KR20210100128A - 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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

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KR20210100128A
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아이리 우에다
노부하루 오사와
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 발광 효율을 종래보다 향상시키는 것이 가능한 신규 발광 디바이스를 제공한다. 근적외 영역의 발광을 나타내는 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 제 1 전극(반사 전극) 및 제 2 전극(반투과 반반사 전극) 중 한쪽 또는 양쪽 전극이 가시광 영역(400nm 이상 750nm 미만)의 광보다 근적외 영역의 광(예를 들어 850nm의 광)에 대하여 높은 반사율을 나타낸다.

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. 다만, 본 발명의 일 형태는 이들에 한정되지 않는다. 즉 본 발명의 일 형태는 물건, 방법, 제조 방법, 또는 구동 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다.
한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스(발광 소자 또는 유기 EL 소자라고도 함)는 박형 경량, 입력 신호에 대한 고속 응답성, 저소비 전력 등의 특성을 가지기 때문에, 이것이 적용된 디스플레이는 차세대 플랫 패널 디스플레이로서 주목을 받고 있다.
발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 각 전극으로부터 주입된 전자 및 정공이 EL층에서 재결합하여, EL층에 포함되는 발광 물질(유기 화합물)이 여기 상태가 되고, 그 여기 상태가 바닥 상태로 되돌아갈 때 발광한다. 또한 여기 상태의 종류로서는 단일항 여기 상태(S*)와 삼중항 여기 상태(T*)가 있고, 단일항 여기 상태로부터의 발광이 형광이라고, 그리고 삼중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다. 또한 발광 디바이스에서의 그들의 통계적인 생성 비율은 S*:T*=1:3인 것으로 생각된다. 발광 물질로부터 얻어지는 발광 스펙트럼은 그 발광 물질 특유의 것이고, 상이한 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 다양한 발광색의 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 디바이스에 관해서는 그 디바이스 특성을 향상시키기 위하여 디바이스 구조의 개량이나 재료 개발 등이 진행되고 있지만, 발광 디바이스의 발광 효율을 향상시키기 위해서는 발광 디바이스로부터의 광의 추출 효율을 향상시키는 것이 중요하다. 발광 디바이스로부터의 광의 추출 효율을 향상시키기 위하여 한 쌍의 전극 사이에서 광의 공진 효과를 이용한 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 채용하여, 특정 파장에서의 광 강도를 증가시키는 방법이 제안되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 특개2012-182127호
마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 반사 전극 및 반투과 반반사 전극에는 반사율이 높은 전극 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 양쪽 전극 사이의 EL층으로부터 발광하는 광이 일반적인 가시광 영역(400nm 내지 750nm 부근)의 광인 경우, 이들 반사율이 높은 재료를 사용하여 반사율을 더 높이기 위하여 막 두께를 두껍게 하면 광의 일부가 반투과 반반사 전극에 흡수되는 것으로 인한 손실이 커져, 발광 효율이 저하되는 문제가 생긴다. 그러므로 통상의 가시광 영역의 광을 발광시키는 발광 디바이스에서는 반투과 반반사 전극의 막 두께를 더 얇게 함으로써 고효율화를 도모해 왔다.
따라서 본 발명의 일 형태에서는 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 발광 효율을 종래보다 향상시키는 것이 가능한 신규 발광 디바이스를 제공한다. 또한 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 소자의 신뢰성을 높일 수 있는 신규 발광 디바이스를 제공한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 EL층으로부터 발광하는 광이 근적외 영역(750nm 내지 1000nm 부근)의 발광인 경우, 발광 디바이스의 전극에 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등의 반사율이 높은 재료를 사용하면, 반투과 반반사 전극의 막 두께를 두껍게 한 특정의 막 두께 범위에서 가시광 영역의 광보다 근적외 영역의 광에 대하여 높은 반사율을 나타내는 것을 시뮬레이션에 의하여 알 수 있었다. 또한 본 명세서 중에서 반사 전극은 가시광(400nm 이상 750nm 미만의 파장의 광) 또는 근적외광(750nm 이상 1000nm 이하의 파장의 광)에 대한 반사율이 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이고, 반투과 반반사 전극은 가시광 또는 근적외광에 대한 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하인 것으로 한다.
그러므로 근적외 영역의 발광을 나타내는 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 발광 디바이스의 반사 전극 또는 반사 전극과 반투과 반반사 전극 양쪽에 반사율이 높은 재료를 사용하고, 반투과 반반사 전극의 막 두께를 20nm 이상 60nm 이하로 함으로써 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 상기 범위에서 전극의 막 두께를 종래보다 두껍게 함으로써, 광의 흡수를 억제하며, 반사율이 높은 전극을 형성할 수 있고, 또한 막 두께를 두껍게 함에 따라 전극의 저항을 낮출 수 있어, 발광 효율이 높고, 또한 구동 전압이 저감된 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고, 제 1 전극은 반사 전극이고, 제 2 전극은 광(특히 근적외 영역(750nm 이상 1000nm 이하)의 광)의 투과 및 반사의 양쪽 기능을 가지는 반투과 반반사 전극이고, EL층으로부터 근적외 영역의 발광을 나타내고, 제 1 전극 및 제 2 전극 중 한쪽 또는 양쪽은 가시광 영역(400nm 이상 750nm 미만)의 광(예를 들어 500nm의 파장의 광)보다 근적외 영역의 광(예를 들어 850nm의 광)에 대하여 높은 반사율을 나타내는 발광 디바이스이다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고, 제 1 전극은 반사 전극이고, 제 2 전극은 광(특히 근적외 영역(750nm 이상 1000nm 이하)의 광)의 투과 및 반사의 양쪽 기능을 가지는 반투과 반반사 전극이고, EL층으로부터 근적외 영역의 발광을 나타내고, 제 1 전극 및 제 2 전극 중 한쪽 또는 양쪽은 가시광 영역(400nm 이상 750nm 미만)의 광(예를 들어 500nm의 파장의 광)보다 근적외 영역의 광(예를 들어 850nm의 광)에 대하여 높은 반사율을 나타내고, 제 2 전극은 20nm 이상 60nm 이하, 바람직하게는 30nm 이상 60nm 이하, 더 바람직하게는 40nm 이상 50nm 이하의 막 두께를 가지는 발광 디바이스이다.
또한 상기 각 구성에서 제 2 전극에 접하여 유기층을 가지고, 유기층은 1.7 이상의 굴절률을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서 상기 유기층의 막 두께는 80nm 이상 160nm 이하, 바람직하게는 80nm 이상 120nm 이하로 한다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고, 제 1 전극은 반사 전극이고, 제 2 전극은 반투과 반반사 전극이고, EL층은 근적외 영역(750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위)에 발광 피크를 나타내는 발광 물질을 가지고, EL층이 나타내는 광은 발광 물질의 발광 피크보다 장파장인 발광 디바이스이다.
또한 상기 각 구성에서 제 1 전극 또는 제 2 전극은 금(Au), 은(Ag), 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 구성에서 제 1 전극은 850nm의 파장의 광에 대하여 90% 이상의 반사율을 나타내는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 구성에서 제 2 전극은 850nm의 파장의 광에 대하여 90% 이상의 반사율을 나타내는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 구성에서 발광 물질은 인광 발광 물질인 것이 바람직하다.
또한 상기 각 구성에서 발광 물질은 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 금속 착체인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure pct00001
상기 일반식(G1)에서, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R1 내지 R4 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R5 내지 R9 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, X는 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리를 나타내고, n은 2 또는 3이고, L은 1가 음이온성 배위자(monoanionic ligand)를 나타낸다.
또한 본 발명의 일 형태는 상술한 발광 디바이스를 가지는 발광 장치뿐만 아니라 발광 디바이스나 발광 장치가 적용된 전자 기기(구체적으로는 발광 디바이스나 발광 장치와, 접속 단자, 또는 조작 키를 가지는 전자 기기) 및 조명 장치(구체적으로는 발광 디바이스나 발광 장치와, 하우징을 가지는 조명 장치)도 그 범주에 포함한다. 따라서 본 명세서 중에서의 발광 장치란 화상 표시 디바이스 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한 발광 장치에 커넥터, 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 혹은 발광 디바이스에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하여 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 발광 효율을 종래보다 향상시키는 것이 가능한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스에서 소자의 신뢰성을 높일 수 있는 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A), (B)는 발광 디바이스의 구조에 대하여 설명하는 도면이다.
도 2는 발광 디바이스의 구조에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은 전극 재료의 반사율의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 정면 방향으로 사출되는 EL 발광 스펙트럼의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 정면 방향으로 사출되는 EL 발광 스펙트럼의 광 추출 효율의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 정면 방향으로 사출되는 EL 발광 스펙트럼의 피크 강도의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A), (B)는 발광 장치에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8의 (A), (B), (C), (D), (E), (F), (G)는 전자 기기에 대하여 설명하는 도면이다.
도 9의 (A), (B), (C)는 전자 기기에 대하여 설명하는 도면이다.
도 10의 (A), (B)는 자동차에 대하여 설명하는 도면이다.
도 11의 (A), (B)는 조명 장치에 대하여 설명하는 도면이다.
도 12는 발광 디바이스에 대하여 설명하는 도면이다.
도 13은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 전류 밀도-방사 발산도 특성을 나타낸 도면이다.
도 14는 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 전압-전류 밀도 특성을 나타낸 도면이다.
도 15는 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면이다.
도 16은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 전압-방사 발산도 특성을 나타낸 도면이다.
도 17은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 분광 방사 휘도를 나타낸 도면이다.
도 18은 유기 금속 착체, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 발광 스펙트럼이다.
도 19는 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 시야각 의존성을 나타낸 도면이다.
도 20은 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 신뢰성 시험을 나타낸 도면이다.
아래에서, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어나지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 아래에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한 도면 등에 나타낸 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해하기 쉽게 하기 위하여 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않은 경우가 있다. 따라서 개시(開示)하는 발명은 도면 등에 나타낸 위치, 크기, 범위 등에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서 도면을 사용하여 발명의 구성을 설명하는 데 있어서, 같은 것을 가리키는 부호는 상이한 도면 간에서도 공통적으로 사용한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스에 대하여 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다. 또한 도 1과 도 2에서 사용되는 부호는 공통으로 한다.
<<발광 디바이스의 구조>>
도 1에는 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함한 EL층을 가지는 발광 디바이스의 일례를 나타내었다. 구체적으로는 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 EL층(103)이 끼워진 구조를 가진다. 또한 EL층(103)은 예를 들어 제 1 전극(101)을 양극으로 한 경우, 기능층으로서 정공(홀) 주입층(111), 정공(홀) 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)이 순차적으로 적층된 구조를 가진다.
또한 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스는 미소광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 가지고, 한 쌍의 전극 중 한쪽을 반사 전극, 다른 쪽을 반투과 반반사 전극으로 함으로써 반사를 반복하고, 전극 사이의 거리(캐비티 길이, 광로 길이라고도 함)에 상당하는 파장의 광을 증폭할 수 있는 구조가 되어 있다. 캐비티 길이는 EL층이나 전극의 두께를 조정함으로써 변화시킬 수 있다. 전극을 사용하여 캐비티 길이를 조정하는 경우에는, ITO 등의 투명 전극을 사용할 수 있다. EL층(103)으로 조정하는 경우에는 캐리어 수송층이나 캐리어 주입층의 두께를 조정함으로써 광로 길이를 제어할 수 있다.
발광 디바이스의 발광 방향에 대해서는 톱 이미션 구조이어도 되고, 보텀 이미션 구조이어도 된다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같은 톱 이미션 구조의 발광 디바이스에서는 제 1 전극(101)이 반사성을 가지고, 제 2 전극(102)이 광에 대한 투과성 및 반사성의 양쪽 기능을 가지는 반투과 반반사성을 가진다. 구체적으로는 제 1 전극(101)이 반사 전극이고, 전극의 가시광 또는 근적외광에 대한 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다. 또한 제 2 전극(102)은 반투과 반반사 전극이고, 전극의 가시광 또는 근적외광에 대한 반사율은 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이다. 또한 이들 전극은 모두 저항률을 1×10-2Ωcm 이하로 하는 것이 바람직하다. 따라서 제 1 전극(101)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 광학 거리와, 제 2 전극(102)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 광학 거리를 조정함으로써 발광층(113)으로부터 사출되는 원하는 광(파장)의 강도를 높일 수 있다. 또한 광의 추출 효율을 더 효과적으로 높이기 위하여 제 2 전극(102)(반투과 반반사 전극)에서의 상기 반사 전극에 대한 면과 반대쪽의 면에 분자량 300 이상 1200 이하의 유기 화합물층(유기 캡층)(105)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
발광 디바이스에서 제 2 전극(102)에 접하여 유기 캡층(105)을 제공함으로써 제 2 전극(102)과 공기 계면에서의 굴절률의 차이를 저감할 수 있어, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 유기 캡층(105)에는 분자량 300 이상 1200 이하의 유기 화합물층을 사용하면 좋다. 또한 도전성을 가지는 유기 재료인 것이 바람직하다. 제 2 전극(102)이 반투과 반반사 전극인 경우, 어느 정도의 투광성을 유지하기 위하여 막 두께를 얇게 할 필요가 있어 도전성이 악화될 경우가 있다. 그러므로 유기 캡층(105)에 도전성을 가지는 재료를 사용함으로써, 광 추출 효율을 향상시키면서 도전성을 확보하고, 발광 소자 제작의 수율을 향상시킬 수 있다. 또한 원하는 광의 파장 영역의 흡수가 적은 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다. 유기 캡층(105)에는 EL층(103)에 사용한 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 이 경우, EL층(103)을 성막한 성막 장치 또는 성막실에서 유기 캡층(105)을 성막할 수 있기 때문에, 유기 캡층(105)을 간편하게 성막할 수 있다.
또한 제 1 전극(101)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 광학 거리는 제 1 전극(101)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 거리와 굴절률의 곱으로 나타내어진다. 또한 제 2 전극(102)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 광학 거리는 제 2 전극(102)의 EL층(103)과의 계면(반사 영역)으로부터 발광층(113)(발광 영역)까지의 거리와 굴절률의 곱으로 나타내어진다.
그러므로 예를 들어 EL층(103)의 굴절률보다 제 1 전극(반사 전극)(101)의 굴절률이 작은 경우에는 제 1 전극(101)의 막 두께를, 제 1 전극(101)으로부터 제 2 전극(102)까지의 광학 거리가 mλ/2 근방(m은 자연수, λ는 원하는 광의 파장을 각각 나타냄)이 되도록 조정함으로써, 발광층(113)으로부터 사출되는 원하는 광(파장)의 강도를 높일 수 있다. 또한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115) 중 어느 하나의 층 또는 복수의 층의 두께를 조정함으로써, 발광층(113)이 나타내는 광 중, 원하는 광(파장)의 강도를 높일 수 있다.
또한 도 2의 구성과 별도로, 제 1 전극(101)을 반투과 반반사 전극으로 하고, 제 2 전극(102)을 반사 전극이 되도록 형성한, 보텀 이미션 구조의 발광 디바이스로 하여도 좋다.
<제 1 전극 및 제 2 전극>
본 발명의 일 형태인 발광 디바이스는 상술한 바와 같이 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 어느 한쪽이 반투과 반반사 전극이고, 다른 쪽이 반사 전극인 구성을 가지는 것이 높은 발광 효율을 얻는 데 바람직하다.
이와 같은 양쪽 전극의 기능을 만족시킬 수 있다면, 이하에 나타내는 재료를 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, In-W-Zn 산화물을 들 수 있다. 그 외에 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), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그리고 그래핀 등을 사용할 수 있다.
상술한 재료 중, 반사율이 높은 재료인 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 및 알루미늄(Al)에 대하여, 광의 파장에 대하여 반사율이 어떤 거동을 나타내는지 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3의 결과로부터 파장이 상이한 광에 대하여 은(Ag)의 반사율은 거의 영향을 받지 않고 높은 반사율을 나타내지만, 750nm 미만인 가시광 영역(400nm 내지 750nm 부근)의 광과 비교하여 750nm 이상의 근적외 영역(750nm 내지 1000nm 부근)의 광에 대하여 더 높은 반사율을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 금(Au)이나 구리(Cu)는 750nm 미만인 가시광 영역(400nm 내지 750nm 부근)의 광에 대해서는 낮은 반사율을 나타내지만, 750nm 이상의 근적외 영역(750nm 내지 1000nm 부근)의 광에 대해서는 높은 반사율을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 발광 디바이스의 반사 전극용 재료로서 흔히 사용되는 알루미늄(Al)은 가시광 영역의 광에 대하여 높은 반사율을 나타내지만, 750nm 이상의 장파장의 광, 즉 근적외 영역의 광에 대하여 반사율이 저하된다는 결과가 얻어졌다.
따라서 발광 디바이스의 발광층(113)으로부터 사출되는 광의 파장이 750nm 이상의 장파장의 광인 경우에, 반사 전극 또는 반투과 반반사 전극의 전극 재료로서 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 이들 전극 재료는 500nm의 파장의 광보다 850nm의 파장의 광에 대하여 높은 반사율을 나타내어 바람직하다. 또한 이들 전극 재료는 850nm의 파장에서 90% 이상의 반사율을 나타내어 바람직하다.
여기서 도 2에 나타낸 톱 이미션 구조를 가지는 발광 디바이스 0을 모델로 하고, 반투과 반반사 전극인 제 2 전극(102)의 막 두께 변화에 따른, 정면 방향으로 사출되는 EL 발광 스펙트럼의 변화에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 결과를 도 4에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 0의 소자 구조를 다음의 표 1에 나타낸다. 또한 발광 디바이스 0의 발광층(113)은 발광 물질로서 유기 금속 착체, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]를 가지기 때문에, 발광층(113)으로부터 얻어지는 광은 [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 발광에서 유래하지만, 제 2 전극(102)의 막 두께 변화에 따라 광학 조정이 필요하기 때문에 파장이 800nm 부근의 발광 강도가 최대가 되도록 정공 주입층(111), 전자 주입층(115), 및 유기 캡층(105)의 막 두께에 대해서는 적절히 조정하였다.
[표 1]
Figure pct00002
도 4에 나타낸 결과로부터 발광 디바이스 0에서 제 2 전극(102)의 막 두께에 따라 광학 조정을 수행한 결과, 제 2 전극(102)의 막 두께를 40nm로 하였을 때, 파장이 800nm 부근인 EL 발광 스펙트럼의 발광 피크 강도가 최댓값을 나타내고, 또한 제 2 전극(102)의 막 두께를 30nm 이상 60nm 이하로 하였을 때, 협선화(狹線化)된 EL 발광 스펙트럼이 얻어졌다. 또한 도 4에 나타낸 시뮬레이션의 파장 범위에서의 정면 방향의 EL 발광 스펙트럼의 면적과 제 2 전극(102)의 막 두께의 관계를 도 5에 나타내었다. 이 결과, 제 2 전극(102)의 막 두께가 20nm 이상 40nm 이하의 범위에서 정면에서의 광의 총량이 극댓값을 나타내는 결과가 얻어졌다. 또한 도 4에 나타낸 시뮬레이션의 파장 범위에서의 정면 방향의 EL 발광 스펙트럼의 피크 강도와 제 2 전극(102)의 막 두께의 관계를 도 6에 나타내었다. 이 결과, 제 2 전극(102)의 막 두께가 20nm 이상 60nm 이하의 범위에서 정면에서의 EL 발광 스펙트럼의 피크 강도가 극댓값을 나타내는 결과가 얻어졌다. 따라서 제 2 전극(102)의 막 두께는 바람직하게는 20nm 이상 60nm 이하, 더 바람직하게는 30nm 이상 60nm 이하, 더욱 바람직하게는 30nm 이상 50nm 이하이다.
또한 본 시뮬레이션 결과를 보면, 사출되는 광의 파장이 750nm 이상의 광인 경우에 유기 캡층(105)의 막 두께는 80nm 이상 160nm 이하가 바람직하고, 더 바람직하게는 80nm 이상 120nm 이하인 것을 알 수 있었다.
또한 이들 전극의 제작에는 스퍼터링법이나 진공 증착법을 사용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(111)은 양극인 제 1 전극(101)으로부터 EL층(103)에 정공(홀)을 주입하는 층이고, 유기 억셉터 재료나 정공 주입성이 높은 재료를 포함한 층이다.
유기 억셉터 재료는 그 LUMO 준위의 값과 HOMO 준위의 값이 가까운 다른 유기 화합물과의 사이에서 전하 분리시킴으로써 상기 유기 화합물에 정공(홀)을 발생시킬 수 있는 재료이다. 따라서 유기 억셉터 재료로서는, 퀴노다이메테인 유도체, 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 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), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ) 등을 사용할 수 있다. 또한 유기 억셉터 재료 중에서도 특히 HAT-CN은 억셉터성이 높고, 열에 대하여 막질이 안정적이기 때문에 바람직하다. 그 외에도, [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 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], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 사용할 수 있다.
또한 정공 주입성이 높은 재료로서는 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 이 외에는, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(약칭: CuPC) 등의 프탈로사이아닌계 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 재료 이외에, 저분자 화합물인 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), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)인 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), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다. 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자계 화합물 등을 사용할 수도 있다.
또한 정공 주입성이 높은 재료로서는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다. 이 경우 억셉터성 재료에 의하여 정공 수송성 재료로부터 전자가 추출되어 정공 주입층(111)에서 정공이 발생되고, 정공 수송층(112)을 통하여 발광층(113)에 정공이 주입된다. 또한 정공 주입층(111)은 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료로 이루어지는 단층으로 형성하여도 좋지만, 정공 수송성 재료를 포함하는 층과 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 층을 적층하여 형성하여도 좋다.
또한 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이 바람직하다. 또한 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용할 수 있다.
정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다. 또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물로서는 방향족 아민 골격을 가지는 방향족 아민 화합물(트라이아릴아민 골격을 가짐), 카바졸 골격을 가지는 카바졸 화합물(트라이아릴아민 골격을 가지지 않음), 싸이오펜 화합물(싸이오펜 골격을 가지는 화합물), 또는 퓨란 화합물(퓨란 골격을 가지는 화합물) 등을 들 수 있다.
또한 상기 방향족 아민 화합물로서는 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), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다.
또한 카바졸릴기를 가지는 방향족 아민 화합물로서는 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-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아민(약칭: PCBFF), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-아민(약칭: PCBNBSF), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBNBF), 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), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA) 등을 들 수 있다.
또한 상기 카바졸 화합물(트라이아릴아민 골격을 가지지 않음)로서는 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), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등을 들 수 있다. 또한 바이카바졸 유도체(예를 들어, 3,3'-바이카바졸 유도체)인 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 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) 등을 들 수 있다.
또한 상기 싸이오펜 화합물(싸이오펜 골격을 가지는 화합물)로서는 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등을 들 수 있다.
또한 상기 퓨란 화합물(퓨란 골격을 가지는 화합물)로서는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 들 수 있다.
그 외에도 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), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 정공 수송성 재료로서 사용할 수 있다.
다만 정공 수송성 재료는 상술한 것에 한정되지 않고, 공지의 다양한 재료 중 1종류 또는 복수 종류의 조합을 정공 수송성 재료로서 사용하여도 좋다.
정공 주입층(111)에 사용되는 억셉터성 재료로서는, 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 산화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄을 들 수 있다. 이 중에서도, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 특히 바람직하다. 그 외에 상술한 유기 억셉터를 사용할 수도 있다.
또한 정공 주입층(111)은 공지의 다양한 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있고, 예를 들어 진공 증착법을 사용하여 형성할 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 의하여 제 1 전극(101)으로부터 주입된 정공을 발광층(113)에 수송하는 층이다. 또한 정공 수송층(112)은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 따라서 정공 수송층(112)에는 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료를 사용할 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)과 발광층(113)에 같은 유기 화합물을 사용함으로써, 홀이 정공 수송층(112)으로부터 발광층(113)으로 효율적으로 수송되기 때문이다.
<발광층>
발광층(113)은 발광 물질(유기 화합물)을 포함하는 층이다. 또한 발광층(113)에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 특별히 한정은 없고, 단일항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질(예를 들어 형광 발광 물질), 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질(예를 들어 인광 발광 물질이나 TADF 재료 등)을 사용할 수 있다. 다만 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스에서 EL층으로부터 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 광을 나타내는 경우에는 발광층에는 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 유기 화합물(유기 금속 착체 등)을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 프탈로사이아닌 화합물(중심 금속: 알루미늄, 아연 등), 나프탈로사이아닌 화합물, 다이싸이올렌 화합물(중심 금속: 니켈), 퀴논계 화합물, 디이이모늄계 화합물, 아조계 화합물 등을 사용할 수도 있다.
또한 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 유기 금속 착체의 일례로서는 예를 들어 다음의 일반식으로 나타내어지는 유기 금속 착체를 들 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00003
일반식(G1)에서, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R1 내지 R4 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R5 내지 R9 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, X는 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리를 나타내고, n은 2 또는 3이고, L은 1가 음이온성 배위자를 나타낸다.
일반식(G1)에서 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기, 2,3-다이메틸뷰틸기 등을 들 수 있다.
일반식(G1)에서 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 들 수 있다. 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기로서는 상술한 것을 원용할 수 있다.
1가 음이온성 배위자로서는, β-다이케톤 구조를 가지는 1가 음이온성 2좌 킬레이트 배위자, 카복실기를 가지는 1가 음이온성 2좌 킬레이트 배위자, 페놀성 수산기를 가지는 1가 음이온성 2좌 킬레이트 배위자, 2개의 배위 원소가 모두 질소인 1가 음이온성 2좌 킬레이트 배위자, 사이클로메탈화에 의하여 이리듐과 금속-탄소 결합을 형성하는 2좌 배위자 등을 들 수 있다.
1가 음이온성 배위자는 일반식(L1) 내지 일반식(L8) 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pct00004
일반식(L1) 내지 일반식(L8)에서 R51 내지 R89는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 할로제노기, 바이닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬싸이오기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 13의 아릴기를 나타내고, A1 내지 A13은 각각 독립적으로 질소, 수소와 결합되는 sp2 혼성 탄소, 또는 치환기를 가지는 sp2 혼성 탄소를 나타내고, 상기 치환기는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 할로제노기, 탄소수 1 내지 6의 할로알킬기, 및 페닐기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 구체적인 예로서는 구조식(100) 내지 구조식(107)에 나타낸 유기 금속 착체를 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 4]
Figure pct00005
또한 발광층(113)에는 상기 이외의 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광 물질(게스트 재료) 및 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료 등)을 가진다. 다만, 여기서 사용하는 유기 화합물(호스트 재료 등)에는 발광 물질(게스트 재료)의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료 등)로서는 상술한 정공 수송층(112)에 사용할 수 있는 정공 수송성 재료나 후술하는 전자 수송층(114)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료 등의 유기 화합물을 들 수 있다.
또한 발광층(113)에서 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물, 및 발광 물질을 가지는 구성으로 하는 경우에서 제 1 유기 화합물로서 전자 수송성 재료를 사용하고, 제 2 유기 화합물로서 정공 수송성 재료를 사용하고, 발광 물질로서 인광 발광 물질, 형광 발광 물질, 또는 TADF 재료 등을 사용할 수 있다. 또한 이와 같은 구성의 경우, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물이 들뜬 복합체를 형성하는 조합인 것이 바람직하다.
또한 발광층(113)의 구성으로서는 상이한 발광 물질을 포함한 복수의 발광층을 가짐으로써 상이한 발광색을 나타내는 구성(예를 들어 보색의 관계에 있는 발광색을 조합하여 얻어지는 백색 발광)으로 하여도 좋다. 그 외에, 하나의 발광층이 상이한 발광 물질을 복수로 가지는 구성으로 하여도 좋다.
또한 발광층(113)에 사용할 수 있는 발광 물질로서는 예를 들어 다음과 같은 것을 들 수 있다.
우선 단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 발광 물질)을 들 수 있다.
단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질인 형광 발광 물질로서는, 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등을 들 수 있다. 특히 피렌 유도체는 발광 양자 수율이 높아 바람직하다. 피렌 유도체의 구체적인 예로서는 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), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다.
그 외에도, 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), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA) 등을 사용할 수 있다.
또한 발광층(113)에 사용할 수 있는 단일항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질(형광 발광 물질)로서는 상술한 가시광 영역에 발광색(발광 피크)을 나타내는 형광 발광 물질에 한정되지 않고, 근적외광 영역의 일부에 발광색(발광 피크)을 나타내는 형광 발광 물질(예를 들어, 적색의 발광을 나타내는 800nm 이상 950nm 이하의 재료)을 사용할 수도 있다.
다음으로 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는 예를 들어 인광을 발하는 물질(인광 발광 물질)이나 열 활성화 지연 형광을 나타내는 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료를 들 수 있다.
우선 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질인 인광 발광 물질로서는 예를 들어 유기 금속 착체, 금속 착체(백금 착체), 희토류 금속 착체 등을 들 수 있다. 이들은 물질마다 다른 발광색(발광 피크)을 나타내기 때문에 필요에 따라 적절히 선택하여 사용한다. 또한 인광 발광 물질 중, 가시광 영역에 발광색(발광 피크)을 나타내는 재료로서는 이하에 나타내는 재료를 들 수 있다.
청색 또는 녹색을 나타내고, 발광 스펙트럼의 피크 파장이 450nm 이상 570nm 이하(예를 들어 청색의 경우에는 450nm 이상 495nm 이하, 녹색의 경우에는 495nm 이상 570nm 이하가 바람직함)인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 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]), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPr5btz)3]) 등의 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]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등의 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등의 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등의 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체 등이 있다.
녹색, 황록색, 또는 황색을 나타내고 발광 스펙트럼의 피크 파장이 495nm 이상 590nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다(예를 들어 녹색의 경우에는 495nm 이상 570nm 이하, 황록색의 경우에는 530nm 이상 570nm 이하, 황색의 경우에는 570nm 이상 590nm 이하가 바람직함).
예를 들어 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)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등의 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등의 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 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)]), 비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC], [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(약칭: [Ir(ppy)2(mdppy)]) 등의 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)]), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]) 등의 유기 금속 착체 외에 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체를 들 수 있다.
황색, 주황색, 또는 적색을 나타내고, 발광 스펙트럼의 피크 파장이 570nm 이상 750nm 이하인 인광 발광 물질로서는 다음과 같은 물질을 들 수 있다(예를 들어 황색의 경우에는 570nm 이상 590nm 이하, 주황색의 경우에는 590nm 이상 620nm 이하, 적색의 경우에는 600nm 이상 750nm 이하가 바람직함).
예를 들어, (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)]), (다이피발로일메타네이토)비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등의 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)]), 비스{4,6-다이메틸-2-[5-(5-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-m5CP)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)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등의 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)]), 비스[4,6-다이메틸-2-(2-퀴놀린일-κN)페닐-κC](2,4-펜테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpqn)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: [PtOEP]) 등의 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 있다.
다음으로 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질인 TADF 재료로서는 이하에 나타내는 재료를 사용할 수 있다. 또한 TADF 재료란 삼중항 여기 상태를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 여기 상태로 업 컨버트(역 항간 교차)할 수 있고, 단일항 여기 상태로부터의 발광(형광)을 효율적으로 나타내는 재료를 말한다. 또한 열 활성화 지연 형광이 효율적으로 얻어지는 조건으로서는 삼중항 여기 준위와 단일항 여기 준위의 에너지 차이가 0eV 이상 0.2eV 이하, 바람직하게는 0eV 이상 0.1eV 이하인 것을 들 수 있다. 또한 TADF 재료에서의 지연 형광이란 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 현저히 긴 발광을 말한다. 그 수명은 1×10-6초 이상, 바람직하게는 1×10-3초 이상이다.
TADF 재료의 구체적인 예로서는 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등이 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린이 있다. 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(약칭: SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(약칭: PtCl2OEP) 등이 있다.
그 외에도, 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), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 복소 고리 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 도너성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 억셉터성이 모두 강해지고, 단일항 여기 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
발광층(113)에서 상술한 바와 같은 발광 물질(단일항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질(예를 들어, 형광 발광 물질), 또는 삼중항 여기 에너지를 가시광 영역의 발광으로 변환하는 발광 물질(예를 들어, 인광 발광 물질이나 TADF 재료 등))을 사용한 경우, 이들 발광 물질(유기 화합물)에 더한 조합이 바람직하다는 관점에서 이하에 나타내는 유기 화합물(상기와 일부 중복됨)을 사용하는 것이 바람직하다.
우선 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우, 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물 등의 유기 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다.
구체적인 예로서는 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-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA), 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, 5,12-비스(바이페닐-2-일)테트라센 등을 들 수 있다.
또한 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 발광 물질의 삼중항 여기 에너지(바닥 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)보다 삼중항 여기 에너지가 큰 유기 화합물과 조합하는 것이 바람직하다. 또한 이와 같은 유기 화합물 외에, 상술한 정공 수송성이 높은 유기 화합물(제 2 유기 화합물)과, 전자 수송성이 높은 유기 화합물(제 1 유기 화합물)을 조합하여 사용하여도 좋다.
또한 이와 같은 유기 화합물 외에도, 들뜬 복합체를 형성할 수 있는 복수의 유기 화합물(예를 들어, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물, 제 1 호스트 재료 및 제 2 호스트 재료, 또는 호스트 재료 및 어시스트 재료 등)을 사용하여도 좋다. 또한 복수의 유기 화합물을 사용하여 들뜬 복합체를 형성시키는 경우에는 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합함으로써 효율적으로 들뜬 복합체를 형성할 수 있어 바람직하다. 또한 인광 발광 물질과 들뜬 복합체가 발광층에 포함되는 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 효율적으로 수행할 수 있어 발광 효율을 높일 수 있다. 또한 형광 발광 물질과 들뜬 복합체가 발광층에 포함되는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기 재료는 저분자 재료나 고분자 재료와 조합하여 사용하여도 좋다. 고분자 재료로서 구체적으로는 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등을 들 수 있다. 또한 성막에는 공지의 방법(진공 증착법이나 도포법이나 인쇄법 등)을 적절히 사용할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(114)은 후술하는 전자 주입층(115)에 의하여 제 2 전극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(113)에 수송하는 층이다. 또한 전자 수송층(114)은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송층(114)에 사용되는 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이 바람직하다. 또한 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송층(114, 114a, 114b)은 단층으로도 기능하지만, 필요에 따라 2층 이상의 적층 구조로 함으로써 디바이스 특성을 향상시킬 수도 있다.
전자 수송층(114)에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료가 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물로서는 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리로서 벤젠 고리가 축합된 벤조퓨로다이아진 골격을 가지는 화합물, 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리로서 나프틸 고리가 축합된 나프토퓨로다이아진 골격을 가지는 화합물, 퓨로다이아진 골격의 퓨란 고리에 방향족 고리로서 페난트로 고리가 축합된 페난트로퓨로다이아진 골격을 가지는 화합물, 티에노다이아진 골격의 티에노 고리에 방향족 고리로서 벤젠 고리가 축합된 벤조티에노다이아진 골격을 가지는 화합물, 티에노다이아진 골격의 티에노 고리에 방향족 고리로서 나프틸 고리가 축합된 나프토티에노다이아진 골격을 가지는 화합물, 티에노다이아진 골격의 티에노 고리에 방향족 고리로서 페난트로 고리가 축합된 페난트로티에노다이아진 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 그 외에도 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 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, 그리고 질소 함유 헤테로 방향족 화합물 등을 들 수 있다.
또한 전자 수송성 재료로서는 9-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr), 9-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9PCCzNfpr), 9-[3-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mPCCzPNfpr), 9-[3-(9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mPCCzPNfpr-02), 10-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10mDBtBPNfpr), 10-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10PCCzNfpr), 12-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 12mDBtBPPnfpr), 9-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pPCCzPNfpr), 9-[4-(9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9pPCCzPNfpr-02), 9-[3'-(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mBnfBPNfpr), 9-[3'-(6-페닐다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr-02), 9-{3-[6-(9,9-다이메틸플루오렌-2-일)다이벤조싸이오펜-4-일]페닐}나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mFDBtPNfpr), 11-(3-나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진-9-일-페닐)-12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸(약칭: 9mIcz(II)PNfpr), 3-나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진-9-일-N,N-다이페닐벤젠아민(약칭: 9mTPANfpr), 10-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10mPCCzPNfpr), 11-[(3'-다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 11mDBtBPPnfpr), 10-[3-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 10pPCCzPNfpr), 9-[3-(7H-다이벤조[c,g]카바졸-7-일)페닐]나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mcgDBCzPNfpr), 9-{3'-[6-(바이페닐-3-일)다이벤조싸이오펜-4-일]바이페닐-3-일}나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr-03), 9-{3'-[6-(바이페닐-4-일)다이벤조싸이오펜-4-일]바이페닐-3-일}나프토[1',2':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 9mDBtBPNfpr-04), 11-[3'-(6-페닐다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]페난트로[9',10':4,5]퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 11mDBtBPPnfpr-02) 등을 들 수 있다.
또한 4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-8-(나프탈렌-2-일)-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8βN-4mDBtPBfpm), 8-(1,1'-바이페닐-4-일)-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8BP-4mDBtPBfpm), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4,8mDBtP2Bfpm), 8-[(2,2'-바이나프탈렌)-6-일]-4-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐-[1]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8(βN2)-4mDBtPBfpm), 3,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조퓨로[2,3-b]피라진(약칭: 3,8mDBtP2Bfpr), 8-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)(1,1'-바이페닐-3-일)]나프토[1',2':4,5]퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 8mDBtBPNfpm) 등을 사용할 수도 있다.
또한 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), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조싸이아졸레이토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸 골격 또는 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등을 사용할 수도 있다.
또한 2-(4-바이페닐일)-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) 등의 옥사다이아졸 유도체, 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-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) 등의 이미다졸 유도체(벤즈이미다졸 유도체를 포함함)나, 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 옥사졸 유도체, 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen) 등의 페난트롤린 유도체, 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, 또는 다이벤조퀴녹살린 유도체, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 유도체, 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), PCCzPTzn-02, 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 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), 2-{3-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mDBtBPTzn) 등의 트라이아진 유도체를 사용할 수 있다.
또한 PPy, PF-Py, PF-BPy 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
<전자 주입층>
전자 주입층(115)은 음극(102)으로부터의 전자의 주입 효율을 높이기 위한 층이고, 음극(102)의 재료의 일 함수의 값과, 전자 주입층(115)에 사용하는 재료의 LUMO 준위의 값을 비교하였을 때 그 차이가 작은(0.5eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 전자 주입층(115)에는 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-피리디놀레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 탄산 세슘 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀(ErF3)과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다.
또한 도 1의 (B)에 나타낸 발광 디바이스와 같이, 2개의 EL층(103a, 103b) 사이에 전하 발생층(104)을 제공함으로써 복수의 EL층이 한 쌍의 전극 사이에 적층된 구조(탠덤 구조라고도 함)로 할 수도 있다. 또한 본 실시형태에서, 도 8의 (A)에서 설명하는 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115) 각각의 기능이나 사용되는 재료는 도 8의 (B)에서 설명하는 정공 주입층(111a, 111b), 정공 수송층(112a, 112b), 발광층(113a, 113b), 전자 수송층(114a, 114b), 전자 주입층(115a, 115b) 각각과 같다.
<전하 발생층>
또한 도 1의 (B)의 발광 디바이스에서 전하 발생층(104)은 제 1 전극(양극)(101)과 제 2 전극(음극)(102) 사이에 전압이 인가되었을 때, EL층(103a)에 전자를 주입하고 EL층(103b)에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 또한 전하 발생층(104)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한 이들 양쪽 구성이 적층되어도 좋다. 또한 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(104)을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전하 발생층(104)에서 정공 수송성 재료에 전자 수용체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 정공 수송성 재료로서는 본 실시형태에서 설명한 재료를 사용할 수 있다. 또한 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄 등을 들 수 있다.
또한 전하 발생층(104)에서, 전자 수송성 재료에 전자 공여체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 전자 수송성 재료로서는 본 실시형태에서 설명한 재료를 사용할 수 있다. 또한 전자 공여체로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 원소 주기율표의 2족 및 13족에 속하는 금속 및 그 산화물, 또는 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 테트라싸이아나프타센 등의 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한 도 1의 (B)에서는, EL층(103)이 2층 적층된 구성을 나타내었지만, 상이한 EL층 사이에 전하 발생층을 제공함으로써 3층 이상의 EL층의 적층 구조로 하여도 좋다. 또한 EL층(103, 103a, 103b)에 포함되는 발광층(113(113a, 113b))은 각각 발광 물질이나 복수의 물질이 적절히 조합된 것을 가지고, 원하는 발광색을 나타내는 형광 발광이나 인광 발광을 얻을 수 있는 구성으로 할 수 있다. 또한 발광층(113(113a, 113b))을 복수로 가지는 경우에는 각 발광층의 발광색이 상이한 구성으로 하여도 좋다. 또한 이 경우, 적층된 각 발광층에 사용되는 발광 물질이나 기타 물질로서는 각각 상이한 재료를 사용하면 좋다. 예를 들어 발광층(113a)을 청색, 발광층(113b)을 적색, 녹색, 및 황색 중 어느 것으로 할 수 있지만, 발광층(113a)을 적색, 발광층(113b)을 청색, 녹색, 및 황색 중 어느 것으로 할 수도 있다. 또한 EL층이 3층 이상 적층된 구조를 가지는 경우에는, 첫 번째 층의 EL층의 발광층(113a)을 청색, 두 번째 층의 EL층의 발광층(113b)을 적색, 녹색, 및 황색 중 어느 것, 세 번째 층의 EL층의 발광층을 청색으로 할 수 있고, 이 외 첫 번째 층의 EL층의 발광층(113a)을 적색, 두 번째 층의 EL층의 발광층(113b)을 청색, 녹색, 및 황색 중 어느 것, 세 번째 층의 EL층의 발광층을 적색으로 할 수도 있다. 또한 복수의 발광색의 휘도나 특성을 고려하여, 이 외의 발광색의 조합을 적절히 사용할 수 있다.
<기판>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스는 다양한 기판 위에 형성할 수 있다. 또한 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 기판의 일례로서는 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스강 기판, 스테인리스강 포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐 포일을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등을 들 수 있다.
또한 유리 기판의 일례로서는 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다석회 유리 등을 들 수 있다. 또한 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱, 아크릴 수지 등의 합성 수지, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화바이닐, 또는 폴리염화바이닐, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드 수지, 에폭시 수지, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스나, 스핀 코팅법이나 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법을 사용하는 경우에는, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학 증착법(CVD법) 등을 사용할 수 있다. 특히 발광 디바이스의 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층(111, 111a, 111b), 정공 수송층(112, 112a, 112b), 발광층(113, 113a, 113b), 전자 수송층(114, 114a, 114b), 전자 주입층(115, 115a, 115b), 및 전하 발생층(104, 104a, 104b))은 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소(철판 인쇄)법, 그라비어법, 마이크로 콘택트법, 나노임프린트법 등) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스용 조성물을 사용하여, 상술한 발광 디바이스의 EL층에 포함되는 기능층을 형성하는 경우에는 증착법을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어 발광층(113, 113a, 113b)의 형성에 3종류의 재료(발광 물질, 제 1 유기 화합물, 제 2 유기 화합물)를 사용하는 경우, 증착하는 재료와 같은 개수(이 경우에는 3개)의 증착원을 사용하고, 각각의 증착원에 제 1 유기 화합물(401), 제 2 유기 화합물(402), 및 발광 물질(403)을 제공하여 공증착을 수행함으로써 기판(400) 표면에 3종류의 증착 재료의 혼합막인 발광층(113, 113a, 113b)을 형성하지만, 상기 3종류의 재료 중, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 혼합하여 이루어지는 발광 디바이스용 조성물을 사용하는 경우에는 발광층(113, 113a, 113b)의 형성에 사용하는 재료가 3종류이어도, 2종류의 증착원을 사용하고 각각의 증착원에 발광 디바이스용 조성물(404) 및 광 물질(405)을 제공하여 공증착을 수행함으로써 3종류의 증착원을 사용하여 형성된 혼합막과 같은 혼합막인 발광층(113, 113a, 113b)을 형성할 수 있다.
다만 상기 발광 디바이스용 조성물은 실시형태 1에 나타낸 바와 같이 특정의 분자 구조를 가지는 화합물을 혼합함으로써 얻어지기 때문에 불특정의 화합물을 복수로 혼합하여 하나의 증착원에 제공하여 증착시켜도, 화합물마다 다른 증착원에 제공하여 공증착을 수행한 경우와 같은 정도의 막질을 얻는 것은 어렵다. 예를 들어 혼합 재료의 일부가 먼저 증착되는 등의 이유로 조성에 변화가 생기거나, 형성되는 막의 막질(조성이나 막 두께 등)이 원하는 상태로 얻어지지 않는다 등의 문제가 생긴다. 또한 양산 공정에서도 장치의 사양이 복잡해지거나 유지 보수가 더 번거로워지는 등의 문제도 생긴다.
이와 같이 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스용 조성물을 EL층의 일부, 또는 발광층에 사용하면 발광 디바이스의 디바이스 특성이나 신뢰성을 유지하면서 생산성이 높은 발광 디바이스를 제작할 수 있어 바람직하다고 말할 수 있다.
또한 본 실시형태에서 설명한 발광 디바이스의 EL층(103, 103a, 103b)을 구성하는 각 기능층(정공 주입층(111, 111a, 111b), 정공 수송층(112, 112a, 112b), 발광층(113, 113a, 113b, 113c), 전자 수송층(114, 114a, 114b), 전자 주입층(115, 115a, 115b)이나, 전하 발생층(104, 104a, 104b))은 상술한 재료에 한정되지 않고, 그 외의 재료이어도 각 층의 기능을 만족시킬 수 있는 것이라면 조합하여 사용할 수 있다. 일례로서는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등), 중분자 화합물(저분자와 고분자의 중간 영역의 화합물: 분자량 400 내지 4000), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등) 등을 사용할 수 있다. 또한 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태인 발광 디바이스의 소자 구성을 적용함으로써, 액티브 매트릭스형 발광 장치나 패시브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한 액티브 매트릭스형 발광 장치는 발광 디바이스와 트랜지스터(FET)를 조합한 구성을 가진다. 따라서 패시브 매트릭스형 발광 장치, 액티브 매트릭스형 발광 장치는 양쪽 모두 본 발명의 일 형태에 포함된다. 또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 장치에는 다른 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스를 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 도 7을 사용하여 설명한다.
또한 도 7의 (A)는 발광 장치를 나타낸 상면도이고, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)를 쇄선 A-A'를 따라 자른 단면도이다. 액티브 매트릭스형 발광 장치는 제 1 기판(301) 위에 제공된 화소부(302), 구동 회로부(소스선 구동 회로)(303), 및 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(304a, 304b)를 가진다. 화소부(302) 및 구동 회로부(303, 304a, 304b)는 실재(305)에 의하여 제 1 기판(301)과 제 2 기판(306) 사이에 밀봉된다.
또한 제 1 기판(301) 위에는 리드 배선(307)이 제공된다. 리드 배선(307)은 외부 입력 단자인 FPC(308)와 전기적으로 접속된다. 또한 FPC(308)는 구동 회로부(303, 304a, 304b)에 외부로부터의 신호(예를 들어 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등)나 전위를 전달한다. 또한 FPC(308)에는 인쇄 배선 기판(PWB)이 제공되어도 좋다. 또한 이들 FPC나 PWB가 제공된 상태는 발광 장치의 범주에 포함된다.
다음으로 도 7의 (B)에 단면 구조를 나타내었다.
화소부(302)는 FET(스위칭용 FET)(311), FET(전류 제어용 FET)(312), 및 FET(312)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(313)을 가지는 복수의 화소로 형성된다. 또한 각 화소가 가지는 FET의 개수는 특별히 한정되지 않고, 필요에 따라 적절히 제공할 수 있다.
FET(309, 310, 311, 312)는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 스태거형이나 역 스태거형 등의 트랜지스터를 적용할 수 있다. 또한 톱 게이트형이나 보텀 게이트형 등의 트랜지스터 구조이어도 좋다.
또한 이들 FET(309, 310, 311, 312)에 사용할 수 있는 반도체의 결정성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 또한 결정성을 가지는 반도체를 사용함으로써 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한 이들 반도체로서는 예를 들어 14족 원소, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체 등을 사용할 수 있다. 대표적으로는, 실리콘을 포함하는 반도체, 갈륨 비소를 포함하는 반도체, 인듐을 포함하는 산화물 반도체 등을 적용할 수 있다.
구동 회로부(303)는 FET(309)와 FET(310)를 가진다. 또한 FET(309)와 FET(310)는 단극성(N형 및 P형 중 어느 한쪽만)의 트랜지스터를 포함하는 회로로 형성되어도 좋고, N형 트랜지스터와 P형 트랜지스터를 포함하는 CMOS 회로로 형성되어도 좋다. 또한 외부에 구동 회로를 가지는 구성으로 하여도 좋다.
제 1 전극(313)의 단부는 절연물(314)로 덮여 있다. 또한 절연물(314)에는 네거티브형 감광성 수지나 포지티브형 감광성 수지(아크릴 수지) 등의 유기 화합물이나, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 절연물(314)의 상단부 또는 하단부에는 곡률을 가지는 곡면을 가지는 것이 바람직하다. 이로써 절연물(314) 위에 형성되는 막의 피복성을 양호한 것으로 할 수 있다.
제 1 전극(313) 위에는 EL층(315) 및 제 2 전극(316)이 적층 형성된다. EL층(315)은 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등을 가진다.
또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(317)의 구성에는, 다른 실시형태에서 설명한 구성이나 재료를 적용할 수 있다. 또한 여기서는 도시하지 않았지만, 제 2 전극(316)은 외부 입력 단자인 FPC(308)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한 도 7의 (B)에 나타낸 단면도에서는 발광 디바이스(317)를 하나만 도시하였지만, 화소부(302)에서는 복수의 발광 디바이스가 매트릭스상으로 배치되어 있는 것으로 한다. 화소부(302)에 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 디바이스를 각각 선택적으로 형성함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 형성할 수 있다. 또한 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 디바이스 외에, 예를 들어 백색(W), 황색(Y), 마젠타(M), 시안(C) 등의 발광이 얻어지는 발광 디바이스를 형성하여도 좋다. 예를 들어 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 디바이스에 상술한 여러 종류의 발광이 얻어지는 발광 디바이스를 추가함으로써, 색 순도의 향상, 소비 전력의 저감 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한 컬러 필터와 조합함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치로 하여도 좋다. 또한 컬러 필터의 종류로서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 시안(C), 마젠타(M), 황색(Y) 등을 사용할 수 있다.
제 1 기판(301) 위의 FET(309, 310, 311, 312)나 발광 디바이스(317)는 제 2 기판(306)과 제 1 기판(301)을 실재(305)에 의하여 접합함으로써, 제 1 기판(301), 제 2 기판(306), 및 실재(305)로 둘러싸인 공간(318)에 제공된 구조를 가진다. 또한 공간(318)에는 불활성 가스(질소나 아르곤 등)나 유기물(실재(305)를 포함함)이 충전되어 있어도 좋다.
실재(305)에는 에폭시 수지나 유리 프릿을 사용할 수 있다. 또한 실재(305)에는, 수분이나 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 기판(306)에는 제 1 기판(301)에 사용할 수 있는 것을 마찬가지로 사용할 수 있다. 따라서, 다른 실시형태에서 설명한 다양한 기판을 적절히 사용할 수 있는 것으로 한다. 기판으로서는 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber-Reinforced Plastics), PVF(Polyvinyl Fluoride), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 실재로서 유리 프릿을 사용하는 경우에는, 접착성의 관점에서 제 1 기판(301) 및 제 2 기판(306)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
이러한 식으로, 액티브 매트릭스형 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한 액티브 매트릭스형 발광 장치를 가요성 기판에 형성하는 경우, 가요성 기판 위에 FET와 발광 디바이스를 직접 형성하여도 좋지만, 박리층을 가지는 다른 기판에 FET와 발광 디바이스를 형성한 후에, 열, 힘을 가하거나 레이저 조사 등을 수행함으로써 FET와 발광 디바이스를 박리층에서 박리하고 가요성 기판으로 전재(轉載)하여 형성하여도 좋다. 또한 박리층으로서는 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막 적층이나, 폴리이미드 등의 유기 수지막 등을 사용할 수 있다. 또한 가요성 기판으로서는 트랜지스터를 형성할 수 있는 기판 외에, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 직물 기판(천연 섬유(비단, 솜, 삼), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등을 들 수 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 내구성이나 내열성이 우수해지고, 경량화 및 박형화를 도모할 수 있다.
또한 액티브 매트릭스형 발광 장치가 가지는 발광 디바이스의 구동은 발광 디바이스를 펄스형(예를 들어 kHz, MHz 등의 주파수를 사용함)으로 발광시켜 표시에 사용하는 구성으로 하여도 좋다. 상기 유기 화합물을 사용하여 형성되는 발광 디바이스는 우수한 주파수 특성을 가지므로, 발광 디바이스를 구동하는 시간이 단축되어 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 구동 시간 단축에 따라 발열이 억제되기 때문에 발광 디바이스의 열화를 경감할 수도 있다.
또한 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스, 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스를 가지는 발광 장치를 적용하여 완성시킨 다양한 전자 기기나 자동차의 일례에 대하여 설명한다. 또한 발광 장치는 본 실시형태에서 설명하는 전자 기기에서 주로 표시부에 적용될 수 있다.
도 8의 (A) 내지 (E)에 나타낸 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, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 가지는 것), 마이크로폰(7008) 등을 가질 수 있다.
도 8의 (A)는 모바일 컴퓨터를 나타낸 것이며, 상술한 것 외에 스위치(7009), 적외선 포트(7010) 등을 가질 수 있다.
도 8의 (B)는 기록 매체를 가지는 휴대형 화상 재생 장치(예를 들어 DVD 재생 장치)를 나타낸 것이며, 상술한 것 외에 제 2 표시부(7002), 기록 매체 판독부(7011) 등을 가질 수 있다.
도 8의 (C)는 텔레비전 수상 기능을 가지는 디지털 카메라를 나타낸 것이며, 상술한 것 외에 안테나(7014), 셔터 버튼(7015), 수상부(7016) 등을 가질 수 있다.
도 8의 (D)는 휴대 정보 단말기를 나타낸 것이다. 휴대 정보 단말기는 표시부(7001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(7052), 정보(7053), 정보(7054)가 각각 상이한 면에 표시되는 예를 나타내었다. 예를 들어 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기를 넣은 채 휴대 정보 단말기 위쪽으로부터 관찰할 수 있는 위치에 표시된 정보(7053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 8의 (E)는 휴대 정보 단말기(스마트폰을 포함함)를 나타낸 것이며, 하우징(7000)에 표시부(7001), 조작 키(7005) 등을 가질 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기에는 스피커(9003), 접속 단자(7006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 여기서는 3개의 아이콘(7050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(7051)를 표시부(7001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(7051)의 일례로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리 잔량, 안테나의 수신 강도 등이 있다. 또는 정보(7051)가 표시되는 위치에는 아이콘(7050) 등을 표시하여도 좋다.
도 8의 (F)는 대형 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함)를 나타낸 것이며, 하우징(7000), 표시부(7001) 등을 가질 수 있다. 또한 여기서는 스탠드(7018)에 의하여 하우징(7000)을 지지한 구성을 나타내었다. 또한 텔레비전 장치의 조작은 별체의 리모트 컨트롤러(7111) 등에 의하여 수행할 수 있다. 또한 표시부(7001)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7001)를 터치함으로써 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7001)에 표시되는 화상을 조작할 수 있다.
도 8의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터의 송신 또는 수신을 수행하는 기능, 기록 매체에 저장되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 복수의 표시부를 가지는 전자 기기에서는 하나의 표시부에 주로 화상 정보를 표시하고, 다른 하나의 표시부에 주로 문자 정보를 표시하는 기능, 또는 복수의 표시부에 시차(視差)를 고려한 화상을 표시함으로써 입체적인 화상을 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 수상부를 가지는 전자 기기에서는 정지 화상을 촬영하는 기능, 동영상을 촬영하는 기능, 촬영한 화상을 자동 또는 수동으로 보정하는 기능, 촬영한 화상을 기록 매체(외부 또는 카메라에 내장)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 도 8의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기가 가질 수 있는 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 8의 (G)는 손목시계형 휴대 정보 단말기를 나타낸 것이며, 예를 들어 스마트워치로서 사용할 수 있다. 이 손목시계형 휴대 정보 단말기는 하우징(7000), 표시부(7001), 조작용 버튼(7022, 7023), 접속 단자(7024), 밴드(7025), 마이크로폰(7026), 센서(7029), 스피커(7030) 등을 가진다. 표시부(7001)는 표시면이 만곡되어 있고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 이 휴대 정보 단말기는 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수 있다. 또한 접속 단자(7024)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행할 수도 있다.
베젤 부분을 겸하는 하우징(7000)에 탑재된 표시부(7001)는 비직사각형의 표시 영역을 가진다. 표시부(7001)는 시각을 나타내는 아이콘(7027), 기타 아이콘(7028) 등을 표시할 수 있다. 또한 표시부(7001)는 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다.
또한 도 8의 (G)에 나타낸 스마트워치는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속하는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터를 송신 또는 수신하는 기능, 기록 매체에 저장되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다.
또한 하우징(7000) 내부에 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 가지는 것), 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
또한 본 실시형태에 기재된 전자 기기의 각 표시부에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용할 수 있어 장수명의 전자 기기를 실현할 수 있다.
또한 발광 장치를 적용한 전자 기기로서는 도 9의 (A) 내지 (C)에 나타낸 접을 수 있는 휴대 정보 단말기를 들 수 있다. 도 9의 (A)에는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 또한 도 9의 (B)에는 펼친 상태 및 접은 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 또한 도 9의 (C)에는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 가반성이 우수하고, 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 높다.
표시부(9311)는 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시부(9311)는 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 표시부(9311)는 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시부(9311)에 사용할 수 있다. 또한 장수명의 전자 기기를 실현할 수 있다. 표시부(9311)의 표시 영역(9312)은, 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는 정보 아이콘이나, 사용 빈도가 높은 애플리케이션이나 프로그램의 바로가기 등을 표시할 수 있어, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.
또한 발광 장치를 적용한 자동차를 도 10의 (A), (B)에 나타내었다. 즉 발광 장치를 자동차와 일체로 하여 제공할 수 있다. 구체적으로는 도 10의 (A)에 나타낸 자동차 외측의 라이트(5101)(차체 뒷부분도 포함함), 타이어의 휠(5102), 도어(5103)의 일부 또는 전체 등에 적용할 수 있다. 또한 도 10의 (B)에 나타낸 자동차 내측의 표시부(5104), 핸들(5105), 시프트 레버(5106), 좌석 시트(5107), 백미러(inner rearview mirror)(5108), 앞유리(5109) 등에 적용할 수 있다. 그 외의 유리창의 일부에 적용하여도 좋다.
이로써, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용한 전자 기기나 자동차를 얻을 수 있다. 또한 그 경우에는 장수명의 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 적용할 수 있는 전자 기기나 자동차는 본 실시형태에 기재된 것에 한정되지 않고, 다양한 분야에서 적용할 수 있다.
또한 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 장치, 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용하여 제작되는 조명 장치나 그 응용예에 대하여 나타낸다. 또한 조명 장치의 구성에 대해서는 도 11을 사용하여 설명한다.
도 11의 (A), (B)에는 조명 장치의 단면도의 일례를 나타내었다. 또한 도 11의 (A)는 기판 측으로 광을 추출하는 보텀 이미션형 조명 장치를 나타낸 것이고, 도 11의 (B)는 밀봉 기판 측으로 광을 추출하는 톱 이미션형 조명 장치를 나타낸 것이다.
도 11의 (A)에 나타낸 조명 장치(4000)는 기판(4001) 위에 발광 디바이스(4002)를 가진다. 또한 기판(4001) 외측에, 요철을 가지는 기판(4003)을 가진다. 발광 디바이스(4002)는 제 1 전극(4004)과, EL층(4005)과, 제 2 전극(4006)을 가진다.
제 1 전극(4004)은 전극(4007)과 전기적으로 접속되고, 제 2 전극(4006)은 전극(4008)과 전기적으로 접속된다. 또한 제 1 전극(4004)과 전기적으로 접속되는 보조 배선(4009)을 제공하여도 좋다. 또한 보조 배선(4009) 위에는 절연층(4010)이 형성된다.
또한 기판(4001)과 밀봉 기판(4011)은 실재(4012)로 접착되어 있다. 또한 밀봉 기판(4011)과 발광 디바이스(4002) 사이에는 건조제(4013)가 제공되는 것이 바람직하다. 또한 기판(4003)은 도 11의 (A)와 같은 요철을 가지기 때문에, 발광 디바이스(4002)에서 발생한 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 11의 (B)의 조명 장치(4200)는 기판(4201) 위에 발광 디바이스(4202)를 가진다. 발광 디바이스(4202)는 제 1 전극(4204)과, EL층(4205)과, 제 2 전극(4206)을 가진다.
제 1 전극(4204)은 전극(4207)과 전기적으로 접속되고, 제 2 전극(4206)은 전극(4208)과 전기적으로 접속된다. 또한 제 2 전극(4206)과 전기적으로 접속되는 보조 배선(4209)을 제공하여도 좋다. 또한 보조 배선(4209) 하부에 절연층(4210)을 제공하여도 좋다.
기판(4201)과, 요철을 가지는 밀봉 기판(4211)은 실재(4212)로 접착되어 있다. 또한 밀봉 기판(4211)과 발광 디바이스(4202) 사이에 배리어막(4213) 및 평탄화막(4214)을 제공하여도 좋다. 또한 밀봉 기판(4211)은 도 11의 (B)와 같은 요철을 가지기 때문에, 발광 디바이스(4202)에서 발생한 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 이들 조명 장치의 응용예로서는 실내의 조명용 천장등을 들 수 있다. 천장등에는 천장 직부형이나 천장 매립형 등이 있다. 또한 이와 같은 조명 장치는 발광 장치를 하우징이나 커버와 조합함으로써 구성된다.
그 외에도, 바닥에 빛을 조사하여 발밑의 안전성을 높일 수 있는 풋라이트 등으로의 응용도 가능하다. 풋라이트는, 예를 들어 침실, 계단, 또는 통로 등에 사용하는 것이 효과적이다. 그 경우, 방의 크기나 구조에 따라 크기나 형상을 적절히 변경할 수 있다. 또한 발광 장치와 지지대를 조합함으로써 구성되는 거치형 조명 장치로 할 수도 있다.
또한 시트형의 조명 장치(시트형 조명)로서 응용할 수도 있다. 시트형 조명은 벽면에 붙여서 사용하기 때문에, 장소를 크게 차지하지 않고 폭넓은 용도에 사용할 수 있다. 또한 대면적화도 용이하다. 또한 곡면을 가지는 벽면이나 하우징에 사용할 수도 있다.
또한 상기 외에도 실내에 설치된 가구의 일부에 본 발명의 일 형태인 발광 장치, 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용하여, 가구로서의 기능을 가지는 조명 장치로 할 수 있다. 이상과 같이 본 발명의 일 형태인 발광 장치가 적용된 다양한 조명 장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태인 발광 장치, 또는 그 일부인 발광 디바이스를 적용하여 제작되는 응용예로서 얼굴 인증 센서용 광원, 지문 인증용 광원, 어두운 곳에서의 인감 센서용 광원, 인체의 정맥 센서용 광원, 생체의 포화 혈중 산소 농도를 측정하는 센서용 광원, 산소화 헤모글로빈 농도를 측정하는 센서용 광원 등을 들 수 있다. 이 외에도 본 발명의 일 형태인 발광 장치, 또는 그 일부인 발광 디바이스의 특징을 살린 응용예는 본 발명의 일 형태에 포함되는 것으로 한다.
또한 본 실시형태에 기재된 구성은 다른 실시형태에 기재되는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태인 발광 디바이스를 제작하고, 얻어진 소자 특성에 대하여 나타낸다. 또한 본 실시예에서 제작하는 발광 디바이스 1은 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장을 800nm 부근에 가지는 발광을 얻을 수 있도록 조정된 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스이고, 발광 디바이스 2는 발광 스펙트럼의 최대 피크 파장을 855nm 부근에 가지는 발광을 얻을 수 있도록 조정된 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스이다.
이하에서 상기 발광 디바이스의 구체적인 소자 구조 및 그 제작 방법에 대하여 설명한다. 또한 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스의 소자 구조를 도 12에 나타내고, 구체적인 구성을 표 2에 나타낸다. 또한 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 아래에 나타낸다.
[표 2]
Figure pct00006
[화학식 5]
Figure pct00007
<<발광 디바이스의 제작>>
<발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 제작>
본 실시예에서 나타내는 발광 디바이스는 도 12에 나타낸 바와 같이, 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 전자 주입층(915)이 순차적으로 적층되고, 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)이 적층된 구조를 가진다.
우선, 기판(900) 위에 제 1 전극(901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한 기판(900)에는 유리 기판을 사용하였다. 또한 제 1 전극(901)은 반사 전극으로서 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금막(Ag-Pd-Cu(APC)막)을 스퍼터링법에 의하여 100nm의 막 두께로 성막한 후, 투명 전극으로서 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 10nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서, 전(前)처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 1×10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로 제 1 전극(901) 위에 정공 주입층(911)을 형성하였다. 정공 주입층(911)은 진공 증착 장치 내를 1×10-4Pa까지 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=2:1(질량비)로 하고, 발광 디바이스 1의 경우에는 막 두께가 25nm가 되도록, 발광 디바이스 2의 경우에는 막 두께가 30nm가 되도록 각각 공증착하여 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(911) 위에 정공 수송층(912)을 형성하였다. 정공 수송층(912)은 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하여 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로 정공 수송층(912) 위에 발광층(913)을 형성하였다.
발광층(913)은 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II) 및 PCBBiF에 더하여, 게스트 재료(인광 발광 재료)로서 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2(dpm)])을 사용하여 중량비가 2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(dmdpbq)2(dpm)]=0.7:0.3:0.1이 되도록 공증착하였다. 또한 막 두께는 40nm로 하였다.
다음으로 발광층(913) 위에 전자 수송층(914)을 형성하였다.
전자 수송층(914)은 전자 수송성 재료인 2mDBTBPDBq-II의 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성한 후, 전자 수송성 재료인 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 사용하고, 발광 디바이스 1의 경우에는 막 두께가 75nm, 발광 디바이스 2의 경우에는 막 두께가 85nm가 되도록 각각 증착하여 형성하였다.
다음으로 전자 수송층(914) 위에 전자 주입층(915)을 형성하였다. 또한 전자 주입층(915)은 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하여 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로 전자 주입층(915) 위에 제 2 전극(903)을 형성하였다. 제 2 전극(903)은 은(Ag)과 마그네슘(Mg)의 체적 비율이 1:0.1, 막 두께가 30nm가 되도록 증착하여 형성하였다. 또한 본 실시예에서 제 2 전극(903)은 음극으로서 기능하고, 또한 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 반투과 반반사 전극이다. 또한 본 실시예에서 나타낸 발광 디바이스는 제 2 전극(903)으로부터 광을 추출하는 톱 이미션형 발광 디바이스이다. 또한 제 2 전극(903) 위에는 유기 캡층(904)이 형성되어 추출 효율이 향상되었다. 또한 유기 캡층(904)에는 굴절률이 1.7 이상의 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 여기서는 DBT3P-II를 100nm 증착하여 형성하였다.
상술한 공정을 거쳐, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼운 발광 디바이스를 기판(900) 위에 형성하였다. 또한 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 전자 주입층(915)은 본 발명의 일 형태의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는, 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한 상술한 바와 같이 제작한 발광 디바이스는 다른 기판(도시 생략)으로 밀봉된다. 또한 다른 기판(도시 생략)을 사용하여 밀봉할 때는, 질소 분위기의 글러브 박스 내에서 자외광에 의하여 고체화되는 실재가 도포된 다른 기판(도시 생략)을 기판(900) 위에 고정하고, 기판(900) 위에 형성된 발광 디바이스의 주위에 실재가 부착되도록 기판들을 접착시켰다. 밀봉 시에는 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하여 실재를 고체화시키고, 80℃에서 1시간 동안 열처리함으로써 실재를 안정화시켰다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 각 발광 디바이스의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 또한 각 발광 디바이스의 전류 밀도-방사 발산도 특성을 도 13에 나타내고, 전압-전류 밀도 특성을 도 14에 나타내고, 전류 밀도-외부 양자 효율 특성을 도 15에 나타내고, 전압-방사 발산도 특성을 도 16에 나타내었다. 또한 전류 밀도 10mA/cm2 부근에서의 각 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 다음의 표 3에 나타낸다. 또한 방사 발산도, 방사속, 외부 양자 효율은 디바이스의 배광 특성을 램버시안(Lambertian)형으로 가정하여 방사 휘도를 사용하여 산출하였다.
[표 3]
Figure pct00008
또한 각 발광 디바이스에 10mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 EL 발광 스펙트럼을 도 17에 나타내었다. 발광 스펙트럼의 측정에는 근적외 분광 방사계(SR-NIR, Topcon Technohouse Corporation 제조)를 사용하였다. 도 17에서, 각 발광 디바이스는 발광층(913)에 포함되는 발광 피크 파장이 800nm 부근인 유기 금속 착체, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 발광에서 유래하지만, 각 발광 디바이스는 각각 광학 조정된 구조를 가지기 때문에 발광 디바이스 1은 800nm 부근에 발광 피크를 가지고, 발광 디바이스 2는 855nm 부근에 발광 피크를 가지고, 각 발광 디바이스는 마이크로캐비티 효과에 의하여 협선화(狹線化)된 EL 발광 스펙트럼을 나타내었다. 또한 유기 금속 착체, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 발광 스펙트럼의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)를 사용하고, 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀봉하여, 실온에서 측정하였다.
또한 도 14 및 도 16을 보면, 각 발광 디바이스는 낮은 전압으로 구동하는 것을 알 수 있다. 또한 도 15를 보면, 각 발광 디바이스는 높은 효율로 발광을 나타내는 것을 알 수 있다.
발광 디바이스 1은 강한 피크 강도를 나타내는 발광을 나타내고, 특히 높은 발광 효율을 나타낸다. 이와 같이 본 발명의 일 형태에 의하여 강한 피크 강도를 가지고, 높은 발광 효율을 나타내는 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스 2는 발광층(913)에 포함되는 유기 금속 착체 [Ir(dmdpbq)2(dpm)]가 나타내는 발광 피크 파장보다 피크 파장이 장파장인 EL 발광 스펙트럼을 나타낸다. 이와 같이 본 발명의 일 형태에 의하여 발광 물질의 발광 피크 파장보다 장파장인 피크 파장의 발광 EL 스펙트럼을 나타내는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 각 발광 디바이스에 2.5mA/cm3의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 EL 발광 스펙트럼의 시야각 의존성을 도 19에 나타내었다. EL 발광 스펙트럼의 측정에는 PMA-12(Hamamatsu Photonics K.K. 제조)를 사용하였다.
도 19에서 발광 디바이스 1은 정면(0°)으로부터의 측정에서 가장 강한 발광 피크 강도를 나타내고, 정면(0°)으로부터 측면(90°)의 방향으로 각도가 넓어지면, 발광 피크 강도가 약해지는 경향이 있는 것이 확인되었다. 한편으로 발광 디바이스 2는 정면(0°)으로부터의 측정보다 측면 방향으로 40°의 각도로부터의 측정에서 발광 피크 강도가 최대가 될 경향이 있는 것이 확인되었다
또한 도 19에 나타낸 EL 발광 스펙트럼으로부터 램버시안에 대한 광자수의 비율을 산출한 결과, 발광 디바이스 1에서는 39.3%, 발광 디바이스 2에서는 108.4%가 되었다. 이 광자수의 비율과 표 3에 나타낸 램버시안형으로 가정한 외부 양자 효율을 곱함으로써 시야각을 고려한 정확한 외부 양자 효율의 값으로서, 발광 디바이스 1에서는 3.9%, 발광 디바이스 2에서는 6.1%가 얻어졌다. 따라서 램버시안 가정에서의 외부 양자 효율과 시야각을 고려한 외부 양자 효율의 관계를 보면, 정면에서의 발광 강도는 발광 디바이스 1이 강하고, 전광속에서의 발광 강도는 발광 디바이스 2가 강한 것을 알 수 있다.
또한 유기 캡층(904)에 사용한 DBT3P-II의 굴절률을 J.A. Woolam 제조의 회전 보상자형 다입사각 고속 분광 엘립소미터(M-2000U)를 사용하여 실온에서 측정하였다. 그 결과, DBT3P-II의 633nm의 파장에서의 정상광 굴절률(Ordinary)은 1.80이고, 이상광 굴절률(extraordinary)은 1.73이었다.
또한 상기 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2의 신뢰성 시험을 수행하였다. 측정 결과를 도 20에 나타내었다. 도 20에서 세로축은 초기 발광 강도를 100%로 하였을 때의 정규화 강도(%)를 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한 신뢰성 시험에서는 전류 밀도를 75mA/cm2로 설정하여 발광 디바이스를 구동시켜 수행하였다.
신뢰성 시험의 결과를 보면 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2는 모두 높은 신뢰성을 나타낸 것을 알 수 있었다. 이것은 근적외 영역에 발광을 나타내고, 여기 상태가 안정된 유기 금속 착체, [Ir(dmdpbq)2(dpm)]를 발광 디바이스의 발광층에 사용한 효과에 의한다.
(참고 합성예 1)
본 참고 합성예에서는, 실시예 1에서 사용된 유기 금속 착체, 비스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인다이오네이토-κ2O,O')이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2(dpm)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[화학식 6]
Figure pct00009
<단계 1; 2,3-비스-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린(약칭: Hdmdpbq)의 합성>
우선 Hdmdpbq를 합성하였다. 3.20g의 3,3',5,5'-테트라메틸벤질, 1.97g의 2,3-다이아미노나프탈렌, 60mL의 에탄올을 환류관이 장착된 3구 플라스크에 넣고, 내부를 질소 치환한 후, 90℃에서 7시간 반 동안 교반하였다. 소정의 시간이 경과한 후, 용매를 증류하여 제거하였다. 그 후, 톨루엔을 전개 용매로서 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여 목적물을 얻었다(황색 고체, 수량 3.73g, 수율 79%). 단계 1의 합성 스킴을 (a-1)에 나타낸다.
[화학식 7]
Figure pct00010
단계 1에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과를 보면 Hdmdpbq가 얻어진 것을 알 수 있었다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H-NMR.δ(CD2Cl2):2.28(s, 12H), 7.01(s, 2H), 7.16(s, 4H), 7.56-7.58(m, 2H), 8.11-8.13(m, 2H), 8.74(s, 2H).
<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스{4,6-다이메틸-2-[3-(3,5-다이메틸페닐)-2-벤조[g]퀴녹살린일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(dmdpbq)2Cl]2)의 합성>
다음으로 15mL의 2-에톡시에탄올, 5mL의 물, 단계 1에서 얻은 1.81g의 Hdmdpbq, 및 0.66g의 염화 이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Furuya Metal Co., Ltd. 제조)을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 그 후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 동안 조사하여 반응시켰다. 소정의 시간이 경과한 후, 얻어진 잔사를 메탄올을 사용하여 흡인 여과하고 세정하여, 목적물을 얻었다(흑색 고체, 수량 1.76g, 수율 81%). 단계 2의 합성 스킴을 (a-2)에 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pct00011
<단계 3; [Ir(dmdpbq)2(dpm)]의 합성>
다음으로 20mL의 2-에톡시에탄올, 단계 2에서 얻은 1.75g의 [Ir(dmdpbq)2Cl]2, 0.50g의 다이피발로일메테인(약칭: Hdpm), 및 0.95g의 탄산 소듐을 환류관이 장착된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 그 후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 3시간 동안 조사하였다.
얻어진 잔사를 메탄올을 사용하여 흡인 여과한 후, 물, 메탄올로 세정하였다. 얻어진 고체를, 다이클로로메테인을 전개 용매로서 사용하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제한 후, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 목적물을 얻었다(암녹색 고체, 수량 0.42g, 수율 21%). 얻어진 0.41g의 암녹색 고체를 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건으로서, 압력을 2.7Pa로 하고, 아르곤 가스를 유량 10.5mL/min으로 흘리면서, 300℃에서 암녹색 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 암녹색 고체를 수율 78%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 (a-3)에 나타낸다.
[화학식 9]
Figure pct00012
단계 3에서 얻어진 암녹색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 이 결과로부터 [Ir(dmdpbq)2(dpm)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H-NMR.δ(CD2Cl2):0.75(s, 18H), 0.97(s, 6H), 2.01(s, 6H), 2.52(s, 12H), 4.86(s, 1H), 6.39(s, 2H), 7.15(s, 2H), 7.31(s, 2H), 7.44-7.51(m, 4H), 7.80(d, 2H), 7.86(s, 4H), 8.04(d, 2H), 8.42(s, 2H), 8.58(s, 2H).
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 103a, 103b: EL층, 104: 전하 발생층, 105: 유기 캡층, 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: 절연물, 315: EL층, 316: 제 2 전극, 317: 발광 디바이스, 318: 공간, 900: 기판, 901: 제 1 전극, 902: EL층, 903: 제 2 전극, 904: 유기 캡층, 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, 5103: 도어, 5104: 표시부, 5105: 핸들, 5106: 시프트레버, 5107: 좌석 시트, 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, 7018: 스탠드, 7022, 7023: 조작용 버튼, 7024: 접속 단자, 7025: 밴드, 7026: 마이크로폰, 7029: 센서, 7030: 스피커, 7052, 7053, 7054: 정보, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시부, 9312: 표시 영역, 9313: 힌지, 9315: 하우징

Claims (13)

  1. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고,
    상기 제 1 전극은 반사 전극이고, 상기 제 2 전극은 반투과 반반사 전극이고,
    상기 EL층은 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 광을 나타내고,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 한쪽 또는 양쪽은 500nm의 파장의 광보다 850nm의 파장의 광에 대하여 높은 반사율을 나타내는, 발광 디바이스.
  2. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고,
    상기 제 1 전극은 반사 전극이고, 상기 제 2 전극은 반투과 반반사 전극이고,
    상기 EL층은 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 광을 나타내고,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 한쪽 또는 양쪽은 500nm의 파장의 광보다 850nm의 파장의 광에 대하여 높은 반사율을 나타내고,
    상기 제 2 전극은 20nm 이상 60nm 이하의 막 두께를 가지는, 발광 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 전극에 접하고 상기 제 2 전극을 상기 EL층과의 사이에 끼우는 유기층을 가지고,
    상기 유기층은 1.7 이상의 굴절률을 가지는, 발광 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기층의 막 두께는 80nm 이상 160nm 이하인, 발광 디바이스.
  5. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극과 제 2 전극 사이에 EL층을 가지고,
    상기 제 1 전극은 반사 전극이고, 상기 제 2 전극은 반투과 반반사 전극이고,
    상기 EL층은 750nm 이상 1000nm 이하의 파장 범위에 발광 피크를 가지는 발광 물질을 가지고,
    상기 EL층이 나타내는 광은 상기 발광 물질의 발광 피크보다 장파장인, 발광 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 중 적어도 한쪽은 금(Au), 은(Ag), 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 가지는, 발광 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 850nm의 파장의 광에 대하여 90% 이상의 반사율을 나타내는, 발광 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 850nm의 파장의 광에 대하여 90% 이상의 반사율을 나타내는, 발광 디바이스.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 인광 발광 물질인, 발광 디바이스.
  10. 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 물질은 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 금속 착체인, 발광 디바이스.
    [화학식 1]
    Figure pct00013

    (식 중, R1 내지 R11은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R1 내지 R4 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, R5 내지 R9 중 적어도 2개는 탄소수 1 이상 6 이하의 알킬기를 나타내고, X는 치환 또는 비치환된 벤젠 고리 또는 나프탈렌 고리를 나타내고, n은 2 또는 3이고, L은 1가 음이온성 배위자(monoanionic ligand)를 나타낸다.)
  11. 발광 장치로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스와,
    FPC를 가지는, 발광 장치.
  12. 전자 기기로서,
    제 11 항에 기재된 발광 장치와,
    마이크로폰, 카메라, 조작용 버튼, 외부 접속부, 및 스피커 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
  13. 조명 장치로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 디바이스와,
    하우징 및 커버 중 적어도 하나를 가지는, 조명 장치.
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