KR20130006572A - 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 - Google Patents

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

Info

Publication number
KR20130006572A
KR20130006572A KR1020120073034A KR20120073034A KR20130006572A KR 20130006572 A KR20130006572 A KR 20130006572A KR 1020120073034 A KR1020120073034 A KR 1020120073034A KR 20120073034 A KR20120073034 A KR 20120073034A KR 20130006572 A KR20130006572 A KR 20130006572A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting element
layer
heterocyclic compound
emitting device
Prior art date
Application number
KR1020120073034A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102027953B1 (ko
Inventor
히로시 카도마
카오리 오기타
사토코 시타가키
노부하루 오사와
사토시 세오
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20130006572A publication Critical patent/KR20130006572A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102027953B1 publication Critical patent/KR102027953B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D405/00—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom
    • C07D405/02—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing two hetero rings
    • C07D405/10—Heterocyclic compounds containing both one or more hetero rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms, and one or more rings having nitrogen as the only ring hetero atom containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/20—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the material in which the electroluminescent material is embedded
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1092—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing sulfur as the only heteroatom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은, 발광 소자에서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공한다. 또한, 구동 전압이 낮고 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공한다. 또한, 이 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공한다.
디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 포함한 발광 소자를 제공한다. 또한, 이 발광 소자를 사용한 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공한다. 이 발광 소자는 화학식 G1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물을 포함한다.

Description

복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치{HETEROCYCLIC COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 복소환(複素環) 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 일렉트로루미네선스(EL: Electro Luminescence)를 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극간에 발광 물질을 포함한 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자발광(自發光)형이기 때문에, 액정 디스플레이와 비교하여 화소의 시인성(視認性)이 높고, 백 라이트가 불필요하다 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 생각되고 있다. 또한, 이러한 발광 소자는 박형 경량으로 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또 상당히 응답 속도가 빠른 것도 특징의 하나다.
그리고 이들 발광 소자는 막 형상으로 형성하는 것이 가능하기 때문에, 면 형상의 발광을 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 면 형상의 발광을 이용한 대면적의 소자를 형성할 수 있다. 이는 백열 전구 및 LED로 대표되는 점 광원들 또는 형광등으로 대표되는 선 광원들에서 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등에 대응할 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
그 일렉트로루미네선스를 이용한 발광 소자는, 발광 물질이 유기 화합물인지 무기 화합물인지에 따라 크게 나눌 수 있다. 발광 물질에 유기 화합물을 사용하여 한 쌍의 전극 사이에 상기 유기 화합물을 포함한 층을 형성한 유기 EL 소자인 경우, 발광 소자에 전압을 인가함으로써 음극으로부터 전자가, 양극으로부터 정공(홀)이 각각 발광성 유기 화합물을 포함한 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 주입된 전자 및 정공이 발광성 유기 화합물을 여기 상태로 도달시켜 여기된 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻는다.
유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는 1중항 여기 상태와 3중항 여기 상태가 가능하고, 1중항 여기 상태(S*)로부터의 발광이 형광이라고 불리고, 3중항 여기 상태(T*)로부터의 발광이 인광이라고 불린다. 또한, 발광 소자에서의 그것의 통계적인 생성 비율은, S*:T*=1:3인 것으로 생각되고 있다.
1중항 여기 상태의 에너지를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 부름)에 있어서는 실온에서는 3중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 관측되지 않고, 1중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 사용한 발광 소자에 있어서의 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S*:T*=1:3인 것을 근거로 25%라고 지적되어 있다.
한편, 3중항 여기 상태의 에너지를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 부름)을 사용하면 3중항 여기 상태로부터의 발광(인광)이 관측된다. 또한 인광성 화합물은 항간(項間) 교차(1중항 여기 상태로부터 3중항 여기 상태로 이동하는 것)가 일어나기 쉽기 때문에 내부 양자 효율은 100%까지 이론상으로는 가능해진다. 즉, 형광 화합물과 비교하여 4배 큰 발광 효율이 가능해진다. 이와 같은 이유로, 효율이 높은 발광 소자를 실현하기 위하여 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 최근 활발히 행해지고 있다.
상술한 인광성 화합물을 사용하여 발광 소자의 발광층을 형성하는 경우, 인광성 화합물의 농도 소광(消光)이나 3중항-3중항 소멸에 의한 소광을 억제하기 위하여 다른 화합물로 이루어지는 매트릭스 중에 상기 인광성 화합물이 분산되도록 하여 형성하는 경우가 많다. 이 때, 매트릭스가 되는 화합물은 호스트 재료라고 불리고, 인광성 화합물과 같이 매트릭스 중에 분산되는 화합물은 게스트 재료라고 불린다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우 호스트 재료에 필요한 성질은, 상기 인광성 화합물보다 큰 3중항 여기 에너지(기저 상태와 3중항 여기 상태 사이의 에너지 차이)를 갖는 것이다.
또한, 1중항 여기 에너지(기저 상태와 1중항 여기 상태 사이의 에너지 차이)는 3중항 여기 에너지보다 크기 때문에, 큰 3중항 여기 에너지를 갖는 물질은 큰 1중항 여기 에너지도 갖는다. 따라서, 상술한 바와 같은 큰 3중항 여기 에너지를 갖는 물질은 형광성 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자에 있어서도 유익하다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우의 호스트 재료로서, 다양한 화합물의 연구가 진행되고 있다. 예를 들어, 트리페닐렌 환을 갖는 화합물, 또는 디벤조[f,h]퀴녹살린 환을 갖는 화합물의 연구가 진행되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).
(특허 문헌 1) 일본국 특표2010-535806호 공보 (특허 문헌 2) 일본국 특개2007-189001호 공보
특허 문헌 1 또는 특허 문헌 2에서 보고된 바와 같이, 인광성 화합물의 호스트 재료의 개발이 진행되고 있지만, 높은 발광 효율, 신뢰성, 발광 특성, 합성 효율, 또는 비용 등에 개선의 여지가 남아 있고, 보다 뛰어난 인광성 화합물의 호스트 재료의 개발이 요구되고 있다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명의 일 형태는 발광 소자에서 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 이용할 수 있는 신규의 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 인광성 화합물을 발광 물질에 사용하는 경우의 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 신규의 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 구동 전압이 낮고, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는 이 발광 소자를 사용함으로써 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재(介在)하여 결합한 화합물이다.
본 발명의 일 형태의 화합물은, 디벤조[f,h]퀴놀린 환에 더하여 정공 수송 골격을 갖기 때문에, 정공을 받는 것이 용이하게 된다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광층의 호스트 재료에 사용함으로써, 전자와 정공의 재결합을 발광층 내에서 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상기 화합물은 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합하기 때문에, 직접 결합하는 경우와 비교하여 밴드 갭의 저하 및 3중항 여기 에너지의 저하를 방지할 수 있고, 그 화합물을 발광 소자에 사용함으로써 전류 효율이 높은 소자를 실현할 수 있다.
정공 수송 골격으로서는 π과잉계 헤테로 방향족 환이 바람직하다. π과잉계 헤테로 방향족 환으로서는 카르바졸 환, 디벤조푸란 환, 또는 디벤조티오펜 환이 바람직하다. 아릴렌기로서는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 것이 바람직하다.
디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물로서는 이하에 기재되는 구조를 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G0으로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G0]
Figure pat00001
화학식 G0 중에서, A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, E는 치환 또는 무치환의 디벤조[f,h]퀴놀린 환을 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G1]
Figure pat00002
화학식 G1 중에서, A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, R11 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G2-1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G2-1]
Figure pat00003
화학식 G2-1 중에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, R11 내지 R20 및 R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G2-2로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G2-2]
Figure pat00004
화학식 G2-2 중에서, R11 내지 R20 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
화학식 G2-1 및 화학식 G2-2에서, Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 것인 것이 바람직하다. 특히, Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인 것이 바람직하다. 또한 Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기이면, 높은 3중항 여기 에너지 준위를 갖는 데 바람직하다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G3-1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G3-1]
Figure pat00005
화학식 G3-1 중에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, R11 내지 R20, R21 내지 R27, 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G3-2로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G3-2]
Figure pat00006
화학식 G3-2 중에서, R11 내지 R20, R31 내지 R38, 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극 사이에 상기 복소환 화합물을 갖는 발광 소자이다. 특히, 상기 복소환 화합물을 발광층에 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발광 소자를 사용한 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치도 본 발명의 범주에 포함되는 것이다. 또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 발광 디바이스, 광원을 포함한다. 또한, 패널에 커넥터, 예를 들어, FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선 기판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 발광 소자에서 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규의 복소환 화합물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 구동 전압이 낮고 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태는, 이 발광 소자를 사용함으로써 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1(A) 및 도 1(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2(A) 및 도 2(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5(A) 및 도 5(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 7(A) 내지 도 7(D)는 본 발명의 일 형태의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 8(A) 내지 도 8(C)는 본 발명의 일 형태의 조명 장치 및 발광 장치를 설명하는 도면.
도 9(A) 및 도 9(B)는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린의 1H NMR 차트를 도시한 도면.
도 10(A) 및 도 10(B)는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 11(A) 및 도 11(B)는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 12는 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 13은 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 14는 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 15는 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 16은 발광 소자 1, 및 비교 발광 소자 2의 전압-전류 특성을 도시한 도면.
도 17은 발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 18은 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 19는 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 20은 발광 소자 3의 전압-전류 특성을 도시한 도면.
도 21(A) 및 도 21(B)는 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린의 1H NMR 차트를 도시한 도면.
도 22(A) 및 도 22(B)는 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 23(A) 및 도 23(B)는 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시한 도면.
도 24는 발광 소자 4, 및 비교 발광 소자 5의 전류 밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 25는 발광 소자 4, 및 비교 발광 소자 5의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 26은 발광 소자 4, 및 비교 발광 소자 5의 휘도-전류 효율 특성을 도시한 도면.
도 27은 발광 소자 4, 및 비교 발광 소자 5의 전압-전류 특성을 도시한 도면.
도 28은 발광 소자 4, 및 비교 발광 소자 5의 신뢰성 시험의 결과를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 G0으로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[화학식 G0]
Figure pat00007
화학식 G0 중에서, A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, E는 치환 또는 무치환의 디벤조[f,h]퀴놀린 환을 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다. 또한, 본 명세서 중에서 나타내는 아릴기 및 아릴렌기의 탄소수는, 주골격의 환을 형성하는 탄소수를 나타내며, 그것에 결합되는 치환기의 탄소수를 포함하는 것은 아니다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물이다.
[화학식 G1]
Figure pat00008
화학식 G1 중에서, A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, R11 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G2-1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G2-1]
Figure pat00009
화학식 G2-1 중에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, R11 내지 R20 및 R21 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G2-2로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G2-2]
Figure pat00010
화학식 G2-2 중에서, R11 내지 R20 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다.
화학식 G2-1 및 화학식 G2-2에서, Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 것인 것이 바람직하다. 특히, Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인 것이 바람직하다. 또한, Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기이면, 높은 3중항 여기 에너지 준위를 갖는 데 바람직하다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 G3-1로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G3-1]
Figure pat00011
화학식 G3-1 중에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, R11 내지 R20, R21 내지 R27, 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 하기 화학식 G3-2로 나타내어지는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
[화학식 G3-2]
Figure pat00012
화학식 G3-2 중에서, R11 내지 R20, R31 내지 R38, 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
화학식 G0 내지 화학식 G2-2에서의 Ar의 구체적인 구조로서는, 구조식(1-1) 내지 구조식(1-15)에 나타내는 치환기를 들 수 있다.
Figure pat00013
화학식 G1, 화학식 G2-1, 화학식 G2-2, 화학식 G3-1 및 화학식 G3-2 중에서의 R11 내지 R20, R21 내지 R27, R31 내지 R38, 및 R41 내지 R44의 구체적인 구조로서는, 구조식(2-1) 내지 구조식(2-23)에 나타내는 치환기를 들 수 있다.
Figure pat00014
화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물의 구체적인 예로서는, 구조식(100) 내지 구조식(154), 구조식(200) 내지 구조식(254), 및 구조식(300) 내지 구조식(354)으로 나타내어지는 복소환 화합물을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
Figure pat00015
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00035
본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 합성 방법으로서는 다양한 반응을 적용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는 합성 반응을 행함으로써 화학식 G1로 나타내어지는 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물의 합성 방법은 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
≪화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물의 합성 방법 1≫
우선, 반응식 A-1을 이하에 나타낸다.
반응식 A-1
Figure pat00036
본 발명의 일 형태인 화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물은 반응식 A-1과 같이 하여 합성할 수 있다. 즉, 디벤조[f,h]퀴놀린 유도체의 할로겐화물(화합물 1)과 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 또는 디벤조티오펜 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산(화합물 2)을 스즈키-미야우라 반응으로 커플링시킴으로써 본 실시형태에서 나타내는 화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물을 얻을 수 있다.
반응식 A-1에서, A는 카르바졸릴기, 디벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, R11 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. R50 및 R51은 수소, 탄소수 1 내지 6인 알킬기 중 어느 것을 나타낸다. 반응식 A-1에서 R50 및 R51은 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다. 또한, X1은 할로겐을 나타낸다.
반응식 A-1에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는 초산팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는 트리(오르토-톨릴)포스핀이나 트리페닐포스핀이나 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에서 사용할 수 있는 염기로서는 나트륨tert-부톡사이드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 염기는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에서 사용할 수 있는 용매로서는 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔, 에탄올 등의 알코올 및 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌, 에탄올 등의 알코올 및 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠, 에탄올 등의 알코올 및 물의 혼합 용매, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 다만, 사용할 수 있는 용매는 이들에 한정되지 않는다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
반응식 A-1에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에서, 화합물 2로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산 이외에도, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 이용하는 크로스 커플링 반응을 이용하여도 좋다. 하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 반응식 A-1에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에서 디벤조[f,h]퀴놀린 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산과, 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 할로겐화물 또는 트리플레이트 치환체를 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링하여도 좋다.
상술한 바와 같이 하여, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
≪화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물의 합성 방법 2≫
이하에서는 화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물의 다른 합성 방법에 대하여 설명한다. 우선, A의 붕소 화합물을 원료로 사용하는 경우의 반응식 B-1을 이하에 나타낸다.
반응식 B-1
Figure pat00037
반응식 B-1에 나타낸 바와 같이, 디벤조[f,h]퀴놀린 유도체의 할로겐화물(화합물 3)과, 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 또는 디벤조티오펜 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산(화합물 4)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써, 본 실시형태에서 나타내는 화학식 G1로 나타내어지는 복소환 화합물을 얻을 수 있다.
반응식 B-1에서, A는 카르바졸릴기, 디벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기 중 어느 것을 나타내고, R11 내지 R20은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 상기 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다. R52 및 R53은 수소, 탄소수 1 내지 6인 알킬기 중 어느 것을 나타낸다. 반응식 B-1에서 R52 및 R53은 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다. 또한, X2은 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타내고, 할로겐으로서는 요오드 및 브롬이 보다 바람직하다.
반응식 B-1에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는 초산팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 B-1에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 B-1에서 사용할 수 있는 염기로서는 나트륨tert-부톡사이드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 염기는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 B-1에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 다만, 사용할 수 있는 용매는 이들에 한정되지 않는다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
반응식 B-1에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에서, 화합물 4로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산 이외에도, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응을 사용하여도 좋다. 하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 커플링에서 할로겐 이외에 트리플레이트기 등을 사용하여도 좋지만, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 반응식 B-1에 나타내는 스즈키·미야우라 커플링 반응에서 디벤조[f,h]퀴놀린 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산과, 카르바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 할로겐화물, 또는 트리플레이트 치환체를 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링하여도 좋다.
반응식 B-1에서, A가 N-카르바졸릴 유도체인 경우에만, 하기 반응식 B-2에 따라 합성함으로써, 화학식 G2-2로 나타내어지는 복소환 화합물을 얻을 수 있다.
반응식 B-2
Figure pat00038
반응식 B-2에 나타내는 바와 같이, 디벤조[f,h]퀴놀린 유도체의 할로겐화물(화합물 3)과 9H-카르바졸 유도체(화합물 5)를 염기 존재하에서 금속 촉매, 금속 또는 금속 화합물에 의하여 커플링시킴으로써, 본 실시형태에서 나타내는 화학식 G2-2로 나타내어지는 복소환 화합물을 얻을 수 있다.
반응식 B-2에서, R11 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고, 상기 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기는 서로 결합하여 환을 형성하여도 좋다. R31 및 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타내고, 할로겐으로서는 요오드와 브롬이 더 바람직하다.
반응식 B-2에서 하트위그-부흐발트(Hartwig-Buchwald) 반응을 행하는 경우, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 초산팔라듐(II) 등을 들 수 있다.
반응식 B-2에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(tert-부틸)포스핀이나, 트리(n-헥실)포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
반응식 B-2에서 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨tert-부톡사이드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다.
또한, 반응식 B-2에서 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 테트라하이드로푸란 등을 들 수 있다.
또한, 하트위그-부흐발트 반응 이외에도 울만(Ullmann) 반응 등을 사용하여도 좋고, 이들에 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이 하여, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
본 실시형태의 복소환 화합물을 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 발광 소자에서 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료에 사용함으로써 높은 전류 효율을 얻을 수 있다. 특히, 인광성 화합물을 분산시키는 호스트 재료로서 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물은 전자 수송성이 높은 물질이기 때문에, 발광 소자에서의 전자 수송층의 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다. 본 실시형태의 복소환 화합물을 사용함으로써 구동 전압이 낮고 전류 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 이 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광층에 사용한 발광 소자에 대하여 도 1(A) 및 도 1(B)를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는, 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물이다.
상기 화합물은 디벤조[f,h]퀴놀린 환에 더하여 정공 수송 골격을 갖기 때문에, 정공을 받는 것이 용이하게 된다. 또한, 상기 화합물은 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합하기 때문에, 직접 결합하는 경우와 비교하여 밴드 갭의 저하 및 3중항 여기 에너지의 저하를 방지할 수 있고, 발광 소자에 사용함으로써 전류 효율이 높은 소자를 실현할 수 있다.
이들의 이유로, 상술한 화합물은 발광 소자나 유기 트랜지스터 등의 유기 디바이스의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
정공 수송 골격으로서는 π과잉계 헤테로 방향족 환이 바람직하다. π과잉계 헤테로 방향족 환으로서는 카르바졸 환, 디벤조푸란 환, 또는 디벤조티오펜 환이 바람직하다. 아릴렌기로서는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 상술한 화합물의 일례인 실시형태 1에서 구조식(101)에 나타낸, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭：2mDBTPDBQu-II)을 포함한 발광 소자에 대하여 도 1(A) 및 도 1(B)를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 적어도 발광층을 갖는 EL층을 협지하여 형성된다. EL층은 발광층 이외에 복수의 층을 가져도 좋다. 상기 복수의 층은, 전극으로부터 떨어져 있는 곳에 발광 영역에 형성되도록, 즉, 전극으로부터 떨어져 있는 부위에서 캐리어가 재결합되도록 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어진 층을 조합하여 적층된 것이다. 본 명세서에서는, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어진 층을 캐리어의 주입, 수송 등의 기능을 갖는 기능층이라고도 부른다. 기능층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등을 사용할 수 있다.
도 1(A)에 도시한 본 실시형태의 발광 소자에서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)의 한 쌍의 전극 사이에 발광층(113)을 갖는 EL층(102)이 형성된다. EL층(102)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 갖는다. 도 1(A)에서의 발광 소자는, 기판(100) 위에 제 1 전극(101)과, 제 1 전극(101) 위에 순차적으로 적층된 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)과, 그 위에 형성된 제 2 전극(103)으로 구성된다. 또한, 본 실시형태에서 제시하는 발광 소자에서, 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(103)은 음극으로서 기능한다.
기판(100)은 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(100)으로서는 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판이란 구부릴 수 있는(플렉시블) 기판을 가리키고, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르설폰으로 이루어지는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 필름(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리불화비닐, 폴리염화비닐 등으로 이루어짐), 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자의 제작 공정에서 지지체로서 기능하는 것이라면, 이들 이외의 것이라도 좋다.
제 1 전극(101)으로서는 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법으로 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 예를 들면 산화인듐-산화아연은, 산화인듐에 대하여 1 wt% 내지 20wt%의 산화아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 그 이외에, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티타늄) 등을 들 수 있다.
다만, EL층(102) 중에서 제 1 전극(101)에 접하여 형성되는 층이, 후술하는 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여 형성되는 경우에는, 제 1 전극(101)에 사용하는 물질은 일함수의 대소(大小)에 관계없이, 다양한 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함하는 합금(예를 들어, Al-Si) 등을 사용할 수도 있다.
제 1 전극(101) 위에 형성되는 EL층(102)은 적어도 발광층(113)을 갖고, EL층(102)의 일부에는 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물을 포함하여 형성된다. EL층(102)의 일부에 공지의 물질을 사용할 수도 있고, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있다. 또한, EL층(102)을 형성하는 물질에는 유기 화합물만으로 이루어지는 것뿐만 아니라, 무기 화합물을 일부에 포함한 구성도 포함하는 것으로 한다.
또한, EL층(102)은, 발광층(113) 이외에 도 1(A)에 도시한 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115) 등을 적절히 조합하여 적층함으로써 형성된다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 갖는 물질을 포함한 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로시아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 4,4’,4”-트리스(N, N-디페닐아미노)트리페닐아민(약약칭: TDATA), 4,4’,4”-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4’-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4’-비스(N-{4-[N’-(3-메틸페닐)-N’-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N’-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N’-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N, N’-비스(4-부틸페닐)-N, N’-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는 전자 수용체에 의하여 유기 화합물에 정공이 발생하기 때문에, 정공 주입성 및 정공 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물은 발생한 정공을 우수하게 수송할 수 있는 재료(정공 수송성이 높은 물질)인 것이 바람직하다.
복합 재료에 사용되는 유기 화합물로서, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 또는 폴리머 등) 등 다양한 화합물이 사용될 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들어 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 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) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4’-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: PCzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9’-비안트릴, 10,10’-디페닐-9,9’-비안트릴, 10,10’-비스(2-페닐페닐)-9,9’-비안트릴, 10,10’-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9’-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4’-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 전자 수용체를 사용하여 복합 재료를 형성하고, 정공 주입층(111)에 사용하여도 좋다.
정공 수송층(112)은, 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어 NPB, TPD, BPAFLP, 4,4’-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4’-비스[N-(스피로-9,9’-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기서 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층은 단층에 한정되지 않고 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상으로 적층된 것으로 하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)에는 CBP, CzPA, PCzPA와 같은 카르바졸 유도체나 t-BuDNA, DNA, DPAnth와 같은 안트라센 유도체를 사용하여도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)에는 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은 발광 물질을 포함한 층이다. 또한, 본 실시형태에서는 실시형태 1에서 기재한, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭：2mDBTPDBQu-II)을 발광층에 사용하는 경우에 대하여 설명한다. 2mDBTPDBQu-II(약칭)는, 발광 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성의 발광층에서 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 2mDBTPDBQu-II(약칭)에 발광 물질인 게스트 재료를 분산시킨 구성으로 함으로써 게스트 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물은 발광층에서의 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
또한, 발광 물질(게스트 재료)을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)은 복수 종류 사용할 수 있다. 따라서, 발광층은 2mDBTPDBQu-II(약칭) 이외에, 제 2 호스트 재료를 포함하여도 좋다.
발광 물질로서는 예를 들어, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다. 발광층(113)에 사용할 수 있는 형광성 물질로서는 예를 들어, 청색계의 발광 재료로서, N, N’-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N, N’-디페닐스틸벤-4,4’-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4’-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1’-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N, N’, N’-트리페닐-1, 4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1’-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N, N’, N’-트리페닐-1, 4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1’-비페닐-2-일)-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N, N, 9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1’-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서는, N, N, N’, N’-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N, N, N’, N’-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1, 2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(113)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는 예를 들어, 녹색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N, C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1, 2-디페닐-1H-벤즈이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 트리스(벤조[h]퀴놀리나트)이리듐(III)(약칭: Ir(bzq)3) 등을 들 수 있다. 또한 황색계 발광 재료로서, 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)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)-5-메틸피라지나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdppr-Me)2(acac)), (아세텔아세토나토)비스{2-(4-메톡시페닐)-3,5-디메틸피라지나토}이리듐(III)(약칭: Ir(dmmoppr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 주황색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)(약칭：Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：Ir(pq)2(acac)), (아세틸아세토나트)비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(mppr-Me)2(acac)), (아세틸아세토나트)비스(5-이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：Ir(mppr-iPr)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, 비스[2-(2’-벤조[4,5-α]-티에닐)피리디나토-N, C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N, C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트리페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(dpm)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H, 23H-포르핀백금(II)(약칭: PtOEP) 등 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1, 3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도간의 전자 전이(electron transition))이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
또한, 발광 물질로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N, N’-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭: PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥시옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 주황색 내지 적색계 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2’-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N, N’-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥시옥시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N, N’-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 갖는 물질을 포함한 층이다. 전자 수송성이 높은 물질로서 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]-퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 이들 이외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)-벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다. 또한, 금속 착체 외에도, 2-(4-비페닐일)-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-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상으로 적층된 것으로 하여도 좋다.
전자 주입층(115)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 전자 주입층(115)에는 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또한, 전자 주입층(115)에 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들면, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아플발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
제 2 전극(103)은, 제 2 전극(103)이 음극으로서 기능할 때는 일함수가 작은(바람직하게는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 도전성 화합물 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉, 리튬이나 세슘 등 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등 알칼리 토금속, 마그네슘, 및 이들을 함유한 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 외 알루미늄이나 은 등을 사용할 수 있다.
다만, EL층(102) 중, 제 2 전극(103)에 접하여 형성되는 층이 상술하는 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하는 경우에는, 일함수의 대소에 상관없이, 알루미늄, 은, ITO, 실리콘, 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 전극(103)을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한 은 페이스트 등을 사용할 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
상술한 발광 소자는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(103) 사이에 생긴 전위차에 의하여 전류가 흘러, EL층(102)에서 정공과 전자가 재결합함으로써 발광한다. 그리고, 이 발광은 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부에 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 가시광에 대한 투광성을 갖는 전극이 된다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(103) 사이에 형성되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접됨으로써 발생하는 소광을 방지하도록 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이라면 상기 이외의 것이라도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대하여는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질, 또는 정공 블록 재료 등으로 이루어지는 층을, 2mDBTPDBQu-II(약칭)를 호스트 재료로서 포함한 발광층과 자유롭게 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 2mDBTPDBQu-II(약칭)는 전자 수송성이 높은 물질이기 때문에, 전자 수송층에 2mDBTPDBQu-II(약칭)를 사용할 수도 있다. 즉, 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물은 전자 수송층에 사용할 수 있다.
또한, 발광층(특히 발광층의 호스트 재료) 및 전자 수송층의 양쪽 모두에 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 적용함으로써, 극히 낮은 구동 전압을 실현할 수 있다.
도 1(B)에 도시한 발광 소자는, 기판(100) 위에서 한 쌍의 전극인 제 1 전극(101)과 제 2 전극(103) 사이에 EL층(102)이 형성된다. EL층(102)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 갖는다. 도 1(B)에서의 발광 소자는, 기판(100) 위에 음극으로서 기능하는 제 2 전극(103)과, 제 2 전극(103) 위에 순차적으로 적층된 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)과, 또 그 위에 형성된 양극으로서 기능하는 제 1 전극(101)으로 구성된다.
이하에서, 구체적인 발광 소자의 형성 방법을 기재한다.
본 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 협지된 구조이다. EL층은 적어도 발광층을 갖고, 발광층은 2mDBTPDBQu-II(약칭)를 호스트 재료로서 사용하여 형성된다. 또한, EL층에는 발광층 이외에 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)을 포함하여도 좋다. 전극(제 1 전극 및 제 2 전극), 발광층 및 기능층은 액적 토출법(잉크젯법), 스핀코팅법, 인쇄법 등의 습식법을 사용하여 형성하여도 좋고, 진공 증착법, CVD법, 스퍼터링법 등의 건식법을 사용하여 형성하여도 좋다. 습식법을 사용하면 대기압하에서 형성할 수 있기 때문에, 간이한 장치 및 공정으로 형성할 수 있어 공정이 간략화되고 생산성이 향상되는 효과가 있다. 한편, 건식법은 재료를 용해시킬 필요가 없기 때문에 용액에 용해되기 어려운 재료를 사용할 수 있고 다양하게 재료를 선택할 수 있다.
발광 소자를 구성하는 모든 박막을 습식법으로 형성하여도 좋다. 이 경우, 습식법에 필요한 설비만으로 발광 소자를 형성할 수 있다. 또한, 발광층을 형성할 때까지의 적층을 습식법으로 행하고, 발광층 위에 적층하는 기능층이나 제 1 전극 등을 건식법으로 형성하여도 좋다. 또한, 발광층을 형성하기 전의 제 2 전극이나 기능층을 건식법으로 형성하고, 발광층 및 발광층 위에 적층하는 기능층이나 제 1 전극을 습식법으로 형성하여도 좋다. 물론, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않고, 사용하는 재료나 필요한 막 두께, 계면 상태에 따라 적절히 습식법과 건식법을 선택하고 조합하여 발광 소자를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에 발광 소자를 제작한다. 하나의 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제작함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 기판 위에, 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작하여도 좋다. 이로써, TFT에 의하여 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT라도 좋고, 역스태거형 TFT라도 좋다. 또한, TFT에 사용하는 반도체의 결정성에 대하여도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대하여도 N형 및 P형의 TFT로 이루어진 것이라도 좋고, N형 및 P형 중 어느 한 쪽만으로 이루어진 것이라도 좋다.
상술한 바와 같이, 실시형태 1에서 기재한 2mDBTPDBQu-II(약칭)를 사용하여 발광 소자를 제작할 수 있다. 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 발광 소자에 사용함으로써, 구동 전압이 낮고 전류 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 사용한 발광 장치(화상 표시 디바이스)는 저소비 전력을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 기재한 발광 소자를 사용하여 패시브 매트릭스형 발광 장치나, 박막 트랜지스터(TFT)에 의하여 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태나 이하의 실시예와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태는 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 탠덤형 소자, 또는 적층형 소자라고 함)의 형태에 대하여, 도 2(A) 및 도 2(B)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다.
도 2(A)에서, 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303) 사이에는 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312)이 적층된다. 본 실시형태에서, 제 1 전극(301)은 양극으로서 기능하는 전극이고, 제 2 전극(303)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 또한, 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303)은 실시형태 2와 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312)은 구성이 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한, 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312)의 구성으로서 실시형태 2와 동일한 것을 적용하여도 좋고, 어느 하나가 다른 구성이어도 좋다.
또한, 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312) 사이에는 전하 발생층(313)이 형성된다. 전하 발생층(313)은 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303)에 전압을 인가할 때, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 경우에는 제 1 전극(301)에 제 2 전극(303)보다 전위가 높게 되도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(313)으로부터 제 1 발광 유닛(311)에 전자가 주입되고 제 2 발광 유닛(312)에 정공이 주입된다.
또한, 전하 발생층(313)은 빛의 추출 효율의 관점에서 가시광에 대한 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(313)은 제 1 전극(301)이나 제 2 전극(303)보다 낮은 도전율이라도 기능한다.
전하 발생층(313)은 정공 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 포함하는 구성이라도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 포함하는 구성이라도 좋다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체가 첨가된 구성으로 하는 경우에서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물 이외에, 예를 들어, NPB나 TPD, TDATA, MTDATA, 4,4’-비스[N-(스피로-9,9’-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기서 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
한편, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체가 첨가된 구성으로 하는 경우에서, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도 PBD나 OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다. 여기에 기술한 물질은 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 공여체로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 또는 원소 주기율표에서의 제 2 족 또는 제 13 족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(313)을 형성함으로써 EL층이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 마찬가지로, 도 2(B)에 도시한 바와 같이 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자도 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 칸막이하여 배치함으로써 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도로 발광하는 장수명 소자를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 상이하게 함으로써, 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛의 발광색과 제 2 발광 유닛의 발광색을 보색(補色) 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. "보색"이란 혼합되면 무채색이 되는 색들 사이의 관계를 카리킨다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 빛을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지로, 예를 들어, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제 2 발광 유닛의 발광색이 녹색이고, 제 3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서는 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태나 이하의 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태로서, 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 호스트 재료로서 사용하고, 다른 2 종류 이상의 유기 화합물을 발광층에 사용한 발광 소자에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서 제시하는 발광 소자는, 도 3에 도시한 바와 같이 한 쌍의 전극(제 1 전극(201), 및 제 2 전극(202)) 사이에 EL층(203)을 갖는 구조이다. 또한, EL층(203)은 적어도 발광층(204)을 갖고, 그 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등이 포함되어도 좋다. 또한, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층에는 각각 실시형태 2 및 실시형태 3에 기제한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115), 및 전하 발생층(313)과 같은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 전극(201)은 양극으로서 기능하는 전극이며, 제 2 전극(202)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 또한, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(202)은 실시형태 2에서 기재한 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)과 같은 구성을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 기재한 발광층(204)에는, 인광성 화합물(205), 제 1 유기 화합물(206), 및 제 2 유기 화합물(207)이 포함된다. 또한, 인광성 화합물(205)은, 발광층(204)에서의 게스트 재료이다. 또한, 제 1 유기 화합물(206) 및 제 2 유기 화합물(207) 중 발광층(204)에 포함되는 비율이 많은 쪽을 발광층(204)에서의 호스트 재료로 한다. 본 실시형태에서는 제 1 유기 화합물(206) 또는 제 2 유기 화합물(207)로서, 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(204)에서, 상기 게스트 재료를 호스트 재료로 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층이 결정화되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것으로 인한 농도 소광을 억제하여 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있다.
또한, 제 1 유기 화합물(206) 및 제 2 유기 화합물(207) 각각의 3중항 여기 에너지의 준위(T1 준위)는, 인광성 화합물(205)의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 제 1 유기 화합물(206)(또는 제 2 유기 화합물(207))의 T1 준위가 인광성 화합물(205)의 T1 준위보다 낮으면, 발광에 기여하는 인광성 화합물(205)의 3중항 여기 에너지를 제 1 유기 화합물(206)(또는 제 2 유기 화합물(207))이 소광(퀀칭)되어, 발광 효율의 저하를 초래하기 때문이다.
여기서, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동 효율을 높이기 위하여, 분자간의 에너지 이동 기구(機構)로서 알려져 있는 펠스터 기구(
Figure pat00039
)(쌍극자-쌍극자 상호 작용) 및 덱스터 기구(Dexter mechanism)(전자 교환 상호 작용)를 고려하면, 호스트 재료의 발광 스펙트럼(1중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 3중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼(보다 상세하게는, 가장 긴 파장(저에너지)측의 흡수대에서의 스펙트럼)의 중첩이 크게 되는 것이 바람직하다. 그러나, 통상적으로는 호스트 재료의 형광 스펙트럼을, 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩시키는 것은 어렵다. 그 이유는, 상기와 같이 되면, 호스트 재료의 인광 스펙트럼은 형광 스펙트럼보다 장파장(저에너지)측에 위치하기 때문에, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 하회하여, 상술한 퀀칭 문제가 생긴다. 한편, 퀀칭 문제를 피하기 위하여, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 상회하도록 설계하면, 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 단파장(고에너지)측으로 이동하기 때문에, 그 형광 스펙트럼은 게스트 재료의 가장 긴 파장(저 에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩되지 않게 된다. 따라서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지)측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩시켜 호스트 재료의 1중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높이는 것은 통상으로는 어렵다.
그래서, 본 실시형태에서는 제 1 유기 화합물(206) 및 제 2 유기 화합물(207)은 여기 착체(엑시이플렉스(exciplex)라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이 경우, 발광층(204)에서의 캐리어(전자 및 정공)이 재결합할 때 제 1 유기 화합물(206)과 제 2 유기 화합물(207)은 여기 착체를 형성한다. 이로써, 발광층(204)에서 제 1 유기 화합물(206)의 형광 스펙트럼 및 제 2 유기 화합물(207)의 형광 스펙트럼은 보다 장파장측에 위치하는 여기 착체의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 그리고, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 중첩이 크게 되도록 제 1 유기 화합물(206)과 제 2 유기 화합물(207)을 선택하면, 1중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높일 수 있다. 또한, 3중항 여기 상태에 관하여도, 호스트 재료가 아니고 여기 착체로부터의 에너지 이동이 생긴다고 생각할 수 있다.
인광성 화합물(205)로서는, 인광성 유기 금속 이리듐 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 유기 화합물(206) 및 제 2 유기 화합물(207)로서는 여기 착체가 생기는 조합이면 좋지만, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 트랩성 화합물)과, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 트랩성 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다.
전자를 받기 쉬운 화합물로서 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 사용할 수 있다.
정공을 받기 쉬운 화합물로서는, 예를 들어 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4’,4”-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: 1’-TNATA), 2,7-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스피로-9,9’-비플루오렌(약칭: DPA2SF), N, N’-비스(9-페닐카르바졸-3-일)-N, N’-디페닐벤젠-1,3-디아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-디메틸-2-디페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)디페닐아민(약칭: DPNF), N, N’, N”-트리페닐-N, N’, N”-트리스(9-페닐카르바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트리아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-스피로-9,9’-비플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9’-비플루오렌(약칭: DPASF), N, N’-비스[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N, N’-디페닐-9,9-디메틸플루오렌-2,7-디아민(약칭: YGA2F), 4,4’-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: TPD), 4,4’-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), N-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-[9,9-디메틸-2-{N’-페닐-N’-(9,9-디메틸-9H-플루오렌-2-일)}아미노-9H-플루오렌-7-일]페닐아민(약칭: DFLADFL), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzDPA2), 4,4’-비스(N-｛4-[N’-(3-메틸페닐)-N’-페닐아미노]페닐｝-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzTPN2), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2)을 들 수 있다.
상술한 제 1 유기 화합물(206) 및 제 2 유기 화합물(207)은 이들에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이며, 여기 착체의 발광 스펙트럼이 인광성 화합물(205)의 흡수 스펙트럼과 중첩하고, 여기 착체의 발광 스펙트럼의 피크가 인광성 화합물(205)의 흡수 스펙트럼의 피크보다 장파장이면 좋다.
또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 정공을 받기 쉬운 화합물로 제 1 유기 화합물(206)과 제 2 유기 화합물(207)을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의하여 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 제 1 유기 화합물(206):제 2 유기 화합물(207)=1:9 내지 9:1의 범위가 바람직하다.
본 실시형태에서 제시한 발광 소자는, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 중첩을 이용한 에너지 이동에 의하여, 에너지 이동 효율을 높일 수 있기 때문에, 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 포함되는 다른 구성으로서는, 게스트 재료인 인광성 화합물(205)과, 다른 2 종류의 유기 화합물으로서, 정공 트랩성 호스트 분자, 및 전자 트랩성 호스트 분자를 사용하여 발광층(204)을 형성하고, 2 종류의 호스트 분자 중에 존재하는 게스트 분자에 정공과 전자를 도입하여, 게스트 분자를 여기 상태로 하는 현상(즉, Guest Coupled with Complementary Hosts: GCCH)을 얻을 수 있도록 발광층(204)을 형성하는 구성도 가능하다.
이 때, 정공 트랩성 호스트 분자 및 전자 트랩성 호스트 분자로서는 각각 상술한 정공을 받기 쉬운 화합물 및 전자를 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 기재한 발광 소자는 발광 소자의 구조의 일례이지만, 본 발명의 일 형태인 발광 장치에는 다른 실시형태에서 기재하는 구조의 발광 소자를 적용할 수도 있다. 또한, 상기 발광 소자를 구비한 발광 장치의 구성으로서는 패시브 매트릭스형 발광 장치나 액티브 매트릭스형 발광 장치 외에도, 다른 실시형태에서 설명하는 상기와 다른 구조를 갖는 발광 소자를 구비한 마이크로 캐비티 구조의 발광 장치 등을 제조할 수 있고 이들은 모두 본 발명에 포함되는 것으로 한다.
또한, 액티브 매트릭스형 발광 장치인 경우, TFT의 구조는 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 스태거형이나 역스태거형의 TFT를 적절히 사용할 수 있다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 관하여도, N형 및 P형 TFT로 이루어진 것이라도 좋고, N형 TFT 및 P형 TFT 중 어느 하나로 이루어진 것이라도 좋다. 또한, TFT에 사용되는 반도체막의 결정성에 관하여도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 비정질 반도체막, 결정성 반도체막, 그 이외, 산화물 반도체막 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 기재하는 구성은 다른 실시형태나 이하의 실시예에서 기재하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물을 사용한 발광 장치에 대하여 도 4를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서 기재하는 발광 장치는, 한 쌍의 전극 사이에서의 빛의 공진 효과를 이용한 미소 광공진기(마이크로 캐비티) 구조를 가지며, 도 4에 도시된 바와 같이 한 쌍의 전극(반사 전극(451) 및 반투과·반반사 전극(452)) 사이에 적어도 EL층(455)을 갖는 구조인 발광 소자를 복수로 갖는다. 또한, EL층(455)은 적어도 발광 영역이 되는 제 1 발광층(454B), 제 2 발광층(454G), 및 제 3 발광층(454R)을 가지며, 그 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등이 포함되어도 좋다. 또한, 제 1 발광층(454B), 제 2 발광층(454G), 및 제 3 발광층(454R) 중 적어도 하나의 층에는, 본 발명의 일 형태인 디벤조[f,h]퀴놀린 환과 정공 수송 골격이 아릴렌기를 개재하여 결합한 화합물이 포함된다.
본 실시형태에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 구조가 다른 발광 소자(제 1 발광 소자(450R), 제 2 발광 소자(450G), 제 3 발광 소자(450B))를 갖는 발광 장치에 대하여 설명한다.
제 1 발광 소자(450R)는 반사 전극(451) 위에 제 1 투명 도전층(453a)과, EL층(455)과, 반투과·반반사 전극(452)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 또한, 제 2 발광 소자(450G)는 반사 전극(451) 위에 제 2 투명 도전층(453b)과, EL층(455)과, 반투과·반반사 전극(452)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 또한, 제 3 발광 소자(450B)는 반사 전극(451) 위에 EL층(455)과 반투과·반반사 전극(452)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
또한, 상기 발광 소자(제 1 발광 소자(450R), 제 2 발광 소자(450G) 및 제 3 발광 소자(450B))에서, 반사 전극(451), EL층(455), 반투과·반반사 전극(452)은 공통하다.
또한, EL층(455)은, 제 1 발광층(454B), 제 2 발광층(454G), 및 제 3 발광층(454R)을 포함한 구조이다. 또한, 제 1 발광층(454B)은 420nm 이상 480nm 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 빛(λB)을 발광하고, 제 2 발광층(454G)은 500nm 이상 550nm 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 빛(λG)을 발광하고, 제 3 발광층(454R)은 600nm 이상 760nm 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 빛(λR)을 발광한다. 이에 의하여, 모든 발광 소자(제 1 발광 소자(450R), 제 2 발광 소자(450G), 및 제 3 발광 소자(450B))에서 제 1 발광층(454B), 제 2 발광층(454G) 및 제 3 발광층(454R)으로부터의 발광이 중첩되어 합쳐진, 즉 가시광 영역에 걸친 넓은 발광 스펙트럼을 갖는 빛을 발광시킬 수 있다. 또한, 상기에 의하여, 파장의 길이는 λB<λG<λR이 되는 관계인 것으로 한다.
본 실시형태에서 제시한 각 발광 소자는 각각 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452)의 사이에 EL층(455)을 끼워 이루어지는 구조를 갖고, EL층(455)에 포함되는 각 발광층으로부터 모든 방향으로 사출되는 발광은 미소 광공진기(마이크로 캐비티)로서의 기능을 갖는 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452)에 의하여 공진된다. 또한, 반사 전극(451)은 반사성을 갖는 도전성 재료에 의하여 형성되고 그 막에 대한 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이며, 그 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막으로 한다. 또한, 반투과·반반사 전극(452)은 반사성을 갖는 도전성 재료와 광투과성을 갖는 도전성 재료에 의하여 형성되고 그 막에 대한 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이며, 그 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 막으로 한다.
또한, 본 실시형태에서는 각 발광 소자에서, 제 1 발광 소자(450R)와 제 2 발광 소자(450G)에 각각 형성된 투명 도전층(제 1 투명 도전층(453a), 제 2 투명 도전층(453b))의 두께를 변경함으로써 발광 소자마다 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452) 사이의 광학적 거리를 변경한다. 즉, 각 발광 소자의 각 발광층으로부터 발광되는 넓은 발광 스펙트럼을 갖는 빛은 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452) 사이에서, 공진하는 파장의 빛을 강화시키고 공진하지 않는 파장의 빛을 감쇠시킬 수 있기 때문에, 소자마다 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452) 사이의 광학적 거리를 변경함으로써 다른 파장의 빛을 추출할 수 있다.
또한, 광학적 거리(광로 길이라고도 함)란 실제 거리에 굴절률을 곱한 값이며, 본 실시형태에서는 실제 막 두께에 n(굴절률)을 곱한 값을 나타낸다. 즉, 「광학적 거리＝실제 막 두께×n」이다.
또한, 제 1 발광 소자(450R)에서는 반사 전극(451)으로부터 반투과·반반사 전극(452)까지의 광학적 거리를 mλR/2(다만, m은 1 이상의 자연수), 제 2 발광 소자(450G)에서는 반사 전극(451)으로부터 반투과·반반사 전극(452)까지의 광학적 거리를 mλG/2(다만, m은 1 이상의 자연수), 제 3 발광 소자(450B)에서는 반사 전극(451)으로부터 반투과·반반사 전극(452)까지의 광학적 거리를 mλB/2(다만, m은 1 이상의 자연수)로 한다.
상술한 바와 같이 함으로써, 제 1 발광 소자(450R)로부터는 주로 EL층(455)에 포함된 제 3 발광층(454R)에서 발광한 빛(λR)이 추출되고, 제 2 발광 소자(450G)로부터는 주로 EL층(455)에 포함된 제 2 발광층(454G)에서 발광한 빛(λG)이 추출되고, 제 3 발광 소자(450B)로부터는 주로 EL층(455)에 포함된 제 1 발광층(454B)에서 발광한 빛(λB)이 추출된다. 또한, 각 발광 소자로부터 추출된 빛은 반투과·반반사 전극(452)측으로부터 각각 사출된다.
또한, 상기 구성에서 반사 전극(451)으로부터 반투과·반반사 전극(452)까지의 광학적 거리는, 엄밀하게는 반사 전극(451)에서의 반사 영역으로부터 반투과·반반사 전극(452)에서의 반사 영역까지의 거리이다. 그러나, 반사 전극(451)이나 반투과·반반사 전극(452)에서의 반사 영역의 위치를 엄밀하게 결정하는 것이 어렵기 때문에, 반사 전극(451)과 반투과·반반사 전극(452)의 임의의 위치를 반사 영역으로 가정함으로써 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
다음에, 제 1 발광 소자(450R)에서 제 3 발광층(454R)으로부터의 발광 중 반사 전극(451)에 의하여 반사되어 되돌아온 빛(제 1 반사광)은, 제 3 발광층(454R)으로부터 반투과·반반사 전극(452)에 직접 입사하는 빛(제 1 입사광)과 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극(451)과 제 3 발광층(454R)의 광학적 거리를 (2nR-1)λR/4(다만, nR은 1 이상의 자연수)로 조절한다. 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 제 3 발광층(454R)으로부터의 발광을 증폭시킬 수 있다.
또한, 반사 전극(451)과 제 3 발광층(454R)과의 광학적 거리는, 엄밀하게는 반사 전극(451)에서의 반사 영역과 제 3 발광층(454R)에서의 발광 영역과의 광학적 거리라고 말할 수 있다. 그러나, 반사 전극(451)에서의 반사 영역이나 제 3 발광층(454R)에서의 발광 영역의 위치를 엄밀하게 결정하기 어렵기 때문에, 반사 전극(451)과 제 3 발광층(454R)의 임의의 위치를 각각 반사 영역, 발광 영역으로 가정함으로써 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
다음에, 제 2 발광 소자(450G)에서 제 2 발광층(454G)으로부터의 발광 중 반사 전극(451)에 의하여 반사되어 되돌아온 빛(제 2 반사광)은, 제 2 발광층(454G)으로부터 반투과·반반사 전극(452)에 직접 입사하는 빛(제 2 입사광)과 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극(451)과 제 2 발광층(454G)의 광학적 거리를 (2nG-1)λG/4(다만, nG은 1 이상의 자연수)로 조절한다. 광학적 거리를 조절함으로써, 제 2 반사광과 제 2 입사광의 위상을 맞추어 제 2 발광층(454G)으로부터의 발광을 증폭시킬 수 있다.
또한, 반사 전극(451)과 제 2 발광층(454G)과의 광학적 거리는, 엄밀하게는 반사 전극(451)에서의 반사 영역과 제 2 발광층(454G)에서의 발광 영역과의 광학적 거리라고 말할 수 있다. 그러나, 반사 전극(451)에서의 반사 영역이나 제 2 발광층(454G)에서의 발광 영역의 위치를 엄밀하게 결정하기 어렵기 때문에, 반사 전극(451)과 제 2 발광층(454G)의 임의의 위치를 각각 반사 영역, 발광 영역으로 가정함으로써 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
다음에, 제 3 발광 소자(450B)에서 제 1 발광층(454B)으로부터의 발광 중 반사 전극(451)에 의하여 반사되어 되돌아온 빛(제 3 반사광)은, 제 1 발광층(454B)으로부터 반투과·반반사 전극(452)에 직접 입사하는 빛(제 3 입사광)과 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극(451)과 제 1 발광층(454B)의 광학적 거리를 (2nB-1)λB/4(다만, nB은 1 이상의 자연수)로 조절한다. 광학적 거리를 조절함으로써, 제 3 반사광과 제 3 입사광의 위상을 맞추어 제 1 발광층(454B)으로부터의 발광을 증폭시킬 수 있다.
또한, 반사 전극(451)과 제 1 발광층(454B)과의 광학적 거리는, 엄밀하게는 반사 전극(451)에서의 반사 영역과 제 1 발광층(454B)에서의 발광 영역과의 광학적 거리라고 말할 수 있다. 그러나, 반사 전극(451)에서의 반사 영역이나 제 1 발광층(454B)에서의 발광 영역의 위치를 엄밀하게 결정하기 어렵기 때문에 반사 전극(451)과 제 1 발광층(454B)의 임의의 위치를 각각 반사 영역, 발광 영역으로 가정함으로써 상술한 효과를 충분히 얻을 수 있는 것으로 한다.
또한, 상기 구성에서, 모든 발광 소자가 EL층에 복수의 발광층을 갖는 구조를 갖지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 실시형태 3에서 설명한 탠덤형(적층형) 발광 소자의 구성과 조합하여, 하나의 발광 소자에 전하 발생층을 끼워 복수의 EL층을 형성하고, EL층 각각에 단수 또는 복수의 발광층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태에서 기재한 발광 장치는 마이크로 캐비티 구조를 갖고, 같은 EL층을 가져도 발광 소자마다 상이한 파장의 빛을 추출할 수 있기 때문에 RGB를 구분하여 착색할 필요가 없게 된다. 따라서, 고정세화를 실현하기 쉬운 등의 이유로 풀 컬러화를 실현하는 데 유리하다. 또한, 특정 파장의 정면 방향의 발광 강도를 높이는 것이 가능하게 되기 때문에 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 이 구성은 3색 이상의 화소를 사용하는 컬러 디스플레이(화상 표시 장치)에 적용하는 경우에 특히 유용하지만, 조명 등의 용도에 사용하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서 기재하는 구성은 다른 실시형태나 이하의 실시예에서 기재하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 발광 장치에 대하여 도 5(A) 및 도 5(B)를 사용하여 설명한다. 또한, 도 5(A)는, 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)를 A-B 및 C-D에서 절단한 단면도이다.
도 5(A)에서 점선으로 나타내어진 부호 401은 구동 회로부(소스측 구동 회로), 부호 402는 화소부, 부호 403은 구동 회로부(게이트측 구동 회로)이다. 또한, 부호 404는 봉지 기판, 부호 405는 씰재이고, 씰재(405)로 둘러싸인 내측은 공간이다.
또한, 리드 배선(408)은 소스측 구동 회로(401) 및 게이트측 구동 회로(403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(409)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 그에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 5(B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(410) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(401)와 화소부(402) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동 회로(401)는 n채널형 TFT(423)와 p채널형 TFT(424)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는 여러 가지의 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 도시하였지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(402)는 스위칭용 TFT(411)와, 전류 제어용 TFT(412)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(413)을 포함한 복수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 전극(413)의 단부를 덮어 절연물(414)이 형성되어 있다. 여기서는 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호하게 하기 위하여 절연물(414)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(414)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용한 경우, 절연물(414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(414)로서, 빛의 조사에 의하여 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형의 감광성 수지, 또는 빛의 조사에 의하여 에천트에 용해성이 되는 포지티브형의 감광성 수지 중 어느 것이나 사용할 수 있다.
제 1 전극(413) 위에는 발광층(416) 및 제 2 전극(417)이 각각 형성된다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(413)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화아연을 함유한 산화인듐막, 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화티타늄막, 알루미늄을 주성분으로 하는 막 및 질화티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 한 경우, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트를 취할 수 있다.
또한, 발광층(416)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법 등의 액적 토출법, 인쇄법, 스핀코팅법 등 다양한 방법으로 형성된다. 발광층(416)은 실시형태 1에서 기재한 복소환 화합물을 포함한다. 또한, 발광층(416)을 구성하는 다른 재료로서는 저분자 재료, 올리고머, 덴드리머, 또는 고분자 재료라도 좋다.
또한, 발광층(416) 위에 형성되며 음극으로서 기능하는 제 2 전극(417)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca 또는 이들의 합금이나 화합물, Mg-Ag, Mg-In, Al-Li 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층(416)에서 생긴 빛을 제 2 전극(417)이 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(417)으로서 막 두께를 얇게 한 금속 박막과 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화아연을 함유한 산화인듐, 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석, 산화아연 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 씰재(405)로 봉지 기판(404)을 소자 기판(410)과 접합함으로써 소자 기판(410), 봉지 기판(404) 및 씰재(405)로 둘러싸인 공간(407)에 발광 소자(418)가 구비된 구조가 된다. 또한, 공간(407)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)이 충전되는 경우 외에, 씰재(405)로 충전되는 경우도 있다.
또한, 씰재(405)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 수분 또는 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(404)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 수지 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 상술한 액티브 매트릭스형 발광 장치뿐만 아니라 패시브 매트릭스형 발광 장치에 사용할 수도 있다. 도 6(A) 및 도 6(B)에 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용한 패시브 매트릭스형 발광 장치의 사시도 및 단면도를 도시하였다. 또한, 도 6(A)는 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 6(B)는 도 6(A)를 X-Y에서 절단한 단면도이다.
도 6(A) 및 도 6(B)에서, 기판(501) 위의 제 1 전극(502)과 제 2 전극(503) 사이에는 EL층(504)이 형성된다. 제 1 전극(502)의 단부는 절연층(505)으로 덮인다. 그리고, 절연층(505) 위에는 격벽층(506)이 형성된다. 격벽층(506)의 측벽은 기판면에 가까워질수록 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(506)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴이며, 저변(절연층(505)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(505)과 접하는 변)이 상변(절연층(505)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(505)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 상술한 바와 같이, 격벽층(506)을 형성함으로써 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 패시브 매트릭스형 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 기재한 발광 장치(액티브 매트릭스형, 패시브 매트릭스형)는 모두 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하여 형성되기 때문에 소비 전력이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태나 이하의 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 기재한 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 포함한 전자 기기에 대하여 설명한다. 전자 기기로서는 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대형 정보 단말(모바일 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하여 그 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 7(A) 내지 도 7(D)에 도시하였다.
도 7(A)는 본 발명의 일 형태에 따른 텔레비전 장치이며, 하우징(611), 지지체(612), 표시부(613), 스피커부(614), 비디오 입력 단자(615) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(613)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치를 얻을 수 있다.
도 7(B)는 본 발명의 일 형태에 따른 컴퓨터이며, 본체(621), 하우징(622), 표시부(623), 키보드(624), 외부 접속 포트(625) 및 포인팅 디바이스(626) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에서, 표시부(623)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도 7(C)는 본 발명의 일 형태에 따른 휴대 전화이며, 본체(631), 하우징(632), 표시부(633), 음성 입력부(634), 음성 출력부(635), 조작 키(636), 외부 접속 포트(637), 안테나(638) 등을 포함한다. 이 휴대 전화에서, 표시부(633)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 휴대 전화를 얻을 수 있다.
도 7(D)는 본 발명의 일 형태에 따른 카메라이며, 본체(641), 표시부(642), 하우징(643), 외부 접속 포트(644), 리모트 컨트롤러 수신부(645), 수상부(646), 배터리(647), 음성 입력부(648), 조작키(649), 접안부(650) 등을 포함한다. 이 카메라에서, 표시부(642)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써, 소비 전력이 저감된 카메라를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 적용 범위는 극히 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 소비 전력이 저감된 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 도 8(A)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 백 라이트로서 사용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 8(A)에 도시한 액정 표시 장치는 하우징(701), 액정층(702), 백 라이트(703), 하우징(704)을 갖고, 액정층(702)은 드라이버 IC(705)에 접속된다. 또한, 백 라이트(703)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 사용되고 단자(706)에 의하여 전류가 공급된다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 액정 표시 장치의 백 라이트로서 사용함으로써, 저소비 전력의 백 라이트가 얻어진다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 면 발광의 조명 장치이며 대면적화할 수도 있기 때문에, 백 라이트를 대면적화할 수도 있다. 따라서, 저소비 전력이며, 대면적화된 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
다음에, 도 8(B)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 8(B)에 도시한 전기 스탠드는 하우징(801) 및 광원(802)을 가지며, 광원(802)으로서 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 사용된다. 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 저소비 전력인 전기 스탠드를 얻을 수 있다.
다음에, 도 8(C)는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 실내의 조명 장치(901)로서 사용한 예이다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 대면적화할 수도 있기 때문에, 대면적인 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 구동 전압이 낮고 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 저소비 전력인 조명 장치를 얻을 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 실내의 조명 장치(901)로서 사용한 방에, 도 7(A)에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 형태인 텔레비전 장치(902)를 설치하여 공공 방송이나 영화를 감상할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태나 이하의 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 하기 구조식(101)에 나타내어지는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭：2mDBTPDBQu-II)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
Figure pat00040
<<2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTPDBQu-II)의 합성>>
2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTPDBQu-II)의 반응식을 반응식 C-1에 나타낸다.
반응식 C-1
Figure pat00041
100mL 3구 플라스크에 2-클로로디벤조[f,h]퀴놀린 0.46g(1.7mmol), 3-(디벤조티오펜-4-일)페닐붕소산 0.62g(2.0mmol), 톨루엔 20mL, 에탄올 2mL, 2M의 탄산칼륩 수용액 2mL을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 65mg(56μmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 7시간 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수성층을 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여, 포화 탄산수소나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조하였다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상물(油狀物)을 얻었다. 얻어진 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥산=1:1)로 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 고속 액체 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 고속 액체 칼럼 크로마토그래피는 클로로포름을 전개 용매에 사용함으로써 행하였다. 얻어진 프랙션(fraction)을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체의 메탄올 현탁액에 초음파를 조사하여 흡인 여과로 고체를 회수(回收)한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 0.68g, 수율 79%로 얻었다.
얻어진 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린의 백색 분말 0.66g를 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 2.7Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min의 조건으로 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린을 280℃로 14시간 가열하여 행하였다. 승화 정제 후, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린의 백색 고체를 0.60g, 수율 90%로 얻었다.
핵 자기 공명법(1H NMR)에 의하여 이 화합물이 목적물인 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTPDBQu-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에서 기재한다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz): δ=7.48-7.51(m, 2H), 7.61-7.89(m, 9H), 8.16(d,J=8.4Hz, 1H), 8.22-8.25(m, 2H), 8.44(d,J=7.8Hz, 1H), 8.60-8.72(m, 3H), 8.79(s, 1H), 8.97(d,J=8.7Hz, 1H), 9.57-9.60(m, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 9(A) 및 도 9(B)에 도시하였다. 또한, 도 9(B)는 도 9(A)에서의 7.0ppm 내지 10.0ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, 2mDBTPDBQu-II(약칭)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 10(A)에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 10(B)에 도시하였다. 또한, 2mDBTPDBQu-II(약칭)의 박막 흡수 스펙트럼을 도 11(A)에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 11(B)에 도시하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정하였다. 흡수 스펙트럼에 관해서, 용액에 대하여는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대하여는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타냈다. 도 10(A) 내지 도 11(B)에서 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타냈다. 톨루엔 용액의 경우에는, 282nm, 320nm 및 358nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 362nm, 380nm, 및 402nm(여기 파장 327nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 250nm, 264nm, 325nm, 344nm, 및 364nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 395nm(여기 파장 365nm)이었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(발광 소자 1 및 발광 소자 3), 및 비교용 발광 소자(비교 발광 소자 2)에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00042
Figure pat00043
이하에서, 본 실시예의 발광 소자 1, 비교 발광 소자 2, 및 발광 소자 3의 제작 방법을 기재한다.
(발광 소자 1)
우선, 기판(1100) 위에 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석 화합물(ITO-SiO2, 이하 ITSO라고 약기함)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 사용한 타깃의 조성비는 In2O3:SnO2:SiO2=85:10:5［wt%］로 하였다. 또한, 제 1 전극(1101)의 막 두께를 110nm로 하고, 전극 면적을 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 소성(燒成)한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 이용한 증착법에 의하여 4-페닐-4’-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)과 산화 몰리브덴을 공증착함으로써 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 40nm로 하고, BPAFLP(약칭)와 산화몰리브덴의 비율은 중량비로 4:2(=BPAFLP: 산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증착원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP(약칭)를 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 1에서 합성한 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTPDBQu-II), 4,4’-디(1-나프틸)-4”-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB)과 비스(3, 5-디메틸-2-페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(dpm)])을 공증착하여, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서, 2mDBTPDBQu-II(약칭), PCBNBB(약칭) 및 [Ir(mppr-Me)2(dpm)](약칭)의 중량비는 0.8: 0.2: 0.05(=2mDBTPDBQu-II: PCBNBB: [Ir(mppr-Me)2(dpm)])가 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
또한, 발광층(1113) 위에 2mDBTPDBQu-II(약칭)를 막 두께 10nm가 되도록 성막하여 제 1 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 후, 제 1 전자 수송층(1114a) 위에 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 20nm가 되도록 성막하여 제 2 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
또한, 제 2 전자 수송층(1114b) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께가 되도록 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서, 증착은 모두 저항 가열법으로 행하였다.
(비교 발광 소자 2)
발광 소자 1에서의 발광층(1113)에 대응하는 비교 발광 소자 2에서의 발광층(1113)을 4-[3-(트리페닐렌-2-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: mDBTPTp-II)과, 4,4’-디(1-나프틸)- 4”-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB)과, 비스(3,5-디메틸-2-페닐피라지나토)(디피바로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(dpm)])을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBTPTp-II(약칭), PCBNBB(약칭) 및 [Ir(mppr-Me)2(dpm)](약칭)의 중량비는 0.8: 0.2: 0.05(=mDBTPTp-II: PCBNBB: [Ir(mppr-Me)2(dpm)])이 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
또한, mDBTPTp-II(약칭)을 막 두께 10nm가 되도록 성막함으로써, 발광 소자 1에서의 제 1 전자 수송층(1114a)에 대응하는 비교 발광 소자 2에서의 제 1 전자 수송층(1114a)을 형성하였다. 발광층(1113) 및 제 1 전자 수송층(1114a) 이외는 발광 소자 1과 같은 방법으로 제작하였다.
(발광 소자 3)
발광 소자 1에서의 발광층(1113)에 대응하는 비교 발광 소자 3에서의 발광층(1113)을, 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]디벤조[f,h]퀴놀린(약칭：2mDBTPDBQu-II)과, 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)과, 트리스(2-페닐피리디네이토-N, C2')이리듐(III)(약칭: ［Ir(ppy)3］)을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, 2mDBTPDBQu-II(약칭), PCBA1BP(약칭), 및 ［Ir(ppy)3］(약칭)의 중량비는 0.8: 0.2: 0.06(=2mDBTPDBQu-II: PCBA1BP: ［Ir(ppy)3］)가 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 30nm로 하였다.
발광 소자 3에 대하여는, 발광층(1113) 이외의 구성을 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
상술한 바와 같이 하여 얻어진 발광 소자 1, 비교 발광 소자 2, 및 발광 소자 3의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
　 제 1 전극 정공
주입층		 정공
수송층		 발광층 제 1
전자 수송층		 제 2
전자 수송층		 전자
주입층		 제 2
전극		 비고
발광소자
1		 ITSO
110nm		 BPAFLP：MoOx
(=4：2)
40nm		 BPAFLP
20nm		 2mDBTPDBQu-Ⅱ：
PCBNBB：
[Ir(mppr-Me)2(dpm)]
(=0.8：0.2：0.05)
40nm		 2mDBTPDBQu-
Ⅱ
10nm		 BPhen
20nm		 LiF
1nm		 Al　
200nm		 주황색
소자
비교발광소자
2		 ITSO
110nm		 BPAFLP：MoOx
(=4：2)
40nm		 BPAFLP
20nm		 mDBTPTp-Ⅱ：
PCBNBB：
[Ir(mppr-Me)2(dpm)]
(=0.8：0.2：0.05)
40nm		 mDBTPTp-
Ⅱ
10nm		 BPhen
20nm		 LiF
1nm		 Al　
200nm		 주황색
소자
발광소자
3		 ITSO
110nm		 BPAFLP：MoOx
(=4：2)
40nm		 BPAFLP
20nm		 2mDBTPDBQu-Ⅱ：
PCBA1BP：
[Ir(ppy)3]
(=0.8：0.2：0.06)
30nm		 2mDBTPDBQu-
Ⅱ
10nm		 BPhen
20nm		 LiF
1nm		 Al　
200nm		 녹색소자
발광 소자 1, 비교 발광 소자 2, 및 발광 소자 3을 질소 분위기의 글로브박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 봉지하는 작업(씰재를 소자의 주위에 도포하고, 봉지시에 80℃로 1시간의 가열 처리)을 행하였다. 그 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 13에 도시하였다. 도 13에서 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도 14에 도시하였다. 도 14에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도 15에 도시하였다. 도 15에서 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타내고 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 2의 전압-전류 특성을 도 16에 도시하였다. 도 16에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 도 17에 도시하였다. 도 17에서 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 도 18에 도시하였다. 도 18에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 도 19에 도시하였다. 도 19에서 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타내고 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 발광 소자 3의 전압-전류 특성을 도 20에 도시하였다. 도 20에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
또한, 각 발광 소자에서의 휘도가 1000cd/m2 부근일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2), CIE색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 외부 양자 효율(%)을 표 2에 나타낸다.
　 전압(V) 전류 밀도
(mA/cm2)		 색도x
색도y		 휘도
(cd/m2)		 전류 효율
(cd/A)		 외부
양자 효율(%)
발광 소자１ 3.5 1.6 0.54 0.46 1020 64 24
비교 발광 소자２ 4.6 1.8 0.53 0.46 930 50 19
발광 소자３ 3.6 1.8 0.34 0.61 950 52 15
표 2에서 나타낸 바와 같이, 휘도 1020cd/m2의 발광 소자 1의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.54, 0.46)이였다. 또한, 휘도 930cd/m2의 비교 발광 소자 2의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.53, 0.46)이였다. 또한, 휘도 950cd/m2의 발광 소자 3의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.34, 0.61)이였다.
또한, 표 2에 따르면, 휘도 1020cd/m2의 발광 소자 1의 전류 효율은 64cd/A이고, 휘도 930cd/m2의 비교 발광 소자 2의 전류 효율은 50cd/A이고, 휘도 950cd/m2의 발광 소자 3의 전류 효율은 52cd/A이였다. 또한, 휘도 1020cd/m2의 발광 소자 1의 외부 양자 효율은 24%이고, 휘도 930cd/m2의 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율은 19%이고, 휘도 950cd/m2의 발광 소자 3의 외부 양자 효율은 15%이였다.
도 14 내지 도 16에 따르면, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1과 비교 발광 소자 2를 비교하였을 때, 전압-휘도 특성, 휘도-전류 효율 특성, 및 전압-전류 특성에 차이가 생겼다. 발광 소자 1은 발광 소자 2보다 구동 전압이 낮고, 높은 전류 효율을 갖는 것을 알 수 있다. 발광층의 호스트 재료에 사용한 화합물의 구조의 차이는, 발광 소자 1은 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖지만 비교 발광 소자 2는 트리페닐렌 골격을 갖는 점이다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물과 같이 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖는 화합물은 전압-휘도 특성, 휘도-전류 효율 특성, 및 전압-전류 특성에 대하여 높은 효과가 있다는 것이 확인되었다.
또한, 표 2에 따르면 발광 소자 1은 비교 발광 소자 2보다 전류 효율, 외부 양자 효율이 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물과 같이 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖는 화합물은 높은 전류 효율 및 높은 외부 양자 효율을 실현하는 데 효과가 있는 것이 확인되었다.
(참고예 1)
상기 실시예 2에서 사용한 4-페닐-4’-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)의 합성 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. BPAFLP의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure pat00044
<<단계 1: 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성 방법>>
100mL 3구 플라스크에서 마그네슘 1.2g(50mmol)를 감압하에서 30분간 가열 교반하여 마그네슘을 활성화시켰다. 이것을 실온까지 식히고 플라스크 내를 질소 분위기로 한 후, 디브로모에탄 몇 방울을 첨가하여 발포 및 발열하는 것을 확인하였다. 여기에 디에틸에테르 10mL 중에 용해시킨 2-브로모비페닐을 12g(50mmol) 천천히 적하한 후, 2.5시간 가열 환류 교반(加熱還流攪拌)하여 그리냐르 시약이 되게 하였다.
4-브로모벤조페논 10g(40mmol)와 디에틸에테르 100mL를 500mL 3구 플라스크에 넣었다. 여기에 먼저 합성한 그리냐르 시약을 천천히 적하한 후, 9시간 가열 환류 교반하였다.
반응 후, 이 혼합액을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 초산에틸 150mL에 용해시키고, 여기에 염산을 가하고 2시간 교반하였다. 이 액체의 유기층의 부분을 물로 세정하고 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 점성이 높은 유상(油狀)의 물질을 얻었다.
500mL 가지형 플라스크에 이 점성이 높은 유상의 물질과 빙초산 50mL와 염산 1.0mL를 넣고 질소 분위기하, 130℃로 1.5시간 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 물, 수산화나트륨수, 물, 메탄올의 순서로 세정한 후 건조시켜 목적물인 백색 분말을 수량 11g, 수율 69%로 얻었다. 또한, 상기 합성 방법의 반응식을 하기 반응식 D-1에 나타낸다.
반응식 D-1
Figure pat00045
<<단계 2: 4-페닐-4’-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭 : BPAFLP)의 합성 방법>>
100mL 3구 플라스크에, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌 3.2g(8.0mmol), 4-페닐-디페닐아민 2.0g(8.0mmol), 나트륨tert -부톡사이드 1.0g(10mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 23mg(0.04mmol)를 첨가하고 플라스크 내의 분위기를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 크실렌 20mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 0.2mL(0.1mmol)를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기하에서 110℃에서 2시간 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 200mL를 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔:헥산=1:4)로 정제하였다. 얻어진 프랙션을 농축하고, 아세톤과 메탄올을 첨가하여 초음파 처리한 후 재결정화시킨 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 4.1g, 수율 92%로 얻었다. 또한, 상기 합성 방법의 반응식을 하기 반응식 D-2에 나타낸다.
반응식 D-2
Figure pat00046
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 초산에틸:헥산=1:10)은 목적물이 0.41이고, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌이 0.51이고, 4-페닐-디페닐아민이 0.27이었다.
상기 단계 2로 얻어진 화합물을 핵 자기 공명법(1H NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과에 따르면, 플루오렌 유도체인 BPAFLP(약칭)를 얻은 것을 알았다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에서 기재한다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz): δ(ppm)=6.63-7.02(m, 3H), 7.06-7.11(m, 6H), 7.19-7.45(m, 18H), 7.53-7.55(m, 2H), 7.75(d,J=6.9, 2H).
(참고예 2)
상기 실시예 2에서 사용한 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. PCBA1BP의 구조를 이하에 나타낸다.
Figure pat00047
<<단계 1: 4-브로모디페닐아민의 합성>>
단계 1에의 4-브로모디페닐아민의 반응식을 하기 반응식 E-1에 나타낸다.
반응식 E-1
Figure pat00048
디페닐아민 51g(0.3mol)을 1L 삼각 플라스크 중에서 초산에틸 700mL에 용해시킨 후, 여기에 N-브로모숙신산이미드(약칭: NBS) 54g(0.3mol)을 첨가하였다. 약 300시간 후, 이 혼합액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 혼합액을 여과하여 여과액을 농축하고 회수하였다. 짙은 갈색이며 유상의 목적물을 얻었다. 수량은 70g, 수율은 94%이었다.
<<단계 2-1: 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸의 합성>>
단계 2-1에서의 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸의 반응식을 이하 반응식 E-2-1에 나타낸다.
반응식 E-2-1
Figure pat00049
1L 삼각 플라스크 중에서 9-페닐-9H-카르바졸 24g(100mmol), N-브로모숙신산이미드 18g(100mmol), 톨루엔 450mL, 초산에틸 200mL을 실온에서 45시간 교반하였다. 이 현탁액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여 얻어진 여과액을 농축, 건조시켰다. 점성이 높은 유상의 목적물의 수량은 32g, 수율은 99%이였다.
<<단계 2-2: 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산의 합성>>
단계 2-2에서의 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산의 반응식을 반응식 E-2-2에 나타낸다.
반응식 E-2-2
Figure pat00050
500mL 3구 플라스크 중에서, 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸 29g(90mmol), 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 200mL를 -78℃에서 교반하여 용액으로 한 후, 여기에 n-부틸리튬(1.57mol/L 헥산 용액) 110mL(69mmol)를 적하하고, 같은 온도로 2시간 교반하였다. 또한, 여기에 붕소산트리메틸 13mL(140mmol)를 첨가하고, 실온에서 24시간 교반하였다.
반응이 끝난 후, 여기에 1.0mol/L 염산 200mL를 첨가하고 실온에서 1시간 교반하였다. 이것을 물, 수산화나트륨 수용액, 물의 순서로 세정하고, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하고, 클로로포름 및 헥산을 첨가하고 초음파 처리한 후, 재결정화를 행하였다. 목적물인 백색 분말의 수량은 21g, 수율은 80%이었다.
<<단계 3: 4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민(약칭: PCBA)의 합성>>
단계 3에서의 4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민(약칭: PCBA)의 반응식을 하기 반응식 E-3에 나타낸다.
반응식 E-3
Figure pat00051
4-브로모디페닐아민 6.5g(26mmol), 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산 7.5g(26mmol), 트리(o-톨릴)포스핀 400mg(1.3mmol)을 500mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 100mL, 에탄올 50mL, 탄산칼륨 수용액(0.2mol/L) 14mL를 첨가하였다. 이 혼합물을, 감압하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기 후, 초산팔라듐(II) 67mg(30mmol)을 첨가하였다.
이 혼합물을 100℃로 10시간 환류하였다. 환류 후, 이 혼합물의 수성층을 톨루엔으로 추출하고, 추출 용액과 유기층을 혼합하여, 포화식염수로 세정하였다. 황산마그네슘에 의하여 유기층의 수분을 제거한 후, 이 혼합물을 자연 여과하여 얻어진 여과액을 농축한 결과, 담갈색의 유상물을 얻었다. 이 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 헥산:톨루엔=4:6)에 의하여 정제하고, 정제한 후에 얻어진 백색 고체를 디클로로메탄과 헥산의 혼합 용매에 의하여 재결정화하고, 목적물인 백색 고체를 얻었다. 또한, 수량은 4.9g, 수율은 45%이었다.
<<단계 4: 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 합성>>
단계 4에서의 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 반응식을 하기 반응식 E-4에 나타낸다.
반응식 E-4
Figure pat00052
4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민 2.0g(4.9mmol), 4-브로모비페닐 1.1g(4.9mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 2.0g(20mmol)을 100mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에, 톨루엔 50mL, 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 0.30mL을 첨가하였다.
이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기 후, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.10g을 첨가하였다. 다음에, 이 혼합물을 80℃로 5시간 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하여 이 현탁액을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나, 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135)을 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 포화탄산나트륨 수용액, 포화식염수의 순서로 세정하였다. 유기층에 황산마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 건조 후, 이 혼합물을 흡인 여과하여 황산마그네슘을 제거하여 여과액을 얻었다.
얻어진 여과액을 농축하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는 먼저 톨루엔:헥산=1:9의 혼합 용매를 전개 용매로서 사용하고, 다음에 톨루엔:헥산=3:7의 혼합 용매를 전개 용매로서 사용함으로써 행하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 얻어진 고체를 클로로포름과 헥산의 혼합 용매로 재결정화한 결과, 백색 분말상 고체를 수량 2.3g, 수율 84%로 얻었다.
얻어진 백색 고체 1.2g의 승화 정제를 트레인 서블리메이션법에 의하여 행하였다. 승화 정제는 7.0Pa의 감압하에 아르곤의 유량을 3mL/min로 하여 280℃로 20시간 행하였다. 수량은 1.1g이고, 수율은 89%이었다.
상기 단계 4에 의하여 얻어진 화합물을 핵 자기 공명법(1H NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과에 따르면, 4-페닐-4’-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)이 얻어진 것을 알았다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에서 기재한다. 1H NMR(DMSO-d6, 300MHz): δ(ppm)=7.05-7.20(m, 7H), 7.28-7.78(m, 21H), 8.34(d, J=7.8Hz, 1H), 8.57(s, 1H).
(실시예 3)
본 실시예에서는 하기 구조식(109)으로 나타내어지는 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTBPDBQu-II)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
Figure pat00053
<<2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTBPDBQu-II)의 합성>>
2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTBPDBQu-II)의 반응식을 반응식 F-1에 나타낸다.
반응식 F-1
Figure pat00054
50mL 3구 플라스크에 2-(3-브로모페닐)디벤조[f,h]퀴놀린 0.56g(1.5mmol), 3-(디벤조티오펜-4-일)페닐붕소산 0.46g(1.5mmol), 트리(오르토톨릴)포스핀 58mg(0.19mmol), 톨루엔 15mL, 에탄올 1.5mL, 2M의 탄산칼륨 수용액 1.5mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 초산팔라듐(II) 17mg(77μmol)을 첨가하고 질소 기류하, 80℃로 9시간 교반하였다. 소정 시간이 경과한 후, 이 혼합물에 물과 톨루엔을 첨가하고 고체를 흡인 여과에 의하여 회수하였다. 얻어진 고체의 톨루엔 용액을 알루미나, 셀라이트를 통하여 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 얻어진 고체의 메탄올 현탁액에 초음파를 조사하고 고체를 흡인 여과에 의하여 회수한 결과, 목적물의 백색 분말을 수량 0.52g, 수율 63%로 얻었다.
얻어진 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린의 백색 분말 0.53g을 트레인 서브리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.2Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min의 조건으로 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린을 280℃로 15시간 가열하여 행하였다. 승화 정제 후, 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린의 백색 분말 0.43g, 수율 80%로 얻었다.
핵 자기 공명법(1H NMR)에 의하여 이 화합물이 목적물인 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTBPDBQu-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에서 기재한다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz): δ=7.43-7.51(m, 2H), 7.60-7.85(m, 12H), 8.13(d,J=8.7Hz, 1H), 8.18-8.23(m, 3H), 8.35(d,J=7.8Hz, 1H), 8.59-8.71(m, 4H), 8.94(d,J=8.7Hz, 1H), 9.58(dd,J=1.5Hz, 8.4Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 21(A) 및 도 21(B)에 도시하였다. 도 21(B)는 도 21(A)에서의 7.0ppm 내지 10.0ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, 2mDBTBPDBQu-II(약칭)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 22(A)에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 22(B)에 도시하였다. 또한, 2mDBTBPDBQu-II(약칭)의 박막 흡수 스펙트럼을 도 23(A)에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 23(B)에 도시하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(닛폰 분광 주식회사 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정하였다. 흡수 스펙트럼에 관해서, 용액에 대하여는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타냈다. 도 22(A) 내지 도 23(B)에 있어서, 가로축은 파장(nm)을 나타내고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는, 281nm, 319nm 및 358nm 부근에서 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 362nm, 380nm, 및 399nm(여기 파장 339nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 253nm, 321nm, 및 364nm 부근에 흡수 피크가 관측되고, 발광 파장의 피크는 395nm(여기 파장 365nm)이었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 실시예 2에서 기재한 발광 소자와 다른, 본 발명의 일 형태의 발광 소자(발광 소자 4), 및 비교용 발광 소자(비교용 발광 소자 5)에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 도시하였다.
Figure pat00055
Figure pat00056
이하에 본 실시예의 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 제작 방법을 설명한다.
(발광 소자 4)
우선, 기판(1100) 위에 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석 화합물(ITO-SiO2, 이하 ITSO라고 약기함)을 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 사용한 타깃의 조성비는 In2O3:SnO2:SiO2=85:10:5［wt%］로 하였다. 제 1 전극(1101)의 막 두께를 110nm로 하고, 전극 면적을 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고 200℃로 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초간 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분간 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방치하여 냉각하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방을 향하도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 1, 3, 5-트리(디벤조티오펜-4-일)-벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화몰리브덴을 공증착함으로써 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께를 40nm로 하고, DBT3P-II(약칭)와 산화몰리브덴의 비율은 중량비로 4:2(=DBT3P-II: 산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP(약칭)를 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 3에서 합성한 2-{3-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]페닐}디벤조[f,h]퀴놀린(약칭: 2mDBTBPDBQu-II)과, 4,4’-디(1-나프틸)-4”-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB)과, (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 공증착하여, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서, 2mDBTBPDBQu-II(약칭), PCBNBB(약칭) 및 [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)의 중량비는 0.8: 0.2: 0.05(=2mDBTBPDBQu-II: PCBNBB: [Ir(tBuppm)2(acac)])가 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
또한, 발광층(1113) 위에 2mDBTBPDBQu-II(약칭)을 막 두께가 10nm가 되도록 성막하여 제 1 전자 수송층(1114a)을 형성하였다.
그 후, 제 1 전자 수송층(1114a) 위에 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 20nm가 되도록 성막하여 제 2 전자 수송층(1114b)을 형성하였다.
또한, 제 2 전자 수송층(1114b) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막에, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 4를 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서의 모든 증착은 저항 가열법을 사용하였다.
(비교 발광 소자 5)
발광 소자 4에서의 발광층(1113)에 대응하는 비교 발광 소자 5에서의 발광층(1113)을, 4-[3-(트리페닐렌-2-일)페닐]디벤조티오펜(약칭: mDBTPTp-II)과, 4,4’-디(1-나프틸)-4”-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBNBB)과, (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBTPTp-II(약칭), PCBNBB(약칭) 및 [Ir(tBuppm)2(acac)](약칭)의 중량비는 0.8: 0.2: 0.05(=mDBTPTp-II: PCBNBB: [Ir(tBuppm)2(acac)])이 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
또한, 발광 소자4에서의 제 1 전자 수송층(1114a)에 대응하는 비교 발광 소자 5에서의 제 1 전자 수송층(1114a)을, mDBTPTp-II(약칭)을 막 두께 10nm가 되도록 성막하여 형성하였다. 또한, 비교 발광 소자 5에 대하여는, 발광층(1113) 및 제 1 전자 수송층(1114a) 이외는 발광 소자 4와 마찬가지로 제작하였다.
상기에 의하여 얻어진 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 소자 구조를 표 3에 나타낸다.
　 제 1전극 정공 주입층 정공
수송층		 발광층 제 1
전자 수송층		 제 2
전자
수송층		 전자
주입층		 제 2
전극		 비고
발광소자
4		 ITSO
110nm		 DBT3P-Ⅱ：
MoOx
(=4：2)
40nm		 BPAFLP
20nm		 2mDBTBPDBQu-II：
PCBNBB：
Ir(tBuppm)2(acac)
(=0.8：0.2：0.05)
40nm		 2mDBTBPDBQu-II
10nm		 BPhen
20nm		 LiF
1nm		 Al　
200nm		 황록색소자
비교발광소자
5		 ITSO
110nm		 DBT3P-Ⅱ
：MoOx
(=4：2)
40nm		 BPAFLP
20nm		 mDBTPTp-II：
PCBNBB：
Ir(tBuppm)2(acac)
(=0.8：0.2：0.05)
40nm		 mDBTPTp-II
10nm		 BPhen
20nm		 LiF
1nm		 Al　
200nm		 황록색소자
발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5를 질소 분위기의 글로브박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 봉지하는 작업(씰재를 소자의 주위에 도포하고, 봉지시에 80℃로 1시간의 가열 처리)을 행하였다. 그 후, 이들 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 전류 밀도-휘도 특성을 도 24에 나타낸다. 도 24에서 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 전압-휘도 특성을 도 25에 도시하였다. 도 25에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 휘도-전류 효율 특성을 도 26에 도시하였다. 도 26에서 가로축은 휘도(cd/m2)를 나타내고 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5의 전압-전류 특성을 도 27에 도시하였다. 도 27에서 가로축은 전압(V)을 나타내고 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
또한, 각 발광 소자에서 휘도가 1000cd/m2 부근일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 외부 양자 효율(%)을 표 4에 나타낸다.
　 전압(V) 전류 밀도
(mA/cm2)		 색도x 색도y 휘도
(cd/m2)		 전류 효율
(cd/A)		 외부
양자 효율(%)
발광 소자 ４ 3.8 1.2 0.42 0.57 1009 82 23
비교 발광
소자 5		 4.6 1.1 0.41 0.58 836 77 22
표 4에 나타낸 바와 같이, 휘도 1009cd/m2의 발광 소자 4의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.42, 0.57)이었다. 또한, 휘도 836cd/m2의 비교 발광 소자 5의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.41, 0.58)이였다.
또한, 표 4에 따르면, 휘도 1009cd/cm2의 발광 소자 4의 전류 효율은 82cd/A이고, 휘도 836cd/cm2의 비교 발광 소자 5의 전류 효율은 77cd/A이였다. 또한, 휘도 1009cd/cm2의 발광 소자 4의 외부 양자 효율은 23%이고, 휘도 836cd/cm2의 비교 발광 소자 5의 외부 양자 효율은 22%이였다.
도 25 내지 도 27에 따르면, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 4와 비교 발광 소자 5를 비교하였을 때, 전압-휘도 특성, 휘도-전류 효율 특성, 및 전압-전류 특성에 차이가 생겼다. 발광 소자 4는 비교 발광 소자 5보다 구동 전압이 낮고, 높은 전류 효율을 갖는 것을 알 수 있다. 발광층의 호스트 재료에 사용한 화합물의 구조의 차이는, 발광 소자 4는 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖지만 비교 발광 소자 5는 트리페닐렌 골격을 갖는 점이다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물과 같이 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖는 화합물은 전압-휘도 특성, 휘도-전류 효율 특성, 및 전압-전류 특성에 대하여 높은 효과가 있다는 것이 확인되었다.
또한, 표 4에 따르면 발광 소자 4는 비교 발광 소자 5보다 전류 효율, 외부 양자 효율이 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물과 같이 디벤조[f,h]퀴놀린 골격을 갖는 화합물은 높은 전류 효율 및 높은 외부 양자 효율을 실현하는 것에 효과가 있는 것이 확인되었다.
다음에, 상기 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5에 대하여, 신뢰성 시험의 평가를 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 28에 도시하였다.
도 28에서, 신뢰성 시험의 측정 방법은 초기 휘도를 5000cd/m2로 설정하고, 전류 밀도를 일정한 조건으로 하여 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 5를 구동하였다. 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타내고, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 경우의 정규화 휘도(%)를 나타낸다. 도 28에 따르면, 발광 소자 4의 정규화 휘도가 70% 이하까지 열화된 구동 시간은 약 678시간이 되고, 비교 발광 소자 5의 정규화 휘도가 70% 이하까지 열화된 구동 시간은 약 291시간이 되었다.
도 28로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 소자 4는 비교 발광 소자 5와 비교하여 장수명의 발광 소자인 것이 확인되었다.
상기 결과에 의하여, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물인 2mDBTBPDBQu-II(약칭)를 발광층으로서 사용한 발광 소자 4는 고효율, 저구동 전압, 저소비 전력, 및 장수명의 발광 소자인 것을 알았다.
100: 기판 101: 제 1 전극
102: EL층 103: 제 2 전극
111: 정공 주입층 112: 정공 수송층
113: 발광층 114: 전자 수송층
115: 전자 주입층 201: 제 1 전극
202: 제 2 전극 203: EL층
204: 발광층 205: 인광성 화합물
206: 제 1 유기 화합물 207: 제 2 유기 화합물
301: 제 1 전극 303: 제 2 전극
311: 제 1 발광 유닛 312: 제 2 발광 유닛
313: 전하 발생층 401: 소스측 구동 회로
402: 화소부 403: 게이트측 구동 회로
404: 봉지 기판 405: 씰재
407: 공간 408: 배선
410: 소자 기판 411: 스위칭용 TFT
412: 전류 제어용 TFT 413: 제 1 전극
414: 절연물 416: 발광층
417: 제 2 전극 418: 발광 소자
423: n채널형 TFT 424: p채널형 TFT
450B: 발광 소자 450G: 발광 소자
450R: 발광 소자 451: 반사 전극
452: 반투과·반반사 전극 453a: 투명 도전층
453b: 투명 도전층 454B: 발광층
454G: 발광층 454R: 발광층
455: EL층 501: 기판
502: 제 1 전극 503: 제 2 전극
504: EL층 505: 절연층
506: 격벽층 611: 하우징
612: 지지대 613: 표시부
614: 스피커부 615: 비디오 입력 단자
621: 본체 622: 하우징
623: 표시부 624: 키보드
625: 외부 접속 포트 626: 포인팅 디바이스
631: 본체 632: 하우징
633: 표시부 634: 음성 입력부
635: 음성 출력부 636: 조작 키
637: 외부 접속 포트 638: 안테나
641: 본체 642: 표시부
643: 하우징 644: 외부 접속 포트
645: 리모트 컨트롤러 수신부 646: 수상부
647: 배터리 648: 음성 입력부
649: 조작 키 650: 접안부
701: 하우징 702: 액정층
703: 백 라이트 704: 하우징
705: 드라이버 IC 706: 단자
801: 하우징 802: 광원
901: 조명 장치 902: 텔레비전 장치
1100: 기판 1101: 제 1 전극
1103: 제 2 전극 1111:정공 주입층
1112: 정공 수송층 1113: 발광층
1114a: 제 1 전자 수송층 1114b: 제 2 전자 수송층
1115: 전자 주입층

Claims (46)

  1. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G0으로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    [화학식 G0]
    Figure pat00057

    상기 화학식 G0에 있어서,
    A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 하나를 나타내고,
    E는 치환 또는 무치환의 디벤조[f,h]퀴놀린 환을 나타내고,
    Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아릴렌기는, 서로 결합하여 환을 형성하는 하나 이상의 치환기를 갖는, 복소환 화합물.
  3. 제 1 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  4. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 1 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 발광 소자.
  5. 제 3 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  6. 제 3 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  7. 제 3 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
  8. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G1로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    [화학식 G1］
    Figure pat00058

    상기 화학식 G1에 있어서,
    A는 치환 또는 무치환의 카르바졸릴기, 치환 또는 무치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 무치환의 디벤조푸라닐기 중 어느 하나를 나타내고,
    R11 내지 R20는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 아릴렌기는, 서로 결합하여 환을 형성하는 하나 이상의 치환기를 갖는, 복소환 화합물.
  10. 제 8 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  11. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 8 항에 따른 복소환 화합물을 포함한, 발광 소자.
  12. 제 10 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  13. 제 10 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  14. 제 10 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
  15. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G2-1로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    [화학식 G2-1]
    Figure pat00059

    상기 화학식 G2-1에 있어서,
    Z는 산소 또는 황을 나타내고,
    R11 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 하나인, 복소환 화합물.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인, 복소환 화합물.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 복소환 화합물.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 아릴렌기는, 서로 결합하여 환을 형성하는 하나 이상의 치환기를 갖는, 복소환 화합물.
  20. 제 15 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  21. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 15 항에 따른 복소환 화합물을 포함한, 발광 소자.
  22. 제 20 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  23. 제 20 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  24. 제 20 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
  25. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G2-2로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    [화학식 G2-2］
    Figure pat00060

    상기 화학식 G2-2에 있어서,
    R11 내지 R20 및 R31 내지 R38은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
    Ar은 탄소수 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐디일기 중 어느 하나인, 복소환 화합물.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 페닐렌기인, 복소환 화합물.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 Ar은 치환 또는 무치환의 m-페닐렌기인, 복소환 화합물.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 아릴렌기는, 서로 결합하여 환을 형성하는 하나 이상의 치환기를 갖는, 복소환 화합물.
  30. 제 25 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  31. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 25 항에 따른 복소환 화합물을 포함한, 발광 소자.
  32. 제 30 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  33. 제 30 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  34. 제 30 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
  35. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G3-1로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    ［화학식 G3-1］
    Figure pat00061

    상기 화학식 G3-1에 있어서,
    Z는 산소 또는 황을 나타내고
    R11 내지 R27 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.
  36. 제 35 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  37. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 35 항에 따른 복소환 화합물을 포함한, 발광 소자.
  38. 제 36 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  39. 제 36 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  40. 제 36 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
  41. 복소환 화합물에 있어서,
    화학식 G3-2로 나타내어지는 구조를 포함한, 복소환 화합물.
    ［화학식 G3-2］
    Figure pat00062

    상기 화학식 G3-2에 있어서,
    R11 내지 R20, R31 내지 R38, 및 R41 내지 R44은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.
  42. 제 41 항에 따른 복소환 화합물을 포함한 한 쌍의 전극 사이의 발광 소자.
  43. 발광 소자에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 41 항에 따른 복소환 화합물을 포함한, 발광 소자.
  44. 제 42 항에 따른 발광 소자를 구비한 발광 장치.
  45. 제 42 항에 따른 발광 소자를 구비한 전자 기기.
  46. 제 42 항에 따른 발광 소자를 구비한 조명 장치.
KR1020120073034A 2011-07-08 2012-07-04 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 KR102027953B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011151717 2011-07-08
JPJP-P-2011-151717 2011-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130006572A true KR20130006572A (ko) 2013-01-17
KR102027953B1 KR102027953B1 (ko) 2019-10-02

Family

ID=47438247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120073034A KR102027953B1 (ko) 2011-07-08 2012-07-04 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9309223B2 (ko)
JP (1) JP5864372B2 (ko)
KR (1) KR102027953B1 (ko)
TW (1) TWI550056B (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140108006A (ko) * 2013-02-28 2014-09-05 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 장치
WO2014178532A1 (ko) * 2013-04-29 2014-11-06 덕산하이메탈(주) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
KR20150065471A (ko) * 2013-12-05 2015-06-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20150103967A (ko) 2014-03-04 2015-09-14 한국교통대학교산학협력단 벤조퀴놀린 유도체 및 이를 채용한 유기전계발광소자
US9368732B2 (en) 2012-11-02 2016-06-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US9825238B2 (en) 2013-08-29 2017-11-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Families Citing this family (84)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101910030B1 (ko) 2010-11-30 2018-10-19 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 벤조옥사졸 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자기기 및 조명 장치
US9309223B2 (en) * 2011-07-08 2016-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
JP6253971B2 (ja) * 2012-12-28 2017-12-27 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
KR102052071B1 (ko) * 2013-02-21 2019-12-05 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
JP2015187982A (ja) * 2014-03-13 2015-10-29 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP2015227328A (ja) 2014-05-02 2015-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
TWI777568B (zh) 2014-05-30 2022-09-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置，電子裝置以及照明裝置
US9929361B2 (en) 2015-02-16 2018-03-27 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11056657B2 (en) 2015-02-27 2021-07-06 University Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US9859510B2 (en) 2015-05-15 2018-01-02 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10418568B2 (en) 2015-06-01 2019-09-17 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11127905B2 (en) 2015-07-29 2021-09-21 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10361381B2 (en) 2015-09-03 2019-07-23 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20170229663A1 (en) 2016-02-09 2017-08-10 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10236456B2 (en) 2016-04-11 2019-03-19 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11482683B2 (en) 2016-06-20 2022-10-25 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10672997B2 (en) 2016-06-20 2020-06-02 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10862054B2 (en) 2016-06-20 2020-12-08 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10324378B2 (en) * 2016-06-29 2019-06-18 Miraclon Corporation Aqueous processing method for flexographic printing plates
KR101838693B1 (ko) * 2016-07-06 2018-03-14 희성소재(주) 헤테로고리 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
US10608186B2 (en) 2016-09-14 2020-03-31 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10680187B2 (en) 2016-09-23 2020-06-09 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11196010B2 (en) 2016-10-03 2021-12-07 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11011709B2 (en) 2016-10-07 2021-05-18 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20180130956A1 (en) 2016-11-09 2018-05-10 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10680188B2 (en) 2016-11-11 2020-06-09 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11780865B2 (en) 2017-01-09 2023-10-10 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10844085B2 (en) 2017-03-29 2020-11-24 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US10944060B2 (en) 2017-05-11 2021-03-09 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20180370999A1 (en) 2017-06-23 2018-12-27 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11228010B2 (en) 2017-07-26 2022-01-18 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11744142B2 (en) 2017-08-10 2023-08-29 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11527519B2 (en) 2017-11-27 2022-12-13 Seoul Viosys Co., Ltd. LED unit for display and display apparatus having the same
US10892297B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting diode (LED) stack for a display
US10892296B2 (en) 2017-11-27 2021-01-12 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device having commonly connected LED sub-units
US20190161504A1 (en) 2017-11-28 2019-05-30 University Of Southern California Carbene compounds and organic electroluminescent devices
EP3492480B1 (en) 2017-11-29 2021-10-20 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11937503B2 (en) 2017-11-30 2024-03-19 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11522006B2 (en) 2017-12-21 2022-12-06 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting stacked structure and display device having the same
US11552061B2 (en) 2017-12-22 2023-01-10 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device with LED stack for display and display apparatus having the same
US11542289B2 (en) 2018-01-26 2023-01-03 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
KR20210031711A (ko) * 2018-07-09 2021-03-22 메르크 파텐트 게엠베하 전자 디바이스용 재료
US20200075870A1 (en) 2018-08-22 2020-03-05 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11737349B2 (en) 2018-12-12 2023-08-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US11780829B2 (en) 2019-01-30 2023-10-10 The University Of Southern California Organic electroluminescent materials and devices
US20200251664A1 (en) 2019-02-01 2020-08-06 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20200295291A1 (en) 2019-03-12 2020-09-17 Universal Display Corporation OLED WITH TRIPLET EMITTER AND EXCITED STATE LIFETIME LESS THAN 200 ns
JP2020158491A (ja) 2019-03-26 2020-10-01 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス
US20210032278A1 (en) 2019-07-30 2021-02-04 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20210047354A1 (en) 2019-08-16 2021-02-18 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20210135130A1 (en) 2019-11-04 2021-05-06 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
JP7488091B2 (ja) 2019-11-14 2024-05-21 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション 有機エレクトロルミネセンス材料及びデバイス
US20210217969A1 (en) 2020-01-06 2021-07-15 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220336759A1 (en) 2020-01-28 2022-10-20 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
CN113594378B (zh) * 2020-07-07 2022-12-20 广东聚华印刷显示技术有限公司 发光层材料、发光器件和发光装置
EP3937268A1 (en) 2020-07-10 2022-01-12 Universal Display Corporation Plasmonic oleds and vertical dipole emitters
US20220158096A1 (en) 2020-11-16 2022-05-19 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220162243A1 (en) 2020-11-24 2022-05-26 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220165967A1 (en) 2020-11-24 2022-05-26 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220271241A1 (en) 2021-02-03 2022-08-25 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4060758A3 (en) 2021-02-26 2023-03-29 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4059915A3 (en) 2021-02-26 2022-12-28 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220298192A1 (en) 2021-03-05 2022-09-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220298190A1 (en) 2021-03-12 2022-09-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220298193A1 (en) 2021-03-15 2022-09-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220340607A1 (en) 2021-04-05 2022-10-27 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4075531A1 (en) 2021-04-13 2022-10-19 Universal Display Corporation Plasmonic oleds and vertical dipole emitters
US20220352478A1 (en) 2021-04-14 2022-11-03 Universal Display Corporation Organic eletroluminescent materials and devices
US20230006149A1 (en) 2021-04-23 2023-01-05 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20220407020A1 (en) 2021-04-23 2022-12-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20230133787A1 (en) 2021-06-08 2023-05-04 University Of Southern California Molecular Alignment of Homoleptic Iridium Phosphors
EP4151699A1 (en) 2021-09-17 2023-03-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4212539A1 (en) 2021-12-16 2023-07-19 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20230292592A1 (en) 2022-03-09 2023-09-14 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20230337516A1 (en) 2022-04-18 2023-10-19 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20230389421A1 (en) 2022-05-24 2023-11-30 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4293001A1 (en) 2022-06-08 2023-12-20 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20240016051A1 (en) 2022-06-28 2024-01-11 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20240107880A1 (en) 2022-08-17 2024-03-28 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4362645A3 (en) 2022-10-27 2024-05-15 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4369898A1 (en) 2022-10-27 2024-05-15 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4376583A2 (en) 2022-10-27 2024-05-29 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
EP4362631A3 (en) 2022-10-27 2024-05-08 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US20240180025A1 (en) 2022-10-27 2024-05-30 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007189001A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
US20100289406A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Universal Display Corporation 2-azatriphenylene materials for organic light emitting diodes
JP2010535806A (ja) 2007-08-08 2010-11-25 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション リン光発光ダイオード中の単一トリフェニレン発色団
US20110210316A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6723445B2 (en) 2001-12-31 2004-04-20 Canon Kabushiki Kaisha Organic light-emitting devices
TWI314947B (en) 2002-04-24 2009-09-21 Eastman Kodak Compan Organic light emitting diode devices with improved operational stability
WO2003095445A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-20 Lg Chem, Ltd. New organic compounds for electroluminescence and organic electroluminescent devices using the same
AU2003275704A1 (en) 2002-11-13 2004-06-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, organic semiconductor device and electroluminescent element
DE10361385B4 (de) 2003-12-29 2011-07-28 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Polymere, phosphoreszierende, organisch halbleitende Emittermaterialien auf Basis perarylierter Borane, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendungen davon
US8007927B2 (en) 2007-12-28 2011-08-30 Universal Display Corporation Dibenzothiophene-containing materials in phosphorescent light emitting diodes
US8586204B2 (en) 2007-12-28 2013-11-19 Universal Display Corporation Phosphorescent emitters and host materials with improved stability
JP5124943B2 (ja) 2005-12-27 2013-01-23 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
EP1981929B1 (en) 2006-02-10 2010-12-22 Basf Se Novel polymers
JP5722541B2 (ja) 2006-09-14 2015-05-20 チバ ホールディング インコーポレーテッドＣｉｂａ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｉｎｃ． 複素環式架橋ビフェニルおよびそれらのｏｌｅｄにおける使用
WO2009030981A2 (en) 2006-12-28 2009-03-12 Universal Display Corporation Long lifetime phosphorescent organic light emitting device (oled) structures
US8178216B2 (en) 2007-02-28 2012-05-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device including quinoxaline derivative
US20080314965A1 (en) 2007-06-23 2008-12-25 Roberts Mark D System and method for authentication of engineering notebook support information
KR20160086983A (ko) 2007-08-08 2016-07-20 유니버셜 디스플레이 코포레이션 트리페닐렌기를 포함하는 벤조 융합 티오펜 또는 벤조 융합 푸란 화합물
KR101564762B1 (ko) 2007-11-30 2015-10-30 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 퀴녹살린 유도체, 및 퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자,발광 장치 및 전자 기기
US8119259B2 (en) 2007-11-30 2012-02-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, and light-emitting element and electronic device using the same
US8314101B2 (en) 2007-11-30 2012-11-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic device using quinoxaline derivative
EP2067778B1 (en) 2007-12-03 2016-08-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, and light emitting element, light emitting device and electronic appliance using the same
US20090153034A1 (en) 2007-12-13 2009-06-18 Universal Display Corporation Carbazole-containing materials in phosphorescent light emittinig diodes
US8815412B2 (en) 2007-12-21 2014-08-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Quinoxaline derivative, and light-emitting element, light-emitting device, and electronic appliance using the quinoxaline derivative
US8221905B2 (en) 2007-12-28 2012-07-17 Universal Display Corporation Carbazole-containing materials in phosphorescent light emitting diodes
KR101812441B1 (ko) 2008-02-12 2017-12-26 유디씨 아일랜드 리미티드 디벤조［ｆ,ｈ］퀴녹살린과의 전계발광 금속 착물
KR101183722B1 (ko) 2009-12-30 2012-09-17 주식회사 두산 트리페닐렌계 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
US9309223B2 (en) * 2011-07-08 2016-04-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007189001A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Konica Minolta Holdings Inc 有機エレクトロルミネッセンス素子材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置
JP2010535806A (ja) 2007-08-08 2010-11-25 ユニバーサル ディスプレイ コーポレイション リン光発光ダイオード中の単一トリフェニレン発色団
US20100289406A1 (en) * 2009-05-12 2010-11-18 Universal Display Corporation 2-azatriphenylene materials for organic light emitting diodes
US20110210316A1 (en) * 2010-03-01 2011-09-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9368732B2 (en) 2012-11-02 2016-06-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR20140108006A (ko) * 2013-02-28 2014-09-05 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 장치
WO2014178532A1 (ko) * 2013-04-29 2014-11-06 덕산하이메탈(주) 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치
US9825238B2 (en) 2013-08-29 2017-11-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
US10665791B2 (en) 2013-08-29 2020-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Heterocyclic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR20150065471A (ko) * 2013-12-05 2015-06-15 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 소자
KR20150103967A (ko) 2014-03-04 2015-09-14 한국교통대학교산학협력단 벤조퀴놀린 유도체 및 이를 채용한 유기전계발광소자

Also Published As

Publication number Publication date
TW201302977A (zh) 2013-01-16
JP2013035825A (ja) 2013-02-21
US20130009543A1 (en) 2013-01-10
US20160226004A1 (en) 2016-08-04
US9309223B2 (en) 2016-04-12
US9843000B2 (en) 2017-12-12
KR102027953B1 (ko) 2019-10-02
JP5864372B2 (ja) 2016-02-17
TWI550056B (zh) 2016-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102035617B1 (ko) 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
KR102027953B1 (ko) 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
JP2021184496A (ja) 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
KR101772852B1 (ko) 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
KR101298968B1 (ko) 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치
KR20200020771A (ko) 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치 및 유기 화합물
KR20110128249A (ko) 트리아졸 유도체, 트리아졸 유도체를 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR101910030B1 (ko) 벤조옥사졸 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자기기 및 조명 장치
KR20120046025A (ko) 페난트렌 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
KR20120053973A (ko) 옥사디아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체를 이용한 발광 소자, 발광 장치, 전자기기 및 조명 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant