KR20210008832A - 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치 및 조명 장치 - Google Patents

유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치 및 조명 장치 Download PDF

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히로시 카도마
유스케 다키타
츠네노리 스즈키
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규 유기 화합물을 제공한다. 또는, 양호한 색도의 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공한다. 또는, 양호한 색도의 청색 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공한다. 또는, 캐리어 수송성이 높은 유기 화합물을 제공한다. 또는, 신뢰성이 양호한 유기 화합물을 제공한다. 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 하나에, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기 중 어느 하나가 결합된 아미노기를 적어도 하나 가지는 유기 화합물을 제공한다.

Description

유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치 및 조명 장치
본 발명의 일 형태는 유기 화합물 및 상기 유기 화합물을 사용한 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태의 기술분야는 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, 더 구체적으로 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다.
유기 EL 소자를 사용한 표시 장치, 발광 장치는 일부 실용화도 되어 있으며, 그 응용이 확대되고 있다. 액정 디스플레이가 큰 진보를 이루고 있는 요즘, 차세대 디스플레이라고 불리는 유기 EL 디스플레이에는 당연히 높은 품질이 요구되고 있다.
유기 EL 디스플레이용 재료로서는 다양한 물질이 개발되어지고 있지만, 실용에 견딜 수 있을 정도의 특성을 가지는 물질은 그렇게 많지는 않다. 또한 조합의 다양성이나 상응성 등을 고려하면, 선택지는 많으면 많을수록 좋다는 것은 틀림없다.
유기 EL 소자는, 복수의 기능을 각각 상이한 물질에 맡기는 기능 분리형의 구성을 가지지만, 그 중에서도 발광 재료, 특히 소비전력에 영향을 미치는 발광 효율과 표시 품질을 개선하기 위한 발광색에 대한 요망은 크다.
특허문헌 1 내지 특허문헌 4에는 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 유기 화합물이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-237682호 일본 공개특허공보 특개2010-59147호 일본 공개특허공보 특개2013-232521호 일본 공개특허공보 특표2016-503761호
본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 양호한 색도의 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 양호한 색도의 청색 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 캐리어 수송성이 높은 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 신뢰성이 양호한 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 양호한 색도의 발광을 나타내는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 양호한 색도의 청색 발광을 나타내는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 표시 품질이 양호한 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
Figure pct00001
다만, 상기 식에서 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 것이다.
또한 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기 중 어느 것이다. 또한 상기 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기는 벤젠 고리가 더 축합한 구조이어도 좋다.
A는 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 카바졸릴기 중 어느 것이고, α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 2가의 방향족 탄화수소기이다. l, m, n은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수(整數)를 나타내고, q는 1 또는 2이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
Figure pct00002
다만, 상기 식에서 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 것이다. Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기 혹은 하기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기 중 어느 것이고, A는 하기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기 중 어느 것이다. α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기 중 어느 것이다. l, m, n은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내고, q는 1 또는 2이다.
Figure pct00003
일반식(g1) 내지 일반식(g3)에서 R1 내지 R9는 그 중 어느 하나가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식(環式) 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 A는 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3) 중 어느 것이지만, 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)에서의 R1 내지 R8에 있어서 R1과 R2, R2와 R3, R3과 R4, R5와 R6, R6과 R7, 및 R7과 R8 중 적어도 하나의 조합에서 축합이 이루어져 벤젠 고리가 형성된 구조를 가지는 것으로 한다. 또한 A가 일반식(g3)으로 나타내어지고, 상기 일반식(g3)에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, n은 1 또는 2의 값을 취한다.
또한 Ar1이 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기인 경우, 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)에서의 R1 내지 R8에 있어서 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R5 및 R6, R6 및 R7, 그리고 R7 및 R8은 서로 축합하여 벤젠 고리를 형성한 구조를 가져도 좋다. 또한 Ar1이 일반식(g3)으로 나타내어지고, 상기 일반식(g3)에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, m은 1 또는 2인 것으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 B가 하기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격 중 어느 것인 유기 화합물이다.
Figure pct00004
다만, 상기 식에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
또한 상기 일반식(B1)에서 R10 내지 R21 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B2)에서 R30 내지 R41 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B3)에서 R50 내지 R61 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B4)에서 R70 내지 R81 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 일반식(G1)에서의 q가 2인 유기 화합물이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 일반식(G1)에서의 q가 2이고, 상기 B가 하기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격 중 어느 것인 유기 화합물이다.
Figure pct00005
다만, 상기 식에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다
또한 상기 일반식(B1)에서 R12 및 R18이 단결합을 나타내고, R10, R11, R13 내지 R17, R19 내지 R21이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B2)에서 R32 및 R38이 단결합을 나타내고, R30, R31, R33 내지 R37, R39 내지 R41이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B3)에서 R52 및 R58이 단결합을 나타내고, R50, R51, R53 내지 R57, R59 내지 R61이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(B4)에서 R72 및 R77이 단결합을 나타내고, R70, R71, R73 내지 R76, R78 내지 R81이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
Figure pct00006
다만, 상기 일반식(G1-1)에서 B는 하기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)을 나타낸다. Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기이고, A는 하기 일반식(g0)으로 나타내어지는 기이다. m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다. α2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기이다.
Figure pct00007
다만, 상기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. R12, R18, R52, 및 R58은 단결합을 나타낸다.
Figure pct00008
다만, 상기 일반식(g0)에서 X0은 산소 원자 또는 황 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 페닐기가 결합된 질소 원자이다. 또한 R2는 단결합을 나타낸다. 또한 R3 내지 R8에 있어서 R3 및 R4, R5 및 R6, R6 및 R7, 그리고 R7 및 R8은 그들 중 하나의 조합에서 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지고, 나머지는 수소 원자를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 분자량이 1300 이하인 상기 유기 화합물이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
Figure pct00009
Figure pct00010
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 유기 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 소자와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 장치와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 장치와 하우징을 가지는 조명 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 유기 화합물을 포함하는 전자 디바이스이다.
또한 본 명세서에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 양호한 색도의 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 양호한 색도의 청색 발광을 나타내는 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 캐리어 수송성이 높은 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 신뢰성이 양호한 유기 화합물을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 양호한 색도의 발광을 나타내는 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 양호한 색도의 청색 발광을 나타내는 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 구동 전압이 작은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 표시 품질이 양호한 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이고, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 발광 소자의 개략도.
도 2의 (A) 내지 (D)는 발광 소자의 제작 방법의 일례를 도시한 도면.
도 3은 액적 토출 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 7의 (A), (B)는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 8의 (A), (B)는 조명 장치를 도시한 도면.
도 9의 (A) 내지 (D)는 전자 기기를 도시한 도면.
도 10은 광원 장치를 도시한 도면.
도 11은 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 조명 장치를 도시한 도면.
도 13은 차재 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 14의 (A), (B)는 전자 기기를 도시한 도면이고, 도 14의 (C)는 블록도.
도 15의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 도면.
도 16의 (A), (B)는 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 1H NMR 스펙트럼.
도 17은 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 18은 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 19는 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 MS 스펙트럼.
도 20의 (A), (B)는 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 1H NMR 스펙트럼.
도 21은 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 22는 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 23은 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 MS 스펙트럼.
도 24는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면.
도 25는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 26은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면.
도 27은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 전류-전압 특성을 나타낸 도면.
도 28은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 29는 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 30은 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 도면.
도 31은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면.
도 32는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 33은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면.
도 34는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 전류-전압 특성을 나타낸 도면.
도 35는 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 36은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 37은 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 도면.
도 38은 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02의 질량 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 39의 (A), (B)는 2,9PcBCA2Nbf(III)의 1H NMR 스펙트럼.
도 40은 2,9PcBCA2Nbf(III)의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 41은 2,9PcBCA2Nbf(III)의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 42는 2,9PcBCA2Nbf(III)의 MS 스펙트럼.
도 43은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면.
도 44는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 45는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면.
도 46은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 전류-전압 특성을 나타낸 도면.
도 47은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 48은 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 49는 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 2의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 도면.
도 50은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면.
도 51은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 52는 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면.
도 53은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 전류-전압 특성을 나타낸 도면.
도 54는 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 55는 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 56은 발광 소자 5의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 도면.
도 57은 발광 소자 5의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 58은 발광 소자 5의 휘도-전압 특성을 나타낸 도면.
도 59는 발광 소자 5의 전류-전압 특성을 나타낸 도면.
도 60은 발광 소자 5의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 61은 발광 소자 5의 발광 스펙트럼.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해한다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
Figure pct00011
상기 일반식(G1)에서 골격 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 것을 나타낸다.
상기 골격 B에는, 하나 또는 2개의 아릴아미노기가 결합(즉, q는 1 또는 2)하지만, 상기 아릴아미노기는 벤젠 고리가 하나 이상 축합한 구조를 가지는 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 및 카바졸릴기 중 어느 하나를 가진다.
즉, 상기 일반식(G1)에서 A는 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 다이벤조퓨란일기, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 다이벤조싸이오페닐기, 및 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 카바졸릴기의 3개의 기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 이들 기는 치환기를 가져도, 가지지 않아도 되고, 이들 기에 축합하는 벤젠 고리는 하나 또는 2개인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(G1)에서 Ar1은 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기, 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 및 카바졸릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 Ar1이 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 및 카바졸릴기 중 어느 것인 경우, 이들 기에는 벤젠 고리가 축합하여도 좋고, 이들의 기는 치환기를 가져도, 가지지 않아도 된다.
또한 상기 A 또는 Ar1이, 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 및 카바졸릴기 중 어느 것인 경우, 상기 벤젠 고리가 축합한 위치는 이들 기에 원래 포함되는 벤젠 골격인 것으로 하고, 즉 A 또는 Ar1은 벤젠 고리가 2개 축합한 골격, 소위 나프탈렌 골격을 적어도 가진다.
상기 일반식(G1)에서 α1, α2 및 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 2가의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나이고, l, m, 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 및 2 중 어느 값을 취한다.
상기 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 혹은 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격은 발광단으로서 매우 유용한 골격이다. 상기 골격을 가지는 유기 화합물은 발광 효율이 높고, 양호한 청색 발광을 나타내기 때문에, 상기 유기 화합물을 사용한 발광 소자는 발광 효율이 양호한 청색 발광 소자로 할 수 있다. 청색 형광 재료로서는 다양한 물질이 개발되고 있지만, 본 유기 화합물은 색도가 매우 양호한 청색 발광을 나타내기 때문에 8K 디스플레이에 준거하는 매우 넓은 색역의 국제 규격인 ITU-R BT.2020 규격을 커버하는 색역을 표현하기 위한 청색 발광 재료로서 매우 유망한 재료이다.
본 발명자들은 이들 발광단으로서 유용한 골격에, 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 다이벤조퓨란일기, 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 다이벤조싸이오페닐기, 및 벤젠 고리가 축합한 구조를 가지는 카바졸릴기 중 어느 것을 하나 이상 가지는 특수한 아릴아민을 가지는 유기 화합물을 사용한 발광 소자가, 특히 특성이 양호한 발광 소자가 되는 것을 찾아내었다. 구체적으로는, 발광 효율이 더 양호해지거나 색 순도가 양호해지는 등의 효과가 있다.
상기 일반식(G1)에서 A의 선택지 및 Ar1의 선택지의 일부의 기인 상기 다이벤조퓨란일기, 다이벤조싸이오페닐기, 및 카바졸릴기는 이하 일반식(g1) 내지 일반식(g3)과 같이 나타낼 수도 있다.
Figure pct00012
상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)에서 R1 내지 R9는 그들 중 어느 하나가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기는 하기 일반식(g0)으로 나타낼 수도 있다.
Figure pct00013
상기 일반식(g0)에서, X0은 산소 원자, 황 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 페닐기가 결합된 질소 원자이다. 또한 R1 내지 R8은 그들 중 어느 하나가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 것을 나타낸다.
다만, A가 상기 일반식(g0) 또는 일반식(g1) 내지 일반식(g3) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 경우, 상기 A는 R1과 R2, R2와 R3, R3과 R4, R5와 R6, R6과 R7, 및 R7과 R8 중 적어도 하나의 조합에서 축합이 이루어져 벤젠 고리가 형성된 축합 다환 구조를 가지는 기인 것으로 한다.
또한 Ar1이 상기 일반식(g0) 또는 일반식(g1) 내지 일반식(g3) 중 어느 하나로 나타내어지는 기인 경우, R1 내지 R8에 있어서 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R5 및 R6, R6 및 R7, 그리고 R7 및 R8은 서로 축합하여 벤젠 고리를 형성한 축합 다환 구조를 가져도 좋다.
또한 A가 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이고, 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, 상기 일반식(G1)에서의 n은 1 또는 2인 것이 바람직하다. 또한 Ar1이 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이고, (g3)에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, 상기 일반식(G1)에서의 m은 1 또는 2인 것으로 한다.
Ar1 및 A 중 어느 하나 또는 양쪽이 상기 일반식(g1)으로 나타내어지는 기인 경우, R1 내지 R3 중 어느 하나가 단결합인 것이 바람직하다. 또한 마찬가지로, Ar1 및 A 중 어느 하나 또는 양쪽이 상기 일반식(g2)으로 나타내어지는 기인 경우, R1 내지 R3 중 어느 하나가 단결합인 것이 바람직하다. 또한 Ar1 및 A 중 어느 하나 또는 양쪽이 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기인 경우, R2 또는 R3이 단결합인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(g0) 내지 일반식(g3)은 R1 내지 R8 중 어느 하나인 단결합이고, 상기 일반식(G1)에서의 α2, α3, 또는 N에 결합되어 있다.
상기 일반식(G1)에서의 A가 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이고 또한 R9가 단결합인 경우를 제외하고, n이 0인 구성은 합성 단계가 적고, 승화 온도도 낮아지기 때문에 바람직한 형태이다. 또한 l이나 n은 각각 A에 상관없이 0이면 합성 단계가 적고, 승화 온도도 낮아지기 때문에 바람직하다.
상기 일반식(G1)에서의 A가 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이고 또한 R9가 단결합인 경우에는, n이 1인 구성은 합성하기 쉽고, 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직한 형태이다. Ar1이 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이고 또한 R9가 단결합인 경우에도, 같은 이유로 m이 1인 구성이 바람직하다.
또한 일반식(G1)에서의 A 및 Ar1 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 상기 일반식(g1)으로 나타내어지는 기 또는 상기 일반식(g2)으로 나타내어지는 기, 바람직하게는 상기 일반식(g1)으로 나타내어지는 기이면, 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이 단파장 발광이 되기 때문에 바람직한 구성이다.
이 경우, 상기 일반식(g1)으로 나타내어지는 기 또는 상기 일반식(g2)으로 나타내어지는 기의 α2, α3, 또는 N과 결합되는 단결합의 위치가 R1 또는 R2이면, 더 단파장 발광이 되기 때문에 바람직하다. 또한 상기 일반식(g1)으로 나타내어지는 기 또는 상기 일반식(g2)으로 나타내어지는 기의 α2, α3, 또는 N과 결합되는 단결합의 위치가 R2 또는 R3이면, 발광 양자 수율이 더 높아지기 때문에 바람직하다. 또한 단결합의 위치가 R2이면, 발광 스펙트럼이 협선화(狹線化)되기 때문에 바람직한 구성이다.
또한 일반식(G1)에서의 Ar1 및 A 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 상기 일반식(g3)으로 나타내어지는 기이면, 신뢰성이 양호해지므로 바람직한 구성이다.
또한 Ar1이 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기이면, 승화 온도가 낮아지기 때문에 바람직하다.
또한 q는 2인 것이 양자 수율이 높아지기 때문에 바람직하다. q는 1인 것이 승화 온도가 낮아지기 때문에 바람직하다.
또한 본 명세서에서 승화 온도는 증발 온도의 의미도 포함하는 것으로 한다.
상기 일반식(G1)에서의 A로 나타내어지는 기의 대표적인 예를 이하 구조식(Ar-200) 내지 구조식(Ar-284)에 나타낸다. 또한 이들은 추가로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 등의 치환기를 가져도 좋다.
Figure pct00014
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
또한 상기 일반식(G1)에서의 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기 중 어느 것을 나타내고, 이들 기에는 벤젠 고리가 축합하여도 좋다. 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기로서는, 구체적으로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오렌일기, 다이메틸플루오렌일기, 스파이로플루오렌일기, 다이페닐플루올렌일기, 페난트릴기, 안트릴기, 다이하이드로안트릴기, 트라이페닐렌일기, 피렌일기 등을 들 수 있다. Ar1의 대표적인 예를 이하의 구조식(Ar-50) 내지 구조식(Ar-66), 구조식(Ar-100) 내지 구조식(Ar-119), 구조식(Ar-130) 내지 구조식(Ar-140), 구조식(Ar-200) 내지 구조식(Ar-284)에 나타낸다. 또한 이들은 추가로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 등의 치환기를 가져도 좋다.
Figure pct00019
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
Figure pct00026
또한 (Ar-50), (Ar-53), (Ar-54), (Ar-225) 내지 (Ar-231), (Ar-238) 내지 (Ar-244)와 같이, Ar1이 일반식(g3)의 R9에서 일반식(G1)에서의 α2, 질소(아민)와 결합된 구조를 가지는 유기 화합물은 공액이 연장되기 어렵고, 단파장 발광이 얻어지므로 바람직하다.
또한 (Ar-51), (Ar-55), (Ar-56), (Ar-57), (Ar-60), (Ar-209) 내지 (Ar-214), (Ar-232) 내지 (Ar-237), (Ar-245) 내지 (Ar-250), (Ar-260) 내지 (Ar-265)와 같이 일반식(G1)에서의 α2가 질소(아민)와 일반식(g1) 내지 일반식(g3)의 R3에서 결합된 유기 화합물은 정공 수송성이 높고, 장파장 발광이 얻어지고, 신뢰성이 양호하다는 등의 효과를 얻을 수 있어 바람직하다. 이들 중에서도 특히 카바졸릴기에 있어서 그 효과가 높다.
또한 (Ar-52), (Ar-59), (Ar-62), (Ar-200) 내지 (Ar-208), (Ar-251) 내지 (Ar-259), (Ar-276) 내지 (Ar-284)와 같이 일반식(G1)에서의 α2, 질소(아민)와 일반식(g1) 내지 일반식(g3)의 R2에서 결합된 유기 화합물은 캐리어 수송성이 높고, 구동 전압의 저감을 기대할 수 있어 바람직한 구성이다.
또한 (Ar-51), (Ar-52), (Ar-55), (Ar-56), (Ar-232) 내지 (Ar-237), (Ar-245) 내지 (Ar-250), (Ar-276) 내지 (Ar-284)와 같이 일반식(g3)의 R9는 아릴기가 결합되면, 신뢰성이 양호하다는 등의 효과가 얻어지므로 더 바람직하다.
또한 (Ar-58), (Ar-61), (Ar-63) 내지 (Ar-66), (Ar-214) 내지 (Ar-224), (Ar-266) 내지 (Ar-275)와 같이 일반식(G1)에서의 α2, 질소(아민)와 일반식(g1) 내지 일반식(g2)이 R1에서 결합된 유기 화합물은 공액이 연장되기 어렵고, 단파장 발광이 얻어지고, 신뢰성이 양호하므로 바람직하다.
또한 (Ar-100) 내지 (Ar-104), (Ar-106) 내지 (Ar-108)과 같이 페닐기가 연결된 것은 공액이 연장되기 어렵고 발광 파장이 단파장이 되어 바람직하다.
또한 (Ar-100) 내지 (Ar-119)와 같이, 벤젠 고리, 나프탈렌 고리, 플루오렌 고리 등, 6원환의 축합 수가 2개 이하인 것, 또는 페난트렌 고리 등, 6원환의 축합 수가 3개 이상이더라도 6원환에 대하여 다른 6원환이 b위와 d위에서 축합되어 있는 탄화수소로 구성되어 있는 것은, 공액이 연장되기 어렵고, 발광이 단파장이 되기 때문에 바람직하다.
상기 일반식(G1)에서의 α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 2가의 방향족 탄화수소기를 나타내지만, 구체적으로는 페닐렌기, 바이페닐렌기, 터페닐렌기, 나프틸렌기, 플루오렌일렌기, 다이메틸플루오렌일기 등을 들 수 있다. α1 내지 α3의 대표적인 예로서는 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-27)으로 나타내어지는 기를 들 수 있다. 또한 이들은 추가로 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 등의 치환기를 가져도 좋다.
Figure pct00027
Figure pct00028
또한 α1 내지 α3은 (Ar-1) 내지 (Ar-11)과 같이, 페닐렌기 또는 페닐렌기가 여러 개 연결된 기이면 공액이 연장되기 어렵고, 단일항 여기 준위가 높게 유지되기 때문에 바람직하다. 특히, 메타페닐렌기가 포함되는 구성은 그 효과가 현저하기 때문에 바람직한 형태이다. 또한 α1 내지 α3이 파라페닐렌기인 구성은 발광 재료로서 신뢰성이 높아지기 때문에 바람직한 형태이다. 또한 (Ar-24) 내지 (Ar-27)과 같이, 치환기가 플루오렌의 9위 등의 시그마 결합을 가지는 탄소로 연결되어 있는 경우, 공액이 연장되기 어렵고, S1 준위가 높게 유지되기 때문에 발광 파장이 더 단파장이 되어 바람직한 구성이다.
상기 일반식(G1)에서 l, m 및 n이 각각 2인 경우, α1, α2 및 α3은 각각 상이한 치환기끼리가 연결되어 있어도 좋다. 예를 들어, (Ar-17)이나 (Ar-18)은 나프틸렌과 페닐렌이 연결된 것이다.
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, B로 나타내어지는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 혹은 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격은, 하기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격 중 어느 것이 바람직하다.
Figure pct00029
상기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)에 있어서, X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한 이들은 2개 다 같은 원자이면 합성이 간편하므로 바람직하다. 또한 양쪽 모두가 산소 원자인 구성은 합성이 용이하고, 단일항 여기 준위가 높고, 더 단파장의 발광을 얻을 수 있고, 높은 발광 수율이 얻어지는 등의 효과가 있기 때문에 바람직한 형태이다. 또한 X2, X3은 산소 원자의 수가 많을수록 단파장의 발광을 나타내고, 황 원자의 수가 많을수록 장파장의 발광을 나타내기 때문에, 목적의 단일항 여기 준위나 발광 파장에 따라 임의로 산소 원자 또는 황 원자의 수를 선택할 수 있다.
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은, B로 나타내어지는 골격에 따라 그 발광 파장에 경향이 보이고, B가 일반식(B2)으로 나타내어지는 골격, 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격, 일반식(B1)으로 나타내어지는 골격, 일반식(B3)으로 나타내어지는 골격인 순서로 장파장이 된다. 따라서, 더 단파장인 청색 발광을 얻고자 하는 경우에는, 일반식(B2)으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다. 비교적 장파장인 청색 발광을 얻고자 하는 경우에는, 일반식(B3)으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은, B로 나타내어지는 골격이 일반식(B3)으로 나타내어지는 골격이면, 발광 스펙트럼이 협선화되어 색 순도가 높은 발광이 얻어지기 때문에 바람직하다.
또한 상기 일반식(B1)으로 나타내어지는 골격에서는, R10 내지 R21 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 단결합은 R10 내지 R21에 있어서 R11, R12, R17, 및 R18 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직한 구성이다.
또한 상기 일반식(B1)에서 R10 내지 R21 중 어느 2개가 단결합인 경우(즉, 상기 일반식(G1)에서의 q가 2인 경우), R11 또는 R12, 및 R17 또는 R18이 단결합이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 이 경우, R11 및 R17이 단결합이면 장파장 발광을 얻는 관점에서 바람직하고, 또한 R12 및 R18이 단결합이면 단파장 발광이 얻어지고, 발광 양자 효율이 양호하고, 몰 흡광 계수도 높고, 발광시킨 경우의 신뢰성도 좋기 때문에 바람직하다.
또한 상기 일반식(B2)에서 R30 내지 R41 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 단결합은 R30 내지 R41에 있어서 R31, R32, R37, 및 R38 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직하다.
또한 상기 일반식(B2)에서 R30 내지 R41 중 어느 2개가 단결합인 경우(즉, 상기 일반식(G1)에서의 q가 2인 경우), R31 또는 R32, 및 R37 또는 R38이 단결합이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R31 및 R37이 단결합이면 장파장 발광을 얻는 관점에서 바람직하고, R32 및 R38이 단결합이면 단파장 발광이 얻어지고, 발광 양자 효율도 양호하고, 몰 흡광 계수도 높고, 발광시킨 경우의 신뢰성도 좋기 때문에 바람직하다.
또한 상기 일반식(B3)에서 R50 내지 R61 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 단결합은 R50 내지 R61에 있어서 R51, R52, R57, 및 R58 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직하다.
또한 상기 일반식(B3)에서 R50 내지 R61 중 어느 2개가 단결합인 경우(즉, 상기 일반식(G1)에서의 q가 2인 경우), R51 또는 R52, 및 R57 또는 R58이 단결합이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R51 및 R57이 단결합이면 장파장 발광을 얻는 관점에서 바람직하고, R52 및 R58이 단결합이면 단파장 발광이 얻어지고, 발광 양자 효율도 양호하고, 몰 흡광 계수도 높고, 발광시킨 경우의 신뢰성도 좋기 때문에 바람직하다.
또한 상기 일반식(B4)에서 R70 내지 R81 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 단결합은 R70 내지 R81에 있어서 R71, R72, R77, 및 R78 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직하다.
또한 상기 일반식(B4)에서 R70 내지 R81 중 어느 2개가 단결합인 경우(즉, 상기 일반식(G1)에서의 q가 2인 경우), R71 또는 R72 중 어느 한쪽, 및 R77 또는 R78 중 어느 한쪽이 단결합이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R71 및 R78이 단결합이면 장파장 발광을 얻는 관점에서 바람직하고, R72 및 R77이 단결합이면 단파장 발광이 얻어지고, 발광 양자 효율도 양호하고, 몰 흡광 계수도 높고, 발광시킨 경우의 신뢰성도 좋기 때문에 바람직하다.
또한 여기서 단결합이란, 상기 일반식(G1)의 α1 또는 질소(아민)와의 결합수를 나타낸다.
또한 상기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)에서 R10 내지 R21, R30 내지 R41, R50 내지 R61, R70 내지 R81로 나타내어지는 치환기 중 단결합인 것 외의 치환기는 수소인 것이 더 합성이 간편하고 승화 온도도 낮기 때문에 바람직한 구성이다. 한편, 수소 외의 치환기를 사용함으로써, 내열성이나 용제에 대한 용해성 등을 향상시킬 수 있어, 발광 파장을 장파장으로 시프트시킬 수 있다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 하기 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00030
다만, 상기 일반식(G1-1)에서 B는 하기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)으로 나타내어지는 골격이다. 또한 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기이고, A는 하기 일반식(g0)으로 나타내어지는 기이다. 또한 m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다. 또한 α2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기이다.
Figure pct00031
다만, 상기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한 R12, R18, R52, 및 R58은 단결합을 나타낸다.
Figure pct00032
또한 상기 일반식(g0)에서, X0은 산소 원자, 황 원자, 및 치환 또는 비치환된 페닐기가 결합된 질소 원자 중 어느 것이다. X0은 합성이 간편하기 때문에 산소 원자인 것이 바람직하다.
또한 R1 내지 R8에 있어서, R2는 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R1 및 R3 내지 R8은 수소이면 합성이 간편하기 때문에 바람직하다.
또한 상기 일반식(g0)으로 나타내어지는 기는 R3과 R4, R5와 R6, R6과 R7, 및 R7과 R8 중 적어도 하나의 조합에서 축합이 이루어져 벤젠 고리가 형성된, 축합 다환 구조를 가지는 기인 것으로 한다.
또한 상기 일반식(g0)으로 나타내어지는 기는 하기 일반식(g0-1) 내지 일반식(g0-3)으로 나타내어지는 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00033
또한 상기 일반식(G1) 또는 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물의 분자량은 승화성을 고려하면 1300 이하, 바람직하게는 1000 이하이면 좋다. 막질을 고려하면 분자량이 650 이상인 것이 바람직하다.
또한 상술한 유기 화합물에 결합되는 골격 또는 기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 것이 바람직하다.
상기 R로 나타내어지는 치환기 또는 치환기에 더 결합되는 치환기에서, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등을 들 수 있다. 또한 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기로서는, 사이클로프로필기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있다. 또한 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기로서는, 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 안트릴기, 플루오렌일기 등을 들 수 있다.
또한 상기 R로 나타내어지는 치환기가 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기인 경우, 상기 다이아릴아미노기가 가지는 2개의 아릴기는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 16의 방향족 탄화수소기인 것이 더 바람직하다. 상기 방향족 탄화수소기로서는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 페난트릴기, 안트릴기, 플루오렌일기, 나프틸페닐기 등을 들 수 있다.
또한 이들 중 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 및 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기는 추가로 탄소수 1 내지 6의 지방족 탄화수소기, 탄소수 3 내지 6의 지환식 탄화수소기 등을 치환기로서 가져도 좋다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 유기 화합물의 예를 이하에 나타낸다.
Figure pct00034
Figure pct00035
Figure pct00036
Figure pct00037
Figure pct00038
Figure pct00039
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Figure pct00054
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
Figure pct00058
일반식(B1) 내지 일반식(B4)에서, X2 및 X3은 화합물(238)과 같이 상이하여도 좋다. 다만, X2 및 X3은 같은 것이, 일반식(G1)에서의 B의 골격의 합성이 간편하므로 바람직하다.
본 발명의 일 형태는, 2개의 아릴아미노기 중 한쪽이, 벤젠 고리가 축합한 다이벤조퓨란일기, 벤젠 고리가 축합한 다이벤조싸이오페닐기, 및 벤젠 고리가 축합한 카바졸릴기 중 어느 것을 가지는 아릴아미노기이고, 다른 한쪽의 아릴아미노기가 다이아릴아미노기인 구성이어도 좋다. 다만, 2개의 아릴아미노기가 같은 기인 유기 화합물이 합성이 더 간편하므로 바람직한 구성이다. 또한 2개의 아릴아미노기 중 적어도 하나가, 벤젠 고리가 축합한 다이벤조퓨란일기, 벤젠 고리가 축합한 다이벤조싸이오페닐기, 및 벤젠 고리가 축합한 카바졸릴기 중 어느 것을 가지는 아릴아미노기이면, 상기 유기 화합물을 발광 재료로서 사용한 발광 소자의 신뢰성이 양호해지므로 바람직하다.
또한 일반식(G1)에서의 l이 2인 경우, 2개의 α1은 각각 상이한 골격이어도 좋고 같은 골격이어도 좋다. 또한 m이 2인 경우에도 2개의 α2는 각각 상이한 골격이어도 좋고 같은 골격이어도 좋고, n이 2인 경우에도 마찬가지로 2개의 α3은 상이한 골격이어도 좋고 같은 골격이어도 좋다.
이어서, 상술한 바와 같은 본 발명의 유기 화합물을 합성하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 이하에 나타낸다.
Figure pct00059
다만, 상기 식에서 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격 또는 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격을 나타낸다. 또한 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기 중 어느 것이고, 이들은 벤젠 고리가 축합하여도 좋다. A는 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축환한 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축환한 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축환한 카바졸릴기 중 어느 것이고, 또한 α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기이다. 또한 l, m, n은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수를 나타내고, q는 1 또는 2이다.
일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 하기 합성 스킴에 나타낸 바와 같이 화합물(a1)과 아릴아민 화합물(a2)을 크로스 커플링 반응시킴으로써 얻을 수 있다. X1의 예로서는 염소, 브로민, 아이오딘 등의 할로젠이나, 설폰일기 등을 들 수 있다. D1은 l이 0(즉, 화합물(a2)이 2급 아민)인 경우에는 수소를 나타내고, 1 이상(즉, 화합물(a2)이 3급 아민)인 경우에는 보론산이나 다이알콕시보론산, 아릴 알루미늄, 아릴 지르코늄, 아릴 아연, 또는 아릴 주석 등을 나타내는 것으로 한다.
Figure pct00060
이 반응은 다양한 조건으로 진행할 수 있고, 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, l이 0인 경우에는 울만 커플링(Ullmann coupling)이나 하트위그 부흐발트 반응(Hartwig-Buchwald reaction)을 사용할 수 있다. l이 1 이상인 경우에는 스즈키·미야우라 반응(Suzuki-Miyaura reaction)을 사용할 수 있다.
또한 여기서는 화합물(a1)에 대하여 화합물(a2)을 q등량 반응시키고 있지만, q가 2 이상, 즉 화합물(G1) 중의 B에 대한 q의 괄호 내에 나타낸 치환기가 2개 이상이고, 또한 이들 치환기가 같지 않은 경우에는, 화합물(a2)을 1종류씩 화합물(a1)에 대하여 반응시켜도 좋다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 합성할 수 있다.
또한 상기 화합물(a1)로서 사용할 수 있는 물질로서는 하기 일반식(B1-a1) 내지 일반식(B4-a1)과 같은 것을 들 수 있다. 이들은 본 발명의 일 형태의 화합물을 합성하는 데 유용한 화합물이다. 또한 그 원료도 마찬가지로 유용하다. 합성법에 대해서는, 할로젠의 치환 위치를 적절히 변경함으로써, 후술하는 각 실시예와 마찬가지로 합성할 수 있다.
Figure pct00061
상기 일반식(B1-a1) 내지 일반식(B4-a1)에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다.
또한 상기 일반식(B1-a1)에서 R10 내지 R21 중 어느 하나 또는 2개가 할로젠을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 할로젠은 R10 내지 R21에 있어서 R11, R12, R17, 및 R18 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직하다.
또한 상기 일반식(B1-a1)에서 R10 내지 R21 중 어느 2개가 할로젠인 경우, R11 및 R12 중 어느 한쪽, 그리고 R17 및 R18 중 어느 한쪽이 할로젠이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R11 및 R17이 할로젠인 것이 바람직하고, R12 및 R18이 할로젠인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(B2-a1)에서 R30 내지 R41 중 어느 하나 또는 2개가 할로젠을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 할로젠은 R30 내지 R41에 있어서 R31, R32, R37, 및 R38 중 어느 하나 또는 2개이면 합성이 간편하므로 바람직하다.
또한 상기 일반식(B2-a1)에서 R30 내지 R41 중 어느 2개가 할로젠인 경우, R31 또는 R32, 및 R37 또는 R38이 할로젠이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R31 및 R37이 할로젠인 것이 바람직하고, R32 및 R38이 할로젠인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(B3-a1)에서 R50 내지 R61 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 할로젠 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노 중 어느 것을 나타낸다. 또한 할로젠은 R50 내지 R61에 있어서 R51, R52, R57, 및 R58 중 어느 하나 또는 2개인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(B3-a1)에서 R50 내지 R61 중 어느 2개가 할로젠인 경우, R51 또는 R52, 및 R57 또는 R58이 할로젠이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R51 및 R57이 할로젠인 것이 바람직하고, R52 및 R58이 할로젠인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(B4-a1)에서 R70 내지 R81 중 어느 하나 또는 2개가 할로젠을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 할로젠은 R70 내지 R81에 있어서 R71, R72, R77, 및 R78 중 어느 하나 또는 2개인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(B4-a1)에서 R70 내지 R81 중 어느 2개가 할로젠인 경우, R71 또는 R72, 및 R77 또는 R78이 할로젠이면 합성 용이성의 면에서 바람직하다. 또한 이 경우, R71 및 R78이 할로젠인 것이 바람직하고, R72 및 R77이 할로젠인 것이 바람직하다.
(실시형태 2)
본 발명의 일 형태인 발광 소자의 예에 대하여 도 1의 (A)를 사용하여 이하에서 자세히 설명한다.
본 실시형태에서의 발광 소자는, 양극(101)과 음극(102)으로 이루어지는 한 쌍의 전극과, 양극(101)과 음극(102) 사이에 제공된 EL층(103)으로 구성되어 있다. EL층(103)은 적어도 발광층(113)을 포함하는 여러 개의 기능층이 적층됨으로써 구성된다. 상기 기능층으로서는, 대표적으로는 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115) 등을 들 수 있지만, 그 외에 캐리어 블록층이나, 여기자 블록층, 전하 발생층 등을 포함하여도 좋다.
양극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물로 이루어지는 막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 좋다. 제작 방법의 예로서는, 산화 인듐-산화 아연을, 산화 인듐에 대하여 1wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함하는 산화 인듐(IWZO)은, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 이상 5wt% 이하로, 산화 아연을 0.1wt% 이상 1wt% 이하로 포함하는 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 알루미늄(Al), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 들 수 있다. 또한 그래핀도 사용할 수 있다. 또한 정공 주입층(111)에 제 1 물질과 제 2 물질을 포함하는 복합 재료를 사용한 경우에는, 일함수에 상관없이 상술한 것 외의 전극 재료를 선택할 수도 있다.
정공 주입층(111)은 억셉터성이 비교적 높은 제 1 물질로 형성하면 좋다. 또한 억셉터성을 가지는 제 1 물질과 정공 수송성을 가지는 제 2 물질이 혼합된 복합 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 복합 재료를 정공 주입층(111)의 재료로서 사용하는 경우에는, 제 1 물질로서는 제 2 물질에 대하여 억셉터성을 나타내는 물질을 사용한다. 제 1 물질이 제 2 물질로부터 전자를 추출함으로써 제 1 물질에 전자가 발생되고, 전자가 추출된 제 2 물질에는 정공이 발생된다. 추출된 전자와 발생된 정공은 전계에 의하여 전자가 양극(101)으로 흐르고, 정공이 정공 수송층(112)을 통하여 발광층(113)에 주입되기 때문에, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다.
제 1 물질은 전이 금속 산화물 또는 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물, 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물 등이 바람직하다.
상기 전이 금속 산화물, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물로서는, 바나듐 산화물, 나이오븀 산화물, 탄탈럼 산화물, 크로뮴 산화물, 몰리브데넘 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물, 레늄 산화물, 타이타늄 산화물, 루테늄 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 및 은 산화물이 억셉터성이 높으므로 바람직하다. 그 중에서도 특히 몰리브데넘 산화물은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮으며, 취급하기 쉬우므로 적합하다.
상기 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ) 등을 들 수 있다. 특히 HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다.
제 2 물질은 정공 수송성을 가지는 물질이고, 10-6㎠/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 제 2 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 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) 등의 방향족 아민, 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), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-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'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 펜타센, 코로넨, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등의 방향족 탄화수소를 들 수 있다. 방향족 탄화수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다. 또한 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-(스파이로-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]-스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)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 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물도 정공 수송성을 가지는 물질이고, 제 2 물질로서 사용할 수 있다.
또한 정공 주입층(111)은 습식법으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산) 수용액(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/장뇌설폰산 수용액(PANI/CSA), PTPDES, Et-PTPDEK, 또는 PPBA, 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PANI/PSS) 등의 산을 첨가한 도전성 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하는 층이다. 상기 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 상기 정공 주입층(111)을 구성하는 물질로서 든 제 2 물질과 같은 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층(112)은 단층으로 형성되어도 복수의 층으로 형성되어도 좋다. 복수의 층으로 형성되어 있는 경우, 정공의 주입을 용이하게 수행하기 위하여 정공 주입층(111) 측의 층으로부터 발광층(113) 측의 층을 향하여, 그 HOMO 준위가 계단상으로 깊어지는 구성인 것이 바람직하다. 이러한 구성은, 발광층(113)에서의 호스트 재료의 HOMO 준위가 깊은 청색 형광 발광 소자에 대하여 매우 적합하다.
또한 상기 정공 수송층(112)을, 그 HOMO 준위를 발광층(113)을 향하여 계단상으로 깊게 한 복수의 층으로 형성하는 구성은, 정공 주입층(111)을 유기 억셉터(상술한 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 유기 화합물)로 형성한 소자에 특히 적합하고, 캐리어 주입성이 좋고 구동 전압이 낮으며 특성이 매우 양호한 소자를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물도 정공 수송성을 가지는 물질이고, 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다.
또한 정공 수송층(112)은 습식법으로 형성할 수도 있다. 습식법으로 정공 수송층(112)을 형성하는 경우에는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)이나, 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(113)은 형광 발광 물질을 포함하는 층, 인광 발광 물질을 포함하는 층, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 발하는 물질을 포함하는 층, 퀀텀닷(quantum dot)류를 포함하는 층, 및 금속 할로젠 페로브스카이트(perovskite)류를 포함하는 층 등, 어느 발광 물질을 포함하는 층이어도 좋지만, 실시형태 1에서 설명한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 발광 물질로서 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 효율이 양호하며, 색도가 매우 양호한 발광 소자를 얻는 것이 용이해진다.
또한 발광층(113)은 단층이어도, 복수의 층으로 이루어져도 좋다. 복수의 층으로 이루어지는 발광층을 형성하는 경우에는, 인광 발광 물질이 포함되는 층과 형광 발광 물질이 포함되는 층이 적층되어도 좋다. 이 경우, 인광 발광 물질이 포함되는 층에서는, 후술하는 들뜬 복합체를 이용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물도 양호한 양자 수율을 가지는 물질이고, 발광 재료로서 사용할 수 있다.
형광 발광 물질로서는, 예를 들어 이하와 같은 물질을 사용할 수 있다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다. 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), 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-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-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), 쿠마린30, 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-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, 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]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(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)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(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)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6mMemFLPAPrn 등의 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 인광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 이하와 같은 것을 들 수 있다. 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]) 등의 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm에서 520nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 화합물이다.
또한 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에서 발광 스펙트럼의 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토)]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 백금 착체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm에서 700nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
또한 상술한 인광성 화합물 외에, 다양한 인광성 발광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 사용할 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등을 들 수 있다.
Figure pct00062
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ)이나, 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 둘 다 높아 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되어 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다.
Figure pct00063
또한 퀀텀닷으로서는, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 복수의 14족 원소로 이루어지는 화합물, 4족 내지 14족에 속하는 원소와 16족 원소의 화합물, 2족 원소와 16족 원소의 화합물, 13족 원소와 15족 원소의 화합물, 13족 원소와 17족 원소의 화합물, 14족 원소와 15족 원소의 화합물, 11족 원소와 17족 원소의 화합물, 산화 철류, 산화 타이타늄류, 칼코게나이드스피넬류, 각종 반도체 클러스터, 금속 할로젠 페로브스카이트류 등의 나노 사이즈 입자를 들 수 있다.
구체적으로는, 셀레늄화 카드뮴(CdSe), 황화 카드뮴(CdS), 텔루륨화 카드뮴(CdTe), 셀레늄화 아연(ZnSe), 산화 아연(ZnO), 황화 아연(ZnS), 텔루륨화 아연(ZnTe), 황화 수은(HgS), 셀레늄화 수은(HgSe), 텔루륨화 수은(HgTe), 비소화 인듐(InAs), 인화 인듐(InP), 비소화 갈륨(GaAs), 인화 갈륨(GaP), 질화 인듐(InN), 질화 갈륨(GaN), 안티모니화 인듐(InSb), 안티모니화 갈륨(GaSb), 인화 알루미늄(AlP), 비소화 알루미늄(AlAs), 안티모니화 알루미늄(AlSb), 셀레늄화 납(II)(PbSe), 텔루륨화 납(II)(PbTe), 황화 납(II)(PbS), 셀레늄화 인듐(In2Se3), 텔루륨화 인듐(In2Te3), 황화 인듐(In2S3), 셀레늄화 갈륨(Ga2Se3), 황화 비소(III)(As2S3), 셀레늄화 비소(III)(As2Se3), 텔루륨화 비소(III)(As2Te3), 황화 안티모니(III)(Sb2S3), 셀레늄화 안티모니(III)(Sb2Se3), 텔루륨화 안티모니(III)(Sb2Te3), 황화 비스무트(III)(Bi2S3), 셀레늄화 비스무트(III)(Bi2Se3), 텔루륨화 비스무트(III)(Bi2Te3), 실리콘(Si), 탄소화 실리콘(SiC), 저마늄(Ge), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 붕소(B), 탄소(C), 인(P), 질화 붕소(BN), 인화 붕소(BP), 비소화 붕소(BAs), 질화 알루미늄(AlN), 황화 알루미늄(Al2S3), 황화 바륨(BaS), 셀레늄화 바륨(BaSe), 텔루륨화 바륨(BaTe), 황화 칼슘(CaS), 셀레늄화 칼슘(CaSe), 텔루륨화 칼슘(CaTe), 황화 베릴륨(BeS), 셀레늄화 베릴륨(BeSe), 텔루륨화 베릴륨(BeTe), 황화 마그네슘(MgS), 셀레늄화 마그네슘(MgSe), 황화 저마늄(GeS), 셀레늄화 저마늄(GeSe), 텔루륨화 저마늄(GeTe), 황화 주석(IV)(SnS2), 황화 주석(II)(SnS), 셀레늄화 주석(II)(SnSe), 텔루륨화 주석(II)(SnTe), 산화 납(II)(PbO), 플루오린화 구리(I)(CuF), 염화 구리(I)(CuCl), 브로민화 구리(I)(CuBr), 아이오드화 구리(I)(CuI), 산화 구리(I)(Cu2O), 셀레늄화 구리(I)(Cu2Se), 산화 니켈(II)(NiO), 산화 코발트(II)(CoO), 황화 코발트(II)(CoS), 사산화 삼철(Fe3O4), 황화 철(II)(FeS), 산화 망가니즈(II)(MnO), 황화 몰리브데넘(IV)(MoS2), 산화 바나듐(II)(VO), 산화 바나듐(IV)(VO2), 산화 텅스텐(IV)(WO2), 산화 탄탈럼(V)(Ta2O5), 산화 타이타늄(TiO2, Ti2O5, Ti2O3, Ti5O9 등), 산화 지르코늄(ZrO2), 질화 실리콘(Si3N4), 질화 저마늄(Ge3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 타이타늄산 바륨(BaTiO3), 셀레늄과 아연과 카드뮴의 화합물(CdZnSe), 인듐과 비소와 인의 화합물(InAsP), 카드뮴과 셀레늄과 황의 화합물(CdSeS), 카드뮴과 셀레늄과 텔루륨의 화합물(CdSeTe), 인듐과 갈륨과 비소의 화합물(InGaAs), 인듐과 갈륨과 셀레늄의 화합물(InGaSe), 인듐과 셀레늄과 황의 화합물(InSeS), 구리와 인듐과 황의 화합물(예를 들어, CuInS2), 및 이들의 조합 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한 조성이 임의의 비율로 나타내어지는, 소위 합금형 퀀텀닷을 사용하여도 좋다. 예를 들어, CdSxSe1-x(x는 0 내지 1의 임의의 수)로 나타내어지는 합금형 퀀텀닷은 x를 변화시킴으로써 발광 파장을 바꿀 수 있으므로 청색 발광을 얻는 데 유효한 수단 중 하나이다.
퀀텀닷의 구조로서는, 코어형, 코어-셸형, 코어-멀티셸형 등이 있고, 그 중 어느 것을 사용하여도 좋지만, 코어를 덮어 더 넓은 밴드 갭을 가지는 다른 무기 재료로 셸을 형성함으로써, 나노 결정 표면에 존재하는 결함이나 댕글링 본드의 영향을 저감할 수 있다. 이에 의하여 발광의 양자 효율이 크게 개선되므로 코어-셸형이나 코어-멀티셸형의 퀀텀닷을 사용하는 것이 바람직하다. 셸의 재료의 예로서는 황화 아연(ZnS)이나 산화 아연(ZnO)을 들 수 있다.
또한 퀀텀닷은 표면 원자의 비율이 높으므로 반응성이 높고, 응집이 일어나기 쉽다. 그러므로, 퀀텀닷의 표면에는 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있는 것이 바람직하다. 상기 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있으면 응집을 방지할 수 있고, 용매에 대한 용해성을 높일 수 있다. 또한 반응성을 저감시켜 전기적 안정성을 향상시킬 수도 있다. 보호제(또는 보호기)로서는, 폴리옥시에틸렌라우릴에터, 폴리옥시에틸렌스테아릴에터, 폴리옥시에틸렌올레일에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬에터류, 트라이프로필포스핀, 트라이뷰틸포스핀, 트라이헥실포스핀, 트라이옥틸포스핀 등의 트라이알킬포스핀류, 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에터, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터류, 트라이(n-헥실)아민, 트라이(n-옥틸)아민, 트라이(n-데실)아민 등의 3급 아민류, 트라이프로필포스핀옥사이드, 트라이뷰틸포스핀옥사이드, 트라이헥실포스핀옥사이드, 트라이옥틸포스핀옥사이드, 트라이데실포스핀옥사이드 등의 유기 인 화합물, 폴리에틸렌글라이콜다이라우레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이스테아레이트 등의 폴리에틸렌글라이콜다이에스터류, 또한 피리딘, 루티딘, 콜리딘, 퀴놀린류 등의 질소 함유 방향족 화합물 등의 유기 질소 화합물, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 테트라데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 등의 아미노알케인류, 다이뷰틸설파이드 등의 다이알킬설파이드류, 다이메틸설폭사이드나 다이뷰틸설폭사이드 등의 다이알킬설폭사이드류, 싸이오펜 등의 황 함유 방향족 화합물 등의 유기 황 화합물, 팔미틴산, 스테아르산, 올레산 등의 고급 지방산, 알코올류, 소르비탄 지방산 에스터류, 지방산 변성 폴리에스터류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
또한 퀀텀닷은 막대기 모양의 퀀텀 로드이어도 좋다. 퀀텀 로드는 c축 방향으로 편광한 지향성을 가지는 광을 나타내므로, 퀀텀 로드를 발광 재료로서 사용함으로써 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한 상기 퀀텀닷을 발광 재료로서 호스트 재료로 분산시킨 발광층을 형성하는 경우에는, 호스트 재료에 퀀텀닷을 분산시키거나, 또는 호스트 재료와 퀀텀닷을 적당한 액상 매체에 용해 또는 분산시켜 웨트 프로세스(스핀 코팅법, 캐스팅법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코팅법, 커튼 코팅법, 랭뮤어·블로젯법 등)에 의하여 층을 형성한 후, 액상 매체를 제거 또는 소성함으로써 형성하면 좋다.
웨트 프로세스에 사용하는 액상 매체로서는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산 에틸 등의 지방산 에스터류, 다이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소류, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 사이클로헥실벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 사이클로헥세인, 데칼린, 도데케인 등의 지방족 탄화수소류, 다이메틸폼아마이드(DMF), 다이메틸설폭사이드(DMSO) 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.
발광층의 호스트 재료로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA) 등의 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 둘 다 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직한 선택이다.
상기 재료 외의 재료를 호스트 재료로서 사용하는 경우, 전자 수송성을 가지는 재료나 정공 수송성을 가지는 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
전자 수송성을 가지는 재료로서는 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체나, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-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-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-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: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
정공 수송성을 가지는 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-(스파이로-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]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)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 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 상술한 정공 수송 재료 외에, 다양한 물질 중에서 정공 수송 재료를 선택하고 사용하여도 좋다.
발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA) 등의 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 둘 다 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직한 선택이다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질을 혼합한 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 용이하게 조정할 수 있어 재결합 영역의 제어도 간편하게 수행할 수 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 비율은 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:9 내지 9:1(중량비)로 하면 좋다.
또한 이들 혼합된 호스트 재료끼리로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 및 TADF 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 더 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있게 된다. 또한 상기 구성은 구동 전압도 저하시킬 수 있어 바람직한 구성이다.
상술한 구성을 가지는 발광층(113)은 진공 증착법에 의한 공증착이나, 혼합 용액을 사용한 방법으로서, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯법, 스핀 코팅법, 딥 코팅법 등을 사용하여 제작될 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료나, 안트라센 골격을 가지는 재료를 사용할 수 있다.
또한 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이것은 상술한 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이고, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이러한 구성은, 발광층을 전자가 통과하는 것으로 인하여 발생되는 문제(예를 들어 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한 전자 수송층(114)과 음극(102) 사이에, 음극(102)과 접하는 전자 주입층(115)을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2) 등의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 층을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층(115)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 음극(102)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 수행되기 때문에 더 바람직하다.
또한 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B)). 전하 발생층(116)은 전위의 인가에 의하여 상기 층의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 열거한 복합 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 P형층(117)은 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극(102)에 정공이 주입되어, 발광 소자가 동작한다. 이때, 전자 수송층(114)에서 전하 발생층(116)과 접하는 위치에, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 포함하는 층이 존재함으로써, 발광 소자의 구동 시간의 축적에 따른 휘도 저하가 억제되어, 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 제공되는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 이동시키는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이인 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 좋다. 또한 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 등 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 외에도, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용할 수 있다.
음극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 다만, 음극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 포함하는 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 졸-겔법을 이용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
EL층(103)의 형성 방법으로서는 건식법인지 습식법인지를 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법이나 웨트 프로세스법(스핀코팅법, 캐스팅법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법, 인쇄법(그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 등), 스프레이 코팅법, 커튼 코팅법, 랭뮤어 블라젯 법 등) 등을 사용하여도 좋다.
또한 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법으로 형성하여도 좋다.
여기서, 액적 토출법을 사용하여 발광 물질을 포함하는 층(786)을 형성하는 방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2의 (A) 내지 (D)는 발광 물질을 포함하는 층(786)의 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
우선, 평탄화 절연막(770) 위에 도전막(772)이 형성되고, 도전막(772)의 일부를 덮도록 절연막(730)이 형성된다(도 2의 (A) 참조).
다음으로, 절연막(730)의 개구인 도전막(772)의 노출 부분에 액적 토출 장치(783)에서 액적(784)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(785)을 형성한다. 액적(784)은 용매를 포함하는 조성물이고, 도전막(772) 위에 부착된다(도 2의 (B) 참조).
또한 액적(784)을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다.
다음으로, 조성물을 포함하는 층(785)으로부터 용매를 제거하고 고체화함으로써 발광 물질을 포함하는 층(786)을 형성한다(도 2의 (C) 참조).
또한 용매의 제거 방법으로서는 건조 공정 또는 가열 공정을 수행하면 좋다.
다음으로, 발광 물질을 포함하는 층(786) 위에 도전막(788)을 형성하여 발광 소자(782)를 형성한다(도 2의 (D) 참조).
이와 같이, 발광 물질을 포함하는 층(786)을 액적 토출법으로 형성하면 선택적으로 조성물을 토출할 수 있기 때문에 재료의 낭비를 삭감할 수 있다. 또한 형상을 가공하기 위한 리소그래피 공정 등도 필요하지 않기 때문에 공정도 간략화할 수 있어 저비용화를 달성할 수 있다.
또한 상술한 액적 토출법이란, 조성물의 토출구를 가지는 노즐, 또는 하나 또는 복수의 노즐을 가지는 헤드 등 액적을 토출하는 수단을 가지는 것의 총칭으로 한다.
다음으로, 액적 토출법에 사용하는 액적 토출 장치에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 액적 토출 장치(1400)를 설명하는 개념도이다.
액적 토출 장치(1400)는 액적 토출 수단(1403)을 가진다. 또한 액적 토출 수단(1403)은 헤드(1405)와, 헤드(1412)와, 헤드(1416)를 가진다.
헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)는 제어 수단(1407)에 접속되고, 이것이 컴퓨터(1410)에 의하여 제어됨으로써, 미리 프로그래밍된 패턴을 묘화할 수 있다.
또한 묘화하는 타이밍으로서는, 예를 들어 기판(1402) 위에 형성된 마커(1411)를 기준으로 수행하면 좋다. 또는, 기판(1402)의 가장자리를 기준으로 하여 기준점을 확정시켜도 좋다. 여기서는, 마커(1411)를 촬상 수단(1404)으로 검출하고 화상 처리 수단(1409)에 의하여 디지털 신호로 변환한 것을 컴퓨터(1410)로 인식한 후, 제어 신호를 발생시켜 제어 수단(1407)으로 보낸다.
촬상 수단(1404)으로서는, 전하 결합 소자(CCD)나 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한 기판(1402) 위에 형성되어야 할 패턴의 정보는 기억 매체(1408)에 저장된 것이며, 이 정보에 의거하여 제어 수단(1407)에 제어 신호를 보냄으로써, 액적 토출 수단(1403)의 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)를 개별적으로 제어할 수 있다. 토출되는 재료는 재료 공급원(1413), 재료 공급원(1414), 및 재료 공급원(1415)으로부터 배관을 통하여 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)에 각각 공급된다.
헤드(1405) 내부는 점선(1406)으로 나타내는 바와 같이 액상의 재료를 충전하는 공간과, 토출구인 노즐을 가지는 구조가 되어 있다. 도시되지 않았지만, 헤드(1412) 및 헤드(1416)도 헤드(1405)와 같은 내부 구조를 가진다. 헤드(1405), 헤드(1412), 및 헤드(1416)의 노즐을 상이한 크기로 하면, 상이한 재료를 상이한 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 하나의 헤드로 복수 종류의 발광 재료 등을 각각 토출하여 묘화할 수 있고, 넓은 범위에 묘화하는 경우에는, 스루풋을 향상시키기 위하여 복수의 노즐로부터 같은 재료를 동시에 토출하여 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)는 기판 위를, 도 3의 X, Y, Z의 화살표 방향으로 자유롭게 주사하여, 묘화하는 영역을 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 같은 패턴을 하나의 기판에 복수 묘화할 수 있다.
또한 조성물을 토출하는 공정을 감압하에서 수행하여도 좋다. 토출 시에 기판을 가열하여도 좋다. 조성물을 토출한 후, 건조 및 소성 중 한쪽 또는 양쪽 공정을 수행한다. 건조와 소성의 공정은 양쪽 모두 가열 처리 공정이지만, 그 목적, 온도, 시간이 상이하다. 건조 공정, 소성 공정은 상압하 또는 감압하에서 레이저 광 조사나 순간 열 어닐, 가열로 등을 사용하여 수행된다. 또한 이 가열 처리를 수행하는 타이밍, 가열 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 건조와 소성의 공정을 양호하게 수행하기 위해서는, 그 때의 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
상술한 바와 같이, 액적 토출 장치를 사용하여 발광 물질을 포함하는 층(786)을 제작할 수 있다.
액적 토출 장치를 사용하여 발광 물질을 포함하는 층(786)을 제작하는 경우에, 각종 유기 재료나 유기 무기 할로젠 페로브스카이트류를, 용매에 용해 또는 분산시킨 조성물을 사용하여 습식법으로 형성하는 경우에는, 다양한 유기 용제를 사용하여 도포용 조성물로 할 수 있다. 상기 조성물로서 사용할 수 있는 유기 용제로서는 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 다이옥세인, 에탄올, 메탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, t-뷰탄올, 아세토나이트릴, 다이메틸설폭사이드, 다이메틸폼아마이드, 클로로폼, 메틸렌클로라이드, 사염화 탄소, 아세트산 에틸, 헥세인, 사이클로헥세인 등 다양한 유기 용제가 있다. 특히, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등의 저극성 벤젠 유도체를 사용하면 적합한 농도의 용액을 만들 수 있고, 또한 잉크 내에 포함되는 재료가 산화 등으로 인하여 열화되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 또한 제작 후의 막의 균일성이나 막 두께의 균일성 등을 고려하면 비점이 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌을 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한 상기 구성은 다른 실시형태나 본 실시형태 중의 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
이어서, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(적층형 소자라고도 함)의 형태에 대하여 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(103)과 같은 구성을 가진다. 즉, 도 1의 (A) 또는 (B)에 도시된 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이고, 도 1의 (C)에 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (C)에서, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502) 사이에는 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)은 각각 도 1의 (A)에서의 양극(101)과 음극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)의 설명을 적용할 수 있다. 또한 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)의 구성은 같은 구성이어도 다른 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)은, 제 1 전극(501)과 제 2 전극(502)에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에서, 제 1 전극의 전위가 제 2 전극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 도 1의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접하는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 할 수 있기 때문에, 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한 전하 발생층(513)에 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는, 이 층이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층으로서의 역할을 하기 때문에, 상기 발광 유닛에는 반드시 중복하여 전자 주입층을 형성할 필요는 없다.
도 1의 (C)에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도 마찬가지로 상기 구성을 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한 각 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 또한 도 4의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한 604는 밀봉 기판, 605는 실재이고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이 되어 있다.
또한 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 인쇄 배선 기판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함되는 것으로 한다.
다음으로, 단면 구조에 대하여 도 4의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소를 도시하였다.
또한 소스선 구동 회로(601)는 n채널형 FET(623)와 p채널형 FET(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한 구동 회로를 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 FET(611)와, 전류 제어용 FET(612)와, 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 FET와 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
FET에 사용하는 반도체의 종류 및 결정성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. FET에 사용하는 반도체의 예로서는, 13족 반도체, 14족 반도체, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체 재료를 사용할 수 있지만, 특히 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는 예를 들어, In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등을 들 수 있다. 또한 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체 재료를 사용하면, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있으므로 바람직한 구성이다.
또한 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용하는 경우, 절연물(614)의 상단부만이 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 이들은 각각 도 1의 (A), (B)에서 설명한 양극(101), EL층(103), 및 음극(102), 또는 도 1의 (C)에서 설명한 제 1 전극(501), EL층(503), 및 제 2 전극(502)에 상당한다.
EL층(616)에는 유기 금속 착체가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유기 금속 착체는 발광층의 발광 중심 물질로서 사용되는 것이 바람직하다.
또한 실재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우뿐만 아니라 실재(605)로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고, 거기에 건조제를 제공하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있으므로 바람직한 구성이다.
실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 소자 기판(610) 및 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서는 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(Polyvinyl Fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
예를 들어, 본 명세서 등에서, 다양한 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들어, 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스·스틸 기판, 스테인리스·스틸·포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐·포일을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재(base) 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 수지 등의 합성 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화바이닐, 또는 폴리염화바이닐 등이 있다. 또는, 일례로서는 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제조함으로써, 특성, 크기, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 크기가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이러한 트랜지스터로 회로를 구성하면, 회로의 저소비전력화 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 직접 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 사이나, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 반도체 장치의 일부 또는 전부를 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하고, 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위하여 사용할 수 있다. 이때, 트랜지스터는 내열성이 낮은 기판이나 가요성 기판에도 전재될 수 있다. 또한 상술한 박리층에는 예를 들어, 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성하고, 그 후, 다른 기판에 트랜지스터나 발광 소자를 전치함으로써, 다른 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치하여도 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, 천 기판(천연 섬유(견(絹), 면(綿), 마(麻)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비전력이 낮은 트랜지스터의 형성, 파괴되기 어려운 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
도 5에는, 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화한 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 5의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 음극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등을 도시하였다.
또한 도 5의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추고 기판(1001)에 고정된다. 또한 착색층 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한 도 5의 (A)에서는, 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 나가는 발광층과, 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 광이 나가는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광이 백색, 착색층을 투과하는 광이 적색, 청색, 녹색이 되기 때문에, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 5의 (B)에는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 상술한 발광 장치에서는, FET가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 6에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판이 사용될 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작할 때까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮어 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에도, 다른 다양한 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)을 여기서는 양극으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한 도 6과 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 도 1의 (A), (B)에서의 EL층(103) 또는 도 1의 (C)에서의 EL층(503)으로서 설명한 것과 같은 구성으로 하고, 백색 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 6과 같은 톱 이미션 구조에서는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 흑색층은 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 가지는 기판을 사용하는 것으로 한다.
또한 여기서는 적색, 녹색, 청색, 백색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하는 경우를 예시하였지만 특별히 한정되지 않고, 적색, 녹색, 청색의 3색이나 적색, 녹색, 청색, 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하여도 좋다.
도 7에는 본 발명의 일 형태인 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한 도 7의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)를 X-Y를 따라 절단한 단면도이다. 도 7에서, 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, 기판 면에 가까워짐에 따라 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 모양이고, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다.
상술한 발광 장치는 매트릭스 형태로 배치된 많은 미소한 발광 소자를 화소부에 형성된 FET로 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
<<조명 장치>>
본 발명의 일 형태인 조명 장치에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 8의 (A)는 도 8의 (B)에서의 e-f 단면도이다.
상기 조명 장치는, 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 도 1의 (A), (B)의 양극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)을 투광성을 가지는 재료로 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 도 1의 (A), (B)의 EL층(103) 또는 도 1의 (C)의 EL층(503) 등에 상당한다. 또한 이들의 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮어 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 도 1의 (A), (B)의 음극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료를 포함하도록 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)으로 발광 소자가 형성된다. 상기 발광 소자와 밀봉 기판(407)을 실재(405, 406)를 사용하여 고착하여 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405, 406) 중 어느 한쪽만을 사용하여도 좋다. 또한 내측의 실재(406)(도 8의 (B)에는 도시하지 않았음)에는 건조제를 섞을 수도 있고, 이로써 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써, 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
<<전자 기기>>
본 발명의 일 형태인 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 전자 기기로서는 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 설명한다.
도 9의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내고 있다. 표시부(7103)에 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치의 조작은 하우징(7101)에 구비된 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 수행할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)에 구비된 조작 키(7109)에 의하여 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 9의 (B1)은 컴퓨터이고, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한 이 컴퓨터는 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 9의 (B1)의 컴퓨터는 도 9의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 9의 (B2)의 컴퓨터에는, 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이기 때문에, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력을 할 수 있다. 또한 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라, 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있음으로써, 수납하거나 운반할 때에 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제 발생도 방지할 수 있다.
도 9의 (C), (D)는 휴대 정보 단말의 일례를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말은 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한 휴대 정보 단말은 발광 소자를 매트릭스 형태로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 9의 (C) 및 (D)에 도시된 휴대 정보 단말은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시된 문자의 입력 조작을 하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한 휴대 정보 단말 내부에 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 정보 단말의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시가 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한 화면 모드의 전환은 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 수행된다. 또한 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 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 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상함으로써 본인 인증을 할 수 있다. 또한 표시부에 근적외광을 발하는 백라이트 또는 근적외광을 발하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한 상기 전자 기기는 본 명세서에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
또한 표시부에 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 전자 기기를 소비전력이 작은 전자 기기로 할 수 있다.
도 10은 발광 소자를 백라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 10에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백라이트 유닛(903), 하우징(904)을 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 백라이트 유닛(903)에는 발광 소자가 사용되어 있고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급된다.
발광 소자에는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 발광 소자를 액정 표시 장치의 백라이트에 적용함으로써, 소비전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 형태인 전기 스탠드의 예이다. 도 11에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서 발광 소자를 사용한 조명 장치가 사용되어 있다.
도 12는 실내의 조명 장치(3001)의 예이다. 상기 조명 장치(3001)에는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태인 자동차를 도 13에 도시하였다. 상기 자동차는 앞유리나 대시보드에 발광 소자가 탑재되어 있다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 발광 소자를 사용하여 제공된 표시 영역이다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 이로써 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 소비전력이 억제될 수 있으므로 차재용으로서 적합하다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된, 발광 소자를 사용한 표시 장치이다. 이 발광 소자의 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시로 하면, 자동차의 앞유리에 설치하더라도 시계(視界)를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5002)은 필러 부분에 제공된 발광 소자를 사용한 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는, 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시계를 보완할 수 있다. 또한 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 차체로 가려진 시계를, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전수, 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등을 표시함으로써 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 취향에 맞춰 그 표시 항목이나 레이아웃을 적절히 변경할 수 있다. 또한 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 표시할 수 있다. 또한 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)을 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
도 14의 (A) 및 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 14의 (A)는 펼친 상태를 도시한 것이고, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 절전 모드 전환 스위치(9036), 잠금부(9033)를 가진다. 또한 상기 태블릿형 단말은 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a) 및 표시부(9631b) 중 한쪽 또는 양쪽에 사용하여 제작된다.
표시부(9631a)는, 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 또한 표시부(9631a)에서는, 일례로서 절반 영역이 표시 기능만을 가지는 구성, 나머지 절반 영역이 터치 패널의 기능을 가지는 구성을 나타내었지만 이 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 전체 영역이 터치 패널의 기능을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한 터치 패널에서 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되어 있는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시시킬 수 있다.
또한 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 동시에 터치 입력을 할 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. 절전 모드 전환 스위치(9036)는, 태블릿 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적화할 수 있다. 태블릿 단말에는 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서 등의 다른 검출 장치가 내장되어도 좋다.
또한 도 14의 (A)에는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고, 한쪽 크기와 다른 쪽 크기가 달라도 좋고, 표시의 품질도 달라도 좋다. 예를 들어, 한쪽이 다른 쪽보다 고정세(高精細)한 표시를 할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.
도 14의 (B)는 닫은 상태를 도시한 것이고, 본 실시형태에서의 태블릿형 단말이 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비한 예를 도시한 것이다. 또한 도 14의 (B)에는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 가지는 구성을 도시하였다.
또한 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때에 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있어, 내구성이 우수하고 장기 사용의 관점에서도 신뢰성이 우수한 태블릿 단말을 제공할 수 있다.
또한 이 외에도 도 14의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시된 정보를 터치 입력 조작하거나 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한 태양 전지(9633)가 하우징(9630)의 한 면 또는 두 면에 제공되어 있으면, 효율적인 배터리(9635)의 충전을 수행하는 구성으로 할 수 있으므로 적합하다.
또한 도 14의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성 및 동작에 대하여 도 14의 (C)의 블록도를 참조하여 설명한다. 도 14의 (C)에는, 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1 내지 SW3), 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치(SW1 내지 SW3)가, 도 14의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응하는 부분이다.
먼저, 외광에 의하여 태양 전지(9633)로 발전하는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때에는 스위치(SW1)를 온으로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하게 된다. 또한 표시부(9631)에서 표시를 하지 않을 때에는, 스위치(SW1)를 오프로 하고 스위치(SW2)를 온으로 하여 배터리(9635)를 충전하는 구성으로 하면 좋다.
또한 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 설명하였지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티에 소자) 등 다른 발전 수단으로 배터리(9635)를 충전하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 가지지 않아도 된다.
또한 상기 표시부(9631)를 구비하기만 하면, 도 14에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.
또한 도 15의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 15의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 15의 (B)는 펼친 상태와 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 도 15의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시한 것이다. 휴대 정보 단말(9310)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시켜, 휴대 정보 단말(9310)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)에서의 표시 영역(9312)은, 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘이나, 사용 빈도가 높은 애플리케이션이나 프로그램의 쇼트컷 등을 표시시킬 수 있고, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 유기 박막 태양 전지 등의 전자 디바이스에 사용할 수 있다. 더 구체적으로는, 캐리어 수송성을 가지기 때문에, 캐리어 수송층, 캐리어 주입층에 사용할 수 있다. 또한 억셉터성 물질과의 혼합막을 사용함으로써, 전하 발생층으로서 사용할 수 있다. 또한 광 여기되기 때문에, 발전층으로서 사용할 수 있다.
(실시예 1)
(합성예 1)
본 합성예에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 N,N'-비스(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10BnfA2Nbf(IV)-02)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00064
<단계 1: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이메톡시나프탈렌의 합성>
500mL의 3구 플라스크에 11g(24mmol)의 3,7-다이아이오도-2,6-다이메톡시나프탈렌과, 14g(78mmol)의 4-클로로-2-플루오로페닐보론산과, 22g(0.16mol)의 탄산 포타슘과, 0.74g(2.4mmol)의 트리스(2-메틸페닐)포스핀을 넣었다. 이 혼합물에 120mL의 톨루엔을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 0.11g(0.49mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 질소 기류하, 110℃에서 50.5시간 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 여과액을 농축하여 고체를 얻었다.
얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔:헥세인=1:1)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸을 사용하여 재결정하여, 백색 고체 5.7g을 수율 53%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00065
<단계 2: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 5.7g(13mmol)의 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이메톡시나프탈렌을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 플라스크에 32mL의 다이클로로메테인을 첨가하였다. 이 용액에 28mL(28mmol)의 3브로민화 붕소(약 1.0mol/L 다이클로로메테인 용액)와 20mL의 다이클로로메테인을 적하하였다. 적하 종료 후, 이 용액을 질소 기류하, 실온에서 하룻밤 교반하였다.
교반 후, 이 용액에 빙냉하에서 약 20mL의 물을 첨가하고 교반하였다. 교반 후, 유기층과 수성층을 분리하고 수성층에 대하여 다이클로로메테인, 아세트산 에틸을 사용하여 추출을 수행하였다. 추출 용액과 유기층을 혼합하고 포화 식염수, 포화 탄산 수소 소듐 수용액으로 세정하였다. 황산 마그네슘에 의하여 유기층의 수분을 흡착시키고, 건조 후 이 혼합물을 자연 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 백색 고체를 5.4g 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00066
<단계 3: 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 5.4g(13mmol)의 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌과, 7.1g(52mmol)의 탄산 포타슘을 넣었다. 이 혼합물에 N-메틸-2-피롤리돈 130mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 탈기 후, 이 혼합물을 질소 기류하, 120℃에서 7시간 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 석출한 고체를 여과에 의하여 회수하였다. 이 고체를 물, 에탄올로 세정하였다. 세정한 고체에 에탄올을 첨가하고, 가열 교반한 후, 여과하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 아세트산 에틸을 첨가하고, 가열 교반한 후, 여과하여 담황색 고체 4.5g을 수율 92%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00067
<단계 4: N,N'-비스(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10BnfA2Nbf(IV)-02)의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 1.0g(2.7mmol)의 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란과, 2.1g(6.8mmol)의 N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-아민, 97mg(0.27mmol)의 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀, 1.6g(16mmol)의 소듐 tert-뷰톡사이드, 30mL의 자일렌을 넣었다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 31mg(54μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 질소 기류하, 150℃에서 21시간 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물을 여과하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 물, 에탄올로 세정하였다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔)로 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 2번 재결정시켜, 황색 고체 1.9g을 수율 74%로 얻었다.
얻어진 고체 1.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.4×10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건으로 390℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체 0.6g을 회수율 45%로 얻었다. 단계 4의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00068
얻어진 고체의 1H NMR 데이터를 도 16에, 수치 데이터를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 3,10BnfA2Nbf(IV)-02가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR(CD2Cl2, 500MHz):δ=7.13-7.18(m,4H), 7.25-7.37(m,12H), 7.47(d,J1=1.5Hz,2H), 7.55(t,J1=8.5Hz,2H), 7.69-7.74(m,4H), 7.90(d,J1=9.0Hz,2H), 7.95(d,J1=8.5Hz,2H), 8.00(s,2H), 8.04(d,J1=8.0Hz,2H), 8.29(d,J1=9.0Hz,2H), 8.40(s,2H), 8.57(d,J1=8.0Hz,2H).
다음으로, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 17에 나타내었다. 또한 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하여 측정하고, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 스펙트럼을 빼고 나타내었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는, 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한 박막의 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다. 용액의 발광 스펙트럼과 발광 양자 수율의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, Quantaurus-QY)를 사용하였다.
도 17로부터, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액은 430nm, 408nm, 382nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 446nm, 472nm(여기 파장 405nm)이었다. 또한 도 18로부터, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02의 박막은 436nm, 416nm, 389nm, 285nm, 및 257nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 473nm, 495nm(여기 파장 375nm)에 보였다. 이 결과로부터, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 발광 양자 수율을 측정한 결과, 96%로 매우 높고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 3,10BnfA2Nbf(IV)-02를 액체 크로마토그래프 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry, 약칭: LC/MS 분석)에 의하여 분석하였다.
LC/MS 분석은, Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Ultimate3000에 의하여 액체 크로마토그래피(LC) 분리를 수행하고, Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Q Exactive에 의하여 질량 분석(MS 분석)을 수행하였다.
LC 분리에서는, 임의의 칼럼을 사용하여 칼럼 온도를 40℃로 하고, 송액(送液) 조건은 용매를 적절히 선택하고, 시료는 임의의 농도가 되도록 3,10BnfA2Nbf(IV)-02를 유기 용매에 용해시켜 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
병렬 반응 모니터링(Parallel Reaction Monitoring(PRM))법에 의하여, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02에서 유래하는 이온인 m/z=922.28의 MS2 측정을 수행하였다. PRM의 설정은, 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=922.28±2.0(isolation window=4)으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 충돌실(collision cell) 내에서 타깃 이온을 가속하는 에너지 NCE(Normalized Collision Energy)를 60으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 19에 나타내었다.
도 19의 결과로부터, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02는 주로 m/z=844, 703, 613, 537, 397, 307 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한 도면에 나타낸 결과는, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02에서 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 3,10BnfA2Nbf(IV)-02를 동정(同定)하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=844 부근의 프로덕트 이온은 3,10BnfA2Nbf(IV)-02에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=703 부근의 프로덕트 이온은 3,10BnfA2Nbf(IV)-02에서의 벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란일기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02가 벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란일기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=613 부근의 프로덕트 이온은 3,10BnfA2Nbf(IV)-02에서의 N-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N-페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10BnfA2Nbf(IV)-02가 N-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 2)
(합성예 2)
본 합성예에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-일)-N,N'-(다이페닐)나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00069
<단계 1: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이메톡시나프탈렌의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 1과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 2와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 3: 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 3과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 4: N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02)의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 0.84g(2.2mmol)의 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란과, 1.7g(5.3mmol)의 N-페닐벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-아민, 80mg(0.22mmol)의 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀, 1.3g(13mmol)의 소듐 tert-뷰톡사이드를 넣었다. 이 혼합물에 25mL의 자일렌을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 25mg(44μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 질소 기류하, 150℃에서 15시간 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물을 여과하여 고체를 회수하였다. 회수한 고체를 에탄올, 물로 세정하였다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔)로 정제하여 고체를 얻었다.
얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 2번 재결정시켜, 황색 고체 1.6g을 수율 79%로 얻었다. 얻어진 고체 1.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.4×10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건으로 400℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체 0.95g을 회수율 81%로 얻었다. 단계 4의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00070
얻어진 고체의 1H NMR 데이터를 도 20에, 수치 데이터를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR(CD2Cl2, 500MHz):δ=7.14-7.19(m,4H), 7.26-7.39(m,12H), 7.52(d,J1=1.5Hz,2H), 7.57(t,J1=8.0Hz,2H), 7.63(t,J1=8.0Hz,2H), 7.82(d,J1=8.5Hz,2H), 7.93-8.03(m,10H), 8.35(d,J1=8.0Hz,2H), 8.42(s,2H).
다음으로, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 21에 나타내고, 박막 상태의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 22에 나타내었다. 장치 및 측정 방법에 대해서는 실시예 1과 같기 때문에 기재를 생략한다.
도 21로부터, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 톨루엔 용액은 429nm, 407nm, 356nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 445nm, 472nm(여기 파장 408nm)이었다. 또한 도 22로부터, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02의 박막은 435nm, 414nm, 361nm, 및 254nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 474nm, 502nm(여기 파장 410nm)에 보였다. 이 결과로부터, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 발광 양자 수율을 측정한 결과, 96%로 매우 높고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02를 LC/MS 분석하였다. 장치 및 측정 방법에 대해서는 실시예 1과 같기 때문에 설명을 생략한다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 23에 나타내었다.
도 23의 결과로부터, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02는 주로 m/z=844, 704, 613, 537, 397, 307 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한 도면에 나타낸 결과는, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02에서 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02를 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=844 부근의 프로덕트 이온은 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=704 부근의 프로덕트 이온은 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02에서의 벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란일기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02가 벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란일기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=613 부근의 프로덕트 이온은 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02에서의 N-(벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-일)-N-페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02가 N-(벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-일)-N-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 3)
(합성예 3)
본 합성예에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-3-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00071
<단계 1: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이메톡시나프탈렌의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 1과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: 3,7-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 2와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 3: 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란의 합성>
실시예 1의 합성예 1에서의 단계 3과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 4: N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-3-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02)의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 1.0g(2.7mmol)의 3,10-다이클로로나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란과, 2.0g(6.5mmol)의 N-페닐-벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-3-아민과, 97mg(0.27mmol)의 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀과, 1.6g(16mmol)의 소듐 tert-뷰톡사이드를 넣었다. 이 혼합물에 30mL의 자일렌을 첨가하고, 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 31mg(54μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 질소 기류하, 150℃에서 22시간 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물을 여과하여 고체를 회수하였다. 회수한 고체를 에탄올, 물로 세정하였다. 얻어진 고체에 톨루엔을 첨가하고, 가열 교반 후에 고체를 회수하였다. 같은 조작을 다시 수행하여, 황색 고체 1.9g을 수율 77%로 얻었다. 단계 4의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00072
얻어진 황색 고체의 EI-MS 측정(Electron Impact-Mass Spectrometry)을 수행하였다. 이온화에는 70eV의 가속 전자를 사용하였다. 질량 스펙트럼을 도 38에 나타내었다. 또한 도 38에서, 가로축은 m/z(질량 전하비)를 나타내고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 38에 나타낸 스펙트럼을 보면, m/z=922가 분자 이온에서 유래한다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02가 얻어진 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
(합성예 4)
본 합성예에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 N,N'-다이페닐-N,N'-(7-페닐벤조[c]카바졸-10-일)나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란-2,9-다이아민(약칭: 2,9PcBCA2Nbf(III))의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 2,9PcBCA2Nbf(III)의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00073
<단계 1: 1,5-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌의 합성>
500mL의 3구 플라스크에 6.2g(19mmol)의 1,5-다이브로모-2,6-다이하이드록시나프탈렌과, 7.5g(43mmol)의 5-클로로-2-플루오로페닐보론산과, 25g(78mmol)의 탄산 세슘과, 0.80g(1.9mmol)의 2-다이사이클로헥실포스피노-2'-6'-다이메톡시-1,1'-바이페닐(약칭: SPhos)을 넣었다. 이 혼합물에 195mL의 톨루엔을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 0.17g(0.78mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 질소 기류하, 110℃에서 7시간 교반하였다. 교반 후, 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(중성 실리카 겔, 전개 용매: 톨루엔)로 정제하여 고체를 얻었다.
얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정하여, 백색 고체 2.9g을 수율 35%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00074
<단계 2: 2,9-다이클로로나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 2.8g(6.8mmol)의 1,5-비스(4-클로로-2-플루오로페닐)-2,6-다이하이드록시나프탈렌과, 3.7g(27mmol)의 탄산 포타슘을 넣었다. 이 혼합물에 N-메틸-2-피롤리돈 70mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 탈기 후, 이 혼합물을 질소 기류하, 120℃에서 7.5시간 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 석출한 고체를 여과에 의하여 회수하였다. 이 고체를 물, 에탄올로 세정하였다. 얻어진 고체에 에탄올을 첨가하고, 가열 교반 후에 고체를 회수하였다. 얻어진 고체에 톨루엔을 첨가하고, 가열 교반 후, 석출한 고체를 회수하여 백색 고체 2.3g을 수율 91%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00075
<단계 3: N,N'-다이페닐-N,N'-(7-페닐벤조[c]카바졸-10-일)나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란-2,9-다이아민(약칭: 2,9PcBCA2Nbf(III))의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 0.88g(2.3mmol)의 2,9-다이클로로나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란과, 2.2g(5.8mmol)의 N-페닐-N-(7-페닐-7H-벤조[c]카바졸-10-일)아민, 83mg(0.23mmol)의 다이(1-아다만틸)-n-뷰틸포스핀, 1.3g(14mmol)의 소듐 tert-뷰톡사이드를 넣었다. 이 혼합물에 25mL의 자일렌을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 27mg(46μmol)의 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 첨가하고, 질소 기류하, 150℃에서 10시간 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 톨루엔:헥세인=1:2, 그 다음에 톨루엔:헥세인=2:3)로 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정하여 황색 고체 1.7g을 수율 68%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
Figure pct00076
얻어진 고체 1.1g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.7×10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건으로 420℃에서 가열하였다. 승화 정제 후, 황색 고체 0.74g을 회수율 67%로 얻었다.
얻어진 고체의 1H NMR 데이터를 도 39에, 수치 데이터를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2,9PcBCA2Nbf(III)가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR(CD2Cl2, 300MHz):δ=7.01-7.07(m,2H), 7.25-7.35(m,12H), 7.39-7.44(m,4H), 7.49-7.70(m,16H), 7.83-7.89(m,4H), 7.97(d,J1=8.4Hz,2H), 8.25(d,J1=8.4Hz,2H), 8.51-8.58(m,6H).
다음으로, 2,9PcBCA2Nbf(III)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 40에 나타내고, 박막 상태의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 41에 나타내었다. 장치 및 측정 방법에 대해서는 실시예 1과 같기 때문에 기재를 생략한다.
측정 결과로부터, 2,9PcBCA2Nbf(III)의 톨루엔 용액은 422nm, 402nm, 350nm, 295nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 445nm, 473nm(여기 파장 399nm)이었다. 또한 도면으로부터, 2,9PcBCA2Nbf(III)의 박막은 428nm, 411nm, 356nm, 300nm, 및 274nm에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 527nm(여기 파장 415nm)에 보였다. 이 결과로부터, 2,9PcBCA2Nbf(III)가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율을 측정한 결과, 91%로 매우 높고, 2,9PcBCA2Nbf(III)는 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 2,9PcBCA2Nbf(III)의 LC/MS 분석을 수행하였다. 장치 및 측정 방법에 대해서는 실시예 1과 같은 부분은 설명을 생략한다. PRM의 설정은 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=1072.38±2.0(isolation window=4), NCE를 60으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 42에 나타내었다.
도면의 결과로부터, 2,9PcBCA2Nbf(III)는 주로 m/z=994, 918, 779, 702, 382, 306 부근에 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한 도면에 나타낸 결과는 2,9PcBCA2Nbf(III)에서 유래하는 특징적인 결과를 나타내는 것이므로, 혼합물 내에 포함되는 2,9PcBCA2Nbf(III)를 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=994 부근의 프로덕트 이온은 2,9PcBCA2Nbf(III)에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 2,9PcBCA2Nbf(III)가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=918 부근의 프로덕트 이온은 2,9PcBCA2Nbf(III)에서의 페닐기가 2개 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 2,9PcBCA2Nbf(III)가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=779 부근의 프로덕트 이온은 2,9PcBCA2Nbf(III)에서의 7-페닐-7H-벤조[c]카바졸이 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 2,9PcBCA2Nbf(III)가 7-페닐-7H-벤조[c]카바졸을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=382 부근의 프로덕트 이온은 2,9PcBCA2Nbf(III)에서의 N-(7-페닐-7H-벤조[c]카바졸-10-일)-N-페닐나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란-2-아민이 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 2,9PcBCA2Nbf(III)가 N-(7-페닐-7H-벤조[c]카바졸-10-일)-N-페닐나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란-2-아민을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 1 및 비교예의 발광 소자인 비교 발광 소자 1에 대하여 자세히 설명한다. 발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00077
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 양극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前) 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 양극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고, 양극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCzPA:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCzPA를 30nm 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 N,N'-비스(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N,N'-(다이페닐)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10BnfA2Nbf(IV)-02)을 중량비 1:0.01(=cgDBCzPA:3,10BnfA2Nbf(IV)-02)이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 cgDBCzPA를 막 두께 15nm가 되도록 증착하고, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 음극(102)을 형성함으로써 발광 소자 1을 제작하였다.
(비교 발광 소자 1의 제작 방법)
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에서의 발광층(113)에 사용한 3,10BnfA2Nbf(IV)-02를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3,10-비스(다이페닐아미노)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10DPhA2Nbf(IV))으로 바꾸어 발광층(113)을 형성하고, 또한 cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성함으로써 제작하였다. 비교 발광 소자 1에서 사용한 3,10DPhA2Nbf(IV)와, 발광 소자 1에서 사용한 3,10BnfA2Nbf(IV)-02는 주된 골격인 나프토비스벤조퓨란의 구조는 동일하지만, 결합하는 아민의 구조가 상이한 물질이다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure pct00078
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 1 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성을 도 24에, 전류 효율-휘도 특성을 도 25에, 휘도-전압 특성을 도 26에, 전류-전압 특성을 도 27에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 28에, 발광 스펙트럼을 도 29에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 소자 특성을 표 2에 정리하였다.
Figure pct00079
도 24 내지 도 29 및 표 2로부터, 발광 소자 1은 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 9.3%로 양호한 결과를 나타내었다. 또한 발광 소자 1은 비교 발광 소자 1보다 효율이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
또한 전류값을 2mA로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타내는 그래프를 도 30에 나타내었다. 도 30에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1은 250시간 구동한 후에도 초기 휘도의 90% 이상을 유지하고 있으며, 수명이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 또한 발광 소자 1은 비교 발광 소자 1보다 수명이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 2 및 비교예의 발광 소자인 비교 발광 소자 2에 대하여 자세히 설명한다. 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00080
(발광 소자 2의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 양극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 양극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고, 양극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCPPn:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCPPn을 30nm 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 N,N'-비스(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-9-일)-N,N'-(다이페닐)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10BnfA2Nbf(IV)-02)을 중량비 1:0.01(=cgDBCzPA:3,10BnfA2Nbf(IV)-02)이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 cgDBCzPA를 막 두께 15nm가 되도록 증착하고, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 음극(102)을 형성함으로써 본 실시예의 발광 소자 2를 제작하였다.
(비교 발광 소자 2의 제작 방법)
비교 발광 소자 2는 발광 소자 2에서의 발광층(113)에 사용한 3,10BnfA2Nbf(IV)-02를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3,10-비스(다이페닐아미노)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10DPhA2Nbf(IV))으로 바꾸어 발광층(113)을 형성하고, 또한 cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성함으로써 제작하였다. 비교 발광 소자 2에서 사용한 3,10DPhA2Nbf(IV)와, 발광 소자 2에서 사용한 3,10BnfA2Nbf(IV)-02는 주된 골격인 나프토비스벤조퓨란의 구조는 동일하지만, 결합하는 아민의 구조가 상이한 물질이다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure pct00081
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 2 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도 31에, 전류 효율-휘도 특성을 도 32에, 휘도-전압 특성을 도 33에, 전류-전압 특성을 도 34에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 35에, 발광 스펙트럼을 도 36에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 소자 특성을 표 4에 정리하였다.
Figure pct00082
도 31 내지 도 36 및 표 4로부터, 발광 소자 2는 1000cd/m2에서의 외부 양자 효율이 11.9%로 양호한 특성을 나타내는 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 또한 발광 소자 2는, 비교 발광 소자 2보다 양호한 효율로 발광하는 소자인 것도 알 수 있었다.
또한 전류값을 2mA로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타내는 그래프를 도 37에 나타내었다. 도 37에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 2는 100시간 구동한 후에도 초기 휘도의 90% 이상을 유지하고 있으며, 수명이 매우 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 또한 발광 소자 2는 비교 발광 소자 2보다 수명이 양호한 발광 소자인 것도 알 수 있었다.
이 결과로부터, 벤조나프토퓨란일기를 포함하는 아미노기를 치환기로서 가지는, 본 발명의 일 형태의 나프토비스벤조퓨란 화합물은 수명이 양호한 재료인 것을 알 수 있었다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 3 및 비교예의 발광 소자인 비교 발광 소자 3에 대하여 자세히 설명한다. 발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00083
(발광 소자 3의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 양극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
[0460]
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 양극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고, 양극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCPPn:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCPPn을 30nm 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 상기 구조식 N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,1-d]퓨란-9-일)-N,N'-(다이페닐)나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02)을 중량비 1:0.01(=cgDBCzPA:3,10aBnfA2Nbf(IV)-02)이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 cgDBCzPA를 막 두께 15nm가 되도록 증착하고, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 음극(102)을 형성함으로써 본 실시예의 발광 소자 3을 제작하였다.
(비교 발광 소자 3의 제작 방법)
비교 발광 소자 3은 발광 소자 3에서의 발광층(113)에 사용한 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3,10-비스(다이페닐아미노)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10DPhA2Nbf(IV))으로 바꾸어 발광층(113)을 형성하고, 또한 cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성함으로써 제작하였다. 비교 발광 소자 3에서 사용한 3,10DPhA2Nbf(IV)와, 발광 소자 3에서 사용한 3,10aBnfA2Nbf(IV)-02는 주된 골격인 나프토비스벤조퓨란의 구조는 동일하지만, 결합하는 아민의 구조가 상이한 물질이다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure pct00084
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 3 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 43에, 전류 효율-휘도 특성을 도 44에, 휘도-전압 특성을 도 45에, 전류-전압 특성을 도 46에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 47에, 발광 스펙트럼을 도 48에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 소자 특성을 표 6에 정리하였다.
Figure pct00085
도 43 내지 도 48 및 표 6으로부터, 발광 소자 3은 실용 휘도인 1000cd/m2 부근에서의 외부 양자 효율이 11.3%로 양호한 특성을 나타내는 발광 소자인 것을 알 수 있었고, 발광 소자 3은 비교 발광 소자 3보다 양호한 효율로 발광하는 소자인 것도 알 수 있었다.
또한 전류값을 2mA로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타내는 그래프를 도 49에 나타내었다. 도 49에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 3은 100시간 구동한 후에도 초기 휘도의 90% 정도의 휘도를 유지하고 있으며, 수명이 매우 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다. 발광 소자 3은 비교 발광 소자보다 수명이 양호한 발광 소자인 것도 알 수 있었다.
상기 결과로부터, 벤조나프토퓨란일기를 포함하는 아미노기를 치환기로서 가지는 본 발명의 일 형태의 나프토비스벤조퓨란 화합물을 사용한 발광 소자는 양호한 효율로 발광하는 발광 소자로 할 수 있고, 수명이 양호한 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
(실시예 8)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 4 및 비교예의 발광 소자인 비교 발광 소자 4에 대하여 자세히 설명한다. 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 4에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00086
(발광 소자 4의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 양극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 양극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고, 양극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCPPn:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCPPn을 30nm 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 N,N'-비스(벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-3-일)-N,N'-다이페닐나프토[2,3-b;6,7-b'']비스벤조퓨란-3,10-다이아민(약칭: 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02)을 중량비 1:0.015(=cgDBCzPA:3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02)가 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 cgDBCzPA를 막 두께 15nm가 되도록 증착하고, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 음극(102)을 형성함으로써 본 실시예의 발광 소자 4를 제작하였다.
(비교 발광 소자 4의 제작 방법)
비교 발광 소자 4는 발광 소자 4에서의 발광층(113)에 사용한 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3,10-비스(다이페닐아미노)나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10DPhA2Nbf(IV))으로 바꾸어 발광층(113)을 형성하고, 또한 cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성함으로써 제작하였다. 비교 발광 소자 4에서 사용한 3,10DPhA2Nbf(IV)와, 발광 소자 4에서 사용한 3,10Bnf(II)A2Nbf(IV)-02는 주된 골격인 나프토비스벤조퓨란의 구조는 동일하지만, 결합하는 아민의 구조가 상이한 물질이다.
발광 소자 4 및 비교 발광 소자 4의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure pct00087
발광 소자 4 및 비교 발광 소자 4를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 4 및 비교 발광 소자 4의 휘도-전류 밀도 특성을 도 50에, 전류 효율-휘도 특성을 도 51에, 휘도-전압 특성을 도 52에, 전류-전압 특성을 도 53에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 54에, 발광 스펙트럼을 도 55에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 소자 특성을 표 8에 정리하였다.
Figure pct00088
도 50 내지 도 55 및 표 8로부터, 발광 소자 4는 실용 휘도인 1000cd/m2 부근에서의 외부 양자 효율이 11.4%로 양호한 특성을 나타내는 발광 소자인 것을 알 수 있었고, 발광 소자 4는 비교 발광 소자 4보다 양호한 효율로 발광하는 소자인 것도 알 수 있었다.
(실시예 9)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 5에 대하여 자세히 설명한다. 발광 소자 5에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
Figure pct00089
(발광 소자 5의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 양극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 양극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 양극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고, 양극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCPPn:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCPPn을 30nm 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과, 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 N,N'-다이페닐-N,N'-(7-페닐벤조[c]카바졸-10-일)나프토[2,1-b;6,5-b']비스벤조퓨란-2,9-다이아민(약칭: 2,9PcBCA2Nbf(III))을 중량비 1:0.03(=cgDBCzPA:2,9PcBCA2Nbf(III))이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 cgDBCzPA를 막 두께 15nm가 되도록 증착하고, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2,9-다이(2-나프틸)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 음극(102)을 형성함으로써 본 실시예의 발광 소자 5를 제작하였다.
발광 소자 5의 소자 구조를 아래의 표에 정리하였다.
Figure pct00090
발광 소자 5를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간 열 처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성에 대하여 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 5의 휘도-전류 밀도 특성을 도 56에, 전류 효율-휘도 특성을 도 57에, 휘도-전압 특성을 도 58에, 전류-전압 특성을 도 59에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 60에, 발광 스펙트럼을 도 61에 나타내었다. 또한 휘도 1000cd/m2 부근에서의 소자 특성을 표 10에 정리하였다.
Figure pct00091
도 56 내지 도 61 및 표 10으로부터, 발광 소자 5는 휘도 1000cd/m2 부근에서의 외부 양자 효율이 10.5%로 양호한 특성을 나타내는 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
101: 양극, 102: 음극, 103: EL층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 116: 전하 발생층, 117: P형층, 118: 전자 릴레이층, 119: 전자 주입 버퍼층, 400: 기판, 401: 제 1 전극, 403 : EL층, 404: 제 2 전극, 405: 실재, 406: 실재, 407: 밀봉 기판, 412: 패드, 420: IC 칩, 501: 제 1 전극, 502: 제 2 전극, 503: EL층, 511: 제 1 발광 유닛, 512: 제 2 발광 유닛, 513: 전하 발생층, 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 602: 화소부, 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 604: 밀봉 기판, 605: 실재, 607: 공간, 608: 배선, 609: FPC(flexible printed circuit), 610: 소자 기판, 611: 스위칭용 FET, 612: 전류 제어용 FET, 613: 제 1 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 제 2 전극, 618: 발광 소자, 623: n채널형 FET, 624: p채널형 FET, 730: 절연막, 770: 평탄화 절연막, 772: 도전막, 782: 발광 소자, 783: 액적 토출 장치, 784: 액적, 785: 층, 786: 발광 물질을 포함하는 층, 788: 도전막, 901: 하우징, 902: 액정층, 903: 백라이트 유닛, 904: 하우징, 905: 드라이버 IC, 906: 단자, 951: 기판, 952: 전극, 953: 절연층, 954: 격벽층, 955: EL층, 956: 전극, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 제 1 층간 절연막, 1021: 제 2 층간 절연막, 1022: 전극, 1024W: 발광 소자의 제 1 전극, 1024R: 발광 소자의 제 1 전극, 1024G: 발광 소자의 제 1 전극, 1024B: 발광 소자의 제 1 전극, 1025: 격벽, 1028: EL층, 1029: 음극, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실재, 1033: 투명한 기재, 1034R: 적색 착색층, 1034G: 녹색 착색층, 1034B: 청색 착색층, 1035: 흑색층(블랙 매트릭스), 1036: 오버코트층, 1037: 제 3 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 1400: 액적 토출 장치, 1402: 기판, 1403: 액적 토출 수단, 1404: 촬상 수단, 1405: 헤드, 1406: 점선, 1407: 제어 수단, 1408: 기억 매체, 1409: 화상 처리 수단, 1410: 컴퓨터, 1411: 마커, 1412: 헤드, 1413: 재료 공급원, 1414: 재료 공급원, 1415: 재료 공급원, 1416: 헤드, 2001: 하우징, 2002: 광원, 3001: 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: 리모트 컨트롤러, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7210: 제 2 표시부, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 9033: 잠금부, 9034: 스위치, 9035: 전원 스위치, 9036: 스위치, 9310: 휴대 정보 단말, 9311: 표시 패널, 9312: 표시 영역, 9313: 힌지, 9315: 하우징, 9630: 하우징, 9631: 표시부, 9631a: 표시부, 9631b: 표시부, 9632a: 터치 패널 영역, 9632b: 터치 패널 영역, 9633: 태양 전지, 9634: 충방전 제어 회로, 9635: 배터리, 9636: DCDC 컨버터, 9637: 조작 키, 9638: 컨버터, 9639: 버튼

Claims (13)

  1. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00092

    (다만, 상기 식에서 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 것이다. 또한 Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 카바졸릴기 중 어느 하나이고, 상기 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 상기 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 상기 치환 또는 비치환된 카바졸릴기는 벤젠 고리가 축합한 구조이어도 좋다. A는 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 다이벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된, 적어도 하나의 벤젠 고리가 축합한 카바졸릴기 중 어느 것이다. 또한 α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 2가의 방향족 탄화수소기이고, l, m, n은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수 중 어느 것을 나타내고, q는 1 또는 2이다)
  2. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00093

    (다만, 상기 식에서 B는 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조퓨란 골격, 치환 또는 비치환된 나프토비스벤조싸이오펜 골격, 및 치환 또는 비치환된 나프토벤조티에노벤조퓨란 골격 중 어느 것이다. Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기 혹은 하기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기 중 어느 것이고, A는 하기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기 중 어느 것이다. α1 내지 α3은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기 중 어느 것이다. l, m, n은 각각 독립적으로 0 내지 2의 정수 중 어느 것을 나타내고, q는 1 또는 2이다)
    Figure pct00094

    (일반식(g1) 내지 일반식(g3)에서 R1 내지 R9는 그들 중 어느 하나가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 A는 R1 내지 R8에 있어서 R1과 R2, R2와 R3, R3과 R4, R5와 R6, R6과 R7, 및 R7과 R8 중 적어도 하나의 조합에서 축합이 이루어져 벤젠 고리가 형성된 구조를 가진다. 또한 A가 일반식(g3)으로 나타내어지고, 일반식(g3)에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, n은 1 또는 2인 것으로 한다. 또한 Ar1이 상기 일반식(g1) 내지 일반식(g3)으로 나타내어지는 기인 경우, R1 내지 R8에 있어서 R1 및 R2, R2 및 R3, R3 및 R4, R5 및 R6, R6 및 R7, 그리고 R7 및 R8은 서로 축합하여 벤젠 고리를 형성한 구조이어도 좋다. 또한 Ar1이 일반식(g3)으로 나타내어지고, 일반식(g3)에서 R9가 단결합을 나타내는 경우, m은 1 또는 2인 것으로 한다)
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 B가 하기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격 중 어느 것인, 유기 화합물.
    Figure pct00095

    (다만, 상기 식에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한 상기 일반식(B1)에서 R10 내지 R21 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B2)에서 R30 내지 R41 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B3)에서 R50 내지 R61 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B4)에서 R70 내지 R81 중 어느 하나 또는 2개가 단결합을 나타내고, 나머지가 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다)
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식(G1)에서의 q가 2인, 유기 화합물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 일반식(G1)에서의 q가 2이고, 상기 B가 하기 일반식(B1) 내지 일반식(B4)으로 나타내어지는 골격 중 어느 것인, 유기 화합물.
    Figure pct00096

    (다만, 상기 식에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. 또한 상기 일반식(B1)에서는 R12 및 R18이 단결합을 나타내고, R10, R11, R13 내지 R17, R19 내지 R21이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B2)에서 R32 및 R38이 단결합을 나타내고, R30, R31, R33 내지 R37, R39 내지 R41이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B3)에서 R52 및 R58이 단결합을 나타내고, R50, R51, R53 내지 R57, R59 내지 R61이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 상기 일반식(B4)에서 R72 및 R77이 단결합을 나타내고, R70, R71, R73 내지 R76, R78 내지 R81이 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 탄화수소기, 탄소수 3 내지 10의 환식 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 비치환된 탄소수 12 내지 32의 다이아릴아미노기 중 어느 것을 나타낸다)
  6. 하기 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00097

    (다만, 상기 일반식(G1-1)에서 B는 하기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)을 나타낸다. Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 방향족 탄화수소기이고, A는 하기 일반식(g0)으로 나타내어지는 기이다. m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다. α2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 14의 2가의 방향족 탄화수소기이다)
    Figure pct00098

    (다만, 상기 일반식(B1-1) 또는 일반식(B3-1)에서 X2 및 X3은 각각 독립적으로 산소 원자 또는 황 원자를 나타낸다. R12, R18, R52, 및 R58은 단결합을 나타낸다)
    Figure pct00099

    (다만, 상기 일반식(g0)에서, X0은 산소 원자 또는 황 원자, 혹은 치환 또는 비치환된 페닐기가 결합된 질소 원자이다. 또한 R1 내지 R8 중, R2는 단결합을 나타내고, R3 및 R4, R5 및 R6, R6 및 R7, 그리고 R7 및 R8은 그 적어도 하나의 조합에서 축합하여 벤젠 고리를 형성하고, 나머지는 수소 원자를 나타낸다)
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    분자량이 1300 이하인, 유기 화합물.
  8. 하기 구조식 중 어느 것으로 나타내어지는 유기 화합물.
    Figure pct00100

    Figure pct00101
  9. 발광 소자로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 발광 소자.
  10. 발광 장치로서,
    제 9 항에 기재된 발광 소자와,
    트랜지스터 또는 기판을 가지는, 발광 장치.
  11. 전자 기기로서,
    제 10 항에 기재된 발광 장치와,
    센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는, 전자 기기.
  12. 조명 장치로서,
    제 10 항에 기재된 발광 장치와,
    하우징을 가지는, 조명 장치.
  13. 전자 디바이스로서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 전자 디바이스.
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