우와 비교하여 유리 전이 온도(Tg)가 높아진다. 또한 분자량이 높아짐으로써, 증착 온도가 상승하지만, 증착 온도가 높은 무기 화합물과 공증착함으로써 제작되는 복합 재료에 있어서, 탄화수소 화합물의 증착 온도와 무기 화합물의 증착 온도는 가까운 쪽이 바람직하고, 그 점에 있어서, α1이 비페닐디일기인 구성은 유리하다.
또한, 보다 구체적으로는 하기 화학식 2로 표시할 수 있고, 또한 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G2)이다.
화학식 2
Figure pat00017
또한, 화학식 1 및 2 중, Ar1은 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, 2 환 이상 4환 이하의 축합 환인 것이 복합 재료의 캐리어의 수송성과, 투광성의 밸런스의 점에서 바람직하다. 이러한 아릴기로서는, 구체적으로는 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 등을 들 수 있다. 이들 중, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택된 기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 전하 이동 착체의 형성에 기초하는 새로운 흡수의 발생이 일어나기 어려우며, 또한, 탄화수소 화합물 자신의 흡수도 가시광 영역에 적기 때문에, 투광성이 우수하면서 캐리어의 수송성도 양호한 복합 재료로 할 수 있다. 또한, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 특히 캐리어의 수송성이 우수한 재료로 할 수 있다. 또한, 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 4로 표시되는 기 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
화학식 4
Figure pat00018
단, 화학식 4 중, α3 및 α4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기를 나타낸다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. 또한, Ar4는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, 특히 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기인 것이 바람직하다. 또한, m은 0 또는 1의 값을 취한다. 또한, m이 0인 경우, Ar4는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기인 것이 바람직하다. Ar4로 나타내는 기가 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. R41 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기 및 페난트릴기 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 상기 화학식에 있어서의 Ar1로 나타내는 아릴기로서는, 다른 관점으로서, 그 결합수가 수소와 결합한 물질이, 그 흡수 스펙트럼에 있어서, 450nm 이상800nm 이하의 범위에 피크가 없는 물질인 것이 바람직하다. 이러한 구성을 갖는 탄화수소 화합물을 함유하는 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료는, 가시광 영역에 탄화수소 화합물의 골격 유래의 흡수가 작기 때문에 투광성이 높은 복합 재료를 수득하는 것이 가능해진다.
Ar2는 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기인 것이 바람직하다. 이들이 치환기를 갖는 경우에는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
또한, 화학식 1에 있어서, n은 0 또는 1의 값을 취한다. 또한, n이 0인 경우, Ar2는, 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기인 것이, 합성이 용이하고 또한 에너지 갭이 넓은 재료로 하는 것이 가능한 점에서 바람직한 구성이다. 이것을 화학식의 구성으로 표시한 것이, 화학식 2이며, 식 중, Ar3은 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기를 나타낸다.
R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나를 나타낸다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. 또한, R11 내지 R18은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 하기 구조식으로 표시되는 기인 것이, 재료 비용의 관계상 보다 바람직하며, 모두 수소인 것이 더욱 바람직하다.
Figure pat00019
R11 내지 R18이 모두 수소인, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료의 탄화수소 화합물을 나타내는 화학식을, 화학식 3으로서 이하에 나타낸다.
화학식 3
Figure pat00020
단, 화학식 3으로 표시되는 탄화수소 화합물의 분자량은 400 이상 2000 이하로 한다. 또한, 식 중 α1, Ar1 및 Ar3은 화학식 1 및 2와 같기 때문에, 기재를 생략한다. 상기의 기재를 참조하기 바란다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용하는 탄화수소 화합물로서 특히 바람직한 구성을 하기 화학식 5에 나타낸다.
화학식 5
Figure pat00021
단, 화학식 5로 표시되는 탄화수소 화합물의 분자량은 400 이상 2000 이하로 한다. 식 중, α1은 화학식 1 내지 3과 같기 때문에, 상기 기재를 참조하기 바란다. 또한, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 6으로 표시되는 기 중 어느 하나를 나타낸다.
화학식 6
Figure pat00022
단, 화학식 6 중 α5는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기를 나타내고, α5가 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
또한, 화학식 5에 있어서 R1 내지 R9는 모두 수소이며, α5는 치환기를 포함하지 않는 것이, 재료 비용이나 합성의 용이성의 점에서 바람직한 구성이다. 당해 구성을 갖는 탄화수소 화합물을 표시하는 화학식을 이하에 7로서 나타낸다.
화학식 7
Figure pat00023
단, 화학식 7로 표시되는 탄화수소 화합물의 분자량은 400 이상 2000 이하로 한다. 또한, 식 중α11은 페닐렌기 또는 비페닐디일기를 나타낸다.
화학식 5 및 화학식 7로 표시되는 탄화수소 화합물을 함유하는 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료는, 막의 투광성과 캐리어 수송성의 밸런스가 우수하여 발광 소자를 구성하는 재료로서 매우 적합하게 사용하는 것이 가능한 복합 재료이다. 또한, 캐리어 밸런스도 우수하기 때문에, 발광 소자의 발광 효율의 향상에도 기여한다.
또한, 화학식 1 내지 7에 있어서, α1 내지α5 및 α11는, 하기 구조식 (α-1) 내지 (α-6) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
Figure pat00024
다음에, 플루오렌의 2위치 또는 2위치 및 7위치에 아릴기가 결합한 탄화수소 화합물에 관해서 설명한다. 당해 탄화수소 화합물은 플루오렌에 아릴기가 하나 또는 복수 결합하고 있는 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물이며, 당해 아릴기가 플루오렌의 2위치 또는 2위치 및 7위치에 결합하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 아릴기가 1개 결합하고 있는 경우에는 플루오렌의 2위치에, 복수 결합하고 있는 경우에는, 적어도 2위치 또는 7위치에 결합하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 당해 아릴기는, 1개, 또는 2개의 페닐렌기를 개재하여 플루오렌과 결합하고 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 페닐렌기 또는 비페닐디일기를 개재하여 플루오렌과 결합하고 있는 것을 포함하는 것으로 한다. 또한, 당해 탄화수소 화합물은 규소 화합물이라도 좋다. 본 실시 형태에 있어서의 규소 화합물이란, 지금까지 설명해 온 탄화수소 화합물에 있어서 하나 또는 복수의 탄소가 규소로 치환된 화합물이라고 한다.
또한, 상기 아릴기로서는, 특별히 한정은 없으며, 치환기를 갖는 것이라도, 갖지 않는 것이라도 좋지만, 환을 구성하는 탄소수가 6 내지 18인 아릴기가 적당하다. 또한, 축합하는 환의 수가 많은 아릴기는 캐리어의 수송성이 우수하고, 축합하는 환의 수가 작은 아릴기는 복합 재료로 했을 때에 투광성이 우수하다. 이로 인해, 캐리어의 수송성과, 복합 재료 막의 투광성의 밸런스를 고려하면, 당해 아릴기는 2환 이상 4환 이하의 축합 환인 것이 바람직하다. 또한 축합하는 환의 수가 동일해도, 폴리아센 구조(축합 환이 직선상)보다도, 헬리센 구조나 헬리센 구조의 조합의 구성(구부러진 축합 환) 쪽이 밴드 갭이 넓고 투광성이 우수하여 바람직하다. 또한, 이들 축합 환은 치환기를 가지고 있어도 가지고 있지 않아도 좋다. 이러한 아릴기로서는, 구체적으로는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 등을 들 수 있다. 이들 중, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택된 기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 전하 이동 착체의 형성에 기초하는 새로운 흡수의 발생이 거의 나타나지 않고, 또한, 탄화수소 화합물 자신의 흡수도 가시광 영역에 거의 없는 것이 가능하기 때문에, 투광성이 우수하면서 캐리어의 수송성도 양호한 복합 재료로 할 수 있다. 또한, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 특히 캐리어의 수송성이 우수한 재료로 할 수 있다. 또한 축합하는 환의 수가 동일해도, 폴리아센 구조(축합 환이 직선상)가 긴 구조는 이동도가 높아 바람직하다. 또한, 이들 치환기가 추가로 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
계속해서, 더욱 구체적으로 화학식을 나타내면서 설명한다. 당해 탄화수소 화합물은 하기 화학식 8로 표시되고, 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(G6)이다.
화학식 8
화학식 8 중, α6 및 α7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기를 나타내고 있다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. 또한, α6 및/또는 α7이 페닐렌기인 경우, 비페닐디일기인 경우와 비교하면 에너지 갭이 약간 커지고, 한편 비페닐디일기인 경우는 페닐렌기인 경우와 비교하여 Tg가 높아져 바람직하다. 또한 분자량이 높아짐으로써, 증착 온도가 상승하지만, 증착 온도가 높은 무기 화합물과 공증착함으로써 제작되는 복합 재료에 있어서, 탄화수소 화합물의 증착 온도와 무기 화합물의 증착 온도는 가까운 편이 바람직하며, 그 점에 있어서, α6 및/또는 α7이 비페닐디일기인 구성은 유리하다. 또한, j 및 k는 각각 독립적으로 0 또는 1의 값을 취한다. 플루오렌의 2위치 또는 2위치 및 7위치에 아릴기가 결합하는 구성에 있어서는, α6 및 α7로 나타내는 아릴렌기는 없어도 좋다.
또한, 화학식 8 중, Ar5 및 Ar6은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, 당해 아릴기로서는, 탄소수 6 내지 18의 것이 바람직하다. 이 중에서도, 2환 이상 4환 이하의 축합 환은 복합 재료의 캐리어의 수송성과, 투광성의 밸런스의 점에서 바람직하다. 이러한 아릴기로서는, 구체적으로는 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 등을 들 수 있다. 이들 중, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기로부터 선택된 기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 전하 이동 착체의 형성에 기초하는 새로운 흡수의 발생이 일어나기 어려우며, 또한, 탄화수소 화합물 자신의 흡수도 가시광 영역에 적기 때문에, 투광성이 우수하면서 캐리어의 수송성도 양호한 복합 재료로 할 수 있다. 또한, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 테트라세닐기를 당해 아릴기로서 사용한 복합 재료는, 특히 캐리어의 수송성이 우수한 재료로 할 수 있다. 또한, 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 페닐기, 나프틸기 및 페난트릴기 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
또한, R21 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나를 나타낸다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다. 또한, 이웃하는 기끼리가 서로 결합하여 환을 형성해도 좋다. R21과 R22가 페닐기이며, 서로 결합하여 환을 형성한 구성을 하기 화학식 9로 하여 나타낸다.
화학식 9
Figure pat00026
단, 화학식 9로 표시되는 탄화수소 화합물의 분자량은 400 이상 2000 이하인 것으로 한다. 또한, R23 내지 R28, α6 및 α7, Ar5 및 Ar6은 상기 화학식 8에서 정의한 바와 동일하기 때문에, 그 중복되는 기재는 생략한다. 화학식 8에 있어서의 해당하는 기재를 참조하기 바란다. R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나를 나타낸다. 이들이 치환기를 갖는 경우, 당해 치환기로서는, 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 등을 적용할 수 있다.
이상과 같은 탄화수소 화합물의 구체적인 구조의 예를 하기 구조식 (100) 내지 (138), (200) 내지 (234), (300) 내지 (329), (400) 내지 (415), (500) 내지 (518) 및 (601) 내지 (614)에 구체적으로 예시한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용할 수 있는 탄화수소 화합물은 이들에 한정되지 않고, 상기 화학식에 포함되는 탄화수소 화합물을 적용할 수 있다.
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
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Figure pat00039
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Figure pat00044
Figure pat00045
Figure pat00046

이상이, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용하는 것이 가능한 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물의 구성이다.
계속해서, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용하는 것이 가능한 무기 화합물에 관해서 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 사용하는 무기 화합물로서, 상기한 바와 같은 탄화수소 화합물에 대해 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 염화철(III)이나 염화알루미늄 등은, 전자 수용성이 높은 무기 화합물의 일례이며 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에는, 무기 화합물로서 전이 금속 산화물을 사용할 수 있다. 바람직하게는 원소 주기표에 있어서의 4 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 바람직하다. 특히 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 탄탈 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 은 산화물이 바람직하다. 이 중에서도 몰리브덴 산화물은 증착하기 쉽고, 흡습성이 낮고, 안정적인 점에서 특히 취급하기 쉬운 재료이다.
전이 금속 산화물은, 상기한 염화철(III) 등의 강력한 루이스산과 비교하면, 전자 수용성은 그다지 높지 않은(반응성은 낮은) 것으로 생각된다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 있어서는, 전하 이동 상호 작용에 기초하는 흡수의 발생이 억제되는(또는 거의 발생하지 않는) 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 있어서, 전이 금속 산화물은 일반적인 의미에서의 전자 수용체로서 작용하고 있다고 증명하기는 어렵다. 그러나 한편으로, 실시예에서 후술하는 바와 같이, 실험적으로는, 전계(電界)를 인가했을 때에는 당해 탄화수소 화합물 단체에서는 흘릴 수 없을 정도의 전류를 흘릴 수 있는 사실이 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 있어서 전이 금속 산화물을 사용한 경우, 적어도 전계 인가의 어시스트에 의해 용이하게 캐리어가 발생하고 있는 것으로 생각된다. 따라서 본 명세서에서는, 적어도 전계 인가의 어시스트에 의해 캐리어가 발생하고 있으면, 복합 재료 중의 무기 화합물(상기한 바와 같은 전이 금속 산화물 등)은 전자 수용성을 갖는 것으로서 취급한다.
본 실시 형태에 있어서의 복합 재료의 제작 방법에 한정은 없으며, 예를 들면, 당해 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 동시에 증착하는 공증착법에 의해 형성할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료에 있어서, 유기 화합물과 무기 화합물의 혼합비는 질량비로 8:1 내지 1:2(=유기 화합물:무기 화합물) 정도가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4:1 내지 1:1(=유기 화합물:무기 화합물)이다. 혼합비는 복합 재료를 공증착법에 의해 형성하는 경우에는, 유기 화합물과 무기 화합물의 증착 레이트를 각각 조절함으로써 제어할 수 있다.
이상과 같은 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료는, 유기 화합물과 당해 유기 화합물에 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물을 함유하는 복합 재료인 점에서 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수한 재료이다. 그래서, 당해 복합 재료를 사용한 발광 소자는 구동 전압이 작은 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 당해 복합 재료의 막은 결정화가 일어나기 어렵기 때문에 신뢰성이 양호한 발광 소자를 제공하는 것도 가능해진다. 또한, 당해 복합 재료는 그 막 두께를 두껍게 형성해도 구동 전압의 상승이 일어나기 어렵기 때문에, 양극 위에 두껍게 형성함으로써 양극이 갖는 요철이 원인으로 일어나는 쇼트 등의 불량의 발생을 억제할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료는, 유기 화합물로서, 상기한 바와 같은 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 적용함으로써, 가시광에 있어서의 흡수가 작은 복합 재료로 하는 것이 가능해진다. 또한, 당해 복합 재료는 캐리어 밸런스가 우수한 재료이기도 한다. 이로 인해, 당해 복합 재료를 사용함으로써 전류 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 즉, 구동 전압이 낮고, 전류 효율이 큰 발광 소자를 제작할 수 있어 큰 전력 효율을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 부피가 큰 구조를 갖는 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물을 적용함으로써, 당해 복합 재료의 막질은 양호하고, 수명이 긴 발광 소자를 제작하는 것이 가능해진다. 또한, 플루오렌이 어느 정도의 분자량을 가지면서도 에너지 갭이 크기 때문에, 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물은, 에너지 갭을 높게 유지한 채로, 적당히 분자량이 큰 탄화수소 화합물로 할 수 있다. 적당한 분자량을 갖는 탄화수소 화합물은, 증착할 때에 증착 레이트를 제어하기 쉬워 안정된 품질의 발광 소자를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물과, 당해 탄화수소 화합물보다 증착 온도가 높은 무기 화합물과의 공증착에 의해 제작한다. 본 발명의 복합 재료는, 탄화수소 화합물이 플루오렌 골격을 가짐으로써, 에너지 갭의 저하를 억제하면서, 분자량을 적당히 크게 할 수 있어 당해 무기 화합물의 증착 온도에 보다 가까운 온도로 공증착을 실시하는 것이 가능해진다. 그래서 본 실시 형태에 있어서의 복합 재료를 사용한 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자로 하는 것이 가능해진다.
(실시 형태 2)
실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용한 발광 소자의 일 형태에 관해서 도 1a를 사용하여 이하에 설명한다.
본 실시 형태에 있어서의 발광 소자는, 한 쌍의 전극간에 복수의 층을 가진다. 본 실시 형태에 있어서, 발광 소자는, 제1 전극(102)과, 제2 전극(104)과, 제1 전극(102)과 제2 전극 사이에 형성된 EL층(103)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로서, 이하 설명을 한다. 즉, 제1 전극(102)쪽이 제2 전극(104)보다도 전위가 높아지도록, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 전압을 인가했을 때에, 발광이 수득되는 구성으로 되어 있다.
기판(101)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광 소자의 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 것이라도 좋다.
제1 전극(102)으로서는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은, 통상 스퍼터링에 의해 성막되지만, 졸겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은, 산화인듐에 대해 1 내지 20wt%의 산화아연을 가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은, 산화인듐에 대해 산화텅스텐을 0.5 내지 5wt%, 산화아연을 0.1 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이밖에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 그라핀, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티타늄) 등을 들 수 있다.
EL층(103)의 적층 구조에 관해서는 특별히 한정되지 않으며, 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층 또는 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 함유하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층, 바이폴라성(bipolar)(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질을 함유하는 층 등을 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 물론 그 밖의 기능을 갖는 층이 함유되어 있어도 좋고, 복수의 기능을 담당하는 층이 있어도 좋다. 본 실시 형태에서는, EL층(103)은, 제1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114)을 갖는 구성에 관해서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 정공 주입층(111)으로서 사용한다. 각 층을 구성하는 재료에 관해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료로 이루어진 층과 발광 영역은 근접하지 않는 것이 바람직하다. 이것은, 발광에 기여해야 할 여기 에너지가 무기 화합물(특히 금속을 함유하는 것)에 의해 실활(失活)되어 버리는 것을 방지하기 위해서이다. 구체적인 대책으로서는, 상이한 재료로 이루어진 층을 사이에 개재하는(정공 수송층을 형성하는), 발광층에 있어서의 발광 영역을 음극측에 가깝게 하는 등하면 좋다.
정공 주입층(111)은, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료이다. 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는, 캐리어의 주입성이 높기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 막질이 양호하고 결정화가 일어나기 어렵기 때문에 신뢰성이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 후막화(厚膜化)해도 구동 전압의 상승이 일어나기 어렵기 때문에, 정공 주입층(111)을 적당한 막 두께로 함으로써, 제1 전극(102)에 요철이 있다고 해도, 당해 요철에 기인하는 불량을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있게 된다.
또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 투광성이 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 캐리어 밸런스가 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용하고 있기 때문에, 제1 전극(102)은 일함수에 관계없이 그 재료를 선택할 수 있다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 정공 수송성이 높은 재료로서는, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-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), 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 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 함유하는 층은, 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층한 것으로 해도 좋다.
또한, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: PCzPA)과 같은 카르바졸 유도체나, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth)과 같은 안트라센 유도체를 사용해도 좋다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
실시 형태 1에 기재된 복합 재료에 사용하는 것이 가능한 탄화수소 화합물도 정공 수송층을 구성하는 재료로서 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광성의 물질을 함유하는 층이다. 발광층(113)은, 발광 물질 단독의 막으로 구성되어 있어도, 호스트 재료 중에 발광 중심 물질을 분산시킨 막으로 구성되어 있어도 좋다.
발광층(113)에 있어서, 상기 발광 물질, 또는 발광 중심 물질로서 사용하는 것이 가능한 재료로서는 특별히 한정은 없으며, 이들 재료가 발하는 광은 형광이라도 인광이라도 좋다. 상기 발광 물질 또는 발광 중심 물질로서는 예를 들면, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 형광 발광성의 물질로서는, 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-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-부틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민](약칭: DPABPA), N,9-디페닐-N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐디벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA)쿠마린545T, N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-이리덴)프로판디니트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸올페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오로란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-이리덴)프로판디니트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리딘-9-일)에테닐]-4H-피란-4-이리덴}프로판디니트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 인광 발광성의 물질로서는, 비스[2-(3',5'-비스트리플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 비스(벤조[h]퀴놀리노나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), 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)), (아세틸아세토네이트)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나트)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등을 들 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료에 사용하는 것이 가능한 탄화수소 화합물도 발광 중심 재료로서 사용할 수 있는 경우가 있다.
또한, 상기 호스트 재료로서 사용하는 것이 가능한 재료로서는, 특별히 한정은 없지만, 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리노나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-비페닐릴)-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-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CO11) 등의 복소환 화합물, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 디벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는, 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: CzA1pA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N,9-디페닐-N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐디벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-비안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭: DPNS2), 3,3',3''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭: TPB3) 등을 들 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료에 사용하는 것이 가능한 탄화수소 화합물도 호스트 재료로서 사용할 수 있는 경우가 있다.
이들 및 공지의 물질 중에서, 상기 발광 중심 물질의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질을, 1종 또는 복수종 선택하여 사용하면 좋다. 또한, 발광 중심 물질이 인광을 발하는 물질인 경우, 호스트 재료는 상기 발광 중심 물질의 3중항 여기 에너지(기저 상태와 3중항 여기 상태의 에너지차)보다도 큰 3중항 여기 에너지를 갖는 물질을 선택하면 좋다.
또한, 발광층(113)은 2층 이상의 복수층으로도 구성할 수도 있다. 예를 들면, 제1 발광층과 제2 발광층을 정공 수송층측에서부터 순차적으로 적층하여 발광층(113)으로 하는 경우, 제1 발광층의 호스트 재료로서 정공 수송성을 갖는 물질을 사용하고, 제2 발광층의 호스트 재료로서 전자 수송성을 갖는 물질을 사용하는 구성 등이 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광층은, 복수의 재료로 구성되어 있는 경우, 진공 증착법에서의 공증착이나, 혼합 용액으로서 잉크젯법이나 스핀 코트법이나 딥 코트법 등을 사용하여 제작할 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어진 층이다. 또한, 이밖에 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-비페닐릴)-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-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6㎠/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용해도 상관없다.
또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 좋다.
또한, 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 형성해도 좋다. 이것은 상기한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에, 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층으로서, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절하는 것이 가능해진다. 이러한 구성은, 발광층을 전자가 뚫고 나감으로써 발생하는 문제(예를 들면 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, 전자 수송층과 제2 전극(104) 사이에, 제2 전극(104)에 접하여 전자 주입층을 형성해도 좋다. 전자 주입층으로서는, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 그러한 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면 Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 갖는 물질로 이루어진 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 이루어지기 때문에 보다 바람직하다.
제2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예로서는, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 및 이들을 함유하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 함유하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제2 전극(104)과 전자 수송층 사이에, 전자 주입층을 형성함으로써, 일함수의 대소에 관계없이, Al, Ag, ITO, 규소 또는 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 여러 가지 도전성 재료를 제2 전극(104)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등 사용해도 상관없다. 또한 각 전극 또는 각 층마다 상이한 성막 방법을 사용하여 형성해도 상관없다.
전극에 관해서도, 졸겔법을 사용하여 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 사용하여 형성해도 좋다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광 소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흐르고, 발광성이 높은 물질을 함유하는 층인 발광층(113)에 있어서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
발광은, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 통과하여 외부로 추출된다. 따라서, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104) 중 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 갖는 전극으로 이루어진다. 제1 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102)을 통과하여 기판측으로부터 추출된다. 또한, 제2 전극(104)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제2 전극(104)을 통과하여 기판과 반대측으로부터 추출된다. 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 모두 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통과하여 기판측 및 기판과 반대측 양쪽으로부터 추출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(104) 사이에 형성되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 그러나, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 생기는 소광이 억제되도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이 바람직하다. 또한, 층의 적층 순서도 이것에 한정되지 않고, 기판측에서부터 제2 전극, 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 수송층, 정공 주입층, 제1 전극과 같은, 도 1a와는 반대 순서로 적층된 적층 구조라도 좋다.
또한, 직접 발광층에 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에 있어서의 발광 영역에 가까운 쪽에 접하는 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위해서, 그 에너지 갭이 발광층을 구성하는 발광 물질 또는, 발광층에 포함되는 발광 중심 물질이 갖는 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서의 발광 소자는, 정공 주입층(111)에, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용하고 있다. 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는, 캐리어의 주입성이 높기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 막질이 양호하여 결정화가 일어나기 어렵기 때문에 신뢰성이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 후막화해도 구동 전압의 상승이 일어나기 어렵기 때문에, 정공 주입층(111)을 적당한 막 두께로 함으로써, 제1 전극(102)에 요철이 있었다고 해도, 당해 요철에 기인한 불량을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공할 수 있게 된다.
또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 투광성이 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 캐리어 밸런스가 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태는, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고도 한다)의 형태에 관해서, 도 1b를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다. 발광 유닛으로서는, 실시 형태 2에서 나타낸 EL층(103)과 같은 구성을 사용할 수 있다. 즉, 실시 형태 2에서 나타낸 발광 소자는, 1개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이며, 본 실시 형태는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다. 단, 정공 주입층에 관해서는, 본 실시 형태에 있어서는, 반드시 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용하지 않아도 좋다.
이 경우, 정공 주입층으로서는, 정공 주입성이 높은 물질을 함유하는 층이다. 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc)이나 구리프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층으로서, 정공 수송성이 높은 물질에 전자 수용성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수 있다. 전자 수용성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오븀, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 것을 사용해도 좋다.
도 1b에 있어서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502) 사이에는, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 형성되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 각각 실시 형태 2에 있어서의 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 상당하고, 실시 형태 2에서 설명한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 동일한 구성이라도 상이한 구성이라도 좋다. 또한, 전하 발생층(513)은 발광 유닛(512)의 정공 주입층을 겸하는 경우도 있다.
전하 발생층(513)에는, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료가 함유되어 있다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료, 즉 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 당해 탄화수소 화합물 전자 수용성을 나타내는 물질의 복합 재료를 사용할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)은 실시 형태 1에 기재된 복합 재료의 층과 다른 재료에 의해 구성되는 층을 조합하여 형성해도 좋다. 예를 들면, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료의 층과 전자 공여성 물질과 전자 수송성이 높은 화합물을 함유하는 층을 적층하여 형성해도 좋다. 또한, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 함유하는 층과, 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다.
어떻든간에, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 개재되는 전하 발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들면, 도 1b에 있어서, 제1 전극의 전위쪽이 제2 전극의 전위보다도 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은, 제1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
본 실시 형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 관해서 설명했지만, 마찬가지로, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 관해서도, 적용하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에 따르는 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극간에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로, 고휘도 영역에서의 발광이 가능하다. 전류 밀도를 낮게 유지할 수 있기 때문에, 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우에는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있기 때문에, 대면적에서의 균일 발광이 가능해진다. 또한, 저전압 구동이 가능하여 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체적으로, 원하는 색의 발광을 수득할 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 있어서, 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써(예를 들면 청색과 오렌지), 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 수득하는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 수득된 광을 혼합하면, 백색 발광을 수득할 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이며, 예를 들면, 제1 발광 유닛의 발광색이 적색이며, 제2 발광 유닛의 발광색이 녹색이며, 제3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체적으로는, 백색 발광을 수득할 수 있다.
본 실시 형태의 발광 소자는, 적어도 전하 발생층에, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용하고 있다. 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는, 캐리어의 주입성이 높기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 막질이 양호하고 결정화가 일어나기 어렵기 때문에 신뢰성이 높은 발광 소자를 제작할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 투광성이 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료는 캐리어 밸런스가 우수하기 때문에, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태는, 다른 실시 형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시 형태 4)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 사용한 발광 장치에 관해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치의 일례에 관해서 도 2a 및 2b를 사용하여 설명한다. 또한, 도 2a는 발광 장치를 도시하는 상면도, 도 2b는 도 2a를 A-A' 및 B-B'에서 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스측 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(603)를 포함하고 있다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 씰재이며, 씰재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동 회로(601) 및 게이트측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(609)으로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 수취한다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 여기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 관해서 도 2b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(601)와, 화소부(602) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동 회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없으며, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 단부를 덮고 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 광의 조사에 의해 에천트(etchant)에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형 모두 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, 유기 화합물을 함유하는 층(616), 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기에서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐주석 산화물막, 2 내지 20wt%의 산화아연을 함유하는 산화인듐막, 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트(ohmic contact)가 수득되고, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. 유기 화합물을 함유하는 층(616)은, 실시 형태 1에서 나타낸 복합 재료를 함유하고 있다. 또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함)이라도 좋다.
또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616) 위에 형성되어, 음극으로서 기능하는 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 화합물을 함유하는 층(616)에서 발생한 광이 제2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2 내지 20wt%의 산화아연을 함유하는 산화인듐, 규소를 함유한 인듐주석 산화물, 산화아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 제1 전극(613), 유기 화합물을 함유하는 층(616), 제2 전극(617)으로 발광 소자가 형성되어 있다. 당해 발광 소자는 실시 형태 2 내지 실시 형태 3 중 어느 하나의 구성을 갖는 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시 형태에 있어서의 발광 장치에서는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 구성을 갖는 발광 소자와, 그 이외의 구성을 갖는 발광 소자 양쪽이 포함되어 있어도 좋다.
또한 씰재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 첩합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 이외에, 씰재(605)로 충전되는 경우도 있다.
또한, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐 플로라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 수득할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 발광 장치는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 사용하고 있기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 수득할 수 있다. 구체적으로는, 실시 형태 1에서 나타낸 복합 재료를 사용한 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자이기 때문에 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자를 수득할 수 있기 때문에, 구동 전압이 작은 발광 장치를 수득할 수 있다. 또한, 신뢰성이 양호한 발광 소자를 수득할 수 있기 때문에, 신뢰성이 높은 발광 장치를 수득할 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 관해서 설명했지만, 이하부터는 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 관해서 설명한다. 도 3a 및 3b에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 도시한다. 또한, 도 3a는, 발광 장치를 도시하는 사시도, 도 3b는 도 3a를 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 3a 및 3b에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에는 유기 화합물을 함유하는 층(955)이 형성되어 있다. 전극(952)의 단부(端部)는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 형성되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른쪽 측벽의 간격이 좁아져 가는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)쪽이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 있어서도, 저구동 전압으로 동작하는 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 가짐으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다. 또한, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하기 위해서 발광 효율이 높은 실시 형태 2 또는 3에 기재된 발광 소자를 포함함으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
이상, 설명한 발광 장치는, 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어하는 것이 가능하기 때문에, 화상의 표현을 실시하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
(실시 형태 5)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 나타내는 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기에 관해서 설명한다. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 효율이 양호한 발광 소자이기 때문에, 소비 전력이 저감된 발광 소자이며, 그 결과, 본 실시 형태에 기재된 전자 기기는, 소비 전력이 저감된 발광부를 갖는 전자 기기로 하는 것이 가능하다. 또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 구동 전압이 작은 발광 소자이기 때문에, 구동 전압이 작은 전자 기기로 하는 것이 가능하다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 예를 들면, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 한다), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 한다), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체예를 이하에 나타낸다.
도 4a는, 텔레비전 장치의 일례를 도시하고 있다. 텔레비전 장치는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 또한, 여기에서는, 스탠드(7105)에 의해 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내고 있다. 표시부(7103)에 의해, 영상을 표시하는 것이 가능하고, 표시부(7103)는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다. 당해 발광 소자는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7103)를 갖는 텔레비전 장치는 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 텔레비전 장치로 하는 것이 가능하다.
텔레비전 장치의 조작은, 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모컨 조작기(7110)에 의해 실시할 수 있다. 리모컨 조작기(7110)가 구비하는 조작키(7109)에 의해, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모컨 조작기(7110)에, 당해 리모컨 조작기(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반 텔레비전 방송의 수신을 실시할 수 있고, 또한 모뎀을 개재하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일방향(송신자에게서 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자간끼리 등)의 정보 통신을 실시하는 것도 가능하다.
도 4b는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 당해 발광 소자는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7203)를 갖는 컴퓨터는 소비 전력이 저감된 컴퓨터로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 컴퓨터로 하는 것이 가능하다.
도 4c는 휴대형 게임기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의해, 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7304)가 내장되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또한, 도 4c에 도시하는 휴대형 게임기는, 그 외, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액(液), 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상기의 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽, 또는 한쪽에 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부를 사용하고 있으면 되며, 기타 부속 설비가 적절히 형성된 구성으로 할 수 있다. 도 4c에 도시하는 휴대형 게임기는, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 실시하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 4c에 도시하는 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 기능을 가질 수 있다. 상기한 바와 같은 표시부(7304)를 갖는 휴대형 게임기는, 표시부(7304)에 사용되고 있는 발광 소자가, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유함으로써, 양호한 발광 효율을 갖기 때문에, 소비 전력이 저감된 휴대형 게임기로 할 수 있다. 또한, 표시부(7304)에 사용되고 있는 발광 소자가 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유함으로써, 낮은 구동 전압으로 구동시킬 수 있기 때문에, 구동 전압이 작은 휴대형 게임기로 할 수 있다.
도 4d는 휴대 전화기의 일례를 도시하고 있다. 휴대 전화기는, 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대 전화기(7400)는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가지고 있다. 당해 발광 소자는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 이로 인해, 당해 발광 소자로 구성되는 표시부(7402)를 갖는 휴대 전화기는 소비 전력이 저감된 휴대 전화기로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 휴대 전화기로 하는 것이 가능하다.
도 4d에 도시하는 휴대 전화기는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 실시할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 제1은, 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제2는, 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제3은 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시 + 입력 모드이다.
예를 들면, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 실시하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402) 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기 내부에, 자이로(gyroscope), 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 형성함으로써, 휴대 전화기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의해 실시된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 표시부에 표시하는 화상신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광센서에서 검출되는 신호를 검지하고, 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, 지문 등을 촬상(撮像)함으로써, 본인 인증을 실시할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트(backlight) 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 나타내는 구성은, 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에서 설명한 것과 같은, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓으며, 이 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하는 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 전자 기기를 수득할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 전자 기기를 수득할 수 있다.
또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 조명 장치에 사용할 수도 있다. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 조명 장치에 사용하는 일 형태를, 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 조명 장치란, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 광의 조사 수단으로서 가지고, 또한 적어도 당해 발광 소자에 전류를 공급하는 입출력 단자부를 갖는 것으로 한다. 또한, 당해 발광 소자는, 밀봉 수단에 의해, 외부 분위기(특히 물)로부터 차단되어 있는 것이 바람직하다.
도 5는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 백라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 5에 도시한 액정 표시 장치는, 하우징(901), 액정층(902), 백라이트 유닛(903), 하우징(904)을 가지며, 액정층(902)은, 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)에는, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자가 사용되고, 단자(906)에 의해, 전류가 공급되고 있다.
실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 액정 표시 장치의 백라이트에 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 백라이트가 수득된다. 또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 사용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이것에 의해, 백라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 적용한 백라이트는 종래와 비교하여 두께를 작게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능해진다.
도 6은, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를, 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예이다. 도 6에 도시하는 전기 스탠드는, 하우징(2001)과, 광원(2002)을 가지며, 광원(2002)으로서 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자가 사용되고 있다.
도 7은, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를, 실내의 조명 장치(3001)에 적용한 예이다. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는 소비 전력이 저감된 발광 소자이기 때문에, 소비 전력이 저감된 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는 두께가 작기 때문에, 박형화된 조명 장치를 제작하는 것이 가능해진다.
실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 자동차의 프론트 글래스나 대시보드(dashboard)에도 탑재할 수 있다. 도 8에 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 자동차의 프론트 글래스나 대시보드에 사용하는 일 형태를 도시한다. 표시(5000) 내지 표시(5005)는 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 사용하여 형성된 표시이다.
표시(5000)와 표시(5001)는 자동차의 프론트 글래스에 설치된 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는, 제1 전극과 제2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써, 반대측이 들여다 보이는, 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시이면, 자동차의 프론트 글래스에 설치했다고 해도, 시계(視界)를 방해하지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 설치하는 경우에는, 유기 반도체 재료에 의한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시(5002)는 필러 부분에 설치된 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시(5002)에는, 차체에 설치된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 필러로 차단된 시계를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 설치된 표시(5003)는 차체에 의해 차단된 시계를, 자동차의 외측에 설치된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 비춤으로써, 보다 자연스럽게 위화감없이 안전을 확인할 수 있다.
표시(5004)나 표시(5005)는 네비게이션 정보, 스피드미터나 타코미터(tachometer), 주행거리, 급유량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 그 외 여러 가지 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 기호에 맞춰서 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃(layout)을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시(5000) 내지 표시(5003)에도 형성할 수 있다. 또한, 표시(5000) 내지 표시(5005)는 조명 장치로서 사용하는 것도 가능하다.
실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자는 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유함으로써, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있고, 또는 소비 전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다. 이것에 의해, 표시(5000) 내지 표시(5005)와 같은 큰 화면을 많이 설치해도, 배터리에 부하를 가하는 경우가 적어 쾌적하게 사용할 수 있기 때문에 실시 형태 2 또는 실시 형태 3에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치 또는 조명 장치는, 차량 탑재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 사용할 수 있다.
(실시 형태 6)
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 사용한 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 29를 참조하면서 설명한다. 도 29b는 조명 장치의 상면도, 도 29a는 도 29b에 있어서의 c-d 단면도이다.
본 실시 형태에 있어서의 조명 장치는, 지지체인 투광성을 갖는 기판(400) 위에, 제1 전극(401)이 형성되어 있다. 기판(400) 및 제1 전극(401)은 실시 형태 2에 있어서의 기판(101) 및 제1 전극(102)에 상당한다.
제1 전극(401) 위에는 보조 배선(402)이 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 전극(401)측으로부터 발광을 추출하는 예를 나타냈기 때문에, 제1 전극(401)은 투광성을 갖는 재료에 의해 형성한다. 보조 배선(402)은 투광성을 갖는 재료의 도전율이 낮은 것을 보완하기 위해서 형성되어 있고, 제1 전극(401)의 저항이 높은 것에 의한 전압 강하에 기인하는 발광면 내의 휘도 얼룩을 억제하는 기능을 가진다. 보조 배선(402)은 적어도 제1 전극(401)의 재료보다도 도전율이 큰 재료를 사용하여 형성하고, 바람직하게는 알루미늄 등의 도전율이 큰 재료를 사용하여 형성 하면 좋다. 또한, 보조 배선(402)에 있어서의 제1 전극(401)과 접하는 부분 이외의 표면은 절연층으로 덮여 있는 것이 바람직하다. 이것은 추출할 수 없는 보조 배선(402) 상부로부터의 발광을 억제하기 위해서이며, 무효 전류를 저감시켜 전력 효율의 저하를 억제하기 위해서이다.
또한, 보조 배선(402)의 형성과 동시에 제2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)를 형성해도 좋다.
제1 전극(401)과 보조 배선(402) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)에는 실시 형태 1에 기재된 복합 재료가 함유되어 있다. EL층(403)은 실시 형태 2에 있어서의 EL층(103)의 구성, 또는 실시 형태 3에 있어서의 발광 유닛(511, 512) 및 전하 발생층(513)을 합친 구성에 상당한다. 당해 기재를 참조하기 바란다. 또한, EL층(403)은 제1 전극(401)보다도 평면적으로 볼 때 조금 크게 형성하는 것이, 제1 전극(401)과 제2 전극(404)의 쇼트를 억제하는 절연층의 역할도 담당할 수 있기 때문에 바람직한 구성이다.
EL층(403)을 덮고 제2 전극(404)을 형성한다. 제2 전극(404)은 실시 형태 2에 있어서의 제2 전극(104)에 상당하며, 같은 구성을 가진다. 본 실시 형태에 있어서는, 발광은 제1 전극(401)측으로부터 추출되기 때문에, 제2 전극(404)은 반사율이 높은 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서, 제2 전극(404)은 패드(412)와 접속함으로써, 전압이 공급되는 것으로 한다.
이상, 제1 전극(401), EL층(403), 및 제2 전극(404)(및 보조 전극(402))을 갖는 발광 소자를 본 실시 형태에서 나타내는 조명 장치는 가지고 있다. 당해 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자이기 때문에, 본 실시 형태에 있어서의 조명 장치는 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 당해 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자인 점에서, 본 실시 형태에 있어서의 조명 장치는 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다.
이상의 구성을 갖는 발광 소자를, 씰재(405, 406)를 사용하여 밀봉 기판(407)을 고착시키고, 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 씰재(405, 406)는 어느 한쪽이라도 상관없다. 또한, 내측의 씰재(406)에는 건조제를 혼합할 수도 있고, 이것에 의해, 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한, 패드(412), 제1 전극(401) 및 보조 배선(402)의 일부를 씰재(405, 406) 밖으로 신장시켜 형성함으로써, 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 형성해도 좋다.
이상, 본 실시 형태에 기재된 조명 장치는, 발광 소자에 실시 형태 1에 기재된 복합 재료를 함유하기 때문에, 소비 전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 수명이 긴 조명 장치로 할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료 즉, 플루오렌 유도체로서 하기 구조식 (124)로 표시되는 9-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]-10-페닐안트라센(약칭: FLPAnth), FLPAnth로부터 전자를 수용할 수 있는 무기 화합물로서 산화몰리브덴을 사용한 복합 재료에 관해서 예시한다.
우선, 유리 기판을 진공 증착 장치 내의 기판 홀더에 고정시키고, FLPAnth와 산화몰리브덴(VI)을 각각 다른 저항 가열식의 증발원에 넣고, 진공으로 한 상태에서, 동시에 증착하여(공증착법), FLPAnth와 산화몰리브덴을 함유하는 복합 재료로 이루어진 막을 형성하였다. 이 때, FLPAnth와 산화몰리브덴의 비율이 중량비로 4:2(=FLPAnth:산화몰리브덴), 4:1, 4:0.5가 되도록 증착 레이트를 조절하여 3종류의 막을 각각 성막하였다. 또한, 막 두께는 50nm로 하였다.
이러한 복합 재료로 이루어진 막, 3종류의 흡수 스펙트럼을 히타치 분광 광도계(U-4000)로 측정한 결과를 도 9에 도시한다. 도 9에는 동시에 산화몰리브덴을 동시에 증착하지 않고 FLPAnth만을 증착한 막(50nm)을 마찬가지로 측정한 결과도 도시하였다. 도 9에 있어서는, 가로축은 파장(nm), 세로축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타내고 있다.
도 9로부터 FLPAnth만을 증착한 막은, 가시광 영역의 대부분에 있어서 큰 흡수를 갖지 않으며, 투광성이 높은 막인 것을 알 수 있었다. 또한, FLPAnth와 산화몰리브덴의 복합 재료로 이루어진 막도 가시광 영역의 대부분에 있어서 큰 흡수를 갖지 않으며, 투광성이 높은 막인 것을 알 수 있었다. 또한, FLPAnth만을 증착한 막과 거의 흡수 스펙트럼이 변화되지 않은 점, 및 산화몰리브덴의 존재 비율이 커져도 흡수 스펙트럼에 변화가 나타나지 않는 점 등에서, FLPAnth와 산화몰리브덴의 복합 재료로 이루어진 막은 전하 이동에 수반되는 흡수가 발생하지 않는 막인 것을 알 수 있었다. 전하 이동에 수반되는 흡수는 가시광 영역 및 적외 영역에 나타나는 것이 알려져 있으며, 당해 흡수가 발생하는 것은 광의 흡수, 즉 당해 막을 사용한 발광 소자의 발광 효율의 저하를 의미한다. 그러나, 본 실시예에서 설명한 FLPAnth와 산화몰리브덴의 복합 재료로 이루어진 막은 이러한 흡수의 발생이 없기 때문에, 이들 복합 재료가 소자 내부에서 발생한 광을 흡수하는 것에 의한 발광 효율의 저하가 일어나기 어려워 더욱 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제작하는 것을 용이하게 하는 재료이다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료인, 9-[4-(9-페닐-플루오렌-9-일)페닐]-10-페닐안트라센(약칭: FLPAnth)과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 1)에 관해서 설명한다. 또한, 비교예로서 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(비교 발광 소자 1)를 작성했기 때문에 그것에 관해서도 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 하기 구조식에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00047

≪발광 소자 1, 비교 발광 소자 1의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후에 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (124)로 표시되는 FLPAnth와 산화몰리브덴(VI)을, FLPAnth:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
그 후 상기 구조식 (i)로 표시되는 9-{4-(9-H-9-페닐카르바졸-3-일)-페닐릴}-페난트렌(약칭: PCPPn)을 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (iii)으로 표시되는 N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn)을 CzPA:1,6FLPAPrn=1:0.05(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하여 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 15nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한, 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 1을 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에 있어서의 정공 주입층(111)을 구성하는 재료의 하나인 FLPAnth를, 상기 구조식 (v)로 표시되는 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)으로 바꿈으로써 작성하였다. 그 밖의 구성 및 제작 방법에 관해서는 발광 소자 1과 동일하다.
≪발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1을, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
각 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 10, 전압-휘도 특성을 도 11, 휘도-파워 효율 특성을 도 12, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 13에 도시한다. 도 10에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 11에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 12에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 13에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 또한, 도면 중, 검은색 원이 발광 소자 1의 특성을 나타내고, 흰색 사각이 비교 발광 소자 1의 특성을 나타내고 있다.
도 10으로부터, 플루오렌 유도체인 FLPAnth와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용한 발광 소자 1은, PCzPA와 산화몰리브덴의 복합 재료를 동일한 위치에 사용한 비교 발광 소자 1과 비교하여 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 절대값으로 해 보아도, 발광 소자 1은 매우 양호한 전류 효율-휘도 특성을 갖는 발광 소자이며, 특히 실용 휘도(1000cd/㎡ 내지 5000cd/㎡ 정도)에서의 효율이 양호하다고 하는 바람직한 특성도 가지고 있다. 또한, 도 12 및 도 13으로부터, 발광 소자 1은 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하며, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 14에 도시한다. 도 14에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 14로부터 발광 소자 1, 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 중첩되어 있으며, 모두 발광 중심 물질인 1,6FLPAPrn에 기인한 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 1에 기재한다.
Figure pat00048
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이들 소자를 구동하여 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 15에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 15로부터, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1 모두, 5000cd/㎡라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다. 단, 발광 소자 1은 휘도 반감기가 약 300시간, 비교 발광 소자 1은 약 200시간으로 발광 소자 1은 비교 발광 소자 1의 약 1.5배의 수명을 갖는 소자인 것을 알 수 있다.
이와 같이, 정공 주입층에 있어서의 복합 재료에 사용하는 유기 화합물을 바꾸는 것만으로, 발광 효율이 향상되고, 수명이 1.5배나 향상되었다. 이것에 의해, 실시 형태 1에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 매우 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 실시 형태 1에 기재된 복합 재료에 있어서의 플루오렌 유도체로서 적합하게 사용하는 것이 가능한 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)비페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA)의 합성 방법에 관해서 설명한다. 또한, 이 FLPPA는, 발광 소자의 수송층이나 호스트 재료, 발광 중심 재료로서도 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 발광층에 있어서 청색 형광을 발하는 발광 중심 재료를 분산시키는 호스트 재료로서 사용한 경우, 보다 색 순도가 높은 발광을 나타내는, 샤프한 스펙트럼을 갖는 발광 소자를 제공하는 것도 가능해진다. 이것에 의해, 색 재현성이 높은 디스플레이의 제공에 공헌할 수 있다. FLPPA의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00049
[스텝 1: 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-페닐보론산의 합성법]
500mL 3구 플라스크에, 9-페닐-9-(4-브로모페닐)-페닐-9H-플루오렌을 4.0g(10mmol) 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소 치환한 후, 탈수 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 100mL를 가하고 -78℃로 하였다. 이 혼합액에 1.59mol/L의 n-부틸리튬헥산 용액 7.6mL(12mmol)를 적하하고, 2시간 동안 교반하였다. 이 혼합물에 붕산트리메틸 1.4mL(l5mmol)를 가하고, -78℃에서 2시간, 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 반응 용액에 1M 희염산을 산성이 될 때까지 교반하면서 첨가하였다. 이것을 아세트산에틸로 추출하고, 수득된 유기층을 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 흡착시켰다. 이 현탁액을 여과하고, 수득된 여과액을 농축시키고, 헥산을 첨가하여 초음파를 가한 후, 재결정한 결과, 목적의 백색 분말을 수량 3.5g, 수율 97%로 수득하였다. 또한, 상기 합성법의 반응 도식을 하기 반응식 A-1에 나타낸다.
[반응식 A-1]
Figure pat00050
[스텝 2: 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-비페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA)의 합성법]
50mL 3구 플라스크에서, 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센을 2.1g(5.0mmol), 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-페닐보론산을 3.6g(10mmol), 아세트산팔라듐(II)을 2.0mg(10㎛ol), 트리스(2-메틸페닐)포스핀을 6.0mg(20㎛ol), 에틸렌글리콜디메틸에테르를 15mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 5mL의 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소 분위기하, 85℃에서 10시간 동안 가열 교반하고, 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액을 여과하고, 여과물을 물, 톨루엔의 순으로 헹구었다. 수득된 여과물을 톨루엔으로 재결정한 결과, 담황색 분말을 수량 2.7g, 수율84%로 수득하였다. 또한, 상기 합성법의 반응 도식을 하기 반응식 A-2에 나타낸다.
Figure pat00051

수득된 담황색 분말의 실리카겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매는 아세트산에틸:헥산=1:5)은 0.63, 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센은 0.78이었다.
상기 스텝 2에서 수득된 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다.
Figure pat00052
또한, 1H NMR 차트를 도 16a, 도 16b에 도시한다. 또한, 도 16b는, 도 16a를 확대하여 도시한 차트이다. 측정 결과로부터, 목적물인 FLPPA(약칭)가 수득된 것을 확인하였다.
상기 화합물의 분자량을, GC/MS 검출기(Thermo Fisher제, ITQ1100 이온 트랩형 GCMS 시스템)에 의해 측정하였다. 이것에 의해, 분자량 646.6(모드는 EI+)을 메인으로 하는 피크를 검출하여 목적물인 FLPPA(약칭)가 수득된 것을 확인하였다.
다음에, FLPPA의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 17에, 발광 스펙트럼을 도 18에, 박막의 흡수 스펙트럼을 도 19에, 발광 스펙트럼을 도 20에 도시한다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(니혼분코 가부시키가이샤 제조, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, FLPPA의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣고 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, FLPPA를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다.
도 17로부터, FLPPA의 톨루엔 용액에 있어서의 최대 흡수 파장은 397nm, 도 18로부터 극대 발광 파장은 421nm, 435nm(여기 파장 376nm), 도 19로부터 FLPPA의 박막에 있어서의 최대 흡수 파장은 402nm, 도 20으로부터 최대 발광 파장은 445nm 부근(여기 파장 402nm)에 있는 것을 알 수 있었다. 그래서, FLPPA만을 증착한 막은, 가시광 영역의 대부분에 있어서 큰 흡수를 갖지 않으며, 투광성이 높은 막인 것을 알 수 있었다.
또한, 박막 상태의 FLPPA의 이온화 포텐셜의 값을 대기중에서 광 전자 분광법(리켄케이키사 제조, AC-2)으로 측정하였다. 수득된 이온화 포텐셜의 값을, 음의 값으로 환산한 결과, FLPPA의 HOMO 준위는 -5.83eV이었다. 도 19의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터로부터 직접 전이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 구한 FLPPA의 흡수단은 2.94eV이었다. 따라서, FLPPA의 고체 상태의 광학적 에너지 갭은 2.94eV라고 추산되며, 먼저 수득한 HOMO 준위와 이 에너지 갭의 값으로부터, FLPPA의 LUMO 준위가 -2.89eV라고 추산할 수 있다. 이와 같이, FLPPA는 고체 상태에 있어서 2.94eV의 넓은 에너지 갭을 가지고 있는 것을 알 수 있었다.
또한, FLPPA의 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성을 측정하였다. 이들은 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사하였다. 또한 측정에는, 전기 화학 애널라이저(B·A·S가부시키가이샤 제조, 형번: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다.
CV 측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 N,N-디메틸포름아미드(DMF)(Sigma-Aldrich사 제조, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NCl04)(가부시키가이샤 도쿄가세이 제조, 카탈로그 번호: T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 다시 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(B·A·S 가부시키가이샤 제조, RE5 비수 용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20 내지 25℃)에서 실시하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1V/s로 통일시켰다.
산화 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.43V로부터 1.20V까지 변화시킨 후, 1.20V로부터 -0.44V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고, 100사이클 측정하였다. 환원 반응 특성의 측정은, 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.35V로부터 -2.40V까지 변화시킨 후, -2.40V로부터 -0.34V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 하고, 100사이클 측정하였다. 측정 결과를 도 21 및 도 22에 도시한다. 또한, 도 21이 산화 반응 특성, 도 22가 환원 반응 특성의 CV 차트이다.
측정의 결과, 100사이클 측정후에도, 산화 반응 특성 및 환원 반응 특성에 있어서의 산화 피크 및 환원 피크에 큰 변화는 없으며 FLPPA는 산화 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복 및 환원 상태와 중성 상태 사이의 산화 환원의 반복에 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, CV 측정의 결과로부터도, FLPPA의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 산출하였다.
우선, 사용하는 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는 -4.85eV이다.
산화 반응 특성을 도시하는 도 21로부터 FLPPA의 산화 피크 전위(Epa)는 0.95V이었다. 또한, 환원 피크 전위(Epc)는 0.80V이었다. 따라서, 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 0.88V로 산출할 수 있다. 이것은, FLPPA는 0.88[V vs.Ag/Ag+] 의 전기 에너지에 의해 산화되는 것을 나타내고 있으며, 이 에너지는 HOMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, FLPPA의 HOMO 준위는, -5.73[eV]인 것을 알 수 있었다.
마찬가지로, 환원 반응 특성을 도시하는 도 22로부터, FLPPA의 산화 피크 전위(Epa)는 -2.20V, 환원 피크 전위(Epc)는 -2.27V이었다. 따라서 반파 전위(Epa와 Epc의 중간 전위)는 -2.24V로 산출할 수 있다. 이것은, FLPPA는 -2.24[V vs.Ag/Ag+] 의 전기 에너지에 의해 환원되는 것을 나타내고 있으며, 이 에너지는 LUMO 준위에 상당한다. 여기에서, 상기한 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.85[eV]이기 때문에, FLPPA의 LUMO 준위는, -2.62[eV]인 것을 알 수 있었다. 또한, 이들 값은 유효 숫자 3자리수로 하여 사사 오입한 값이다.
또한, 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, Ag/Ag+ 전극의 페르미 준위(Fermi level)에 상당하고, 그 산출은, 진공 준위로부터의 포텐셜 에너지가 기지의 물질을 당해 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)을 사용하여 측정한 값으로부터 실시하면 좋다.
본 실시예에서 사용하는 참조 전극(Ag/Ag+ 전극)의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지(eV)의 산출 방법을 구체적으로 설명한다. 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화 환원 전위는, 표준 수소 전극에 대해 +0.610[V vs. SHE]인 것이 알려져 있다(참고 문헌; Christian R. Goldsmith et al.,「J. Am. Chem. Soc.」, Vol. 124, No. 1, 83-96, 2002). 한편, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극을 사용하여 메탄올 중에 있어서의 페로센의 산화 환원 전위를 구한 결과, +0.20[V vs. Ag/Ag+]이었다. 따라서, 이 참조 전극의 포텐셜 에너지는, 표준 수소 전극에 대해 0.41[eV] 낮게 되어 있는 것을 알 수 있었다.
여기에서, 표준 수소 전극의 진공 준위로부터의 포텐셜 에너지는 -4.44eV인 것이 알려져 있다(참고 문헌; 오니시 토시히로·코야마 타마미 저, 「고분자 EL 재료」(공립 출판), p.64-67). 이상의 것으로부터, 사용한 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지는, -4.44-0.41=-4.85[eV]라고 산출할 수 있다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 플루오렌 유도체인, 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-비페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA)을 발광층의 호스트 재료로서 사용한 발광 소자(발광 소자 2)에 관해서 설명한다. 또한, 비교예로서 FLPPA 대신에 CzPA를 사용한 발광 소자(비교 발광 소자 2)도 제작했기 때문에 동시에 설명한다. 또한, CzPA는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제작할 수 있는 발광 소자용 재료이다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00053

≪발광 소자 2, 비교 발광 소자 2의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후에 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (vi)로 표시되는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을, NPB:산화몰리브덴=4:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착함으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
계속해서, NPB를 10nm 증착함으로써 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식으로 표시되는 FLPPA와 상기 구조식 (vii)로 표시되는 N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA)을 FLPPA:PCAPA=1:0.05(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(113) 위에, 상기 구조식 (viii)로 나타내는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq3)을 10nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 Alq3과 리튬을 Alq3:리튬=1:0.01(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하고, 공증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 2를 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
비교 발광 소자 2는, 상기 발광 소자 2의 제작 방법에 있어서, 발광층(113)의 호스트 재료로서 사용된 FLPPA를 상기 구조식 (ii)로 표시되는 CzPA로 대신함으로써 제작하였다.
≪발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
각 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 23, 휘도-색도 특성을 도 24에 도시한다. 도 23에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 24에서는 세로축이 색도(단위 없음), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 23으로부터, FLPPA를 청색의 형광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료에 사용한 발광 소자는, CzPA를 호스트 재료로서 사용한 발광 소자와 같이, 양호한 휘도-발광 효율 특성을 나타내고, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 특히, 100cd/㎡로부터 3000cd/㎡의 범위는, 양호한 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, FLPPA가 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 청색의 형광을 발하는 발광 물질이라도, 유효하게 여기할 수 있기 때문이다. 또한, 도 24로부터, FLPPA를 청색의 형광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료에 사용한 발광 소자는, 각 휘도에 있어서의 색 변화가 적어 캐리어 밸런스가 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 2에 기재한다.
Figure pat00054
또한, 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 25에 도시한다. 도 25에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타낸다. 도 25로부터 발광 소자 2, 비교 발광 소자 2의 스펙트럼은 거의 중첩되어 있으며, 발광 중심 물질인 PCAPA에 기인한 청색의 형광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 플루오렌 유도체인, 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-비페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA)을 발광층의 호스트 재료로서 사용한 발광 소자(발광 소자 3)에 관해서 설명한다. 또한, 비교예로서 FLPPA 대신에 CzPA를 사용한 발광 소자(비교 발광 소자 3)도 제작했기 때문에 동시에 설명한다. 또한, CzPA는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제작할 수 있는 발광 소자용 재료이다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00055

≪발광 소자 3, 비교 발광 소자 3의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (vi)로 표시되는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을, NPB:산화몰리브덴=4:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하고, 공증착함으로써, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
계속해서, NPB를 10nm 증착함으로써 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식으로 표시되는 FLPPA와 상기 구조식 (ix)로 표시되는 N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S)을 FLPPA:YGA2S=1:0.05(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, 발광층(113) 위에, 상기 구조식 (viii)로 표시되는 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq3)을 10nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 Alq3과 리튬을 Alq3:리튬=1:0.01(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하고, 공증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 3을 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
비교 발광 소자 3은, 상기 발광 소자 3의 제작 방법에 있어서, 발광층(113)의 호스트 재료로서 사용된 FLPPA를 CzPA로 바꿈으로써 제작하였다.
≪발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3을, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
각 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 26, 휘도-색도 특성을 도 27에 도시한다. 도 26에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 27에서는 세로축이 색도(단위 없음), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 26으로부터, FLPPA를 청색의 형광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료에 사용한 발광 소자는, CzPA를 호스트 재료로서 사용한 발광 소자와 같이, 양호한 휘도-발광 효율 특성을 나타내고, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 또한, 특히, 200cd/㎡로부터 2000cd/㎡의 범위에서는 양호한 특성을 가지고 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, FLPPA가 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 청색의 형광을 발하는 발광 물질이라도, 유효하게 여기할 수 있기 때문이다. 또한, 도 27로부터, FLPPA를 청색의 형광을 발하는 발광 소자의 발광층에 있어서의 호스트 재료에 사용한 발광 소자는, 각 휘도에 있어서의 색 변화가 적어 캐리어 밸런스가 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 3에 기재한다.
Figure pat00056
또한, 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 28에 도시한다. 도 28에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타낸다. 도 28로부터 발광 소자 3, 비교 발광 소자 3 모두, 발광 중심 물질인 YGA2S 유래의 청색의 형광을 나타내었다. 특히 발광 소자 3에서는 보다 샤프한 스펙트럼을 갖는 색 순도가 양호한 청색 발광이 수득되는 것을 알 수 있었다.
[실시예 6]
본 실시예에서는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료인, 9,9-비스[4-(1-피레닐)페닐]-9H-플루오렌(약칭: BPPF)(구조식 (118))과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 4)에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00057

≪발광 소자 4의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (118)로 표시되는 BPPF와 산화몰리브덴(VI)을, BPPF:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
그 후 상기 구조식 (v)로 표시되는 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)을 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (x)로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 4를 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
≪발광 소자 4의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 4를, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 30, 전압-휘도 특성을 도 31, 휘도-파워 효율 특성을 도 32, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 33에 도시한다. 도 30에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 31에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 32에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 33에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 30으로부터, 플루오렌 유도체인 BPPF와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용한 발광 소자 4는, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 도 32 및 도 33으로부터, 발광 소자 4는 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하고, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 4에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 34에 도시한다. 도 34에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 34로부터 발광 소자 4는 발광 중심 물질인 1,6mMemFLPAPrn에 기인한 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 4의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 4에 기재한다.
Figure pat00058
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이 소자를 구동하여 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 35에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 35로부터, 발광 소자 4는, 5000cd/㎡이라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 실시 형태 1에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
[실시예 7]
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료인, 2,7-비스(1-피레닐)스피로[9H-플루오렌-9,9'-[9H]플루오렌](약칭: Spiro-pye)(구조식 (517))과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 5)에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00059
≪발광 소자 5의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (517)로 표시되는 2,7-비스(1-피레닐)스피로[9H-플루오렌-9,9'-[9H]플루오렌](약칭: Spiro-pye)과 산화몰리브덴(VI)을, Spiro-pye:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
그 후 상기 구조식 (v)로 표시되는 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)을 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (x)로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭:1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 5를 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
≪발광 소자 5의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 5를, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 36, 전압-휘도 특성을 도 37, 휘도-파워 효율 특성을 도 38, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 39에 도시한다. 도 36에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 37에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 38에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 39에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 36으로부터, 플루오렌 유도체인 Spiro-pye와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용한 발광 소자 5는, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 도 38 및 도 39로부터, 발광 소자 5는 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하고, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 5에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 40에 도시한다. 도 40에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 40으로부터 발광 소자 5는 발광 중심 물질인 1,6mMemFLPAPrn에 기인한 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 5의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 5에 기재한다.
Figure pat00060
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이 소자를 구동하여, 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 41에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 41로부터, 발광 소자 5는, 5000cd/㎡이라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 실시 형태 1에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
[실시예 8]
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료인, 2,2''-비(9,9'-스피로비[9H-플루오렌])(약칭: BSBF)(구조식 (518))과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 6)에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00061

≪발광 소자 6의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후에 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (518)로 표시되는 2,2''-비(9,9'-스피로비[9H-플루오렌])(약칭: BSBF)과 산화몰리브덴(VI)을, BSBF:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
그 후 상기 구조식 (v)로 표시되는 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)을 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (x)로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 6을 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
≪발광 소자 6의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 6을, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 42, 전압-휘도 특성을 도 43, 휘도-파워 효율 특성을 도 44, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 45에 도시한다. 도 42에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 43에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 44에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 45에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 42로부터, 플루오렌 유도체인 BSBF와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용한 발광 소자 6은, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 도 44 및 도 45로부터, 발광 소자 6은 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하고, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 6에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 46에 도시한다. 도 46에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 46으로부터 발광 소자 6은 발광 중심 물질인 1,6mMemFLPAPrn에 기인한 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 6의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 6에 기재한다.
Figure pat00062
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이 소자를 구동하여 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 47에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 47로부터, 발광 소자 6은, 5000cd/㎡이라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 실시 형태 1에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
[실시예 9]
본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료인 2,2''-비(9,9'-스피로비[9H-플루오렌])(약칭: BSBF)(구조식 (518))과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용하고, 또한 BSBF를 정공 수송층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 7)에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00063

≪발광 소자 7의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (518)로 표시되는 2,2"-비(9,9'-스피로비[9H-플루오렌](약칭: BSBF)과 산화몰리브덴(VI)을, BSBF:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 증발시키는 증발법이다.
그 후, 상기 구조식 (518)로 표시되는 BSBF를 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (x)로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭:1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 7을 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
≪발광 소자 7의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 7을, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 48, 전압-휘도 특성을 도 49, 휘도-파워 효율 특성을 도 50, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 51에 도시한다. 도 48에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 49에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 50에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 51에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 48로부터, 플루오렌 유도체인 BSBF와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용하고, 또한 BSBF를 정공 수송층으로서 사용한 발광 소자 7은, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 도 50 및 도 51로부터, 발광 소자 7은 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하고, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 7에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 52에 도시한다. 도 52에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 52로부터 발광 소자 7은 발광 중심 물질인 1,6mMemFLPAPrn 기인의 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 7의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 7에 기재한다.
Figure pat00064
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이 소자를 구동하여 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 53에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 53으로부터, 발광 소자 7은, 5000cd/㎡이라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 실시 형태 1에 기재된 플루오렌 골격을 갖는 탄화수소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
[실시예 10]
본 실시예에서는, 실시 형태 1에서 설명한 복합 재료인, 트리페닐[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]실란(약칭: TpsiF)과 산화몰리브덴의 공증착막을 정공 주입층으로서 사용한 발광 소자(발광 소자 8)에 관해서 설명한다.
또한, 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 분자 구조를 이하에 나타낸다. 소자 구조는 도 1a에 있어서, 전자 수송층(114)과 제2 전극(104) 사이에 전자 주입층을 형성한 구조로 하였다.
Figure pat00065
≪발광 소자 8의 제작≫
우선, 제1 전극(102)으로서 110nm의 막 두께로 규소를 함유하는 인듐주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판(101)을 준비하였다. ITSO 표면은, 2mm 각의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 실시하였다. 그 후에 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안의 진공 소성을 실시한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 기판(101)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정시켰다.
진공 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 트리페닐[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]실란(약칭: TpsiF)과 산화몰리브덴(VI)을, TpsiF:산화몰리브덴=2:1(중량비)이 되도록 증착 레이트를 조절하여 공증착하고, 정공 주입층(111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 상이한 복수의 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
그 후, 상기 구조식 (v)로 표시되는 9-[4-(9-페닐카르바졸-3-일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: PCzPA)을 10nm 성막함으로써, 정공 수송층(112)을 형성하였다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (ii)로 표시되는 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 상기 구조식 (x)로 표시되는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1.6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 CzPA:1,6mMemFLPAPrn=1:0.04(중량비)가 되도록 증착 레이트를 조절하고, 30nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
다음에, CzPA를 10nm, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm 증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성하였다. 또한 전자 수송층(114) 위에 불화리튬을 1nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층을 형성하였다. 마지막에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로서 알루미늄을 200nm 성막하고, 발광 소자 8을 완성시켰다. 상기한 증착 과정에 있어서는, 증착은 모두 저항 가열법을 사용하였다.
≪발광 소자 8의 동작 특성≫
이상에 의해 수득된 발광 소자 8을, 질소분위기의 글로브 박스 내에 있어서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 실시한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 관해서 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 실시하였다.
발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 도 54, 전압-휘도 특성을 도 55, 휘도-파워 효율 특성을 도 56, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 57에 도시한다. 도 54에서는 세로축이 전류 효율(cd/A), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 55에서는 세로축이 휘도(cd/㎡), 가로축이 전압(V)을 나타낸다. 도 56에서는 세로축이 파워 효율(lm/W), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다. 도 57에서는 세로축이 외부 양자 효율(%), 가로축이 휘도(cd/㎡)를 나타낸다.
도 54로부터, 플로오렌 골격을 갖는 규소 화합물인 TpsiF와 산화몰리브덴의 복합 재료를 정공 주입층에 사용한 발광 소자 8은, 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내었다. 또한, 도 56 및 도 57로부터, 발광 소자 8은 휘도-파워 효율 특성, 휘도-외부 양자 효율 특성 모두 양호하고, 이러한 점에서 보아도, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한, 제작한 발광 소자 8에 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 58에 도시한다. 도 58에서는 세로축이 발광 강도, 가로축이 발광 파장(nm)을 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타내었다. 도 58로부터 발광 소자 8은 발광 중심 물질인 1,6mMemFLPAPrn에 기인한 청색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
발광 소자 8의 1000cd/㎡ 부근에 있어서의 주된 특성을 표 8에 기재한다.
Figure pat00066
다음에, 초기 휘도를 5000cd/㎡로 설정하고, 전류 밀도 일정한 조건으로 이들 소자를 구동하여 휘도의 구동 시간에 대한 변화를 조사하였다. 도 59에 규격화 휘도-시간 특성을 도시한다. 도 59로부터, 발광 소자 8은, 5000cd/㎡이라는 매우 높은 휘도에서의 구동 시험임에도 불구하고 양호한 특성을 나타내어 신뢰성이 높은 소자인 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 플루오렌 골격을 갖는 규소 화합물과 무기 화합물을 함유하는 복합 재료는, 발광 소자를 구성하는 재료로서 적합한 재료인 것을 알 수 있었다.
(참고예 1)
상기 실시예에서 사용한 N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn)(구조식 (iii))의 합성 방법에 관해서 구체적으로 설명한다. 1,6FLPAPrn의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure pat00067
[스텝 1: 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성법]
100mL 3구 플라스크에서, 마그네슘을 1.2g(50mmol) 감압하에서 30분 동안 가열 교반하여, 마그네슘을 활성화시켰다. 이것을 실온으로 냉각시키고 질소분위기로 한 후, 디브로모에탄 몇방울을 가하여 발포, 발열하는 것을 확인하였다. 여기에 디에틸에테르 10mL 중에 용해시킨 2-브로모비페닐을 12g(50mmol) 천천히 적하한 후, 2.5시간 동안 가열 환류 교반하여 그리냐르 시약으로 하였다.
4-브로모벤조페논을 10g(40mmol), 디에틸에테르 100mL를 500mL 3구 플라스크에 넣었다. 여기에 먼저 합성한 그리냐르 시약을 천천히 적하한 후, 9시간 동안 가열 환류 교반하였다.
반응 후, 이 혼합액을 여과하여 여과물을 수득하였다. 수득된 여과물을 아세트산에틸 150mL에 용해시키고, 1N-염산을 가하고 2시간 동안 교반하였다. 이 액체의 유기층 부분을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 가하여 수분을 흡착시켰다. 이 현탁액을 여과하고, 수득된 여과액을 농축시켜 점도가 높은 물질을 수득하였다.
500mL 가지 플라스크에, 이 점도가 높은 물질, 빙초산 50mL 및 염산 1.0mL를 넣고, 질소분위기하, 130℃에서 1.5시간 동안 가열 교반하고, 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액을 여과하여 여과물을 수득하였다. 수득된 여과물을 수, 수산화나트륨수, 물, 메탄올의 순서로 세정한 후 건조시켜, 목적물인 백색 분말 11g을 수율 69%로 수득하였다. 상기 스텝 1의 합성 도식을 하기 반응식 E1-1에 나타낸다.
[반응식 E1-1]
Figure pat00068
[스텝 2: 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)디페닐아민(약칭: FLPA)의 합성법]
9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌 5.8g(14.6mmol), 아닐린 1.7mL(18.6mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 4.2g(44.0mmol)을 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 147.0mL와 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.4mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 60℃로 하고, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 66.1mg(0.1mmol)을 가하고 3.5시간 동안 교반하였다. 교반 후, 플로리실(와코준야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코준야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과하고, 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시켰다. 수득된 여과액을 농축시켜 수득한 고체를, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=2:1)에 의해 정제하고, 수득된 프랙션(fraction)을 농축시켜 목적물인 백색 고체 6.0g을 수율 99%로 수득하였다. 상기 스텝 2의 합성 도식을 하기 반응식 E1-2에 나타낸다.
[반응식 E1-2]
Figure pat00069
[스텝 3: N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn)의 합성법]
1,6-디브로모피렌 0.4g(1.2mmol), 참고예 1의 스텝 2에서 수득한 4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)디페닐아민(약칭: FLPA) 1.0g(2.4mmol), 나트륨 tert-부톡사이드0.3g(3.6mmol)을 50mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 11.5mL와 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.20mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 70℃로 하고, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 31.1mg(0.05mmol)을 가하고 4.0시간 동안 교반하였다. 교반 후, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시켰다. 수득된 여과액을 농축시켜 수득한 고체를, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매는 클로로포름)에 의해 정제하고, 수득된 프랙션을 농축시켜 황색 고체를 수득하였다. 수득된 고체를, 톨루엔과 헥산의 혼합 용매에 의해 세정한 후, 흡인 여과를 실시하여 황색 고체를 수득하였다. 수득된 황색 고체를 클로로포름과 헥산의 혼합 용매로 세정한 결과, 담황색 분말상 고체 0.8g을, 수율 68%로 수득하였다.
수득된 담황색 고체 0.8g을, 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의해 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은, 압력 2.7Pa, 아르곤 가스를 유량 5.0mL/min으로 흘려보내면서, 360℃로 가열하였다. 승화 정제후, 목적물을 0.4g, 수율 56%로 수득하였다. 상기 스텝 3의 합성 도식을 하기 반응식 E2-A에 나타낸다.
[반응식 E2-A]
Figure pat00070
핵자기 공명법(NMR) 및 MS 스펙트럼에 의해, 수득된 화합물이 N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-디페닐피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6FLPAPrn)인 것을 확인하였다. 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
Figure pat00071

(참고예 2)
상기 실시예에서 사용한 9-{4-(9-H-9-페닐카르바졸-3-일)-페닐릴}-페난트렌(약칭: PCPPn)(구조식 (i))의 합성 방법에 관해서 구체적으로 설명한다. PCPPn의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure pat00072

[스텝 1: 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카르바졸의 합성법]
300mL 3구 플라스크에서, 4-브로모요오드벤젠 14g(50mmol), 9-페닐-9H-카르바졸-3-보론산 14g(50mmol), 아세트산팔라듐(II) 110mg(0.5mmol), 트리(o-톨릴)포스핀 300mg(1.0mmol), 톨루엔 50mL, 에탄올 10mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 25mL의 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소분위기하, 80℃에서 6시간 동안 가열 교반하고, 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 200mL를 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트를 통과시켜 여과하였다. 수득된 여과액을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 가하여 수분을 흡착시켰다. 이 현탁액을 여과하여 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시키고, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 실시하였다. 이 때, 크로마토그래피의 전개 용매로서, 톨루엔과 헥산의 혼합 용매(톨루엔:헥산=1:4)를 사용하였다. 수득된 프랙션을 농축시키고, 헥산을 첨가하고 초음파를 가한 뒤, 재결정한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 15g, 수율 75%로 수득하였다. 상기 스텝 1의 반응 도식을 하기 반응식 F1-2에 나타낸다.
[반응식 F1-2]
Figure pat00073
실리카겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매는 아세트산에틸:헥산=1:10)은, 목적물은 0.32, 4-브로모요오드벤젠은 0.74이었다.
상기 스텝 1에서 수득된 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과로부터, 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카르바졸이 수득된 것을 확인하였다.
Figure pat00074

[스텝 2: 4-(9-페닐-9-H-카르바졸-3-일)페닐보론산의 합성법]
300mL 3구 플라스크에, 상기 반응식 F1-2에서 수득된 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카르바졸을 8.0g(20mmol) 넣고, 플라스크내의 분위기를 질소 치환한 후, 탈수 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 100mL를 가하고 -78℃로 하였다. 이 혼합액에 1.65mol/L의 n-부틸리튬헥산 용액 15mL(24mmol)를 적하하고, 2시간 동안 교반하였다. 이 혼합물에 붕산트리메틸 3.4mL(30mmol)를 가하고, -78℃에서 2시간, 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 반응 후, 이 반응 용액에 1M 희염산을 산성이 될 때까지 가하고 7시간 동안 교반하였다. 이것을 아세트산에틸로 추출하고, 수득된 유기층을 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 흡착시켰다. 이 현탁액을 여과하고, 수득된 여과액을 농축시키고, 헥산을 첨가하고 초음파를 가한 후, 재결정한 결과, 백색 분말을 수량 6.4g, 수율 88%로 수득하였다. 상기 스텝 2의 반응 도식을 하기 반응식 F2-1에 나타낸다.
[반응식 F2-1]
Figure pat00075

실리카겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매는 아세트산에틸:헥산=1:10)은, 목적물은 0(원점)이며, 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카르바졸은 0.53이었다. 또한, 전개 용매에 아세트산에틸을 사용한 실리카겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값은, 목적물은 0.72이고, 3-(4-브로모페닐)-9-페닐-9H-카르바졸은 0.93이었다.
[스텝 3: 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카르바졸(약칭: PCPPn)의 합성법]
200mL 3구 플라스크에 9-페닐-9H-카르바졸-3-일-페닐-4-보론산을 1.5g(5.0mmol), 9-브로모페난트렌을 3.2g(11mmol), 아세트산팔라듐(II)을 11mg(0.1mmol), 트리(o-톨릴)포스핀을 30mg(0.1mmol), 톨루엔 30mL, 에탄올 3mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 5mL의 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소분위기하, 90℃에서 6시간 동안 가열 교반하고, 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 200mL를 첨가하고, 이 혼합액의 유기층을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통과시켜 여과하였다. 수득된 여과액을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 가하여 수분을 흡착시켰다. 이 현탁액을 여과하여 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시키고, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 실시하였다. 이 때, 크로마토그래피의 전개 용매로서, 톨루엔과 헥산의 혼합 용매(톨루엔:헥산=1:4)를 사용하였다. 수득된 프랙션을 농축시키고, 아세톤과 메탄올을 첨가하고 초음파를 가한 후, 재결정한 결과, 백색 분말을 수량 2.2g, 수율 75%로 수득하였다. 스텝 3의 반응 도식을 하기 반응식 F2-2에 나타낸다.
[반응식 F2-2]
Figure pat00076

실리카겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매는 아세트산에틸:헥산=1:10)은, 목적물은 0.33, 9-브로모페난트렌은 0.70이었다.
또한, 수득된 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과로부터, 목적물인 PCPPn(약칭)이 수득된 것을 확인하였다.
Figure pat00077

(참고예 3)
상기 실시예에서 사용한 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)의 합성 방법에 관해서 설명한다. 1,6mMemFLPAPrn의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00078

<스텝 1: 3-메틸페닐-3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐아민(약칭: mMemFLPA)의 합성>
9-(3-브로모페닐)-9-페닐플루오렌 3.2g(8.1mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 2.3g(24.1mmol)을 200mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 40.0mL, m-톨루이딘 0.9mL(8.3mmol), 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.2mL를 가하였다. 이 혼합물을 60℃로 하고, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 44.5mg(0.1mmol)을 가하고, 이 혼합물을 80℃로 하여 2.0시간 동안 교반하였다. 교반 후, 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시켜 수득한 고체를, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=1:1)에 의해 정제하고, 톨루엔과 헥산의 혼합 용매로 재결정하여 목적의 백색 고체 2.8g을, 수율 82%로 수득하였다. 상기 스텝 1의 합성 도식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00079

<스텝 2: N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)의 합성>
1,6-디브로모피렌 0.6g(1.7mmol), 3-메틸페닐-3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐아민 1.4g(3.4mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 0.5g(5.1mmol)을 100mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 21.0mL, 트리(tert-부틸)포스핀의 10% 헥산 용액 0.2mL를 가하였다. 이 혼합물을 60℃로 하고, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 34.9mg(0.1mmol)을 가하고, 이 혼합물을 80℃로 하여 3.0시간 동안 교반하였다. 교반 후, 톨루엔을 400mL 가하여 가열하고, 뜨거운 채로, 플로리실(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코쥰야쿠고교 가부시키가이샤 제조, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통과시켜 흡인 여과하고, 여과액을 수득하였다. 수득된 여과액을 농축시켜 수득한 고체를, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=3:2)에 의해 정제하고, 황색 고체를 수득하였다. 수득된 황색 고체를 톨루엔과 헥산의 혼합 용매로 재결정하여 목적의 황색 고체를 1.2g, 수율 67%로 수득하였다.
수득된 황색 고체 1.0g을, 트레인 서블리메이션법에 의해 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은, 압력 2.2Pa, 아르곤 가스를 유량 5.0mL/min으로 흘리면서, 317℃에서 황색 고체를 가열하였다. 승화 정제후, 목적물인 황색 고체 1.0g을, 수율 93%로 수득하였다. 상기 스텝 2의 합성 도식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00080

핵자기 공명법(NMR)에 의해, 이 화합물이 목적물인 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-디아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)인 것을 확인하였다.
수득된 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
Figure pat00081
101 기판
102 제1 전극
103 유기 화합물을 함유하는 층
104 제2 전극
111 정공 주입층
112 정공 수송층
113 발광층
114 전자 수송층
301 기판
302 제1 전극
304 제2 전극
311 전자 수송층
312 발광층
313 정공 수송층
314 정공 주입층
400 기판
401 제1 전극
402 보조 전극
403 EL층
404 제2 전극
405 씰재
406 씰재
407 밀봉 기판
412 패드
420 IC칩
501 제1 전극
502 제2 전극
511 제1 발광 유닛
512 제2 발광 유닛
513 전하 발생층
601 구동 회로부(소스측 구동 회로)
602 화소부
603 구동 회로부(게이트측 구동 회로)
604 밀봉 기판
605 씰재
607 공간
608 배선
609 FPC(플렉시블 프린트 서킷)
610 소자 기판
611 스위칭용 TFT
612 전류 제어용 TFT
613 제1 전극
614 절연물
616 유기 화합물을 함유하는 층
617 제2 전극
618 발광 소자
623 n채널형 TFT
624 p채널형 TFT
901 하우징
902 액정층
903 백라이트 유닛
904 하우징
905 드라이버 IC
906 단자
951 기판
952 전극
953 절연층
954 격벽층
955 유기 화합물을 함유하는 층
956 전극
2001 하우징
2002 광원
3001 조명 장치
7101 하우징
7103 표시부
7105 스탠드
7107 표시부
7109 조작키
7110 리모컨 조작기
7201 본체
7202 하우징
7203 표시부
7204 키보드
7205 외부 접속 포트
7206 포인팅 디바이스
7301 하우징
7302 하우징
7303 연결부
7304 표시부
7305 표시부
7306 스피커부
7307 기록 매체 삽입부
7308 LED 램프
7309 조작키
7310 접속 단자
7311 센서
7401 하우징
7402 표시부
7403 조작 버튼
7404 외부 접속 포트
7405 스피커
7406 마이크
7400 휴대 전화기

Claims (33)

  1. 분자량이 400 이상 2000 이하인 탄화수소 화합물(여기서, 상기 탄화수소 화합물은 플루오렌 단위, 및 상기 플루오렌 단위에 결합된 아릴기를 포함한다); 및
    상기 탄화수소 화합물에 대해 전자 수용성을 나타내는 무기 화합물
    을 포함하는, 복합 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아릴기가 하나의 페닐렌기 또는 두 개의 페닐렌기들을 통해 상기 플루오렌 단위의 9-위치에 결합하고 있는, 복합 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아릴기가 2환(bicyclic) 축합 환, 3환(tricyclic) 축합 환 또는 4환(tetracyclic) 축합 환 중 어느 하나를 포함하는, 복합 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 아릴기가 상기 플루오렌 단위의 2-위치 또는 7-위치에 결합하고 있는, 복합 재료
  5. 제1항에 있어서, 상기 아릴기가 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나인, 복합 재료.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물의 분자량이 1500 이하인, 복합 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기 화합물이 전이 금속 산화물인, 복합 재료.
  8. 제1항에 있어서, 상기 무기 화합물이 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 탄탈 산화물, 몰리브덴 산화물, 텅스텐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물 및 은 산화물로부터 선택되는 하나인. 복합 재료.
  9. 제1항에 있어서, 상기 무기 화합물이 몰리브덴 산화물인, 복합 재료.
  10. 제1항에 있어서, 상기 아릴기가 하나의 페닐렌기 또는 두 개의 페닐렌기들을 통해 상기 플루오렌 단위에 결합하고 있는, 복합 재료.
  11. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 1로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 1
    Figure pat00082

    상기 화학식 1에서,
    α1 및 α2는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고;
    n은 0 또는 1이고;
    Ar1은 치환 또는 무치환의 아릴기이고;
    Ar2는 치환 또는 무치환의 아릴기이고;
    R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  12. 제11항에 있어서,
    Ar1이 치환 또는 무치환의 2환 축합 아릴기, 치환 또는 무치환의 3환 축합 아릴기 및 치환 또는 무치환의 4환 축합 아릴기 중 어느 하나 이고,
    Ar2가 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나인, 복합 재료.
  13. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 2로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 2
    Figure pat00083

    상기 화학식 2에서,
    α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
    Ar1은 치환 또는 무치환의 2환 축합 아릴기, 치환 또는 무치환의 3환 축합 아릴기 및 치환 또는 무치환의 4환 축합 아릴기 중 어느 하나이고,
    Ar3은 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기이고,
    R11 내지 R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  14. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 3으로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 3
    Figure pat00084

    상기 화학식 3에서,
    α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
    Ar1은 치환 또는 무치환의 2환 축합 아릴기, 치환 또는 무치환의 3환 축합 아릴기 및 치환 또는 무치환의 4환 축합 아릴기 중 어느 하나이고,
    Ar3은 치환 또는 무치환의 페닐기 또는 치환 또는 무치환의 비페닐기이다.
  15. 제11항에 있어서, R11 내지 R18이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 하기 구조식 (R-1) 내지 (R-6)으로 표시되는 기 중 어느 하나인, 복합 재료.
    Figure pat00085
  16. 제11항에 있어서, Ar1이, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기 중 어느 하나인, 복합 재료.
  17. 제11항에 있어서, Ar1이, 물질(Ar1-H)이 이의 흡수 스펙트럼에서 450nm 이상 800nm 이하의 범위에 피크를 갖지 않도록 선택되는, 복합 재료.
  18. 제11항에 있어서, Ar1이 페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 4로 표시되는 기로 이루어진 기로부터 선택되는 치환기인, 복합 재료.
    화학식 4
    Figure pat00086

    상기 화학식 4에서,
    α3 및 α4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고;
    m은 0 또는 1이고;
    Ar4는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기 중 어느 하나이고;
    R41 내지 R48은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기 및 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  19. 제11항에 있어서, α1 및 α2가 하기 구조식 (α-1) 내지 (α-6) 중 어느 하나인, 복합 재료.
    Figure pat00087
  20. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 5로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 5
    Figure pat00088

    상기 화학식 5에서,
    α1은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고;
    R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비페닐기, 나프틸기, 페난트릴기 및 하기 화학식 6으로 표시되는 기 중 어느 하나이다.
    화학식 6
    Figure pat00089

    상기 화학식 6에서,
    α5는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이다.
  21. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 7로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 7
    Figure pat00090

    상기 화학식 7에서,
    α11은 페닐렌기 또는 비페닐디일기이다.
  22. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 8로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 8
    Figure pat00091

    상기 화학식 8에서,
    Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고,
    Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고,
    α6 및 α7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고,
    j 및 k는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
    R21 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  23. 제22항에 있어서,
    Ar5가 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로 이루어진 기로부터 선택되는 하나이며,
    Ar6이 수소, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기, 치환 또는 무치환의 안트릴기, 치환 또는 무치환의 페난트릴기, 치환 또는 무치환의 트리페닐레닐기, 치환 또는 무치환의 피레닐기, 치환 또는 무치환의 크리세닐기 및 치환 또는 무치환의 테트라세닐기로 이루어진 기로부터 선택되는 하나인, 복합 재료.
  24. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 10으로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 10
    Figure pat00092

    상기 화학식 10에서,
    Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    R21 내지 R28은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  25. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 9로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 9
    Figure pat00093

    상기 화학식 9에서,
    Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    α6 및 α7은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐디일기이고;
    j 및 k는 각각 독립적으로 0 또는 1이고;
    R23 내지 R28 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  26. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 화합물이 하기 화학식 11로 표시되는, 복합 재료.
    화학식 11
    Figure pat00094

    상기 화학식 11에서,
    Ar5는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    Ar6은 수소 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 18의 아릴기이고;
    R23 내지 R28 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기 및 치환 또는 무치환의 페난트릴기 중 어느 하나이다.
  27. 제1 전극;
    제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 유기 화합물을 포함하는 층
    을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 유기 화합물을 포함하는 층은,
    발광 중심 물질을 함유하는 층 및
    제1항에 기재된 복합 재료를 포함하는 층을 포함하는, 발광 소자.
  28. 제27항에 있어서, 상기 복합 재료를 포함하는 상기 층이 양극으로서 기능하는 제1 전극과 접하는, 발광 소자.
  29. 한 쌍의 전극 간에 유기 화합물을 포함하는 층을 포함하는 발광 소자로서,
    상기 유기 화합물을 포함하는 상기 층은,
    제1항에 기재된 복합 재료를 포함하는 층,
    제1 발광 유닛 및
    제2 발광 유닛을 포함하고,
    상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 발광 유닛은 각각, 발광 중심 물질을 포함하는 층을 포함하고,
    상기 복합 재료를 포함하는 상기 층은 상기 제1 발광 유닛과 상기 제2 발광 유닛 사이에 개재되는, 발광 소자.
  30. 제29항에 기재된 발광 소자를 포함하는, 발광 장치.
  31. 제30항에 기재된 발광 장치를 표시부에 포함하는, 전자 기기.
  32. 제30항에 기재된 발광 장치를 발광부에 포함하는, 조명 장치.
  33. 하기 구조식으로 표시되는, 플루오렌 유도체:
    Figure pat00095
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