KR20140104916A - 유기 금속 착체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인광을 발광할 수 있는 신규 물질을 제공한다.
일반식(G3) 및 일반식(G5)으로 나타내어지는 구조를 갖는 유기 금속 착체. 일반식 중, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
[일반식(G3) 및 일반식(G5)]
Figure pat00052

Description

유기 금속 착체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{ORGANOMETALLIC COMPLEX, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명의 일 형태는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 유기 금속 착체에 관한 것이다. 특히, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환할 수 있는 유기 금속 착체에 관한 것이다. 또한, 상기 유기 금속 착체를 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
최근, 발광성의 유기 화합물이나 무기 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, EL(Electroluminescence) 소자라고 불리는 발광 소자의 구성은, 전극 사이에 발광 물질을 포함한 발광층을 제공할 뿐인 단순한 구조이며, 박형화 및 경량화, 입력 신호에 대한 고속 응답, 직류 저전압 구동 등이 가능하다는 특성으로, 차세대의 플랫 패널 디스플레이 소자로서 주목을 받고 있다. 또한, 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는 콘트라스트나 화질이 뛰어나고, 시야각이 넓다는 특징도 갖고 있다. 또한, 이들 발광 소자는 면광원이기 때문에, 액정 디스플레이의 백 라이트나 조명 등의 광원으로서의 응용도 생각되고 있다.
발광 물질이 발광성 유기 화합물인 경우, 발광 소자의 발광 기구는, 캐리어 주입형이다. 즉, 전극 사이에 발광층이 끼워진 상태로 전압을 인가함으로써, 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 재결합하여 발광 물질이 여기 상태가 되고, 그 여기 상태가 기저 상태로 되돌아올 때에 발광한다. 그리고, 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태(S*)와 삼중항 여기 상태(T*)가 가능하다. 또한, 발광 소자에 있어서의 그의 통계적인 생성 비율은, S*:T*=1:3인 것으로 생각되고 있다.
발광성 유기 화합물은 보통 기저 상태가 일중항 상태이다. 따라서, 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광은 동일한 다중도 사이의 전자 전이(electron transition)이기 때문에 형광이라고 불린다. 한편, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광은 상이한 다중도 사이의 전자 전이이기 때문에 인광이라고 불린다. 여기서, 형광을 발하는 화합물(이하, 형광성 화합물이라고 부름)은 보통 실온에서 인광은 관측되지 않고 형광만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 사용한 발광 소자에 있어서의 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대하여 발생하는 광자(photon)의 비율)의 이론적 한계는, S*:T*=1:3인 것을 근거로 25%로 생각되고 있다.
한편, 인광성 화합물을 사용하면, 이론상 내부 양자 효율을 100%까지 높일 수 있다. 즉, 형광성 화합물에 비하여 4배의 발광 효율이 가능하다. 이러한 이유로, 고효율의 발광 소자를 실현하기 위해서, 최근에 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 인광성 화합물로서는, 그 인광 양자 수율이 높다는 이유로, 이리듐 등을 중심 금속으로 하는 유기 금속 착체가 주목을 받고 있으며, 예를 들어 특허 문헌 1에는, 이리듐을 중심 금속으로 하는 유기 금속 착체가 인광 재료로서 개시(開示)되어 있다.
고효율의 발광 소자를 사용하는 이점으로서, 상기 발광 소자를 사용한 전자 기기는 소비 전력을 감소시킬 수 있다는 점 등을 들 수 있다. 에너지 문제가 대두되고 있는 요즈음, 소비 전력은 소비자의 구매 동향을 좌우하는 주요한 요인이 되어가고 있기 때문에, 소비 전력은 매우 중요한 요소이다.
국제 공개 제00/70655호 팸플릿
본 발명의 일 형태는 인광을 발광할 수 있는 신규 물질을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 상기 신규 물질을 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또는, 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 소비 전력이 낮은 전자 기기 또는 조명 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 수명이 긴 발광 소자 등을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 소자 등을 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 과제 모두를 반드시 동시에 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한, 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 경우도 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는다. 구체적으로는, 본 발명의 일 형태는 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 갖는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G1)]
Figure pat00001
일반식(G1)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
일반식(G1)에서, R2∼R7이 수소이면 합성이 용이해지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G3)]
Figure pat00002
일반식(G3)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, L은 1가(價) 음이온성(monoanionic) 배위자를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
일반식(G3)에서, R2∼R7이 수소이면 합성이 용이해지기 때문에 바람직하다.
일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체에서, 1가 음이온성 배위자는 베타-다이케톤 구조를 갖는 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위 원소(coordinating element)가 모두 질소인 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자인 것이 바람직하다. 또는, 1가 음이온성 배위자는 일반식(L1) 또는 일반식(L2)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
[일반식(L1), 일반식(L2)]
Figure pat00003
일반식(L1) 및 일반식(L2)에서, R11∼R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, A1∼A3은 각각 독립적으로 질소, 또는 수소 또는 치환기 R과 결합된 탄소를 나타내고, 상기 치환기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G5)]
Figure pat00004
일반식(G5)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
일반식(G5)에서, R2∼R7이 수소이면 합성이 용이해지기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 상기 유기 금속 착체를 갖는 발광 소자이다. 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 갖고, 이 발광층이 상기 유기 금속 착체를 갖는 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 소자를 갖는 발광 장치이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 표시부에 갖는 표시 장치이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 조명부에 갖는 조명 장치이다.
또한, 본 명세서 중에서 발광 장치는 발광 소자를 사용한 화상 표시 장치를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름, 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 제공된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 제공된 모듈, 또는 터치 센서가 제공된 모듈이 발광 장치에 포함되는 것으로 하여도 좋다. 즉, 상기 모듈은 본 명세서 중에서의 발광 장치라고 할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 인광을 발광할 수 있는 신규 물질을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, 상기 신규 물질을 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 일례를 도시한 도면.
도 2는 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 3은 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 4는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 5는 조명 장치의 일례를 도시한 도면.
도 6은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 1H NMR 차트.
도 7은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 자외ㆍ가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 8은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 LC/MS 분석의 결과를 나타낸 도면.
도 9는 실시예 2의 발광 소자를 도시한 도면.
도 10은 실시예 2의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 11은 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 12는 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 13은 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 14는 터치 센서의 일례를 도시한 도면.
도 15는 터치 센서를 설명하는 회로도.
도 16은 터치 센서의 일례를 도시한 도면.
도 17은 표시 모듈의 일례를 도시한 도면.
도 18은 구조식(118)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 1H NMR 차트.
도 19는 구조식(118)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 자외ㆍ가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 20은 구조식(118)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 LC/MS 분석의 결과를 도시한 도면.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자이면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것이 아니다. 또한, 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 상이한 도면간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는다.
구체적으로는, 본 발명의 일 형태는 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 갖는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G1)]
Figure pat00005
일반식(G1)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
탄소수 1∼6의 알킬기로서는, 구체적으로 메틸기, 에틸기, n-프로필기, iso-프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, iso-부틸기, tert-부틸기, n-헥실기, n-펜틸기, iso-펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, neo-펜틸기, 헥실기, iso-헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, neo-헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸부틸기, 1,2-다이메틸부틸기, 2,3-다이메틸부틸기 등을 들 수 있다.
탄소수 6∼10의 아릴기로서는, 무치환된 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 또는 무치환된 나프탈렌-일기 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 일반식(G2)으로 나타내어지는 구조를 갖는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G2)]
Figure pat00006
일반식(G2)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G3)]
Figure pat00007
일반식(G3)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, L은 1가 음이온성 배위자를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G4)]
Figure pat00008
일반식(G4)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, L은 1가 음이온성 배위자를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
일반식(G3) 및 일반식(G4)에서, 1가 음이온성 배위자는 베타-다이케톤(beta-diketone) 구조를 갖는 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위 원소가 모두 질소인 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자인 것이 바람직하다. 특히, 베타-다이케톤 구조를 갖는 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자인 것이 바람직하다. 베타-다이케톤 구조를 가짐으로써 유기 금속 착체의 유기 용매에 대한 용해성이 높아지고, 정제가 용이해져 바람직하다. 또한, 베타-다이케톤 구조를 가짐으로써 발광 효율이 높은 유기 금속 착체를 얻을 수 있어 바람직하다. 또한, 베타-다이케톤 구조를 가짐으로써 승화성이 높아지고, 증착 성능이 뛰어나다는 이점이 있다.
또는, 일반식(G3) 및 일반식(G4)에서, 1가 음이온성 배위자는 일반식(L1) 또는 일반식(L2)으로 나타내어지는 것이 바람직하다.
[일반식(L1), 일반식(L2)]
Figure pat00009
일반식(L1) 및 일반식(L2)에서, R11∼R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, A1∼A3은 각각 독립적으로 질소, 또는 수소 또는 치환기 R과 결합된 탄소를 나타내고, 상기 치환기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G5)]
Figure pat00010
일반식(G5)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
본 발명의 일 형태는 일반식(G6)으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[일반식(G6)]
Figure pat00011
일반식(G6)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, 상기 M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
일반식(G1)이나 일반식(G2)으로 나타내어지는 구조를 갖는 유기 금속 착체는, M이 로듐이면, M이 이리듐, 백금, 또는 팔라듐인 경우에 비하여 분자량이 작다. 일반식(G3)∼일반식(G6) 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, M에 3가 로듐을 사용하면 M에 3가 이리듐을 사용한 경우에 비하여 분자량이 작다. 또한, 일반식(G3)∼일반식(G6) 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, M이 백금 또는 팔라듐이면 n=1이기 때문에, M이 이리듐인 경우에 비하여 분자량이 작다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는 분자량이 작으면 성막 시의 증착 온도를 낮게 할 수 있다.
≪일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체의 합성 방법≫
일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다. 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체는 치환 또는 무치환된 벤조퀴나졸린의 클로로체를 사용함으로써 합성할 수 있다.
[일반식(G0)]
Figure pat00012
일반식(G0)에서, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
예를 들어, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체는 이하와 같은 간편한 합성 스킴(A)에 의하여 합성할 수 있다.
[합성 스킴(A)]
Figure pat00013
상술한 치환 또는 무치환된 벤조퀴나졸린의 클로로체는 다양한 종류를 합성할 수 있기 때문에, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체도 수많은 종류를 합성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는, 그 배위자의 베리에이션(variation)이 풍부하다는 특징을 갖는다.
다음에, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체를 오르토 메탈화하여, 상술한 일반식(G3) 및 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 금속 착체를 합성하는 방법의 일례를 설명한다.
≪일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체의 합성 방법≫
먼저, 하기 합성 스킴(B)으로 나타내어지는 바와 같이, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체와, 할로겐을 포함한 금속 화합물(염화 팔라듐, 염화 이리듐, 브로민화 이리듐, 요오드화 이리듐, 테트라클로로 백금산 칼륨 등)을 무용매, 알코올계 용매(글리세롤, 에틸렌 글라이콜, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등) 단독, 또는 알코올계 용매 1종류 이상과 물의 혼합 용매를 사용하고, 불활성 가스 분위기에서 가열함으로써, 할로겐으로 가교된 구조를 갖는 유기 금속 착체의 1종이며 신규 물질인 복핵(複核) 착체(P)를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 설명하는 합성 방법에서는, 가열 방법으로서 특별히 한정은 없으며, 오일 배스, 샌드 배스(sand bath), 또는 알루미늄 블록을 사용하여도 좋다. 또한, 마이크로파를 가열 방법으로서 사용할 수도 있다.
[합성 스킴(B)]
Figure pat00014
합성 스킴(B)에서, X는 할로겐을 나타내고, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, M이 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
또한, 하기 합성 스킴(C)으로 나타내는 바와 같이, 상기 합성 스킴(B)으로 얻어지는 복핵 착체(P)와, 1가 음이온성 배위자의 원료 HL을 불활성 가스 분위기에서 반응시킴으로써, HL의 프로톤(proton)이 이탈되어 L이 중심 금속 M에 배위되어, 일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체가 얻어진다.
[합성 스킴(C)]
Figure pat00015
합성 스킴(C)에서, X는 할로겐을 나타내고, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, L은 1가 음이온성 배위자를 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, M이 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
≪일반식(G5)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체의 합성 방법≫
일반식(G5)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는 하기 합성 스킴(D)에 의하여 합성할 수 있다. 즉, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체와, 할로겐을 포함한 금속 화합물(염화 로듐 수화물, 염화 팔라듐, 염화 이리듐, 브로민화 이리듐, 요오드화 이리듐, 테트라클로로 백금산 칼륨 등), 또는 유기 금속 착체 화합물(아세틸아세토나토 착체, 다이에틸술파이드 착체 등)을 혼합한 후에 가열함으로써, 일반식(G5)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 얻을 수 있다. 또한, 이 가열 프로세스는, 일반식(G0)으로 나타내어지는 벤조퀴나졸린 유도체와, 할로겐을 포함한 금속 화합물, 또는 유기 금속 착체 화합물을 알코올계 용매(글리세롤, 에틸렌 글라이콜, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올 등)에 용해한 후에 수행하여도 좋다.
[합성 스킴(D)]
Figure pat00016
합성 스킴(D)에서, M은 이리듐, 백금, 팔라듐, 또는 로듐을 나타내고, R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고, R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. M이 이리듐 또는 로듐일 때 n=2이고, M이 백금 또는 팔라듐일 때는 n=1이다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체의 구체적인 구조식을 하기 구조식(100)∼구조식(120)에 열거한다. 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
[구조식(100)∼구조식(107)]
Figure pat00017
[구조식(108)∼구조식(113)]
Figure pat00018
[구조식(114)∼구조식(120)]
Figure pat00019
또한, 상기 구조식(100)∼구조식(120)으로 나타내어지는 유기 금속 착체에는, 배위자의 종류에 따라서는 입체 이성체가 존재할 수 있지만, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체에는 이들 이성체도 모두 포함된다.
상술한 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체는 인광을 발광할 수 있으며, 적색 내지 황녹색의 파장 영역에 폭이 넓은 발광 스펙트럼을 갖기 때문에, 발광 재료나 발광 소자의 발광 물질로서 이용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 실현할 수 있다. 또는, 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 사용함으로써, 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태에서 나타낸 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는, 한 쌍의 전극 사이에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 갖는다. 본 실시형태에서는, 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 발광 물질로서 갖는 발광 소자에 대하여 설명한다.
≪발광 소자의 구성예≫
도 1의 (A)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖는다. 본 실시형태에서는 제 1 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(205)이 음극으로서 기능한다.
제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(203)에, 제 1 전극(201) 측으로부터 정공이 주입되고, 제 2 전극(205) 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(203)에서 재결합하여 EL층(203)에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
EL층(203)은 발광 물질을 포함한 발광층(303)을 적어도 갖는다. 본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 발광 물질로서 발광층(303)에 포함하는 경우를 예로 들어 이하에서 설명한다.
또한, EL층 내에 복수의 발광층을 제공하고 각 층의 발광색을 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광층을 갖는 발광 소자에서 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색이 보색 관계가 되도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색들간의 관계를 말한다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합시키면 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 발광층을 3개 이상 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른, 복수의 발광층을 갖는 발광 소자에서는, 적어도 하나의 발광층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체가 포함되면 좋고, 발광층 모두에 포함되어 있어도 좋다.
또한, EL층(203)은 발광층 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성(bipolar) 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다. EL층(203)으로서는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다.
도 1의 (B)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖고, 이 EL층(203)은 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(304), 및 전자 주입층(305)이 제 1 전극(201) 측으로부터 이 차례로 적층되어 있다.
도 1의 (C) 및 (D)에 도시된 발광 소자와 같이, 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 복수의 EL층이 적층되어 있어도 좋다. 이 경우, 적층된 EL층 사이에는 중간층(207)을 제공하는 것이 바람직하다. 중간층(207)은 적어도 전하 발생 영역을 갖는다.
예를 들어, 도 1의 (C)에 도시된 발광 소자는 제 1 EL층(203a)과 제 2 EL층(203b) 사이에 중간층(207)을 갖는다. 또한, 도 1의 (D)에 도시된 발광 소자는 n층(n은 2 이상의 자연수임)의 EL층을 갖고, 각 EL층 사이에는 중간층(207)을 갖는다.
EL층(203)(m)과 EL층(203)(m+1) 사이에 제공된 중간층(207)에서의 전자와 정공의 움직임에 대하여 설명한다. 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면 중간층(207)에서 정공과 전자가 발생하고, 정공은 제 2 전극(205) 측에 제공된 EL층(203)(m+1)으로 이동하고, 전자는 제 1 전극(201) 측에 제공된 EL층(203)(m)으로 이동한다. EL층(203)(m+1)에 주입된 정공은 제 2 전극(205) 측으로부터 주입된 전자와 재결합하여, 상기 EL층(203)(m+1)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 또한, EL층(203)(m)에 주입된 전자는 제 1 전극(201) 측으로부터 주입된 정공과 재결합하여, 상기 EL층(203)(m)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 따라서, 중간층(207)에서 발생한 정공과 전자는 각각 상이한 EL층에서 발광한다.
또한, EL층들을 서로 접하도록 제공함으로써 그 사이에 중간층과 같은 구성이 형성되는 경우에는 중간층을 개재(介在)하지 않고 EL층들을 서로 접하도록 제공할 수 있다. 예를 들어, EL층의 한쪽 면에 전하 발생 영역이 형성되는 경우, 그 면에 접하도록 다른 EL층을 제공할 수 있다.
또한, 각 EL층의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에서 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색이 보색 관계가 되도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이다.
≪발광 소자의 재료≫
각 층에 사용할 수 있는 재료를 이하에서 예시한다. 또한, 각 층은 단층에 한정되지 않고, 2개 이상의 층을 적층시켜도 좋다.
＜양극＞
양극으로서 기능하는 전극(본 실시형태에서는 제 1 전극(201))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐과 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 티타늄, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
또한, 양극이 전하 발생 영역에 접하는 경우에는 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함한 합금 등을 사용할 수도 있다.
＜음극＞
음극으로서 기능하는 전극(본 실시형태에서는 제 2 전극(205))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기율표 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 마그네슘 등), 이들 원소를 포함한 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 포함한 합금, 알루미늄, 은 등을 사용할 수 있다.
또한, 음극이 전하 발생 영역에 접하는 경우에는, 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
각 전극은 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용하여 형성하면 좋다. 또한 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는 도포법이나 잉크젯법을 사용하면 좋다.
＜발광층＞
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 발광 소자는 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 발광 물질로서 발광층(303)에 포함한다. 발광층은 상기 유기 금속 착체에 더하여 다른 화합물을 포함하여도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 상기 유기 금속 착체를 포함한 발광층에 더하여 다른 화합물을 포함한 발광층을 더 가져도 좋다. 이 때, 형광성 화합물이나 인광성 화합물, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질 등을 발광 물질로서 사용할 수 있다.
발광 물질(게스트 재료)은 호스트 재료에 분산시켜 사용하는 것이 바람직하다. 호스트 재료에 게스트 재료를 분산시킨 발광층에서는 발광층의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높음으로 인한 농도 소광을 억제하여, 발광 소자의 발광 효율을 높게 할 수 있다. 호스트 재료로서는 후술하는 전자를 받기 쉬운 화합물이나, 정공을 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 호스트 재료(또는 발광층에 포함되는 게스트 재료 이외의 재료)의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 이는 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 낮으면, 발광에 기여하는 게스트 재료의 삼중항 여기 에너지가 호스트 재료에 의하여 소광(quench)되어, 발광 효율의 저하를 초래하기 때문이다.
여기서, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동 효율을 높이기 위하여, 분자간의 이동 기구로서 알려져 있는 푀스터 기구
Figure pat00020
(쌍극자-쌍극자 상호 작용) 및 덱스터 기구(Dexter mechanism)(전자 교환 상호 작용)를 고려해서, 호스트 재료의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광 스펙트럼)과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼(보다 상세하게 말하면, 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 스펙트럼)과의 중첩이 커지는 것이 바람직하다.
그러나, 일반적으로는 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 중첩시키는 것은 어렵다. 왜냐하면, 그렇게 하면, 호스트 재료의 인광 스펙트럼은 형광 스펙트럼보다 긴 파장(저에너지) 측에 위치하기 때문에, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 밑돌아, 상술한 소광 문제가 발생하기 때문이다. 한편, 소광 문제를 회피하기 위해서, 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 웃돌도록 설계하면, 이번에는 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 짧은 파장(고에너지) 측으로 시프트하기 때문에, 그 형광 스펙트럼은 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩되지 않게 된다. 따라서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩하여, 호스트 재료의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높이는 것은 일반적으로 어려운 일이다.
그래서, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 발광층은 인광성 화합물과 호스트 재료(각각을 발광층에 포함되는 제 1 물질, 제 2 물질로 함) 외에 제 3 물질을 포함하고, 호스트 재료와 제 3 물질은 여기 착체(엑시플렉스(exciplex)라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이 경우 발광층에서 캐리어(전자 및 정공)가 재결합될 때 호스트 재료와 제 3 물질이 여기 착체를 형성한다. 이에 의하여 발광층에서 호스트 재료의 형광 스펙트럼 및 제 3 물질의 형광 스펙트럼은 더 긴 파장 측에 위치하는 여기 착체의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 그리고, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 중첩이 커지도록 호스트 재료와 제 3 물질을 선택하면 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높일 수 있다. 또한, 삼중항 여기 상태에 관해서도, 호스트 재료가 아니라 여기 착체로부터의 에너지 이동이 생길 것으로 생각된다. 이와 같은 구성을 적용한 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체의 발광 스펙트럼과 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 중첩을 이용한 에너지 이동에 의하여 에너지 이동 효율을 높일 수 있어, 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
게스트 재료로서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한, 호스트 재료와 제 3 물질로서는 여기 착체를 형성하는 조합이면 좋지만, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 포획성 화합물)과 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 포획성 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용될 수 있는, 정공을 받기 쉬운 화합물로서는 예를 들어, π전자 과잉형 복소 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체나 인돌 유도체)이나 방향족 아민 화합물을 들 수 있다.
구체적으로는, 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이(1-나프틸)-4"-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 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]스피로-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-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), N,N',N"-트라이페닐-N,N',N"-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: 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), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 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) 등을 들 수 있다.
또한, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), 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-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4,4',4"-트리스(N-카바졸일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4,4'-비스[N-(9,9-다이메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DFLDPBi) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 등의 카바졸 유도체를 들 수 있다. 또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용할 수 있는, 전자를 받기 쉬운 화합물로서는 예를 들어, 함질소 복소 방향족 화합물 등의 π전자 부족형 복소 방향족 화합물이나, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다.
구체적으로는 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토)아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소환 화합물, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-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), 6-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격(피리미딘 골격이나 피라진 골격)을 갖는 복소환 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 3,5DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리딜)-펜-3-일]바이페닐(약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것들 중에서도 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소환 화합물, 다이아진 골격을 갖는 복소환 화합물, 피리딘 골격을 갖는 복소환 화합물은 신뢰성이 양호하여 바람직하다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 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'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용할 수 있는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이며, 여기 착체의 발광 스펙트럼이 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과 중첩되고, 여기 착체의 발광 스펙트럼의 피크가 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 피크보다 긴 파장에 위치하면 좋다.
또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 정공을 받기 쉬운 화합물로 호스트 재료와 제 3 물질을 구성하는 경우에는 그 혼합비에 따라서 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다. 구체적으로는 호스트 재료:제 3 물질=1:9 내지 9:1의 범위가 바람직하다.
또한, 여기 착체는 2층의 계면에 형성되어도 좋다. 예를 들어, 전자를 받기 쉬운 화합물을 포함한 층과 정공을 받기 쉬운 화합물을 포함한 층을 적층하면 그 계면 근방에서 여기 착체가 형성되는데 이 2층을 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 발광층으로 하여도 좋다. 이 경우에서, 인광성 화합물은 상기 계면 근방에 첨가되어 있으면 좋다. 또한, 2개의 층 중 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽에 첨가되어 있으면 좋다.
＜정공 수송층＞
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
정공 수송성이 높은 물질로서는 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 좋고, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 특히 바람직하다.
정공 수송층(302)에는 예를 들어, 발광층(303)에 사용할 수 있는 물질로서 예시한, 정공을 받기 쉬운 화합물을 적용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수도 있다.
＜전자 수송층＞
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 수송성이 높은 물질로서는 정공보다 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이면 좋고, 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질인 것이 특히 바람직하다.
전자 수송층(304)에는 예를 들어, 발광층(303)에 사용할 수 있는 물질로서 예시한, 전자를 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
＜정공 주입층＞
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 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 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자 유기 화합물인 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다.
또한, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산이 첨가된 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(301)을 전하 발생 영역으로 하여도 좋다. 양극에 접하는 정공 주입층(301)이 전하 발생 영역인 경우, 일함수를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 상기 양극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
＜전자 주입층＞
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 리튬, 세슘, 칼슘, 산화 리튬, 탄산 리튬, 탄산 세슘, 불화 리튬, 불화 세슘, 불화 칼슘, 불화 에르븀 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 또는 이들의 화합물(산화물, 탄산염, 할로겐화물 등)을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입층(305)을 전하 발생 영역으로 하여도 좋다. 음극에 접하는 전자 주입층(305)이 전하 발생 영역인 경우 일함수를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 상기 음극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
＜전하 발생 영역＞
전하 발생 영역은 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어, 상술한 정공 수송층에 사용할 수 있는 재료를 들 수 있고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어, 상술한 전자 수송층에 사용할 수 있는 재료를 들 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도, 특히 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 전자 공여체로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 원소 주기율표 제 2 족, 제 13 족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 EL층(203) 및 중간층(207)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사(轉寫)법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 실시형태에서 기재한 발광 소자를 사용하여, 패시브 매트릭스형 발광 장치나, 트랜지스터에 의하여 발광 소자의 구동이 제어된 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 상기 발광 장치를 전자 기기 또는 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 한 쌍의 전극 사이에 갖는다. 이로써, 발광 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 2, 도 3, 및 도 11 내지 도 13을 사용하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 발광 장치는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 포함한다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 일점 쇄선 A-B에서 절단한 단면도이다.
도 2의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치는 지지 기판(401), 밀봉 기판(405), 및 밀봉재(407)로 둘러싸인 공간(415) 내에 발광 소자(403)를 구비한다. 발광 소자(403)는 보텀 이미션 구조의 유기 EL 소자이고, 구체적으로는 지지 기판(401) 위에 가시광을 투과시키는 제 1 전극(421)을 갖고, 제 1 전극(421) 위에 EL층(423)을 갖고, EL층(423) 위에 가시광을 반사시키는 제 2 전극(425)을 갖는다. 발광 소자(403)는 본 발명의 일 형태가 적용된 발광 소자이며, EL층(423)이 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
제 1 단자(409a)는 보조 배선(417) 및 제 1 전극(421)에 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(421) 위에는 보조 배선(417)과 중첩되는 영역에 절연층(419)이 제공되어 있다. 제 1 단자(409a)와 제 2 전극(425)은 절연층(419)에 의하여 전기적으로 절연되어 있다. 제 2 단자(409b)는 제 2 전극(425)에 전기적으로 접속된다. 또한, 본 실시형태에서는 보조 배선(417) 위에 제 1 전극(421)이 형성되는 구성을 기재하지만, 제 1 전극(421) 위에 보조 배선(417)을 형성하여도 좋다.
지지 기판(401)과 대기의 계면에 광 추출 구조(411a)를 갖는 것이 바람직하다. 대기와 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411a)를 제공함으로써 전반사의 영향으로 인하여 대기에 추출할 수 없는 광을 저감시키고, 발광 장치의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(403)와 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411b)를 갖는 것이 바람직하다. 광 추출 구조(411b)가 요철을 갖는 경우, 광 추출 구조(411b)와 제 1 전극(421) 사이에 평탄화층(413)을 제공하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 전극(421)을 평탄한 막으로 할 수 있어 제 1 전극(421)의 요철에 기인하는 EL층(423)에서의 누설 전류의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 평탄화층(413)과 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411b)를 갖기 때문에, 전반사의 영향으로 인하여 대기에 추출할 수 없는 광을 저감시고, 발광 장치의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)의 재료로서는 예를 들어 수지를 사용할 수 있다. 또한, 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)로서, 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이나, 요철 구조가 형성된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 지지 기판(401) 또는 상기 렌즈나 필름과 같은 정도의 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 지지 기판(401) 위에 상기 렌즈나 필름을 접착함으로써 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)를 형성할 수 있다.
평탄화층(413)은 광 추출 구조(411b)에 접하는 면보다 제 1 전극(421)에 접하는 면이 더 평탄하다. 평탄화층(413)의 재료로서는 투광성을 갖고 굴절률이 높은 재료(예를 들어, 굴절액 등의 액상 물질, 유리, 수지 등)를 사용할 수 있다.
도 3의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)를 일점 쇄선 C-D에서 절단한 단면도이고, 도 3의 (C)는 발광부의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (C)에 도시된 액티브 매트릭스형 발광 장치는 지지 기판(501) 위에 발광부(551)(단면은 도 3의 (B)에 도시된 발광부(551a) 또는 도 3의 (C)에 도시된 발광부(551b) 참조), 구동 회로부(552)(게이트 측 구동 회로부), 구동 회로부(553)(소스 측 구동 회로부), 및 밀봉재(507)를 갖는다. 발광부(551), 구동 회로부(552), 및 구동 회로부(553)는 지지 기판(501), 밀봉 기판(505) 및 밀봉재(507)로 형성된 공간(515)에 밀봉되어 있다. 또한, 톱 이미션 구조의 경우, 밀봉 기판(505)의 외측 면(지지 기판(501)과 대향하지 않는 면)에 투명 도전막을 형성함으로써 온셀형 터치 센서를 제공하여도 좋다. 마찬가지로, 보텀 이미션 구조의 경우, 지지 기판(501)의 외측 면(밀봉 기판(505)과 대향하지 않는 면)에 투명 도전막을 형성함으로써 온셀형 터치 센서를 제공하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에는 구분하여 착색하는 방식, 컬러 필터 방식, 색 변환 방식 중 어느 방식을 적용하여도 좋다. 도 3의 (B)는 컬러 필터 방식을 적용하여 제작한 발광부(551a)를 도시한 것이고 도 3의 (C)는 구분하여 착색하는 방식을 적용하여 제작한 발광부(551b)를 도시한 것이다. 발광부는 본 발명의 일 형태가 적용된 발광 소자를 갖고, 상기 발광 소자의 EL층은 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
발광부(551a) 및 발광부(551b) 각각은 스위칭용 트랜지스터(541a), 전류 제어용 트랜지스터(541b), 및 트랜지스터(541b)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 2 전극(525)을 포함한 복수의 발광 유닛으로 형성되어 있다.
발광부(551a)가 갖는 발광 소자(503)는 보텀 이미션 구조이며, 가시광을 투과시키는 제 1 전극(521), EL층(523), 및 제 2 전극(525)으로 구성되어 있다. 또한, 제 1 전극(521)의 단부를 덮도록 격벽(519)이 형성되어 있다.
발광부(551b)가 갖는 발광 소자(504)는 톱 이미션 구조이며, 제 1 전극(561), EL층(563), 및 가시광을 투과시키는 제 2 전극(565)으로 구성되어 있다. 또한, 제 1 전극(561)의 단부를 덮도록 격벽(519)이 형성되어 있다. EL층(563)에서 적어도 발광 소자마다 다른 재료로 이루어지는 층(예를 들어 발광층)은 구분하여 착색되어 있다.
지지 기판(501) 위에는, 구동 회로부(552) 및 구동 회로부(553)에 외부로부터의 신호(비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(517)이 제공된다. 여기서는 외부 입력 단자로서 FPC(509)(Flexible Printed Circuit)를 제공하는 예를 기재한다.
구동 회로부(552) 및 구동 회로부(553)는 복수의 트랜지스터를 갖는다. 도 3의 (B)에는 구동 회로부(552)가 갖는 트랜지스터들 중 2개의 트랜지스터(트랜지스터(542) 및 트랜지스터(543))를 도시하였다.
공정수가 증가되는 것을 방지하기 위하여 리드 배선(517)은 발광부나 구동 회로부에 사용하는 전극이나 배선과 동일한 재료를 사용하고, 동일한 공정으로 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 리드 배선(517)을 발광부(551) 및 구동 회로부(552)에 포함되는 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 재료를 사용하고, 동일한 공정으로 제작한 예에 대하여 기재한다.
도 3의 (B)에서 밀봉재(507)는 리드 배선(517) 위의 제 1 절연층(511)에 접한다. 밀봉재(507)는 금속과의 밀착성이 낮은 경우가 있다. 따라서, 밀봉재(507)는 리드 배선(517) 위에 제공된 무기 절연막에 접하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써 밀봉성 및 밀착성이 높고 신뢰성이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다. 무기 절연막으로서는, 금속이나 반도체의 산화물막, 금속이나 반도체의 질화물막, 금속이나 반도체의 산질화물막을 들 수 있고, 구체적으로는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 티타늄막 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 절연층(511)은, 트랜지스터를 구성하는 반도체에 불순물이 확산되는 것을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 트랜지스터에 기인한 표면 요철을 저감하기 위하여, 제 2 절연층(513)에는 평탄화 기능을 갖는 절연막을 선택하는 것이 적합하다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용하는 트랜지스터의 구조, 재료는 특별히 한정되지 않는다. 톱 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋고, 역 스태거형 등의 보텀 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 또한, 채널 에치(channel-etched)형이나 채널 보호형으로 하여도 좋다. 또한, n채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋고 p채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
반도체층은 실리콘이나 산화물 반도체를 사용하여 형성할 수 있다. 반도체층으로서, In-Ga-Zn계 금속 산화물인 산화물 반도체를 사용하고 오프 전류가 낮은 트랜지스터로 함으로써, 발광 소자가 오프 상태일 때의 누설 전류를 억제할 수 있어 바람직하다.
도 3의 (B)에 도시된 밀봉 기판(505)에는 발광 소자(503)(의 발광 영역)와 중첩되는 위치에 착색층인 컬러 필터(533)가 제공되어 있고 격벽(519)과 중첩되는 위치에 블랙 매트릭스(531)가 제공되어 있다. 또한, 컬러 필터(533) 및 블랙 매트릭스(531)를 덮는 오버코트층(535)이 제공되어 있다. 또한, 도 3의 (C)에 도시된 밀봉 기판(505)에는 건조제(506)가 제공되어 있다.
도 11의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이며, 도 11의 (B)는 도 11의 (A)를 일점 쇄선 E-F에서 절단한 단면도이다.
도 11의 (A)에 도시된 발광 장치는 제 1 기판(2001) 위에 발광 소자를 포함한 발광부(2002)를 갖는다. 또한, 발광 장치는, 발광부(2002)의 외주를 둘러싸도록 제 1 밀봉재(2005a)가 제공되고 제 1 밀봉재(2005a)의 외주를 둘러싸도록 제 2 밀봉재(2005b)가 제공된 구조(소위, 이중 밀봉 구조)를 갖는다. 발광부(2002)는 본 발명의 일 형태가 적용된 발광 소자를 갖고, 상기 발광 소자의 EL층은 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
따라서, 발광부(2002)는 제 1 기판(2001), 제 2 기판(2006), 및 제 1 밀봉재(2005a)로 둘러싸인 공간에 배치되어 있다.
또한, 본 명세서 중에서, 제 1 밀봉재(2005a) 및 제 2 밀봉재(2005b) 각각은 제 1 기판(2001) 및 제 2 기판(2006)에 접하는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 기판(2001) 위에 형성된 절연막이나 도전막이 제 1 밀봉재(2005a)와 접하는 구성이어도 좋다.
상기 구성에서, 제 1 밀봉재(2005a)는 건조제를 포함하는 수지층이며, 제 2 밀봉재(2005b)는 유리층이다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 외부로부터 수분이나 산소 등의 불순물이 침입하는 것을 억제하는 효과(밀봉성이라고도 기재함)를 높일 수 있다.
제 1 밀봉재(2005a)를 수지층으로 함으로써 제 2 밀봉재(2005b)인 유리층에 깨짐이나 균열(龜裂)(크랙이라고도 기재함)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 밀봉재(2005b)에 의한 밀봉성을 충분히 얻을 수 없게 된 경우에, 제 1 공간(2013)에 수분이나 산소 등의 불순물이 침입하였을 때도 제 1 밀봉재(2005a)가 가진 높은 밀봉성에 의하여 제 2 공간(2011) 내에 수분이나 산소 등의 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 발광부(2002)에 수분이나 산소 등의 불순물이 침입함으로 인하여 발광 소자에 포함되는 유기 화합물이나 금속 재료 등이 열화되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 다른 구성으로서 도 11의 (B)에 도시된 바와 같이, 제 1 밀봉재(2005a)를 유리층으로 하고, 제 2 밀봉재(2005b)를 건조제를 포함한 수지층으로 할 수도 있다.
또한, 발광 장치는 외주부로 갈수록 외력 등으로 인한 변형이 커진다. 따라서, 외력 등으로 인한 변형이 비교적 작은 제 1 밀봉재(2005a)를 유리층으로 하고, 제 2 밀봉재(2005b)를 내충격성(耐衝擊性)이나 내열성이 뛰어나고 외력 등으로 인한 변형으로 깨지기 어려운 수지층으로 함으로써 제 1 공간(2013)에 수분이나 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 구성에 더하여 제 1 공간(2013)이나 제 2 공간(2011)에 건조제가 되는 재료를 가져도 좋다.
제 1 밀봉재(2005a) 또는 제 2 밀봉재(2005b)를 유리층으로 하는 경우에는, 예를 들어, 유리 프릿이나 유리 리본 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 유리 프릿이나 유리 리본에는 적어도 유리 재료가 포함되는 것으로 한다.
유리 프릿을 사용하여 유리층을 형성하는 경우에는 예를 들어, 기판 위에 프릿 페이스트를 도포하고 나서 이것에 가열 처리 또는 레이저 조사 등을 수행한다. 프릿 페이스트에는 유리 재료, 유기 용매, 바인더(수지 등) 등이 포함된다. 프릿 페이스트에는 다양한 재료나 구성을 사용할 수 있다. 또한, 프릿 재료에 레이저 광의 파장을 갖는 광을 흡수하는 흡수제를 첨가한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 레이저로서, 예를 들어 Nd:YAG 레이저나 반도체 레이저 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저를 조사할 때의 레이저의 조사 형상은 원형이어도 좋고 사각형이어도 좋다.
또한, 형성되는 유리층의 열 팽창률은 기판의 열 팽창률과 비슷한 것이 바람직하다. 열 팽창률이 비슷할수록 열 응력으로 인하여 유리층이나 기판에 크랙이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제 1 밀봉재(2005a) 또는 제 2 밀봉재(2005b)를 수지층으로 하는 경우에는 자외선 경화 수지 등의 광 경화성 수지나 열 경화성 수지 등 다양한 재료를 사용하여 형성할 수 있지만, 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 광 경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 소자는 내열성이 낮은 재료를 포함하는 경우가 있다. 광 경화성 수지는 광이 조사됨으로써 경화되기 때문에, 발광 소자가 가열됨으로 생기는 막질의 변화나 유기 화합물 자체의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한, 상술한 수지층, 제 1 공간(2013) 또는 제 2 공간(2011)에 포함되는 건조제로서 다양한 재료를 사용할 수 있다. 건조제로서는 화학 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질, 물리 흡착에 의하여 수분 등을 흡착하는 물질 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 알칼리 금속의 산화물, 알칼리 토금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등), 황산염, 금속 할로겐화물, 과염소산염, 제올라이트, 실리카 겔 등을 들 수 있다.
또한, 제 1 공간(2013) 및 제 2 공간(2011) 중 한쪽 또는 양쪽 모두는, 예를 들어, 희가스나 질소 가스 등의 불활성 가스 또는 유기 수지 등을 가져도 좋다. 또한, 이들 공간 내는 대기압 상태 또는 감압 상태이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는, 제 1 밀봉재(2005a) 및 제 2 밀봉재(2005b) 중 한쪽이 생산성이나 밀봉성이 뛰어난 유리층을 포함하고, 다른 쪽이 내충격성이나 내열성이 뛰어나며 외력 등으로 인한 변형으로 깨지기 어려운 수지층을 포함하는 이중 밀봉 구조이고, 건조제를 내부에 가질 수도 있는 구성이기 때문에, 외부로부터 수분이나 산소 등의 불순물이 침입하는 것을 억제하는 밀봉성을 높일 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 기재된 구성을 실시함으로써 수분이나 산소 등의 불순물로 인한 발광 소자의 열화가 억제된 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 12의 (A) 및 (B)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 단면도이다. 도 12의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치는 복수의 발광 소자를 갖는다.
도 12의 (A)에 도시된 발광 장치(3000)는 발광 소자(3020a, 3020b, 3020c)를 갖는다.
발광 장치(3000)는 기판(3001) 위에 각각 섬 형상으로 분리된 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c)을 갖는다. 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c)은 발광 소자의 양극으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 각 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c) 아래에 반사 전극을 제공하여도 좋다. 또한, 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c) 위에 투명 도전층(3005a, 3005b, 3005c)을 제공하여도 좋다. 투명 도전층(3005a, 3005b, 3005c)은 상이한 색을 발하는 소자마다 두께가 상이한 것이 바람직하다.
또한, 발광 장치(3000)는 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c) 사이에 제공된 격벽(3007a, 3007b, 3007c, 3007d)을 갖는다.
또한, 발광 장치(3000)는 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c) 및 격벽(3007a, 3007b, 3007c, 3007d) 위에 정공 주입층(3009)을 갖는다. 또한, 발광 장치(3000)는 정공 주입층(3009) 위에 정공 수송층(3011)을 갖는다. 또한, 정공 수송층(3011) 위에 발광층(3013a, 3013b, 3013c)을 갖는다. 발광층(3013a, 3013b, 3013c) 중 적어도 어느 하나는 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
또한, 발광층(3013a, 3013b, 3013c) 위에 전자 수송층(3015)을 갖는다. 또한, 발광 장치(3000)는 전자 수송층(3015) 위에 전자 주입층(3017)을 갖는다. 또한, 전자 주입층(3017) 위에 상부 전극(3019)을 갖는다. 상부 전극(3019)은 발광 소자의 음극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 도 12의 (A)에서는 하부 전극(3003a, 3003b, 3003c)을 발광 소자의 양극으로서 기능시키고, 상부 전극(3019)을 발광 소자의 음극으로서 기능시키는 예를 도시하였지만, 음극과 양극의 적층 순서를 서로 바꿔도 좋다. 이 경우, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층의 적층 순서도 적절히 서로 바꾸면 좋다.
도 12의 (B)에 도시된 발광 장치(3100)는 발광 소자(3120a, 3120b, 3120c)를 갖는다. 발광 소자(3120a, 3120b, 3120c)는 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)과 상부 전극(3119) 사이에 복수의 발광층을 갖는 탠덤형 발광 소자이다.
발광 장치(3100)는 기판(3101) 위에 각각 섬 형상으로 분리된 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)을 갖는다. 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)은 발광 소자의 양극으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 하부 전극(3103a) 및 하부 전극(3103b) 위에 투명 도전층(3105a) 및 투명 도전층(3105b)을 제공하여도 좋다. 투명 도전층(3105a) 및 투명 도전층(3105b)은 상이한 색을 발하는 소자마다 두께가 상이한 것이 바람직하다. 도시되지 않았지만 하부 전극(3103c) 위에도 투명 도전층을 제공하여도 좋다.
또한, 발광 장치(3100)는 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c) 사이에 제공된 격벽(3107a, 3107b, 3107c, 3107d)을 갖는다.
또한, 발광 장치(3100)는 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c) 및 격벽(3107a, 3107b, 3107c, 3107d) 위에 정공 주입층 및 정공 수송층(3110)을 갖는다.
또한, 발광 장치(3100)는 정공 주입층 및 정공 수송층(3110) 위에 제 1 발광층(3112)을 갖는다. 또한, 제 1 발광층(3112) 위에 전하 발생층(3114)을 개재하여 제 2 발광층(3116)을 갖는다. 제 1 발광층(3112) 및 제 2 발광층(3116) 중 적어도 한쪽은 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
또한, 발광 장치(3100)는 제 2 발광층(3116) 위에 전자 수송층 및 전자 주입층(3118)을 갖는다. 또한, 전자 수송층 및 전자 주입층(3118) 위에 상부 전극(3119)을 갖는다. 상부 전극(3119)은 발광 소자의 음극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, 도 12의 (B)에서는 하부 전극(3103a, 3103b, 3103c)을 발광 소자의 양극으로서 기능시키고, 상부 전극(3119)을 발광 소자의 음극으로서 기능시키는 예를 도시하였지만, 음극과 양극의 적층 순서를 서로 바꿔도 좋다. 이 경우, 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 정공 주입층의 적층 순서도 적절히 서로 바꾸면 좋다.
도 13의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이며, 도 13의 (B)는 도 13의 (A)를 일점 쇄선 G-H에서 절단한 단면도이다. 또한, 도 13의 (C) 내지 (E)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 13의 (A) 및 (B)에 도시된 발광 장치(4000)는 기판(4005) 위에 발광 소자(4007)를 갖는다. 또한, 기판(4005)의 외측에 요철을 갖는 기판(4003)을 갖는다. 발광 소자(4007)는 하부 전극(4013)과 EL층(4014)과 상부 전극(4015)을 갖는다. EL층(4014)은 벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자와, 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐 중 어느 하나를 적어도 갖는 유기 금속 착체를 갖는다.
하부 전극(4013)은 전극(4009)에 전기적으로 접속되고 상부 전극(4015)은 전극(4011)에 전기적으로 접속된다. 또한, 하부 전극(4013)에 전기적으로 접속되는 보조 배선(4017)을 제공하여도 좋다.
기판(4005)과 밀봉 기판(4019)은 실재(4021)로 접착되어 있다. 또한, 밀봉 기판(4019)과 발광 소자(4007) 사이에 건조제(4023)가 제공되어 있는 것이 바람직하다.
기판(4003)은 도 13의 (A)에 도시된 바와 같은 요철을 갖기 때문에 발광 소자(4007)에서 생긴 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 기판(4003) 대신에 도 13의 (C)에 도시된 조명 장치(4001)와 같이, 기판(4025)의 외측에 확산판(4027)을 제공하여도 좋다.
도 13의 (D) 및 (E)는 톱 이미션형 발광 장치이다.
도 13의 (D)에 도시된 발광 장치(4100)는 기판(4125) 위에 발광 소자(4107)를 갖는다. 발광 소자(4107)는 하부 전극(4113)과 EL층(4114)과 상부 전극(4115)을 갖는다.
하부 전극(4113)은 전극(4109)에 전기적으로 접속되고 상부 전극(4115)은 전극(4111)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상부 전극(4115)에 전기적으로 접속되는 보조 배선(4117)을 제공하여도 좋다. 또한, 보조 배선(4117) 하부에 절연층(4131)을 제공하여도 좋다.
기판(4125)과, 요철을 갖는 밀봉 기판(4103)은 실재(4121)로 접착되어 있다. 또한, 밀봉 기판(4103)과 발광 소자(4107) 사이에 평탄화막(4105) 및 배리어막(4129)을 제공하여도 좋다.
밀봉 기판(4103)은 도 13의 (D)에 도시된 바와 같은 요철을 갖기 때문에, 발광 소자(4107)에서 생긴 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 밀봉 기판(4103) 대신에 도 13의 (E)에 도시된 발광 장치(4101)와 같이, 발광 소자(4107) 위에 확산판(4127)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치와 조합할 수 있는 터치 센서 및 표시 모듈에 대하여 도 14 내지 도 17을 사용하여 설명한다.
도 14의 (A)는 터치 센서(4500)의 구성예를 도시한 분해 사시도이고, 도 14의 (B)는 터치 센서(4500)의 전극의 구성예를 도시한 평면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)에 도시된 터치 센서(4500)는 기판(4910) 위에, X축 방향으로 배열된 복수의 도전층(4510)과, X축 방향과 교차되는 Y축 방향으로 배열된 복수의 도전층(4520)이 형성되어 있다. 도 14(A) 및 (B)에서는 터치 센서(4500)를 복수의 도전층(4510)이 형성된 평면도와 복수의 도전층(4520)의 평면도로 나누어 도시하였다.
또한, 도 15는 도 14에 도시된 터치 센서(4500)의 도전층(4510)과 도전층(4520)의 교차 부분의 등가 회로도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 도전층(4510)과 도전층(4520)의 교차 부분에는 용량(4540)이 형성된다.
또한, 도전층(4510) 및 도전층(4520)은 4변 형상 도전막이 복수로 접속된 구조를 갖는다. 복수의 도전층(4510) 및 복수의 도전층(4520)은 도전막의 4변 형상의 부분의 위치가 중첩되지 않도록 배치되어 있다. 도전층(4510)과 도전층(4520)이 교차되는 부분에는 도전층(4510)과 도전층(4520)이 접촉되지 않도록 절연막이 사이에 제공된다.
또한, 도 16은 도 14에 도시된 터치 센서(4500)의 도전층(4510)(도전층(4510a, 4510b, 4510c))과 도전층(4520)이 교차되는 부분의 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 도전층(4510)은 첫 번째 층의 도전층(4510a) 및 도전층(4510b)과, 절연층(4810) 위의 두 번째 층의 도전층(4510c)에 의하여 구성된다. 도전층(4510a)과 도전층(4510b)은 도전층(4510c)에 의하여 접속된다. 도전층(4520)은 첫 번째 층의 도전막에 의하여 형성된다. 도전층(4510), 도전층(4520), 및 전극(4710)을 덮도록 절연층(4820)이 형성되어 있다. 절연층(4810) 및 절연층(4820)으로서 예를 들어, 산화 질화 실리콘막을 형성하면 좋다. 또한, 기판(4910)과 도전층(4510) 사이 및 기판(4910)과 전극(4710) 사이에 절연막으로 이루어지는 하지막을 형성하여도 좋고, 하지막은 예를 들어 산화 질화 실리콘막을 사용하여 형성할 수 있다.
도전층(4510)과 도전층(4520)은 가시광에 대하여 투광성을 갖는 도전 재료로 형성된다. 예를 들어, 투광성을 갖는 도전 재료로서 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐 주석, 산화 인듐 주석, 산화 아연, 산화 인듐 아연, 갈륨이 첨가된 산화 아연 등을 들 수 있다.
도전층(4510a)은 전극(4710)에 접속되어 있다. 전극(4710)은 FPC와의 접속용 단자를 구성한다. 도전층(4510)과 마찬가지로 도전층(4520)도 다른 전극(4710)에 접속된다. 전극(4710)은 예를 들어 텅스텐막으로부터 형성할 수 있다.
도전층(4510), 도전층(4520), 및 전극(4710)을 덮도록 절연층(4820)이 형성되어 있다. 전극(4710)과 FPC를 전기적으로 접속시키기 위하여 전극(4710) 위의 절연층(4810) 및 절연층(4820)에는 개구가 형성되어 있다. 절연층(4820) 위에는 접착제 또는 접착 필름 등에 의하여 기판(4920)이 접착되어 있다. 기판(4910) 측을 접착제 또는 접착 필름에 의하여 표시 패널의 컬러 필터 기판에 접착함으로써 터치 패널이 구성된다.
다음에, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용할 수 있는 표시 모듈에 대하여 도 17을 사용하여 설명한다.
도 17에 도시된 표시 모듈(8000)은 상부 커버(8001)와 하부 커버(8002)의 사이에, FPC(8003)에 접속된 터치 패널(8004), FPC(8005)에 접속된 표시 패널(8006), 백 라이트 유닛(8007), 프레임(8009), 프린트 기판(8010), 배터리(8011)를 갖는다.
상부 커버(8001) 및 하부 커버(8002)는 터치 패널(8004) 및 표시 패널(8006)의 크기에 맞추어서 형상이나 치수를 적절히 변경할 수 있다.
터치 패널(8004)은, 저항막 방식 또는 정전 용량 방식의 터치 패널을 표시 패널(8006)에 중첩시켜 사용할 수 있다. 또한, 표시 패널(8006)의 대향 기판(밀봉 기판)에, 터치 패널 기능을 갖게 하도록 할 수도 있다. 또한, 표시 패널(8006)의 각 화소 내에 광 센서를 제공하고, 광학식 터치 패널로 할 수도 있다.
백 라이트 유닛(8007)은 광원(8008)을 갖는다. 광원(8008)은 백 라이트 유닛(8007)의 단부에 제공하고, 광 확산판을 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
프레임(8009)은 표시 패널(8006)의 보호 기능 외에, 프린트 기판(8010)의 동작에 의하여 발생하는 전자파를 차단하기 위한 전자 실드로서의 기능을 갖는다. 또한, 프레임(8009)은 방열판으로서의 기능을 가져도 좋다.
프린트 기판(8010)은 전원 회로, 비디오 신호 및 클록 신호를 출력하기 위한 신호 처리 회로를 갖는다. 전원 회로에 전력을 공급하는 전원은, 외부의 상용 전원이어도 좋고, 별도 설치한 배터리(8011)에 의한 전원이어도 좋다. 상용 전원을 사용하는 경우에는 배터리(8011)를 설치하지 않을 수 있다.
또한, 표시 모듈(8000)은 편광판, 위상차판, 프리즘 시트 등의 부재를 추가하여 형성하여도 좋다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치를 사용한 전자 기기 및 조명 장치의 일례에 대하여 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 구비한다. 또한, 본 실시형태에 따른 조명 장치는 발광부(조명부)에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 구비한다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 적용함으로써, 소비 전력이 낮은 전자 기기나 조명 장치를 실현할 수 있다.
발광 장치를 적용한 전자 기기로서, 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기 및 조명 장치의 구체적인 예를 도 4 및 도 5에 도시하였다.
도 4의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7102)가 내장되어 있다. 표시부(7102)에서는 영상을 표시할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 표시부(7102)에 사용될 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은, 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7111)가 구비하는 조작 키에 의하여 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7102)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 리모트 컨트롤러(7111)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 일 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍 방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자간끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 4의 (B)는 컴퓨터의 일례를 도시한 것이다. 컴퓨터(7200)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다.
도 4의 (C)는 휴대형 게임기의 일례를 도시한 것이다. 휴대형 게임기(7300)는 2개의 하우징(하우징(7301a)과 하우징(7301b))으로 구성되어 있고, 2개의 하우징은 연결부(7302)에 의하여 개폐가 가능하도록 연결되어 있다. 하우징(7301a)에는 표시부(7303a)가 내장되고, 하우징(7301b)에는 표시부(7303b)가 내장되어 있다. 또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 스피커부(7304), 기록 매체 삽입부(7305), 조작 키(7306), 접속 단자(7307), 센서(7308)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기(磁氣), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전장(電場), 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), LED램프, 마이크로폰 등을 구비한다. 휴대형 게임기의 구성이 상술한 것에 한정되지 않는 것은 물론이고, 적어도 표시부(7303a) 및 표시부(7303b)의 양쪽 모두 또는 한쪽에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용하면 좋으며, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 4의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는, 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 이외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다.
도 4의 (D)에 도시된 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제 2 모드는 문자 등의 정보 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성할 때는 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 입력 모드로 하고 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에 자이로 센서, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의하여 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로 전환되고, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서에서 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락을 터치함으로써, 장문, 지문 등을 촬상(撮像)하여 본인 인증할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 4의 (E)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말(펼친 상태)의 일례를 도시한 것이다. 태블릿형 단말(7500)은 하우징(7501a), 하우징(7501b), 표시부(7502a), 표시부(7502b)를 갖는다. 하우징(7501a) 및 하우징(7501b)은 축부(7503)에 의하여 접속되어 있고, 상기 축부(7503)를 축으로 하여 개폐 동작을 수행할 수 있다. 또한, 하우징(7501a)은 전원(7504), 조작 키(7505), 스피커(7506) 등을 구비한다. 또한, 태블릿형 단말(7500)은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시부(7502a) 및 표시부(7502b)의 양쪽 또는 한쪽에 사용함으로써 제작된다.
표시부(7502a)나 표시부(7502b)는 적어도 일부를 터치 패널의 영역으로 할 수 있으며, 표시된 조작 키를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 예를 들어, 표시부(7502a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(7502b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
도 5의 (A)에 도시된 실내 조명 장치(7601), 롤형 조명 장치(7602), 탁상 조명 장치(7603), 및 면상 조명 장치(7604) 각각은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치의 일례이다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 두께가 얇기 때문에, 벽에 장착하여 사용할 수 있다.
도 5의 (B)에 도시된 탁상 조명 장치는 조명부(7701), 지주(7703), 지지대(7705) 등을 포함한다. 조명부(7701)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 사용된다. 본 발명의 일 형태에서는 발광부가 곡면을 갖는 조명 장치, 또는 유연하게 휘어지는 조명부를 갖는 조명 장치를 실현할 수 있다. 이와 같이, 플렉시블의 발광 장치를 조명 장치에 사용하면 조명 장치의 디자인 자유도가 향상될 뿐만 아니라 예를 들어, 자동차의 천장, 대시보드 등 곡면을 갖는 장소에 조명 장치를 설치할 수도 있게 된다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
(합성예 1)
하기 구조식(101)으로 나타내어지는 비스[4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린-10-일-κC,κN](2,2',6,6'-테트라메틸-3,5-헵탄다이오나토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpbqn)2(dpm)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식(101)]
Figure pat00021
＜단계 1; 5,6-다이하이드로벤조[h]퀴나졸린의 합성＞
α-테트랄론 16.8g(115mmol), N,N',N"-메틸리딘트리스폼아마이드 31.8g(250mmol), 폼아마이드 35mL를 500mL의 3구 플라스크에 넣었다. 이 혼합물에 p-톨루엔설폰산 일수화물 1.2g(6.2mmol)을 첨가하고, 질소 기류하에서 160℃로 9시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 반응물을 2N 수산화 나트륨 수용액에 넣고 30분 동안 교반하였다. 교반 후, 헥산을 첨가하여 유기층과 수성층을 분리시키고 나서 유기층을 물로 2번 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 8.5g의 백색 고체를 수율 40%로 얻었다. 핵자기 공명법(NMR)에 의하여, 얻어진 백색 고체는 5,6-다이하이드로벤조[h]퀴나졸린인 것을 확인하였다. 단계 1의 합성 스킴(a-1)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-1)]
Figure pat00022
＜단계 2; 벤조[h]퀴나졸린의 합성＞
단계 1에서 얻어진 5,6-다이하이드로벤조[h]퀴나졸린 8.5g(35.1mmol)을 4.3g씩 2배치(batch)로 나누어 이하와 같은 조건으로 반응시켰다. 5,6-다이하이드로벤조[h]퀴나졸린 4.3g(23.3mmol), 황(결정) 1.5g(46.6mmol)을 반응 용기에 넣고, 질소 기류하에서 235℃로 2시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후, 2배치분의 반응 용액에 클로로폼과 물을 첨가하여 유기층과 수성층을 분리시키고 나서, 유기층을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매로서 헥산:아세트산 에틸=5:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션(fraction)을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 이 고체에 헥산을 첨가하고 자연 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 6.1g의 황색 고체를 수율 73%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 고체는 벤조[h]퀴나졸린인 것을 확인하였다. 단계 2의 합성 스킴(a-2)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-2)]
Figure pat00023
＜단계 3; 벤조[h]퀴나졸린-4(3H)-온의 합성＞
단계 2에서 합성한 벤조[h]퀴나졸린 4.1g(22.8mmol), 빙아세트산 30mL를 300mL의 가지형 플라스크에 넣고 교반하였다. 이 혼합 용액에 질산 암모늄 세륨(IV) 50g(91.2mmol)을 137mL의 물로 용해시킨 혼합 용액을 첨가하고, 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 침전물을 흡인 여과하고, 갈색 고체를 얻었다. 이 고체에 아세트산 에틸 300mL를 첨가하고, 핫 플레이트로 가열하고 나서 자연 여과하여 불순물을 제거하였다. 얻어진 여과액에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 이 황색 고체에 포화 탄산 수소 나트륨 수용액을 첨가하고 초음파를 조사하고, 흡인 여과하여 0.92g의 황색 고체를 얻었다.
또한, 처음에 수행된 흡인 여과로 얻어진 여과액의 아세트산을 증류하여 제거하였다. 얻어진 액체를 아세트산 에틸로 추출하고, 얻어진 추출 용액을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 황색 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고 초음파를 조사하고 나서 흡인 여과하여 1.3g의 황색 고체를 얻었다. 먼저 얻어진 황색 고체와 합쳐서 2.2g의 황색 고체를 수율 49%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 고체는 벤조[h]퀴나졸린-4(3H)-온인 것을 확인하였다. 단계 3의 합성 스킴(a-3)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-3)]
Figure pat00024
＜단계 4; 4-클로로벤조[h]퀴나졸린의 합성＞
단계 3에서 합성한 벤조[h]퀴나졸린-4(3H)-온 2.2g(11.2mmol), 염화 포스포릴 20mL를 100mL의 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에서 100℃로 5시간 동안 가열하였다. 감압하에서 이 혼합물로부터 염화 포스포릴을 증류하여 제거하였다. 얻어진 잔사(殘渣)를 아세트산 에틸로 용해시키고, 이 용액을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액에 서서히 첨가하였다. 이 혼합물의 수성층과 유기층을 분리시키고 나서 수성층으로부터 유기물을 아세트산 에틸로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합치고 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시키고, 얻어진 혼합물을 자연 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매로서 헥산:아세트산 에틸=2:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 1.7g의 황색 고체를 수율 73%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 고체는 4-클로로벤조[h]퀴나졸린인 것을 확인하였다. 단계 4의 합성 스킴(a-4)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-4)]
Figure pat00025
＜단계 5; 4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린의 합성＞
단계 4에서 합성한 4-클로로벤조[h]퀴나졸린 1.9g(8.7mmol), 2,5-다이메틸페닐보론산 2.0g(13mmol), 탄산 나트륨 1.4g(13mmol), 비스(트라이페닐포스파인)팔라듐(II)다이클로라이드 0.072g(0.102mmol), 아세토나이트릴 20mL, 물 20mL를 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤으로 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 또한, 이때, 마이크로파의 조사는 마이크로파 합성 장치(CEM사제 Discover)를 사용하였다. 얻어진 반응 혼합물에 물을 첨가하고, 수성층을 다이클로로메탄으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고 여과액을 농축하여 유상물(油狀物)을 얻었다. 얻어진 유상물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 전개 용매로서 헥산:아세트산 에틸=10:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 1.8g의 황색 유상물을 수율 74%로 얻었다. NMR에 의하여, 얻어진 황색 유상물은 4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린인 것을 확인하였다. 단계 5의 합성 스킴(a-5)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-5)]
Figure pat00026
＜단계 6; 다이-μ-클로로-테트라키스[4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린-10-일-κC,κN]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpbqn)2Cl]2)의 합성＞
단계 5에서 합성한 4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린 1.8g(6.4mmol), 염화 이리듐 일수화물 0.896g(3.0mmol), 2-에톡시에탄올 20mL, 물 5mL를 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤으로 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 1시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 에탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고 나서 흡인 여과하여 1.9g의 갈색 고체를 수율 81%로 얻었다. 단계 6의 합성 스킴(a-6)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-6)]
Figure pat00027
＜단계 7; [Ir(dmpbqn)2(dpm)]의 합성＞
2-에톡시에탄올 30mL, [Ir(dmpbqn)2Cl]2 1.0g(0.63mmol), 다이피발로일메탄 0.35g(1.9mmol), 탄산 나트륨 0.67g(6.3mmol)을 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤으로 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 120W)를 2시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 반응 혼합물에 물을 첨가하고, 수성층을 다이클로로메탄으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액을 포화 식염수로 세정하고, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하여 여과액을 얻었다. 이 여과액을 농축하여 적색 유상물을 얻었다. 얻어진 유상물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 전개 용매로서 헥산:아세트산 에틸=10:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 적색 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하여 용해시키고 나서 물을 첨가하면 고체가 석출되었다. 얻어진 고체를 흡인 여과하여 0.73g의 적색 고체를 수율 61%로 얻었다. 단계 7의 합성 스킴(a-7)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(a-7)]
Figure pat00028
상기 단계 7에서 얻어진 적색 고체를 1H NMR에 의하여 분석한 결과를 이하에 기재한다. 또한, 1H NMR 차트를 도 6에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]이 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR.δ(CDCl3): 0.86(brs, 18H), 2.17(brs, 6H), 2.46(s, 6H), 5.62(s, 1H), 6.64(brs, 2H), 7.13(t, 2H), 7.24-7.39(m, 10H), 7.78(d, 2H), 9.35(s, 2H).
다음에, [Ir(dmpbqn)2(dpm)]의 다이클로로메탄 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(Japan Spectroscopy Corporation제 V550형)를 사용하여 다이클로로메탄 용액(0.085mmol/L)을 석영 셀에 넣고 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K.제 FS920)를 사용하고, 탈기된 다이클로로메탄 용액(0.085mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 7에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 7에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메탄 용액(0.085mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터 다이클로로메탄만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타내고 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, [Ir(dmpbqn)2(dpm)]은 602nm에 발광 피크를 가지며, 다이클로로메탄 용액으로부터는 주황색의 발광이 관측되었다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]을 액체 크로마토그래피 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(약칭: LC/MS 분석))에 의하여 질량(MS) 분석하였다.
LC/MS 분석은, Acquity UPLC(Waters사제) 및 Xevo G2 Tof MS(Waters사제)를 사용하여 수행하였다.
MS 분석에서는 일렉트로스프레이 이온화법(ElectroSpray Ionization(약칭: ESI))에 의한 이온화를 수행하였다. 이 때의 캐필러리(Capillary) 전압은 3.0kV, 샘플 콘 전압은 30V로 하고, 검출은 포지티브 모드로 수행하였다. 상술한 조건으로 이온화된 m/z=943.36의 성분을 충돌실(collision cell) 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온(product ion)으로 해리시켰다. 아르곤을 충돌시킬 때의 에너지(collision energy)는 30eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100∼1200으로 하였다. 해리시킨 프로덕트 이온을 비행 시간(TOF)형 MS로 검출한 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8의 결과로부터, [Ir(dmpbqn)2(dpm)]은 주로 m/z=759.21 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 8에 나타낸 결과는 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 중에 포함되는 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]을 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=759.21 부근의 프로덕트 이온은 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]에서의 다이피발로일메탄이 이탈된 상태의 양이온이라고 추정되고, [Ir(dmpbqn)2(dpm)]이 다이피발로일메탄을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 도 9를 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00029
본 실시예의 발광 소자 1의 제작 방법을 이하에 기재한다.
(발광 소자 1)
우선, 산화 실리콘을 포함한 인듐주석 산화물(ITSO)을 유리 기판(1100) 위에 스퍼터링법으로 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 유리 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃로 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부가 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치에 유리 기판(1100)을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성한 후, 유리 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽을 향하도록, 제 1 전극(1101)이 형성된 유리 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, 4,4',4"-(1,3,5-벤젠트라이일)트라이(다이벤조티오펜)(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는 20nm로 하고, DBT3P-II와 산화 몰리브덴의 비율은 중량비로 4:2(=DBT3P-II:산화 몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막하여 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
그리고, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), 및 비스[4-(2,5-다이메틸페닐)벤조[h]퀴나졸린-10-일-κC,κN](2,2',6,6'-테트라메틸-3,5-헵탄다이오나토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpbqn)2(dpm)])을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서는, 2mDBTPDBq-II, NPB, 및 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]의 중량비가 0.8:0.2:0.01(=2mDBTPDBq-II:NPB:[Ir(dmpbqn)2(dpm)])이 되도록 조정하여 성막하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm가 되도록 성막하였다.
다음에 발광층(1113) 위에 2mDBTPDBq-II를 20nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 더구나 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 20nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 공정에 있어서, 모든 증착을 저항 가열법으로 수행하였다.
상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 표 1에 나타내었다.
Figure pat00030
발광 소자 1을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 수행한 후, 발광 소자 1의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 1의 휘도가 900cd/m2일 때의 전압(V), 전류 밀도(mA/cm2), CIE 색도 좌표(x, y), 전류 효율(cd/A), 파워 효율(lm/W), 외부 양자 효율(%)을 표 2에 나타내었다.
Figure pat00031
표 2를 보면, 발광 소자 1은 구동 전압이 낮고, 전류 효율이나 외부 양자 효율이 높은 것을 알 수 있었다.
또한, 표 2에 나타낸 바와 같이, 휘도가 900cd/m2일 때의 발광 소자 1의 CIE 색도 좌표는 (x, y)=(0.54, 0.45)이었다. 발광 소자 1에서는 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]에서 유래하는 주황색 발광이 얻어진 것을 알 수 있었다.
또한, 발광 소자 1에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 10에 나타내었다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 578nm 부근에 피크를 갖는다. 이것으로부터도, 발광 소자 1의 발광은 발광층(1113)에 포함되는 [Ir(dmpbqn)2(dpm)]의 발광에서 유래하는 것이 시사된다.
(실시예 3)
(합성예 2)
하기 구조식(118)으로 나타내어지는 비스[4-아이소부틸벤조[h]퀴나졸린-10-일-κC,κN](2,4-펜탄다이오나토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(iBubqn)2(acac)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식(118)]
Figure pat00032
＜단계 1; 4-아이소부틸벤조[h]퀴나졸린의 합성＞
4-클로로벤조[h]퀴나졸린 0.53g(2.5mmol), 트리스(2,4-펜탄다이오나토)철(III)(약칭: Fe(acac)3) 52mg(0.148mmol), 탈수 테트라하이드로퓨란(THF) 25mL, 1-메틸-2-피롤리돈(약칭: NMP) 2.0mL를 100mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 플라스크를 빙랭한 후에 아이소부틸마그네슘브로마이드(1M THF 용액)(약칭: iBuMgBr) 2.6mL를 첨가하고, 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 그 후, 1M 염산을 첨가하고 아세트산 에틸에 의하여 유기층을 추출하였다. 얻어진 추출 용액을 포화 탄산 수소 나트륨 수용액과 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 잔사를 얻었다. 얻어진 잔사를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매로서는 먼저 다이클로로메탄을 사용하였다. 이어서, 다이클로로메탄:아세트산 에틸=10:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 0.14g의 주황색 유상물을 수율 24%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(b-1)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(b-1)]
Figure pat00033
＜단계 2; 다이-μ-클로로-테트라키스[4-아이소부틸벤조[h]퀴나졸린-10-일-κC,κN]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(iBubqn)2Cl]2)의 합성＞
4-아이소부틸벤조[h]퀴나졸린 0.14g(0.59mmol), 염화 이리듐 일수화물 0.088g(0.30mmol), 2-에톡시에탄올 15mL, 물 5mL를 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤으로 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 1시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 다이클로로메탄과 물을 첨가하여 유기층과 수성층을 분리시키고 나서 유기층을 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 0.15g의 주황색 고체를 수율 72%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴(b-2)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(b-2)]
Figure pat00034
＜단계 3: [Ir(iBubqn)2(acac)]의 합성＞
2-에톡시에탄올 30mL, [Ir(iBubqn)2Cl]2 0.15g(0.11mmol), 아세틸아세톤 0.074g(0.74mmol), 탄산 나트륨 0.16g(1.5mmol)을 100mL의 둥근바닥 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤으로 치환하였다. 이 반응 용기에 마이크로파(2.45GHz, 120W)를 1시간 동안 조사함으로써 반응시켰다. 반응 후, 반응 용액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 다이클로로메탄과 물을 첨가하여 유기층과 수성층을 분리시키고 나서 유기층을 포화 식염수로 세정하였다. 세정 후, 유기층에 무수 황산 마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 이 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 정제하였다. 전개 용매로서는 다이클로로메탄:아세트산 에틸=20:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 50mg의 황색 고체를 수율 30%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴(b-3)을 이하에 나타낸다.
[합성 스킴(b-3)]
Figure pat00035
상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체를 1H NMR에 의하여 분석한 결과를 이하에 기재한다. 또한, 1H NMR 차트를 도 18에 도시하였다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 [Ir(iBubqn)2(acac)]이 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.13(d, 12H), 1.80(s, 6H), 2.45-2.52(m, 2H), 3.33-3.42(m, 4H), 5.32(s, 1H), 6.34(d, 2H), 7.03(t, 2H), 7.26-7.28(m, 2H), 7.76-7.82(m, 4H), 9.31(s, 2H).
이어서, [Ir(iBubqn)2(acac)]의 다이클로로메탄 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하, 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 측정 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 19에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 19에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메탄 용액(0.085mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼으로부터 다이클로로메탄만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타내고 있다.
도 19에 나타낸 바와 같이, [Ir(iBubqn)2(acac)]은 569nm에 발광 피크를 갖고, 다이클로로메탄 용액으로부터는 황색의 발광이 관측되었다.
다음에, 본 실시예에서 얻어진 [Ir(iBubqn)2(acac)]을 LC/MS 분석에 의하여 질량 분석하였다.
실시예 1과 마찬가지의 조건으로 이온화된 m/z=762.25의 성분을 충돌실 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온으로 해리시켰다. 아르곤을 충돌시킬 때의 에너지는 30eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100∼1200으로 하였다. 해리시킨 프로덕트 이온을 비행 시간(TOF)형 MS로 검출한 결과를 도 20에 나타내었다.
도 20에 나타낸 결과로부터, [Ir(iBubqn)2(acac)]은 주로 m/z=663.21 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 20에 나타낸 결과는 [Ir(iBubqn)2(acac)]에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 중에 포함되는 [Ir(iBubqn)2(acac)]을 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z=663.21 부근의 프로덕트 이온은 [Ir(iBubqn)2(acac)]에서의 아세틸아세톤이 이탈된 상태의 양이온이라고 추정되고, [Ir(iBubqn)2(acac)]이 아세틸아세톤을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
201: 제 1 전극
203: EL층
203a: 제 1 EL층
203b: 제 2 EL층
205: 제 2 전극
207: 중간층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 전자 수송층
305: 전자 주입층
401: 지지 기판
403: 발광 소자
405: 밀봉 기판
407: 밀봉재
409a: 제 1 단자
409b: 제 2 단자
411a: 광 추출 구조
411b: 광 추출 구조
413: 평탄화층
415: 공간
417: 보조 배선
419: 절연층
421: 제 1 전극
423: EL층
425: 제 2 전극
501: 지지 기판
503: 발광 소자
504: 발광 소자
505: 밀봉 기판
506: 건조제
507: 밀봉재
509: FPC
511: 절연층
513: 절연층
515: 공간
517: 배선
519: 격벽
521: 제 1 전극
523: EL층
525: 제 2 전극
531: 블랙 매트릭스
533: 컬러 필터
535: 오버코트층
541a: 트랜지스터
541b: 트랜지스터
542: 트랜지스터
543: 트랜지스터
551: 발광부
551a: 발광부
551b: 발광부
552: 구동 회로부
553: 구동 회로부
561: 제 1 전극
563: EL층
565: 제 2 전극
1100: 유리 기판
1101: 제 1 전극
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113: 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
2001: 제 1 기판
2002: 발광부
2005a: 제 1 밀봉재
2005b: 제 2 밀봉재
2006: 제 2 기판
2011: 제 2 공간
2013: 제 1 공간
3000: 발광 장치
3001: 기판
3003a: 하부 전극
3003b: 하부 전극
3003c: 하부 전극
3005a: 투명 도전층
3005b: 투명 도전층
3005c: 투명 도전층
3007a: 격벽
3007b: 격벽
3007c: 격벽
3007d: 격벽
3009: 정공 주입층
3011: 정공 수송층
3013a: 발광층
3013b: 발광층
3013c: 발광층
3015: 전자 수송층
3017: 전자 주입층
3019: 상부 전극
3020a: 발광 소자
3020b: 발광 소자
3020c: 발광 소자
3100: 발광 장치
3101: 기판
3103a: 하부 전극
3103b: 하부 전극
3103c: 하부 전극
3105a: 투명 도전층
3105b: 투명 도전층
3107a: 격벽
3107b: 격벽
3107c: 격벽
3107d: 격벽
3110: 정공 수송층
3112: 발광층
3114: 전하 발생층
3116: 발광층
3118: 전자 주입층
3119: 상부 전극
3120a: 발광 소자
3120b: 발광 소자
3120c: 발광 소자
4000: 발광 장치
4001: 발광 장치
4003: 기판
4005: 기판
4007: 발광 소자
4009: 전극
4011: 전극
4013: 하부 전극
4014: EL층
4015: 상부 전극
4017: 보조 배선
4019: 밀봉 기판
4021: 실재
4023: 건조제
4025: 기판
4027: 확산판
4100: 발광 장치
4101: 발광 장치
4103: 밀봉 기판
4105: 평탄화막
4107: 발광 소자
4109: 전극
4111: 전극
4113: 하부 전극
4114: EL층
4115: 상부 전극
4117: 보조 배선
4121: 실재
4125: 기판
4127: 확산판
4129: 배리어막
4131: 절연층
4500: 터치 센서
4510: 도전층
4510a: 도전층
4510b: 도전층
4510c: 도전층
4520: 도전층
4540: 용량
4710: 전극
4810: 절연층
4820: 절연층
4910: 기판
4920: 기판
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7102: 표시부
7103: 스탠드
7111: 리모트 컨트롤러
7200: 컴퓨터
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7300: 휴대형 게임기
7301a: 하우징
7301b: 하우징
7302: 연결부
7303a: 표시부
7303b: 표시부
7304: 스피커부
7305: 기록 매체 삽입부
7306: 조작 키
7307: 접속 단자
7308: 센서
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7500: 태블릿형 단말
7501a: 하우징
7501b: 하우징
7502a: 표시부
7502b: 표시부
7503: 축부
7504: 전원
7505: 조작 키
7506: 스피커
7601: 조명 장치
7602: 조명 장치
7603: 탁상 조명 장치
7604: 면상 조명 장치
7701: 조명부
7703: 지주
7705: 지지대
8000: 표시 모듈
8001: 상부 커버
8002: 하부 커버
8003: FPC
8004: 터치 패널
8005: FPC
8006: 표시 패널
8007: 백 라이트 유닛
8008: 광원
8009: 프레임
8010: 프린트 기판
8011: 배터리

Claims (30)

  1. 화합물에 있어서,
    벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자 및 금속을 포함하는, 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배위자는 일반식(G0)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00036

    상기 일반식(G0)에 있어서,
    R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고,
    R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되는, 화합물.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 갖는, 화합물.
    Figure pat00037

    상기 일반식(G1)에 있어서,
    M은 금속을 나타낸다.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되는, 화합물.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 구조는 일반식(G2)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00038
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G3)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00039

    상기 일반식(G3)에 있어서,
    M은 금속을 나타내고,
    L은 1가 음이온성 배위자를 나타낸다.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되고,
    M이 이리듐 또는 로듐일 때, n=2이고,
    M이 백금 또는 팔라듐일 때, n=1인, 화합물.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G4)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00040
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 1가 음이온성 배위자는 베타-다이케톤 구조를 갖는 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위 원소가 모두 질소인 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자인, 화합물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 1가 음이온성 배위자는 일반식(L1) 또는 일반식(L2)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00041

    상기 일반식(L1) 또는 일반식(L2)에 있어서,
    R11∼R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고,
    A1∼A3은 각각 독립적으로 질소, 또는 수소 또는 치환기 R과 결합된 탄소를 나타내고,
    상기 치환기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G5)으로 나타내어지는, 화합물.

    상기 일반식(G5)에 있어서,
    M은 금속을 나타낸다.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되고,
    M이 이리듐 또는 로듐일 때, n=2이고,
    M이 백금 또는 팔라듐일 때, n=1인, 화합물.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G6)으로 나타내어지는, 화합물.
    Figure pat00043
  15. 발광 장치에 있어서,
    벤조퀴나졸린 골격을 포함한 배위자 및 금속을 포함하는 화합물을 포함하는 발광층을 한 쌍의 전극 사이에 포함하는, 발광 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 배위자는 일반식(G0)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00044

    상기 일반식(G0)에 있어서,
    R1은 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 6∼10의 아릴기를 나타내고,
    R2∼R7은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되는, 발광 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G1)으로 나타내어지는 구조를 갖는, 발광 장치.
    Figure pat00045

    상기 일반식(G1)에 있어서,
    M은 금속을 나타낸다.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되는, 발광 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 구조는 일반식(G2)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00046
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G3)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00047

    상기 일반식(G3)에 있어서,
    M은 금속을 나타내고,
    L은 1가 음이온성 배위자를 나타낸다.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되고,
    M이 이리듐 또는 로듐일 때, n=2이고,
    M이 백금 또는 팔라듐일 때, n=1인, 발광 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G4)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00048
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 1가 음이온성 배위자는 베타-다이케톤 구조를 갖는 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자, 또는 2개의 배위 원소가 모두 질소인 1가 음이온성 2자리 킬레이트 배위자인, 발광 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 1가 음이온성 배위자는 일반식(L1) 또는 일반식(L2)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00049

    상기 일반식(L1) 또는 일반식(L2)에 있어서,
    R11∼R17은 각각 독립적으로 수소, 또는 치환 또는 무치환된 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고,
    A1∼A3은 각각 독립적으로 질소, 또는 수소 또는 치환기 R과 결합된 탄소를 나타내고,
    상기 치환기 R은 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 페닐기를 나타낸다.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G5)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00050

    상기 일반식(G5)에 있어서,
    M은 금속을 나타낸다.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 금속은 이리듐, 백금, 팔라듐, 및 로듐으로부터 선택되고,
    M이 이리듐 또는 로듐일 때, n=2이고,
    M이 백금 또는 팔라듐일 때, n=1인, 발광 장치.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 화합물은 일반식(G6)으로 나타내어지는, 발광 장치.
    Figure pat00051
  29. 전자 기기에 있어서,
    제 15 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  30. 조명 장치에 있어서,
    제 15 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
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