KR20160007380A - 발광 소자, 화합물, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20160007380A
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미키 카나모토
타카오 하마다
타츠요시 타카하시
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공한다. 또한, 발광 소자의 수송층이나 호스트 재료, 발광 재료로서 이용할 수 있는 신규 화합물을 제공한다.
벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 신규 화합물을 제공한다. 또한, 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층에 상기 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 물질을 포함하는 발광 소자를 제공한다.

Description

발광 소자, 화합물, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING ELEMENT, COMPOUND, DISPLAY MODULE, LIGHTING MODULE, LIGHT-EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명의 일 양태는 발광 소자, 화합물, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태는 상기의 기술 분야로 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시하는 발명의 일 양태의 기술 분야는 물건, 방법, 또는, 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서, 보다 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 양태의 기술 분야의 일례로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는, 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
박형 경량, 입력 신호에 대한 고속 응답성, 저소비 전력 등의 이점(利點) 때문에, 차세대의 조명 장치나 표시 장치로서 유기 화합물을 발광 물질로 하는 발광 소자(유기 EL 소자)를 이용한 표시 장치의 개발이 가속되고 있다.
유기 EL 소자는 전극 사이에 발광층을 사이에 끼우고 전압을 인가함으로써, 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 재결합하여 발광 물질이 여기 상태가 되고, 그 여기 상태가 기저 상태로 돌아올 때에 발광한다. 발광 물질이 발하는 광의 파장은 그 발광 물질 특유의 것이며, 다른 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 이용함으로써, 다양한 파장 즉 다양한 색의 발광을 나타내는 발광 소자를 얻을 수 있다.
디스플레이 등, 화상을 표시하는 것을 염두에 둔 표시 장치의 경우, 풀 컬러의 영상을 재현하기 위해서는, 예를 들면 적, 녹, 청의 3색의 광을 얻을 필요가 있다. 또한, 조명 장치로서 이용하는 경우에는, 높은 연색성을 얻기 위해, 가시광 영역에서 고르게 파장 성분을 갖는 광을 얻는 것이 이상적이고, 현실적으로는, 다른 파장의 광을 2종류 이상 합성하는 경우가 있다. 또한, 적, 녹, 청의 3색의 광을 합성함으로써, 높은 연색성을 갖는 백색광을 얻을 수 있다는 것이 알려져 있다.
발광 물질이 발하는 광은 그 물질 고유의 것임을 앞서 설명했다. 그러나, 수명이나 소비 전력, 그리고 발광 효율까지, 발광 소자로서의 중요한 성능은 발광을 나타내는 물질에만 의존하는 것은 아니고, 발광층 이외의 층이나, 소자 구조, 그리고, 발광 중심 물질과 호스트 재료와의 성질이나 적합성, 캐리어 밸런스 등도 크게 영향을 준다. 따라서, 이 분야의 성숙도를 보기 위해서는 많은 종류의 발광 소자용 재료가 필요하다는 것은 틀림없다. 이러한 이유로 인하여, 다양한 분자 구조를 갖는 발광 소자용 재료가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그런데, 일렉트로루미네선스(electroluminescence)를 이용한 발광 소자인 경우, 여기 상태의 생성 비율은 일중항 여기 상태가 1일 때, 삼중항 여기 상태가 3인 것이 일반적으로 알려져 있다. 따라서, 삼중항 여기 상태를 발광으로 바꿀 수 있는 인광 재료를 발광 중심 물질로서 이용한 발광 소자는 일중항 여기 상태를 발광으로 바꾸는 형광 재료를 발광 중심 물질로서 이용한 발광 소자와 비교하여, 발광 효율이 높은 발광 소자를 원리적으로 얻을 수 있다.
그러나, 어느 물질에서의 삼중항 여기 상태는 상기 물질에서의 일중항 여기 상태보다 에너지적으로 작은 위치에 있기 때문에, 같은 파장의 형광을 발하는 물질과 인광을 발하는 물질을 비교한 경우, 인광을 발하는 물질이 큰 밴드 갭을 갖는 물질이라고 할 수 있다.
여기서, 호스트-게스트형의 발광층에서 호스트 재료나, 발광층에 접하는 각 수송층을 구성하는 물질은 여기 에너지를 효율적으로 발광 중심 물질로부터의 발광으로 바꾸기 때문에, 발광 중심 물질보다 큰 밴드 갭 혹은 높은 삼중항 여기 준위(삼중항 여기 상태와 일중항 기저 상태와의 에너지차)를 갖는 물질이 이용된다.
따라서, 단파장의 인광 발광을 효율적으로 얻기 위해서는, 더 큰 밴드 갭을 갖는 호스트 재료 및 캐리어 수송 재료가 필요하다. 그러나, 저구동 전압이나 높은 발광 효율 등 발광 소자에서의 중요한 특성에 대한 요구를 균형 있게 구현하면서, 큰 밴드 갭을 갖는 발광 소자용 재료가 되는 물질을 개발하는 것은 매우 어렵다.
일본국 특개 2007-15933호 공보
따라서, 본 발명의 일 양태는 신규의 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또한, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또한, 발광 효율이 양호한 인광을 나타내는 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 또한, 발광 효율이 양호한 녹색으로부터 청색의 인광을 나타내는 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 일 양태에서는 발광 소자의 수송층이나 호스트 재료, 발광 재료로서 이용할 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 특히, 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 소자에 이용해도, 특성이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있는 신규 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 일 양태에서는, 삼중항 여기 준위(T1 준위)가 높은 헤테로환 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 특히, 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 소자에 이용함으로써, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있는 헤테로환 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 일 양태에서는, 캐리어 수송성이 높은 헤테로환 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 특히, 녹색보다 단파장의 인광을 발하는 발광 소자에 이용하는 것이 가능하고, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있는 헤테로환 화합물을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에서는 상기 헤테로환 화합물을 이용한 발광 소자를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에서는, 상기 헤테로환 화합물을 이용한, 소비 전력이 작은 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 조명 장치, 표시 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 이러한 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 양태는 이러한 과제를 모두 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한, 이것들 이외의 과제는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출하는 것이 가능하다.
상기 과제는 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 물질 및 상기 물질을 발광 소자에 적용함으로써 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층에 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 물질을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층은 적어도 발광 중심 물질을 포함하는 층을 갖고, 발광 중심 물질을 포함하는 층에 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 물질을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층은 이리듐 착체와 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 물질을 포함하는 층을 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 발광 소자에서, 벤조티에노피리미딘 골격이 벤조티에노[3,2-d]피리미딘 골격인 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층에 하기 일반식 (G1)로 표시되는 물질을 포함하는 발광 소자이다.
[일반식 (G1)]
Figure pat00001
식 중 A1은 탄소수 6 내지 100의 아릴기를 나타낸다. 단, A1에는 헤테로 방향환이 포함되어 있어도 좋다. 또한, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층에 하기 일반식 (G2)로 표시되는 물질을 포함하는 발광 소자이다.
[일반식 (G2)]
Figure pat00002
식 중, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다. 또한, α는 치환 또는 비치환의 페닐렌기를 나타내고, n은 0 내지 4의 정수를 나타낸다. 또한, Htuni는 정공 수송성을 갖는 골격을 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 발광 소자에서 EL층은 발광 중심 물질을 더 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 발광 소자에서 EL층은 이리듐 착체를 더 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식 (G1)로 표시되는 화합물이다.
[일반식 (G1)]
Figure pat00003
상기 일반식 (G1)에 있어서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내고, A1은 치환 또는 비치환의 탄소수 13 내지 100의 아릴기를 나타낸다. 단, A1에는 헤테로 방향환이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 하기 일반식 (G2)로 표시되는 화합물이다.
[일반식 (G2)]
Figure pat00004
상기 일반식 (G2)에 있어서, Htuni는 치환 또는 비치환의 다이벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환의 다이벤조퓨라닐기 및 치환 또는 비치환의 카바졸일기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다. 또한, α는 치환 또는 비치환의 페닐렌기를 나타내고, n은 0 내지 4의 정수를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에서 n이 2인 화합물이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 하기 일반식 (G3)으로 표시되는 화합물이다.
[일반식 (G3)]
Figure pat00005
상기 일반식 (G3)에 있어서, Htuni는 치환 또는 비치환의 다이벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환의 다이벤조퓨라닐기 및 치환 또는 비치환의 카바졸일기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에 있어서, Htuni가 하기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6)로 표시되는 기 중 어느 하나인 화합물이다.
[일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6)]
Figure pat00006
상기 일반식에 있어서, R6 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, Ar1은 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에 있어서, Htuni가 하기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-3)으로 표시되는 기 중 어느 하나인 화합물이다.
[일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-3)]
Figure pat00007
상기 일반식에 있어서, R6 내지 R15는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에서, R6 내지 R15가 모두 수소인 화합물이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에서, R2 및 R4가 모두 수소인 화합물이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 갖는 화합물에서, R1 내지 R5가 모두 수소인 화합물이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 하기 구조식 (100)으로 표시되는 화합물이다.
[구조식 (100)]
Figure pat00008
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 화합물을 포함하는 발광 소자용 재료이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과 한쌍의 전극 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층은 상기 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층은 적어도 발광 중심 물질을 포함하는 층을 갖고, 발광 중심 물질을 포함하는 층에 상기 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 한쌍의 전극과, 한쌍의 전극의 사이에 끼워진 EL층을 갖고, EL층은 이리듐 착체와 상기 화합물을 포함하는 층을 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자를 갖는 디스플레이 모듈이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자를 갖는 조명 모듈이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자와 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 발광 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자를 표시부에 갖고, 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 표시 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자를 조명부에 갖고, 발광 소자를 제어하는 수단을 구비한 조명 장치이다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 상기 구성을 구비한 발광 소자를 갖는 전자 기기이다.
본 발명의 일 양태에 따른 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자이다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자이다. 또한, 발광 효율이 양호한 녹색 내지 청색의 영역의 발광을 나타내는 발광 소자이다.
본 발명의 일 양태에 따른 헤테로환 화합물은 큰 에너지 갭을 가진다. 또한, 뛰어난 캐리어 수송성을 가진다. 따라서, 발광 소자의 수송층을 구성하는 재료나 발광층에서의 호스트 재료, 발광 중심 물질로서 적합하게 이용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에서는 상기 헤테로환 화합물을 이용한 소비 전력이 작은 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 조명 장치, 표시 장치 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다. 또는, 신규 발광 소자, 신규 발광 장치 등을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 양태는 반드시 이러한 효과를 전부 가질 필요는 없다. 또한, 이것들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 분명해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이것들 이외의 효과를 추출하는 것이 가능하다.
도 1은 발광 소자의 개념도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 전자 기기를 나타내는 도면.
도 7은 광원 장치를 나타내는 도면.
도 8은 조명 장치를 나타내는 도면.
도 9는 조명 장치 및 전자 기기를 나타내는 도면.
도 10은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 나타내는 도면.
도 11은 전자 기기를 나타내는 도면.
도 12는 4mDBTBPBfpm-II의 NMR 차트.
도 13은 4mDBTBPBfpm-II의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 14는 4mDBTBPBfpm-II의 LC/MS 분석 결과.
도 15는 발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성.
도 16은 발광 소자 1의 전압-휘도 특성.
도 17은 발광 소자 1의 휘도-전류 효율 특성.
도 18은 발광 소자 1의 휘도-외부 양자 효율 특성.
도 19는 발광 소자 1의 휘도-파워 효율 특성.
도 20은 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 21은 발광 소자 1의 정규화 휘도 시간 변화 특성.
도 22는 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성.
도 23은 발광 소자 2의 전압-휘도 특성.
도 24는 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성.
도 25는 발광 소자 2의 휘도-외부 양자 효율 특성.
도 26은 발광 소자 2의 휘도-파워 효율 특성.
도 27은 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 28은 발광 소자 2의 정규화 휘도 시간 변화 특성.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 양태로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어나지 않고 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, "막"이라는 말과 "층"이라는 말은, 경우에 따라, 또는, 상황에 따라, 서로 바꿀 수 있다. 예를 들면, "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다. 또는, 예를 들면, "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경하는 것이 가능한 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에 설명하는 본 발명의 일 양태의 화합물은 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 물질이다. 상기 골격을 갖는 화합물은 캐리어(특히 전자)의 수송성이 우수하다. 이로 인하여, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 상기 화합물은 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 갖는 화합물로 할 수 있다. 따라서, 인광을 발하는 발광 중심 물질을 이용한 발광 소자에 적합하게 이용할 수 있다. 구체적으로는, 상기 화합물이 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 가지면, 인광 발광 물질의 여기 에너지가 이동하게 되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 여기 에너지를 효과적으로 발광으로 변환할 수 있다. 인광 발광 물질로서는, 이리듐 착체가 대표적이다.
또한, 벤조티에노피리미딘 골격으로서는, 구체적으로는 벤조티에노[3,2-d]피리미딘 골격 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되지 않는다.
상기 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물의 바람직한 구체적인 예를 하기 일반식 (G1)로 나타낸다.
[일반식 (G1)]
Figure pat00009
식 중 A1은 탄소수 6 내지 100의 아릴기를 나타낸다. 단, A1에는 헤테로 방향환이 포함되어 있어도 좋다.
상기 탄소수 6 내지 100의 아릴기로서는, 대표적으로는 하기 일반식 (A1-1) 내지 (A1-6)로 표시되는 기를 들 수 있다. 또한, 이하는 어디까지나 대표예이며 탄소수 6 내지 100의 아릴기는 이것들에 한정되지 않는다.
[일반식 (A1-1) 내지 (A1-6)]
Figure pat00010
식 중 RA1 내지 RA6은 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다. 또한, RA1 내지 RA6이 방향족환에 결합하고 있을 때, 이 방향족환에서 가능한 치환수의 범위에서, 각각 1 내지 4의 치환기를 나타낸다.
또한, 헤테로 방향환을 포함하는 A1로서는, 대표적으로는 하기 일반식 (A1-10) 내지 (A1-25)로 표시되는 기를 들 수 있다. 또한, 이하는 어디까지나 대표예이며 A1은 예시에 한정되지 않는다.
[일반식 (A1-10) 내지 (A1-25)]
Figure pat00011
Figure pat00012
또한, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타낸다.
또한, R1 내지 R5에서의 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아아이소프로필기, 부틸기, sec-부틸기, 아이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 네오헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸부틸기, 1,2-다이메틸부틸기, 2,3-다이메틸부틸기 등을 들 수 있고, 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소의 구체적인 예로서는, 사이클로 프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로옥틸기, 2-메틸사이클로헥실기, 2,6-다이메틸사이클로헥실기 등을 들 수 있고, 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소의 구체적인 예로서는, 데카하이드로나프틸기, 아다만틸기를 들 수 있고, 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기의 구체적인 예로서는, 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 메시틸기, o-바이페닐기, m-바이페닐기, p-바이페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 플루오레닐기, 9,9-다이메틸플루오레닐기를 들 수 있다.
R1 내지 R5에 대하여, 이것들이 치환기를 더 갖는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 대표되는 특성에 큰 변화를 미치지 않는 기를 상정하고 있다.
또한, 본 실시형태에 설명하는 벤조티에노피리미딘에 대하여, 더 바람직한 구체적인 예는 하기 일반식 (G2)로 표시할 수 있다.
[일반식 (G2)]
Figure pat00013
식 중, R1 내지 R5에 대해서는, 상기 일반식 (G1)에서의 R1 내지 R5와 마찬가지이므로, 중복하는 기재를 생략한다. 일반식 (G1)에서의 R1 내지 R5의 기재를 참조하기 바란다.
상기 일반식 (G2) 중, α는 치환 또는 비치환의 페닐렌기를 나타내고, n은 0 내지 4의 정수(整數)를 나타낸다. α에 대하여, 이것들이 치환기를 더 갖는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 대표되는 화합물의 특성에 큰 변화를 미치지 않는 기를 상정하고 있다.
또한, Htuni와 벤조티에노피리미딘 골격의 상호 작용을 억제하여, 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 유지하는 관점에서, n은 1 이상인 것이 바람직하고, 열물성이 향상되어 분자의 안정성이 좋아진다는 관점에서, 보다 바람직한 n의 구성은 2이다. 또한, n이 2인 경우, α와 n으로 표시되는 2가의 기는 1,1'-바이페닐-3,3'-다이일기인 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식 (G2) 중 Htuni는 정공 수송성을 갖는 골격을 나타낸다. Htuni로서는, 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 유지하는 관점에서, 치환 또는 비치환의 다이벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환의 다이벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환의 카바졸일기를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이것들이 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 대표되는 특성에 큰 변화를 미치지 않는 기를 상정하고 있다.
Htuni의 구체적인 예로서는, 하기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6)로 표시되는 기는 합성이 용이하고, 바람직한 예이다. 또한, 물론, Htuni는 이하의 예시에 한정되는 것은 아니다.
[일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6)]
Figure pat00014
R6 내지 R15는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, Ar1은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, 이것들이 치환기를 갖는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 대표되는 특성에 큰 변화를 미치지 않는 기를 상정하고 있다.
또한, 상기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-3)으로 표시되는 기는 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 갖고, 또한 정공 수송성을 가지기 때문에, 바람직한 구성이다. 또한, (Ht-1) 내지 (Ht-3)는 벤조티에노피리미딘 골격과의 조합에서는 전자 도너 부위로서 기능한다(벤조티에노피리미딘이 전자 억셉터 부위로서 기능함). 그러므로 막의 전하 수송에 주목한 경우, 벌크에서는 도전율이, 계면에서는 주입성이 향상되어 저전압 구동이 가능하게 되기 때문에 발광 소자에서 바람직한 구성이다.
또한, 상기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6)로 표시되는 기에서 R6 내지 R15가 모두 수소인 구성이, 원료의 조달이나 합성이 용이하고 바람직한 구성이다.
또한, 같은 이유에 의해, 상기 일반식 (G2)로 표시되는 화합물에서, R2 및 R4가 모두 수소인 구성이 바람직하다. 또한, R1 내지 R5가 모두 수소인 구성이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 설명하는 벤조티에노피리미딘에 대하여, 더욱 바람직한 구체적인 예는 하기 일반식 (G3)으로 표시할 수 있다.
[일반식 (G3)]
Figure pat00015
식 중, R1 내지 R5에 대해서는, 상기 일반식 (G1)에서의 R1 내지 R5와 마찬가지이므로, 중복하는 기재를 생략한다. 일반식 (G1)에서의 R1 내지 R5의 기재를 참조하기 바란다. 또한, 식 중, Htuni에 대해서는, 상기 일반식 (G2)의 Htuni와 마찬가지이므로, 중복하는 기재를 생략한다. 일반식 (G2)에서의 Htuni의 기재를 참조하기 바란다.
상술한 화합물의 대표적인 예를 이하에 나타낸다. 또한, 본 실시형태에 설명하는 화합물은 이하의 예시에 의해 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
이상과 같은 화합물은 캐리어의 수송성이 우수하기 때문에 캐리어 수송 재료나 호스트 재료로서 적합하다. 이것에 의해, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공할 수도 있다. 또한, 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 갖는 화합물로 할 수 있기 때문에, 발광 효율이 높은 인광 발광 소자를 얻을 수 있다. 특히, 녹색보다 단파장측에 발광의 피크를 갖는 인광 발광 소자에서도, 양호한 발광 효율을 갖는 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 가진다는 것은 또한 큰 밴드 갭을 가진다는 것을 의미하므로, 청색 형광을 나타내는 발광 소자도 효율적으로 발광시킬 수 있다.
계속하여, 상기 일반식 (G1)로 표시되는 화합물의 합성 방법에 대하여 설명한다.
일반식 (G1)로 표시되는 화합물은 이하와 같이 간편한 합성 스킴에 의해 합성할 수 있다. 예를 들면, 하기 합성 스킴 (a)에 나타내는 바와 같이, 벤조티에노피리미딘 유도체의 할로겐 화합물(A1)과 아릴기 A1의 보론산 화합물(A2)을 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 식 중 X는 할로겐 원소를 나타낸다. 또한, B1은 보론산 또는 보론산 에스터 또는 환상 트리올 보레이트염 등을 나타낸다. 환상 트리올 보레이트염은 리튬염 외에, 칼륨염, 나트륨염을 이용해도 좋다.
[합성 스킴 (a)]
Figure pat00020
또한, 합성 스킴 (a)에서, X는 할로겐을 나타내고, A1은 아릴기이다. 단, A1에는 헤테로 방향환이 포함되어 있어도 좋다. 또한, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.
또한, 벤조티에노피리미딘 유도체의 보론산 화합물과 아릴기 A1의 할로겐 화합물을 반응시켜도 좋다.
상술한 화합물 (A1), (A2)는 다양한 종류가 시판되고 있거나, 혹은 합성 가능하기 때문에, 일반식 (G1)로 표시되는 화합물은 수많은 종류를 합성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물은 베리에이션(variation)이 풍부하다는 특징이 있다.
이상, 본 발명의 일 양태인 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 어떠한 합성 방법에 의해 합성되어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서, 본 발명의 일 양태에 대하여 설명했다. 또는, 다른 실시형태에서, 본 발명의 일 양태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명의 일 양태는 이것들에 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 일 양태로서 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 경우의 예를 나타냈지만, 본 발명의 일 양태는 이것으로 한정되지 않는다. 경우에 따라, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 양태는 벤조티에노피리미딘 골격 이외의 골격을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 경우에 따라, 또는, 상황에 따라, 본 발명의 일 양태는 벤조티에노피리미딘 골격 이외의 골격을 갖지 않아도 좋다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 화합물을 갖는 발광 소자의 일 양태에 대하여 도 1의 (A)을 이용하여 이하에 설명한다.
본 실시형태에서의 발광 소자는 한쌍의 전극 사이에 복수의 층을 가진다. 본 형태에서, 발광 소자는 제1 전극(101)과, 제2 전극(102)과, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 제공된 EL층(103)으로 구성되어 있다. 또한, 도 1의 (A)에서는 제1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(102)은 음극으로서 기능하는 것으로서 도시한다. 즉, 제1 전극(101)이 제2 전극(102)보다 전위가 높아지도록, 제1 전극(101)과 제2 전극(102)에 전압을 인가했을 때, 발광이 얻어지는 구성으로 되어 있다. 물론, 제1 전극이 음극으로서 기능하고, 제2 전극이 양극으로서 기능해도 상관없다. 그 경우, EL층의 적층 순서는 이하에 설명하는 순서와 반대가 된다. 또한, 본 실시형태에서의 발광 소자는 EL층(103)의 어느 한 층에 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물이 포함되어 있으면 좋다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물이 포함되는 층으로서는, 발광층이나 전자 수송층이 상기 화합물의 특성을 보다 살릴 수 있어, 양호한 특성을 갖는 발광 소자를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
양극으로서 기능하는 전극으로서는, 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상), 금속, 합금, 도전성 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, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터링법에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작해도 상관없다. 예를 들면, 산화 인듐-산화 아연은 산화 인듐에 대하여 1 wt% 이상 20 wt% 이하의 산화 아연을 더한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)은 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 이상 5 wt% 이하, 산화 아연을 0.1wt% 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), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화 티탄) 등을 들 수 있다. 또한, 그라펜을 이용해도 좋다.
EL층(103)의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층 또는 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질을 포함하는 층, 캐리어 블록성을 갖는 층 등을 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 본 실시형태에서는, EL층(103)은 양극으로서 기능하는 전극측으로부터 "정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)"의 순으로 적층한 구성을 갖는 것으로서 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성의 물질을 포함하는 층이다. 몰리브덴 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 이용할 수 있다. 이 외에, 프탈로시아닌(약칭：H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPC) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭：DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 혹은 폴리(에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스티렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 등에 의해도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서 정공 수송성을 갖는 물질에 상기 물질에 대하여 전자 수용성을 나타내는 물질(이하, 간단히 전자 수용성 물질이라고 칭함)을 함유시킨 복합 재료를 이용할 수도 있다. 본 명세서 내에서, 복합 재료란, 단지 2개의 재료를 혼합시킨 재료를 가리키는 것이 아니라, 복수의 재료를 혼합함으로써 재료 간에서 전하의 수수(授受)가 행해질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다. 이 전하의 수수는 전계가 존재하는 경우에만 실현되는 경우도 포함하는 것으로 한다.
또한, 정공 수송성을 갖는 물질에 전자 수용성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용함으로써, 재료의 일 함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있게 된다. 즉, 양극으로 기능하는 전극으로서 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료도 이용할 수 있게 된다. 전자 수용성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭：F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 천이 금속 산화물도 사용할 수 있다. 특히 원소 주기표에서의 제4 족 내지 제8 족에 속하는 금속의 산화물을 적합하게 이용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 전자 수용성 물질로서 적합하게 이용할 수 있다.
복합 재료에 이용하는 정공 수송성을 갖는 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 유기 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1×10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에서의 정공 수송성을 갖는 물질로서 이용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭：DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭：DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭：DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합 재료에 이용할 수 있는 카바졸 화합물로서는, 구체적으로는, 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.
또한, 복합 재료에 이용할 수 있는 카바졸 화합물로서는, 그 밖에, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭：CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭：TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭：CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 이용할 수 있다.
또한, 복합 재료에 이용할 수 있는 방향족 탄화 수소로서는, 예를 들면, 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭：t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭：DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭：t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭：DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭：DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭：t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭：DMNA), 2-tert-부틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 이용할 수 있다. 이와 같이, 1×10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖고, 탄소수 14 이상 42 이하인 방향족 탄화 수소를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 복합 재료에 이용할 수 있는 방향족 탄화 수소는 비닐 골격을 갖고 있어도 좋다. 비닐기를 갖고 있는 방향족 탄화 수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-다이페닐비닐)바이페닐(약칭：DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐비닐)페닐]안트라센(약칭：DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭：PVK)이나 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 이용할 수도 있다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성을 갖는 물질로서는, 상술한 복합 재료로서 이용할 수 있는 정공 수송성을 갖는 물질로서 예로 든 것을 마찬가지로 이용할 수 있다. 또한, 반복을 피하기 위해 자세한 설명은 생략하기로 한다. 복합 재료의 기재를 참조하기 바란다. 또한, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 정공 수송층에 포함하고 있어도 좋다.
발광층(113)은 발광성의 물질을 포함하는 층이다. 발광층(113)은 발광 물질 단독의 막으로 구성되어 있어도, 호스트 재료 중에 발광 중심 물질이 분산된 막으로 구성되어 있어도 좋다.
발광층(113)에서 발광 물질, 혹은 발광 중심 물질로서 이용할 수 있는 재료로서는 특별히 한정은 없고, 이들 재료가 발하는 광은 형광이어도 인광이어도 좋다. 상기 발광 물질 또는 발광 중심 물질로서는, 예를 들면, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 형광 발광성의 물질로서는, N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭：1,6FLPAPrn), 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-부틸)페릴렌(약칭：TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBAPA), N,N''-(2-tert-부틸안트라센-9,10-다이일다이-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]크리센-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-아이소프로필-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：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) 등을 들 수 있다. 청색 인광 발광성의 물질로서는, 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트리아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭：[Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(III)(약칭：[Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭：[Ir(iPrptz-3b)3])와 같은 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트리아졸라토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트리아졸라토)이리듐(III)(약칭：[Ir(Prptz1-Me)3])와 같은 1H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[(2,6-다이아아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭：[Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(dmpimpt-Me)3])와 같은 이미다졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약칭：FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2 ']이리듐(III)피콜리네이트(약칭：FIrpic), 비스[2-(3,5-비스트라이플루오로메틸-페닐)-피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭：[Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 갖는 페닐 피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 또한, 4H-트리아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율에도 우수하기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 녹색 발광의 인광 발광 물질의 예로서는, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-부틸-6-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토나토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-부틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[6-(2-노르보르닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(dppm)2(acac)])와 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(mppr-iPr)2(acac)])와 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：[Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(pq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭：[Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율에도 눈에 띄게 우수하기 때문에, 특히 바람직하다. 적색 발광의 인광 발광 물질의 예로서는, (다이아이소부티릴메타나토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디나토](디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(d1npm)2(dpm)])와 같은 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(디피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭：[Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭：[Ir(Fdpq)2(acac)])와 같은 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：[Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭：[Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭：PtOEP)와 같은 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：[Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭：[Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 눈에 띄게 우수하기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있기 때문에, 백색 발광 소자에 적용함으로써 연색성을 높일 수 있다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물도 청색에서 자외 영역의 발광을 나타내기 때문에, 발광 중심 재료로서의 사용도 가능하다. 벤조퓨로피리미딘 골격을 갖는 화합물을 이용해도 좋다.
또한, 이상에 설명한 물질 외에, 다양한 물질 중에서 선택해도 좋다.
상기 발광 중심 물질을 분산하는 호스트 재료로서는, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 이용하는 것이 적합하다.
벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 밴드 갭이 넓고, 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 가지기 때문에, 청색의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나 녹색으로부터 청색의 인광을 발하는 발광 중심 물질 등, 에너지가 높은 발광을 나타내는 발광 중심 물질을 분산하는 호스트 재료로서 특히 적합하게 이용할 수 있다. 물론, 청색보다 장파장의 형광을 발하는 발광 중심 물질이나 녹색보다 장파장의 인광을 발하는 발광 중심 물질 등을 분산하는 호스트 재료로서도 이용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 화합물은 캐리어 수송성(특히 전자 수송성)이 높기 때문에, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 구현할 수 있다.
또한, 발광층에 인접하는 캐리어 수송층(바람직하게는 전자 수송층)을 구성하는 재료로서 이용해도 효과적이다. 상기 화합물이 큰 밴드 갭 혹은 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 가짐으로써, 발광 중심 재료가 청색의 형광이나 녹색 내지 청색의 인광 등, 에너지가 높은 발광을 나타내는 재료였다고 해도, 호스트 재료 상에서 재결합한 캐리어의 에너지를 발광 중심 물질로 효과적으로 이동시키는 것이 가능하게 되어, 발광 효율이 높은 발광 소자를 제작하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 화합물을 호스트 재료 또는 캐리어 수송층을 구성하는 재료로서 이용하는 경우, 발광 중심 재료로서는, 상기 화합물보다 밴드 갭이 좁은 혹은 일중항 여기 준위(S1 준위)나 삼중항 여기 준위(T1 준위)가 낮은 물질을 선택하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
상기 호스트 재료로서 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 사용하지 않는 경우, 이용할 수 있는 재료를 이하에 예시한다.
전자 수송성을 갖는 재료로서는, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭：BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭：BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭：Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸일]아연(II)(약칭：ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭：ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 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-트리아졸(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-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭：TPBI), 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭：mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로환 화합물이나, 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-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭：2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭：4,6 mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭：4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 갖는 헤테로환 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭：35DCzPPy), 1,3,5-트라[3-(3-피리질)페닐]벤젠(약칭：TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 갖는 헤테로환 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 갖는 헤테로환 화합물이나 피리딘 골격을 갖는 헤테로환 화합물은 신뢰성이 양호하고 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 갖는 헤테로환 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다. 또한, 상술한 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 전자 수송성이 비교적 크고, 전자 수송성을 갖는 재료로 분류된다.
또한, 정공 수송성을 갖는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭：TPD), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭：BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭：BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭：mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭：PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭：PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스피로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭：PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸일)벤젠(약칭：mCP), 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭：CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭：CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭：PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(다이벤조티오펜)(약칭：DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조티오펜(약칭：DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조티오펜(약칭：DBTFLP-IV) 등의 티오펜 골격을 갖는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(다이벤조퓨란)(약칭：DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭：mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물이나 카바졸 골격을 갖는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 전자 수송성이 높으며, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
또한, 호스트 재료로서는, 발광 중심 물질이 인광 발광 물질인 경우는 상기 인광 발광 물질 삼중항 여기 준위(T1 준위)보다 큰 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 갖는 물질을 선택하고, 형광 발광 물질인 경우는 상기 형광 발광 물질보다 밴드 갭이 큰 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층에는 호스트 재료와 인광 물질 외에, 제3 물질이 포함되어 있어도 좋다. 또한, 이 기재는 발광층에 호스트 재료, 인광 물질 및 제3 물질 이외의 성분이 포함되어 있는 것을 배제하는 것은 아니다.
여기서, 인광 발광 물질을 이용한 경우에, 발광 효율이 보다 높은 발광 소자를 얻기 위해, 호스트 재료와 인광 물질과의 에너지 이동에 대하여 살펴본다. 캐리어의 재결합은 호스트 재료와 인광 물질의 양쪽 모두에서 행해지기 때문에, 발광 효율의 향상을 위해서는 호스트 재료로부터 인광 물질로의 에너지 이동을 효율화하는 것이 바람직하다.
호스트 재료로부터 인광 물질로의 에너지 이동에는 2개의 기구가 제안되고 있다. 하나는 덱스터(Dexter) 기구, 다른 하나가 펠스터(Forster) 기구이다. 이하에 각 기구에 대하여 설명한다. 여기서, 여기 에너지를 인가하는 측의 분자를 호스트 분자, 여기 에너지를 수취하는 측의 분자를 게스트 분자라고 기재한다.
≪펠스터 기구(쌍극자-쌍극자 상호 작용)≫
펠스터 기구는 에너지 이동에 분자 간의 직접적 접촉을 필요로 하지 않는다. 호스트 분자 및 게스트 분자 간의 쌍극자 진동의 공명 현상을 통하여 에너지 이동이 일어난다. 쌍극자 진동의 공명 현상에 의해 호스트 분자가 게스트 분자에 에너지를 제공하여, 호스트 분자가 기저 상태가 되고, 게스트 분자가 여기 상태가 된다. 펠스터 기구의 속도 상수 kh*→g를 수학식 1에 나타낸다.
[수학식 1]
Figure pat00021
수학식 1에서 ν는 진동수를 나타내고, f'h(ν)는 호스트 분자의 정규화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광 스펙트럼)을 나타내고, εg(ν)는 게스트 분자의 몰 흡광 계수를 나타내고, N은 아보가드로수를 나타내고, n은 매체의 굴절률을 나타내고, R은 호스트 분자와 게스트 분자의 분자간 거리를 나타내고, τ는 실측되는 여기 상태의 수명(형광 수명이나 인광 수명)을 나타내고, c는 광속을 나타내고, φ는 발광 양자수율(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광 양자수율, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광 양자수율)을 나타내고, K2는 호스트 분자와 게스트 분자의 천이 쌍극자 모멘트의 배향을 나타내는 계수(0 이상 4 이하)이다. 또한, 랜덤 배향의 경우는 K2 = 2/3이다.
≪덱스터 기구(전자 교환 상호 작용)≫
덱스터 기구는 호스트 분자와 게스트 분자가 궤도의 중첩을 일으키는 접촉 유효 거리에 가까워져, 여기 상태의 호스트 분자의 전자와 기저 상태의 게스트 분자의 전자의 교환을 통하여 에너지 이동이 일어난다. 덱스터 기구의 속도 상수 kh*→g를 수학식 2에 나타낸다.
[수학식 2]
Figure pat00022
수학식 2에서 h는 플랑크 상수이며, K는 에너지의 차원을 갖는 상수이며, ν는 진동수를 나타내고, f'h(ν)는 호스트 분자의 정규화된 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광 스펙트럼)을 나타내고, ε'g(ν)는 게스트 분자의 정규화된 흡수 스펙트럼을 나타내고, L은 실효 분자 반경을 나타내고, R은 호스트 분자와 게스트 분자의 분자간 거리를 나타낸다.
여기서, 호스트 분자로부터 게스트 분자로의 에너지 이동 효율 φET는 수학식 3으로 나타내어진다. kr은 발광 과정(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광)의 속도 상수를 나타내고, kn은 비발광 과정(열적 불활성이나 항간 교차)의 속도 상수를 나타내고, τ는 실측되는 여기 상태의 수명을 나타낸다.
[수학식 3]
Figure pat00023
먼저, 수학식 3으로부터 에너지 이동 효율 ΦET를 높게 하기 위해서는, 에너지 이동의 속도 상수 kh*→g를 다른 경합하는 속도 상수 kr＋kn(= 1/)에 비해 훨씬 크게 하면 좋은 것을 알 수 있다. 그리고, 그 에너지 이동의 속도 상수 kh*→g를 크게 하기 위해서는, 수학식 1 및 수학식 2로부터, 펠스터 기구, 덱스터 기구 중 어느 기구에서도, 호스트 분자의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우는 인광 스펙트럼)과 게스트 분자의 흡수 스펙트럼과의 중첩이 큰 것이 좋은 것을 알 수 있다.
여기서, 호스트 분자의 발광 스펙트럼과 게스트 분자의 흡수 스펙트럼과의 중첩을 고려함에 있어서, 게스트 분자의 흡수 스펙트럼에서의 가장 장파장(저에너지)측의 흡수대가 중요하다.
본 실시형태에서는, 게스트 재료로서 인광성 화합물을 이용한다. 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼에서, 발광에 가장 강하게 기여한다고 생각되는 흡수대는 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태로의 직접 천이에 상당하는 흡수 파장 근방에 있고, 그것은 가장 장파장측에 나타나는 흡수대이다. 따라서, 호스트 재료의 발광 스펙트럼(형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼)은 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장측의 흡수대와 중첩되는 것이 바람직하다고 생각된다.
예를 들면, 유기 금속 착체, 특히 발광성의 이리듐 착체에서, 가장 장파장측의 흡수대로서 500 nm 부근으로부터 600 nm 부근에 넓은 흡수대가 나타나는 경우가 많다. 이 흡수대는 주로 삼중항 MLCT(Metal to Ligand Charge Transfer) 천이에 유래한다. 단, 이 흡수대에는 삼중항 π-π* 천이나 일중항 MLCT 천이에 유래하는 흡수도 일부 포함되고, 이것들이 중첩하여, 흡수 스펙트럼의 가장 장파장측에 넓은 흡수대를 형성하고 있다고 생각된다. 따라서, 게스트 재료에 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체)를 이용할 때는, 이와 같이 가장 장파장측에 존재하는 넓은 흡수대와 호스트 재료의 발광 스펙트럼이 크게 중첩되는 상태가 바람직하다.
여기서 먼저, 호스트 재료의 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 살펴보기로 한다. 상술한 논의로부터, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에서는, 호스트 재료의 인광 스펙트럼과 게스트 재료의 가장 장파장측의 흡수대와의 중첩이 커지면 좋다.
그러나, 이때 문제가 되는 것은, 호스트 분자의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동이다. 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동에 더하여, 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동도 효율적으로 행하려고 하면, 상술한 논의로부터, 호스트 재료의 인광 스펙트럼뿐만 아니라, 형광 스펙트럼도 게스트 재료의 가장 장파장측의 흡수대와 중첩하도록 설계해야 한다. 바꿔 말하면, 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 인광 스펙트럼과 같은 위치에 오도록 호스트 재료를 설계하지 않으면, 호스트 재료의 일중항 여기 상태 및 삼중항 여기 상태의 쌍방으로부터의 에너지 이동을 효율적으로 행할 수는 없게 된다.
그런데, 일반적으로, S1 준위와 T1 준위는 크게 다르기(S1 준위＞T1 준위) 때문에, 형광의 발광 파장과 인광의 발광 파장도 크게 다르다(형광의 발광 파장＜인광의 발광 파장). 예를 들면, 인광성 화합물을 이용한 발광 소자에서 종종 이용되는 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭：CBP)은 500 nm 부근에 인광 스펙트럼을 갖지만, 한편으로 형광 스펙트럼은 400 nm 부근이며, 100 nm의 차이가 있다. 이 예로 생각해 보더라도, 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 인광 스펙트럼과 같은 위치에 오도록 호스트 재료를 설계하는 것은 매우 어렵다.
또한, 형광 발광은 인광 발광보다 높은 에너지 준위로부터의 발광이기 때문에, 형광 스펙트럼이 게스트 재료의 가장 장파장측의 흡수 스펙트럼에 근접하는 파장에 있는 호스트 재료의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위를 밑돌게 된다.
따라서, 인광 발광 물질을 발광 중심 물질로 이용하는 경우, 발광층에 호스트 재료, 발광 중심 물질 외에 제3 물질을 포함하고, 호스트 재료 및 제3 물질은 여기 착체(들뜬 복합체(exciplex)라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다.
이 경우, 발광층에서의 캐리어(전자 및 정공)의 재결합 시에 호스트 재료와 제3 물질은 여기 착체를 형성한다. 여기 착체의 형광 스펙트럼은 호스트 재료 단체(單體), 및 제3 물질 단체의 형광 스펙트럼보다 장파장측에 스펙트럼을 갖는 발광이 되기 때문에, 호스트 재료 및 제3 물질의 T1 준위를 게스트 재료의 T1 준위보다 높게 유지한 채로, 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한으로 높일 수 있다. 또한, 여기 착체는 T1 준위와 S1 준위가 근접하고 있는 상태이기 때문에, 형광 스펙트럼과 인광 스펙트럼이 거의 같은 위치에 존재한다. 따라서, 게스트 분자의 일중항 기저 상태로부터 삼중항 여기 상태에의 천이에 상당하는 흡수(게스트 분자의 흡수 스펙트럼에서의 가장 장파장측에 존재하는 넓은 흡수대)에 여기 착체의 형광 스펙트럼 및 인광 스펙트럼의 양쪽 모두를 크게 중첩하는 것이 가능하게 되기 때문에, 에너지 이동 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.
제3 물질로서는, 상기 호스트 재료나 첨가물로서 이용할 수 있는 재료로서 예로 든 재료를 이용할 수 있다. 또한, 호스트 재료 및 제3 물질은 여기 착체를 일으키는 조합이면 좋지만, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성을 갖는 화합물)과 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성을 갖는 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다.
전자 수송성을 갖는 화합물과 정공 수송성을 갖는 화합물로 호스트 재료와 제3 물질을 구성하는 경우, 그 혼합비에 의해 캐리어 밸런스를 제어할 수도 있다. 구체적으로는, 호스트 재료：제3 물질(또는 첨가물) = 1：9 내지 9：1의 범위가 바람직하다. 또한, 이 때, 일 종류의 발광 중심 물질이 분산된 발광층을 2층으로 분할하고, 호스트 재료와 제3 물질의 혼합 비율을 다르게 하는 구성으로 해도 좋다. 이것에 의해, 발광 소자의 캐리어 밸런스를 최적화할 수 있어, 수명을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 한쪽의 발광층을 정공 수송성의 층으로 하고, 다른 한쪽의 발광층을 전자 수송성의 층으로 해도 좋다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광층은 복수의 재료로 구성되어 있는 경우, 진공 증착법에서의 공증착이나, 혼합 용액으로서 잉크젯법이나 스핀 코트법이나 딥 코트법 등을 이용하여 제작할 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 갖는 물질을 포함하는 층이다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭：Almq3), 비스(10-하이드록시다이벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭：BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭：BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등으로 이루어지는 층이다. 또한, 이 외에, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(약칭：Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭：Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 이용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭：PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭：OXD-7), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭：TAZ), 바소페난트롤린(약칭：BPhen), 바소큐프로인(약칭：BCP) 등도 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 이용해도 상관없다.
또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 전자 수송층(114)을 구성하는 재료로서 이용해도 좋다. 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 밴드 갭이 넓고, 삼중항 여기 준위(T1 준위)가 높은 물질이기 때문에, 발광층에서의 여기 에너지가 전자 수송층(114)으로 이동하는 것을 효과적으로 방지하고, 그것을 원인으로 하는 발광 효율의 저하를 억제하여, 발광 효율이 높은 발광 소자를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 좋다.
또한, 전자 수송층과 발광층과의 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공해도 좋다. 이것은 상술한 바와 같은 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이며, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절하는 것이 가능하게 된다. 이러한 구성은 발광층을 전자가 관통함으로써 발생하는 문제(예를 들면 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, 발광층의 호스트 재료와 전자 수송층을 구성하는 재료에는 공통되는 골격이 존재하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 캐리어의 이동이 보다 순조롭게 되어, 구동 전압의 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 호스트 재료와 전자 수송층을 구성하는 재료를 같은 물질로 구성하면 효과가 높다.
또한, 전자 수송층(114)과 제2 전극(102)과의 사이에, 제2 전극(102)에 접하여 전자 주입층(115)을 제공해도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 리튬, 칼슘, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2) 등을 이용할 수 있다. 또한, 전자 수송성을 갖는 물질과 상기 물질에 대한 전자 공여성을 갖는 물질(이하 간단히 전자 공여성 물질이라고 칭함)과의 복합 재료를 이용할 수도 있다. 전자 공여성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 그들의 화합물을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)으로서 이러한 복합 재료를 이용함으로써, 제2 전극(102)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 행해지기 때문에, 보다 바람직한 구성이 된다. 이 구성으로 함으로써, 음극으로서 일 함수가 작은 재료뿐만 아니라, 그 외의 도전 재료를 이용하는 것도 가능하게 된다.
음극으로서 기능하는 전극을 형성하는 물질로서는, 일 함수가 작은(구체적으로는 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예로서는, 원소 주기표의 제1 족 또는 제2 족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등 및 이것들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi)이나 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제2 전극(102)과 전자 수송층과의 사이에, 전자 주입층을 형성함으로써, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소, 혹은 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물 등 다양한 도전성 재료를 제2 전극(102)으로서 이용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 이용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법, 또는 스핀 코트법 등을 이용해도 상관없다. 또한 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 이용하여 형성해도 상관없다.
전극에 대해서도, 졸-겔법이나, 금속 재료의 페이스트를 이용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 이용하여 형성해도 좋다.
또한, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 제공되는 EL층의 구성은 상기의 것에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 발광 영역과 전극이나 캐리어 주입층에 이용되는 금속이 근접하는 것에 의해 생기는 소광이 억제되도록, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성하는 구성이 바람직하다.
또한, 직접 발광층에 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 발광 영역에 가까운 쪽에 접하는 캐리어 수송층은 발광층에서 생성한 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위해, 그 에너지 갭이 발광층을 구성하는 발광 물질 혹은, 발광층에 포함되는 발광 중심 물질이 갖는 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질로 구성하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광 소자는 제1 전극(101)과 제2 전극(102)과의 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
발광은 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 갖는 전극으로 이루어진다. 제1 전극(101)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(101)을 통하여 기판측으로부터 취출된다. 또한, 제2 전극(102)만이 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제2 전극(102)을 통하여 기판과 반대쪽에서 취출된다. 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)이 모두 투광성을 갖는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)을 통하여, 기판측 및 기판과 반대쪽의 양쪽 모두로부터 취출된다.
본 실시형태에서의 발광 소자는 에너지 갭이 큰 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물이 이용되고 있기 때문에, 발광 중심 물질이 에너지 갭이 큰 청색의 형광을 나타내는 물질이나 녹색 내지 청색의 인광을 발하는 물질이어도, 효율적으로 발광시킬 수 있어, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있게 된다. 이로 인하여, 보다 저소비 전력의 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 캐리어의 수송성이 우수하기 때문에, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것이 가능하게 된다.
이러한 발광 소자는 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판을 지지체로서 제작하면 좋다. 일 기판 위에 이러한 발광 소자를 복수 제작함으로써, 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 트랜지스터를 형성하고, 트랜지스터와 전기적으로 접속된 전극 위에 상기 발광 소자를 제작해도 좋다. 이것에 의해, 트랜지스터에 의해 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형의 TFT여도 좋고 역스태거형의 TFT여도 좋다. 또한, TFT에 이용하는 반도체의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이어도 좋고, 혹은 N형의 TFT 또는 P형의 TFT 중 어느 한쪽으로만 이루어지는 것이어도 좋다. TFT를 구성하는 반도체층의 재료로서는 실리콘(Si) 및 게르마늄(Ge) 등의 원소 주기표의 제14 족 원소, 갈륨 비소 및 인듐 인 등의 화합물, 및 산화 아연 및 산화 주석 등의 산화물 등 반도체 특성을 나타내는 물질이면 어떠한 재료를 이용해도 좋다. 반도체 특성을 나타내는 산화물(산화물 반도체)로서는, 인듐, 갈륨, 알루미늄, 아연, 및 주석으로부터 선택한 원소의 복합 산화물을 이용할 수 있다. 예를 들면, 산화 아연(ZnO), 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(Indium Zinc Oxide), 및 산화 인듐, 산화 갈륨, 및 산화 아연으로 이루어지는 산화물(IGZO：Indium Gallium Zinc Oxide)을 그 예로 들 수 있다. 또한, 유기 반도체를 이용해도 좋다. 상기 반도체층은 결정질 구조, 비정질 구조 중 어느 구조여도 좋다. 또한, 결정질 구조의 반도체층의 구체적인 예로서는, 단결정 반도체, 다결정 반도체, 혹은 미결정 반도체를 들 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태는 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고도 함)의 양태에 대하여, 도 1의 (B)을 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극과의 사이에, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은 실시형태 2에 나타낸 EL층(103)과 같은 구성을 가진다. 즉, 실시형태 2에 나타낸 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이며, 본 실시형태에서는 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (B)에서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)과의 사이에는 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)과의 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 각각 실시형태 2에서의 제1 전극(101)과 제2 전극(102)에 상당하고, 실시형태 2에 설명한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 다른 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)에는 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료가 포함되어 있다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 실시형태 2에 나타낸 정공 주입층에 이용할 수 있는 복합 재료를 이용할 수 있다. 유기 화합물로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화 수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 이동도가 1×10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 양극측의 계면이 전하 발생층에 접하고 있는 발광 유닛은 전하 발생층이 정공 수송층의 역할도 담당할 수 있기 때문에, 정공 수송층을 제공하지 않아도 좋다.
또한, 전하 발생층(513)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과 다른 재료에 의해 구성되는 층을 조합한 적층 구조로 형성해도 좋다. 예를 들면, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합하여 형성해도 좋다. 또한, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료를 포함하는 층과 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다.
어쨌든, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)에 끼워지는 전하 발생층(513)은 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 한쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들면, 도 1의 (B)에서, 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
본 실시형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에 의해 나누어 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 발광을 가능하게 하고, 더욱 장수명의 소자를 실현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체적으로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에서 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체적으로 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색들의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이고, 예를 들면, 제1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제2 발광 유닛의 발광색이 녹색이고, 제3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체적으로는, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 한쪽의 발광 유닛에서는 인광 발광을 나타내는 발광 중심 물질을 이용한 발광층을, 다른 한쪽의 발광 유닛에서는 형광 발광을 나타내는 발광 중심 물질을 이용한 발광층을 적용함으로써, 하나의 발광 소자에서 형광 발광, 인광 발광의 양쪽 모두를 효율적으로 발광시킬 수 있다. 예를 들면, 한쪽의 발광 유닛에서는 적색과 녹색의 인광 발광을 얻고, 다른 한쪽의 발광 유닛에서는 청색의 형광 발광을 얻음으로써, 발광 효율이 양호한 백색 발광을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 발광 소자는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하기 때문에, 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 상기 헤테로환 화합물이 포함되는 발광 유닛은 발광 중심 물질 유래의 광을 색순도 좋게 얻을 수 있기 때문에, 발광 소자 전체적으로의 색의 조제가 용이해진다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용하여 제작된 발광 장치의 일례에 대하여 도 2를 이용하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 나타내는 상면도, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 A-B 및 C-D로 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스측 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트측 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 부호 604는 밀봉 기판, 625는 건조재, 605는 실재이며, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동 회로(601) 및 게이트측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 부착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 혹은 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 이용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동 회로부인 소스측 구동 회로(601)와 화소부(602) 내의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동 회로(601)는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 혹은 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류 제어용 TFT(612)와, 전류 제어용 TFT(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는 포지티브형의 감광성 수지막을 이용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 위에 형성되는 막의 커버리지(coverage)를 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 이용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 이상 3μm 이하)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서 네거티브형의 감광 재료, 혹은 포지티브형의 감광 재료를 모두 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, EL층(616), 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(613)에 이용하는 재료로서는, 일 함수가 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐 주석 산화물막, 2 wt% 이상 20 wt% 이하의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐막, 질화 티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화 티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티탄막과의 3층 구조 등을 이용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트를 취할 수 있어, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 이용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. EL층(616)은 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하고 있다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.
또한, EL층(616) 위에 형성되어 음극으로서 기능하는 제2 전극(617)에 이용하는 재료로서는, 일 함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이러한 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, EL층(616)에서 생긴 광이 제2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제2 전극(617)으로서 막 두께를 얇게 한 금속 박막과 투명 도전막(ITO, 2∼20 wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)과의 적층을 이용하는 것이 좋다.
또한, 제1 전극(613), EL층(616), 제2 전극(617)으로, 발광 소자가 형성된다. 상기 발광 소자는 실시형태 2 또는 실시형태 3의 구성을 갖는 발광 소자이다. 또한, 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시형태의 발광 장치에서는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 구성을 갖는 발광 소자와, 그 이외의 구성을 갖는 발광 소자의 양쪽 모두가 포함되어 있어도 좋다.
실재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 부착시킴으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 수지 혹은 건조재 또는 그 양쪽 모두로 충전되는 경우도 있다.
또한, 실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프리트(glass frit)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)에 이용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 이용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 형성하는 것에 의해 풀 컬러화한 발광 장치의 예를 나타낸다. 도 3의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제1 층간 절연막(1020), 제2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 3의 (A)에서는 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))은 투명한 기재(1033)에 제공하고 있다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)를 더 제공해도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명한 기재(1033)는 위치를 맞추고, 기판(1001)에 고정한다. 또한, 착색층, 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 3의 (A)에서는, 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 나오는 발광층과, 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 광이 나오는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 청색, 녹색이 되므로, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 3의 (B)에서는 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 나타냈다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031)의 사이에 제공되어 있어도 좋다.
또한, 이상에 설명한 발광 장치에서는 TFT가 형성되어 있는 기판(1001)측에 광을 취출하는 구조(하면 사출(bottom emission)형)의 발광 장치로 했지만, 밀봉 기판(1031)측에 발광을 취출하는 구조(상면 사출(top emission)형)의 발광 장치로 해도 좋다. 상면 사출형의 발광 장치의 단면도를 도 4에 나타낸다. 이 경우, 기판(1001)은 광을 통하지 않는 기판을 이용할 수 있다. TFT와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작할 때까지는, 하면 사출형의 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮어 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 해도 좋다. 제3 층간 절연막(1037)은 제2 층간 절연막과 같은 재료 외에, 다른 여러 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 제1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기에서는 양극으로 하지만, 음극이어도 상관없다. 또한, 도 4와 같은 상면 사출형의 발광 장치인 경우, 제1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 2에 설명한 것과 같은 구성으로 하고, 백색의 발광을 얻을 수 있는 소자 구조로 한다.
도 3, 도 4에서, 백색의 발광을 얻을 수 있는 EL층의 구성으로서는, 발광층을 복수층 이용하는 것, 복수의 발광 유닛을 이용하는 것 등에 의해 구현하면 좋다. 또한, 백색 발광을 얻는 구성은 이것들에 한정되지 않는 것은 물론이다.
도 4와 같은 상면 사출의 구조에서는 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 행할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소와의 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 제공해도 좋다. 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))이나 흑색층(블랙 매트릭스)은 오버코트층에 의해 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)은 투광성을 갖는 기판을 이용하기로 한다.
또한, 여기에서는 적, 녹, 청, 백의 4색으로 풀 컬러 표시를 행하는 예를 나타냈지만 이에 한정되는 것은 아니고, 적, 녹, 청의 3색으로 풀 컬러 표시를 행하여도 좋다. 또한, 적, 녹, 청, 황의 4색으로 풀 컬러 표시를 행하여도 좋다.
본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 기재된 발광 소자(벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자)를 이용하고 있기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 큰 에너지 갭이나 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위)를 갖고, 발광 물질로부터의 에너지의 이동을 억제하는 것이 가능하기 때문에, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있고, 따라서, 소비 전력이 저감된 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물은 캐리어 수송성이 높으므로 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있어, 구동 전압이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형의 발광 장치에 대하여 설명했지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형의 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명의 일 양태를 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 나타낸다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 나타내는 사시도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 X-Y로 절단한 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위에는 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 한쪽의 측벽과의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이며, 바닥변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 막을 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광 장치에서도, 저구동 전압으로 동작하는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 기재된 발광 소자(벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자)를 가짐으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다. 또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하기 때문에, 발광 효율이 높은 발광 소자(실시형태 2 또는 실시형태 3에 기재된 발광 소자)를 포함함으로써, 저소비 전력으로 구동시킬 수 있다.
예를 들면, 본 명세서 등에서, 다양한 기판을 이용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정의 것으로 한정되는 것은 아니다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들면 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스 스틸 기판, 스테인리스 스틸박을 갖는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐박을 갖는 기판, 가요성 기판, 부착 필름, 섬유 형상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨 붕규산 유리, 알루미노 붕규산 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 부착 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리 에테르 설폰(PES), 폴리 테트라 플루오르 에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 합성 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리 불화 비닐, 또는 폴리 염화 비닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아미드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 이용하여 트랜지스터를 제조함으로써, 특성, 사이즈, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 사이즈가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이러한 트랜지스터에 의해 회로를 구성하면, 회로의 저소비 전력화, 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 이용하여, 가요성 기판 위에 직접, 트랜지스터나 발광 소자를 형성해도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터의 사이에 박리층을 제공해도 좋다. 박리층은 그 위에 반도체 장치를 일부 혹은 전부 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하여, 다른 기판에 전재(轉載)하기 위해 이용할 수 있다. 이 때, 트랜지스터는 내열성이 떨어지는 기판이나 가요성의 기판에도 전재할 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들면, 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 이용할 수 있다.
즉, 어느 기판을 이용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성하고, 그 후, 다른 기판에 트랜지스터나 발광 소자를 전치(轉置)하고, 다른 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치해도 좋다. 트랜지스터나 발광 소자가 전치되는 기판의 일례로서는, 상술한 트랜지스터를 형성할 수 있는 기판에 더하여, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(견, 면, 마), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터) 혹은 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이러한 기판을 이용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비 전력이 작은 트랜지스터의 형성, 내구성이 좋은 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
이상, 설명한 발광 장치는 매트릭스 형상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어하는 것이 가능하기 때문에, 화상의 표현을 행하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 2 또는 실시형태 3에 나타내는 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기에 대하여 설명한다. 실시형태 2 또는 실시형태 3 기재된 발광 소자는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하므로, 소비 전력이 저감된 발광 소자이며, 그 결과, 본 실시형태에 기재된 전자 기기는 소비 전력이 저감된 표시부를 갖는 전자 기기로 하는 것이 가능하다. 또한, 실시형태 2 또는 실시형태 3에 기재된 발광 소자는 구동 전압이 낮은 발광 소자이기 때문에, 구동 전압이 낮은 전자 기기로 하는 것이 가능하다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서, 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 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이러한 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
도 6의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 내장되어 있다. 또한, 여기에서는, 스탠드(7105)에 의해 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타낸다. 표시부(7103)에 의해, 영상을 표시하는 것이 가능하고, 표시부(7103)는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 상기 발광 소자는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하기 때문에, 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7103)를 갖는 텔레비전 장치는 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 텔레비전 장치로 하는 것이 가능하다.
텔레비전 장치의 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 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모콘 조작기(7110)에 상기 리모콘 조작기(7110)로부터 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 형성하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의해 일반 텔레비전 방송의 수신을 행할 수 있고, 또한, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써, 한방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 혹은 수신자들 간 등)의 정보 통신을 행하는 것도 가능하다.
도 6의 (B)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 표시부(7203)에 이용함으로써 제작된다. 상기 발광 소자는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7203)를 갖는 컴퓨터는 소비 전력이 저감된 컴퓨터로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 컴퓨터로 하는 것이 가능하다.
도 6의 (C)는 휴대형 유기기이며, 하우징(7301)과 하우징(7302)의 2개의 하우징으로 구성되고, 연결부(7303)에 의해 개폐 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301)에는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부(7304)가 내장되고, 하우징(7302)에는 표시부(7305)가 내장되어 있다. 또한, 도 6의 (C)에 나타내는 휴대형 유기기는 그 외에, 스피커부(7306), 기록 매체 삽입부(7307), LED 램프(7308), 입력 수단(조작 키(7309), 접속 단자(7310), 센서(7311)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(7312)) 등을 구비한다. 물론, 휴대형 유기기의 구성은 상술한 것으로 한정되지 않고, 적어도 표시부(7304) 및 표시부(7305)의 양쪽 모두, 또는 한쪽에 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부를 이용하고 있으면 좋고, 그 외 부속 설비가 적절히 설치된 구성으로 할 수 있다. 도 6의 (C)에 나타내는 휴대형 유기기는 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 유기기와 무선통신을 행하여 정보를 공유하는 기능을 가진다. 또한, 도 6의 (C)에 나타내는 휴대형 유기기가 갖는 기능은 이것에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 상술한 바와 같은 표시부(7304)를 갖는 휴대형 유기기는 표시부(7304)에 이용되고 있는 발광 소자가 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 것에 의해, 양호한 발광 효율을 갖기 때문에, 소비 전력이 저감된 휴대형 유기기로 할 수 있다. 또한, 표시부(7304)에 이용되고 있는 발광 소자가 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 것에 의해, 낮은 구동 전압으로 구동시킬 수 있기 때문에, 구동 전압이 낮은 휴대형 유기기로 할 수 있다.
도 6의 (D)는 휴대전화기의 일례를 나타낸다. 휴대전화기는 하우징(7401)에 조립된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비하고 있다. 또한, 휴대전화기는 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것과 같은 발광 소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다. 상기 발광 소자는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하기 때문에 발광 효율이 양호한 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 또한, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 발광 소자로 구성되는 표시부(7402)를 갖는 휴대전화기는 소비 전력이 저감된 휴대전화기로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 휴대전화기로 하는 것이 가능하다.
도 6의 (D)에 나타내는 휴대전화기는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나, 혹은 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3개의 모드가 있다. 제1은 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이며, 제2는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제3은 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시＋입력 모드이다.
예를 들면, 전화를 걸거나, 혹은 메일을 작성하는 경우는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대전화기 내부에, 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대전화기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은 표시부(7402)를 터치하는 것, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼 (7403)의 조작에 의해 행해진다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들면, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터라면 표시 모드, 텍스트 데이터라면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어해도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들면, 표시부(7402)에 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 장문(掌紋), 지문(指紋) 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 이용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 나타내는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 4에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 이용할 수 있다.
이상과 같이, 실시형태 2 또는 실시형태 3에 설명한 것 같은, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 모든 분야의 전자 기기에 적용하는 것이 가능하다. 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 이용함으로써, 소비 전력이 저감된 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 구동 전압이 낮은 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자는 광원 장치에 이용할 수도 있다. 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 광원 장치에 이용하는 일 양태를, 도 7을 이용하여 설명한다. 또한, 광원 장치는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 광의 조사 수단으로서 갖고, 또한 적어도 상기 발광 소자에 전류를 공급하는 입출력 단자부를 갖는 것으로 한다. 또한, 상기 발광 소자는 밀봉 수단에 의해, 외부 분위기로부터 차단되어 있는 것이 바람직하다.
도 7은, 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 백 라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 7에 나타낸 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백 라이트(903), 하우징(904)을 갖고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백 라이트 (903)에는 상기 화합물을 포함하는 발광 소자가 이용되고 있고, 단자(906)에 의해 전류가 공급되고 있다.
상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 액정 표시 장치의 백 라이트에 적용한 것에 의해, 소비 전력이 저감된 백 라이트를 얻을 수 있다. 또한, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용함으로써, 면발광의 조명 장치를 제작할 수 있고, 또한 대면적화도 가능하다. 이것에 의해, 백 라이트의 대면적화가 가능하고, 액정 표시 장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 적용한 백 라이트는 발광 장치를 종래와 비교하여 두께를 작게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 박형화도 가능하게 된다.
도 8은 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 조명 장치인 전기 스탠드에 이용한 예이다. 도 8에 나타내는 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자가 이용되고 있다.
도 9는 벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)에 적용한 예이다. 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자는 소비 전력이 저감된 발광 소자이기 때문에, 소비 전력이 저감된 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 이용할 수 있다. 또한, 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자는 두께가 작기 때문에, 박형화한 조명 장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자는 자동차의 앞유리나 계기반에도 탑재할 수 있다. 도 10에 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 자동차의 앞유리나 계기반에 이용하는 일 양태를 나타낸다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용하여 제공된 표시이다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자는 제1 전극과 제2 전극을 투광성을 갖는 전극으로 제작함으로써, 반대측이 비쳐 보이는, 소위 시스루(see-through) 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시의 경우, 자동차의 앞유리에 설치했다고 하더라도, 시야에 방해되지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 형성하는 경우에는, 유기 반도체 재료에 의한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 이용한 트랜지스터 등, 투광성을 갖는 트랜지스터를 이용하면 좋다.
표시 영역(5002)은 필러 부분에 제공된 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 필러로 차단된 시야를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 계기반 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 차체에 의해 차단된 시야를 자동차의 외측에 설치된 촬상 수단으로부터의 영상을 비춤으로써, 사각(死角)을 보완하여, 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 비춤으로써, 보다 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역 (5004)이나 표시 영역(5005)은 네비게이션 정보, 스피드 미터나 타코미터, 주행 거리, 급유량, 기어 상태, 에어콘의 설정 등 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 기호에 맞추어 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 형성할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 조명 장치로서 이용하는 것도 가능하다.
벤조티에노피리미딘 골격을 갖는 화합물을 포함하는 발광 소자는 상기 헤테로환 화합물을 포함함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 할 수 있고, 또는 소비 전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다. 이로 인하여, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)과 같이 큰 화면을 많이 제공해도, 배터리에 부하를 가하는 일이 적고, 쾌적하게 사용할 수 있기 때문에 상기 헤테로환 화합물을 포함하는 발광 소자를 이용한 발광 장치 또는 조명 장치는 차량 탑재용의 발광 장치 또는 조명 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
도 11의 (A) 및 도 11의 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 11의 (A)는 연 상태이며, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 저소비 전력 모드 전환 스위치(9036), 잠금쇠(9033), 조작 스위치(9038)를 가진다. 또한, 상기 태블릿 단말은 상기 헤테로환 화합물을 이용한 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a), 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽 모두에 이용함으로써 제작된다.
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)로 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에서는, 일례로서 절반의 영역이 표시 기능만을 갖는 구성, 다른 절반의 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성을 나타내고 있지만 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 표시부(9631a)의 모든 영역이 터치 패널의 기능을 갖는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면, 표시부(9631a)의 전면(全面)을 키보드 버튼 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 이용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되는 위치에 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시할 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 저소비 전력 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿형 단말에 내장되어 있는 광 센서로 검출되는 사용시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적으로 할 수 있다. 태블릿형 단말은 광 센서뿐만 아니라, 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서 등의 다른 검출 장치를 내장시켜도 좋다.
또한, 도 11의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 나타내고 있지만 특별히 한정되지 않고, 한쪽의 사이즈와 다른 한쪽의 사이즈가 상이하여도 좋고, 표시 품질이 상이하여도 좋다. 예를 들면 한쪽이 다른 한쪽보다 고정밀 표시를 행할 수 있는 표시 패널로 해도 좋다.
도 11의 (B)는 닫은 상태이며, 본 실시형태에서의 태블릿형 단말에서는 하우징(9630), 태양전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비하는 예를 나타냈다. 또한, 도 11의 (B)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 갖는 구성에 대하여 나타낸다.
또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에, 미사용시에 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에, 내구성이 우수하고 장기 사용의 관점에서도 신뢰성이 뛰어난 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 밖에도 도 11의 (A) 및 도 11의 (B)에 나타낸 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 캘린더, 날짜 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시한 정보를 터치 입력 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의해 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양전지(9633)에 의해, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양전지(9633)는 하우징(9630)의 일면 또는 이면에 제공하면 효율적인 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성으로 할 수 있기 때문에 적합하다.
또한, 도 11의 (B)에 나타내는 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대하여 도 11의 (C)에 블럭도를 도시하여 설명한다. 도 11의 (C)에는 태양전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3), 표시부(9631)에 대하여 나타내고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1) 내지 스위치(SW3)가 도 11의 (B)에 나타내는 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 개소가 된다.
먼저, 외광을 이용하여 태양전지(9633)에 의해 발전이 되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양전지로 발전한 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)로 승압 또는 강압이 이루어진다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양전지(9633)로 충전된 전력이 이용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하고, 컨버터(9638)로 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압을 하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서의 표시를 행하지 않을 때는, 스위치(SW1)를 오프로 하고, 스위치(SW2)를 온으로 하여, 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 나타냈지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고, 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티에 소자) 등의 다른 발전 수단에 의해 배터리(9635)의 충전을 행하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또 다른 충전 수단을 조합하여 행하는 구성으로 해도 좋고, 발전 수단을 갖지 않아도 좋다.
또한, 상기 표시부(9631)를 구비하고 있으면, 도 11에 나타낸 형상의 전자 기기에 특별히 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.
[실시예 1]
≪합성예 1≫
본 합성예에서는, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물인 4-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]벤조티에노[3,2-d]피리미딘(약칭：4mCzBPBtpm)(구조식 (100))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 4mCzBPBtpm의 구조식을 아래에 나타낸다.
Figure pat00024
＜4-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]벤조티에노[3,2-d]피리미딘(약칭：4mCzBPBtpm)의 합성＞
먼저, 처음에, 4-클로로[1]벤조티에노[3,2-d]피리미딘 0.99 g(4.5 mmol), 3-[3'-(9H-카바졸-9-일)]바이페닐보론산 1.8 g(5.0 mmol), 2 M 탄산 칼륨 수용액 2.5 mL, 톨루엔 23 mL, 에탄올 2.3 mL를, 환류관을 붙인 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 420 mg(0.36 mmol)을 추가하여 90℃에서 16시간 가열 교반했다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과물을 초산 에틸로 세정했다. 이 세정액을 농축하고, 얻어진 고체를 톨루엔으로 재결정함으로써 목적물인 4mCzBPBtpm(약칭)을 0.64 g 얻었다(수율 28%, 황백색 고체). 이 황백색 고체 0.64 g를 트레인 서블리메이션법에 의해 승화 정제했다. 승화 정제 조건은 압력 2.5 Pa, 아르곤 가스를 유량 5 mL/min로 흘리면서, 250℃에서 고체를 가열했다. 승화 정제 후, 목적물인 황백색 고체를 0.52 g, 회수율 81%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 식 (A-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (A-1)]
Figure pat00025
또한, 상기 스텝에서 얻어진 황백색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 이것에 의해, 4mCzBPBtpm을 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3)：7.30-7.33(t, 2H), 7.41-7.45(t, 2H), 7.53(d, 2H), 7.61-7.64(t, 2H), 7.69-7.76(m, 3H), 7.83(d, 1H), 7.87(d, 1H), 7.91-7.94(t, 2H), 8.17(d, 2H), 8.27(d, 1H), 8.55(td, 1H), 8.61(d, 1H), 9.41(s, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 12의 (A), (B)에 나타낸다. 또한, 도 12의 (B)는 도 12의 (A)에서의 7.2 ppm로부터 8.8 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다. 측정 결과로부터, 목적물인 4mCzBPBtpm이 얻어진 것을 확인했다.
≪4mCzBPBtpm의 물성≫
다음에, 4mCzBPBtpm의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 13의 (A)에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 13의 (B)에 나타낸다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은 4mCzBPBtpm의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣어 측정했다. 또한, 박막의 스펙트럼은 4mCzBPBtpm을 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작했다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다.
도 13의 (A)로부터, 4mCzBPBtpm의 톨루엔 용액은 212 nm, 284 nm, 및 341 nm 부근에 흡수 피크가 관찰되고, 발광 파장의 피크는 390 nm(여기 파장 342 nm)였다. 또한, 도 13의 (B)로부터 4mCzBPBtpm의 박막은 210 nm, 245 nm, 290 nm, 및 347 nm 부근에 흡수 피크가 관찰되고, 발광 파장의 피크는 438 nm(여기 파장 362 nm)였다. 4mCzBPBtpm은 흡수 피크의 면적이 넓고, 따라서 진동자 강도가 크기 때문에, 발광 효율이 높다. 그러므로, 본 발명의 일 양태의 유도체는 발광 물질로서도 이용 가능하다.
또한, 4mCzBPBtpm을 액체 크로마토그래피 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry, 약칭：LC/MS 분석)에 의해 분석했다.
LC/MS 분석은 워터스사(Waters Corporation)제, Acquity UPLC 및 워터스사제 Xevo G2 Tof MS를 이용하여 행하였다.
MS 분석에서는, 일렉트로 스프레이 이온화법(ElectroSpray Ionization, 약칭：ESI)에 의한 이온화를 행하였다. 이 때의 캐필러리 전압(capillary voltage)은 3.0 kV, 샘플 콘 전압은 30 V로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 행하였다. 또한, 이상의 조건으로 이온화된 성분을 충돌실(collision cell) 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 프로덕트 이온에 해리시켰다. 아르곤을 충돌시킬 때의 에너지(collision energy)는 50 eV로 했다. 또한, 측정하는 질량 전하비(m/z)의 범위는 m/z = 100 내지 1200으로 했다. 결과를 도 14의 (A) 및 (B)에 나타낸다. 도 14의 (A)는 m/z가 100 내지 1200의 범위를 나타내는 그래프이며, 도 14의 (B)는 m/z가 100 내지 600의 범위를 나타내는 그래프이다.
도 14의 (A) 및 (B)로부터, 4mCzBPBtpm은 주로 m/z = 504, 337, 166 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 14의 (A) 및 (B)에 나타내는 결과는 4mCzBPBtpm에 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이기 때문에, 혼합물 중에 포함되는 4mCzBPBtpm을 분류하는데 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, m/z = 337 부근의 프로덕트 이온은 4mCzBPBtpm에서의 카바졸이 이탈한 상태의 양이온이라고 추정되고, m/z = 166 부근의 프로덕트 이온은 이탈한 카바졸의 양이온이라고 추정되고, 4mCzBPBtpm가 카바졸을 포함하고 있는 것을 시사하는 것이다.
[실시예 2]
본 실시예에서는 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물인 4mCzBPBtpm을, 황녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 이용한 발광층에서의 호스트 재료로서 이용한 발광 소자(발광 소자 1)에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시예에 이용한 화합물의 분자 구조를 하기 구조식 (i)∼(v), (100)에 나타낸다. 소자 구조는 도 1의 (A)의 구조이다.
[구조식 (i)∼(v), (100)]
Figure pat00026
≪발광 소자 1의 제작≫
먼저, 제1 전극(101)으로서 110 nm의 막 두께로 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판을 준비했다. ITSO 표면은 사방 2 mm의 크기로 표면이 노출되도록 주변을 폴리이미드막으로 덮고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다. 이 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다. 그 후, 10-4 Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하여, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판을 30분 정도 방랭했다.
다음에, ITSO가 형성된 면이 하방이 되도록, 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정했다.
진공 장치 내를 10-4 Pa로 감압한 후, 상기 구조식 (i)로 표시되는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트리일)트리(다이벤조티오펜)(약칭：DBT3P-II)과 산화 몰리브덴을 DBT3P-II：산화 몰리브덴 = 4：2(중량비)가 되도록 공증착함으로써, 정공 주입층(111)을 형성했다. 막 두께는 20 nm로 했다. 또한, 공증착이란, 다른 복수의 물질을 각각 다른 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
계속하여, 상기 구조식 (ii)으로 표시되는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭：BPAFLP)을 20 nm 증착함으로써 정공 수송층(112)을 형성했다.
또한, 정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (100)으로 표시되는 4-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]벤조티에노[3,2-d]피리미딘(약칭：4mCzBPBtpm)과, 상기 구조식 (iii)으로 표시되는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭：PCBBiF)과, 상기 구조식 (iv)로 표시되는 비스[2-(6-tert-부틸-4-피리미디닐-κN3)페닐-κC](2,4-펜탄디오나토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭：[Ir(tBuppm)2(acac)])을, 4mCzBPBtpm：PCBBiF：[Ir(tBuppm)2(acac)] = 0.7：0.3：0.05(중량비)가 되도록 20 nm 증착한 후, 4mCzBPBtpm과 PCBBiF와 [Ir(tBuppm)2(acac)]를 4mCzBPBtpm：PCBBiF：[Ir(tBuppm)2(acac)] = 0.8：0.2：0.05(중량비)가 되도록 20 nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성했다.
다음에, 상기 구조식 (100)으로 표시되는 4-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]벤조티에노[3,2-d]피리미딘(약칭：4mCzBPBtpm)을 20 nm, 계속하여 상기 구조식 (v)로 표시되는 바소페난트롤린(약칭：BPhen)을 10 nm증착함으로써, 전자 수송층(114)을 형성했다.
또한, 전자 수송층(114) 위에 불화 리튬을 1 nm가 되도록 증착함으로써 전자 주입층(115)을 형성했다. 마지막으로, 음극으로서 기능하는 제2 전극(102)으로서 알루미늄을 200 nm 성막하고, 발광 소자 1을 완성시켰다. 상술한 증착 과정에서 증착은 모두 저항 가열법을 이용했다.
≪발광 소자 1의 동작 특성≫
이상에 의해 얻어진 발광 소자 1을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1의 전류 밀도-휘도 특성을 도 15에, 전압-휘도 특성을 도 16에, 휘도-전류 효율 특성을 도 17에, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 18에, 휘도-파워 효율 특성을 도 19에 나타낸다.
도 17로부터, 발광 소자 1은 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내고, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 따라서, 4mCzBPBtpm, 즉, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물이 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위) 및, 큰 에너지 갭을 갖고, 녹색의 인광을 발하는 발광 물질이어도, 효과적으로 여기할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 16으로부터, 발광 소자 1은 양호한 전압-휘도 특성을 나타내고, 구동 전압이 낮은 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 이것은 4mCzBPBtpm, 즉, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물이 뛰어난 캐리어 수송성을 갖고 있는 것을 나타낸다. 또한, 마찬가지로 도 15의 전류 밀도-휘도 특성이나, 도 18의 휘도-외부 양자 효율 특성도 양호하다. 결과적으로, 도 19에 나타내는 바와 같이 발광 소자 1은 매우 양호한 파워 효율을 나타냈다.
계속하여, 제작한 발광 소자 1에 0.1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 20에 나타낸다. 발광 강도는 임의 단위로서 상대 발광 강도비를 나타낸다. 도 20으로부터 발광 소자 1은 발광 중심 물질인 [Ir(tBuppm)2(acac)]에 기인한 황녹색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서 발광 소자 1을 구동하여, 신뢰성 시험을 행한 결과를 도 21에 나타낸다. 도 21에서는 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도의 변화를 나타낸다. 이 결과로부터, 발광 소자 1은 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작은, 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자인 것을 알 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물인 4mCzBPBtpm을, 녹색의 인광을 발하는 발광 중심 물질을 이용한 발광층에서의 호스트 재료로서 이용한 발광 소자(발광 소자 2)에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시예에서 이용한 화합물의 분자 구조를 하기 구조식 (i)∼(iii), (v), (vi), (100)에 나타낸다. 소자 구조는 도 1의 (A)의 구조이다.
[구조식 (i)∼(iii), (v), (vi), (100)]
Figure pat00027
≪발광 소자 2의 제작≫
발광 소자 1과 발광 소자 2는 발광층(113)의 구성 이외에는 마찬가지이므로, 발광층(113) 이외의 구성에 대해서는 설명을 간결하게 한다.
먼저, 제1 전극(101)으로서 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)이 성막된 유리 기판을 준비했다. 다음에, 제1 전극(101) 위에 정공 주입층(111)을 형성했다. 다음에 정공 주입층(111) 위에 정공 수송층(112)을 형성했다.
정공 수송층(112) 위에, 상기 구조식 (100)으로 표시되는 4-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]벤조티에노[3,2-d]피리미딘(약칭：4mCzBPBtpm)과, 상기 구조식 (iii)으로 표시되는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭：PCBBiF)과, 상기 구조식 (vi)로 표시되는 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭：[Ir(ppy)3])을 4mCzBPBtpm：PCBBiF：[Ir(ppy)3] = 0.5：0.5：0.05(중량비)가 되도록 20 nm 증착한 후, 4mCzBPBtpm과 PCBBiF와 [Ir(ppy)3]을 4mCzBPBtpm：PCBBiF：[Ir(ppy)3] = 0.8：0.2：0.05(중량비)가 되도록 20 nm 증착함으로써 발광층(113)을 형성했다.
다음에, 발광층(113) 위에 전자 수송층(114)을 형성했다. 다음에 전자 주입층(115)을 형성하고, 음극으로서 기능하는 제2 전극(102)을 형성했다.
≪발광 소자 2의 동작 특성≫
이상에 의해 얻어진 발광 소자 2를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 밀봉하는 작업을 행한 후, 이 발광 소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도 22에, 전압-휘도 특성을 도 23에, 휘도-전류 효율 특성을 도 24에, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 25에, 휘도-파워 효율 특성을 도 26에 나타낸다.
도 24로부터, 발광 소자 2는 양호한 휘도-전류 효율 특성을 나타내고, 발광 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 따라서, 4mCzBPBtpm 즉, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물이 높은 삼중항 여기 준위(T1 준위) 및, 큰 에너지 갭을 갖고, 녹색의 인광을 발하는 발광 물질이어도, 효과적으로 여기할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 23으로부터, 발광 소자 2는 양호한 전압-휘도 특성을 나타내고, 구동 전압이 낮은 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 이것은 4mCzBPBtpm, 즉, 실시형태 1에 설명한 벤조티에노피리미딘 화합물이 뛰어난 캐리어 수송성을 갖고 있는 것을 나타낸다. 또한, 마찬가지로 도 22의 전류 밀도-휘도 특성이나, 도 25의 휘도-외부 양자 효율 특성도 양호하다. 결과적으로, 도 26에 나타내는 바와 같이 발광 소자 2는 매우 양호한 파워 효율을 나타냈다.
계속하여, 제작한 발광 소자 2에 0.1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 27에 나타낸다. 발광 강도는 최대 발광 강도를 1로 한 상대적인 값으로서 나타낸다. 도 27로부터 발광 소자 2는 발광 중심 물질인 [Ir(ppy)3]에 기인한 녹색의 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.
또한, 초기 휘도를 5000 cd/m2로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서 발광 소자 2를 구동하여, 신뢰성 시험을 행한 결과를 도 28에 나타낸다. 도 28에서는, 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도의 변화를 나타낸다. 이 결과로부터, 발광 소자 2는 구동 시간에 따른 휘도 저하가 작은, 양호한 신뢰성을 갖는 발광 소자인 것을 알 수 있다.
101：제1 전극
102：제2 전극
103：EL층
111：정공 주입층
112：정공 수송층
113：발광층
114：전자 수송층
301：기판
302：제1 전극
304：제2 전극
311：전자 수송층
312：발광층
313：정공 수송층
314：정공 주입층
501：제1 전극
502：제2 전극
511：제1 발광 유닛
512：제2 발광 유닛
513：전하 발생층
601：구동 회로부(소스측 구동 회로)
602：화소부
603：구동 회로부(게이트측 구동 회로)
604：밀봉 기판
605：실재
607：공간
608：배선
609：FPC(Flexible Printed Circuit)
610：소자 기판
611：스위칭용 TFT
612：전류 제어용 TFT
613：제1 전극
614：절연물
616：EL층
617：제2 전극
618：발광 소자
623：n채널형 TFT
624：p채널형 TFT
901：하우징
902：액정층
903：백 라이트 유닛
904：하우징
905：드라이버 IC
906：단자
951：기판
952：전극
953：절연층
954：격벽층
955：EL층
956：전극
1201：소스 전극
1202：활성층
1203：드레인 전극
1204：게이트 전극
2001：하우징
2002：광원
3001：조명 장치
3002：조명 장치
5000：표시 영역
5001：표시 영역
5002：표시 영역
5003：표시 영역
5004：표시 영역
5005：표시 영역
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
7401：하우징
7402：표시부
7403：조작 버튼
7404：외부 접속 포트
7405：스피커
7406：마이크
7400：휴대전화기
9630：하우징
9631：표시부
9631a：표시부
9631b：표시부
9632a：터치 패널 영역
9632b：터치 패널 영역
9633：태양전지
9634：충방전 제어 회로
9635：배터리
9636：DCDC 컨버터
9637：조작 키
9638：컨버터
9639：키보드 표시 전환 버튼
9033：잠금쇠
9034：표시 모드 전환 스위치
9035：전원 스위치
9036：저소비 전력 모드 전환 스위치
9038：조작 스위치

Claims (23)

  1. 발광 소자에 있어서,
    한쌍의 전극; 및
    상기 한쌍의 전극의 사이에 제공된 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 물질을 포함하는, 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 EL층은 상기 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 상기 물질을 포함하는 층을 포함하고,
    상기 층은 이리듐 착체를 포함하는, 발광 소자.
  3. 제1 항에 있어서,
    벤조티에노피리미딘 골격은 벤조티에노[3,2-d]피리미딘 골격인, 발광 소자.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 상기 물질은 하기 일반식 (G1)으로 표시되는 화합물이고,
    Figure pat00028

    A1은 탄소수 6 내지 100의 아릴기를 나타내고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내는, 발광 소자.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 상기 물질은 하기 일반식 (G1)으로 표시되는 화합물이고,
    Figure pat00029

    A1은 헤테로 방향환을 포함하는, 탄소수 6 내지 100의 아릴기를 나타내고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내는, 발광 소자.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 벤조티에노피리미딘 골격을 포함하는 상기 물질은 하기 일반식 (G2)으로 표시되는 화합물이고,
    Figure pat00030

    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내고,
    α는 치환 또는 비치환의 페닐렌기를 나타내고,
    n은 0 내지 4의 정수이고,
    Htuni는 정공 수송성을 갖는 골격을 나타내는, 발광 소자.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 Htuni는 하기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure pat00031

    R6 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 치환 또는 비치환의 페닐기의 어느 하나를 나타내고,
    Ar1은 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 발광 소자.
  8. 제6 항에 있어서,
    R2 및 R4가 모두 수소를 나타내는, 발광 소자.
  9. 제6 항에 있어서,
    R1 내지 R5는 각각 수소를 나타내는, 발광 소자.
  10. 발광 장치에 있어서,
    제1 항에 따른 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 제어하기 위한 유닛을 포함하는, 발광 장치.
  11. 표시 장치에 있어서,
    표시부에서의 제1 항에 따른 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 제어하기 위한 유닛을 포함하는, 표시 장치.
  12. 조명 장치에 있어서,
    조명부에서의 제1 항에 따른 발광 소자; 및
    상기 발광 소자를 제어하기 위한 유닛을 포함하는, 조명 장치.
  13. 제1 항에 따른 발광 소자를 포함하는 전자 기기.
  14. 하기 일반식 (G1)으로 표시되는 화합물에 있어서,
    Figure pat00032

    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내고,
    A1은 치환 또는 비치환의 탄소수 13 내지 100의 아릴기를 나타내는, 화합물.
  15. 제14 항에 있어서,
    A1은 헤테로 방향환을 포함하는, 화합물.
  16. 하기 일반식 (G2)으로 표시되는 화합물에 있어서,
    Figure pat00033

    Htuni는 치환 또는 비치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환의 디벤조퓨라닐기, 및 치환 또는 비치환의 카바졸일기 중 어느 하나를 나타애고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내고,
    α는 치환 또는 비치환의 페닐렌기를 나타내고,
    n은 0 내지 4의 정수인, 화합물.
  17. 제16 항에 있어서,
    n은 2인, 화합물.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 일반식 (G3)으로 표시되고,
    Figure pat00034

    Htuni는 치환 또는 비치환의 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환의 디벤조퓨라닐기, 및 치환 또는 비치환의 카바졸일기 중 어느 하나를 나타애고,
    R1 내지 R5는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 탄소수 5 내지 7의 단환식 포화 탄화 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 7 내지 10의 다환식 포화 탄화 수소, 및 치환 또는 비치환의 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내는, 화합물.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 Htuni가 하기 일반식 (Ht-1) 내지 (Ht-6) 중 어느 하나로 표시되고,
    Figure pat00035

    R6 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 및 치환 또는 비치환의 페닐기의 어느 하나를 나타내고,
    Ar1은 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 6의 알킬기 및 치환 또는 비치환의 페닐기 중 어느 하나를 나타내는, 화합물.
  20. 제19 항에 있어서,
    R6 내지 R15는 각각 수소를 나타내는, 화합물.
  21. 제16 항에 있어서,
    R2 및 R4가 모두 수소를 나타내는, 화합물.
  22. 제16 항에 있어서,
    R1 내지 R5는 각각 수소를 나타내는, 화합물.
  23. 제16 항에 있어서,
    상기 화합물은 하기 구조식 (100)으로 표시되는, 화합물.
    Figure pat00036
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10586932B2 (en) 2015-05-29 2020-03-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic device, and lighting device
US11495753B2 (en) 2017-03-16 2022-11-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101793880B1 (ko) * 2011-02-16 2017-11-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
KR20210145854A (ko) 2011-03-23 2021-12-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
KR102456659B1 (ko) 2014-12-26 2022-10-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP6764671B2 (ja) 2015-04-14 2020-10-07 株式会社半導体エネルギー研究所 複素環化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6846876B2 (ja) 2015-05-12 2021-03-24 株式会社半導体エネルギー研究所 化合物、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、発光装置、表示装置、照明装置、及び電子機器
US9938309B2 (en) 2015-12-28 2018-04-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organometallic complex, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
KR102616441B1 (ko) * 2016-12-23 2023-12-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP2019006763A (ja) * 2017-06-22 2019-01-17 株式会社半導体エネルギー研究所 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
US11637263B2 (en) 2017-11-02 2023-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device each including TADF organic compound
KR20230074751A (ko) 2020-09-24 2023-05-31 메르크 파텐트 게엠베하 유기 전계 발광 디바이스
TW202231838A (zh) 2020-10-27 2022-08-16 德商麥克專利有限公司 有機電致發光裝置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015933A (ja) 2005-07-05 2007-01-25 Sony Corp アントラセン誘導体の合成方法、有機電界発光素子、および表示装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5604848B2 (ja) * 2009-10-19 2014-10-15 コニカミノルタ株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
KR101401631B1 (ko) * 2012-07-23 2014-06-02 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
KR101401633B1 (ko) * 2012-07-27 2014-06-02 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
KR101401639B1 (ko) * 2012-07-27 2014-06-02 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
KR101480125B1 (ko) * 2012-07-31 2015-01-07 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
KR101468493B1 (ko) * 2012-10-10 2014-12-03 (주)피엔에이치테크 새로운 유기전계발광소자용 화합물 및 그를 포함하는 유기전계발광소자
US9324949B2 (en) * 2013-07-16 2016-04-26 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
US9553274B2 (en) * 2013-07-16 2017-01-24 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
JP6507534B2 (ja) * 2013-09-11 2019-05-08 東ソー株式会社 ベンゾチエノピリミジン化合物、その製造方法、及びそれを含有する有機電界発光素子
WO2015105316A1 (ko) * 2014-01-10 2015-07-16 삼성에스디아이 주식회사 축합환 화합물, 및 이를 포함한 유기 발광 소자
US9755159B2 (en) * 2014-01-23 2017-09-05 Universal Display Corporation Organic materials for OLEDs
US9502656B2 (en) * 2014-02-24 2016-11-22 Universal Display Corporation Organic electroluminescent materials and devices
CN110600635A (zh) * 2015-05-29 2019-12-20 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光装置、显示装置、电子设备以及照明装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007015933A (ja) 2005-07-05 2007-01-25 Sony Corp アントラセン誘導体の合成方法、有機電界発光素子、および表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10586932B2 (en) 2015-05-29 2020-03-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, light-emitting device, display device, electronic device, and lighting device
US11495753B2 (en) 2017-03-16 2022-11-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic compound, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device

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