KR20140027254A - 유기 발광 소자, 유기 금속 착체, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

유기 발광 소자, 유기 금속 착체, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 인광성 유기 금속 착체에 관한 것으로, 이러한 인광성 유기 금속 착체는 질소 원자를 가지는 6원 고리의 복소 방향 고리; 상기 질소 원자가 배위하는 이리듐 또는 백금; 및 상기 질소 원자의 α탄소 원자와 결합되고 상기 이리듐 또는 백금으로 오르토 메탈화되는 아릴기를 가지고, 상기 복수 방향 고리와 상기 아릴기 중 적어도 하나는 치환기로서 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소를 가진다. 상기 복소 방향 고리 또는 상기 아릴기에 대한 지방족 고리 탄화 수소의 전자 공여성과 협력하여, 유기 금속 착체의 회합을 막는 지방족 고리 탄화 수소의 부피가 큰 구조물의 능력은 유기 금속 착체의 흡수 계수와 인광성 효율을 증가시키는데 기여한다. 향상된 흡수 계수 및 인광성 효율은 25%를 넘는 우수한 외부 양자 효율을 지닌 발광 소자의 형성을 허용한다.

Description

유기 발광 소자, 유기 금속 착체, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{ORGANIC LIGHT-EMITTING ELEMENT, ORGANOMETALLIC COMPLEX, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC APPLIANCE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은, 유기 발광 소자, 또는 유기 금속 착체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 유기 발광 소자와 유기 금속 착체 중 어느 하나를 이용한 발광 장치, 또는 전자기기, 또는 조명 장치에 관한 것이다.
유기 화합물을 이용한 소자의 일례로서 발광성의 유기 화합물이나 무기 화합물을 발광 재료에 이용한 발광 소자의 개발이 행해지고 있다. 예를 들면, 한쌍의 전극간에 발광 재료를 포함하는 발광층이 형성된 단순한 구조를 구비하는 EL(Electroluminescence) 소자라고 불리는 발광 소자가 연구되고 있다.
EL 소자는 단순한 구조를 구비하므로, 박형화·경량화가 용이하다. 또 EL 소자는 입력 신호에 대하여 고속으로 응답할 수 있는, 비교적 낮은 전압(수 V에서 수십 V 정도)의 직류 전원으로 구동할 수 있거나, 큰 면적으로 막 형상으로 형성할 수 있다는 등의 특징으로 인하여, 표시장치나 조명 장치에 대한 응용이 진행되고 있다.
EL 소자에서는 발광층을 끼우는 한쌍의 전극으로부터 전자 및 홀이 주입되어, 발광층에서 재결합된다. 따라서, 에너지가 발생되고 이 에너지는 발광층 내에서 발광 물질을 여기시키는데 사용된다. 여기된 상태의 발광 물질은 기저 상태로 복귀할 때에 빛을 방출하고, 이로 인해 광이 추출되어 이용된다.
발광 물질의 여기 상태에는, 일중항 여기 상태(S*)와 삼중항 여기 상태(T*)가 있다. 그리고, 발광 소자에서의 그 통계적인 생성 비율은 S*：T* = 1：3이라고 생각되고 있다.
일중항 여기 상태로부터 발광하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 함)은 실온에서 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관측되고, 그 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 관측되지 않는다. 그리고, S*：T* = 1：3인 것으로부터, 형광성 화합물을 이용한 발광 소자에서의 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는 25%로 되어 있다.
한편, 삼중항 여기 상태로부터 발광하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 함)을 이용한 EL 소자는 일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 항간 교차를 포함시키면, 내부 양자 효율은 이론상으로는 75∼100%까지 가능하게 된다. 즉, 형광성 화합물을 이용한 EL 소자에 비해 3∼4배의 발광 효율이 가능하게 된다. 그러므로, 고효율의 발광 소자를 실현하기 위해, 인광성 화합물을 이용한 발광 소자의 개발이 최근에 활발히 행해지고 있다. 특히, 인광성 화합물로서는, 그 인광 양자 수율의 높이 때문에, 이리듐 등을 중심 금속으로 하는 유기 금속 착체가 주목받고 있고, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 이리듐을 중심 금속으로 하는 유기 금속 착체가 인광 재료로서 개시되어 있다.
국제공개 제2000/070655호
인광성 화합물을 적용한 유기 발광 소자라도, 내부 양자 효율이 이론 한계에 이르는 정도까지 향상된 것은 아니고, 아직도 개선의 여지가 있다.
본 발명의 일 양태는, 이러한 기술적 배경 하에서 이루어진 것이다. 따라서, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는, 발광 효율이 높은 유기 금속 착체를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는, 발광 효율이 높고 소비 전력이 저감된 발광 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는, 소비 전력이 저감된 전자기기를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또는, 소비 전력이 저감된 조명 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 유기 발광 소자의 발광 파장을 장파장화하지 않고 발광 효율을 향상시키는 방책을 검토하여, 유기 발광 소자에 이용하는 인광성 화합물의 분자 흡수 계수를 높이거나, 또는 회합하기 어렵게 하는 것을 생각했다. 즉, 인광성 유기 금속 이리듐 착체의 배위자에 대하여, 공명 효과(R 효과(Resonance effect)라고도 함)에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 인광성 화합물의 배위자에 전자를 공여하여 착체의 흡수 계수를 높이거나 또는 인광성 화합물의 배위자를 부피가 크게 하여 회합을 막는 구성을 검토했다. 그 결과, 전자 공여성의 유발 효과(I 효과(Inductive effect)라고도 함) 및 부피가 큰 구조를 가지는 지방족 고리식 치환기에 주목했고, 오르토 메탈화된 아릴기가 피리딘 또는 단고리(monocyclic) 다이아진 등의 함질소 6원 고리 복소 방향 고리의, 이리듐 또는 백금에 배위하는 질소 원자의 α탄소와 결합하고, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐(decanyl)기, 노보닐(norbornyl)기, 아다만틸(adamantyl)기 등의 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소를 가지는 인광성 유기 금속 착체를 유기 발광 소자에 적용하는 구성에 이르렀다. 따라서 상기 과제들이 해결되었다.
즉, 본 발명의 일 양태는 인광성 유기 금속 착체를 포함하는 유기 발광 소자이며, 이 인광성 유기 금속 착체는 금속과 이 금속에 배위하는 질소 원자를 포함하는 6원 고리의 복소 방향 고리를 가진다. 이 금속은 이리듐 또는 백금이다. 또, 이 질소 원자의 α탄소 원자에는 아릴기가 결합하고, 이 아릴기는 이 금속에 결합하여 오르토 메탈화한다. 또한, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소를 치환기로서 가진다. 이 6원 고리의 복소 방향 고리는 피리딘 또는 단고리 다이아진이 바람직하고, 이 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 중 어느 것인가가 바람직하다. 또한 본 명세서에서는, 질소 원자를 포함하는 6원 고리의 복소 방향 고리란, 이 복소 방향 고리의 고리를 구성하는 원자 중 적어도 하나가 질소 원자인 것을 의미함을 주목하라.
이 인광성 유기 금속 착체의 배위자에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 지방족 고리 탄화 수소는 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 이 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다. 또는, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 부피가 큰 지방족 고리 탄화 수소가 결합된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 회합하지 않고, 따라서 농도 소광하기 어렵다.
이러한 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 이용되는 상기 인광성 유기 금속 착체에서는, 이 인광성 유기 금속 착체의 최저 삼중항 여기 상태가 금속-배위자 결합 구조로 형성됨으로써, 이 금속-배위자 결합 구조에 유래하는 인광 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는 상기의 아릴기가 치환 또는 무치환의 페닐, 바이페닐 내지 나프틸기로부터 선택된 상기 인광성 유기 금속 착체를 포함한 상기의 유기 발광 소자이다.
이러한 구성의 인광성 유기 금속 착체는 발광 파장이 장파장화되는 현상(레드 시프트(red shift))라고도 함)이 억제되어, 적색, 황색 또는 녹색을 나타내는 광을 높은 효율로 발한다. 이러한 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체를 포함하는 유기 발광 소자이다. 또, 이 인광성 유기 금속 착체는 이리듐 또는 백금인 금속 M과, 이 금속 M에 배위하는 피리미딘 고리를 가진다. 또한, 이 금속 M에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합되어 있고, 이 페닐기는 이 금속 M에 결합함으로써 오르토 메탈화한다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 것이다. 또한, 상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직함을 주목하라.
[일반식(G1)]
Figure pct00001
금속 M의 배위자에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 지방족 고리 탄화 수소는 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 이 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다. 또한, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 부피가 큰 지방족 고리 탄화 수소가 결합한 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 회합하지 않고, 농도 소광하기 어렵다.
이러한 구성의 인광성 유기 금속 착체는 발광 파장이 장파장화하는 현상(레드 시프트라고도 함)이 억제되어, 적색, 황색 또는 녹색을 나타내는 광을 높은 효율로 발한다. 이러한 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체를 포함하는 상기의 유기 발광 소자이다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 것이다. 또한, 상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직함을 주목하라.
[일반식(G1)]
Figure pct00002
금속 M에 배위하는 피리미딘 고리의 치환기 R1이 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 지방족 고리 탄화 수소와, 그 유발 효과에 의해 이 배위자는 전자가 공여되어 이 인광성 유기 금속 착체의 분자 흡수 계수가 특히 커진다. 이러한 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체이다. 또한 이러한 인광성 유기 금속 착체는 이리듐 또는 백금인 금속 M과, 이 금속 M에 배위하는 피리미딘 고리를 가진다. 이 금속 M에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합하고, 이 페닐기는 이 금속 M에 결합함으로써 오르토 메탈화한다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다. 상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G1)]
Figure pct00003
배위자에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 지방족 고리 탄화 수소는 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 유발 효과에 의해 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 따라서 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있는 인광성 유기 금속 착체를 제공할 수 있다.
또한, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 부피가 큰 지방족 고리 탄화 수소가 결합한 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 회합하지 않고, 농도 소광하기 어렵다.
또, 본 발명의 일 양태는, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 상기의 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다. 상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G1)]
Figure pct00004
금속 M에 배위하는 피리미딘 고리의 치환기 R1이 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 지방족 고리 탄화 수소와, 유발 효과에 의해 이 배위자는 전자가 공여되고, 이 인광성 유기 금속 착체의 분자 흡수 계수가 특히 커져, 발광 효율이 높아진다.
또, 본 발명의 일 양태는, 금속 M이 이리듐인 상기의 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체이다.
금속 M이 이리듐이라면, 스핀-궤도 상호 작용이 커진다. 또, 금속 M과 배위자가 금속-탄소 결합을 가지고 있는 것으로부터, 배위자의 피리미딘 고리로의 전하의 이동(삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이라고도 함)가 일어나기 쉬워진다. 그 결과, 인광 발광과 같은 금지 전이(forbidden transition)가 발생하기 쉬워질 뿐만 아니라, 삼중항 여기 수명도 짧아져, 이 인광성 유기 금속 착체의 발광 효율을 높이는 효과를 얻는다.
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 이 인광성 유기 금속 착체는 이리듐과, 이 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리와, 모노 음이온성 배위자 L을 가진다. 또한, 이 이리듐에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합하고, 이 페닐기는 이 이리듐에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다. 이 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G2)]
Figure pct00005
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다. 이 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G2)]
Figure pct00006
이리듐에 2개의 피리미딘 고리와, 1개의 모노 음이온성의 배위자 L이 배위하는 구성에 의해, 인광 양자 수율이 높아진다. 이것은 이리듐에 대한 배위자의 대칭성이 무너지는 것에 기인한다고 생각된다.
또, 본 발명의 또 다른 양태는, 상기의 모노 음이온성 배위자(L)가 β 다이케톤인 상기의 인광성 유기 금속 착체이다.
모노 음이온성 배위자로서 β 다이케톤을 이용하면, 승화 온도를 낮게 할 수 있기 때문에 증착막의 제작이 용이하다. 또, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또한, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 이러한 인광성 유기 금속 착체는 이리듐과 이 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리를 가진다. 또한, 이 이리듐에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합하고, 이 페닐기는 이 이리듐에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 더 나아가, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 것이다. 이 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G3)]
Figure pct00007
이리듐에 3개의 피리미딘 고리가 배위하는 구성에 의해, 내열성이 높아지는 효과를 얻는다. 그리고, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또한, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 화학적으로 안정적이라는 것도 신뢰성의 향상의 요인이라고 생각된다.
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 상기의 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소이며, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 것이다. 이 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택되는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
[일반식(G3)]
Figure pct00008
이리듐에 3개의 피리미딘 고리가 배위하는 구성에 의해, 내열성이 높아지는 효과를 얻는다. 그리고, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또한, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리의 치환기 R1이 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소로부터 선택된 하나라면, 그 유발 효과에 의해 이 배위자는 전자가 공여되고, 이 인광성 유기 금속 착체의 분자 흡수 계수가 특히 커지기 쉽고, 발광 효율이 높다.
또는, 이 인광성 유기 금속 착체는 호스트 재료에 분산하여 이용하면 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태는 상기의 발광 소자를 구비하는 발광 장치이다.
또, 본 발명의 일 양태는 상기의 발광 장치를 표시부에 구비하는 전자기기이다.
또, 본 발명의 일 양태는 상기의 발광 장치를 구비하는 조명 장치이다.
상기 인광성 유기 금속 착체는 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 질소 원자를 함유하는 6원 고리 복소 방향 고리를 가지고, 이 질소 원자는 이리듐 또는 백금에 배위하고, 이 질소 원자의 α탄소 원자에 오르토 메탈화된 아릴기가 결합한다. 또한, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소를 치환기로서 가진다. 상기 인광성 유기 금속 착체를 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수수(授受)할 수 있어, 서로의 거리가 멀어지기 때문에 농도 소광하기 어렵다. 이러한 인광성 유기 금속 착체가 적용된 발광 소자를 구비함으로써, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, EL층이란 발광 소자의 한쌍의 전극 사이에 형성된 층을 나타내는 것으로 한다. 따라서, 전극 사이에 끼워진 발광 물질인 유기 화합물을 포함하는 발광층은 EL층의 일 양태이다.
또, 본 명세서에 있어서, 물질 A를 다른 물질 B로 이루어지는 매트릭스 중으로 분산하는 경우, 매트릭스를 구성하는 물질 B를 호스트 재료라고 부르고, 매트릭스 중으로 분산되는 물질 A를 게스트 재료라고 부르기로 한다. 또한, 물질 A 및 물질 B는 각각 단일 물질이어도 좋고, 2 종류 이상의 물질의 혼합물이어도 좋다는 것을 주목하라.
본 발명의 일 양태에 의하면, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 높은 유기 금속 착체를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 높고 소비 전력이 저감된 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는, 소비 전력이 저감된 전자기기를 제공할 수 있다. 또는, 소비 전력이 저감된 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 소자에 이용할 수 있는 호스트 재료의 여기 상태를 설명하는 도면.
도 4의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 장치를 설명하는 도면.
도 6의 (A) 내지 (E)는 실시형태에 따른 전자기기를 설명하는 도면.
도 7의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 조명 장치를 설명하는 도면.
도 8의 (A) 및 (B)는 실시예에 따른 소자의 구성을 설명하는 도면.
도 9는 실시예에 따른 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 10은 실시예에 따른 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 11은 실시예에 따른 발광 소자가 발하는 광을 설명하는 색도도.
도 12는 구조식(100)으로 나타내는 유기 금속 착체의 1H-NMR 차트.
도 13은 구조식(100)으로 나타내는 유기 금속 착체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 14는 실시예에 따른 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 15는 실시예에 따른 발광 소자의 휘도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 16은 실시예에 따른 발광 소자가 발하는 광을 설명하는 색도도.
도 17은 구조식(108)으로 나타내는 유기 금속 착체의 1H-NMR 차트.
도 18은 구조식(108)으로 나타내는 유기 금속 착체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 19는 구조식(111)으로 나타내는 유기 금속 착체의 1H-NMR 차트.
도 20은 구조식(111)으로 나타내는 유기 금속 착체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 21은 구조식(128)으로 나타내는 유기 금속 착체의 1H-NMR 차트.
도 22는 구조식(128)으로 나타내는 유기 금속 착체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
실시형태에 대하여, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이라는 점을 주목하라. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에 있어서, 동일 부분 또는 동일한 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에 공통으로 이용하고, 그 반복 설명은 생략함을 주목하라.
(실시형태 1)
본 실시형태는, 도 1(A) 내지 도 1(C) 및 도 2(A) 및 도 2(B)를 참조하여, 본 발명의 일 양태에 따른 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지되고, 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층에 적용되는 발솽 소자의 일 예를 보여준다. 이 발광성 유기 금속 착체에서, 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 6원 고리의 복소 방향 고리는 이리듐 또는 백금에 배위하는 질소 원자를 가지고, 이 질소 원자의 α탄소 원자에 오르토 메탈화된 아릴기가 결합되며, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 중 임의의 하나를 치환기로서 가진다. 구체적으로는, 본 실시형태는 이 인광성 유기 금속 착체를 호스트 재료에 분산하여, 발광층으로서 이용하는 구성을 보여준다.
본 실시형태에 예시하는 발광 소자는 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극의 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(이하 EL층이라고 함)을 구비한다. 제 1 전극 또는 제 2 전극의 어느 한쪽은 양극, 다른 한쪽이 음극으로서 기능한다는 점을 주목하라.
EL층은 제 1 전극과 제 2 전극의 사이에 형성되고, 이 EL층의 구성은 제 1 전극과 제 2 전극의 재질에 맞추어 적절히 선택하면 좋다. 이하에 발광 소자의 구성의 일례를 예시하지만, 발광 소자의 구성이 이것에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.
＜발광 소자의 구성예 1.＞
발광 소자의 구성의 일례를 도 1(A)에 나타낸다. 도 1(A)에 나타내는 발광 소자는 양극(1101)과 음극(1102) 사이에 EL층(1103)이 끼워져 있다.
양극(1101)과 음극(1102) 사이에, 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(1103)에 양극(1101)측으로부터 정공이 주입되고, 음극(1102)측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(1103)에 있어서 재결합하고, EL층(1103)에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
EL층(1103)은 적어도 발광 물질을 포함하는 발광층을 구비하고 있으면 좋고, 발광층 이외의 층과 적층된 구조여도 좋다. 발광층 이외의 층으로서는, 예를 들면 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 부족한(블로킹하는) 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 및 바이폴러성의(전자 및 정공의 수송성이 높은) 물질 등을 포함하는 층을 들 수 있다.
EL층(1103)의 구체적인 구성의 일례를 도 1(B)에 나타낸다. 도 1(B)에 나타내는 EL층(1103)은 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 및 전자 주입층(1115)이 양극(1101)측으로부터 이 순으로 적층되어 있다.
＜발광 소자의 구성예 2.＞
발광 소자의 구성의 다른 일례를 도 1(C)에 나타낸다. 도 1(C)에 예시하는 발광 소자는 양극(1101)과 음극(1102)의 사이에 EL층(1103)이 끼워져 있다. 또한, 음극(1102)과 EL층(1103)과의 사이에는 중간층(1104)이 형성되어 있다. 또한, 이 발광 소자의 구성예 2의 EL층(1103)에는, 상술한 발광 소자의 구성예 1과 같은 구성을 적용할 수 있고, 상세한 사항에 대해서는, 발광 소자의 구성예 1의 기재를 참작할 수 있다는 점을 주목하라.
중간층(1104)은 적어도 전하 발생 영역을 포함하여 형성되어 있으면 좋고, 전하 발생 영역 이외의 층과 적층된 구성이어도 좋다. 예를 들면, 제 1 전하 발생 영역(1104c), 전자 릴레이층(1104b), 및 전자 주입 버퍼(1104a)가 음극(1102)측으로부터 순차로 적층된 구조를 적용할 수 있다.
중간층(1104)에서의 전자와 정공의 거동에 대하여 설명한다. 양극(1101)과 음극(1102)의 사이에, 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, 제 1 전하 발생 영역(1104c)에 있어서, 정공과 전자가 발생하고, 정공은 음극(1102)으로 이동하고, 전자는 전자 릴레이층(1104b)으로 이동한다. 전자 릴레이층(1104b)은 전자 수송성이 높고, 제 1 전하 발생 영역(1104c)에서 생긴 전자를 전자 주입 버퍼(1104a)에 신속하게 넘겨 준다. 전자 주입 버퍼(1104a)는 EL층(1103)에 전자를 주입하는 장벽을 완화하여, EL층(1103)에의 전자 주입 효율을 높인다. 따라서, 제 1 전하 발생 영역(1104c)에서 발생한 전자는 전자 릴레이층(1104b)과 전자 주입 버퍼(1104a)를 거쳐, EL층(1103)의 LUMO 준위에 주입된다.
또, 전자 릴레이층(1104b)은 제 1 전하 발생 영역(1104c)을 구성하는 물질과 전자 주입 버퍼(1104a)를 구성하는 물질이 계면에서 반응하여, 서로의 기능이 손상되어 버리는 것을 막을 수 있다.
발광 소자의 구성예 2의 음극에 이용할 수 있는 재료의 선택의 폭은 구성예 1의 음극에 이용할 수 있는 재료의 선택의 폭에 비해 넓다. 왜냐하면, 구성예 2의 음극은 중간층이 발생하는 정공을 받으면 좋고, 일 함수가 비교적 큰 재료를 적용할 수 있기 때문이다.
＜발광 소자의 구성예 3.＞
발광 소자의 구성의 다른 일례를 도 2(A)에 나타낸다. 도 2(A)에 예시하는 발광 소자는 양극(1101)과 음극(1102)의 사이에 EL층이 2개 형성되어 있다. 또한, EL층(1103a)과 EL층(1103b)과의 사이에는 중간층(1104)이 형성되어 있다.
또한, 양극과 음극의 사이에 형성하는 EL층은 2개로 한정되지 않는다는 점을 주목하라. 도 2(B)에 예시하는 발광 소자는 EL층(1103)이 복수 적층된 구조, 소위, 탠덤형(tandem type)의 발광 소자의 구성을 구비한다. 단, 예를 들면 양극(1101)과 음극(1102) 사이에 n(n은 2 이상의 자연수)층의 EL층(1103)을 형성하는 경우에는 m(m은 자연수, 1 이상 (n-1) 이하)번째의 EL층과 (m＋1)번째의 EL층과의 사이에, 각각 중간층(1104)을 형성하는 구성으로 한다는 점을 주목하라.
또, 이 발광 소자의 구성예 3의 EL층(1103)에는, 상술한 발광 소자의 구성예 1과 같은 구성을 적용하는 것이 가능하고, 또 이 발광 소자의 구성예 3의 중간층(1104)에는, 상술한 발광 소자의 구성예 2와 같은 구성을 적용할 수 있는 점을 주목하라. 따라서, 상세한 사항에 대해서는, 발광 소자의 구성예 1, 또는 발광 소자의 구성예 2의 기재를 참작할 수 있다.
EL층의 사이에 형성된 중간층(1104)에 있어서의 전자와 정공의 거동에 대하여 설명한다. 양극(1101)과 음극(1102) 사이에, 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, 중간층(1104)에서 정공과 전자가 발생하고, 정공은 음극(1102)측에 형성된 EL층으로 이동하고, 전자는 양극측에 형성된 EL층으로 이동한다. 음극측에 형성된 EL층에 주입된 정공은 음극측으로부터 주입된 전자와 재결합하고, 이 EL층에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 또, 양극측에 형성된 EL층에 주입된 전자는 양극측으로부터 주입된 정공과 재결합하고, 이 EL층에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 따라서, 중간층(1104)에서 발생한 정공과 전자는 각각 다른 EL층에서 발광에 이른다.
또한, EL층들을 접하여 형성함으로써, 양자 간에 중간층과 같은 구성이 형성되는 경우는 EL층들을 접하여 형성할 수 있다는 점을 주목하라. 구체적으로는, EL층의 한쪽의 면에 전하 발생 영역이 형성되어 있으면, 이 전하 발생 영역은 중간층의 제 1 전하 발생 영역으로서 기능하기 때문에, EL층들을 접하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 구성예 1 내지 구성예 3은, 서로 조합하여 이용할 수 있다. 예를 들면, 발광 소자의 구성예 3의 음극과 n번째의 EL층의 사이에 중간층을 형성할 수도 있다.
＜발광 소자에 이용할 수 있는 재료＞
다음에, 상술한 구성을 구비하는 발광 소자에 이용할 수 있는 구체적인 재료에 대하여 설명한다. 양극, 음극, EL층, 제 1 전하 발생 영역, 전자 릴레이층, 및 전자 주입 버퍼의 순으로 설명한다.
＜양극으로 이용할 수 있는 재료＞
양극(1101)은 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상이 바람직함) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO：Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등을 들 수 있다.
이러한 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링법에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 인듐 아연 산화물막은 산화 인듐에 대하여 1 wt% 이상 20 wt% 이하의 산화 아연을 더한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐막은 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5 wt% 이상 5 wt% 이하, 산화 아연을 0.1 wt% 이상 1 wt% 이하 함유한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화 티탄 등) 등을 들 수 있다.
단, 양극(1101)과 접하여 제 2 전하 발생 영역을 형성하는 경우에는, 일 함수를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 양극(1101)에 이용할 수 있다는 점을 주목하라. 구체적으로는, 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료를 이용할 수도 있다. 제 2 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는, 제 1 전하 발생 영역과 함께 후술한다.
＜음극에 이용할 수 있는 재료＞
음극(1102)에 접하여 제 1 전하 발생 영역(1104c)을 EL층(1103)과의 사이에 형성하는 경우, 음극(1102)은 일 함수의 대소에 상관없이 다양한 도전성 재료를 이용할 수 있다.
또한, 음극(1102) 및 양극(1101) 중 적어도 한쪽을, 가시광선을 투과하는 도전막을 이용하여 형성한다는 점을 주목하라. 가시광선을 투과하는 도전막으로서는, 예를 들면 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 산화물, 산화 텅스텐을 포함하는 인듐 아연 산화물, 산화 티탄을 포함하는 인듐 산화물, 산화 티탄을 포함하는 인듐 주석 산화물, 인듐 주석 산화물(ITO라고도 나타냄), 인듐 아연 산화물, 산화 규소를 첨가한 인듐 주석 산화물 등을 들 수 있다. 또, 광을 투과하는 정도(바람직하게는, 5 nm 이상 30 nm 이하 정도)의 금속 박막을 이용할 수도 있다. 이 경우, 이 금속 박막은 반투과·반반사 전극으로서 작용한다.
＜EL층에 이용할 수 있는 재료＞
상술한 EL층(1103)을 구성하는 각 층에 이용할 수 있는 재료에 대하여, 이하에 구체적인 예를 나타낸다.
정공 주입층은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 이용할 수 있다. 이 외, 프탈로시아닌(약칭：H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(약칭：CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 혹은 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해서도 정공 주입층을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층 대신에 제 2 전하 발생 영역을 형성해도 좋다. 제 2 전하 발생 영역을 이용하면, 일 함수를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 양극(1101)에 이용할 수 있는 것은 상술한 바와 같다. 제 2 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 제 1 전하 발생 영역과 함께 후술한다.
정공 수송층은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송층은 단층에 한정되지 않고 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다. 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 좋고, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이 발광 소자의 구동 전압을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：NPB 또는α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭：TPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭：BPAFLP), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭：TCTA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭：TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭：MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N―페닐아미노]바이페닐(약칭：BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또는, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCN1) 등을 들 수 있다. 또는, 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭：CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭：TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카바졸(약칭：CzPA) 등의 카바졸 유도체를 들 수 있다.
이외에도, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭：PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭：PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)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 정공 수송층에 이용할 수 있다.
발광층은 본 발명의 실시형태의 인광성 유기 금속 착체를 발광 물질로서 포함하는 층이다. 발광층은 단층에 한정되지 않고 발광 물질을 포함하는 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다. 발광 물질로서 상기 인광 유기 금속 착체와 동시에 형광성 화합물을 이용해도 좋다.
본 실시형태에 예시하는 발광 소자는 그 발광층에 인광성 유기 금속 착체를 포함한다. 이 인광성 유기 금속 착체는, 오르토 메탈화된 아릴기가 이리듐 또는 백금에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에 결합한 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 6원 고리의 복소 방향 고리를 가지고, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기를 치환기로서 가진다.
본 발명의 일 양태의 발광 소자에 이용할 수 있는 인광성 유기 금속 이리듐 착체는 실시형태 2에서 상세하게 설명한다. 이 인광성 유기 금속 이리듐 착체의 일례로서(아세틸아세토나토)비스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbppm)2(acac)]) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체와 동시에 이용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들면, N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭：YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭：YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭：2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭：PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-부틸페릴렌(약칭：TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBAPA), N,N''-(2-tert-부틸안트라센-9,10-다이일디-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭：DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭：2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭：2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크라이센-2,7,10,15-테트라아민(약칭：DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭：2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭：2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭：2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭：2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭：2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭：DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭：DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭：BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(약칭：DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭：DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭：p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭：p-mPhAFD), 2-{2-이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라 하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭：DCJTI), 2-{2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭：DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(약칭：BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭：BisDCJTM), SD1(상품명；SFC Co., Ltd제) 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체와 동시에 이용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들면, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭：FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭：FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스트라이플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III) 피콜리네이트(약칭：[Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(bzq)2(acac)]), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(bt)2(acac)]), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(btp)2(acac)]), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(piq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Fdpq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(acac)]), (2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀)백금(II)(약칭：PtOEP), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭：Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：Eu(TTA)3(Phen)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(dpm)]) 등을 들 수 있다.
발광 물질은, 호스트 재료에 분산시켜 이용하는 것이 바람직하다. 호스트 재료로서는, NPB, TPD, TCTA, TDATA, MTDATA, BSPB, 등의 방향족 아민 화합물, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, CBP, TCPB, CzPA, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭：PCzPA), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBA1BP) 등의 카바졸 유도체를 이용할 수 있다. 또는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 포함하는 정공 수송성이 높은 물질을 이용할 수 있다. 또는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭：BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭：BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체를 이용할 수 있다. 또는, 비스[2-(2'-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭：Zn(BOX)2), 비스[2-(2'-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭：Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계나 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체를 이용할 수 있다. 또는, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭：PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사디아졸-2-일)페닐]카바졸(약칭：CO11), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭：TAZ), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP) 등의 전자 수송성이 높은 물질을 이용할 수 있다.
전자 수송층은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송층은 단층에 한정되지 않고 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다. 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면 좋고, 특히 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이, 발광 소자의 구동 전압을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 이용할 수 있다. 또는, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계나, 티아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 이용할 수 있다. 또는, PBD, OXD-7, CO11, TAZ, BPhen, BCP, 2-[4-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭：DBTBIm-II) 등을 들 수 있다.
이외에도, 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭：PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-다이일)](약칭：PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 전자 수송층에 이용할 수 있다.
전자 주입층은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층은 단층에 한정되지 않고 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층을 2층 이상 적층한 것이어도 좋다. 전자 주입층을 형성하는 구성으로 함으로써 음극(1102)으로부터의 전자의 주입 효율이 높아져, 발광 소자의 구동 전압을 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다.
전자 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들면 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속, 알칼리토류 금속 또는 이들의 화합물을 들 수 있다. 또 전자 수송성을 가지는 물질 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속, 마그네슘(Mg), 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것(예를 들면 Alq층에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것) 등을 이용할 수도 있다.
이들 층을 적절히 조합하여 EL층(1103)을 형성하는 방법으로서는, 여러 가지의 방법(예를 들면, 건식법이나 습식법 등)을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 이용하는 재료에 따라 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 선택하여 이용하면 좋다. 또, 각 층에서 다른 방법을 이용하여 형성해도 좋다는 점을 주목하라.
＜전하 발생 영역에 이용할 수 있는 재료＞
제 1 전하 발생 영역(1104c), 및 제 2 전하 발생 영역은 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 영역이다. 또한, 이들 전하 발생 영역은 동일막 중에 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 함유하는 경우뿐만 아니라, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층과 억셉터성 물질을 포함하는 층이 적층되어 있어도 좋다. 단, 음극에 접하여 형성되는 제 1 전하 발생 영역이 적층 구조인 경우에는, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이 음극(1102)과 접하는 구조가 된다는 점을 주목하라. 양극에 접하여 형성되는 제 2 전하 발생 영역이 적층 구조인 경우에는, 억셉터성 물질을 포함하는 층이 양극(1101)과 접하는 구조가 된다.
또한, 전하 발생 영역에 있어서, 정공 수송성이 높은 물질에 대하여 질량비로, 0.1:1부터 4.0:1까지의 비율로 억셉터성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다는 점을 주목하라.
전하 발생 영역에 이용하는 억셉터성 물질로서는, 전이 금속 산화물, 특히 원소 주기표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물이 바람직하다. 구체적으로는, 산화 몰리브덴이 특히 바람직하다. 또한, 산화 몰리브덴은 흡습성이 낮다는 특징을 가지고 있다는 점을 주목하라.
또, 전하 발생 영역에 이용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함) 등 여러 가지의 유기 화합물을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 10-6 cm2/V·s 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다.
＜전자 릴레이층에 이용할 수 있는 재료＞
전자 릴레이층(1104b)은 제 1 전하 발생 영역(1104c)에서 억셉터성 물질이 뽑아낸 전자를 신속하게 받을 수 있는 층이다. 따라서, 전자 릴레이층(1104b)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이고, 또 그 LUMO 준위는 제 1 전하 발생 영역(1104c)에서의 억셉터성 물질의 억셉터 준위와 EL층(1103)의 LUMO 준위와의 사이에 위치한다. 구체적으로, 전자 릴레이층(1104b)의 LUMO 준위는 대략 -5.0 eV 이상 -3.0 eV이하로 하는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(1104b)에 이용하는 물질로서는, 예를 들면, 페릴렌 유도체나, 함질소 축합 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물은 안정적인 화합물이기 때문에 전자 릴레이층(1104b)에 이용하는 물질로서 바람직하다는 점을 주목하라. 또한, 함질소 축합 방향족 화합물 중, 사이아노기나 불소 등의 전자 흡인기를 가지는 화합물을 이용함으로써, 전자 릴레이층(1104b)에서의 전자의 수취가 한층 더 용이하게 되기 때문에 바람직하다.
페릴렌 유도체의 구체적인 예로서는, 3,4,9,10-페릴렌테트라카본산 이무수물(약칭：PTCDA), 3,4,9,10-페릴렌테트라카복실릭 비스벤즈이미다졸(약칭：PTCBI), N,N'-다이옥틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카본산 다이이미드(약칭：PTCDI-C8H), N,N'-다이헥실-3,4,9,10-페릴렌테트라카본산 다이이미드(약칭：Hex PTC) 등을 들 수 있다.
또, 함질소 축합 방향족 화합물의 구체적인 예로서는, 피라지노[2,3-f][1,10]페난트롤린-2,3-다이카보나이트릴(약칭：PPDN), 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트리페닐렌(약칭：HAT(CN)6), 2,3-다이페닐피리도[2,3-b]피라진(약칭：2PYPR), 2,3-비스(4-플루오로페닐)피리도[2,3-b]피라진(약칭：F2PYPR) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 7,7,8,8-테트라사이아노퀴노디메탄(약칭：TCNQ), 1,4,5,8-나프탈렌테트라카본산 이무수물(약칭：NTCDA), 퍼플루오로펜타센, 구리 헥사 트리플루오로프탈로시아닌(약칭：F16CuPc), N,N'-비스(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-펜타데카플루오로옥틸-1,4,5,8-나프탈렌테트라카본산 다이이미드(약칭：NTCDI-C8F), 3',4'-다이부틸-5,5''-비스(다이사이아노메틸렌)-5,5''-다이하이드로-2,2'：5',2''-터티오펜(약칭：DCMT), 메타노풀러린(예를 들면, [6,6]-페닐 C61 낙산 메틸 에스터) 등을 전자 릴레이층(1104b)에 이용할 수 있다.
＜전자 주입 버퍼에 이용할 수 있는 재료＞
전자 주입 버퍼(1104a)는 제 1 전하 발생 영역(1104c)으로부터 EL층(1103)으로의 전자의 주입을 용이하게 하는 층이다. 전자 주입 버퍼(1104a)를 제 1 전하 발생 영역(1104c)과 EL층(1103)의 사이에 형성함으로써, 양자의 주입 장벽을 완화할 수 있다.
전자 주입 버퍼(1104a)에는 전자 주입성이 높은 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질이 사용될 수 있다.
또, 전자 주입 버퍼(1104a)가 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 전자 수송성이 높은 물질에 대하여 질량비로, 0.001:1 이상 0.1:1 이하의 비율로 도너성 물질을 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 도너성 물질로서는, 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로겐화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리토류 금속 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로겐화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라티아나프타센(약칭：TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 이용할 수도 있음을 주목하라. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 앞에 설명한 EL층(1103)의 일부에 형성할 수 있는 전자 수송층의 재료와 같은 재료를 이용하여 형성할 수 있음을 주목하라.
이상과 같은 재료를 조합함으로써, 본 실시형태에 나타내는 발광 소자를 제작할 수 있다. 이 발광 소자로부터는, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 이리듐 착체로부터의 발광을 얻을 수 있고, 그 발광색은 이 인광성 유기 금속 이리듐 착체의 종류를 바꿈으로써 선택할 수 있다. 또, 발광색이 다른 복수의 발광 물질을 이용함으로써, 발광 스펙트럼의 폭을 넓혀, 예를 들면 백색 발광을 얻을 수도 있다. 또한, 백색 발광을 얻는 경우에는, 서로 보색이 되는 발광색을 나타내는 발광 물질을 이용하면 좋다는 점을 주목하라. 예를 들면 보색이 되는 발광색을 나타내는 다른 층을 구비하는 구성 등을 이용할 수 있다. 구체적인 보색의 관계로서는, 예를 들면 청색과 황색, 혹은 청록색과 적색 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태의 유기 발광 소자에서는, 본 발명의 일 양태에 따른 인광성 유기 금속 착체가 발광층에 적용된다. 이 인광성 유기 금속 착체에서는, 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 6원 고리의 복소 방향 고리가 이리듐 또는 백금에 배위하는 질소 원자를 가지고, 이러한 질소 원자의 α탄소 원자에 오르토 메탈화된 아릴기가 결합되며, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 중 임의의 하나를 치환기로서 가진다.
이리듐 또는 백금의 배위자에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기는 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 이 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다. 또는, 부피가 큰 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 치환기를 가지는 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 농도 소광하기 어렵다.
이러한 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 발광 효율이 높은 유기 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체의 일례에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체는 금속과 이 금속에 배위하는 질소 원자를 포함하는 6원 고리의 복소 방향 고리를 가진다. 이 금속은 이리듐 또는 백금이다. 또한, 이 6원 고리의 복소 방향 고리는 피리딘 또는 단고리 다이아진이며, 이 질소 원자의 α탄소 원자에 아릴기가 결합하고, 이 아릴기는 금속에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 또한, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기의 어느 하나를 치환기로서 구비한다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 구비하는 6원 고리의 복소 방향 고리는 피리딘 골격 또는 단고리 다이아진 골격이다. 또한, 단고리 다이아진 골격으로서는, 구체적으로는, 1,2-다이아진(피리다진이라고도 함) 골격, 1,3-다이아진 또는 1,5-다이아진(피리미딘이라고도 함) 골격, 1,4-다이아진(피라진이라고도 함) 골격이다. 또, 피리딘 골격의 질소 원자 및 단고리 다이아진 골격의 질소 원자 중 하나는, 이리듐 또는 백금에 배위하고, 이 질소 원자의 α탄소 원자(즉, 이 질소 원자와 직접 결합하고 있는 탄소 원자)에는 아릴기가 결합하고 있다. 또한, 이 아릴기는 상기의 이리듐 또는 백금에 결합함으로써 오르토 메탈화되어 있다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 구비하는 아릴기로서는 페닐기, 탄소수 1∼4의 알킬기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 알콕시기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 알킬티오기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 6∼10의 아릴기로 1 이상 치환된 페닐기, 할로겐으로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기로 1 이상 치환된 페닐기, 치환 혹은 무치환의 바이페닐기, 치환 혹은 무치환의 나프틸기를 들 수 있다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체는 가교된 지방족 고리식의 치환기를, 이 6원 고리의 복소 방향 고리 또는 이 아릴기에 구비한다. 가교된 지방족 고리식의 치환기로서는, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기를 들 수 있다. 또한, 노보난 화합물에는 endo체와 exo체의 이성체가 존재하지만, 본 발명은 어느 쪽이어도 좋고, 양자를 혼합하고 있어도 좋다.
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 구비하는 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기는 인광성 유기 금속 착체의 발광 파장이 공명 효과에 의해 장파장화하는 현상을 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 이 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다. 또는, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기는 구조가 부피가 크기 때문에, 이러한 치환기가 결합한 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 회합하지 않고, 농도 소광하기 어렵다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 1.＞
본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체이다. 이 인광성 유기 금속 착체는 이리듐 또는 백금인 금속 M과, 이 금속 M에 배위하는 피리미딘 고리를 가진다. 페닐기가 상기 금속 M에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에 결합하고, 이 페닐기는 이 금속 M에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G1)]
Figure pct00009
할로겐으로서는, 예를 들면 불소 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기로서는, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, sec-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기로서는, 예를 들면 메틸설포닐기(메틸티오기), 에틸설포닐기(에틸티오기), 프로필설포닐기(프로필티오기), 이소프로필설포닐기(이소프로필티오기), n-부틸설포닐기(n-부틸티오기), 이소부틸설포닐기(이소부틸티오기), sec-부틸설포닐기(sec-부틸티오기), tert-부틸설포닐기(tert-부틸티오기) 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기로서는, 예를 들면, 플루오로메틸기, 다이플루오로메틸기, 트라이플루오로메틸기, 클로로메틸기, 다이클로로메틸기, 트라이클로로메틸기, 브로모메틸기, 2,2,2-트라이플루오로에틸기, 3,3,3-트라이플루오로프로필기, 1,1,1,3,3,3-헥사플루오로이소프로필기 등을 들 수 있다.
치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기로서는, 페닐기, 탄소수 1∼4의 알킬기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 알콕시기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 알킬티오기로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 6∼10의 아릴기로 1 이상 치환된 페닐기, 할로겐으로 1 이상 치환된 페닐기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기로 1 이상 치환된 페닐기, 치환 혹은 무치환의 나프탈렌-일기 등을 들 수 있다.
또한, R1에 이용하는 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 탄소수 2 이상의 알킬기가 보다 바람직하다. 탄소수 2 이상의 알킬기는 입체 장애에 의해 분자간 상호작용을 억제한다. 그러므로, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체의 합성 반응에서의 부반응이 억제되어 수율이 향상된다. 이것을 고려하면, R1에서의 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기가 보다 바람직하다.
또, R2에서의 탄소수 1∼4의 알킬기로서는 메틸기가 바람직하다. R2를 메틸기로 함으로써, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체의 발광 파장을 단파장 측으로 시프트(블루 시프트라고도 함)할 수 있다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 2.＞
또, 본 발명의 일 양태는, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 가지는 인광성 유기 금속 착체의 구성예 1.에 있어서의 인광성 유기 금속 착체이다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G1)]
Figure pct00010
할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기의 구체적인 예는 인광성 유기 금속 착체의 구성예 1.과 같다.
이리듐 또는 백금에 배위하는 피리미딘 고리의 치환기 R1이 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나라면, 그 유발 효과에 의해 이 배위자는 전자가 공여되어 이 인광성 유기 금속 착체의 분자 흡수 계수가 특히 커져, 발광 효율이 높아진다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 3.＞
또, 본 발명의 일 양태는, 인광성 유기 금속 착체의 구성예 1.또는 구성예 2.에 있어서, 금속 M이 이리듐인 인광성 유기 금속 착체이다.
금속 M이 이리듐이라면, 스핀-궤도 상호 작용이 커진다. 또, 금속 M과 배위자가 금속-탄소 결합을 가지고 있기 때문에, 이리듐으로부터 피리미딘 고리에의 전하의 이동(삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 전이라고도 함)가 일어나기 쉬워진다. 그 결과, 인광 발광과 같은 금지 전이가 생기기 쉬워지는 데다, 삼중항 여기 수명도 짧아져, 이 인광성 유기 금속 착체의 발광 효율을 높이는 효과를 얻는다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 4.＞
본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 이 인광성 유기 금속 착체는 이리듐과, 이 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리와, 모노 음이온성 배위자 L을 가진다. 이 이리듐에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합하고, 이 페닐기는 이 이리듐에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G2)]
Figure pct00011
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 5.＞
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G2)]
Figure pct00012
이리듐에 2개의 피리미딘 고리와 1개의 모노 음이온성의 배위자 L이 배위하는, 구성예 4. 및 구성예 5.의 인광성 유기 금속 착체는 인광 양자 수율이 높다. 이것은, 이리듐에 대한 배위자의 대칭성이 무너지는 것 때문이다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 6.＞
또, 본 발명의 일 양태는, 인광성 유기 금속 착체의 구성예 4. 또는 구성예 5.에 있어서, 모노 음이온성 배위자가 β 다이케톤인 상기의 인광성 유기 금속 착체이다.
모노 음이온성 배위자로서 β 다이케톤을 이용하면, 승화 온도를 낮게 할 수 있기 때문에 증착막의 제작이 용이하다. 또, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또는, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 7.＞
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 인광성 유기 금속 착체이다. 이 인광성 유기 금속 착체는 이리듐과 이 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리를 가진다. 또한, 이 이리듐에 배위하는 질소 원자의 α탄소 원자에는 페닐기가 결합하고, 이 페닐기는 이 이리듐에 결합함으로써 오르토 메틸화한다. 또한, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1, R5, R6 및 R7 중 어느 하나는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G3)]
Figure pct00013
이리듐에 3개의 피리미딘 고리가 배위하는 구성에 의해, 내열성이 높아지는 효과를 얻는다. 그리고, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또는, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 화학적으로 안정적인 것도, 신뢰성의 향상의 요인 중 하나일 수 있다.
＜인광성 유기 금속 착체의 구성예 8.＞
또, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 상기의 인광성 유기 금속 착체이다. 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 중, R1은 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나를 나타내고, 그 외는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 혹은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기 중 어느 하나이다.
[일반식(G3)]
Figure pct00014
이리듐에 3개의 피리미딘 고리가 배위하는 구성에 의해, 내열성이 높아지는 효과를 얻는다. 그리고, 진공 증착시의 가열에 의해 분해하기 어렵고, 재료의 사용 효율이 높다. 또는, 분해 생성물이 증착막에 혼입되기 어렵고, 증착막의 특성의 저하를 부르기 어렵고, 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리의 치환기 R1이 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기로부터 선택된 하나라면, 그 유발 효과에 의해 이 배위자는 전자가 공여되고, 이 인광성 유기 금속 착체의 분자 흡수 계수가 특히 커져, 발광 효율이 높다.
또는, 이 인광성 유기 금속 착체는 호스트 재료에 분산하여 이용하면 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다.
다음에, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다.
≪일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체의 합성 방법≫
하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다. 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체는, 이하와 같이 간편한 합성 스킴(a), (a'), 또는 (a”)에 의해 합성할 수 있다.
[일반식(G0)]
Figure pct00015
일반식(G0)에 있어서, R1∼R3은, 수소, 할로겐, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타낸다. 단, R1 및 Ar 위의 치환기 중 적어도 하나는, 분자 내에서 탄소-탄소 가교 결합된 지방족 고리 탄화 수소이다. 또한, 특히 R1로서는, 수소 이외의 치환기가 바람직하다는 점을 주목하라.
예를 들면, 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체는, 합성 스킴(a)으로 나타내는 바와 같이, 아릴 보론산(A1)과 할로겐화 피리미딘 화합물(A2)을 커플링함으로써 얻을 수 있다.
[합성 스킴(a)]
Figure pct00016
합성 스킴(a)에 있어서, X는 할로겐을 나타낸다.
또, 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체는, 합성 스킴(a')으로 나타내는 바와 같이, (A1')으로 나타내는 아릴 리튬 화합물 또는 그리냐르 시약을 피리미딘 화합물(A2')과 반응시킴으로써 얻어진다.
[합성 스킴(a')]
Figure pct00017
합성 스킴(a')에 있어서, X는 할로겐을 나타낸다.
또, 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체는, 합성 스킴(a'')으로 나타내는 바와 같이, 아릴기 치환의 1,3-다이케톤(A1'')과 아미딘(A2'')을 반응시킴으로써 얻어진다.
[합성 스킴(a'')]
Figure pct00018
또한, 일반식(G0)에 있어서, R3이 수소인 경우는, 비특허문헌(H. Bredereck, R. Gompper, G. Morlock, 「Chemische Berichte」, 90, p. 942-952(1957))에 개시되어 있는 바와 같이, 아릴기 치환의 1,3-다이케톤(A1'')과 포름 아미드를 산촉매 존재 하에서 가열하여, 반응시킴으로써 얻어진다는 점을 주목하라.
합성 스킴(a'')에 있어서, R1은 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2는 수소, 할로겐, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 페닐기를 나타내고, R3은 수소, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내는데, 단 R1 및 Ar 위의 치환기 중 적어도 하나는, 분자 내에서 탄소-탄소 가교 결합된 지방족 고리 탄화 수소이다.
상술한 화합물 (A1), (A2), (A1'), (A2'), (A1''), (A2'')는, 다양한 종류가 시판되고 있고, 혹은 합성 가능하기 때문에, 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체는 수많은 종류를 합성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체는 그 배위자의 베리에이션(variation)이 풍부하다는 특징이 있다.
≪일반식(G2) 및 일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체의 합성 방법≫
다음에, 일반식(G0)으로 나타내어지는 4-아릴피리미딘 유도체를 오르토 메탈화하여, 하기 일반식(G2) 및 일반식(G3)으로 나타내어지는 본 유기 금속 착체를 합성하는 방법의 일례를 설명한다. 구체적으로는, 바람직한 예로서 일반식(G0)의 아릴기가 페닐기이고, R2가 수소를 나타내는 경우의 일반식(G0')을 이용하여 설명한다.
[일반식(G2)]
Figure pct00019
[일반식(G3)]
Figure pct00020
일반식(G2) 및 일반식(G3)에 있어서, L은 모노 음이온성의 배위자를 나타낸다. 또, R1 및 R3∼R7은 수소, 할로겐, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R3은 수소, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타내는데, 단 R1 및 R3∼R7 중 적어도 하나는, 분자 내에서 탄소-탄소 가교 결합된 지방족 고리 탄화 수소이다.
＜일반식(G2)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체의 합성 방법＞
우선, 아래와 같이 합성 스킴(b)에 나타내는 바와 같이, 일반식(G0')으로 나타내어지는 4-페닐피리미딘 유도체와, 할로겐화 이리듐 화합물(염화 이리듐, 브롬화 이리듐, 요오드화 이리듐 등으로, 바람직하게는 삼염화 이리듐 수화물)을 무용매, 또는 알코올계 용매(글리세롤, 에틸렌글리콜, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등) 단독, 혹은 알코올계 용매 1 종류 이상과 물과의 혼합 용매를 이용하여, 불활성 가스 분위기에서 가열함으로써, 할로겐으로 가교된 구조를 가지는 유기 금속 착체의 일종이며, 신규 물질인 복핵착체(B)를 얻을 수 있다. 마이크로파를 가열 수단으로서 이용하는 것도 가능하다.
[합성 스킴(b)]
Figure pct00021
합성 스킴(b)에 있어서, X는 할로겐을 나타낸다.
또한, 하기 합성 스킴(c)으로 나타내는 바와 같이, 상술한 합성 스킴(b)에서 얻어지는 복핵착체(B)와 배위자 HL을, 불활성 가스 분위기에서 반응시킴으로써, HL의 프로톤이 이탈하고 L이 중심 금속 Ir에 배위한다. 따라서, 일반식(G2)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체를 얻을 수 있다. 마이크로파를 가열 수단으로서 이용할 수 있다.
[합성 스킴(c)]
Figure pct00022
합성 스킴(c)에 있어서, L은 모노 음이온성의 배위자를 나타낸다.
또한, R1로서 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 이용하면, R1로서 수소를 이용한 경우와 비교하여, 복핵금속 착체가 합성 스킴(c)에서 분해되어 버리는 것이 억제되어 비약적으로 높은 수율을 얻을 수 있다는 점을 주목하라.
또한, 일반식(G2) 중에 있어서의 모노 음이온성의 배위자 L은 β 다이케톤 구조를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 카복실기를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 페놀성 수산기를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위 원소가 모두 질소인 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자인 것이 바람직하다는 점을 주목하라. 특히, β 다이케톤 구조를 가지는 모노 음이온성의 2자리 킬레이트 배위자라면, 유기 금속 착체의 유기용매로의 용해성이 높아지고, 정제가 용이하게 되어 바람직하다. 또, β 다이케톤 구조를 가짐으로써, 발광 효율이 높은 유기 금속 착체를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또, β 다이케톤 구조를 가짐으로써 승화성도 높아져, 증착 성능이 뛰어나다는 이점이 있다.
또, 모노 음이온성의 배위자는 일반식(L1) 내지 일반식(L7)의 어느 하나인 것이 바람직하다. 이들 배위자는 배위 능력이 높고, 또, 저렴하게 입수할 수 있기 때문에 유용하다.
[일반식(L1) 내지 일반식(L7)]
Figure pct00023
일반식(L1) 내지 일반식(L7) 중, R71∼R109는 각각 독립적으로, 수소, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 할로겐, 비닐기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기를 나타낸다. 또, A1∼A3은 각각 독립적으로, 질소, 수소와 결합하는 sp2 탄소, 또는 치환기 R와 결합하는 sp2 탄소를 나타낸다. 치환기 R은 탄소수 1∼4의 알킬기, 할로겐, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 또는 페닐기를 나타낸다.
＜일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체의 합성 방법＞
일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체는 하기 합성 스킴(d)에 의해 합성할 수 있다. 즉, 일반식(G0')으로 나타내어지는 4-페닐피리미딘 유도체와, 할로겐화 이리듐 화합물(염화 이리듐, 브롬화 이리듐, 요오드화 이리듐 등으로, 바람직하게는 삼염화 이리듐 수화물), 또는 이리듐 착체(아세틸아세토네이트 착체, 다이에틸설파이드 착체 등)를 혼합한 후, 가열함으로써, 일반식(G3)으로 나타내어지는 구조를 가지는 유기 금속 착체를 얻을 수 있다. 또, 이 반응은 용매, 예를 들면 알코올계 용매(글리세롤, 에틸렌글리콜, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등)의 존재 하에서 실시해도 좋다. 또, 마이크로파를 가열 수단으로서 이용할 수 있다.
[합성 스킴(d)]
Figure pct00024
합성 스킴(d)에 있어서, R1∼R7은 상기 일반식(G3)의 치환기의 R1∼R7과 같이 정의된다.
또한, R1로서 치환 혹은 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기를 이용함으로써, R1로서 수소를 이용한 경우와 비교하여, 합성 스킴(d)에서의 수율을 높일 수 있다는 점을 주목하라.
이상, 합성 방법의 일례에 대하여 설명했지만, 개시하는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체는 다른 어떠한 합성 방법에 따라 합성되어도 좋다.
다음에, 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체의 구체적인 구조식을 구조식(100)∼구조식(141)에 나타낸다. 단, 본 발명은 이것들로 한정되는 것은 아니라는 점을 주목하라.
[구조식(100)∼구조식(141)]
Figure pct00025
Figure pct00026

Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
또한, 상기 구조식(100)∼(141)로 나타내어지는 유기 금속 착체에는, 배위자의 종류에 따라서는 입체 이성체가 존재할 수 있지만, 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체에는 이러한 이성체도 모두 포함된다.
본 실시형태에 설명한 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체는 이하의 효과를 얻는다.
배위자에 결합한 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기는 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있는 인광성 유기 금속 착체를 제공할 수 있다.
또는, 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기 등의 부피가 큰 치환기가 결합한 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 커지기 때문에 회합이 생기지 않고, 농도 소광하기 어렵다.
또한, 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체를 발광성의 유기 화합물로서 발광층의 게스트 재료에 이용하는 발광 소자의 구성의 일례에 대하여 도 3의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다. 본 실시형태에 예시하는 발광 소자는 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 1 전극과 제 2 전극의 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(이하 EL층이라고 함)를 구비한다. 제 1 전극 또는 제 2 전극의 어느 한쪽은 양극, 다른 한쪽이 음극으로서 기능을 하는 점을 주목하라.
이 EL층의 구성은 제 1 전극과 제 2 전극의 재질에 맞추어 적절히 선택하면 좋다. 본 실시형태에서는, 호스트 재료인 제 1 유기 화합물에 제 2 유기 화합물과 발광성의 유기 화합물이 게스트 재료로서 분산된 발광층을 구비하고, 이 발광층에 주입된 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지가, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 여기 착체를 거쳐, 발광성의 유기 화합물의 발광에 이르는 구성을 구비하는 발광 소자에 대하여 설명한다. 발광층을 이러한 구성으로 함으로써, 전자와 정공이 재결합하여 생기는 에너지를 높은 효율로 발광성의 유기 화합물에 이동할 수 있어 효율이 좋은 발광 소자를 구성할 수 있다.
＜발광층에 있어서의 호스트 재료의 거동＞
본 실시형태에 예시하는 발광층에 있어서의 호스트 재료의 거동을, 종래의 발광층에서의 호스트 재료의 거동과 비교하여, 도 3의 (A) 및 (B)를 이용하여 설명한다.
먼저, 종래의 발광층의 호스트 재료의 거동을 도 3(A)에 나타낸다. 또한, 여기서는, 호스트 재료인 제 1 유기 화합물(H라고 함)에 발광성의 유기 화합물을 게스트 재료로서 분산하여 이용하는 경우에 대하여 설명한다. 다음에 설명하는 여기 착체를 일으키는 조합이 아니면, 복수의 게스트 재료를 호스트 재료에 분산하여 이용하는 구성에 대해서도 마찬가지로 설명할 수 있다.
종래의 발광층에 있어서, 호스트 재료인 유기 화합물 H는 전자와 정공의 재결합에 의해 생기는 에너지에 의해 여기되고, 일중항 여기 상태의 유기 화합물 H* ( S1 )와 삼중항 여기 상태의 유기 화합물 H* ( T1 )이 생긴다. 또한, 그 생성 확률은 25：75( = H* ( S1 )：H* ( T1 ))가 된다는 점을 주목하라. 일반적으로 일중항 여기 상태의 유기 화합물 H* ( S1 )은 삼중항 여기 상태의 유기 화합물 H* ( T1 )보다 높은 에너지를 가지는 데다, 일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 전이는 금지 전이가 된다. 그 결과, 도 3(A)에 나타내는 바와 같이, 발광층에는 에너지가 다른 상태(에너지 상태 E1, 에너지 상태 E2)의 2개의 여기종이 존재하게 된다.
다음에, 본 실시형태에 예시하는 발광층의 호스트 재료의 거동을 도 3(B)에 나타낸다. 본 실시형태에 예시하는 발광층은 호스트 재료인 제 1 유기 화합물(A라고 함)과, 게스트 재료로서 제 2 유기 화합물(B라고 함)과, 발광성의 유기 화합물을 포함한다. 또한, 여기서는, 발광성의 유기 화합물에 더하여 1 종류의 제 2 유기 화합물을 게스트 재료에 이용하는 경우에 대하여 설명하지만, 발광성의 유기 화합물에 더하여 2 종류 이상의 제 2 유기 화합물을 게스트 재료에 이용하는 경우, 또는 여기 상태에서 분자 내 전하 이동이 가능한 제 1 유기 화합물을 1 종류 이용하는 경우에 대해서도, 마찬가지 설명을 적용시킬 수 있는 경우가 있다.
본 실시형태에 예시하는 발광층에 있어서, 호스트 재료인 제 1 유기 화합물 A는 전자와 정공의 재결합에 의해 생기는 에너지에 의해 여기되어, 일중항 여기 상태의 제 1 유기 화합물 A* ( S1 )와, 삼중항 여기 상태의 제 1 유기 화합물 A* (T1)가 생긴다. 또한, 그 생성 확률은 25：75( = A* ( S1 )：A* ( T1 ))가 된다는 점을 주목하라. 일반적으로 일중항 여기 상태의 유기 화합물 A* ( S1 )는 삼중항 여기 상태의 유기 화합물 A* ( T1 )보다 높은 에너지를 가지고, 일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 전이는 금지 전이가 된다.
다음에, 일중항 여기 상태의 제 1 유기 화합물 A* ( S1 )는 공존하는 기저 상태의 제 2 유기 화합물 B( S0 )와의 사이에 전자의 수수를 행하고, 여기 착체 AB*를 형성한다.
여기서, 제 2 유기 화합물 B를 선택해 이용하면, 생성하는 여기 착체 AB*의 에너지를 조정할 수 있다. 그리고, 일중항 여기 상태의 제 1 유기 화합물 A* ( S1 )이 가지는 에너지를, 삼중항 여기 상태의 제 1 유기 화합물 A* ( T1 )이 가지는 에너지와 대략 동일한 정도까지 저감할 수 있다. 그 결과, 도 3(B)에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 예시하는 발광층에는 에너지가 대략 동일한 상태(에너지 상태 E1)의 여기종이 존재하게 된다. 바꾸어 말하면, 전자와 정공의 재결합에 의해 생기는 에너지를 대략 동일한 상태에 집약할 수 있다.
또한, 여기 착체 AB*가 생성하는 다른 과정도 존재한다. 구체적으로는, 발광층에 주입한 전자와 정공에 의해, 환원된 제 1 유기 화합물 A와 산화된 제 2 유기 화합물 B, 또는 산화된 제 1 유기 화합물 A와 환원된 제 2 유기 화합물 B가 생겨, 서로가 직접 여기 착체 AB*를 형성하는 경우도 있다. 어느 경우든, 대략 동일한 상태로 집약된 에너지는 효율적으로 발광성의 유기 화합물로 이동하여, 발광에 이른다.
＜발광층에 있어서의 게스트 재료의 거동＞
다음에, 본 실시형태에 예시하는 발광층에 게스트 재료로서 분산하는 발광성의 유기 화합물의 거동에 대하여 설명한다. 또한, 여기서는 여기 상태의 호스트 재료로부터 발광성의 유기 화합물에 에너지가 이동하는 과정에 대하여 설명한다.
여기 상태의 호스트 재료로부터 발광성의 유기 화합물에 에너지를 이동하는 과정에는, 펠스터 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용)에 의한 것과 덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)에 의한 것이 있다. 어느 기구에 있어서도, 에너지를 공여하는 여기종이 발하는 발광의 규격화된 스펙트럼과, 에너지를 수수하는 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 곱의 적분값이 큰 조합에 있어서, 에너지 이동의 속도 계수가 커지는 것이 알려져 있다. 바꾸어 말하면, 여기종의 규격화된 발광과 발광성의 유기 화합물의 흡수의 중첩이 클수록, 에너지 이동이 일어나기 쉽다는 것이 알려져 있다.
본 실시형태에 예시하는 발광층은 호스트 재료인 제 1 유기 화합물 A와 제 2 유기 화합물 B의 여기 착체를 일으켜, 전자와 정공의 재결합에 의해 생기는 에너지가 대략 동일한 상태(에너지 상태 E1)에 집약되어 있다. 따라서, 에너지 상태 E1로부터의 발광 스펙트럼에 대하여 중첩이 큰 흡수 스펙트럼을 가지는 재료를 발광성의 유기 화합물에 선택하여 이용함으로써, 대략 동일한 상태로 집약된 에너지를 발광성의 유기 화합물에 효율적으로 이동할 수 있다. 또한, 발광성의 유기 화합물에 발광 효율이 높은 재료를 선택하여 이용함으로써, 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지를 효율적으로 광으로 변환할 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다.
＜본 실시형태의 발광층에 이용할 수 있는 재료＞
호스트 재료인 제 1 유기 화합물에 게스트 재료로서 제 2 유기 화합물과 함께 발광성의 유기 화합물이 분산된 발광층을 구비하고, 이 발광층에 주입된 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지가, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 여기 착체를 거쳐, 발광성의 유기 화합물이 발광에 이르는 구성에 사용할 수 있는 재료를 이하에 예시한다.
호스트 재료인 제 1 유기 화합물과, 여기 상태의 제 1 유기 화합물과 여기 착체를 일으키는 제 2 유기 화합물의 조합으로서는, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 트랩성 화합물)과, 홀을 받기 쉬운 화합물(정공 트랩성 화합물)의 조합이 바람직하다. 하지만, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 조합은 이것들에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 조합으로서, 이 여기 착체의 발광 스펙트럼이 호스트 재료에 분산하는 발광성의 유기 화합물의 흡수 스펙트럼과 중첩되는 부분이 크고, 이 여기 착체의 발광 스펙트럼의 피크가 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 피크보다 장파장이면 좋다.
또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 홀을 받기 쉬운 화합물로 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의해 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다는 점을 주목하라. 즉, 그 혼합비에 의해, 발광층 내의 정공과 전자의 재결합 확률을 높여, 발광 효율을 높이는 최적의 밸런스를 설계할 수 있다는 점도, 본 발명의 일 양태의 특징의 하나이다. 이 캐리어 밸런스의 관점과 여기 착체를 형성시키는 관점으로부터, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 비율은 두드러지게 다르지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 1 유기 화합물：제 2 유기 화합물 = 1：9∼9：1의 범위가 바람직하다.
전자를 받기 쉬운 화합물로서는, 예를 들면, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2mDBTPDBq-II), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：7mDBTPDBq-II), 및, 6-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：6mDBTPDBq-II) 등의 벤조퀴녹살린 유도체를 들 수 있다.
홀을 받기 쉬운 화합물로서는, 예를 들면, 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBA1BP), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCN1), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭：1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭：DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭：PCA2B), N-(9,9-다이메틸-2-N',N'-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭：DPNF), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트리아민(약칭：PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭：PCASF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭：DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭：YGA2F), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(TPD), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：DPAB), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-아미노]-9H-플루오렌-7-일}-페닐아민(약칭：DFLADFL), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCA1), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭：DNTPD), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzTPN2), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭：PCzPCA2) 등의 방향족 아민이나 카바졸 유도체를 들 수 있다.
발광성의 유기 화합물로서는 인광성 화합물이 바람직하고, 유기 금속 착체 중에서도 이리듐 착체가 더욱 바람직하다. 상술한 펠스터 기구에 의한 에너지 이동을 고려하면, 인광성 화합물의 가장 장파장 측에 위치하는 흡수대의 몰 흡광 계수는 2000 M-1·cm-1 이상이 바람직하고, 5000 M-1·cm-1 이상이 더욱 바람직하다.
큰 몰 흡광 계수를 가지는 발광성의 유기 화합물로서는, 예를 들면, 비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-Me)2(dpm)])이나, (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(dppm)2(acac)]) 등을 들 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 이리듐 착체(실시형태 2 참조)는 적합하고, 예를 들면 (아세틸아세토나토)비스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbppm)2(acac)]) 등이 바람직하다.
이상과 같이, 호스트 재료인 제 1 유기 화합물에 게스트 재료로서 제 2 유기 화합물과 발광성의 유기 화합물이 분산된 발광층을 구비하고, 이 발광층에 주입된 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지가 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 여기 착체를 거쳐, 발광성의 유기 화합물의 발광에 이르는 구성을 발광층에 구비하는 발광 소자를 제작할 수 있다.
본 실시형태에 예시한 발광 소자는 이 발광층에 주입된 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지를, 대략 동일한 상태로 집약하고 나서 발광성의 유기 화합물로 이동한다. 그 결과, 호스트 재료로부터 발광성의 유기 화합물에 효율 좋게 에너지를 이동할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 양태의 발광 효율이 높은 인광성 유기 금속 착체를 이용함으로써, 전자와 정공의 재결합에 의해 생긴 에너지를 효율적으로 광으로 변환할 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층에 적용된 발광 소자를 이용한 발광 장치에 대하여 도 4, 및 도 5를 참조하여 설명한다. 구체적으로는, 액티브 매트릭스형 및 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 대하여 설명한다.
＜액티브 매트릭스형의 발광 장치＞
액티브 매트릭스형의 발광 장치에 적용한 경우의 구성을 도 4의 (A) 및 (B)에 나타낸다. 또한, 도 4(A)는 발광 장치의 상면도, 도 4(B)는 도 4(A)를 A-B 및 C-D로 절단한 단면도이다.
액티브 매트릭스형의 발광 장치(1400)는 구동 회로부(소스측 구동 회로)(1401), 화소부(1402), 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(1403), 밀봉 기판(1404), 실재(1405)를 구비한다(도 4(A) 참조). 또한, 실재(1405)로 둘러싸인 내측은 공간(1407)으로 되어 있다는 점을 주목하라(도 4(B) 참조).
발광 장치(1400)는 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(1409)를 통하여, 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다는 점을 주목하라. 본 명세서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 발광 장치(1400)의 구성에 대하여 도 4(B)에 나타내는 단면도를 이용하여 설명한다. 발광 장치(1400)는 소자 기판(1410) 위에도 나타난 소스측 구동 회로(1401)를 포함하는 구동 회로부 및, 도시한 화소를 포함하는 화소부(1402)를 구비한다. 또, 소스측 구동 회로(1401) 및 게이트측 구동 회로(1403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 리드 배선(1408)을 구비한다.
또한, 본 실시형태에서는 소스측 구동 회로(1401)가 n채널형 TFT(1423)와 p채널형 TFT(1424)를 조합한 CMOS 회로를 포함하는 구성에 대하여 예시하지만, 구동 회로는 이 구성으로 한정되지 않고, 여러 가지의 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 구성해도 좋다는 점을 주목하라. 비록, 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또, 화소부(1402)는 본 발명의 일 양태의 발광 소자를 이용하여 구성한다. 화소부(1402)는 스위칭용 TFT(1411)와, 전류 제어용 TFT(1412)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(1413)을 포함하는 복수의 화소를 가진다. 화소부(1402)에는, 예를 들면 실시형태 1에 예시한 발광 소자를 적용할 수 있다. 구체적으로는, 화소부(1402)가 구비하는 발광 소자의 각각에, 스위칭용의 TFT를 형성하는 구성으로 하면 좋다. 또한, 격벽(1414)이 제 1 전극(1413)의 단부를 덮어 형성되어 있음을 주목하라. 여기서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 이용하여 형성한다.
또, 격벽(1414)의 상단부 또는 하단부에는, 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 격벽(1414)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴 수지를 이용한 경우, 격벽(1414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm∼3μm)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또, 격벽(1414)으로서 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형, 혹은 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형을 모두 사용할 수 있다.
발광 장치(1400)는 제 1 전극(1413) 위에 제 2 전극(1417)을 가지고, 제 1 전극(1413)과 제 2 전극(1417)의 사이에 EL층(1416)이 형성되어, 발광 소자(1418)를 구성하고 있다. 발광 소자(1418)의 구성으로서는, 예를 들면 실시형태 1에 예시한 발광 소자를 적용할 수 있다.
본 실시형태에 예시하는 발광 장치(1400)는 소자 기판(1410), 밀봉 기판(1404), 및 실재(1405)로 둘러싸인 공간(1407)에 본 발명의 일 양태의 발광 소자(1418)를 밀봉하는 구조로 되어 있다. 또한, 공간(1407)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재(1405)로 충전되는 경우도 있다. 또, 건조제 등 불순물의 흡착재를 제공해도 좋다.
실재(1405) 및 밀봉 기판(1404)은 대기 중의 불순물(예를 들면 수분이나 산소)을 가능한 한 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 밀봉 기판(1404)에 이용하는 재료로서는 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스터 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 그 예로 들 수 있다. 실재(1405)로서는 대표적으로는 에폭시계 수지를 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 본 발명의 일 양태의 액티브 매트릭스형의 발광 장치는 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자를 구비한다. 이 인광성 유기 금속 착체는 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 질소 원자를 가지는 6원 고리의 복소 방향 고리와 이리듐 또는 백금을 가지고 있고, 이 질소 원자가 이리듐 또는 백금에 배위하여, 오르토 메탈화된 아릴기가 이 질소 원자의 α탄소 원자에 결합되고, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기의 어느 하나를 치환기로서 구비한다. 따라서, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 발광 장치를 제공할 수 있다.
＜패시브 매트릭스형의 발광 장치＞
다음에, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 적용한 경우의 구성을 도 5(A)와 도 5(B)에 나타낸다. 도 5(A)는 발광 장치를 나타내는 사시도, 도 5(B)는 도 5(A)를 X-Y로 절단한 단면도이다.
패시브 매트릭스형의 발광 장치(2500)는 기판(2501) 위에 제 1 전극(2502)을 구비한다. 또, 절연층(2505)이 제 1 전극(2502)의 단부를 덮어 형성되어 있고, 격벽층(2506)이 절연층(2505) 위에 형성되어 있다.
발광 장치(2500)는 본 발명의 일 양태의 발광 소자를 이용하여 형성되어 있다. 이 발광 소자는 예를 들면 실시형태 1에 예시한 구성을 적용할 수 있다. 제 1 전극(2502) 위에 제 2 전극(2503)을 가지고, 제 1 전극(2502)과 제 2 전극(2503)의 사이에 EL층(2504)이 형성되어, 발광 소자를 구성하고 있다.
격벽층(2506)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 한쪽의 측벽과의 간격이 좁아지는 듯한 경사를 가진다. 즉, 격벽층(2506)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이며, 바닥변(절연층(2505)의 면방향과 같은 방향을 향하여, 절연층(2505)과 접하는 변)이 윗변(절연층(2505)의 면방향과 같은 방향을 향하여, 절연층(2505)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(2506)을 형성함으로써, 크로스토크(crosstalk) 등에 기인한 발광 소자의 불량을 막을 수 있다.
상술한 본 발명의 일 양태의 패시브 매트릭스형의 발광 장치는 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자를 구비한다. 이 인광성 유기 금속 착체는 피리딘 또는 단고리 다이아진 등의 질소 원자를 가지는 6원 고리의 복소 방향 고리와 이리듐 또는 백금을 가지고 있고, 이 질소 원자가 이리듐 또는 백금에 배위하여, 오르토 메탈화된 아릴기가 이 질소 원자의 α탄소 원자에 결합되고, 이 6원 고리의 복소 방향 고리, 또는 이 아릴기가 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기의 어느 하나를 치환기로서 구비한다. 따라서, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 5)
본 실시형태는, 도 6의 (A) 내지 (E)를 참조하여, 발광 장치를 각각 탑재한 전자기기의 예들을 보여준다. 이 발광 장치는 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자를 이용한다.
발광 장치를 적용한 전자기기로서 예를 들면, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대전화기(휴대전화, 휴대전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이러한 전자기기의 구체적인 예를 도 6의 (A) 내지 (E)에 나타낸다.
도 6(A)은 텔레비전 장치의 일례를 나타낸다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 표시부(7103)에 의해, 영상을 표시하는 것이 가능하고, 발광 장치를 표시부(7103)에 이용할 수 있다. 또, 여기서는 스탠드(7105)에 의해 하우징(7101)이 지지된다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모콘 조작기(7110)에 의해 행할 수 있다. 리모콘 조작기(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의해, 채널이나 음량의 조작을 행할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또, 리모콘 조작기(7110)에 이 리모콘 조작기(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기나 모뎀 등을 갖춘 구성으로 하는 점을 주목하라. 수신기에 의해 일반의 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 한방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 혹은 수신자 사이끼리 등)의 정보통신을 행하는 것도 가능하다.
도 6(B)은 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 발광 장치를 그 표시부(7203)에 이용하여 제작된다.
도 6(C)는 휴대형 유기기(game machine)이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되어 있고, 연결부(7303)에 의해, 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는 표시부(7304)가 내장되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또, 도 6(C)에 나타내는 휴대형 유기기는 그 외, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경도, 진동, 냄새나 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비하고 있다. 물론, 휴대형 유기기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽 모두, 또는 한쪽에 발광 장치를 이용하고 있으면 좋고, 그 외 부속설비가 적절히 설치된 구성으로 할 수 있다. 도 6(C)에 나타내는 휴대형 유기기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하고 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 유기기와 무선 통신을 행하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 6(C)에 나타내는 휴대형 유기기가 가지는 기능은 이것에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있음을 주목하라.
도 6(D)은 휴대전화기의 일례를 나타낸다. 휴대전화기(7400)는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 이용하여 제작됨을 주목하라.
도 6(D)에 나타내는 휴대전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 정보를 입력할 수 있다. 또, 전화를 걸거나, 혹은 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 첫번째는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이다. 두번째는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세번째는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시＋입력 모드이다.
예를 들면, 전화를 걸거나 혹은 메일을 작성하는 경우는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또, 휴대전화기(7400) 내부에, 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 형성함으로써, 휴대전화기(7400)의 방향(휴대전화기가 풍경 모드 또는 초상화 모드에 관해 세로로 또는 가로로 놓여 있는지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또, 화면 모드의 전환은 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의해 행하게 된다. 또, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터 신호라면 화면 모드가 표시 모드로 전환된다. 화상 신호가 텍스트 데이터의 신호라면 화면 모드가 입력 모드로 전환한다.
또, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서에 의해 검출되는 신호를 검지하여, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드에서 표시 모드로 전환하도록 제어해도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들면, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 손바닥 지문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 행할 수 있다. 또, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 제공함으로써, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 6(E)은 조명 장치의 일례를 나타낸다. 조명 장치(7500)는 하우징(7501)에 광원으로서 본 발명의 일 양태의 발광 장치(7503a) 내지 발광 장치 (7503d))가 내장되어 있다. 조명 장치(7500)는 천정이나 벽 등에 부착시킬 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태의 발광 장치는 발광 패널이 박막 형상이다. 따라서, 곡면을 가지는 기체(基體)에 붙임으로써, 곡면을 가지는 발광 장치로 할 수 있다. 또, 그 곡면을 가지는 하우징에 그 발광 장치를 배치함으로써, 곡면을 가지는 전자 기기 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또, 본 발명의 일 양태의 전자기기는 발광 효율이 높은 발광 소자를 이용하고 있기 때문에, 소비 전력이 낮다.
또한, 본 실시형태는 본 명세서에서 나타내는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태는, 도 7의 (A) 및 (B)를 참조하여, 각각 발광 장치가 탑재된 조명 장치들의 예들을 보여준다. 이 발광 장치는 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자를 이용한다.
본 발명의 일 양태에서는, 발광부가 곡면을 가지는 조명 장치를 실현할 수도 있다.
본 발명의 일 양태는, 자동차의 조명에도 적용할 수 있고, 예를 들면, 계기반이나, 천정 등에 조명을 용이하게 설치할 수도 있다.
도 7(A)에서는, 본 발명의 일 양태를 적용한, 실내의 천정에 형성하는 조명 장치(901), 벽면에 형성하는 조명 장치(904) 및 탁상 조명 기구(903)를 나타낸다. 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 이용할 수 있다.
도 7(B)에 다른 조명 장치의 예를 나타낸다. 도 7(B)에 나타내는 탁상 조명 장치는 조명부(9501), 지주(9503), 지지대(9505) 등을 포함한다. 조명부(9501)는 본 발명의 일 양태의 발광 장치를 포함한다. 이와 같이, 본 발명의 일 양태에서는, 곡면을 가지는 조명 장치를 실현할 수 있다.
[실시예 1]
본 발명의 일 양태의 발광 소자의 구성, 제작 방법 및 특성의 측정 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서 제작한 발광 소자의 구성을 도 8의 (A) 및 (B), 표 1 및 표 2를 이용하여 설명한다. 구체적으로는, 본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자에 대하여 설명한다.
＜발광 소자의 구성＞
도 8(A)에 제작한 발광 소자(1510)의 구성의 일례를 나타낸다. 발광 소자(1510)는 제 1 전극(1501)과 제 2 전극(1502)의 사이에 EL층(1503)을 가진다. 제 1 전극(1501)은 EL층(1503)이 발하는 광을 투과하고, 제 2 전극(1502)은 이 광을 반사한다.
본 실시예에서는, 유리 기판(1500) 위에 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(약칭：ITSO)막을 이용하여 제 1 전극(1501)을 형성하고, 그것을 양극으로 했다. 알루미늄막을 이용하여 제 2 전극(1502)을 형성하고, 음극으로 했다.
＜발광성의 유기 화합물을 포함하는 층의 구성＞
도 8(A)에 EL층(1503)의 구성을 나타낸다. EL층(1503)은 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1501) 위에 정공 주입층(1511), 정공 수송층(1512), 발광층(1513), 제 1 전자 수송층(1514a), 제 2 전자 수송층(1514b), 및 전자 주입층(1515)을 이 순으로 구비한다.
본 실시예에서는 상기의 구성을 가지는 발광 소자(1510) 중 발광층에 이용하는 발광성의 유기 화합물을 바꾸어 3 종류의 발광 소자를 제작했다. 구체적으로는, 본 발명의 일 양태의 발광 소자(발광 소자 1 및 발광 소자 2라고 함)와, 발광 소자의 효과를 대비하여 나타내기 위한 비교 소자(비교 소자)를 제작했다. 제작한 소자의 상세한 구조를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00033
또, 본 발명의 일 양태의 발광 소자는 발광층(1513)을 2층의 적층체로 하는 발광 소자도 포함한다(도 8(B) 참조). 구체적으로는, 본 발명의 일 양태의 발광 소자는 정공 수송층에 접하는 제 1 발광층(1513a)과, 제 1 전자 수송층(1514a)에 접하는 제 2 발광층(1513b)을 발광층(1513)이 구비하는 구성도 포함한다. 본 실시예에서는 발광층(1513)을 2층의 적층체로 하는 발광 소자(발광 소자 3이라고 함)도 제작했다. 발광 소자 3의 상세한 사항을 표 2에 나타낸다.
Figure pct00034
또, 본 실시예에 이용하는 일부의 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[구조식]
Figure pct00035
(발광 소자 1의 제작)
다음에, 발광 소자 1의 제작에 대하여 설명한다.
먼저, 유리 기판(1500) 위에 스퍼터링법을 이용하여 투광성을 가지는 도전막을 형성했다. 본 실시예에서는, 110 nm의 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(약칭：ITSO)막을 형성했다.
투광성을 가지는 도전막 위에 개구부를 가지는 격벽을 형성하고, 제 1 전극의 면적을 2 mm×2 mm로 했다.
다음에, 제 1 전극이 형성된 면을 하방을 향하여, 유리 기판(1500)을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 진공 증착 장치를 10-4 Pa 정도까지 감압했다.
다음에, 정공 주입층(1511)을 제 1 전극 위에 형성했다. 정공 주입층(1511)은 1,3,5-트라이(다이벤조티오펜-4-일)-벤젠(약칭：DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층을 이용했다. 복합 재료를 포함하는 층의 막 두께는 40 nm로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은 중량비로 2：1( = DBT3P-II：산화 몰리브덴)이 되도록 조절했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원을 이용하여, 복수의 재료를 동시에 증착하는 방법을 가리킴을 주목하라.
다음에, 정공 수송층(1512)을 정공 주입층(1511) 위에 형성했다. 정공 수송층(1512)은 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, BPAFLP를 20 nm의 막 두께가 되도록 성막했다.
다음에, 발광층(1513)을 정공 수송층(1512) 위에 형성했다. 발광층(1513)은 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2mDBTPDBq-II), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBA1BP) 및 Ir(nbppm)2(acac)(endo-, exo- 혼합물)를 40 nm의 막 두께가 되도록 공증착하여 형성했다. 2mDBTPDBq-II 및 PCBA1BP 및 Ir(nbppm)2(acac)의 중량비는 0.8：0.2：0.05( = 2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(nbppm)2(acac))가 되도록 증착 레이트를 조정했다.
다음에, 전자 수송층을 발광층(1513) 위에 형성했다. 전자 수송층은 제 1 전자 수송층(1514a)과 제 2 전자 수송층(1514b)으로 이루어진다. 또한, 제 1 전자 수송층(1514a)으로서 2mDBTPDBq-II를 10 nm, 그 위에 제 2 전자 수송층(1514b)으로서 BPhen을 20 nm의 막 두께가 되도록 성막했다.
다음에, 전자 주입층(1515)을 제 2 전자 수송층(1514b) 위에 형성했다. 전자 주입층(1515)으로서 LiF를 1 nm의 막 두께가 되도록 증착했다.
마지막으로, 제 2 전극(1502)을 전자 주입층(1515) 위에 형성했다. 제 2 전극(1502)은 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, 알루미늄(Al)을 200 nm의 막 두께가 되도록 증착했다.
이상에 의해 얻어진 발광 소자 1을 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉했다.
다음에, 이 발광 소자 1의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였음을 주목하라.
(발광 소자 2의 제작)
다음에, 발광 소자 2의 제작에 대하여 설명한다.
발광 소자 2는 발광층(1513)에 이용하는 발광성의 유기 화합물의 농도를 제외하고, 상술한 발광 소자 1과 같은 재료, 방법, 및 조건을 이용하여 제작했다. 따라서, 같은 구성을 가지는 부분을 제작하는 상세한 사항에 대해서는, 발광 소자 1의 기재를 참작하여, 구성이 다른 발광층(1513)의 제작만을 이하에 설명한다.
발광 소자 2의 발광층(1513)은 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 Ir(nbppm)2(acac)를 40 nm의 막 두께가 되도록 공증착하여 형성했다. 2mDBTPDBq-II 및 PCBA1BP 및 Ir(nbppm)2(acac)의 중량비는 0.8：0.2：0.01( = 2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(nbppm)2(acac))가 되도록 증착 레이트를 조정했다.
이 발광 소자 2의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
(발광 소자 3의 제작)
다음에, 발광 소자 3의 제작에 대하여 설명한다.
발광 소자 3은, 발광층(1513)을 2층의 적층체로 하는 구성과 그것에 이용하는 발광성의 유기 화합물의 종류와 농도를 제외하고, 상술한 발광 소자 1과 같은 재료, 방법, 및 조건을 이용하여 제작했다. 따라서, 같은 구성을 가지는 부분의 제작의 상세한 사항에 대해서는, 발광 소자 1의 기재를 참작하여, 구성이 다른 발광층(1513)의 제작을 이하에 설명한다.
발광 소자 3의 발광층(1513)은 제 1 발광층(1513a)과 제 2 발광층(1513b)을 구비하고, 모두 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토)]이리듐(III)(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbmppm)2(acac)])를 공증착하여 형성했다. 발광층(1513)의 막 두께는 20 nm였다. 단, 제 1 발광층(1513a)은 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 Ir(nbmppm)2(acac)의 중량비가 0.8：0.2：0.05( = 2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(nbmppm)2(acac))가 되도록 증착 레이트를 조정했음을 주목하라. 또, 제 2 발광층(1513b)은 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 Ir(nbmppm)2(acac)의 중량비가 0.8：0.2：0.01( = 2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(nbmppm)2(acac))가 되도록 증착 레이트를 조정했다.
이 발광 소자 3의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였음을 주목하라.
(비교 소자의 제작)
다음에, 비교 소자의 제작에 대하여 설명한다.
비교 소자는, 발광층(1513)에 이용하는 발광성의 유기 화합물을 제외하고, 상술한 발광 소자 1과 같은 재료, 방법, 및 조건을 이용하여 제작했다. 따라서, 같은 구성을 가지는 부분의 제작의 상세한 사항에 대해서는, 발광 소자 1의 기재를 참작하여, 구성이 다른 발광층(1513)의 제작만을 이하에 설명한다.
비교 소자의 발광층(1513)은 2mDBTPDBq-II, PCBA1BP 및 (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tBuppm)2(acac)])을 공증착하여 형성했다. 발광층의 막 두께는 40 nm였고, 2mDBTPDBq-II 및 PCBA1BP 및 Ir(tBuppm)2(acac)의 중량비는 0.8：0.2：0.05(=2mDBTPDBq-II：PCBA1BP：Ir(tBuppm)))가 되도록 증착 레이트를 조정했다.
이 비교 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였음을 주목하라.
(평가 결과)
발광 소자 1, 발광 소자 2 및 비교 소자의 각각의 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 9에, 휘도-전압 특성을 도 10에, 색도를 도 11에 나타낸다.
발광 소자 1은 휘도 1000cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표가 (x = 0.46, y = 0.53)이고, 황녹색의 발광을 나타냈다. 또, 휘도 1000cd/m2일 때의 외부 양자 효율은 26.6%이며, 전압은 2.9 V, 전류 밀도는 1.2mA/cm2였다.
발광 소자 2는 휘도 1200cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표가 (x = 0.43, y = 0.56)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또, 휘도 1200cd/m2일 때의 외부 양자 효율은 26.9%이며, 전압은 2.9 V, 전류 밀도는 1.2mA/cm2였다.
또, 발광 소자 3의 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 14에, 휘도-전압 특성을 도 15에, 색도를 도 16에 나타낸다.
발광 소자 3은 휘도 855cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표가 (x = 0.44, y = 0.55)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또, 휘도 855cd/m2일 때의 외부 양자 효율은 27.8%이며, 전압은 2.8V, 전류 밀도는 0.86mA/cm2였다.
비교 소자는 휘도 1120cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.44, y = 0.55)이고, 녹색의 발광을 나타냈다. 또, 휘도 1120cd/m2일 때의 외부 양자 효율은 24.3%이며, 전압은 2.9 V, 전류 밀도는 1.28mA/cm2였다.
또, 발광 소자의 신뢰성을 시험했다. 신뢰성 시험은, 초기 휘도를 5000cd/m2로 설정하고, 전류 밀도를 일정하게 한 조건에서 발광 소자를 구동했을 때의 휘도의 경시 변화를 관측하여 행하였다. 초기 휘도를 100%로 하였을 경우, 각각 33.7 시간, 35.5 시간, 20.1 시간, 및 34.0 시간 후, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 발광 소자 3, 및 비교 소자의 휘도가 90% 미만으로 되었다. 따라서, 모두 양호한 신뢰성을 구비하고 있었다.
본 실시예로 제작한 발광 소자는 모두 지극히 높은 외부 양자 효율로 발광했다. 특히, 발광 소자 1, 발광 소자 2 및 발광 소자 3은 비교 소자에 비해 발광 효율이 높은 것으로 나타났다. 또, 각 발광 소자가 낮은 전압으로 구동될 수 있고, 높은 신뢰성을 구비하고 있는 것으로 나타났다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 인광성 유기 금속 착체가 한쌍의 전극에 협지된 EL층에 적용된 발광 소자는 발광 효율이 높다.
이러한 효과를 얻는 이유는 다음과 같다. 금속의 배위자에 결합된 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기가, 공명 효과에 의한 발광 파장의 장파장화를 일으키지 않고, 그 유발 효과에 의해 이 배위자에 전자를 공여한다. 전자가 공여된 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자 흡수 계수가 높고, 따라서 호스트 재료에 분산하여 이용하면, 이 호스트 재료로부터 효율적으로 에너지를 수용할 수 있다. 또는, 부피가 큰 치환기인 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 또는 아다만틸기를 가지는 배위자를 구비하는 인광성 유기 금속 착체는 분자간 거리가 멀어지기 때문에 회합하지 않고, 농도 소광하기 어렵다.
[실시예 2]
본 발명의 일 양태의 인광성 유기 금속 착체의 합성 및 특성의 측정 결과에 대하여 설명한다.
(합성예 1)
본 합성예에서는, 실시형태 2의 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체, [Ir(nbppm)2(acac)](endo-, exo- 혼합물)의 합성예를 구체적으로 예시한다. [Ir(nbppm)2(acac)]의 구조를 이하에 나타낸다.
[Ir(nbppm)2(acac)]
Figure pct00036
≪스텝 1；4-클로로-6-페닐피리미딘의 합성≫
4,6-다이클로로피리미딘 3.35 g과 페닐 보론산 3.02 g, 트라이사이클로 헥실 포스핀(약칭：PCy3) 1.7 mL, 탄산 세슘 14.7 g, 트리스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭：Pd2(dba)3) 0.31 g, 다이옥산 30 mL를 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 내부를 아르곤 치환했다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45 GHz 120 W)를 60분간 조사함으로써 가열하여, 반응시켰다. 이 반응 용액의 용매를 증류 제거하여, 얻어진 잔사(殘渣)를 다이클로로메탄과 헥산의 혼합 용매(체적비 1:1)를 전개 용매로 하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 4-클로로-6-페닐피리미딘을 얻었다(옅은 황색 분말, 수율 34%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 1의 합성 스킴을 하기 (a-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(a-1)]
Figure pct00037
≪스텝 2；4-(2-노보닐)-6-페닐피리미딘(endo-, exo- 혼합물)(약칭：Hnbppm)의 합성≫
exo-2-브로모노보난 2.99 g과 마그네슘 0.50 g, 테트라하이드로퓨란(THF) 10 mL를 반응 용기에 넣어, 이 반응 용기에 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 10분간 조사함으로써 가열하여, 그리냐르 시약을 조정했다. 상기 스텝 1에서 얻은 4-클로로-6-페닐피리미딘 5.02 g과 THF 30mL를 혼합하여, -15℃에서 교반하면서, 얻어진 그리냐르 시약을 첨가하였다. 또한 [1,2-비스(다이페닐포스피노)에탄]니켈(II)다이클로라이드(약칭：Ni(dppe)Cl2) 30 mg을 첨가하여, 그 혼합물의 온도가 실온까지 증가했다. 이 반응 용액에 염화 암모늄 수용액을 더하여, 유기층을 초산 에틸로 추출했다. 얻어진 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 헥산과 초산 에틸의 혼합 용매(체적비 5:1)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 목적의 피리미딘 유도체 Hnbppm을 얻었다(황색 유상물, 수율 43%). 스텝 2의 합성 스킴을 하기 (b-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(b-1)]
Figure pct00038
≪스텝 3；다이-μ-클로로-비스{비스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)}(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbppm)2Cl]2)의 합성≫
2-에톡시에탄올 15 mL와 물 5 mL, 상기 스텝 2에서 얻은 Hnbppm 0.83 g, 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 0.49 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 30분간 조사하여 반응시켰다. 반응 용액을 여과하여, 얻어진 여과물을 에탄올로 세정하여, 복핵착체 [Ir(nbppm)2Cl]2를 얻었다(갈색 분말, 수율 74%). 스텝 3의 합성 스킴을 하기 (c-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(c-1)]
Figure pct00039
≪스텝 4；Ir(nbppm)2(acac)(endo-, exo- 혼합물)의 합성≫
2-에톡시에탄올 20 mL, 상기 스텝 3에서 얻은 복핵착체 [Ir(nbppm)2Cl]2 0.89 g, 아세틸아세톤 0.19 mL, 탄산나트륨 0.65 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 30분간 조사하여 반응시켰다. 반응 용액을 여과하여, 얻어진 여과물을 물, 다음에 에탄올, 다음에 헥산으로 세정했다. 여과물을 다이클로로메탄에 용해하여, 셀라이트(Celite)(와코 준야쿠 공업 주식회사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd), 카탈로그 번호：531-16855)를 여과 보조제로서 여과했다. 여과액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 다이클로로메탄과 초산 에틸의 혼합 용매(체적비 50:1)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 본 발명의 일 양태에 따른 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)2(acac)]를 오렌지색 분말로서 얻었다(수율 54%). 스텝 4의 합성 스킴을 하기 (d-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(d-1)]
Figure pct00040
상기 스텝 4에서 얻어진 오렌지색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 또, 1H-NMR 차트를 도 12에 나타낸다. 또한, 얻어진 오렌지색 분말은 endo체와 exo체의 시그널이 혼재하고, 1H-NMR에서 분리할 수 없었음을 주목하라. 따라서, 케미컬 시프트값은 이들 혼합물의 것을 기술한다. 이 결과로부터, 본 합성예 1에서, 상술한 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)2(acac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.24-1.51, 1.61-2.06, 2.07, 2.48, 2.69, 3.03, 3.56, 5.24, 6.34, 6.74-6.86, 7.64, 8.99.
다음에, [Ir(nbppm)2(acac)]의 다이클로로메탄 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 「흡수 스펙트럼」이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정했다. 흡수 스펙트럼의 측정에는, 자외 가시 분광 광도계((주)일본분광(JASCO Corporation)제 V550형)을 이용하여 다이클로로메탄 용액(0.105mmol/L)을 석영 셀에 넣어 실온에서 측정을 행하였다. 또, 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계((주)하마마츠 포토닉스(Hamamatsu Photonics Corporation)제 FS920)를 이용하여 탈기한 다이클로로메탄 용액(0.105mmol/L)을 석영 셀에 넣어 실온에서 측정을 행하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 13에 나타낸다. 도 13에서, 횡축은 파장, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또, 도 13에서 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 또한, 도 13에 나타내는 흡수 스펙트럼은 다이클로로메탄 용액(0.105mmol/L)을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼으로부터, 다이클로로메탄만을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타냄을 주목하라.
도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)2(acac)]는 547 nm에 발광 피크를 가지고 있고 다이클로로메탄 용액으로부터는 황녹색의 발광이 관측되었다.
(합성예 2)
본 합성예에서는, 실시형태 2의 구조식(108)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체, 트리스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbppm)3])의 합성예를 나타낸다. [Ir(nbppm)3]의 구조를 이하에 나타낸다.
[[Ir(nbppm)3]]
Figure pct00041
《트리스[4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbppm)3])의 합성》
복핵착체 [Ir(nbppm)2Cl]2 1.24g, 4-(2-노보닐)-6-페닐피리미딘(약칭：Hnbppm) 0.53g, 탄산칼륨 1.18g, 페놀 10g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 30분간 조사하여 반응시켰다. 반응물에 메탄올을 더해 여과했다. 얻어진 여과물을 물, 다음에 메탄올로 세정했다. 여과물을 다이클로로메탄에 용해하고, 다이클로로메탄을 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 본 발명의 일 양태에 따른 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)3]을 황색 분말로서 얻었다(수율 36%). 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (d-2)에 나타낸다.
[합성 스킴(d-2)]
Figure pct00042
상기 스텝에서 얻어진 황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 또, 1H-NMR 차트를 도 17에 나타낸다. 또한, 얻어진 황색 분말에는 endo체와 exo체의 시그널이 혼재하고, 1H-NMR에 있어서 분리할 수 없었음을 주목하라. 케미컬 시프트값은 혼합물로서 기술한다. 이 결과로부터, 본 합성예 2에 있어서, 상술한 구조식(108)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)3]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.18-1.72, 1.86-1.96, 2.38-2.50, 2.61, 2.84, 3.31, 6.78-6.85, 6.87-6.96, 7.61, 7.74, 8.14-8.24.
다음에,[Ir(nbppm)3]의 다이클로로메탄 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정했다. 측정은[Ir(nbppm)2(acac)]의 경우와 같은 장치, 방법, 조건하에서 행하였다. 단, 샘플의 농도는 0.085mmol/L로 했다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 18에 나타낸다. 도 18에서, 횡축은 파장, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또, 도 18에서 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbppm)3]는 541 nm에 발광 피크를 가지고 있고, 다이클로로메탄 용액으로부터는 황녹색의 발광이 관측되었다.
또, Ir(nbppm)3의 인광 양자 수율(Φ)을, 탈기한 톨루엔 용액 중에서 측정했다. 인광 양자 수율의 측정에는 절대 양자 수율 측정 장치(하마마츠 포토닉스사제 C9920-02)를 이용하여 실온에서 측정을 행하였다. Ir(nbppm)3의 농도를 0.01mmol/L로 했다. Ir(nbppm)3의 인광 양자 수율Φ은 0.76이었다. 이 결과로부터, Ir(nbppm)3은 용액 중 높은 효율로 인광을 발하는 재료인 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체 Ir(nbppm)3의 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리는 치환기 R1로서 노보닐기를 구비하지만, 노보닐기 대신에 치환기 R1에 터셔리 부틸기(tertiary butyl)를 구비하는 유기 금속 착체 Ir(tBuppm)3의 인광 양자 수율은 0.61임을 주목하라.
치환기 R1이 노보닐기이면, 전자가 이리듐에 배위하는 피리미딘 고리에, 유발 효과에 의해 보다 강하게 공여된다. 그 결과, 본 발명의 일 양태의 유기 금속 착체 Ir(nbppm)3은 높은 효율 인광을 발한다.
(합성예 3)
본 합성예에서는, 실시형태 2의 구조식(111)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체, [Ir(nbmppm)2(acac)](endo-, exo- 혼합물)의 합성예를 나타낸다. [Ir(nbmppm)2(acac)])의 구조를 이하에 나타낸다.
[Ir(nbmppm)2(acac)]
Figure pct00043
《스텝 1；4-클로로-5-메틸-6-페닐피리미딘의 합성》
4,6-다이클로로-5-메틸피리미딘 4.9 g과 페닐 보론산 3.7 g, PCy3 2.3 mL, 탄산 세슘 20 g, Pd2(dba)3 0.41 g, 다이옥산 40 mL를, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 내부를 아르곤 치환했다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45 GHz 300 W)를 100분간 조사함으로써 가열하여, 반응시켰다. 이 반응 용액의 용매를 증류 제거하여, 얻어진 잔사를 다이클로로메탄과 헥산의 혼합 용매(체적비 7:3)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 4-클로로-5-메틸-6-페닐피리미딘을 얻었다(황색 유상물, 수율 37%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(Milestone General사제 MicroSYNTH)를 이용했음을 주목하라. 스텝 1의 합성 스킴을 하기 (a-3)에 나타낸다.
[합성 스킴(a-3)]
Figure pct00044
《스텝 2；5-메틸-4-(2-노보닐)-6-페닐피리미딘(endo-, exo- 혼합물)(약칭：Hnbmppm)의 합성》
exo-2-브로모노보난 4.2 g과 마그네슘 0.70 g, THF 12mL를 반응 용기에 넣고, 이 반응 용기에 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 10분간 조사함으로써 가열하여, 그리냐르 시약을 조정했다. 이후, 상기 스텝 1에서 얻은 4-클로로-5-메틸-6-페닐피리미딘 2.3 g과 THF 20mL를 혼합하여, -20℃에서 교반하면서, 얻어진 그리냐르 시약을 첨가하였다. 또한 Ni(dppe)Cl2 40mg을 첨가하고, 그 혼합물의 온도를 실온까지 증가시켰다. 이 반응 용액에 염화 암모늄 수용액을 더하여, 유기층을 초산 에틸로 추출했다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 다이클로로메탄과 초산 에틸의 혼합 용매(체적비 9:1)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 목적의 피리미딘 유도체 Hnbmppm을 얻었다(황색 유상물, 수율 17%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 2의 합성 스킴을 하기 (b-3)에 나타낸다.
[합성 스킴(b-3)]
Figure pct00045
《스텝 3；다이-μ-클로로-비스{비스[5-메틸-4-(2-노보닐)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)}(endo-, exo- 혼합물)(약칭：[Ir(nbmppm)2Cl]2)의 합성》
2-에톡시에탄올 15 mL와 물 5 mL, 상기 스텝 2에서 얻은 Hnbmppm 0.5 g, 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 0.28 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 30분간 조사하여 반응시켰다. 반응 용액을 여과하여, 얻어진 여과물을 에탄올로 세정하여, 복핵착체 [Ir(nbmppm)2Cl]2를 얻었다(황색 분말, 수율 63%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 3의 합성 스킴을 하기 (c-3)에 나타낸다.
[합성 스킴(c-3)]
Figure pct00046
《스텝 4；[Ir(nbmppm)2(acac)](endo-, exo- 혼합물)의 합성》
또한, 2-에톡시에탄올 20 mL, 상기 스텝 3에서 얻은 복핵착체 [Ir(nbmppm)2Cl]2 0.45 g, 아세틸아세톤 0.093 mL, 탄산나트륨 0.32 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 30분간 조사하여 반응시켰다. 반응 용액을 여과하여, 얻어진 여과물을 물, 다음에 에탄올, 다음에 헥산으로 세정하였다. 그 다음, 다이클로로메탄을 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 본 발명의 일 양태에 따른 유기 금속 착체 [Ir(nbmppm)2(acac)]를 황색 분말로서 얻었다(수율 40%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용했음을 주목하라. 스텝 4의 합성 스킴을 하기 (d-3)에 나타낸다.
[합성 스킴(d-3)]
Figure pct00047
상기 스텝 4에서 얻어진 황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 또, 1H-NMR 차트를 도 19에 나타낸다. 또한, 얻어진 황색 분말은 endo체와 exo체의 시그널이 혼재하고, 1H-NMR에서 분리할 수 없었음을 주목하라. 따라서, 케미컬 시프트값은 혼합물로서 기술한다. 이 결과로부터, 본 합성예 3에 있어서, 상술한 구조식(111)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbmppm)2(acac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.15-1.41, 1.47-1.51, 1.46-1.85, 2.14-2.68, 2.76, 3.23, 3.77, 5.21-5.25, 6.33-6.35, 6.70, 6.82, 7.87-7.90, 8.96-9.01.
다음에, [Ir(nbmppm)2(acac)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정했다. 측정은 [Ir(nbppm)2(acac)]의 경우와 같은 장치, 방법, 조건하에서 행하였다. 단, 샘플의 농도는 0.094mmol/L로 했다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 20에 나타낸다. 도 20에서 횡축은 파장, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또, 도 20에서 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(nbmppm)2(acac)]는 547 nm에 발광 피크를 가지고 있고, 다이클로로메탄 용액으로부터는 황녹색의 발광이 관측되었다.
(합성예 4)
본 합성예에서는, 실시형태 2의 구조식(128)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체, (아세틸아세토나토)비스[4-(1-아다만틸)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Admlppm)2(acac)])의 합성예를 나타낸다. [Ir(Admlppm)2(acac)])의 구조를 이하에 나타낸다.
[Ir(Admlppm)2(acac)]
Figure pct00048
《스텝 1；1-(1-아다만틸)-3-페닐-프로판-1,3-다이온의 합성》
아세트페논 14.50 g과 1-아다만탄카본산에틸 25.13 g, tert-부톡시나트륨 22 g, THF 60mL를, 환류관을 붙인 플라스크에 넣어 내부를 질소 치환했다. 이 반응 용기를 80℃에서 7시간 30분간 가열하여, 반응시켰다. 이 반응 용액에 희염산을 첨가하여, 톨루엔에서 추출했다. 얻어진 톨루엔 용액의 용매를 증류 제거하여, 얻어진 잔사를 다이클로로메탄과 헥산의 혼합 용매(체적비 9:1)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 1-(1-아다만틸)-3-페닐-프로판-1,3-다이온(무색 유상물, 수율 4%)을 얻었다. 스텝 1의 합성 스킴을 하기 (a-4)에 나타낸다.
[합성 스킴(a-4)]
Figure pct00049
《스텝 2；4-(1-아다만틸)-6-페닐피리미딘(약칭：HAdmlppm)의 합성》
다음에, 상기 스텝 1에서 얻은 1-(1-아다만틸)-3-페닐-프로판-1,3-다이온 1.39 g과 포름 아미드 2.22 g을 혼합하여, 그 혼합물에 마이크로파(2.45 GHz, 300 W)를 15분간 조사하여, 220℃에서 반응시켰다. 이 반응 용액을 희수산화 나트륨 수용액에 부어, 유기층을 초산 에틸로 추출했다. 얻어진 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 건조한 후의 용액을 여과했다. 이 용액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 다이클로로메탄과 초산 에틸의 혼합 용매(체적비 97:3)를 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 목적의 피리미딘 유도체 HAdm1ppm을 얻었다(적갈색 유상물, 수율 8%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(Milestone General사제 MicroSYNTH)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 2의 합성 스킴을 하기 (b-4)에 나타낸다.
[합성 스킴(b-4)]
Figure pct00050
《스텝 3；다이-μ-클로로-비스{비스[4-(1-아다만틸)-6-페닐피리미디나토]이리듐(III)}(약칭：[Ir(Admlppm)2Cl]2)의 합성》
2-에톡시에탄올 10 mL와 물 3 mL, 상기 스텝 2에서 얻은 HAdmlppm 0.12 g, 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 0.062 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 15분간 조사하여 반응시켰다. 반응 혼합물을 여과하여, 얻어진 여과물을 에탄올로 세정하여, 복핵착체 [Ir(Admlppm)2Cl]2를 얻었다(황색 분말, 수율 77%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 3의 합성 스킴을 하기 (c-4)에 나타낸다.
[합성 스킴(c-4)]
Figure pct00051
《스텝 4；[Ir(Admlppm)2(acac)]의 합성》
2-에톡시에탄올 20 mL, 상기 스텝 3에서 얻은 복핵착체 [Ir(Admlppm)2Cl]2 0.13 g, 아세틸아세톤 0.025 mL, 탄산나트륨 0.085 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz 120 W)를 15분간 조사하여 반응시켰다. 반응 혼합물을 여과하여, 얻어진 여과물을 물, 다음에 에탄올, 다음에 헥산으로 세정하였다. 그 다음, 다이클로로메탄을 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피(실리카 겔)로 정제하여, 본 발명의 유기 금속 착체 [Ir(Admlppm)2(acac)]를 황색 분말로서 얻었다(수율 86%). 또한, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 이용하여 수행했음을 주목하라. 스텝 4의 합성 스킴을 하기 (d-4)에 나타낸다.
[합성 스킴(d-4)]
Figure pct00052
상기 스텝 4에서 얻어진 황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 또, 1H-NMR 차트를 도 21에 나타낸다. 이 결과로부터, 본 합성예 4에서 상술한 구조식(128)으로 나타내어지는 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(Admlppm)2(acac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.78(s, 6H), 1.85(s, 6H), 2.12(s, 12H), 2.20(s, 6H), 5.25(s, 1H), 6.32(d, 2H), 6.76(t, 2H), 6.83(t, 2H), 7.66(m, 4H), 9.02(s, 2H).
다음에, [Ir(Admlppm)2(acac)]의 다이클로로메탄 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정했다. 측정은 [Ir(nbppm)2(acac)]의 경우와 같은 장치, 방법, 조건하에서 행하였다. 단, 샘플의 농도는 0.103mmol/L로 했다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 22에 나타낸다. 도 22에서 횡축은 파장, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또, 도 22에서 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 양태인 유기 금속 착체 [Ir(Admlppm)2(acac)]는 543 nm에 발광 피크를 가지고 있고, 다이클로로메탄 용액으로부터는 황녹색의 발광이 관측되었다.
(참고예 1)
상기 실시예에 이용한 BPAFLP의 합성에 대하여 구체적으로 설명한다. BPAFLP의 구조를 이하에 나타낸다.
[BPAFLP]
Figure pct00053
≪스텝 1：9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성≫
100 mL 삼구 플라스크에서, 마그네슘 1.2 g(50 mmol)과 다이에틸에테르 10 mL 중에 녹인 2-브로모바이페닐 12 g(50 mmol)을 천천히 반응시키고, 그 후 2.5 시간 가열 환류 교반하여 그리냐르 시약을 얻었다.
4-브로모벤조페논 10 g(40 mmol)과, 다이에틸에테르 100 mL를 500 mL의 삼구 플라스크에 넣었다. 여기에 먼저 합성한 그리냐르 시약을 천천히 적하한 후, 9시간 가열 환류 교반했다.
반응 후, 이 혼합물을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 초산 에틸 150 mL에 녹이고, 여기에 1N-염산을 산성이 될 때까지 더하여 2시간 교반했다. 이 혼합물의 유기층을 물로 세정하고, 황산마그네슘을 더하여 수분을 제거했다. 이 현탁액을 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 점성이 높은 물질을 얻었다.
500 mL의 가지형 플라스크에 이 점성이 높은 물질과, 빙초산 50 mL과, 염산 1.0 mL를 넣고, 질소 분위기 하, 130℃에서 1.5시간 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합물을 여과하여 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 물, 수산화 나트륨수, 물, 메탄올의 순으로 세정한 후 건조시켜, 목적물인 백색 분말을 수량 11 g, 수율 69%로 얻었다. 스텝 1의 합성 스킴(x-1)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(x-1)]
Figure pct00054
≪스텝 2：4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭：BPAFLP)의 합성≫
100 mL의 삼구 플라스크에, 9-(4-브로모 페닐)-9-페닐플루오렌 3.2 g(8.0 mmol), 4-페닐-다이페닐아민 2.0 g(8.0 mmol), 나트륨 tert-부톡시드 1.0 g(10 mmol), 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 23 mg(0.04 mmol)를 더하여, 삼구 플라스크 내의 분위기를 질소 치환했다. 그 후, 이 혼합물에 탈수 크실렌 20 mL를 더했다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 트라이(tert-부틸)포스핀(10 wt% 헥산 용액) 0.2 mL(0.1 mmol)를 더했다. 이 혼합물을 질소 분위기 하, 110℃에서 2시간 가열 교반하여, 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합물에 톨루엔 200 mL를 더하여 이 현탁액을 플로리실(Florisil)(와코 준야쿠 공업 주식회사, 카탈로그 번호：540-00135), 셀라이트를 통해 여과했다. 얻어진 여과액을 농축하여, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔：헥산 = 1：4)에 의한 정제를 행하였다. 얻어진 프랙션(fraction)을 농축하여, 아세톤과 메탄올을 혼합물에 더했다. 이 혼합물에 초음파를 가한 후, 결정을 석출시킨 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 4.1 g, 수율 92%로 얻었다. 또, 스텝 2의 합성 스킴(x-2)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(x-2)]
Figure pct00055
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 목적물의 Rf값(전개 용매 초산 에틸：헥산 = 1：10)은 0.41, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌은 0.51, 4-페닐-다이페닐아민은 0.27이었다.
상기 스텝 2에서 얻어진 화합물을 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의해 측정했다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과로부터, 플루오렌 유도체인 BPAFLP가 얻어진 것을 알 수 있었다. 얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300 MHz)：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 실시예에 이용한 2mDBTPDBq-II의 합성에 대하여 설명한다.
[2mDBTPDBq-II]
Figure pct00056
≪2mDBTPDBq-II의 합성≫
2mDBTPDBq-II의 합성 스킴을 (y-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(y-1)]
Figure pct00057
2L의 삼구 플라스크에 2-클로로다이벤조[f,h]퀴녹살린 5.3 g(20 mmol), 3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐보론산 6.1 g(20 mmol), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 460 mg(0.4 mmol), 톨루엔 300 mL, 에탄올 20 mL, 2 M의 탄산칼륨 수용액 20 mL를 더했다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하여, 삼구 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물을 질소 기류 하, 100℃에서 7.5시간 교반했다. 실온까지 식힌 후, 얻어진 혼합물을 여과하여 백색의 여과물을 얻었다. 얻어진 여과물을 물, 에탄올의 순으로 잘 씻어낸 후, 건조시켰다. 얻어진 고체를 약 600 mL의 온(溫) 톨루엔에 녹여, 셀라이트·플로리실을 통해 여과하여, 무색 투명의 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여, 약 700 mL의 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제했다. 크로마토그래피는 온도 약 40℃의 톨루엔을 전개 용매에 이용하여 행하였다. 정제 후에 얻어진 고체에 아세톤·에탄올을 더해 초음파를 조사한다. 그 다음, 여과하여 얻어진 석출물을 건조시킨 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 7.85 g, 수율 80%로 얻었다.
얻어진 백색 분말 4.0 g을 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의해 승화 정제했다. 승화 정제는 압력 5.0Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건으로, 백색 분말을 300℃에서 가열하여 행하였다. 240℃ 내지 230℃ 부근에서 고체화된 부분을 회수하여, 목적물인 백색 분말을 수량 3.5 g, 수율 88%로 얻었다.
핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의해, 이 화합물이 목적물인 2mDBTPDBq-II인 것을 확인했다. 얻어진 물질인 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz)：δ(ppm) = 7.45-7.52(m, 2H), 7.59-7.65(m, 2H), 7.71-7.91(m, 7H), 8.20-8.25(m, 2H), 8.41(d, J = 7.8Hz, 1H), 8.65(d, J = 7.5Hz, 2H), 8.77-8.78(m, 1H), 9.23(dd, J = 7.2Hz, 1.5Hz, 1H), 9.42(dd, J = 7.8Hz, 1.5Hz, 1H), 9.48(s, 1H).
(참고예 3)
상기 실시예에 이용한 [Ir(tBuppm)2(acac)]의 합성에 대하여 설명한다.
[Ir(tBuppm)2(acac)]
Figure pct00058
≪스텝 1；4-tert-부틸-6-페닐피리미딘(약칭：HtBuppm)의 합성≫
스텝 1의 합성 스킴을 (z-1)에 나타낸다.
[합성 스킴(z-1)]
Figure pct00059
4,4-다이메틸-1-페닐펜탄-1,3-다이온 22.5 g과 포름 아미드 50 g을 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 내부를 질소 치환했다. 이 반응 용기를 가열함으로써 반응 용액을 5시간 환류시켰다. 그 후, 이 용액을 수산화 나트륨 수용액에 부어, 다이클로로메탄으로 유기층을 추출했다. 얻어진 유기층을 물, 포화 식염수로 세정하고, 황산마그네슘에서 건조하고, 여과했다. 여과액의 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를, 헥산：초산 에틸 = 10：1(체적비)을 전개 용매로 하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 피리미딘 유도체 HtBuppm을 얻었다(무색 유상물, 수율 14%).
≪스텝 2；다이-μ-클로로-비스[비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)](약칭：[Ir(tBuppm)2Cl]2)의 합성≫
스텝 2의 합성 스킴을 (z-2)에 나타낸다.
[합성 스킴(z-2)]
Figure pct00060
다음에, 2-에톡시에탄올 15 mL와 물 5 mL, 상기 스텝 1에서 얻은 HtBuppm 1.49 g, 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O) 1.04 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 1시간 조사하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거한 후, 얻어진 잔사를 흡인 여과하고, 에탄올로 세정하여, 복핵착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2를 얻었다(황녹색 분말, 수율 73%).
≪스텝 3；[Ir(tBuppm)2(acac)]의 합성≫
스텝 3의 합성 스킴을 (z-3)에 나타낸다.
[합성 스킴(z-3)]
Figure pct00061
또한, 2-에톡시에탄올 40 mL, 상기 스텝 2에서 얻은 복핵착체 [Ir(tBuppm)2Cl]2 1.61 g, 아세틸아세톤 0.36 g, 탄산나트륨 1.27 g을, 환류관을 붙인 가지형 플라스크에 넣어 플라스크 내를 아르곤 치환했다. 그 후, 마이크로파(2.45 GHz, 100 W)를 60분간 조사하여 반응시켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔사를 흡인 여과하여, 물, 에탄올로 세정했다. 이 고체를 다이클로로메탄에 용해시켜, 셀라이트, 알루미나, 셀라이트의 순으로 적층한 층을 통해 여과했다. 용매를 증류 제거하여 얻어진 고체를 다이클로로메탄과 헥산의 혼합 용매로 재결정하여, 목적물을 황색 분말로서 얻었다(수율 68%).
상기 스텝 3으로 얻어진 황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 따른 분석 결과를 하기에 나타낸다. 이 결과로부터, 본 합성예에서, [Ir(tBuppm)2(acac)]가 얻어진 것을 알 수 있었다. 얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：1.50(s, 18H), 1.79(s, 6H), 5.26(s, 1H), 6.33(d, 2H), 6.77(t, 2H), 6.85(t, 2H), 7.70(d, 2H), 7.76(s, 2H), 9.02(s, 2H).
본 출원은 전문이 참조로서 본 명세서에 통합되고, 2011년 4월 15일 일본 특허청에 출원된, 일련 번호가 2011-091514인 일본 특허 출원에 기초한다.
901：조명 장치
903：탁상 조명 기구
904：조명 장치
1101：양극
1102：음극
1103：EL층
1103a：EL층
1103b：EL층
1104：중간층
1104a：전자 주입 버퍼
1104b：전자 릴레이층
1104c：전하 발생 영역
1111：정공 주입층
1112：정공 수송층
1113：발광층
1114：전자 수송층
1115：전자 주입층
1400：발광 장치
1401：구동 회로부(소스측 구동 회로)
1402：화소부
1403：구동 회로부(게이트측 구동 회로)
1404：밀봉 기판
1405：실재
1407：공간
1408：배선
1409：FPC(Flexible Printed Circuit)
1410：소자 기판
1411：스위칭용 TFT
1412：전류 제어용 TFT
1413：전극
1414：격벽
1416：EL층
1417：전극
1418：발광 소자
1423：n채널형 TFT
1424：p채널형 TFT
1500：유리 기판
1501：전극
1502：전극
1503：EL층
1510：발광 소자
1511：정공 주입층
1512：정공 수송층
1513：발광층
1513a：발광층
1513b：발광층
1514a：전자 수송층
1514b：전자 수송층
1515：전자 주입층
2500：발광 장치
2501：기판
2502：전극
2503：전극
2504：EL층
2505：절연층
2506：격벽층
7100：텔레비전 장치
7101：하우징
7103：표시부
7105：스탠드
7107：표시부
7109：조작 키
7110：리모콘 조작기
7201：본체
7202：하우징
7203：표시부
7204：키보드
7205：외부 접속 포트
7206：포인팅 디바이스
7301：하우징
7302：하우징
7303：연결부
7304：표시부
7305：표시부
7306：스피커부
7307：기록 매체 삽입부
7308：LED 램프
7309：조작 키
7310：접속 단자
7311：센서
7312：마이크로폰
7400：휴대전화기
7401：하우징
7402：표시부
7403：조작 버튼
7404：외부 접속 포트
7405：스피커
7406：마이크
7500：조명 장치
7501：하우징
7503a∼7503d：발광 장치
9501：조명부
9503：지주
9505：지지대

Claims (19)

  1. 화합물로서,
    이리듐과 백금으로부터 선택된 금속;
    질소 원자를 가지는 6원 고리의 복소 방향 고리; 및
    아릴기를 포함하고,
    상기 질소 원자는 상기 금속에 배위하고,
    상기 아릴기는 상기 질소 원자의 α탄소 원자와 결합하고 상기 금속으로 오르토 메탈화하고,
    상기 6원 고리의 복소 방향 고리와 상기 아릴기 중 적어도 하나는 치환기로서 지방족 고리 탄화 수소를 가지고,
    상기 지방족 고리 탄화 수소는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는, 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기, 및 아다만틸기로부터 선택되는, 화합물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 6원 고리의 복소 방향 고리는 피리딘 또는 단고리 다이아진으로부터 선택되는, 화합물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 6원 고리의 복소 방향 고리는 피리미딘인, 화합물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    모노 음이온성 배위자를 더 포함하는, 화합물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모노 음이온성 배위자는 β 다이케톤으로부터 유도되는, 화합물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 아릴기는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 바이페닐기, 및 치환 또는 무치환의 나프틸기로부터 선택되는, 화합물.
  8. 제 1 항에 따른 화합물을 포함하는 발광 장치.
  9. 제 8 항에 따른 발광 장치를 포함하는 전자 기기.
  10. 제 8 항에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 장치.
  11. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 화합물로서,
    [일반식(G1)]
    Figure pct00062

    M은 이리듐 및 백금으로부터 선택되고,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6 내지 R7 는, 수소, 할로겐, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알콕시기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 알킬티오기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 및 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼10의 아릴기로부터 독립적으로 선택되고,
    R1, R5, R6 및 R7 중 적어도 하나는 분자 내에 탄소-탄소 가교 결합을 가지는 지방족 고리 탄화 수소인, 화합물.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 R1은 지방족 고리 탄화 수소인, 화합물.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 지방족 고리 탄화 수소는 트라이사이클로[5.2.1.0(2,6)]데카닐기, 노보닐기 및 아다만틸기로부터 선택되는, 화합물.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G2)로 나타내어지고,
    [일반식(G2)]
    Figure pct00063

    L은 모노 음이온성 배위자인, 화합물.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 모노 음이온성 배위자는 β 다이케톤으로부터 유도되는, 화합물.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G3)로 나타내어지는, 화합물.
    [일반식(G3)]
    Figure pct00064
  17. 제 11 항에 따른 화합물을 포함하는 발광 장치.
  18. 제 17 항에 따른 발광 장치를 포함하는 전자 기기.
  19. 제 17 항에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 장치.
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