KR20210058815A - 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210058815A
KR20210058815A KR1020217004415A KR20217004415A KR20210058815A KR 20210058815 A KR20210058815 A KR 20210058815A KR 1020217004415 A KR1020217004415 A KR 1020217004415A KR 20217004415 A KR20217004415 A KR 20217004415A KR 20210058815 A KR20210058815 A KR 20210058815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
emitting device
edge
light emitting
abbreviation
Prior art date
Application number
KR1020217004415A
Other languages
English (en)
Inventor
사토시 세오
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 filed Critical 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Publication of KR20210058815A publication Critical patent/KR20210058815A/ko

Links

Images

Classifications

    • H01L51/5004—
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings
    • C07D403/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D403/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00
    • C07D403/14—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D401/00 containing three or more hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D409/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D409/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
    • C07D409/10—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having sulfur atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings linked by a carbon chain containing aromatic rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/04—Ortho-condensed systems
    • C07D491/044—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • C07D491/048—Ortho-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring the oxygen-containing ring being five-membered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/301—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements flexible foldable or roll-able electronic displays, e.g. thin LCD, OLED
    • H01L27/3225—
    • H01L51/0074—
    • H01L51/5016—
    • H01L51/5024—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/12—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising dopants
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/341—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes
    • H10K85/342—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising iridium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/10—Triplet emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20—Delayed fluorescence emission
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/30—Highest occupied molecular orbital [HOMO], lowest unoccupied molecular orbital [LUMO] or Fermi energy values
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00—Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/40—Interrelation of parameters between multiple constituent active layers or sublayers, e.g. HOMO values in adjacent layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/30—Coordination compounds
    • H10K85/361—Polynuclear complexes, i.e. complexes comprising two or more metal centers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615—Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • H10K85/636—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising heteroaromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649—Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/654—Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only nitrogen as heteroatom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 효율적으로 이동하는 발광층을 포함할 뿐만 아니라 신뢰성도 높은 발광 디바이스를 제공한다. 이 발광 디바이스는 호스트 재료 및 게스트 재료의 T1 준위 및 S1 준위가 어느 범위 내에 있으면 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 효율적으로 이동할 수 있는 발광층을 포함할 뿐만 아니라 신뢰성도 높다.

Description

발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명의 일 형태는 물건, 방법, 제작 방법, 또는 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다.
한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함한 발광 디바이스(유기 EL 디바이스라고도 함)는, 박형, 경량, 입력 신호에 대한 고속 응답성, 및 저소비전력 등의 특성을 가지므로, 이와 같은 발광 디바이스를 포함한 디스플레이는 차세대 평판 디스플레이로서 주목을 받고 있다.
발광 디바이스에서는, 한 쌍의 전극 사이에 전압이 인가되면, 전극들로부터 주입된 전자 및 정공이 EL층에서 재결합하여, EL층에 포함되는 발광 물질(유기 화합물)이 여기 상태가 된다. 이 발광 물질이 여기 상태로부터 기저 상태로 되돌아갈 때 광이 방출된다. 여기 상태는 단일항 여기 상태(S*) 및 삼중항 여기 상태(T*)일 수 있다. 단일항 여기 상태로부터의 발광을 형광이라고 하고, 삼중항 여기 상태로부터의 발광을 인광이라고 한다. 발광 디바이스에서의 그들의 통계적인 생성 비율은 S*:T*=1:3인 것으로 생각된다. 발광 물질로부터 방출되는 광의 스펙트럼은 발광 물질에 의존하기 때문에, 발광 물질로서 다른 종류의 유기 화합물을 사용하면, 다양한 색을 나타내는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 디바이스의 디바이스 특성 및 신뢰성을 향상시키기 위하여, 디바이스 구조의 개량 및 재료 개발 등이 활발히 행해지고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 특개2010-182699호
발광 디바이스의 디바이스 특성 및 신뢰성을 향상시키기 위해서는, 발광 디바이스의 발광층에서의 호스트 재료와 게스트 재료 사이의 에너지 이동의 메커니즘을 고려하면서 디바이스의 구동에 기인하는 대미지를 저감하는 것이 중요하다.
상술한 관점에서, 본 발명의 일 형태는 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 효율적으로 이동하는 발광층을 포함할 뿐만 아니라 신뢰성도 높은 발광 디바이스를 제공한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 반드시 상기 과제 모두를 달성할 필요는 없다. 다른 과제는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이며 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는 호스트 재료 및 게스트 재료의 T1 준위 및 S1 준위가 어느 범위 내에 있으면 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 효율적으로 이동할 수 있는 발광층을 포함할 뿐만 아니라 신뢰성도 향상된 발광 디바이스이다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함하고, EL층은 발광층을 포함하고, 발광층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함하고, 발광 물질의 T1 준위(TD(edge)), 및 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge))은 아래의 식(1)을 만족하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 S1 준위(S'H(edge))와 TH(edge)의 차이는 아래의 식(2)을 만족하는 발광 다비이스이다.
Figure pct00001
또한 TH(edge)는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 T1 준위들 중 낮은 쪽을 나타낸다. TD(edge)는 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출되는 T1 준위를 나타낸다. S'H(edge)는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 S1 준위를 나타낸다.
Figure pct00002
본 발명의 다른 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함하고, EL층은 발광층을 포함하고, 발광층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함하고, 발광 물질의 T1 준위(TD(edge)), 및 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge))은 아래의 식(3)을 만족하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 S1 준위(S'H(edge))와 TH(edge)의 차이는 아래의 식(4)을 만족하는 발광 다비이스이다.
Figure pct00003
또한 TH(edge)는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 T1 준위들 중 낮은 쪽을 나타낸다. TD(edge)는 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출되는 T1 준위를 나타낸다. S'H(edge)는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 S1 준위를 나타낸다.
Figure pct00004
상술한 구조의 각각에서, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 조합되어 들뜬 복합체를 형성한다. S1 준위(S'H(edge))는 들뜬 복합체의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출된다.
상술한 구조의 각각에서, 제 1 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로방향족 화합물인 것이 바람직하다. 제 1 유기 화합물은 피리딘 고리 구조, 다이아진 고리 구조, 또는 트라이아진 고리 구조를 가지는 것이 바람직하다. 제 1 유기 화합물이 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리가 축합된 구조를 가지는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 발광 물질이 인광 물질인 상술한 구조 중 임의의 것을 가지는 발광 디바이스를 포함한다. 본 발명의 일 형태는 제 2 유기 화합물이 카바졸 유도체, 바람직하게는 바이카바졸 유도체인 상술한 구조 중 임의의 것을 가지는 발광 디바이스도 포함한다. 제 2 유기 화합물로서는, 3,3'-바이카바졸 유도체가 특히 바람직하다. 또한 이들 카바졸 유도체는 방향족 아민 골격(구체적으로는 트라이아릴아민 골격)을 가지지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상술한 발광 디바이스를 포함하는 발광 장치에 더하여, 발광 디바이스 또는 발광 장치를 포함한 전자 기기(구체적으로는 발광 디바이스 또는 발광 장치와, 접속 단자 또는 조작 키를 포함하는 전자 기기) 및 발광 디바이스 또는 발광 장치를 포함하는 조명 장치(구체적으로는 발광 디바이스 또는 발광 디바이스와, 하우징을 포함하는 조명 장치)를 그 범주에 포함한다. 따라서 본 명세서에서 발광 디바이스란 화상 표시 디바이스 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 말한다. 또한 발광 장치는 플렉시블 인쇄 회로(FPC) 또는 테이프 캐리어 패키지(TCP) 등의 커넥터에 발광 장치가 연결된 모듈, TCP의 팁에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 및 COG(chip on glass) 방식에 의하여 발광 디바이스에 집적 회로(IC)가 직접 실장된 모듈을 그 범주에 포함한다.
본 발명의 일 형태는 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 효율적으로 이동하는 발광층을 포함할 뿐만 아니라 신뢰성도 향상된 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 상기 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 반드시 상술한 효과 모두를 가질 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재로부터 명백해질 것이며 추출될 수 있다. 신뢰성이 향상된 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 TH(edge)-TD(edge)와 정규화 수명의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 TH(edge)-TD(edge)와 정규화 외부 양자 효율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 인광 스펙트럼으로부터 TH(edge)를 계산하는 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 인광 스펙트럼으로부터 TH(edge)를 계산하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5는 인광 스펙트럼으로부터 TH(edge)를 계산하는 방법을 나타낸 것이다.
도 6은 인광 스펙트럼으로부터 TD(edge)를 계산하는 방법을 나타낸 것이다.
도 7은 흡수 스펙트럼으로부터 S'H(edge)-TH(edge)를 계산하는 방법을 나타낸 것이다.
도 8의 (A) 및 (B)의 각각은 발광 디바이스의 구조를 도시한 것이다.
도 9의 (A) 내지 (C)의 각각은 발광 장치를 도시한 것이다.
도 10의 (A)는 발광 장치의 상면도를 도시한 것이고, 도 10의 (B)는 발광 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 11의 (A)는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이고, 도 11의 (B)는 휴대용 화상 재생 장치를 도시한 것이고, 도 11의 (C)는 디지털 카메라를 도시한 것이고, 도 11의 (D)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 11의 (E)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 11의 (F)는 텔레비전 장치를 도시한 것이고, 도 11의 (G)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다.
도 12의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 13의 (A) 및 (B)는 자동차를 도시한 것이다.
도 14의 (A) 및 (B)의 각각은 조명 장치를 도시한 것이다.
도 15는 발광 디바이스를 도시한 것이다.
도 16은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 17은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 18은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 19는 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 20은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 21은 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 22는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 23은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 24는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 25는 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 26은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 27은 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 28은 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 29는 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 30은 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 31은 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 32는 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 34는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 35는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 36은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 37은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 38은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 40은 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 41은 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 42는 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 43은 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 44는 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 45는 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 46은 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 47은 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 48은 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 49는 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 50은 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 51은 발광 디바이스 8, 비교 발광 디바이스 b1, 및 비교 발광 디바이스 b2의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 52는 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 53은 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 54는 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 55는 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 56은 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 57은 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 58은 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 59는 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 휘도-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 60은 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 61은 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 62는 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 63은 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 신뢰성을 나타낸 그래프이다.
도 64는 유기 화합물 [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]의 1H-NMR 차트이다.
도 65는 유기 화합물 [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)]의 1H-NMR 차트이다.
아래에서 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또한 본 발명은 아래의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 아래의 실시형태 및 실시예의 설명에 한정하여 해석되지 말아야 한다.
또한 도면 등에 도시된 각 구성 요소의 위치, 크기, 또는 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여 정확하게 나타내지 않은 경우가 있다. 따라서 개시(開示)된 발명은 도면 등에 개시된 위치, 크기, 또는 범위 등에 반드시 한정될 필요는 없다.
본 명세서 등에서 도면을 참조하여 본 발명의 형태를 설명하는 데 있어, 상이한 도면에서의 같은 구성 요소는 같은 부호로 나타낸다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 대하여 설명한다. 또한 발광 디바이스는 각각 한 쌍의 전극 사이에 EL층이 배치된 구조를 가진다. EL층은 적어도 발광층을 포함하고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 등의 기능층을 더 포함하여도 좋다.
발광층은 발광 물질(게스트 재료)을 포함한 층이고, 호스트 재료도 포함한다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 발광층은 호스트 재료로서 기능하는 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물(또는 호스트 재료 및 어시스트 재료))을 포함한다.
발광 디바이스로부터의 발광은 발광층에서 캐리어(정공 및 전자)의 재결합에 의하여 생성된 여기 상태의 호스트 재료로부터 게스트 재료로 에너지가 이동하고 게스트 재료가 광을 방출할 때 얻어진다. 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스는 복수의 호스트 재료(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)를 포함하고, 호스트 재료들의 혼합물의 여기 상태(호스트 재료들이 들뜬 복합체를 형성할지 여부에 상관없이)로부터 게스트 재료(인광 물질)로 에너지 이동한 결과로서 인광을 방출할 수 있다. 혼합 재료의 삼중항 여기 상태로부터 게스트 재료로의 에너지 이동은, 역항간 교차가 일어나기 어려운 경우에는(역항간 교차가 지배적이지 않은 경우에는), 혼합 재료 중 T1 준위가 더 낮은 쪽의 재료로부터 에너지가 이동한다.
제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 혼합된 호스트 재료에서 역항간 교차가 일어나기 어려운 경우에는(역항간 교차가 지배적이지 않은 경우에는), 다음 2가지 조건 중 적어도 하나를 만족한다고 생각된다.
제 1 조건은 적어도 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물이 각각 역항간 교차를 일으키기 어려운 것, 구체적으로는 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물 각각에서 단일항 여기 준위(S1 준위)와 삼중항 여기 준위(T1 준위)의 차이 ΔEst가 0.2eV 이상인 것이다. 이 경우, 제 1 유기 화합과 제 2 유기 화합물이 들뜬 복합체를 형성하지 않는 한, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 S1 준위(S'H(edge))(S'H(edge)는 혼합 재료의 형광 스펙트럼으로부터 도출됨)와, 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge))의 차이는 항상 0.2eV 이상이다. 따라서 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 혼합된 호스트 재료에서도 역항간 교차는 일어나기 어렵다.
제 2 조건으로서는, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 들뜬 복합체를 형성하는 경우를 고려할 필요가 있다. 들뜬 복합체가 형성되면, 제 1 유기 화합물의 S1 준위 및 제 2 유기 화합물의 S1 준위보다 낮은 새로운 S1 준위가 형성된다. 즉 들뜬 복합체의 S1 준위는 혼합 재료의 S1 준위(S'H(edge))(들뜬 복합체의 형광 스펙트럼으로부터 도출됨)이다. 여기서, 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위가 충분히 높으면, 들뜬 복합체에서 역항간 교차가 일어난다. 그래서 들뜬 복합체에서 역항간 교차가 일어나기 어려운 조건도 들뜬 복합체의 S1 준위(즉 S'H(edge))와 TH(edge)의 차이가 0.2eV 이상인 것이다.
따라서 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 혼합된 호스트 재료가 들뜬 복합체를 형성할지 여부에 상관없이, 혼합된 호스트 재료의 S1 준위(S'H(edge))(S'H(edge)는 혼합 재료의 형광 스펙트럼으로부터 도출됨)와 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge))의 차이가 0.2eV 이상인 조건하에서는, 혼합된 호스트 재료에서 역항간 교차가 일어나기 어렵다. 이와 같은 조건하에서는, 혼합된 호스트 재료에서 T1 준위가 낮은 쪽인 제 1 유기 화합물 또는 제 2 유기 화합물로부터 게스트 재료로의 삼중항 여기 에너지의 이동이 지배적이 된다. 즉, 본 발명자는 이와 같은 발광 디바이스의 수명은 혼합된 호스트 재료에서 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge))에 의존한다고 생각하였다.
먼저, 에너지가 이동하는 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))가 외부 양자 효율에 주는 영향을 검토하기 위하여, 실시예 1에서 설명되는 바와 같이, 복수의 호스트 재료의 인광 스펙트럼 및 게스트 재료의 흡수 스펙트럼으로부터 TH(edge) 및 TD(edge)를 얻고, 기준 디바이스의 값에 기초하여 정규화 외부 양자 효율을 산출하였다. 도 2에 나타난 바와 같이, 그 영향은 상술한 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))에 상관없이 거의 같았다. 그래서 호스트 재료의 TH(edge)의 위치가 발광 효율에 주는 영향은 작다고 할 수 있다.
그러나 도 1에서 번호가 붙은 발광 디바이스 중에서 발광 디바이스 6(도 1의 도트 6)으로 나타내어진 바와 같이, 흡열 삼중항 여기 에너지 이동이 일어날 때 발광 디바이스의 수명은 짧아지고, 그 신뢰성이 떨어졌다. 한편, 발광 디바이스 4(도 1의 도트 4) 및 발광 디바이스 5(도 1의 도트 5)는 기준 디바이스(Ref.)보다 수명이 현저하게 길어졌다. 그래서 긴 수명을 확보하기 위해서는 값(TH(edge)-TD(edge))이 0 이상일 뿐만 아니라 어떤 양의 값을 넘을 필요가 있다는 것이 본 발명의 요건이다. 도 1에 따르면, 값(TH(edge)-TD(edge))은 0.07eV 이상일 필요가 있다. 아래의 실시예 3 및 실시예 4에 따르면, 값(TH(edge)-TD(edge))이 하한 +0.2eV 정도, 즉 0.27eV 이하일 때 긴 수명이 얻어졌기 때문에 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한을 0.27eV 이하로 설정하였다.
값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상이어도, 기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7의 수명은 발광 디바이스 4 및 발광 디바이스 5의 수명보다 짧았다. 상기 수명이 더 짧은 디바이스들의 호스트 재료에서는, 역항간 교차가 일어나기 쉽다(값(S'H(edge)-TH(edge))이 0.2eV 미만임). 이들 결과는 역항간 교차가 수명을 저하시키는 것을 시사하기 때문에, 값(S'H(edge)-TH(edge))은 0.2eV 이상으로 설정한다. 또한 아래의 실시예 3에서, 값(S'H(edge)-TH(edge))이 0.4eV 정도이어도 긴 수명이 얻어지기 때문에 값(S'H(edge)-TH(edge))의 상한은 0.5eV로 설정한다. 즉, 호스트 재료에서 역항간 교차가 일어나기 어렵고 긴 수명이 얻어지는 조건으로서, ΔEs't=S'H(edge)-TH(edge)의 범위를 0.2eV 이상 0.5eV 이하로 설정한다. 상술한 조건은 수명이 긴 발광 디바이스를 얻기 위한 파라미터이다.
기준 디바이스에서는, 호스트 재료에서의 역항간 교차보다 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한이 영향을 더 줄 수 있으므로, 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한은 0.17eV인 것이 바람직하다.
상술한 것을 요약하면 다음과 같다: 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 발광층의 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))는 0.07eV 이상 0.27eV 이하, 바람직하게는 0.07eV 이상 0.17eV 이하이고, 호스트 재료의 S'H(edge)와 호스트 재료의 TH(edge)의 에너지 차이(S'H(edge)-TH(edge))는 0.2eV 이상 0.5eV 이하이다.
상술한 조건은 아래의 식 1 및 식 2로 나타낼 수 있다. 또한 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한을 중요시할 경우에는, 식 (1)의 조건보다 식 (3)의 조건이 더 바람직하다.
Figure pct00005
따라서, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함하고, EL층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함하는 발광층을 포함한다. 제 1 유기 화합물의 T1 준위 및 제 2 유기 화합물의 T1 준위 중 낮은 쪽(TH(edge)), 및 발광 물질의 T1 준위(TD(edge))는 식(1)을 만족하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 S1 준위(S'H(edge))와 TH(edge)의 차이는 식(2)을 만족한다. 또한 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 조합되어 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다.
또한 식(1) 및 식(2)의 TH(edge)는 발광층의 호스트 재료로서의 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 T1 준위들 중 낮은 쪽을 나타내고, TD(edge)는 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출되는 T1 준위를 나타내고, S'H(edge)는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 S1 준위를 나타낸다. 구체적인 예에 대해서는 실시예 1에서 자세히 설명한다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 대하여 도 8의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
<<발광 디바이스의 구조>>
도 8의 (A) 및 (B)는 각각 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함한 EL층을 포함하는 발광 디바이스의 예를 도시한 것이다. 구체적으로는, EL층(103)이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공된다. 예를 들어, 제 1 전극(101)이 양극인 경우, EL층(103)은 기능층으로서 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)이 양극 측에서 이 순서대로 적층된 구조를 가진다. 본 발명의 일 형태에는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층이 제공되고 EL층들 사이에 전하 발생층이 제공된 구조(텐덤 구조)를 가짐으로써 저전압으로 구동할 수 있는 발광 디바이스, 및 한 쌍의 전극 사이에 미소 광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 가져 광학 특성이 향상된 발광 디바이스 등, 다른 구조를 가지는 발광 디바이스도 포함된다. 전하 발생층은 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 전압이 인가될 때, 인접한 EL층들 중 하나에 전자를 주입하고 다른 하나에 정공을 주입하는 기능을 가진다.
발광 디바이스의 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 적어도 하나는 투광성 전극(예를 들어 투명 전극 또는 반투과·반반사 전극)이다. 투광성 전극이 투명 전극인 경우, 투명 전극의 가시광 투과율은 40% 이상이다. 투광성 전극이 반투과·반반사 전극인 경우, 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이다. 이들 전극은 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 한쪽이 반사 전극인 경우, 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다. 이 전극은 저항률이 1×10-2Ωcm 이하인 것이 바람직하다.
<제 1 전극 및 제 2 전극>
제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)의 재료로서는, 상술한 전극들의 기능을 만족시킬 수 있기만 하면, 다음 재료 중 임의의 것을 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는, In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), In-Zn 산화물, 또는 In-W-Zn 산화물 등을 사용할 수 있다. 또한 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 또는 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 또는 이들 금속 중 임의의 것을 적절히 조합하여 포함한 합금을 사용할 수 있다. 또한 상술하지 않은 원소 주기율표의 1족 원소 또는 2족 원소(예를 들어 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 또는 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu) 또는 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 이들 원소 중 임의의 것을 적절히 조합하여 포함한 합금, 또는 그래핀 등을 사용할 수 있다.
이들 전극의 제작에는, 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(111)은 양극으로서 기능하는 제 1 전극(101)으로부터 EL층(103)에 정공을 주입하고, 유기 억셉터 재료 및 정공 주입성이 높은 재료를 포함한다.
유기 억셉터 재료와, 그 HOMO 준위가 유기 억셉터 재료의 LUMO 준위에 가까운 다른 유기 화합물 사이에서 전하 분리가 일어나면, 유기 억셉터 재료는 상기 유기 화합물에서 정공을 발생시킬 수 있다. 그래서 유기 억셉터 재료로서, 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 및 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 유기 억셉터 재료의 예에는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 3,6-다이플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사사이아노퀴노다이메테인, 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 및 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ)이 포함된다. 유기 억셉터 재료 중에서 억셉터성이 높고 열에 대하여 막질이 안정적인 HAT-CN은 특히 바람직하다. 그 외에, 전자 수용성이 매우 높은 [3]라디알렌 유도체가 바람직하고, 구체적인 예에는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], 및 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴]이 포함된다.
정공 주입성이 높은 재료의 예로서는, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 및 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 및 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물 중 임의의 것을 사용할 수도 있다.
다른 예에는 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 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), 및 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 저분자 화합물인 방향족 아민 화합물이 포함된다.
다른 예에는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 및 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물(예를 들어, 올리고머, 덴드리머, 및 폴리머)이 포함된다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 또는 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PAni/PSS) 등 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또는, 정공 주입성이 높은 재료로서는, 정공 수송성 재료와 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수 있다. 이 경우, 억셉터 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층(111)에서 정공이 발생하고, 정공 수송층(112)을 통하여 발광층(113)에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층(111)은 정공 수송성 재료와 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용한 단층 구조를 가지도록 형성되어도 좋고, 정공 수송성 재료를 포함한 층과 억셉터 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 층의 적층 구조를 가지도록 형성되어도 좋다.
정공 수송성 재료는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높기만 하면, 다른 물질을 사용하여도 좋다.
정공 수송성 재료로서는, π전자 과잉형 헤테로방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체 및 퓨란 유도체) 및 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
상술한 카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물)의 예에는 바이카바졸 유도체(예를 들어, 3,3'-바이카바졸 유도체) 및 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민이 포함된다.
상술한 바이카바졸 유도체(예를 들어, 3,3'-바이카바졸 유도체)의 구체적인 예에는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP)이 포함된다.
상술한 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민의 구체적인 예에는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 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), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 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), 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), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 및 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA)이 포함된다.
카바졸 유도체의 다른 예에는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 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), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 및 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA)이 포함된다.
상술한 퓨란 유도체(퓨란 골격을 가지는 화합물)의 구체적인 예에는 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), 및 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), 및 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II)이 포함된다.
상술한 방향족 아민의 구체적인 예에는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), 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), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: m-MTDATA), 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), 및 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B)이 포함된다.
정공 수송성 재료로서는 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 또는 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용하여도 좋다.
또한 정공 수송성 재료는 상술한 예에 한정되지 않고, 정공 수송성 재료로서, 다양한 공지의 재료 중 임의의 것을 단독으로 또는 조합하여 사용하여도 좋다.
정공 주입층(111)의 억셉터 재료로서, 주기율표의 4족 내지 8족 중 임의의 것에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적인 예에는 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄이 포함된다. 이들 산화물 중에서, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다. 상술한 유기 억셉터 재료 중 임의의 것을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(111)은 진공 증착법 등 공지의 막 형성 방법 중 임의의 것에 의하여 형성할 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층(112)은 제 1 전극(101)으로부터 정공 주입층(111)을 통하여 주입된 정공을 발광층(113)으로 수송한다. 정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 포함한다. 그래서 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 정공 수송층(112)과 같은 유기 화합물을 발광층(113)에 사용하는 것이 바람직하다. 정공 수송층(112) 및 발광층(113)에 같은 유기 화합물을 사용하면 정공 수송층(112)으로부터 발광층(113)에 정공을 효율적으로 수송할 수 있기 때문이다.
<발광층>
발광층(113)은 발광 물질을 포함한다. 발광층(113)에 사용할 수 있는 발광 물질에 특별한 한정은 없고, 단일항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질을 사용할 수 있다. 또는 발광색이 청색, 보라색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등인 물질을 적절히 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 발광층(113)은 발광 물질(게스트 재료) 및 하나 이상의 유기 화합물(예를 들어 호스트 재료)을 포함한다. 또한 유기 화합물(예를 들어 호스트 재료)로서, 발광 물질(게스트 재료)보다 에너지 갭이 큰 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 하나 이상의 유기 화합물(예를 들어 호스트 재료)의 예에는 상술한 정공 수송층(112)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료 및 후술하는 전자 수송층(114)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료 등의 유기 화합물이 포함된다.
구체적으로는, 발광층(113)은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함한다. 제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료인 것이 바람직하고, 제 2 유기 화합물은 정공 수송성 재료인 것이 바람직하다. 발광 물질은 인광 물질인 것이 바람직하다.
또는 발광층(113)은 다른 발광 물질을 포함하는 복수의 발광층을 포함하여 다른 발광색을 나타내어도 좋다(예를 들어 보색의 발광색들을 조합하여 백색 발광을 실현하여도 좋다). 또는 하나의 발광층이 복수의 다른 발광 물질을 포함하여도 좋다.
상술한 발광 물질의 예는 다음과 같다.
단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질의 예로서, 형광을 방출하는 물질(형광 재료)을 들 수 있다. 형광을 방출하는 물질의 예에는, 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 및 나프탈렌 유도체가 포함된다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예에는, 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'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(다이벤조퓨란-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FrAPrn), N,N'-비스(다이벤조싸이오펜-2-일)-N,N'-다이페닐피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6ThAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-6-아민](약칭: 1,6BnfAPrn), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(N-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-02), 및 N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03)이 포함된다.
또한 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'-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), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), 4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPBA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 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), 또는 N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA) 등을 사용할 수 있다.
삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질의 예로서는, 인광을 방출하는 물질(인광 재료) 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광(TADF) 재료를 들 수 있다.
인광 재료의 예에는, 유기 금속 착체, 금속 착체(백금 착체), 및 희토류 금속 착체가 포함된다. 이들 물질은 각각의 발광색(발광 피크)을 나타내기 때문에, 필요에 따라 이들 중 임의의 것을 적절히 선택한다.
청색광 또는 녹색광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 다음 물질을 들 수 있다.
예를 들어 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]), 및 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)3]) 등 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체; 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]) 및 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체; fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]) 및 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체; 및 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)]), 및 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체가 배위자인 유기 금속 착체가 있다.
녹색광 또는 황색광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 다음 물질을 들 수 있다.
인광 재료의 예에는 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-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(dmppm-dmp)2(acac)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체; (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]) 및 (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체; 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)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)]), 및 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC] 등 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체; 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 및 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]) 등의 유기 금속 착체; 그리고 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다.
황색광 또는 적색광을 방출하고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 재료의 예로서는, 다음 물질을 들 수 있다.
예에는 (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)]), 및 (다이피발로일메타네이토)비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 착체; (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)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2,6-다이메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-dmCP)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2-메틸-3-페닐퀴녹살리네이토-N,C2']이리듐(III)(약칭: [Ir(mpq)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(2,3-다이페닐퀴녹살리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(dpq)2(acac)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등 피라진 골격을 가지는 유기 금속 착체; 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), 및 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴노린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpqn)2(acac)]) 등 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체; 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: [PtOEP]) 등의 백금 착체; 그리고 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]) 및 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다.
발광층(113)에 사용할 수 있는 상술한 제 1 유기 화합물은 전자 수송성 재료인 것이 바람직하다. 그래서 π전자 부족형 헤테로방향족 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 피리딘 고리 구조, 다이아진 고리 구조, 또는 트라이아진 고리 구조를 가지면 LUMO 준위가 저하되어 전자의 수송이 용이하게 된다. π전자 부족형 헤테로방향족 화합물의 예에는 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 피리미딘 유도체; 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 및 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등의 트라이아진 유도체; 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 및 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 유도체가 포함된다. π전자 부족형 헤테로방향족 화합물 중에서, 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리가 축합된 구조를 가지는 유기 화합물이 특히 바람직하고, 구체적인 예를 아래에 나타낸다. 또한 이들 전자 수송성 재료 중 임의의 것은 아래에 나타내는 전자 수송층(114)에도 사용할 수 있다.
Figure pct00006
발광층(113)에 사용할 수 있는 상술한 제 2 유기 화합물은 정공 수송성 재료인 것이 바람직하다. 그래서 π전자 과잉형 헤테로방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체 또는 퓨란 유도체) 또는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하게 사용된다.
또한 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위가 지나치게 얕으면, 제 2 유기 화합물은 제 1 유기 화합물과 들뜬 복합체를 형성하고 SH(edge)가 작아지기 때문에, 역항간 교차가 일어나기 쉽다. 그래서, 상술한 것 중에서, HOMO 준위가 비교적 깊은 카바졸 유도체가 바람직하다. 카바졸 유도체(카바졸 골격을 가지는 화합물)로서는, 안정성이 높은 바이카바졸 유도체(예를 들어, 특히 3,3'-바이카바졸 유도체)가 바람직하다. HOMO 준위가 지나치게 얕게 되지 않도록 카바졸 유도체는 방향족 아민 골격(구체적으로는 트라이아릴아민 골격)을 가지지 않는 것이 바람직하다.
바이카바졸 유도체(예를 들어, 3,3'-바이카바졸 유도체)의 구체적인 예에는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9,9'-비스(1,1'-바이페닐-3-일)-3,3'-바이-9H-카바졸, 9-(1,1'-바이페닐-3-일)-9'-(1,1'-바이페닐-4-일)-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: mBPCCBP), 및 9-(2-나프틸)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: βNCCP)이 포함된다.
상술한 유기 화합물 이외에, 발광 물질(형광 물질 또는 인광 물질)과의 적합성이 양호하다는 관점에서, 발광층(113)에 사용할 수 있는 유기 화합물의 다른 예를 아래에 든다(다음 유기 화합물의 일부는 상술한 것과 중복됨).
발광 물질이 형광 물질인 경우, 형광 물질과 바람직하게 조합하여 사용되는 유기 화합물의 예에는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 및 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물이 포함된다.
형광 물질과 바람직하게 조합하여 사용되는 유기 화합물의 구체적인 예에는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), YGAPA, PCAPA, N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)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), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3), 5,12-다이페닐테트라센, 및 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센이 포함된다.
발광 물질이 인광 물질인 경우, 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)가 발광 물질보다 높은 유기 화합물은 인광 물질과 조합하여 사용되는 유기 화합물로서 바람직하게 선택된다. 또한 들뜬 복합체가 형성되도록 복수의 유기 화합물(예를 들어 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료(또는 호스트 재료 및 어시스트 재료))을 발광 물질과 조합하여 사용할 때는 복수의 유기 화합물을 인광 물질과 혼합하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구조로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(exciplex-triplet energy transfer)에 의하여 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 복수의 유기 화합물의 조합을 채용하는 것이 바람직하고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.
발광 물질이 인광 물질인 경우, 인광 물질과 바람직하게 조합하여 사용되는 유기 화합물(호스트 재료 또는 어시스트 재료)의 예에는 방향족 아민, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 아연계 또는 알루미늄계 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리미딘 유도체, 피라진 유도체, 트라이아진 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 및 페난트롤린 유도체가 포함된다.
이들의 구체적인 예에는 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 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), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ) 및 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ) 등의 트라이아졸 유도체, 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), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen), 및 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), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II) 등의 퀴녹살린 유도체 및 다이벤조퀴녹살린 유도체가 포함된다.
다른 예에는 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 및 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 피리미딘 유도체, 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 및 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등의 트라이아진 유도체, 및 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy) 및 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 유도체가 포함된다.
또는 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 또는 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(113)에 복수의 유기 화합물을 사용하는 경우에는, 들뜬 복합체를 형성하는 2개의 화합물(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)을 발광 물질에 혼합하여도 좋다. 이 경우, 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하기 위하여 다양한 유기 화합물 중 임의의 것을 적절히 조합할 수 있고, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다. 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료로서는, 구체적으로, 본 실시형태에 기재되는 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 상술한 구조로 함으로써, 고효율, 저전압, 및 장수명을 동시에 달성할 수 있다.
TADF 재료는 작은 열 에너지를 사용하여 삼중항 여기 상태를 단일항 여기 상태로 업컨버트(up-convert)할 수 있고(즉 역항간 교차가 가능하고), 단일항 여기 상태로부터의 광(형광)을 효율적으로 방출한다. 삼중항 여기 준위와 단일항 여기 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 조건하에서 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어진다. 또한 TADF 재료에 의하여 발현되는 "지연 형광"이란 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지고, 수명이 매우 긴 발광을 말한다. 그 수명은 1×10-6초 이상, 바람직하게는 1×10-3초 이상이다.
TADF 재료의 예에는, 풀러렌, 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 및 에오신이 포함된다. 다른 예에는 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 포함하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린이 포함된다. 금속 함유 포르피린의 예에는, 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸 에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl2OEP)가 포함된다.
TADF 재료의 다른 예에는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 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), 및 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등 π전자 과잉형 헤테로방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로방향족 고리를 각각 가지는 헤테로고리 화합물이 포함된다.
또한 π전자 과잉형 헤테로방향족 고리가 π전자 부족형 헤테로방향족 고리와 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로방향족 고리의 도너성 및 π전자 부족형 헤테로방향족 고리의 억셉터성의 양쪽이 향상되고 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
또한 TADF 재료를 사용하는 경우, TADF 재료를 다른 유기 화합물과 조합하여 사용할 수 있다. 특히 TADF 재료는 상술한 호스트 재료, 정공 수송성 재료, 및 전자 수송성 재료와 조합할 수 있다. 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 TADF 재료와 조합되는 호스트 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 재료 중 임의의 것을 저분자 재료 또는 고분자 재료와 조합하여 사용하여도 좋다. 막 형성에는, 공지의 방법(진공 증착법, 도포법, 또는 인쇄법 등)을 적절히 사용할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(114)은 제 2 전극(102)으로부터 전자 주입층(115)을 통하여 주입된 전자를 발광층(113)으로 수송한다. 또한 전자 수송층(114)은 전자 수송성 재료를 포함한다. 전자 수송층(114)에 포함된 전자 수송성 재료는 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질인 것이 바람직하다. 또한 정공보다 전자를 쉽게 수송하는 물질이라면 다른 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송층(114)은 단층 구조로도 기능하지만, 필요에 따라 전자 수송층(114)이 2개 이상의 층을 포함한 적층 구조를 가지면 디바이스 특성을 향상시킬 수 있다.
전자 수송층(114)에 사용할 수 있는 유기 화합물의 예에는 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리가 축합된 구조를 가지는 유기 화합물, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 배위자를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 및 π전자 부족형 헤테로방향족 화합물(예를 들어 함질소 헤테로방향족 화합물) 등 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료)가 포함된다.
전자 수송성 재료의 구체적인 예에는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn), 4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8βN-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 및 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 그리고 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ), 및 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸레이토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2) 등 옥사졸 골격 또는 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체가 포함된다.
금속 착체 이외에도 PBD, OXD-7, 및 CO11 등의 옥사다이아졸 유도체, TAZ 및 p-EtTAZ 등의 트라이아졸 유도체, TPBI 및 mDBTBIm-II 등의 이미다졸 유도체(벤즈이미다졸 유도체를 포함함), BzOs 등의 옥사졸 유도체, Bphen, BCP, 및 NBphen 등의 페난트롤린 유도체, 2mDBTPDBq-II, 2mDBTBPDBq-II, 2mCzBPDBq, 2CzPDBq-III, 7mDBTPDBq-II, 및 6mDBTPDBq-II 등의 퀴녹살린 유도체 및 다이벤조퀴녹살린 유도체, 35DCzPPy 및 TmPyPB 등의 피리딘 유도체, 4,6mPnP2Pm, 4,6mDBTP2Pm-II, 및 4,6mCzP2Pm 등의 피리미딘 유도체, 그리고 PCCzPTzn 및 mPCCzPTzn-02 등의 트라이아진 유도체를 사용할 수 있다.
PPy, PF-Py, 및 PF-BPy 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
<전자 주입층>
전자 주입층(115)은 음극으로부터의 전자 주입 효율을 높이기 위한 층이고, 그 LUMO 준위의 값과 음극 재료의 일함수의 차이가 작은(0.5eV 이하) 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그래서, 전자 주입층(115)은 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디노레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 또는 탄산 세슘 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용하여 형성될 수 있다. 플루오린화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수도 있다.
도 8의 (B)의 발광 디바이스와 같이, 2개의 EL층(103a 및 103b) 사이에 전하 발생층(104)을 제공하면, 복수의 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 적층된 구조(이 구조를 탠덤 구조라고도 함)를 얻을 수 있다. 또한 도 8의 (A)에 도시된 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)의 기능 및 재료는 도 8의 (B)에 도시된 정공 주입층(111a 및 111b), 정공 수송층(112a 및 112b), 발광층(113a 및 113b), 전자 수송층(114a 및 114b), 전자 주입층(115a 및 115b)의 기능 및 재료와 같다.
<전하 발생층>
도 8의 (B)의 발광 디바이스에서, 전하 발생층(104)은 제 1 전극(양극)(101)과 제 2 전극(음극)(102) 사이에 전압이 인가된 경우에 EL층(103a)에 전자를 주입하고, EL층(103b)에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 전하 발생층(104)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구조를 가져도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구조를 가져도 좋다. 또는, 이들 구조의 양쪽이 적층되어도 좋다. 또한 상술한 재료 중 임의의 것을 사용하여 전하 발생층(104)을 형성함으로써, EL층의 적층에 의하여 일어나는 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
정공 수송성 재료에 전자 수용체가 첨가된 구조를 전하 발생층(104)이 가지는 경우, 정공 수송성 재료로서는 본 실시형태에 기재되는 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ) 및 클로라닐 등을 사용할 수 있다. 또한 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적인 예로서는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄이 있다.
전자 수송성 재료에 전자 공여체가 첨가된 구조를 전하 발생층(104)이 가지는 경우, 전자 수송성 재료로서는 본 실시형태에 기재되는 재료 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소 주기율표의 2족 및 13족에 속하는 금속, 또는 이들의 산화물 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 또는 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 전자 공여체로서 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 사용하여도 좋다.
도 8의 (B)는 2개의 EL층(103)이 적층된 구조를 도시한 것이지만, 인접한 2개의 EL층 사이에 전하 발생층을 각각 제공하여 3개 이상의 EL층을 적층시켜도 좋다.
<기판>
본 실시형태에서 설명한 발광 디바이스는 다양한 기판 중 임의의 것 위에 형성될 수 있다. 또한 기판의 종류는 특정의 종류에 한정되지 않는다. 기판의 예에는 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 및 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스 스틸 기판, 스테인리스 스틸 포일을 포함한 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 포함한 기판, 플렉시블 기판, 접합 필름, 섬유상 재료를 포함한 종이, 및 기재 필름이 포함된다.
유리 기판의 예에는 바륨 보로실리케이트 유리 기판, 알루미노보로실리케이트 유리 기판, 및 소다 석회 유리 기판이 포함된다. 플렉시블 기판, 접합 필름, 및 기재 필름의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 폴리에터 설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱; 아크릴 수지 등의 합성 수지; 폴리프로필렌; 폴리에스터; 폴리플루오린화 바이닐; 폴리염화 바이닐; 폴리아마이드; 폴리이미드; 아라미드 수지; 에폭시 수지; 무기 증착 필름; 및 종이가 포함된다.
본 실시형태의 발광 디바이스의 제작에는, 증착법 등의 진공 프로세스, 또는 스핀 코팅법 또는 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 또는 진공 증착법 등의 물리 기상 증착법(PVD법), 또는 화학 기상 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히 발광 디바이스의 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층(111, 111a, 및 111b), 정공 수송층(112, 112a, 및 112b), 발광층(113, 113a, 및 113b), 전자 수송층(114, 114a, 및 114b), 전자 주입층(115, 115a, 및 115b)) 및 전하 발생층(104)은, 증착법(예를 들어 진공 증착법), 코팅법(예를 들어 딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 또는 스프레이 코팅법), 또는 인쇄법(예를 들어 잉크젯법, 스크린 인쇄(스텐실), 오프셋 인쇄(평판 인쇄), 플렉소 인쇄(철판 인쇄), 그라비어 인쇄, 마이크로 콘택트 인쇄, 또는 나노임프린트 리소그래피) 등에 의하여 형성될 수 있다.
또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스의 EL층(103, 103a, 및 103b)에 포함되는 기능층(정공 주입층(111, 111a, 및 111b), 정공 수송층(112, 112a, 및 112b), 발광층(113, 113a, 및 113b), 전자 수송층(114, 114a, 및 114b), 및 전자 주입층(115, 115a, 및 115b)) 및 전하 발생층(104)에 사용할 수 있는 재료는 상술한 재료에 한정되지 않고, 층의 기능을 만족시키기만 하면 다른 재료를 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 고분자 화합물(예를 들어 올리고머, 덴드리머, 및 폴리머), 중분자 화합물(분자량이 400 내지 4000인, 저분자 화합물과 고분자 화합물 사이의 화합물), 또는 무기 화합물(예를 들어 퀀텀닷(quantum dot) 재료)을 사용할 수 있다. 퀀텀닷 재료는, 콜로이드 퀀텀닷 재료, 합금 퀀텀닷 재료, 코어셸 퀀텀닷 재료, 또는 코어 퀀텀닷 재료 등이어도 좋다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 설명한다. 또한 도 9의 (A)에 도시된 발광 장치는 제 1 기판(201) 위의 트랜지스터(FET)(202)가 발광 디바이스(203R, 203G, 203B, 및 203W)에 전기적으로 접속되는 액티브 매트릭스 발광 장치이다. 이들 발광 디바이스(203R, 203G, 203B, 및 203W)는 공통의 EL층(204)을 포함하고, 발광 디바이스의 발광색에 따라 전극들 사이의 광학 거리가 조정된 마이크로캐비티 구조를 각각 가진다. 발광 장치는 광이 EL층(204)으로부터 제 2 기판(205)에 형성된 컬러 필터(206R, 206G, 및 206B)를 통하여 방출되는 톱 이미션 발광 장치이다.
도 9의 (A)에 도시된 발광 장치는 제 1 전극(207)이 반사 전극으로서 기능하고, 제 2 전극(208)이 반투과·반반사 전극으로서 기능하도록 제작된다. 또한 제 1 전극(207) 및 제 2 전극(208)을 위한 전극 재료에는, 다른 실시형태 중 임의의 것의 기재를 적절히 참조할 수 있다.
도 9의 (A)에서 예를 들어 발광 디바이스(203R)가 적색 발광 디바이스로서 기능하고, 발광 디바이스(203G)가 녹색 발광 디바이스로서 기능하고, 발광 디바이스(203B)가 청색 발광 디바이스로서 기능하고, 발광 디바이스(203W)가 백색 발광 디바이스로서 기능하는 경우, 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 발광 디바이스(203R)에서의 제 1 전극(207)과 제 2 전극(208) 사이의 간격을 광학 거리(200R)가 되도록 조정하고, 발광 디바이스(203G)에서의 제 1 전극(207)과 제 2 전극(208) 사이의 간격을 광학 거리(200G)가 되도록 조정하고, 발광 디바이스(203B)에서의 제 1 전극(207)과 제 2 전극(208) 사이의 간격을 광학 거리(200B)가 되도록 조정한다. 또한 도 9의 (B)에 도시된 바와 같이 발광 디바이스(203R)에서 도전층(210R)을 제 1 전극(207) 위에 적층하고, 발광 디바이스(203G)에서 도전층(210G)을 제 1 전극(207) 위에 적층함으로써, 광학 조정을 수행할 수 있다.
제 2 기판(205)에는 컬러 필터(206R, 206G, 및 206B)가 제공되어 있다. 또한 컬러 필터는 각각 특정의 파장 영역의 가시광을 투과시키고 특정의 파장 영역의 가시광을 차단한다. 따라서, 도 9의 (A)에 도시된 바와 같이, 발광 디바이스(203R)와 중첩되는 위치에 적색의 파장 영역의 광만을 투과시키는 컬러 필터(206R)를 제공함으로써, 발광 디바이스(203R)로부터 적색 발광을 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스(203G)와 중첩되는 위치에 녹색의 파장 영역의 광만을 투과시키는 컬러 필터(206G)를 제공함으로써, 발광 디바이스(203G)로부터 녹색 발광을 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스(203B)와 중첩되는 위치에 청색의 파장 영역의 광만을 투과시키는 컬러 필터(206B)를 제공함으로써, 발광 디바이스(203B)로부터 청색 발광을 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스(203W)는 컬러 필터 없이 백색 광을 방출할 수 있다. 또한 각 컬러 필터의 단부에는 흑색층(블랙 매트릭스)(209)이 제공되어도 좋다. 컬러 필터(206R, 206G, 및 206B) 및 흑색층(209)은 투명 재료를 사용하여 형성된 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다.
도 9의 (A)의 발광 장치는 제 2 기판(205) 측으로부터 광이 추출되는 구조(톱 이미션 구조)를 가지지만, 도 9의 (C)에 도시된 바와 같이 FET(202)가 형성된 제 1 기판(201) 측으로부터 광이 추출되는 구조(보텀 이미션 구조)가 채용되어도 좋다. 보텀 이미션 발광 장치의 경우에는, 제 1 전극(207)을 반투과·반반사 전극으로서 형성하고, 제 2 전극(208)을 반사 전극으로서 형성한다. 제 1 기판(201)으로서는 적어도 투광성을 가지는 기판을 사용한다. 도 9의 (C)에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(206R', 206G', 및 206B')는 발광 디바이스(203R, 203G, 및 203B)보다 제 1 기판(201)에 가까워지도록 제공된다.
도 9의 (A)에서, 발광 디바이스는 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스, 청색 발광 디바이스, 및 백색 발광 디바이스이지만, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 상술한 것에 한정되지 않고, 황색 발광 디바이스 또는 주황색 발광 디바이스를 사용하여도 좋다. 또한 각 발광 디바이스를 제작하기 위하여 EL층(발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층 등)에 사용하는 재료에 대해서는, 다른 실시형태 중 임의의 것의 기재를 적절히 참조할 수 있다. 이 경우, 컬러 필터는 발광 디바이스의 발광색에 따라 적절히 선택될 필요가 있다.
상술한 구조로 함으로써, 복수의 발광색을 나타내는 발광 디바이스를 포함한 발광 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스의 디바이스 구조를 사용함으로써, 액티브 매트릭스 발광 장치 또는 패시브 매트릭스 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한 액티브 매트릭스 발광 장치는 발광 디바이스와 트랜지스터(FET)의 조합을 포함한 구조를 가진다. 그러므로, 패시브 매트릭스 발광 장치 및 액티브 매트릭스 발광 장치의 각각은 본 발명의 일 형태이다. 또한 다른 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스 중 임의의 것을 본 실시형태에서 설명하는 발광 장치에 사용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스 발광 장치에 대하여 도 10의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 10의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)의 쇄선 A-A'를 따라 취한 단면도이다. 액티브 매트릭스 발광 장치는 제 1 기판(301) 위에 제공된 화소부(302), 구동 회로부(소스선 구동 회로)(303), 및 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(304a 및 304b)를 포함한다. 화소부(302) 및 구동 회로부(303, 304a, 및 304b)는 실재(305)에 의하여 제 1 기판(301)과 제 2 기판(306) 사이에 밀봉된다.
제 1 기판(301) 위에는 리드 배선(307)이 제공된다. 리드 배선(307)은 외부 입력 단자인 FPC(308)에 전기적으로 접속된다. 또한 FPC(308)는 구동 회로부(303, 304a, 및 304b)에 외부로부터의 신호(예를 들어 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호) 또는 전위를 전달한다. FPC(308)에는 인쇄 배선판(PWB)이 제공되어도 좋다. 또한 FPC 또는 PWB가 제공된 발광 장치는 발광 장치의 범주에 포함된다.
도 10의 (B)는 발광 장치의 단면 구조를 도시한 것이다.
화소부(302)는 FET(스위칭 FET)(311), FET(전류 제어 FET)(312), 및 FET(312)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(313)을 각각 포함한 복수의 화소를 포함한다. 또한 각 화소에 포함되는 FET의 개수는 특별히 한정되지 않고 적절히 설정될 수 있다.
FET(309, 310, 311, 및 312)로서는, 특별한 한정 없이 예를 들어 스태거형 트랜지스터 또는 역 스태거형 트랜지스터를 사용할 수 있다. 톱 게이트형 트랜지스터 또는 보텀 게이트형 트랜지스터 등을 사용하여도 좋다.
또한 FET(309, 310, 311, 및 312)에 사용할 수 있는 반도체의 결정성에 특별한 한정은 없고, 비정질 반도체, 또는 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 부분적으로 결정 영역을 포함한 반도체)를 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 저하를 억제할 수 있어 바람직하다.
상기 반도체에는, 예를 들어 14족 원소, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 또는 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 대표적인 예로서는, 실리콘을 포함한 반도체, 갈륨 비소를 포함한 반도체, 또는 인듐을 포함한 산화물 반도체를 사용할 수 있다.
구동 회로부(303)는 FET(309) 및 FET(310)를 포함한다. FET(309) 및 FET(310)는 도전형이 같은 트랜지스터(n채널 트랜지스터 및 p채널 트랜지스터 중 어느 한쪽)를 포함한 회로로 형성되어도 좋고, n채널 트랜지스터 및 p채널 트랜지스터를 포함한 CMOS 회로로 형성되어도 좋다. 또한 외부에 구동 회로가 제공되어도 좋다.
제 1 전극(313)의 단부는 절연체(314)로 덮여 있다. 절연체(314)는 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지(아크릴 수지) 등의 유기 화합물, 또는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 또는 질화 실리콘 등의 무기 화합물을 사용하여 형성될 수 있다. 절연체(314)는 곡률을 가지는 곡면을 상단부 또는 하단부에 가지는 것이 바람직하다. 이 경우, 절연체(314) 위에 형성되는 막의 양호한 피복성을 얻을 수 있다.
제 1 전극(313) 위에는 EL층(315) 및 제 2 전극(316)이 적층된다. EL층(315)은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 및 전하 발생층 등을 포함한다.
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(317)의 구성에는, 다른 실시형태 중 임의의 것에서 설명하는 구조 및 재료를 사용할 수 있다. 도시하지 않았지만, 제 2 전극(316)은 외부 입력 단자인 FPC(308)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 10의 (B)의 단면도에는 발광 디바이스(317)를 하나만 도시하였지만, 화소부(302)에서는 복수의 발광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있다. 3가지 색(R, G, 및 B)의 광을 방출하는 발광 디바이스를 화소부(302)에 선택적으로 형성함으로써, 풀 컬러 화상을 표시할 수 있는 발광 장치를 얻을 수 있다. 3가지 색(R, G, 및 B)의 광을 방출하는 발광 디바이스에 더하여, 예를 들어 백색(W), 황색(Y), 마젠타(M), 및 시안(C) 등의 광을 방출하는 발광 디바이스를 형성하여도 좋다. 예를 들어, 상술한 몇 가지 색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 3가지 색(R, G, 및 B)의 광을 방출하는 발광 디바이스와 조합하여 사용함으로써, 색 순도의 향상 및 소비전력 저감 등의 효과를 달성할 수 있다. 또는, 컬러 필터와 조합함으로써, 풀 컬러 화상을 표시할 수 있는 발광 장치를 제작하여도 좋다. 컬러 필터로서는, 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 시안(C), 마젠타(M), 및 황색(Y)의 컬러 필터 등을 사용할 수 있다.
제 2 기판(306)과 제 1 기판(301)을 실재(305)에 의하여 서로 접합하면, 제 1 기판(301) 위의 FET(309, 310, 311, 및 312) 및 발광 디바이스(317)가 제 1 기판(301), 제 2 기판(306), 및 실재(305)로 둘러싸인 공간(318)에 제공된다. 또한 공간(318)은 불활성 가스(예를 들어 질소 또는 아르곤) 또는 유기 물질(실재(305)를 포함함)로 충전되어도 좋다.
실재(305)에는 에폭시 수지 또는 유리 프릿 등을 사용할 수 있다. 실재(305)에는 수분 및 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 제 2 기판(306)으로서는, 제 1 기판(301)으로서 사용할 수 있는 기판을 마찬가지로 사용할 수 있다. 그러므로, 다른 실시형태에서 설명한 다양한 기판 중 임의의 것을 적절히 사용할 수 있다. 기판으로서는, 유리 기판, 석영 기판, 또는 FRP(fiber-reinforced plastic), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 실재에 유리 프릿을 사용하는 경우에는, 접착성의 관점에서 제 1 기판(301) 및 제 2 기판(306)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
이로써, 액티브 매트릭스 발광 장치를 얻을 수 있다.
액티브 매트릭스 발광 장치를 플렉시블 기판 위에 제공하는 경우, 플렉시블 기판 위에 FET 및 발광 디바이스를 직접 형성하여도 좋지만, 박리층이 제공된 기판 위에 FET 및 발광 디바이스를 형성한 다음, 열, 힘, 또는 레이저 등을 가함으로써 박리층에서 박리하여, 플렉시블 기판으로 전치(轉置)하여도 좋다. 박리층에는, 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막 등의 무기막을 포함한 적층, 또는 폴리이미드 등의 유기 수지막을 사용할 수 있다. 플렉시블 기판의 예에는, 트랜지스터를 형성할 수 있는 기판에 더하여 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 직물 기판(천연 섬유(비단(silk), 면(cotton), 또는 삼(hemp)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 또는 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 또는 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 및 고무 기판이 포함된다. 이들 기판 중 임의의 것을 사용함으로써, 내구성 향상, 내열성 향상, 중량 감소, 및 두께 감소를 실현할 수 있다.
액티브 매트릭스 발광 장치에 포함되는 발광 디바이스는 펄스 광(예를 들어 주파수가 kHz 또는 MHz)을 방출하여 그 광을 표시에 사용하여도 좋다. 상술한 유기 화합물 중 임의의 것을 사용하여 형성된 발광 디바이스는 뛰어난 주파수 특성을 가지기 때문에 발광 디바이스를 구동하기 위한 시간을 단축할 수 있어, 소비전력을 저감할 수 있다. 또한 구동 시간의 단축에 의하여 발열이 억제되어, 발광 디바이스의 열화의 정도를 저감할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 또는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 포함한 발광 장치를 사용하여 제작된 다양한 전자 기기 및 자동차의 예에 대하여 설명한다. 또한 발광 장치는 본 실시형태에서 설명하는 전자 기기의 표시부에 주로 사용할 수 있다.
도 11의 (A) 내지 (E)에 도시된 전자 기기는 하우징(7000), 표시부(7001), 스피커(7003), LED 램프(7004), 조작 키(7005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(7006), 센서(7007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 소리, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하거나 검지하는 기능을 가지는 센서), 및 마이크로폰(7008) 등을 포함할 수 있다.
도 11의 (A)는 상술한 구성 요소에 더하여 스위치(7009) 및 적외선 포트(7010) 등을 포함할 수 있는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이다.
도 11의 (B)는 기록 매체가 제공되고, 상술한 구성 요소에 더하여 제 2 표시부(7002) 및 기록 매체 판독부(7011) 등을 포함할 수 있는 휴대용 화상 재생 장치(예를 들어 DVD 플레이어)를 도시한 것이다.
도 11의 (C)는 텔레비전 수상 기능을 가지고, 상술한 구성 요소에 더하여, 안테나(7014), 셔터 버튼(7015), 및 수상부(7016) 등을 포함할 수 있는 디지털 카메라를 도시한 것이다.
도 11의 (D)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말기는 표시부(7001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는, 정보(7052), 정보(7053), 및 정보(7054)가 다른 면에 표시되어 있다. 예를 들어, 휴대 정보 단말기의 사용자는 자신의 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기를 넣은 상태에서 정보 단말기 위쪽에서 볼 수 있도록 표시된 정보(7053)를 체크할 수 있다. 따라서 사용자는 휴대 정보 단말기를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 보고 예를 들어 전화를 받을지 여부를 결정할 수 있다.
도 11의 (E)는 휴대 정보 단말기(예를 들어 스마트폰)를 도시한 것이고, 하우징(7000)에 표시부(7001) 및 조작 키(7005) 등을 포함할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기는 스피커, 접속 단자, 또는 센서 등을 포함하여도 좋다. 휴대 정보 단말기는 문자 및 화상 데이터를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 여기서는, 3개의 아이콘(7050)이 표시되어 있다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(7051)를 표시부(7001)의 다른 면에 표시할 수 있다. 정보(7051)의 예에는 이메일의 수신, 소셜 네트워크 서비스(SNS) 메시지의 수신, 또는 전화의 착신의 알림, 이메일 또는 SNS 메시지 등의 제목 및 송신자명, 날짜, 시각, 배터리의 잔량, 및 안테나의 수신 강도가 포함된다. 아이콘(7050) 등은 정보(7051)가 표시되는 위치에 표시되어도 좋다.
도 11의 (F)는 대형 텔레비전 장치(TV 또는 텔레비전 수신기라고도 함)를 도시한 것이고, 하우징(7000) 및 표시부(7001) 등을 포함할 수 있다. 또한 여기서는 스탠드(7018)에 의하여 하우징(7000)이 지지된다. 텔레비전 장치는 별체의 리모트 컨트롤러(7111) 등으로 조작할 수 있다. 표시부(7001)는 터치 센서를 포함하여도 좋다. 텔레비전 장치는 손가락 등으로 표시부(7001)를 터치함으로써 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7111)에는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부가 제공되어도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 제어할 수 있고, 표시부(7001)에 표시되는 화상을 제어할 수 있다.
도 11의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 및 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 종류의 소프트웨어(프로그램)로 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 데이터를 송수신하는 기능, 및 기억 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 이 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능 등 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한 복수의 표시부를 포함한 전자 기기는 하나의 표시부에 주로 화상 데이터를 표시하고 다른 표시부에 주로 텍스트 데이터를 표시하는 기능, 또는 복수의 표시부에 시차를 고려하여 화상을 표시함으로써 입체적인 화상을 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 수상부를 포함한 전자 기기는 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영된 화상을 자동 또는 수동으로 보정하는 기능, 촬영된 화상을 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 포함된 기록 매체)에 저장하는 기능, 또는 촬영된 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 도 11의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기에 제공할 수 있는 기능은 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 11의 (G)는 예를 들어 스마트 워치로서 사용할 수 있는 손목시계형 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다. 손목시계형 휴대 정보 단말기는 하우징(7000), 표시부(7001), 조작 버튼(7022 및 7023), 접속 단자(7024), 밴드(7025), 마이크로폰(7026), 센서(7029), 및 스피커(7030) 등을 포함한다. 표시부(7001)의 표시면은 만곡되어 있고, 만곡된 표시면을 따라 화상을 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기와, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트 사이의 상호 통신을 할 수 있어, 휴대 정보 단말기를 사용하여 핸즈프리의 통화를 할 수 있다. 또한 접속 단자(7024)에 의하여 다른 정보 단말기와의 상호 데이터 전송(傳送) 및 충전을 할 수 있다. 충전 동작에는 무선 급전을 채용할 수도 있다.
베젤로서 기능하는 하우징(7000)에 탑재된 표시부(7001)는 비직사각형의 표시 영역을 포함한다. 표시부(7001)는 시각을 나타내는 아이콘 및 다른 아이콘 등을 표시할 수 있다. 표시부(7001)는 터치 센서(입력 장치)를 포함한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다.
도 11의 (G)에 도시된 스마트 워치는 다양한 정보(예를 들어 정지 화상, 동영상, 및 텍스트 화상)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 및 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 종류의 소프트웨어(프로그램)로 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능으로 다양한 데이터를 송수신하는 기능, 및 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 이 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능 등 다양한 기능을 가질 수 있다.
하우징(7000)은 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 소리, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하거나 검지하는 기능을 가지는 센서), 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 본 실시형태에서 설명한 각 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있어, 수명이 긴 전자 기기를 얻을 수 있다.
발광 장치를 포함한 다른 전자 기기로서는 도 12의 (A) 내지 (C)에 도시된 폴더블 휴대 정보 단말기가 있다. 도 12의 (A)는 펼쳐진 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 12의 (B)는 펼쳐지거나 접힌 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 12의 (C)는 접힌 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말기(9310)는 접었을 때 휴대가 매우 쉽다. 휴대 정보 단말기(9310)는 펼쳤을 때는 이음매가 없고 표시 영역이 크기 때문에 일람성이 높다.
표시부(9311)는 힌지(9313)로 서로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시부(9311)는 터치 센서(입력 장치)를 포함한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 힌지(9313)를 사용하여 표시부(9311)를, 2개의 하우징(9315) 사이의 연결부에서 구부림으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼쳐진 상태로부터 접힌 상태로 가역적으로 변형할 수 있다. 표시부(9311)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용할 수 있다. 또한 수명이 긴 전자 기기를 얻을 수 있다. 표시부(9311)의 표시 영역(9312)은, 접은 휴대 정보 단말기(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘, 및 사용 빈도가 높은 애플리케이션 또는 프로그램의 바로 가기 등을 표시할 수 있고, 정보의 확인 및 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.
도 13의 (A) 및 (B)는 발광 장치를 포함한 자동차를 도시한 것이다. 발광 장치는 자동차에 포함될 수 있고, 구체적으로는 도 13의 (A)에 도시된 자동차의 외측의 라이트(5101)(자동차의 뒷부분의 라이트를 포함함), 휠 커버(5102), 또는 도어(5103)의 일부 또는 전체 등에 포함될 수 있다. 발광 장치는 도 13의 (B)에 도시된 자동차의 내측의 표시부(5104), 핸들(5105), 변속 레버(5106), 좌석(5107), 백미러(5108), 또는 앞유리(5109) 등, 또는 유리창의 일부에 포함될 수도 있다.
상술한 식으로, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용하여 전자 기기 및 자동차를 얻을 수 있다. 이 경우, 수명이 긴 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한 상기 발광 장치는 본 실시형태에서 설명한 것에 한정되지 않고 다양한 분야의 전자 기기 및 자동차에 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치, 또는 이 발광 장치의 일부인 발광 디바이스를 사용하여 제작된 조명 장치의 구조에 대하여 도 14의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 14의 (A) 및 (B)는 조명 장치의 단면도의 예이다. 도 14의 (A)는 광이 기판 측으로부터 추출되는 보텀 이미션 조명 장치를 도시한 것이고, 도 14의 (B)는 광이 밀봉 기판 측으로부터 추출되는 톱 이미션 조명 장치를 도시한 것이다.
도 14의 (A)에 도시된 조명 장치(4000)는 기판(4001) 위에 발광 디바이스(4002)를 포함한다. 또한 조명 장치(4000)는 기판(4001)의 외측에, 요철을 가지는 기판(4003)을 포함한다. 발광 디바이스(4002)는 제 1 전극(4004), EL층(4005), 및 제 2 전극(4006)을 포함한다.
제 1 전극(4004)은 전극(4007)에 전기적으로 접속되고, 제 2 전극(4006)은 전극(4008)에 전기적으로 접속된다. 또한 제 1 전극(4004)에 전기적으로 접속되는 보조 배선(4009)을 제공하여도 좋다. 또한 보조 배선(4009) 위에는 절연층(4010)이 형성된다.
기판(4001)과 밀봉 기판(4011)은 실재(4012)에 의하여 서로 접합되어 있다. 밀봉 기판(4011)과 발광 디바이스(4002) 사이에는 건조제(4013)가 제공되는 것이 바람직하다. 기판(4003)이 도 14의 (A)에 도시된 요철을 가지면, 발광 디바이스(4002)로부터 방출되는 광의 추출 효율이 높아질 수 있다.
도 14의 (B)에 도시된 조명 장치(4200)는 기판(4201) 위에 발광 디바이스(4202)를 포함한다. 발광 디바이스(4202)는 제 1 전극(4204), EL층(4205), 및 제 2 전극(4206)을 포함한다.
제 1 전극(4204)은 전극(4207)에 전기적으로 접속되고, 제 2 전극(4206)은 전극(4208)에 전기적으로 접속된다. 제 2 전극(4206)에 전기적으로 접속되는 보조 배선(4209)을 제공하여도 좋다. 보조 배선(4209) 아래에 절연층(4210)을 제공하여도 좋다.
기판(4201)과 요철을 가지는 밀봉 기판(4211)은 실재(4212)에 의하여 서로 접합되어 있다. 밀봉 기판(4211)과 발광 디바이스(4202) 사이에는 배리어막(4213) 및 평탄화막(4214)이 제공되어도 좋다. 밀봉 기판(4211)이 도 14의 (B)에 도시된 요철을 가지면, 발광 디바이스(4202)로부터 방출되는 광의 추출 효율이 높아질 수 있다.
이와 같은 조명 장치의 예에는 실내의 조명으로서의 천장 조명이 포함된다. 천장 조명의 예에는 직접 장착형 조명 및 매립형 조명이 포함된다. 이와 같은 조명 장치는 발광 장치와 하우징 또는 커버를 조합하여 사용함으로써 제작된다.
다른 예로서는, 이와 같은 조명 장치를 바닥을 비추어 바닥의 안전성을 향상시킬 수 있는 풋 라이트에 사용할 수 있다. 풋 라이트는 예를 들어 침실, 계단, 또는 복도에 효과적으로 사용할 수 있다. 이 경우, 방의 면적 또는 구조에 따라 풋 라이트의 크기 또는 형상을 바꿀 수 있다. 풋 라이트는 발광 장치와 지지대를 조합하여 사용함으로써 제작되는 거치형 조명 장치(stationary lighting device)로 할 수 있다.
이와 같은 조명 장치는 시트상의 조명 장치(시트상 조명)에 사용할 수도 있다. 시트상 조명은 사용 시에 벽에 붙이므로 공간이 절약되어, 다양한 용도로 사용할 수 있다. 또한 시트상 조명의 면적을 쉽게 크게 할 수 있다. 시트상 조명은 곡면을 가지는 벽 또는 하우징에 사용할 수도 있다.
상기 예 이외에도, 실내의 가구의 일부로서 본 발명의 일 형태의 발광 장치, 또는 이 발광 장치의 일부인 발광 디바이스를 사용하면, 가구로서 기능하는 조명 장치를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 장치를 포함한 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다. 또한 이들 조명 장치도 본 발명의 일 형태이다.
또한 본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명한 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 T1 준위가 다른 호스트 재료를 사용하여 복수의 발광 디바이스를 제작하고, 발광 디바이스의 발광층의 호스트 재료의 T1 준위와 발광 물질(인광 물질)의 여기 에너지의 관계가 각 발광 디바이스의 신뢰성에 주는 영향을 조사하였다. 결과에 대하여 아래에서 설명한다.
본 실시예에서는, 제작한 발광 디바이스의 구조를 표 1에 열거한다.
Figure pct00007
표 1에 열거한 발광 디바이스에 사용되는 호스트 재료 및 게스트 재료(인광 물질)의 분자 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pct00008
본 실시예에서는 호스트 재료의 T1 준위를 비교하기 위하여, 각 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단(각 스펙트럼의 온셋)으로부터 TH(edge)를 계산하였다.
인광 스펙트럼의 발광단은 가장 단파장 측의 피크의 반치 부근에서의 단파장 측의 곡선의 접선과 가로축의 교점의 파장이며, 이 값으로부터 TH(edge)를 도출할 수 있다. 예를 들어 도 3의 인광 스펙트럼의 발광단은 가장 단파장 측의 피크(483nm)의 반치 부근에서의 곡선의 접선과 가로축의 교점(462nm)이다. 이 값으로부터 도 3의 인광 스펙트럼을 가지는 물질의 TH(edge)는 2.684eV로 산출된다.
또한 도 3의 인광 스펙트럼은 표 1에 나타낸 발광 디바이스 3의 발광층에 사용되는 재료의 스펙트럼이다. 발광 디바이스 3의 발광층에는, 호스트 재료로서 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸(약칭: mINc(II)PTzn) 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 그리고 게스트 재료(인광 물질)로서 [2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)])이 포함된다.
mINc(II)PTzn 및 PCCP의 인광 스펙트럼을 측정하고, mINc(II)PTzn의 인광 스펙트럼 및 PCCP의 인광 스펙트럼을 도 4 및 도 5 각각에 나타내었다.
도 4의 인광 스펙트럼에 따르면, mINc(II)PTzn의 단파장 측의 발광단(스펙트럼의 온셋)은 462nm이고, 이것은 2.684eV의 에너지로 변환할 수 있다. 도 5의 결과에 따르면, PCCP의 단파장 측의 발광단(스펙트럼의 온셋)은 456nm이고, 이것은 2.719eV의 에너지로 변환할 수 있다.
따라서 발광 디바이스 3의 발광층에서, mINc(II)PTzn(제 1 유기 화합물)의 T1 준위 및 PCCP(제 2 유기 화합물)의 T1 준위 중 낮은 쪽인 mINc(II)PTzn의 T1 준위는 2.684eV이므로, 발광 디바이스 3에서의 TH(edge)를 2.684eV로 결정할 수 있다. 또한 발광층에서의 삼중항 여기 에너지 이동은, 역항간 교차가 일어나지 않으면, T1 준위가 호스트 재료 PCCP보다 낮은 mINc(II)PTzn으로부터 게스트 재료(발광 물질)로 일어난다고 할 수 있다.
또한 발광 디바이스 3과 같은 식으로 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼으로부터 측정한, 표 1의 각 발광 디바이스에 사용되는 호스트 재료의 TH(edge)는 표 1의 발광층의 호스트 재료로서의 재료의 TH(edge)와 일치하였다(즉 각 발광 디바이스의 호스트 재료의 T1 준위는 PCCP의 T1 준위보다 낮다). 이것은, 각 발광 디바이스의 발광층에서, 표 2에 나타낸 TH(edge)를 가지는 호스트 재료로부터 게스트 재료(발광 물질)로 삼중항 여기 에너지가 이동하는 것을 시사한다.
Figure pct00009
다음으로, 표 1에 나타낸 각 발광 디바이스의 발광층에 사용한 게스트 재료([Ir(ppy)2(4dppy)])의 TD(edge)를 얻었다. TD(edge)는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출할 수 있다.
흡수 스펙트럼의 흡수단은 가장 장파장 측의 피크 또는 숄더 피크의 반치 부근에서의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장 측의 곡선의 접선과 가로축의 교점의 파장이며, 이 값으로부터 TD(edge)를 도출할 수 있다. 예를 들어 도 6의 흡수 스펙트럼의 흡수단은 가장 장파장 측의 숄더 피크(490nm 부근)의 반치 부근에서의 곡선의 접선과 가로축의 교점(516nm)이다. 이 값으로부터 게스트 재료 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 TD(edge)는 2.403eV로 산출되었다.
그리고, 각 발광 디바이스에서의 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))를 산출하였다. 그 결과를 표 3에 열거한다.
Figure pct00010
또한 발광 디바이스들의 외부 양자 효율을 측정하고, 측정 결과로부터 기준 디바이스의 값을 기준으로 하여 정규화 외부 양자 효율을 산출하였다(표 4 참조). 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 정규화 외부 양자 효율은 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))에 상관없이 거의 같았다. 발광 디바이스 6에서, 값(TH(edge)-TD(edge))은 음이고, 이것은 흡열 삼중항 여기 에너지 이동을 시사하지만, 이 정도의 차이는 발광 효율에 영향을 주지 않는다. 즉 TH(edge)의 준위는 발광 효율에 거의 영향을 주지 않는다. 그러나 본 발명자는 TH(edge)의 준위가 신뢰성에 큰 양향을 주는 것을 찾아내었다.
발광 디바이스의 수명에 관하여, 휘도가 초기 휘도의 70%까지 열화할 때까지의 시간(LT70)을 측정하고, 이 측정 결과로부터 기준 디바이스의 값을 기준으로 하여 정규화 수명을 산출하였다(표 4 참조). 그 결과를 도 1에 나타내었다.
Figure pct00011
우선, 발광 디바이스 6은 효율이 높지만 수명이 현저하게 짧다. 이것은 흡열 삼중항 여기 에너지 이동은 효율을 어느 정도 높이지만, 수명을 현저하게 저하시키는 것을 뜻한다. 더 중요한 것은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 거동이다. 이들 디바이스에서는 발열 삼중항 여기 에너지 이동이 일어날 것(즉 발광 디바이스 1 및 2의 값(TH(edge)-TD(edge))이 양)이지만 수명은 짧다. 즉, 이 영역은 발열 에너지 이동 영역이고, 일반적으로는 이 영역의 호스트 재료의 에너지는 (효율 면에서는) 충분히 높은 것으로 생각되지만, 호스트 재료의 에너지는 수명 면에서는 불충분할 수 있다. 한편, 발광 디바이스 4 및 발광 디바이스 5의 수명은 기준 디바이스보다 매우 향상되었다. 그래서 긴 수명을 확보하기 위하여 값(TH(edge)-TD(edge))이 0 이상일 뿐만 아니라 어떤 양의 값을 넘을 필요가 있다는 것이 본 발명의 요건이다. 도 1에 따르면, 값(TH(edge)-TD(edge))은 0.07eV 이상일 필요가 있다.
그러나 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상이어도, 기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7은 발광 디바이스 4 및 발광 디바이스 5보다 수명이 짧았다. 이들 결과에 관하여, 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한 및/또는 역항간 교차의 영향을 고려할 필요가 있다. 아래에 기재된 바와 같이, 기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7은 역항간 교차의 영향을 받지만, 수명의 저하가 역항간 교차보다 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한의 영향을 더 받는 경우에는, 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한은 0.17eV인 것이 바람직하다(기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7의 값(TH(edge)-TD(edge))은 각각 0.175eV, 0.281eV, 및 0.298eV이었기 때문에).
다음으로, 역항간 교차의 영향에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 제작한 모든 발광 디바이스에서, 복수의 호스트 재료(제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물)가 들뜬 복합체를 형성하고 게스트 재료(인광 물질)로 에너지가 이동하기 때문에 인광이 방출된다. 이와 같은 발광 디바이스에서, 발광층에서 역항간 교차가 일어나기 어렵다면, 원칙적으로는 캐리어 재결합에 의하여 생성된 25%의 단일항 여가자 및 75%의 삼중항 여기자로부터 게스트(인광 물질)로 에너지가 이동하고, 이것은 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 들뜬 복합체를 형성하지 않는 경우에도 마찬가지이고, 이것이 본 발명의 요점이다. 그러나 호스트 재료의 S1 준위(들뜬 복합체가 형성될 때는 들뜬 복합체의 S1 준위)와 TH(edge)의 에너지 차이가 0.2eV 이하일 때, 호스트 재료에서의 역항간 교차가 지배적이므로, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동에서는, 단일항 여기 상태로부터의 경로가 지배적이다. 본 발명의 일 형태에서는, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동이 지배적이 된 경우에만 본 발명의 효과를 얻을 수 있기 때문에 에너지가 지배적으로 단일항 여기 상태로부터 이동하는 상태는 바람직하지 않다.
즉 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))의 조건뿐만 아니라, 상술한 역항간 교차가 일어나지 않는 조건에서, 바꿔 말하면, 생성된 75%의 삼중항 여기자로부터 게스트 재료로 에너지가 이동하는 경우에, 본 발명의 효과가 얻어진다. 도 1에 나타낸 결과에 따르면, 본 실시예에서 제작한 발광 디바이스 중에서 기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7의 정규화 수명은 발광 디바이스 4 및 발광 디바이스 5의 정규화 수명보다 짧다. 기준 디바이스, 발광 디바이스 3, 및 발광 디바이스 7의 호스트 재료에서 역항간 교차가 일어나는 조건에 대하여 아래에서 설명한다.
먼저, 발광 디바이스 3의 발광층에서의 mINc(II)PTzn과 PCCP의 혼합 재료(들뜬 복합체가 형성될 때는 들뜬 복합체)의 S1 준위를, 혼합 재료의 S'H(edge)로서, 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출하였다.
형광 스펙트럼의 발광단은 가장 단파장 측의 피크의 반치 부근에서의 단파장 측의 곡선의 접선과 가로축의 교점의 파장이며, 이 값으로부터 S'H(edge)를 도출할 수 있다. 예를 들어 도 7의 형광 스펙트럼의 발광단은 가장 단파장 측의 피크(513nm)의 반치 부근에서의 곡선의 접선과 가로축의 교점(448nm)이다. 이 값으로부터 도 7의 형광 스펙트럼을 가지는 물질의 S'H(edge)는 2.768eV로 산출되었다. 그래서 ΔEs't=S'H(edge)-TH(edge)는 0.084eV로 산출되었다. 마찬가지로 기준 디바이스의 ΔEs't는 0.171eV로 산출되었다.
값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상인 기준 디바이스, 발광 디바이스 3 내지 5, 및 발광 디바이스 7의 값(TH(edge)-TD(edge)) 및 ΔEs't(=S'H(edge)-TH(edge))를 표 5에 열거한다.
Figure pct00012
기준 디바이스는 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하인 조건을 만족하지만 ΔEs't가 0.2eV 미만이고, 이것은 역항간 교차가 일어나는 조건이다. 기준 디바이스의 값(TH(edge)-TD(edge))은 0.07eV 내지 0.17eV의 범위에서 벗어난다. 발광 디바이스 3 및 발광 디바이스 7은 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하인 조건을 만족하지 않고 ΔEs't가 0.2eV 미만이다. 그래서 이들 디바이스는 발광 디바이스 4 및 5보다 수명이 짧다.
한편, 발광 디바이스 4 및 5는 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하인 조건을 만족하고 ΔEs't가 0.3eV대에 있고, 이것은 역항간 교차가 지배적이지 않은 것을 뜻한다. 그 결과, 발광 디바이스 4 및 5는 본 실시예에서 수명이 가장 길다. 이들 디바이스는 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.17eV 이하인 조건도 만족한다.
또한 ΔEs't가 지나치게 크면, 게스트 재료보다 여기 에너지가 지나치게 높게 되어, 단일항 여기 상태에 기인한 열화가 일어나기 쉽다. 그래서 ΔEs't는 0.5eV 이하인 것이 바람직하다.
본 실시예의 상술한 결과에 의하여, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 호스트 재료의 TH(edge)와 게스트 재료의 TD(edge)의 에너지 차이(TH(edge)-TD(edge))가 0.07eV 이상 0.27eV 이하, 바람직하게는 0.07eV 이상 0.17eV 이하이고, 호스트 재료의 S'H(edge)와 TH(edge)의 에너지 차이(S'H(edge)-TH(edge))가 0.2eV 이상 0.5eV 이하일 때 긴 수명을 가질 수 있다는 것이 밝혀졌다.
또한 상술한 조건은 아래의 식 1 및 식 2로 나타낼 수 있다. 또한 값(TH(edge)-TD(edge))의 상한을 중요시할 경우에는, 식 (1)의 조건보다 식 (3)의 조건이 더 바람직하다.
Figure pct00013
또한 본 실시예에서 사용한 기준 디바이스 및 발광 디바이스 1 내지 7의 제작 방법 및 디바이스 특성에 대해서는 실시예 2에서 설명한다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 적층 구조가 상이한 EL층(902)을 포함한 복수의 발광 디바이스(발광 디바이스 1 내지 7)를 제작하고, 그 디바이스 특성에 대하여 설명한다. 또한 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02)을 적어도 포함한 발광층(913)을 포함하는 복수의 비교 발광 디바이스(비교 발광 디바이스 a1 내지 a5)를 제작하고, 발광 디바이스 1 내지 7과 비교하였다. 또한 모든 발광 디바이스(발광 디바이스 1 내지 7 및 비교 발광 디바이스 a1 내지 a5)는 발광층(913)에 같은 발광 물질(비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)]))을 사용하였다.
상술한 발광 디바이스의 구체적인 디바이스 구조 및 제작 방법에 대하여 아래에서 설명한다. 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 도 15에 도시하였다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 아래에 나타낸다. 또한 화학식의 약칭에 부여된 번호는 실시예 1과 같다.
Figure pct00014
Figure pct00015
먼저, 본 실시예에서 제작한 발광 디바이스 중에서 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 제작 방법에 대하여 설명한다. 발광 디바이스의 구체적인 구조를 아래의 표 6에 나타낸다.
Figure pct00016
<<발광 디바이스의 제작>>
<발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 제작>
본 실시예에서 설명하는 각 발광 디바이스에서는, 도 15에 도시된 바와 같이, 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에, 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)이 이 순서대로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)이 적층된다.
먼저, 기판(900) 위에 제 1 전극(901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 기판(900)으로서는 유리 기판을 사용하였다. 제 1 전극(901)은 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 두께 70nm로 형성하였다.
전처리로서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 압력이 약 1×10-4Pa까지 저감된 진공 증착 장치 내로 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열실에서 170℃로 30분 동안의 진공 소성을 수행하고 나서, 기판을 약 30분 동안 냉각시켰다.
다음으로, 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911)을 형성하였다. 정공 주입층(911)은, 진공 증착 장치 내의 압력을 1×10-4Pa까지 저감한 후, DBT3P-II 대 산화 몰리브데넘의 질량비가 2:1, 그리고 동시 증착에 의하여 두께가 50nm가 되도록 형성하였다.
그리고, 정공 주입층(911) 위에 정공 수송층(912)을 형성하였다. 정공 수송층(912)은 PCBBi1BP를 증착함으로써 두께 20nm가 되도록 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(912) 위에 발광층(913)을 형성하였다.
발광 디바이스 1의 발광층(913)은 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II) 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)을 사용하고, 게스트 재료(인광 물질)로서 [2-(4-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4dppy)])을 사용하여, 중량비가 mINc(II)PTzn:PCCP:[Ir(ppy)2(4dppy)]=0.6:0.4:0.1이 되도록 동시 증착에 의하여 형성하였다. 두께는 40nm로 하였다.
비교 발광 디바이스 a1의 발광층(913)은 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 및 PCCP를 사용하고, 게스트 재료(인광 물질)로서 [Ir(ppy)2(4dppy)]을 사용하여, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)2(4dppy)]=0.6:0.4:0.1이 되도록 동시 증착에 의하여 형성하였다. 두께는 40nm로 하였다.
다음으로, 발광층(913) 위에 전자 수송층(914)을 형성하였다.
발광 디바이스 1의 전자 수송층(914)은 2mDBTBPDBq-II 및 Bphen을 각각 두께 20nm 및 15nm가 되도록 순차적으로 증착하여 형성하였다. 비교 발광 디바이스 a1의 전자 수송층(914)은 mPCCzPTzn-02 및 Bphen을 각각 두께 20nm 및 15nm가 되도록 순차적으로 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(914) 위에 전자 주입층(915)을 형성하였다. 전자 주입층(915)은 플루오린화 리튬(LiF)을 증착함으로써 두께 1nm가 되도록 형성하였다.
그 후, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)을 형성하였다. 제 2 전극(903)은 알루미늄을 사용한 증착법에 의하여 두께 200nm가 되도록 형성하였다. 본 실시예에서, 제 2 전극(903)은 음극으로서 기능한다.
상술한 공정을 거쳐, 기판(900) 위에 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 각각 포함한 발광 디바이스를 형성하였다. 또한 상술한 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)은 본 발명의 일 형태의 EL층을 형성하는 기능층이다. 또한 상술한 제작 방법에서의 모든 증착 공정에서, 증착은 저항 가열법에 의하여 수행하였다.
상술한 바와 같이 제작한 각 발광 디바이스는, 질소 분위기를 포함한 글로브 박스에서 자외광에 의하여 경화되는 실재가 도포된 다른 기판(미도시)을 기판(900)에 고정하고, 기판(900) 위에 형성된 발광 디바이스를 둘러싸도록 실재를 부착하여 상기 기판들을 서로 접합하는 방법으로, 다른 기판(미도시)을 사용하여 밀봉하였다. 밀봉 공정에서, 365nm의 자외광을 6J/cm2에서 실재에 조사하여 경화시키고, 실재를 80℃에서 1시간 동안 가열함으로써 안정화시켰다.
<<발광 디바이스의 동작 특성 1>>
제작한 발광 디바이스의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 a1의 동작 특성의 결과로서, 전류 밀도-휘도 특성을 도 16에 나타내고, 전압-휘도 특성을 도 17에 나타내고, 휘도-전류 효율 특성을 도 18에 나타내고, 전압-전류 특성을 도 19에 나타내었다.
표 7은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00017
도 20은 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 20에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 561nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 21은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 21에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 2mA의 정전류에서 구동하였다.
다음으로, 상술한 발광 디바이스와 구조가 다른 발광 디바이스(발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2)에 대하여 설명한다. 이들 발광 디바이스는 상술한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작할 수 있다. 구체적인 구조를 아래의 표 8에 나타낸다.
Figure pct00018
또한 표 8의 2mPCCzPDBq-02는 2-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성 2>>
제작한 발광 디바이스 2 및 비교 발광 디바이스 a2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 22 내지 도 25에 나타내었다.
표 9는 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00019
도 26은 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 560nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 27은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 27에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 2mA의 정전류에서 구동하였다.
다음으로, 상술한 발광 디바이스와 구조가 다른 발광 디바이스(발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3)에 대하여 설명한다. 이들 발광 디바이스는 상술한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작할 수 있다. 구체적인 구조를 아래의 표 10에 나타낸다.
Figure pct00020
또한 표 10에서, mINc(II)PTzn은 5-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-7,7-다이메틸-5H,7H-인데노[2,1-b]카바졸의 약칭이고, 8βN-4mDBtPBfpm은 4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성 3>>
제작한 발광 디바이스 3, 발광 디바이스 4, 및 비교 발광 디바이스 a3의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 28 내지 도 31에 나타내었다.
표 11은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00021
도 32는 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 564nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 33은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 33에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 2mA의 정전류에서 구동하였다.
다음으로, 상술한 발광 디바이스와 구조가 다른 발광 디바이스(발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4)에 대하여 설명한다. 이들 발광 디바이스는 상술한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작할 수 있다. 구체적인 구조를 아래의 표 12에 나타낸다.
Figure pct00022
또한 표 11의 8mDBtBPNfpm은 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성 4>>
제작한 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 a4의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 34 내지 도 37에 나타내었다.
표 13은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00023
도 38은 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 38에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 559nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 39는 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 39에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 2mA의 정전류에서 구동하였다.
다음으로, 상술한 발광 디바이스와 구조가 다른 발광 디바이스(발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5)에 대하여 설명한다. 이들 발광 디바이스는 상술한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작할 수 있다. 구체적인 구조를 아래의 표 14에 나타낸다.
Figure pct00024
또한 표 14에서, 3,8mDBtP2Bfpr는 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진의 약칭이고, 4,8mDBtP2Bfpm은 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성 5>>
제작한 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 및 비교 발광 디바이스 a5의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 40 내지 도 43에 나타내었다.
표 15는 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00025
도 44는 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 44에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 560nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(ppy)2(4dppy)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 45는 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 45에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 2mA의 정전류에서 구동하였다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 실시예 1 및 실시예 2에서 설명한 발광 디바이스보다 파장이 긴 광을 방출하는 게스트 재료를 각각 사용한 발광 디바이스를 제작하는 경우에 대하여 아래에서 설명한다. 또한 본 실시예에서는 게스트 재료로서 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-5-페닐-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,6-다이메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-P)2(dibm)])을 사용하였다. 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 도 15에 도시하였고, 그 제작 방법은 실시예 2와 비슷하다.
본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 아래에 나타낸다. 발광 디바이스의 구체적인 구조를 아래의 표 16에 나타낸다.
Figure pct00026
Figure pct00027
또한 표 16의 BPAFLP는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민의 약칭이다. 또한 9mDBtBPNfpr는 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진의 약칭이고, 2mDBTBPDBq-II는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린의 약칭이고, 8mDBtBPNfpm은 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이고, PCBBiF는 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
발광 디바이스 8, 그리고 비교 발광 디바이스 b1 및 비교 발광 디바이스 b2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 46 내지 도 49에 나타내었다.
표 17은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00028
도 50은 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 50에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 640nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 51은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 51에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 3mA의 정전류에서 구동하였다.
상술한 동작 특성의 결과로부터, 각 발광 디바이스의 정규화 외부 양자 효율 및 정규화 수명(LT70)을 산출하였다. 그 결과를 표 18에 나타내었다. 정규화 값은 비교 발광 디바이스 b1의 값을 기준으로 하여 얻었다.
Figure pct00029
본 실시예에서 제작한 각 발광 디바이스의 발광층에 포함되는, PCBBiF와 표 18에 나타낸 호스트 재료의 혼합 재료(들뜬 복합체가 형성될 때는 들뜬 복합체)의 TH(edge) 및 S'H(edge), 및 거기에 포함되는 게스트 재료([Ir(ppy)2(4dppy)])의 TD(edge)는 실시예 1과 비슷한 방법으로 얻었다. 그 결과를 표 19에 나타낸다. [Ir(dmdppr-P)2(dibm)]의 TD(edge)는 1.974eV이다.
Figure pct00030
발광 디바이스 8의 정규화 수명은 표 18에 나타낸 바와 같이 비교 발광 디바이스 b1 및 b2보다 길다. 표 19의 결과에 따르면, 발광 디바이스 8만이 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하이고, 값(S'H(edge)-TH(edge))이 0.2eV 이상 0.5eV 이하라는 실시형태 1에 나타낸 식(1) 및 식(2)의 양쪽 조건을 만족하기 때문에 발광 디바이스 8은 수명이 길다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 파장이 긴 광을 방출하는 게스트 재료를 사용한 발광 디바이스를 실시예 3에서 설명한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작한 경우에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서는 게스트 재료로서 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpqn)2(acac)])을 사용하였다. 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 도 15에 도시하였고, 그 제작 방법은 실시예 2와 비슷하다.
본 실시예의 발광 디바이스에서 사용한 재료의 화학식을 아래에 나타낸다. 발광 디바이스의 구체적인 구조를 아래의 표 20에 나타낸다.
Figure pct00031
Figure pct00032
또한 표 20의 PCBBi1BP는 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민의 약칭이고, 8(βN2)-4mDBtPBfpm은 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이고, 4,8mDBtP2Bfpm은 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이고, 8βN-4mDBtBPBfpm은 4-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스 9, 비교 발광 디바이스 c1, 및 비교 발광 디바이스 c2의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 52 내지 도 55에 나타내었다.
표 21은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00033
도 56은 전류를 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 56에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 626nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(dmpqn)2(acac)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 57은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 57에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 3mA의 정전류에서 구동하였다.
상술한 동작 특성의 결과로부터, 각 발광 디바이스의 정규화 외부 양자 효율 및 정규화 수명(LT70)을 산출하였다. 그 결과를 표 22에 나타내었다. 정규화 값은 비교 발광 디바이스 c1의 값을 기준으로 하여 얻었다.
Figure pct00034
본 실시예에서 제작한 각 발광 디바이스의 발광층에 포함되는, PCBBiF와 표 22에 나타낸 호스트 재료의 혼합 재료(들뜬 복합체가 형성될 때는 들뜬 복합체)의 TH(edge) 및 S'H(edge), 및 거기에 포함되는 게스트 재료([Ir(dmpqn)2(acac)])의 TD(edge)는 실시예 1과 비슷한 방법으로 얻었다. 그 결과를 표 23에 나타낸다. [Ir(dmpqn)2(acac)]의 TD(edge)는 2.039eV이다.
Figure pct00035
발광 디바이스 9의 정규화 수명은 표 22에 나타낸 바와 같이 비교 발광 디바이스 c1 및 c2보다 길다. 발광 디바이스 9의 값(S'H(edge)-TH(edge))은 약 0.4eV로 추정되므로, 표 23의 결과에 따르면, 발광 디바이스 9만이 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하이고, 값(S'H(edge)-TH(edge))이 0.2eV 이상 0.5eV 이하라는 실시형태 1에 나타낸 식(1) 및 식(2)의 양쪽 조건을 만족하기 때문에 발광 디바이스 9는 수명이 길다.
(참고 합성예 1)
본 실시예에서는 실시예 2에서 사용한 유기 화합물인, 4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8βN-4mDBtPBfpm)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 8βN-4mDBtPBfpm의 구조식을 아래에 나타낸다.
Figure pct00036
<4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8βN-4mDBtPBfpm)의 합성>
먼저, 100mL 3구 플라스크에, 8-클로로-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘 1.5g, 2-나프탈렌보론산 0.73g, 플루오린화 세슘 1.5g, 및 메시틸렌 32mL를 넣었다. 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 2'-(다이사이클로헥실포스피노)아세토페논 에틸렌 케탈 70mg 및 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(약칭: Pd2(dba)3) 89mg을 첨가한 후, 이 혼합물을 질소 기류하, 120℃에서 5시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물에 물을 첨가하고 여과하고, 잔류물을 물로 세정한 다음 에탄올로 세정하였다.
그 잔류물을 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 알루미나, 및 셀라이트가 이 순서대로 채워진 여과 조제를 통하여 여과하였다. 얻어진 용액의 용매를 농축하고 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 1.5g, 수율 64%로 얻었다. 합성 스킴(a-1)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00037
트레인 서블리메이션(train sublimation)법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 1.5g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서는, 2.0Pa의 압력하, 아르곤 가스 유량 10mL/min으로 고체를 290℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 황색 고체를 0.60g, 회수율 39%로 얻었다.
얻어진 황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다.
1H-NMR. δ (TCE-d2): 7.45-7.50(m, 4H), 7.57-7.62(m, 2H), 7.72-7.93(m, 8H), 8.03(d, 1H), 8.10(s, 1H), 8.17(d, 2H), 8.60(s, 1H), 8.66(d, 1H), 8.98(s, 1H), 9.28(s, 1H).
(참고 합성예 2)
본 실시예에서는 실시예 2에서 사용한 유기 화합물인, 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 8mDBtBPNfpm의 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pct00038
<단계 1: 에틸 1-아미노-나프토[2,1-b]퓨란-2-카복실레이트의 합성>
먼저, 플라스크에, 2-하이드록시나프탈렌-1-카보나이트릴 4.0g 및 탄산 포타슘 6.6g을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하고, DMF 30mL 및 브로모 아세트산 에틸 4.0g을 첨가하고, 이 혼합물을 80℃에서 16시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물을 급속 냉각을 위하여 100mL의 얼음물에 첨가하고, 이 혼합물을 1시간 동안 교반한 다음 여과하였다. 얻어진 잔류물을 물로 세정하고, 에탄올과 물을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 물질(갈색 고체)을 4.4g, 수율 72%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(b-1)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00039
<단계 2: 나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘-8(9H)-온의 합성>
다음으로, 플라스크에, 단계 1에서 합성한 에틸 1-아미노-나프토[2,1-b]퓨란-2-카복실레이트 4.4g, 폼아미딘 아세테이트 1.8g, 및 폼아마이드 25mL를 넣고, 이 혼합물을 160℃에서 8시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물에 100mL의 물을 첨가하고, 이 혼합물을 여과하였다. 잔류물을 물로 세정함으로써 목적의 물질(갈색 고체)을 3.9g, 수율 96%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴(b-2)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00040
<단계 3: 8-클로로-나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘의 합성>
다음으로, 플라스크에, 단계 2에서 합성한 나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘-8(9H)-온 3.9g, 및 염화 포스포릴 15mL를 넣고, 이 혼합물을 질소 기류하에서 100℃에서 6시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물을 급속 냉각을 위하여 100mL의 얼음물에 첨가하고, 330mL의 3M 수산화 소듐 수용액을 첨가하고, 이 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 이 혼합물을 여과하고 잔류물을 에탄올로 세정함으로써 목적의 물질(황색 고체)을 1.8g, 수율 42%로 얻었다. 합성 스킴(b-3)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00041
<단계 4: 8mDBtBPNfpm의 합성>
다음으로, 플라스크에, 단계 3에서 합성한 8-클로로-나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘 1.8g, 3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐보론산 2.9g, 2M 탄산 포타슘 수용액 15mL, 톨루엔 150mL, 및 에탄올 15mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.29g을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에서 95℃에서 12시간 동안 가열하였다. 얻어진 반응 혼합물을 여과하고, 얻어진 잔류물을 물로 세정한 다음 에탄올로 세정하였다.
그리고, 얻어진 잔류물을 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 알루미나, 및 셀라이트가 이 순서대로 적층된 여과 조제를 통하여 이 혼합물을 정제한 다음, 톨루엔을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 3.6g, 수율 95%로 얻었다. 단계 4의 합성 스킴(b-4)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00042
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 3.6g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서는, 2.7Pa의 압력하, 아르곤 유량 5mL/min으로 담황색 고체를 310℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 담황색 고체 2.7g을 회수율 73%로 얻었다.
얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다.
1H-NMR. δ(TCE-d2): 7.45-7.52(m, 2H), 7.60-7.71(m, 4H), 7.74-7.86(m, 6H), 7.92(d, 1H), 8.05(d, 1H), 8.12(d, 1H), 8.16(s, 1H), 8.19-8.22(m, 2H), 8.64(d, 1H), 8.96(s, 1H), 9.23(d, 1H), 9.32(s, 1H).
(참고 합성예 3)
실시예 3에서 사용한 유기 화합물인, 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 9mDBtBPNfpr의 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pct00043
<단계 1: 6-클로로-3-(2-메톡시나프탈렌-1-일)피라진-2-아민의 합성>
먼저, 환류관이 설치된 3구 플라스크에, 3-브로모-6-클로로피라진-2-아민 4.37g, 2-메톡시나프탈렌-1-보론산 4.23g, 플루오린화 포타슘 4.14g, 및 탈수 테트라하이드로퓨란 75mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 플라스크 내의 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기한 다음, 거기에 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(약칭: Pd2(dba)3) 0.57g 및 트라이-tert-뷰틸포스핀(약칭: P(tBu)3) 4.5mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 80℃에서 54시간 동안 교반하여 반응시켰다.
소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 혼합물을 흡인 여과하고 여과액을 농축하였다. 그 후, 전개 용매로서 톨루엔:아세트산 에틸=9:1을 사용한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 목적의 피라진 유도체(노르스름한 백색 분말)를 2.19g, 수율 36%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(c-1)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00044
<단계 2: 9-클로로나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진의 합성>
다음으로, 3구 플라스크에, 단계 1에서 얻어진 6-클로로-3-(2-메톡시나프탈렌-1-일)피라진-2-아민 2.18g, 탈수 테트라하이드로퓨란 63mL, 및 빙초산 84mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 플라스크를 -10℃까지 냉각시킨 후, 아질산 tert-뷰틸 2.8mL를 적하하고, 이 혼합물을 -10℃에서 30분 동안, 그리고 0℃에서 3시간 동안 교반하였다. 소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 현탁액에 물 250mL를 첨가하고 흡인 여과함으로써, 목적의 피라진 유도체(노르스름한 백색 분말)를 1.48g, 수율 77%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴(c-2)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00045
<단계 3: 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr)의 합성>
3구 플라스크에, 단계 2에서 얻어진 9-클로로나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진 1.48g, 3'-(4-다이벤조싸이오펜)-1,1'-바이페닐-3-보론산 3.41g, 2M 탄산 포타슘 수용액 8.8mL, 톨루엔 100mL, 및 에탄올 10mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 플라스크 내의 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기한 다음, 거기에 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드(약칭: Pd(PPh3)2Cl2) 0.84g을 첨가하였다. 이 혼합물을 80℃에서 18시간 동안 교반하여 반응시켰다.
소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 현탁액을 흡인 여과하여 물과 에탄올로 세정하였다. 얻어진 고체를 톨루엔에 용해시키고, 셀라이트, 알루미나, 및 셀라이트가 이 순서대로 적층된 여과 조제를 통하여 이 혼합물을 여과하고, 톨루엔과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 2.66g, 수율 82%로 얻었다.
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 2.64g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서는, 2.6Pa의 압력하, 아르곤 가스 유량 15mL/min으로 고체를 315℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 담황색 고체를 2.34g, 수율 89%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴(c-3)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00046
단계 3에서 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 7.47-7.51(m, 2H), 7.60-7.69(m, 5H), 7.79-7.89(m, 6H), 8.05(d, 1H), 8.10-8.11(m, 2H), 8.18-8.23(m, 3H), 8.53(s, 1H), 9.16(d, 1H), 9.32(s, 1H).
(실시예 5)
본 실시예에서는, 파장이 긴 광을 방출하는 게스트 재료를 사용한 발광 디바이스를 실시예 3에서 설명한 발광 디바이스와 비슷한 방법으로 제작한 경우에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서는 게스트 재료로서 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)])을 사용하였다. 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스의 디바이스 구조를 도 15에 도시하였고, 그 제작 방법은 실시예 2와 비슷하다.
본 실시예의 발광 디바이스에 사용한 재료의 화학식을 아래에 나타낸다. 발광 디바이스의 구체적인 구조를 아래의 표 24에 나타낸다.
Figure pct00047
Figure pct00048
또한 표 24의 PCBBi1BP는 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민의 약칭이고, 9mDBtBNfpr는 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진의 약칭이다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스 10 및 발광 디바이스 11의 동작 특성을 실온에서 측정하였다. 그 결과를 도 58 내지 도 61에 나타내었다.
표 25는 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
Figure pct00049
도 62는 2.5mA/cm2의 밀도로 전류를 각 발광 디바이스에 공급하였을 때의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 62에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스 10 및 11의 발광 스펙트럼은 각각 654nm 부근, 652nm 부근에 피크를 가지고, 이것은 발광층(913)에 포함되는 [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다. 외부 양자 효율의 측정 결과를 보면, 양쪽 발광 디바이스가 효율이 높다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 발광 디바이스에 대하여 신뢰성 시험을 수행하였다. 도 63은 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 것이다. 도 63에서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 한 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 디바이스의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 발광 디바이스를 3mA(75mA/cm2)의 정전류에서 구동하였다.
상술한 동작 특성의 결과에 따르면, 발광 디바이스 10 및 11의 수명(LT95)은 각각 235시간 및 252시간이었다. 발광 디바이스들은 75mA/cm2라는 높은 전류 밀도로 구동되지만, 발광 디바이스들 각각은 수명이 매우 길었다.
본 실시예에서 제작한 각 발광 디바이스의 발광층에 포함되는, PCBBiF와 9mDBtBPNfpr의 혼합 재료(들뜬 복합체가 형성될 때는 들뜬 복합체)의 TH(edge) 및 S'H(edge), 및 거기에 포함되는 게스트 재료([Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)])의 TD(edge)는 실시예 1과 비슷한 방법으로 얻었다. 그 결과를 표 26에 나타낸다. [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]의 TD(edge)는 1.953eV이다.
Figure pct00050
발광 디바이스 10 및 11 각각은 발광 효율이 높고 수명이 길다. 표 26의 결과에 따르면, 발광 디바이스 10 및 11 각각은 값(TH(edge)-TD(edge))이 0.07eV 이상 0.27eV 이하이고, 값(S'H(edge)-TH(edge))이 0.2eV 이상 0.5eV 이하라는 실시형태 1에 나타낸 식(1) 및 식(2)의 양쪽 조건을 만족하기 때문에 발광 디바이스 10 및 11 각각은 수명이 길다.
(참고 합성예 4)
본 실시예에서는, 실시예 5에서 사용한 유기 금속 착체인, 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)])의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]의 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pct00051
<단계 1: 5-(4-사이아노-2-메틸페닐)-2,3-비스(3,5-다이메틸페닐)피라진(약칭: Hdmdppr-mCP)의 합성>
먼저, 3구 플라스크에, 5,6-비스(3,5-다이메틸페닐)피라진-2-일 트라이플루오로메테인설폰산 1.97g, 4-사이아노-2-메틸페닐보론산 0.89g, 인산 삼포타슘 3.48g, 톨루엔 37mL, 및 물 3.7mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 플라스크 내의 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 거기에 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 0.042g 및 트리스(2,6-다이메톡시페닐)포스핀 0.082g을 첨가하고, 이 혼합물을 7시간 동안 환류하였다. 소정의 시간이 경과한 후, 톨루엔을 사용하여 추출을 수행하였다. 그 후, 전개 용매로서 헥세인:아세트산 에틸=5:1(체적비)을 사용한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 목적의 피라진 유도체 Hdmdppr-mCP(약칭)(백색 고체)를 1.16g, 수율 65%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(d-1)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00052
<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스{4,6-다이메틸-2-[5-(4-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-mCP)2Cl]2)의 합성>
다음으로 환류관이 설치된 가지형 플라스크에, 2-에톡시에탄올 15mL, 물 5mL, 상술한 단계 1에서 얻어진 Hdmdppr-mCP(약칭) 1.16g, 및 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Furuya Metal Co., Ltd. 제조) 0.42g을 넣고, 플라스크 내의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그 후, 이 혼합물에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 조사하여 반응을 일으켰다. 소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 잔류물을 메탄올을 사용하여 흡인 여과하고 세정함으로써 복핵(複核) 착체 [Ir(dmdppr-mCP)2Cl]2(주황갈색 고체) 1.12g을 수율 76%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴(d-2)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00053
<단계 3: [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]의 합성>
또한 환류관이 설치된 가지형 플라스크에, 2-에톡시에탄올 20mL, 상술한 단계 2에서 얻어진 복핵 착체인 [Ir(dmdppr-mCP)2Cl]2(약칭) 1.11g, 다이피발로일메테인(약칭: Hdpm) 0.29g, 및 탄산 소듐 0.56g을 넣고, 플라스크 내의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그 후, 이 혼합물에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 조사하여 반응을 일으켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔류물을 전개 용매로서 다이클로로메테인을 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하고 나서, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 유기 금속 착체 [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)] 0.60g을 암적색 고체로서 수율 48%로 얻었다.
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 암적색 고체 0.60g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서는, 2.6Pa의 압력하, 아르곤 가스 유량 10.5mL/min으로 고체를 315℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 암적색 고체를 0.48g, 수율 80%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴(d-3)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00054
또한 단계 3에서 얻어진 암적색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 64에 나타내었다. 이들 결과에 의하여, 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 금속 착체 [Ir(dmdppr-mCP)2(dpm)]가 얻어졌다는 것이 밝혀졌다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.91(s, 18H), 1.41(s, 6H), 1.94(s, 6H), 2.37(s, 12H), 2.45(s, 6H), 5.62(s, 1H), 6.48(s, 2H), 6.82(s, 2H), 7.19(s, 2H), 7.36(s, 4H), 7.49(d, 2H), 7.57(d, 2H), 7.60(s, 2H), 8.42(s, 2H).
(참고 합성예 5)
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 사용할 수 있는 유기 금속 착체인, 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(3-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)]의 합성 방법에 대하여 설명한다. [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)]의 구조를 아래에 나타낸다.
Figure pct00055
<단계 1: 5-(3-사이아노-2-메틸페닐)-2,3-비스(3,5-다이메틸페닐)피라진(약칭: Hdmdppr-m3CP)의 합성>
먼저, 3구 플라스크에, 5,6-비스(3,5-다이메틸페닐)피라진-2-일 트라이플루오로메테인설폰산 2.15g, 3-사이아노-2-메틸페닐보론산 0.95g, 인산 삼포타슘 3.76g, 톨루엔 40mL, 및 물 4.0mL를 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 플라스크 내의 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 거기에 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 0.045g 및 트리스(2,6-다이메톡시페닐)포스핀 0.087g을 첨가하고, 이 혼합물을 7.5시간 동안 환류하였다. 소정의 시간이 경과한 후, 톨루엔을 사용하여 추출을 수행하였다. 그 후, 전개 용매로서 헥세인:아세트산 에틸=5:1(체적비)을 사용한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여, 목적의 피라진 유도체 Hdmdppr-m3CP(약칭)(백색 고체)를 1.57g, 수율 80%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴(e-1)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00056
<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스{4,6-다이메틸-2-[5-(3-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m3CP)2Cl]2)의 합성>
다음으로, 환류관이 설치된 가지형 플라스크에, 2-에톡시에탄올 15mL, 물 5mL, 상술한 단계 1에서 얻어진 Hdmdppr-m3CP(약칭) 1.57g, 및 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Furuya Metal Co., Ltd. 제조) 0.57g을 넣고, 플라스크 내의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그 후, 이 혼합물에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 조사하여 반응을 일으켰다. 소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 잔류물을 메탄올을 사용하여 흡인 여과하고 세정함으로써 복핵 착체 [Ir(dmdppr-m3CP)2Cl]2(약칭)(적주황(reddish orange)색 고체) 1.44g을 수율 73%로 얻었다. 단계 2의 합성 스킴(e-2)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00057
<단계 3: 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(3-사이아노-2-메틸페닐)-3-(3,5-다이메틸페닐)-2-피라진일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)]의 합성>
또한 환류관이 설치된 가지형 플라스크에, 2-에톡시에탄올 20mL, 상술한 단계 2에서 얻어진 복핵 착체인 [Ir(dmdppr-m3CP)2Cl]2(약칭) 1.44g, 다이피발로일메테인(약칭: Hdpm) 0.39g, 및 탄산 소듐 0.74g을 넣고, 플라스크 내의 공기를 아르곤으로 치환하였다. 그 후, 이 혼합물에 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 조사하여 반응을 일으켰다. 용매를 증류 제거하고, 얻어진 잔류물을 전개 용매로서 다이클로로메테인을 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하고 나서, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)](약칭)(암적색 고체) 1.01g을 수율 61%로 얻었다. 트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 암적색 고체 0.96g을 정제하였다. 승화에 의한 정제에서는, 2.6Pa의 압력하, 아르곤 가스 유량 10.5mL/min으로 고체를 305℃에서 가열하였다. 승화에 의한 정제 후, 목적의 암적색 고체를 0.71g, 수율 74%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴(e-3)을 아래에 나타낸다.
Figure pct00058
또한 단계 3에서 얻어진 암적색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 65에 나타내었다. 이들 결과에 의하여, 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 금속 착체 [Ir(dmdppr-m3CP)2(dpm)]가 얻어졌다는 것이 밝혀졌다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.92(s, 18H), 1.42(s, 6H), 1.95(s, 6H), 2.37(s, 12H), 2.59(s, 6H), 5.64(s, 1H), 6.49(s, 2H), 6.83(s, 2H), 7.19(s, 2H), 7.34-7.40(m, 6H), 7.58(d, 2H), 7.70(d, 2H), 8.39(s, 2H).
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 103a, 103b: EL층, 104: 전하 발생층, 111, 111a, 111b: 정공 주입층, 112, 112a, 112b: 정공 수송층, 113, 113a, 113b: 발광층, 114, 114a, 114b: 전자 수송층, 115, 115a, 115b: 전자 주입층, 200R, 200G, 200B: 광학 거리, 201: 제 1 기판, 202: 트랜지스터(FET), 203R, 203G, 203B, 203W: 발광 디바이스, 204: EL층, 205: 제 2 기판, 206R, 206G, 206B: 컬러 필터, 206R', 206G', 206B': 컬러 필터, 207: 제 1 전극, 208: 제 2 전극, 209: 흑색층(블랙 매트릭스), 210R, 210G: 도전층, 301: 제 1 기판, 302: 화소부, 303: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 304a, 304b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 305: 실재, 306: 제 2 기판, 307: 리드 배선, 308: FPC, 309: FET, 310: FET, 311: FET, 312: FET, 313: 제 1 전극, 314: 절연체, 315: EL층, 316: 제 2 전극, 317: 발광 디바이스, 318: 공간, 900: 기판, 901: 제 1 전극, 902: EL층, 903: 제 2 전극, 911: 정공 주입층, 912: 정공 수송층, 913: 발광층, 914: 전자 수송층, 915: 전자 주입층, 4000: 조명 장치, 4001: 기판, 4002: 발광 디바이스, 4003: 기판, 4004: 제 1 전극, 4005: EL층, 4006: 제 2 전극, 4007: 전극, 4008: 전극, 4009: 보조 배선, 4010: 절연층, 4011: 밀봉 기판, 4012: 실재, 4013: 건조제, 4200: 조명 장치, 4201: 기판, 4202: 발광 디바이스, 4204: 제 1 전극, 4205: EL층, 4206: 제 2 전극, 4207: 전극, 4208: 전극, 4209: 보조 배선, 4210: 절연층, 4211: 밀봉 기판, 4212: 실재, 4213: 배리어막, 4214: 평탄화막, 5101: 라이트, 5102: 휠 커버, 5103: 도어, 5104: 표시부, 5105: 핸들, 5106: 변속 레버, 5107: 좌석, 5108: 백미러, 5109: 앞유리, 7000: 하우징, 7001: 표시부, 7002: 제 2 표시부, 7003: 스피커, 7004: LED 램프, 7005: 조작 키, 7006: 접속 단자, 7007: 센서, 7008: 마이크로폰, 7009: 스위치, 7010: 적외선 포트, 7011: 기록 매체 판독부, 7014: 안테나, 7015: 셔터 버튼, 7016: 수상부, 7022, 7023: 조작 버튼, 7024: 접속 단자, 7025: 밴드, 7026: 마이크로폰, 7029: 센서, 7030: 스피커, 7050: 아이콘, 7051, 7052, 7053, 7054: 정보, 7111: 리모트 컨트롤러, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시부, 9312: 표시 영역, 9313: 힌지, 9315: 하우징
본 출원은 2018년 9월 14일에 일본 특허청에 출원된 일련번호 2018-172929의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.

Claims (13)

  1. 발광 디바이스로서,
    한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함하고,
    T1 준위(TD(edge)) 및 T1 준위(TH(edge))는 식(1)을 만족하고:
    Figure pct00059

    S1 준위(S'H(edge))와 T1 준위(TH(edge))의 차이는 식(2)을 만족하고:
    Figure pct00060

    상기 T1 준위(TH(edge))는 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 T1 준위들 중 낮은 쪽을 나타내고,
    상기 T1 준위(TD(edge))는 상기 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출되는 T1 준위를 나타내고,
    상기 S1 준위(S'H(edge))는 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 S1 준위를 나타내는, 발광 디바이스.
  2. 발광 디바이스로서,
    한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 포함하고,
    T1 준위(TD(edge)) 및 T1 준위(TH(edge))는 식(3)을 만족하고:
    Figure pct00061

    S1 준위(S'H(edge))와 T1 준위(TH(edge))의 차이는 식(4)을 만족하고:
    Figure pct00062

    상기 T1 준위(TH(edge))는 상기 제 1 유기 화합물 및 상기 제 2 유기 화합물의 인광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 T1 준위들 중 낮은 쪽을 나타내고,
    상기 T1 준위(TD(edge))는 상기 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 흡수단으로부터 도출되는 T1 준위를 나타내고,
    상기 S1 준위(S'H(edge))는 상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물의 혼합 재료의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는 S1 준위를 나타내는, 발광 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 조합되어 들뜬 복합체를 형성하고,
    상기 S1 준위(S'H(edge))는 상기 들뜬 복합체의 형광 스펙트럼의 단파장 측의 발광단으로부터 도출되는, 발광 디바이스.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 π전자 부족형 헤테로방향족 화합물인, 발광 디바이스.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 피리딘 고리 구조, 다이아진 고리 구조, 또는 트라이아진 고리 구조를 가지는, 발광 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 유기 화합물은 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리가 축합된 구조를 가지는, 발광 디바이스.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 인광 물질인, 발광 디바이스.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 유기 화합물은 카바졸 유도체인, 발광 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 카바졸 유도체는 바이카바졸 유도체인, 발광 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 카바졸 유도체는 3,3'-바이카바졸 유도체인, 발광 디바이스.
  11. 발광 장치로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 발광 디바이스; 및
    FPC
    를 포함하는, 발광 장치.
  12. 전자 기기로서,
    제 11 항에 따른 발광 장치; 및
    마이크로폰, 카메라, 조작 버튼, 외부 접속부, 및 스피커 중 적어도 하나
    를 포함하는, 전자 기기.
  13. 조명 장치로서,
    제 1 항 또는 제 2 항에 따른 발광 디바이스; 및
    하우징 및 커버 중 적어도 하나
    를 포함하는, 조명 장치.
KR1020217004415A 2018-09-14 2019-08-27 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 KR20210058815A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018172929 2018-09-14
JPJP-P-2018-172929 2018-09-14
PCT/IB2019/057171 WO2020053689A1 (en) 2018-09-14 2019-08-27 Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210058815A true KR20210058815A (ko) 2021-05-24

Family

ID=69777483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217004415A KR20210058815A (ko) 2018-09-14 2019-08-27 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Country Status (6)

Country Link
JP (2) JP7537866B2 (ko)
KR (1) KR20210058815A (ko)
CN (2) CN118660478A (ko)
DE (1) DE112019004580T5 (ko)
TW (1) TWI834715B (ko)
WO (1) WO2020053689A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230143281A1 (en) * 2020-03-27 2023-05-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composition for light-emitting device, light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182699A (ja) 2004-02-13 2010-08-19 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101419810B1 (ko) * 2012-04-10 2014-07-15 서울대학교산학협력단 엑시플렉스를 형성하는 공동 호스트를 포함하는 유기 발광 소자
KR20140038886A (ko) 2012-09-21 2014-03-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
JP6595752B2 (ja) * 2014-11-04 2019-10-23 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
CN112457844B (zh) * 2014-12-29 2024-06-25 东进世美肯株式会社 新颖化合物及包含其的有机发光器件
WO2016108596A2 (ko) * 2014-12-29 2016-07-07 주식회사 동진쎄미켐 신규한 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
US10240085B2 (en) * 2015-08-27 2019-03-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film and organic light-emitting device including the same
WO2017055963A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting element, display device, electronic device, and lighting device
KR20180062290A (ko) * 2016-11-30 2018-06-08 엘지디스플레이 주식회사 유기 발광 소자 및 이를 이용한 유기 발광 표시 장치
KR102701648B1 (ko) * 2016-12-28 2024-09-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 표시 장치, 및 조명 장치
CN115696945A (zh) * 2017-03-16 2023-02-03 株式会社半导体能源研究所 发光装置
JP6646612B2 (ja) 2017-03-31 2020-02-14 株式会社奥村組 刃口推進工法
JP2019006763A (ja) * 2017-06-22 2019-01-17 株式会社半導体エネルギー研究所 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
KR20170078573A (ko) * 2017-06-26 2017-07-07 서울대학교산학협력단 유기발광소자
US20190031673A1 (en) * 2017-07-27 2019-01-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010182699A (ja) 2004-02-13 2010-08-19 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP7537866B2 (ja) 2024-08-21
CN112703616B (zh) 2024-06-28
JP2022174178A (ja) 2022-11-22
WO2020053689A1 (en) 2020-03-19
TWI834715B (zh) 2024-03-11
JP2020047921A (ja) 2020-03-26
TW202021168A (zh) 2020-06-01
CN118660478A (zh) 2024-09-17
JP7170930B1 (ja) 2022-11-14
CN112703616A (zh) 2021-04-23
US20210343965A1 (en) 2021-11-04
DE112019004580T5 (de) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6487103B1 (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP7531559B2 (ja) 発光素子
JP2017204639A (ja) 発光素子、表示装置、電子機器、及び照明装置
TWI826371B (zh) 有機化合物及發光元件
JP7441297B2 (ja) 混合材料
JP7354100B2 (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP7297758B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
KR20200143279A (ko) 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
JP2019189540A (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP2023179530A (ja) 蒸着用組成物
JP7170930B1 (ja) 発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置
WO2020136496A1 (ja) 有機化合物、発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置
JP2019127483A (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
US12120900B2 (en) Light-emitting device, light-emitting apparatus, electronic device, and lighting device
JP7498113B2 (ja) 有機化合物、発光デバイス、発光装置、電子機器、および照明装置
KR20220158733A (ko) 발광 디바이스용 조성물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal