KR20210141528A - 유기 화합물, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
신규 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체를 제공한다. 일반식(G1)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체는 퀴녹살린 골격이 안트라센 골격의 9위치와 결합되고, 안트라센 골격의 10위치가 헤테로 방향족 고리와 결합되고, 헤테로 방향족 고리의 3위치가 질소와 결합되는 구조를 갖는다.
상기 일반식(G1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다.
상기 일반식(G1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다.
Description
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 소자, 발광 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태의 기술분야의 예에는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 및 이들의 제작 방법이 포함된다.
한 쌍의 전극 사이에 EL층을 포함한 발광 디바이스(유기 EL 디바이스 또는 발광 소자라고도 함)는, 박형, 경량, 입력 신호에 대한 고속 응답성, 및 저소비 전력 등의 특성을 갖기 때문에, 이러한 발광 디바이스를 포함한 디스플레이는 차세대 평판 디스플레이로서 주목을 받고 있다.
발광 디바이스에서는, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가하면, 상기 전극으로부터 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, 다른 종류의 유기 화합물을 발광 물질로서 사용함으로써, 다양한 색을 나타내는 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
이러한 발광 디바이스의 소자 특성을 향상시키기 위하여, 소자 구조의 개량 및 재료의 개발 등이 활발히 진행되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
그러므로 본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공한다. 본 발명의 다른 일 형태에서는 신규 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체를 제공한다. 본 발명의 다른 일 형태의 과제는 신규 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 일 형태의 과제는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 일 형태의 과제는 수명이 긴 발광 디바이스를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 일 형태의 과제는 구동 전압이 낮은 발광 디바이스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 형태의 과제는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 일 형태의 과제는 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 상술한 과제들 중 적어도 하나를 달성하면 된다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체이다. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체는 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치가 안트라센 골격의 9위치와 결합되고, 안트라센 골격의 10위치와 결합되는 헤테로 방향족 고리가 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 질소(N)를 갖는 구조를 갖는다. 하기 일반식(G1)에서, 퀴녹살린 골격은 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격과 결합되어도 좋고, 안트라센 골격은 아릴렌기를 통하여 헤테로 방향족 고리와 결합되어도 좋다.
[화학식 1]
상기 일반식(G1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a 또는 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체이다.
[화학식 2]
상기 일반식(G2)에서, a는 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m은 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체이다.
[화학식 3]
상기 일반식(G3)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 n은 0, 1, 또는 2이다. 또한 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체이다.
[화학식 4]
상기 일반식(G4)에서, a는 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(G4)에서의 a가 치환 또는 비치환된 페닐렌기를 나타내는 유기 화합물이다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(g1)이 일반식(g1-1) 내지 일반식(g1-3) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 5]
상기 일반식(g1-1) 내지 일반식(g1-3)에서, R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43은 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(g1)이 하기 일반식(g1-4) 내지 일반식(g1-6) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 6]
본 발명의 다른 일 형태는 구조식(100), 구조식(101), 구조식(102), 구조식(135), 구조식(147), 또는 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 7]
본 발명의 다른 일 형태는 상술한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용한 발광 디바이스이다. 본 발명은 상술한 유기 화합물에 더하여 게스트 재료를 포함한 발광 디바이스도 포함한다. 본 발명은 상술한 유기 화합물에 더하여 인광 재료를 포함한 발광 디바이스도 포함한다. 상기 발광 디바이스에 더하여, 트랜지스터 및 기판 등을 포함한 발광 장치도 발명의 범주에 포함된다. 또한 상기 발광 장치에 더하여, 마이크로폰, 카메라, 조작 버튼, 외부 접속부, 하우징, 커버, 지지대, 또는 스피커 등을 포함하는 전자 기기 및 조명 장치도 발명의 범주에 포함된다.
본 명세서에서의 발광 장치는 발광 디바이스를 각각 포함한 화상 표시 디바이스 및 광원(예를 들어 조명 장치)을 그 범주에 포함한다. 또한 발광 장치는, 발광 장치에 FPC(flexible printed circuit) 또는 TCP(tape carrier package) 등의 커넥터가 장착된 모듈; TCP의 끝에 인쇄 배선 기판이 제공된 모듈; 및 발광 디바이스에 COG(chip on glass) 방식으로 집적 회로(IC)가 직접 실장된 모듈을 그 범주에 포함한다.
본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태는 신규 유기 화합물인 퀴녹살린 유도체를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태는 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태는 수명이 긴 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 일 형태는 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치 각각을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 본 발명의 일 형태는 상술한 효과 모두를 반드시 달성할 필요는 없다. 다른 효과는 명세서, 도면, 및 청구항 등의 기재에서 명백해질 것이며 추출될 수 있다.
도 1의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 구조를 도시한 것이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 발광 장치를 도시한 것이다.
도 3의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 3의 (B)는 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 4의 (A)는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이고, 도 4의 (B)는 휴대용 화상 재생 장치를 도시한 것이고, 도 4의 (C)는 디지털 카메라를 도시한 것이고, 도 4의 (D)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 4의 (E)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 4의 (F)는 텔레비전 장치를 도시한 것이고, 도 4의 (G)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 자동차를 도시한 것이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 8은 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 9는 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 10은 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 11은 발광 디바이스를 도시한 것이다.
도 12는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 13은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 14는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 15는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
도 16은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 17은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
도 18은 구조식(200)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 19는 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 20은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 21은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 22는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 23은 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 24는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 25는 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 26은 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 27은 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 28은 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 29는 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 30은 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 31은 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 32는 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 34는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 35는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 36은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
도 37은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 38은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 발광 디바이스 8, 및 발광 디바이스 9 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 발광 장치를 도시한 것이다.
도 3의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 3의 (B)는 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 4의 (A)는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이고, 도 4의 (B)는 휴대용 화상 재생 장치를 도시한 것이고, 도 4의 (C)는 디지털 카메라를 도시한 것이고, 도 4의 (D)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 4의 (E)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이고, 도 4의 (F)는 텔레비전 장치를 도시한 것이고, 도 4의 (G)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 도시한 것이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 자동차를 도시한 것이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 도시한 것이다.
도 8은 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 9는 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 10은 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 11은 발광 디바이스를 도시한 것이다.
도 12는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 13은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 14는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 15는 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
도 16은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 17은 발광 디바이스 1, 비교 발광 디바이스 2, 및 비교 발광 디바이스 3 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
도 18은 구조식(200)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 19는 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 20은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 21은 구조식(101)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 22는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 23은 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 24는 구조식(102)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 25는 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 26은 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 27은 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 28은 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 29는 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 30은 구조식(147)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 31은 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물의 1H-NMR 차트를 나타낸 것이다.
도 32는 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물의 자외-가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 34는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 35는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 36은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 전압-전류 특성을 나타낸 것이다.
도 37은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 38은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 5 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 6, 발광 디바이스 7, 발광 디바이스 8, 및 발광 디바이스 9 각각의 신뢰성을 나타낸 것이다.
이하에서 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 또한 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자에 의하여 쉽게 이해된다. 그러므로 본 발명은 이하의 실시형태의 설명에 한정하여 해석되지 말아야 한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 퀴녹살린 유도체이다. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치가 안트라센 골격의 9위치와 결합되고, 안트라센 골격의 10위치와 결합되는 헤테로 방향족 고리가 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 질소(N)를 갖는 구조를 갖는다. 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치는 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격의 9위치와 결합되어도 좋다. 또한 안트라센 골격의 10위치는 아릴렌기를 통하여 헤테로 방향족 고리와 결합되어도 좋다.
[화학식 8]
상기 일반식(G1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a 또는 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G1)에서, 퀴녹살린 골격은 전자 수송성이 높고 안트라센 골격은 정공에 대한 안정성이 높다. 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 갖는 헤테로 방향족 고리는 전극으로부터의 전자의 주입성을 높일 수 있다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다. 안트라센 골격의 10위치와 직접 결합되는 헤테로 방향족 고리는 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 갖는다.
[화학식 9]
상기 일반식(G2)에서, a는 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m은 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G2)에서, 안트라센 골격의 10위치와 직접 결합되는 헤테로 방향족 고리가 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 가지면, 같은 분자 내에 LUMO 궤도를 갖는 퀴녹살린 골격으로 전자가 쉽게 이동할 수 있기 때문에, 전자 수송성이 향상되어 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다. 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치는 하나의 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격의 9위치와 결합되고, 안트라센 골격의 10위치와 결합되는 헤테로 방향족 고리는 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 갖는다.
[화학식 10]
상기 일반식(G3)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 n은 0, 1, 또는 2이다. 또한 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G3)에서, 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치가 하나의 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격의 9위치와 결합되면, 퀴녹살린 골격 주변의 입체 장애가 저감되기 때문에, 전자 수송성이 향상되어 바람직하다. 또한 분자 내의 입체 장애가 저감되면, 전자의 이동이 원활해져 전자 수송성이 향상된다. 분자 내의 전자의 이동을 고려하면, 하나의 분자 내의 전자가 서로 적당히 떨어져 LUMO 궤도를 갖는 퀴녹살린 골격으로 이동하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물이다. 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치는 하나의 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격의 9위치와 직접 결합되고, 안트라센 골격의 10위치와 결합되는 헤테로 방향족 고리는 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 갖는다.
[화학식 11]
상기 일반식(G4)에서, a는 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
상기 일반식(G4)에서, 퀴녹살린 골격의 2위치 또는 3위치가 하나의 아릴렌기를 통하여 안트라센 골격의 9위치와 결합되면, 퀴녹살린 골격 주변의 입체 장애가 저감되기 때문에 바람직하다. 또한 분자 내의 입체 장애가 저감되면, 전자의 이동이 원활해져 전자 수송성이 향상된다. 분자 내의 전자의 이동을 고려하면, 유기 화합물은 상기 구조에 더하여, 안트라센 골격의 10위치와 직접 결합되는 헤테로 방향족 고리가 안트라센 골격과 결합되는 위치로부터 3위치에 N을 갖는 구조를 갖기 때문에, 하나의 분자 내의 전자가 서로 적당히 떨어져 LUMO 궤도를 갖는 퀴녹살린 골격으로 이동하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(G4)에서의 a가 치환 또는 비치환된 페닐렌기를 나타내는 유기 화합물이다. 또한 a가 치환 또는 비치환된 페닐렌기를 나타내면, 퀴녹살린 골격 주변의 입체 장애가 저감되기 때문에, 전자 수송성이 향상되어 바람직하다. 또한 하나의 분자 내의 전자가 서로 적당히 떨어져 LUMO 궤도를 갖는 퀴녹살린 골격으로 이동하기 쉬워지기 때문에 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(g1)이 하기 일반식(g1-1) 내지 일반식(g1-3) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 12]
상기 일반식(g1-1) 내지 일반식(g1-3)에서, R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43은 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(g1)이 하기 일반식(g1-4) 내지 일반식(g1-6) 중 어느 하나로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 13]
또한 상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물에서의 치환은, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 아이소프로필기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, n-펜틸기, 또는 n-헥실기와 같은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 등의 치환기, 혹은 예를 들어 페닐기, o-톨릴기, m-톨릴기, p-톨릴기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 2-바이페닐기, 3-바이페닐기, 4-바이페닐기, 플루오렌-2-일기, 또는 플루오렌-4-일기와 같은 탄소수 6 내지 13의 아릴기 등의 치환기에 의한 치환인 것이 바람직하다. 이들 치환기는 서로 결합되어 고리를 형성하여도 좋다. 예를 들어 상기 아릴기가 치환기로서 9위치에 2개의 페닐기를 갖는 플루오렌-2-일기인 경우, 상기 페닐기가 서로 결합되어 스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일기를 형성하여도 좋다. 더 구체적으로는, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 바이페닐기, 인덴일기, 나프틸기, 및 플루오렌일기 등을 들 수 있다.
상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물의 각각에서, 식 중의 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기의 구체적인 예에는 페닐렌기, 나프탈렌다이일기, 바이페닐다이일기, 및 플루오렌다이일기가 포함된다.
상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 식 중의 R1 내지 R13, R14, R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43 중 어느 것으로 나타내어지는 탄소수 1 내지 6의 알킬기의 구체적인 예에는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, sec-뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 아이소헥실기, sec-헥실기, tert-헥실기, 네오헥실기, 3-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 2-에틸뷰틸기, 1,2-다이메틸뷰틸기, 및 2,3-다이메틸뷰틸기가 포함된다.
상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 식 중의 R1 내지 R13, R14, R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43 중 어느 것으로 나타내어지는 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기의 구체적인 예에는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 및 사이클로헵틸기가 포함된다.
상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, 식 중의 R1 내지 R13, R14, R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43 중 어느 것으로 나타내어지는 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기의 구체적인 예에는 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 인덴일기, 및 플루오렌일기가 포함된다.
다음으로, 상술한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 구체적인 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 14]
[화학식 15]
[화학식 16]
[화학식 17]
[화학식 18]
[화학식 19]
[화학식 20]
상기 구조식(100) 내지 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물은, 상기 일반식(G1) 내지 일반식(G4) 중 어느 하나로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 예이다. 또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 이들 예에 한정되지 않는다.
다음으로, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 합성 방법의 예에 대하여 설명한다.
[화학식 21]
일반식(G1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a 또는 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
하기 합성 스킴(A-1)에 나타낸 바와 같이, 퀴녹살린 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물 1)을, 안트라센 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트기를 치환기로서 갖는 안트라센 유도체(화합물 2)와 스즈키-미야우라 반응(Suzuki-Miyaura reaction)에 의하여 커플링함으로써, 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 얻을 수 있다.
[화학식 22]
합성 스킴(A-1)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a 또는 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
합성 스킴(A-1)에서, R50 및 R51은 서로 결합되어 고리를 형성하여도 좋다. 또한 X11은 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-1)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 예에는 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 및 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
합성 스킴(A-1)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자의 예에는 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 트라이페닐포스핀, 및 트라이사이클로헥실포스핀이 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
합성 스킴(A-1)에서 사용할 수 있는 염기의 예에는 소듐 tert-뷰톡사이드 등의 유기 염기, 그리고 탄산 포타슘 및 탄산 소듐 등의 무기 염기가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
합성 스킴(A-1)에서 사용할 수 있는 용매의 예에는 톨루엔과 물의 혼합 용매; 톨루엔과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 자일렌과 물의 혼합 용매; 자일렌과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 벤젠과 물의 혼합 용매; 벤젠과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 및 물과 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터의 혼합 용매가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다. 특히 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과, 에탄올과, 물의 혼합 용매, 또는 물과 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터의 혼합 용매가 바람직하다.
합성 스킴(A-1)에 나타낸 스즈키-미야우라 커플링 반응은, 화합물 1로 나타내어지는 유기 붕소 화합물 또는 보론산에 더하여 유기 알루미늄 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 아연 화합물, 또는 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응과 치환되어도 좋다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 스즈키-미야우라 커플링 반응에서, 안트라센 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산을, 퀴녹살린 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트기를 치환기로서 갖는 퀴녹살린 유도체와 커플링하여도 좋다. 구체적으로는, 하기 합성 스킴(A-2)에 나타낸 바와 같이, 안트라센 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물 3)을, 헤테로 방향족 화합물 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트기를 치환기로서 갖는 헤테로 방향족 화합물 유도체(화합물 4)와 스즈키-미야우라 반응에 의하여 커플링함으로써, 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 얻을 수 있다.
[화학식 23]
상기 합성 스킴(A-2)에서, a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타낸다. 또한 m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이다. 또한 m이 2일 때의 2개의 아릴렌기 a 또는 n이 2일 때의 2개의 아릴렌기 b는 같아도 좋고 달라도 좋다. 또한 R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다. 또한 A는 일반식(g1)으로 나타내어진다. 또한 X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타낸다. 또한 R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타낸다.
합성 스킴(A-2)에서, R52 및 R53은 서로 결합되어 고리를 형성하여도 좋다. 또한 X12는 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-2)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 예에는 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 및 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다. 합성 스킴(A-2)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자의 예에는 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 트라이페닐포스핀, 및 트라이사이클로헥실포스핀이 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
합성 스킴(A-2)에서 사용할 수 있는 염기의 예에는 소듐 tert-뷰톡사이드 등의 유기 염기, 그리고 탄산 포타슘 및 탄산 소듐 등의 무기 염기가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다.
합성 스킴(A-2)에서 사용할 수 있는 용매의 예에는 톨루엔과 물의 혼합 용매; 톨루엔과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 자일렌과 물의 혼합 용매; 자일렌과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 벤젠과 물의 혼합 용매; 벤젠과, 에탄올 등의 알코올과, 물의 혼합 용매; 및 물과 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터의 혼합 용매가 포함되지만, 이들에 한정되지 않는다. 특히 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과, 에탄올과, 물의 혼합 용매, 또는 물과 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터의 혼합 용매가 바람직하다.
합성 스킴(A-2)에 나타낸 스즈키-미야우라 커플링 반응은, 화합물 3으로 나타내어지는 유기 붕소 화합물 또는 보론산에 더하여 유기 알루미늄 화합물, 유기 지르코늄 화합물, 유기 아연 화합물, 또는 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응과 치환되어도 좋다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 대하여 설명한다.
<발광 디바이스의 구조예>
도 1의 (A)는 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 포함하는 EL층을 포함한 발광 디바이스의 예를 도시한 것이다. 구체적으로는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 EL층(103)이 끼워져 있다. 예를 들어 제 1 전극(101)이 양극인 경우, EL층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)이 기능층으로서 이 순서대로 적층된 구조를 갖는다.
본 발명의 일 형태에는, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층이 제공되고 상기 EL층 사이에 전하 발생층이 제공된 구조(탠덤 구조)를 가짐으로써 저전압으로 구동할 수 있는 발광 디바이스, 및 한 쌍의 전극 사이에 미소 광 공진기(마이크로캐비티) 구조를 가지므로 광학 특성이 향상된 발광 디바이스 등, 다른 구조를 갖는 발광 디바이스도 포함된다. 전하 발생층은 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 전압이 인가된 경우에, 인접한 EL층 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 갖는다.
상기 발광 디바이스의 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102) 중 적어도 한쪽은 투광성 전극(예를 들어 투명 전극 또는 반투과·반반사 전극)이다. 투광성 전극이 투명 전극인 경우, 투명 전극의 가시광 투과율은 40% 이상으로 한다. 투광성 전극이 반투과·반반사 전극인 경우에는, 반투과·반반사 전극의 가시광 반사율은 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하로 한다. 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% 이하로 한다. 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 산화물을 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, 혹은 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, 혹은 그래핀 등을 사용할 수 있다.
이들 전극의 제작에는 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(111)은 유기 억셉터 재료 및 정공 수송성 재료, 바람직하게는 HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료를 포함한 층이다. 유기 억셉터 재료는 HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료에 대하여 전자 수용성을 나타낸다. HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료는 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 HOMO 준위가 비교적 깊다. HOMO 준위가 비교적 깊은 정공 수송성 재료에 의하여 정공 수송층(112)에 대한 정공 주입이 용이해진다.
유기 억셉터 재료로서는, 예를 들어 전자 흡인기(특히 사이아노기, 또는 플루오로기 등의 할로젠기)를 갖는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 이러한 유기 화합물 중에서, 상기 정공 수송성 재료에 대하여 전자 수용성을 나타내는 물질을 적절히 선택한다. 이러한 유기 화합물의 예에는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 및 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴이 포함된다. HAT-CN과 같이 헤테로 원자를 복수로 갖는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 전자 흡인기(특히 사이아노기, 또는 플루오로기 등의 할로젠기)를 갖는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다. 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.
HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 갖는 정공 수송성 재료인 것이 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 갖는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 포함하는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민을 사용하여도 좋다.
HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료로서는, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우의 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이기만 하면, 다른 물질을 사용할 수도 있다. 또한 이들 물질이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다.
HOMO 준위가 깊은 정공 수송성 재료의 구체적인 예에는 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4)), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4,4'-다이페닐-4''-(6;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB), 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(7-페닐)나프틸-2-일트라이페닐아민(약칭: BBAPβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(6;2-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4,4'-다이페닐-4''-(4;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4,4'-다이페닐-4''-(5;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB-02), 4-(4-바이페닐릴)-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNB), 4-(3-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: mTPBiAβNBi), 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi), 4-페닐-4'-(1-나프틸)-트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스(4-바이페닐릴)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), 및 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)이 포함된다.
정공 주입층(111)은 진공 증착법 등의 공지의 증착법 중 임의의 것으로 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 상술한 정공 수송성 재료를 사용하여 형성될 수 있다. 정공 수송층(112)은 적층 구조를 가져도 좋다. 또한 정공 수송층(112)이 적층 구조를 갖는 경우, 발광층 측의 층은 전자 차단층으로서 기능하여도 좋다.
정공 주입층(111)에 사용한 정공 수송성 재료의 HOMO 준위보다 정공 수송층(112)에 사용한 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 깊고, 그 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하가 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료가 같은 재료인 경우, 정공 주입이 원활하게 되므로 더 바람직하다.
정공 수송층(112)이 적층 구조를 갖는 경우, 정공 주입층(111) 측에 형성되는 정공 수송층에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위보다, 발광층(113) 측에 형성되는 정공 수송층에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 깊은 것이 바람직하다. 그 HOMO 준위의 차이가 0.2eV 이하가 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 정공 주입층(111), 및 적층 구조를 갖는 정공 수송층(112)에 사용하는 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 상술한 관계를 가지면, 각 층에 정공이 원활하게 주입되므로, 구동 전압의 상승 및 발광층(113)에서의 정공의 부족이 방지된다.
정공 주입층(111), 및 적층 구조를 갖는 정공 수송층(112)에 사용하는 정공 수송성 재료는 각각 정공 수송성 골격을 갖는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성 골격으로서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위가 지나치게 얕아지지 않는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격을 사용하는 것이 바람직하다. 정공 주입층(111), 및 적층 구조를 갖는 정공 수송층(112)에서 인접한 층에 사용하는 정공 수송성 재료가 같은 정공 수송성 골격을 갖는 경우, 정공을 원활하게 주입할 수 있기 때문에 바람직하다. 특히 상기 정공 수송성 골격으로서는, 다이벤조퓨란 골격을 사용하는 것이 바람직하다.
정공 주입층(111), 및 적층 구조를 갖는 정공 수송층(112)에서 인접한 층에 사용하는 정공 수송성 재료가 같은 경우, 층으로부터 음극 방향으로 인접한 층에 정공을 더 원활하게 주입할 수 있기 때문에 바람직하다.
<발광층>
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에서, 발광층(113)은 단층 구조를 가져도 좋고, 복수의 발광층의 적층 구조를 가져도 좋다. 복수의 발광층이 적층되는 경우, 발광층은 서로 다른 기능을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
발광층(113)은 발광 물질(게스트 재료), 및 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료를 포함한다.
발광 물질(게스트 재료)로서는, 형광을 방출하는 물질(형광 물질), 인광을 방출하는 물질(인광 물질), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(TADF(thermally activated delayed fluorescence) 재료), 또는 그 외의 발광 물질 등을 사용할 수 있다. 유기 화합물(호스트 재료)로서는, 전자 수송성 재료 및 정공 수송성 재료에 더하여, 상기 TADF 재료 등의 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 정공 수송성 재료 또는 전자 수송성 재료 등으로서는, 예를 들어 본 명세서에 기재된 재료 또는 공지의 재료 중에서 적절히 선택된 1종류 또는 복수 종류의 재료를 사용할 수 있다.
발광층(113)의 게스트 재료로서 사용할 수 있는 형광 물질의 예는 다음과 같다. 이들 외의 형광 물질을 사용할 수도 있다.
상기 예에는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린 30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-다이페닐-N,N'-(1,6-피렌-다이일)비스[(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03), 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02), 및 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02)이 포함된다. 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 및 1,6BnfAPrn-03 등의 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이 높고, 신뢰성이 높기 때문에 특히 바람직하다.
발광층(113)의 게스트 재료로서 사용할 수 있는 인광 물질의 예는 다음과 같다.
상기 예에는, 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]), 및 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]) 등 4H-트라이아졸 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 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 갖는 유기 금속 이리듐 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 갖는 유기 금속 이리듐 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 갖는 페닐피리딘 유도체가 배위자인 유기 금속 이리듐 착체가 포함된다. 이들 화합물은 청색 인광을 방출하고 440nm 내지 520nm에 발광 피크를 갖는다.
다른 예에는 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-tert-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)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등 피리미딘 골격을 갖는 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 갖는 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]), 및 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]) 등 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체; 및 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등의 희토류 금속 착체가 포함된다. 이들은 주로 녹색 인광을 방출하고 500nm 내지 600nm에 발광 피크를 갖는 화합물이다. 또한 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율이 두드러지게 높기 때문에 특히 바람직하다.
다른 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 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등 피리미딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 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)]), 및 (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체; 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]) 및 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체; 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: [PtOEP]) 등의 백금 착체; 및 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. 이들 화합물은 적색 인광을 방출하고 600nm 내지 700nm에 발광 피크를 갖는다. 또한 피라진 골격을 갖는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 높은 적색 발광을 제공할 수 있다.
상술한 재료 외에도 공지의 인광 물질을 사용할 수 있다.
발광층(113)의 게스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료의 예는 다음과 같다.
TADF 재료의 예에는 풀러렌, 그 유도체, 아크리딘, 그 유도체, 및 에오신 유도체가 포함된다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd)을 포함하는 포르피린 등의 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 금속 함유 포르피린의 예에는, 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린 테트라메틸 에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 및 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP)가 포함된다.
[화학식 24]
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는, 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), 4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzBfpm), 4-[4-(9'-페닐-3,3'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]벤조퓨로[3,2-d]피리미딘(약칭: 4PCCzPBfpm), 또는 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02) 등, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽 모두를 갖는 헤테로 고리 화합물을 사용하여도 좋다.
[화학식 25]
이러한 헤테로 고리 화합물은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 때문에 전자 수송성 및 정공 수송성이 우수하므로 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서, 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 및 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정성 및 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다. 특히 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 및 벤조티에노피라진 골격은 수용성 및 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다.
π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 갖는 골격 중에서, 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정성 및 신뢰성이 높기 때문에, 이들 골격 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하다. 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 및 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리가 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리와 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 향상되고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지므로, 열 활성화 지연 형광을 높은 효율로 얻을 수 있기 때문에 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기 등 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. π전자 과잉형 골격으로서는 방향족 아민 골격 또는 페나진 골격 등을 사용할 수 있다. π전자 부족형 골격으로서는 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인 또는 보란트렌 등의 붕소를 포함하는 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 사이아노기 또는 나이트릴기를 갖는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 또는 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 하나 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
또한 TADF 재료는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 갖는 재료이다. 그러므로 TADF 재료는, 소량의 열 에너지를 사용하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 업컨버트(즉, 역 항간 교차)하고 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서 기능한다.
저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 T1 준위의 지표로서 사용한다. 단파장 측의 꼬리에서 형광 스펙트럼에 접선을 외삽함으로써 얻어지는 선의 파장의 에너지 준위가 S1 준위이고, 단파장 측의 꼬리에서 인광 스펙트럼에 접선을 외삽함으로써 얻어지는 선의 파장의 에너지 준위가 T1 준위일 때, TADF 재료의 S1 준위와 T1 준위의 차이는 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
발광층(113)의 게스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위는 TADF 재료의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하고, 호스트 재료의 T1 준위는 TADF 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
발광층(113)의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 정공 수송성 재료로서는, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우의 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이 물질의 예를 이하에서 제시한다.
이 물질의 예에는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), 및 N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 갖는 화합물; 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 갖는 화합물; 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 및 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 갖는 화합물; 및 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) 등의 퓨란 골격을 갖는 화합물이 포함된다. 상기 재료 중에서, 방향족 아민 골격을 갖는 화합물 및 카바졸 골격을 갖는 화합물은, 신뢰성이 높고 정공 수송성이 높아, 구동 전압의 저감에 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 상기 정공 수송성 재료의 예로서 제시한 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)의 호스트 재료로서 사용할 수 있는 전자 수송성 재료로서는, 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우의 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 이 물질의 예를 이하에서 제시한다. 또한 후술하는 전자 수송층(114)에 사용할 수 있는 전자 수송성 재료를 사용할 수도 있다.
전자 수송성 재료의 예에는 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 및 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체; 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 및 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등 폴리아졸 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물; 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 및 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물; 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) 등 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물이 포함된다. 상기 재료 중에서, 다이아진 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물 및 피리딘 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 높기 때문에 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 갖는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 우수하여, 구동 전압의 저감에 기여한다.
발광층(113)의 호스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 경우, 상술한 재료를 사용할 수도 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 역 항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환되고 발광 중심 물질로 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 여기서, TADF 재료는 에너지 도너로서 기능하고, 발광 중심 물질은 에너지 억셉터로서 기능한다. 따라서 호스트 재료로서 TADF 재료를 사용하는 것은 게스트 재료로서 형광 물질을 사용하는 경우에 매우 유효하다. 이 경우, 높은 발광 효율을 달성하기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위는 형광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위는 형광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 그러므로 TADF 재료의 T1 준위는 형광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
파장이 형광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 광을 방출하는 TADF 재료를 사용하면, 여기 에너지가 TADF 재료로부터 형광 물질로 원활하게 이동하고, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지를 효율적으로 생성하기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어의 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 형광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로, 형광 물질은 형광 물질의 발광단(발광을 일으키는 골격) 주위에 보호기를 갖는 것이 바람직하다. 보호기로서는 π결합을 갖지 않는 치환기, 및 포화 탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적인 예에는 탄소수 3 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬기, 및 탄소수 3 내지 10의 트라이알킬실릴기가 포함된다. 형광 물질은 복수의 보호기를 갖는 것이 더 바람직하다. π결합을 갖지 않는 치환기는 캐리어 수송 성능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어의 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 물질의 발광단을 서로 멀어지게 할 수 있다. 여기서 발광단이란, 형광 물질에서 발광을 일으키는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 갖는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 더 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리의 예에는 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 및 페노싸이아진 골격이 포함된다. 구체적으로는, 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 및 나프토비스벤조퓨란 골격 중 어느 것을 갖는 형광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
발광층(113)의 게스트 재료로서 형광 물질을 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 안트라센 골격을 갖는 물질을 사용하면, 발광 효율이 높고 내구성이 높은 발광층을 얻을 수 있다. 안트라센 골격을 갖는 물질 중에서, 다이페닐안트라센 골격을 갖는 물질, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 갖는 물질은 화학적으로 안정적이므로 바람직하다.
호스트 재료가 카바졸 골격을 가지면, 정공 주입성 및 정공 수송성이 향상되기 때문에 바람직하고, 호스트 재료가 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 가지면, 카바졸보다 HOMO 준위가 약 0.1eV 얕아지므로 호스트 재료에 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 가지면, 카바졸보다 HOMO 준위가 약 0.1eV 얕아지므로 호스트 재료에 정공이 들어가기 쉬워지고, 정공 수송성이 향상되고, 내열성이 높아지기 때문에 바람직하다.
따라서 호스트 재료로서는, 안트라센 골격인 9,10-다이페닐안트라센 골격, 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격 또는 다이벤조카바졸 골격)의 양쪽 모두를 갖는 물질이 더 바람직하다. 또한 상술한 정공 주입성 및 정공 수송성을 향상시키는 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조 플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예에는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 및 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth)이 포함된다. 또한 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 특성이 우수하므로 바람직하다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질의 혼합물이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는, 전자 수송성 재료를 정공 수송성 재료와 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성 재료를 정공 수송성 재료와 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있고 재결합 영역을 쉽게 제어할 수 있다. 정공 수송성 재료의 함유량 대 전자 수송성 재료의 함유량의 중량비는 1:19 내지 19:1로 하면 좋다.
또한 상술한 바와 같이 호스트 재료가 복수 종류의 물질을 혼합하여 형성되는 경우, 그 호스트 재료의 일부로서는 인광 물질을 사용할 수 있다. 형광 물질을 발광 중심 물질로서 사용할 때, 형광 물질에 여기 에너지를 공급하는 에너지 도너로서 인광 물질을 사용할 수 있다.
이들 혼합된 재료로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 파장이 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체가 형성되도록 이들 혼합된 재료를 선택하면, 에너지가 원활하게 이동할 수 있고, 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이러한 구조를 사용하면, 구동 전압을 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 하나는 인광 물질이어도 좋다. 이 경우, 역 항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
전자 수송성 재료와, HOMO 준위가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상인 정공 수송성 재료의 조합은 들뜬 복합체를 형성하는 데 바람직하다. 또한 정공 수송성 재료의 LUMO 준위는 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는, 사이클릭 볼타메트리(CV)에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학적 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료, 및 이들 재료의 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교함으로써 관측되는, 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 다른 피크를 갖는) 현상에 의하여 확인할 수 있다. 또는 들뜬 복합체의 형성은, 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료, 및 이들 재료의 혼합막의 과도 PL(photoluminescence)을 비교함으로써 관측되는, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 더 장수명의 성분을 갖거나 지연 성분의 비율이 더 커지는 현상 등의 과도 응답의 차이에 의하여 확인할 수 있다. 과도 PL을 과도 EL(electroluminescence)로 바꿔 읽을 수 있다. 즉, 들뜬 복합체의 형성은, 정공 수송성 재료, 전자 수송성 재료, 및 이들 재료의 혼합막의 과도 EL을 비교함으로써 관측되는, 과도 응답의 차이에 의해서도 확인할 수 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(114)은 제 2 전극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(113)으로 수송하고, 발광층(113)과 접한다. 또한 전자 수송층(114)은 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 전자 수송성 재료, 및 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체를 포함한다. HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 전자 수송성 재료의 전자 이동도는 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우에 1×10-7cm2/Vs 이상 1×10-5cm2 이하인 것이 바람직하고, 1×10-7cm2/Vs 이상 5×10-5cm2 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 전자 수송성 재료는 안트라센 골격을 갖는 것이 바람직하고, 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격을 갖는 것이 더 바람직하다. 따라서 본 발명의 일 형태의 퀴녹살린 유도체를 전자 수송성 재료로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상술한 호스트 재료로서 사용할 수 있는 전자 수송성 재료의 일부, 또는 상술한 형광 물질과 조합하여 호스트 재료로서 사용할 수 있는 재료로서 앞에서 제시한 재료를 전자 수송층(114)에 사용할 수 있다.
알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 유기 금속 착체는 리튬의 유기 착체인 것이 바람직하고, 특히 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)인 것이 바람직하다.
또한 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600인 경우에 전자 수송층(114)에 사용하는 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 전자 수송성 재료의 전자 이동도는, 발광층(113)의 호스트 재료의 전자 이동도보다 낮은 것이 바람직하다. 전자 수송층의 전자 수송성을 저하시킴으로써 발광층으로의 전자의 주입량을 제어할 수 있기 때문에, 발광층이 전자를 과잉으로 갖는 것을 방지할 수 있다.
<전자 주입층>
전자 주입층(115)은 제 2 전극(102)으로부터의 전자의 주입 효율을 높이기 위한 층이고, 그 LUMO 준위의 값과 제 2 전극(102)의 재료의 일함수의 차이가 작은(0.5eV 이하) 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 따라서 전자 주입층(115)은 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(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), 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 1의 (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 본 실시형태에서 도 1의 (A)에 도시된 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)의 기능 및 재료는, 도 1의 (B)에 도시된 정공 주입층(111a 및 111b), 정공 수송층(112a 및 112b), 발광층(113a 및 113b), 전자 수송층(114a 및 114b), 및 전자 주입층(115a 및 115b)의 기능 및 재료와 같다.
<전하 발생층>
도 1의 (B)의 발광 디바이스에서는, 제 1 전극(양극)(101)과 제 2 전극(음극)(102) 사이에 전압을 인가한 경우에, 전하 발생층(104)은 제 1 전극(101)(양극) 측의 EL층(103a)에 전자를 주입하고, 제 2 전극(102)(음극) 측의 EL층(103b)에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 전하 발생층(104)은 정공 수송성 재료에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 p형층이어도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체(도너)가 첨가된 n형층이어도 좋다. 또는 이 두 개의 층이 적층되어도 좋다. 또는 상기 p형층과, 후술하는 전자 릴레이층 및 전자 주입 버퍼층 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 조합하여도 좋다. 또한 상기 재료 중 임의의 것을 사용하여 전하 발생층(104)을 형성함으로써, EL층의 적층에 의하여 일어나는 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
전하 발생층(104)이 정공 수송성 재료에 전자 수용체가 첨가된 p형층인 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. 다른 예에는 원소 주기율표의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물이 포함된다. 구체적인 예로서는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 및 산화 레늄이 있다.
전하 발생층(104)이 전자 수송성 재료에 전자 공여체가 첨가된 n형층인 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.
상술한 바와 같이 p형층과 조합되는 것이 바람직한 전자 릴레이층을 전자 주입 버퍼층과 p형층 사이에 제공하는 경우, 전자 릴레이층은 전자 주입 버퍼층과 p형층 간의 상호 작용을 방지하고 전자를 원활하게 수송하는 기능을 갖는다. 전자 릴레이층은 적어도 전자 수송성 재료를 포함하고, 전자 수송성 재료의 LUMO 준위는, p형층에서의 전자 수용성 물질의 LUMO 준위와 전자 주입 버퍼층에서의 물질의 LUMO 준위의 사이에 있는 것이 바람직하다. 에너지 준위의 구체적인 값으로서, 전자 릴레이층에서의 전자 수송성 재료의 LUMO 준위는 -5.0eV 이상인 것이 바람직하고, -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 전자 릴레이층에서의 전자 수송성 재료로서는 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층에는 전자 주입성이 우수한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 그리고 탄산 리튬 및 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함)), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함)을 사용할 수 있다.
전자 주입 버퍼층이 전자 수송성 재료와 전자 공여성 물질을 포함하는 경우, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 그리고 탄산 리튬 및 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 및 탄산염을 포함함))에 더하여, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 또는 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 전자 공여성 물질로서 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는, 상술한 전자 수송층의 재료와 비슷한 재료를 사용할 수 있다.
도 1의 (B)에는 2개의 EL층(103)이 적층된 구조를 도시하였지만, 인접한 2개의 EL층 사이에 전하 발생층을 각각 제공하여 3층 이상의 EL층을 적층하여도 좋다.
상술한 전하 발생층은 상술한 전자 주입층 대신에 사용할 수 있다. 이 경우, 양극 측으로부터 전자 주입 버퍼층, 전자 릴레이층, 및 p형층을 이 순서대로 적층하는 것이 바람직하다.
<기판>
본 실시형태에서 설명하는 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 붕규산염 유리 기판, 알루미노 붕규산염 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, 113b, 및 113c), 전자 수송층(114, 114a, 및 114b), 및 전자 주입층(115, 115a, 115b)) 및 전하 발생층(104, 104a, 및 104b)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, 113b, 및 113c), 전자 수송층(114, 114a, 및 114b), 및 전자 주입층(115, 115a, 및 115b)) 및 전하 발생층(104, 104a, 및 104b)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.
상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 사용되는 발광 디바이스를 수명이 긴 것으로 할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 설명한다. 또한 도 2의 (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 갖는다. 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 2의 (A)에 도시된 발광 장치는, 제 1 전극(207)이 반사 전극으로서 기능하고, 제 2 전극(208)이 광(가시광 또는 근적외광)을 투과시킬 뿐만 아니라 반사도 하는 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 2의 (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 2의 (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 2의 (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 2의 (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 백색광을 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 2의 (A)의 발광 장치는 제 2 기판(205) 측으로부터 광이 추출되는 구조(톱 이미션 구조)를 갖지만, 도 2의 (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 갖는 기판을 사용한다. 도 2의 (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 2의 (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.
상기 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 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 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 갖는다. 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 3의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 3의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (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 배선 기판(PWB)이 제공되어도 좋다. 또한 FPC 또는 PWB가 제공된 발광 장치는 발광 장치의 범주에 포함된다.
도 3의 (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 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 부분적으로 결정 영역을 포함한 반도체)를 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 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. 구동 회로부(303)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 갖는 곡면을 상단부 또는 하단부에 갖는 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 3의 (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 상기 몇 가지 색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 3가지 색(R, G, 및 B)의 광을 방출하는 발광 디바이스와 조합하여 사용함으로써, 색 순도의 향상 및 소비 전력의 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 펄스광(예를 들어 주파수가 kHz 또는 MHz)을 방출하여 그 광을 표시에 사용하여도 좋다. 상기 유기 화합물 중 임의의 것을 사용하여 형성된 발광 디바이스는 뛰어난 주파수 특성을 갖기 때문에, 발광 디바이스를 구동하는 시간을 단축할 수 있어, 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 구동 시간의 단축에 의하여 발열이 억제되므로, 발광 디바이스의 열화의 정도를 저감할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 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 사용될 수 있다.
도 4의 (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, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 센서), 및 마이크로폰(7008) 등을 포함할 수 있다.
도 4의 (A)는 상기 구성 요소에 더하여 스위치(7009) 및 적외선 포트(7010) 등을 포함할 수 있는 모바일 컴퓨터를 도시한 것이다.
도 4의 (B)는 기록 매체가 제공되고, 상기 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 4의 (C)는 텔레비전 수상 기능을 갖고, 상기 구성 요소에 더하여 안테나(7014), 셔터 버튼(7015), 및 수상부(7016) 등을 포함할 수 있는 디지털 카메라를 도시한 것이다.
도 4의 (D)는 휴대 정보 단말기를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말기는 표시부(7001)의 3개 이상의 면에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 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 확인할 수 있다. 따라서 사용자는 휴대 정보 단말기를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 보고 예를 들어 전화를 받을지 여부를 결정할 수 있다.
도 4의 (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(7003), 접속 단자(7006), 또는 센서(7007) 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 착신 등의 알림, 이메일 또는 SNS 메시지 등의 제목 및 송신자명, 날짜, 시각, 배터리 잔량, 및 안테나의 수신 강도가 포함된다. 아이콘(7050) 등은 정보(7051)가 표시되는 위치에 표시되어도 좋다.
도 4의 (F)는 대형 텔레비전 장치(TV 또는 텔레비전 수신기라고도 함)를 도시한 것이고, 하우징(7000) 및 표시부(7001) 등을 포함할 수 있다. 또한 여기서 하우징(7000)은 스탠드(7018)로 지지되어 있다. 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 4의 (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 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 이 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능 등의 다양한 기능을 가질 수 있다. 또한 복수의 표시부를 포함한 전자 기기는 하나의 표시부에 주로 화상 데이터를 표시하고 다른 하나의 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 4의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기에 제공할 수 있는 기능은 상술한 것에 한정되지 않고, 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 4의 (G)는 예를 들어 스마트워치로서 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 표시면에 화상을 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기와, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트 간의 상호 통신을 할 수 있기 때문에, 휴대 정보 단말기를 사용하여 핸즈프리로 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 4의 (G)에 도시된 스마트워치는 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 기록 매체에 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하고 이 프로그램 또는 데이터를 표시부에 표시하는 기능 등의 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 측정하는 기능을 갖는 센서), 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 본 실시형태에서 설명한 각 전자 기기의 표시부에 사용될 수 있기 때문에, 수명이 긴 전자 기기를 얻을 수 있다.
발광 장치를 포함한 다른 전자 기기로서는, 도 5의 (A) 내지 (C)에 도시된 폴더블 휴대 정보 단말기가 있다. 도 5의 (A)는 펼친 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 5의 (B)는 펼쳐지거나 접히고 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 도시한 것이다. 도 5의 (C)는 접은 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 일람성(一覽性)이 높다.
표시부(9311)는 힌지(9313)에 의하여 서로 연결된 3개의 하우징(9315)으로 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 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 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 6의 (A) 및 (B)는 발광 장치를 포함한 자동차를 도시한 것이다. 발광 장치는 자동차에 포함될 수 있고, 구체적으로는 도 6의 (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 6의 (B)에 도시된 자동차의 내측의 표시부(5104), 핸들(5105), 변속 레버(5106), 좌석(5107), 백미러(5108), 또는 앞유리(5109) 등, 혹은 유리창의 일부에 포함될 수도 있다.
이러한 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 발광 장치는, 본 실시형태에서 설명한 전자 기기 및 자동차에 한정되지 않고, 다양한 분야의 전자 기기 및 자동차에 사용할 수 있다.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 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 7의 (A) 및 (B)를 참조하여 설명한다.
도 7의 (A) 및 (B)는 조명 장치의 단면도의 예이다. 도 7의 (A)는 광이 기판 측으로부터 추출되는 보텀 이미션 조명 장치를 도시한 것이고, 도 7의 (B)는 광이 밀봉 기판 측으로부터 추출되는 톱 이미션 조명 장치를 도시한 것이다.
도 7의 (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 갖는 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 형성되어 있다.
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 7의 (A)에 도시된 요철을 가지면, 발광 디바이스(4002)로부터 방출되는 광의 추출 효율이 높아질 수 있다.
도 7의 (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 갖는 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 7의 (B)에 도시된 요철을 가지면, 발광 디바이스(4202)로부터 방출되는 광의 추출 효율이 높아질 수 있다.
이러한 조명 장치의 예에는 실내의 조명으로서의 천장 조명이 포함된다. 천장 조명의 예에는 직접 장착형 조명 및 매립형 조명이 포함된다. 이러한 조명 장치는 발광 장치와 하우징 또는 커버를 조합하여 사용함으로써 제작된다.
다른 예로서는, 이러한 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.
이러한 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 갖는 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.
본 실시형태에서 설명한 구조는 다른 실시형태에서 설명하는 구조 중 임의의 것과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
<<합성예 1>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-{4-[10-(3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: PyA1PQ)의 합성 방법에 대하여 설명한다. PyA1PQ의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 26]
50mL의 3구 플라스크에 3-(10-브로모-9-안트릴)피리딘 0.74g(2.2mmol), 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 0.26g(0.85mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 0.73g(2.3mmol), 탄산 포타슘 수용액 1.3g(9.0mmol), 에틸렌글라이콜다이메틸에터(DME) 40mL, 및 물 4.4mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다.
이 플라스크 내의 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 65mg(0.29mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 11시간 동안 교반하였다. 교반 후, 플라스크 내의 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여, 처음에 클로로폼을 사용하고, 다음으로 톨루엔:아세트산 에틸=5:1을 사용하여 2번 정제하고, 톨루엔/헥세인을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 황색 고체를 0.43g, 수율 36%로 얻었다. 합성 스킴(a-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 27]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 황색 고체 0.44g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 10Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건하에 있어서, 260℃에서 18시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 황색 고체를 0.35g, 회수율 79%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 8에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 상기 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 PyA1PQ가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.37-7.50(m, 9H), 7.56-7.78(m, 9H), 7.82-7.86(m, 3H), 8.24-8.30(m, 2H), 8.75(dd, J=1.8Hz, 0.9Hz, 1H), 8.84(dd, J=4.8Hz, 1.8Hz, 1H).
<<PyA1PQ의 물성>>
다음으로, PyA1PQ의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
PyA1PQ의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. PyA1PQ의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FS920, Hamamatsu Photonics K.K. 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 PyA1PQ의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 PyA1PQ의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 9에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 9의 결과에 따르면, PyA1PQ의 톨루엔 용액에서는 397nm, 376nm, 및 358nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 446nm 부근(여기 파장: 397nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
PyA1PQ의 고체 박막은 진공 증착법에 의하여 석영 기판 위에 제작되었다. 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 고체 박막의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FS920, Hamamatsu Photonics K.K. 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 PyA1PQ의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 10에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 10의 결과에 따르면, PyA1PQ의 고체 박막에서는 404nm, 382nm, 및 363nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 457nm 부근(여기 파장: 394nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, PyA1PQ가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 PyA1PQ는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
다음으로, PyA1PQ의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 통하여 얻었다. 산출 방법을 이하에서 제시한다. 측정 장치로서는 전기 화학 애널라이저(ALS 모델 600A 또는 600C, BAS Inc. 제조)를 사용하였다. CV 측정을 위한 용액은, 지지 전해질로서의 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호 T0836)을 용매로서의 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF, Sigma-Aldrich Co. LLC. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호 22705-6)에 100mmol/L의 농도로 용해시키고, 측정 대상을 2mmol/L의 농도로 그 안에 용해시키는 식으로 준비하였다.
작용 전극으로서는 백금 전극(PTE 백금 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하고, 보조 전극으로서는 다른 백금 전극(VC-3용 Pt 대향 전극(5cm), BAS Inc. 제조)을 사용하고, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(RE7 비수용매용 참조 전극, BAS Inc. 제조)을 사용하였다. 또한 측정은 실온(20℃ 내지 25℃)에서 수행하였다.
여기서, CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 고정하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. 전위 Ea는 산화-환원파의 중간 전위이고, 전위 Ec는 환원-산화파의 중간 전위이다. 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]이기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea 및 LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 식으로부터 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 산출할 수 있다.
이 결과, PyA1PQ의 HOMO 준위는 -5.91eV이고, LUMO 준위는 -3.00eV라는 것을 알 수 있었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스인 발광 디바이스 1, 및 비교를 위한 발광 디바이스인 비교 발광 디바이스 2 및 3의 소자 구조, 제작 방법, 및 특성에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 1은 실시예 1에서 설명한 2-페닐-3-{4-[10-(3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: PyA1PQ)(구조식(100))을 전자 수송층에 포함하고, 비교 발광 디바이스 2는 2,3-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]퀴녹살린(약칭: PAPQ)을 전자 수송층에 포함하고, 비교 발광 디바이스 3은 2-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]퀴녹살린(약칭: PA1PQ)을 전자 수송층에 포함한다. 또한 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 소자 구조를 도 11에 도시하고, 구체적인 구조를 표 1에 나타내었다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 1]
*CzPA:PCBAPA(1:0.1, 30nm)
[화학식 28]
<<발광 디바이스의 제작>>
본 실시예에서 설명하는 각 발광 디바이스에서는, 도 11에 도시된 바와 같이, 기판(900) 위에 형성된 제 1 전극(901) 위에, EL층(902)을 구성하는 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 적층되어 있다.
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 110nm로 형성되었다.
전처리로서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 다음, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다. 그 후, 압력이 약 1×10-4Pa까지 저감된 진공 증착 장치 내로 기판을 이동하고, 진공 증착 장치의 가열실에 있어서 170℃에서 30분 동안 진공 소성을 수행한 다음, 기판을 약 30분 동안 냉각하였다.
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, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB) 및 산화 몰리브데넘을 NPB:산화 몰리브데넘=4:1의 질량비로 공증착함으로써 두께 50nm가 되도록 형성하였다.
그리고 정공 주입층(911) 위에 정공 수송층(912)을 형성하였다. 정공 수송층(912)은 NPB를 증착함으로써 두께 10nm가 되도록 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(912) 위에 발광층(913)을 형성하였다.
발광층(913)은 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA)을 CzPA:PCBAPA=1:0.1의 중량비로 공증착함으로써 두께 30nm가 되도록 형성하였다.
다음으로, 발광층(913) 위에 전자 수송층(914)을 형성하였다. 전자 수송층(914)은 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 형성하였다.
발광 디바이스 1의 전자 수송층(914)은 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq)을 두께 10nm가 되도록, PyA1PQ를 두께 20nm가 되도록 순차적으로 증착함으로써 형성하였다. 비교 발광 디바이스 2의 전자 수송층(914)은 Alq를 두께 10nm가 되도록, PAPQ를 두께 20nm가 되도록 순차적으로 증착함으로써 형성하였다. 비교 발광 디바이스 3의 전자 수송층(914)은 Alq를 두께 10nm가 되도록, PA1PQ를 두께 20nm가 되도록 순차적으로 증착함으로써 형성하였다.
그리고 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.
상기 단계를 통하여, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 각각 포함한 발광 디바이스를 기판(900) 위에 형성하였다. 또한 상술한 정공 주입층(911), 정공 수송층(912), 발광층(913), 전자 수송층(914), 및 전자 주입층(915)은 본 발명의 일 형태에서 EL층을 형성하는 기능층이다. 또한 상기 제작 방법에서의 모든 증착 단계에서, 증착을 저항 가열법에 의하여 수행하였다.
상술한 바와 같이 제작한 각 발광 디바이스는, 자외광에 의하여 경화되는 실재가 도포된 다른 기판(도시하지 않았음)을 질소 분위기를 포함한 글로브 박스에서 기판(900)에 고정하고, 기판(900) 위에 형성된 발광 디바이스를 둘러싸도록 실재를 부착하여 상기 기판들을 서로 접합하는 식으로, 다른 기판(도시하지 않았음)을 사용하여 밀봉되었다. 밀봉 공정에서, 6J/cm2의 365nm 자외선을 실재에 조사하여 경화시키고, 실재를 80℃에서 1시간 동안 가열함으로써 안정화시켰다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 발광 디바이스의 동작 특성의 결과로서, 전류 밀도-휘도 특성을 도 12에, 전압-휘도 특성을 도 13에, 휘도-전류 효율 특성을 도 14에, 전압-전류 특성을 도 15에 나타내었다.
표 2는 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
[표 2]
도 16은 발광 디바이스에 25mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 공급한 경우의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 470nm 부근에 피크를 가지므로, 발광층(913)에 포함되는 PCBAPA의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
도 12 내지 도 15 및 표 2에 나타낸 결과로부터, PyA1PQ를 사용한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1은, 비교 발광 디바이스 2 및 3보다 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율이 우수하다는 것을 알았다.
도 17은 휘도 1000cd/m2에서의 구동 시간에 따른 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1은 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 작고, 수명이 긴 발광 디바이스라는 것을 알았다.
(참고 합성예)
본 참고 합성예에서는, 실시예 2의 비교 발광 디바이스 3에 사용하고 하기 구조식(200)으로 나타내어지는 유기 화합물인 2-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]퀴녹살린(약칭: PA1PQ)의 합성예에 대하여 구체적으로 설명한다.
[화학식 29]
100mL의 가지형 플라스크에 9-브로모-10-페닐안트라센 1.0g(3.0mmol), 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 0.21g(0.70mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 1.0g(3.0mmol), 탄산 포타슘 0.85g(6.2mmol), 에틸렌글라이콜다이메틸에터(DME) 30mL, 및 물 3.0mL를 넣었다.
이 플라스크 내의 압력을 저감하고, 혼합물을 교반한 다음, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 62mg(0.27mmol)을 첨가하여, 질소 기류하에 있어서 100℃에서 14시간 동안 환류하였다. 환류 후, 플라스크 내의 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 톨루엔 용액을 첨가하고, 셀라이트, 플로리실, 및 알루미나를 통하여 흡인 여과하여, 여과액을 농축하였다. 이 여과액을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔)에 의하여 정제하고, 톨루엔/헥세인을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 0.91g, 수율 56%로 얻었다. 합성 스킴(x-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 30]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 0.79g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 10Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건하에 있어서, 240℃에서 16시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 담황색 고체를 0.79g, 회수율 88%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 18에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 구조식(200)으로 나타내어지는 PA1PQ가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.31-7.40(m, 4H), 7.43-7.77(m, 18H), 7.81-7.87(m, 2H), 8.24-8.30(m, 2H).
(실시예 3)
<<합성예 2>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(101)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-{4-[10-(피리미딘-5-일)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: 1PQPmA)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1PQPmA의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 31]
50mL의 3구 플라스크에 5-(10-브로모-9-안트릴)피리미딘 1.1g(3.4mmol), 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 0.23g(0.76mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 1.3g(3.9mmol), 탄산 포타슘 1.1g(7.7mmol), 톨루엔 35mL, 에탄올 4mL, 및 물 4mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다.
이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 79mg(0.35mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 9시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층으로부터 톨루엔으로 유기물을 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=9:1)에 의하여 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 고성능 액체 크로마토그래피(클로로폼)에 의하여 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체에 메탄올을 첨가하고, 이어서 초음파를 조사하였다. 석출된 고체를 회수하여 목적의 담항색 고체를 0.95g, 수율 53%로 얻었다. 합성 스킴(b-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 32]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 0.93g을 정제하였다. 승화 정제는 감압하, 그리고 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건하에 있어서, 235℃에서 15시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 담황색 고체를 0.86g, 회수율 92%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 19에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 구조식(101)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 1PQPmA가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.39-7.48(m, 9H), 7.55-7.61(m, 2H), 7.68-7.71(m, 2H), 7.74-7.79(m, 4H), 7.83-7.88(m, 2H), 8.24-8.30(m, 2H), 8.91(s, 2H), 9.46(s, 1H).
<<1PQPmA의 물성>>
다음으로, 1PQPmA의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
1PQPmA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 1PQPmA의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 1PQPmA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPmA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 20에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 20의 결과에 따르면, 1PQPmA의 톨루엔 용액에서는 359nm, 377nm, 및 398nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 434nm 부근(여기 파장: 377nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
1PQPmA의 고체 박막은 진공 증착법에 의하여 석영 기판 위에 제작되었다. 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 고체 박막의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPmA의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 21에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 21의 결과에 따르면, 1PQPmA의 고체 박막에서는 362nm, 382nm, 및 403nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 456nm 부근(여기 파장: 380nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, 1PQPmA가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 화합물인 1PQPmA는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
(실시예 4)
<<합성예 3>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(102)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-[10-(피라진-2-일)-9-안트릴]퀴녹살린(약칭: 1PQPrA)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1PQPrA의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 33]
200mL의 3구 플라스크에 2-(10-브로모-9-안트릴)피라진 0.58g(1.7mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 0.62g(1.9mmol), 탄산 포타슘 0.47g(3.4mmol), 톨루엔 20mL, 에탄올 4mL, 및 물 2mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다.
이 플라스크 내의 혼합물에 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 0.10g(0.34mmol) 및 아세트산 팔라듐(II) 15mg(68μmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 19시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층으로부터 톨루엔으로 유기물을 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(아세트산 에틸:헥세인=1:2)에 의하여 정제하고, 톨루엔/헥세인을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 황색 고체를 0.47g, 수율 52%로 얻었다. 합성 스킴(c-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 34]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 황색 고체 0.46g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 3.1Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건하에 있어서, 250℃에서 18시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 황색 고체를 0.37g, 회수율 80%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 22에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 구조식(102)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 1PQPrA가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.38-7.56(m, 11H), 7.67-7.86(m, 8H), 8.24-8.30(m, 2H), 8.79(d, 1H), 8.87(d, 1H), 8.94-8.96(m, 1H).
<<1PQPrA의 물성>>
다음으로, 1PQPrA의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
1PQPrA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 1PQPrA의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 1PQPrA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPrA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 23에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 23의 결과에 따르면, 1PQPrA의 톨루엔 용액에서는 358nm, 375nm, 및 396nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 455nm 부근(여기 파장: 375nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
1PQPrA의 고체 박막은 진공 증착법에 의하여 석영 기판 위에 제작되었다. 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 고체 박막의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPrA의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 24에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 24의 결과에 따르면, 1PQPrA의 고체 박막에서는 362nm, 380nm, 및 401nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 468nm 부근(여기 파장: 360nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, 1PQPrA가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 화합물인 1PQPrA는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
(실시예 5)
<<합성예 4>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(135)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-(4-{10-[4-(3-피리딜)페닐]-9-안트릴}페닐)퀴녹살린(약칭: 1PQPyPA)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1PQPyPA의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 35]
200mL의 3구 플라스크에 3-[4-(10-브로모-9-안트릴)페닐]피리딘 1.8g(4.4mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 1.6g(4.8mmol), 탄산 포타슘 1.2g(8.8mmol), 톨루엔 50mL, 에탄올 10mL, 및 물 5mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다.
이 플라스크 내의 혼합물에 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 0.13g(0.44mmol) 및 아세트산 팔라듐(II) 20mg(88μmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 20시간 동안 교반하였다. 교반 후, 석출된 고체를 여과하고, 회수한 고체와 여과액을 따로따로 정제하였다. 먼저, 얻어진 고체를 클로로폼에 용해시키고, 불용물을 여과에 의하여 제거하였다. 그리고 여과액을 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=1:1)에 의하여 정제하였다.
다음으로, 여과액으로부터 톨루엔으로 유기물을 추출하고, 추출 용액과 유기층을 조합하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥세인:아세트산 에틸=2:1)에 의하여 정제하였다. 정제 조작을 통하여 얻어진 고체를 톨루엔/헥세인을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 2.1g, 수율 78%로 얻었다. 합성 스킴(d-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 36]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 2.1g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 6.2Pa이고, 아르곤 유량이 10mL/min인 조건하에 있어서, 260℃에서 19시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 담황색 고체를 1.8g, 회수율 88%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 25에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 구조식(135)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 1PQPyPA가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.36-7.50(m, 10H), 7.60(d, 2H), 7.68-7.78(m, 8H), 7.83-7.86(m, 4H), 8.06(d, 1H), 8.24-8.30(m, 2H), 8.67(d, 1H), 9.05(d, 1H).
<<1PQPyPA의 물성>>
다음으로, 1PQPyPA의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
1PQPyPA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 1PQPyPA의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 1PQPyPA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPyPA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 26에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 26의 결과에 따르면, 1PQPyPA의 톨루엔 용액에서는 358nm, 376nm, 및 397nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 442nm 부근(여기 파장: 375nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
1PQPyPA의 고체 박막은 진공 증착법에 의하여 석영 기판 위에 제작되었다. 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 고체 박막의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQPyPA의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 27에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 27의 결과에 따르면, 1PQPyPA의 고체 박막에서는 362nm, 382nm, 및 402nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 464nm 부근(여기 파장: 360nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, 1PQPyPA가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 화합물인 1PQPyPA는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
(실시예 6)
<<합성예 5>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(147)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-{4-[10-(5-페닐-3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: 1PQmPPyA)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1PQmPPyA의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 37]
<단계 1: 3-(9-안트릴)-5-페닐피리딘의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 3-브로모-5-페닐피리딘 1.0g(4.3mmol), 9-안트라센보론산 2.0g(9.2mmol), 및 탄산 포타슘 2.4g(17mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 테트라하이드로퓨란 40mL 및 물 8mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 트라이-tert-뷰틸포스포늄테트라플루오로보레이트 0.10g(0.35mmol) 및 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 98mg(0.11mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 14시간 동안 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 물 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=9:1)에 의하여 정제하고, 메탄올을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 백색 고체를 1.4g, 수율 98%로 얻었다. 합성 스킴(e-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 38]
<단계 2: 3-(10-브로모-9-안트릴)-5-페닐피리딘의 합성>
200mL의 가지형 플라스크에 3-(9-안트릴)-5-페닐피리딘 1.4g(4.2mmol), 다이메틸폼아마이드 40mL, 및 N-브로모석신이미드 0.82g(4.6mmol)을 넣고, 이 혼합물을 실온에서 45시간 동안 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 셀라이트를 통하여 이 혼합물을 흡인 여과하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 싸이오황산 소듐 수용액, 탄산 수소 소듐 수용액, 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=19:1)에 의하여 정제하여, 목적의 고체를 1.1g, 수율 65%로 얻었다. 합성 스킴(e-2)을 이하에 나타낸다.
[화학식 39]
<단계 3: 1PQmPPyA의 합성>
100mL의 3구 플라스크에 3-(10-브로모-9-안트릴)-5-페닐피리딘 1.1g(2.7mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 0.98g(3.0mmol), 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 83mg(0.27mmol), 및 탄산 포타슘 0.76g(5.5mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 25mL, 에탄올 5.0mL, 및 물 2.5mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 12mg(55μmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 25시간 동안 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 물 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=19:1)에 의하여 정제하고, 아세트산 에틸/헥세인을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 0.85g, 수율 51%로 얻었다. 합성 스킴(e-3)을 이하에 나타낸다.
[화학식 40]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 0.87g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 4.5Pa이고, 아르곤 유량이 15.0mL/min인 조건하에 있어서, 310℃에서 16시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 담황색 고체를 0.50g, 회수율 57%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 28에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 구조식(147)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 1PQmPPyA가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.38-7.57(m, 12H), 7.67-7.82(m, 10H), 7.83-7.90(m, 2H), 8.07(t, J=2, 1Hz, 1H), 8.24-8.34(m, 2H), 8.74(d, J=1, 8Hz, 1H), 9.10(d, J=2, 1Hz, 1H).
<<1PQmPPyA의 물성>>
다음으로, 1PQmPPyA의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
1PQmPPyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 1PQmPPyA의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 1PQmPPyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQmPPyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 29에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 29의 결과에 따르면, 1PQmPPyA의 톨루엔 용액에서는 358nm, 377nm, 및 398nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 437nm 부근(여기 파장: 398nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
1PQmPPyA의 고체 박막은 진공 증착법에 의하여 석영 기판 위에 제작되었다. 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 고체 박막의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 고체 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQmPPyA의 고체 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 30에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 30의 결과에 따르면, 1PQmPPyA의 고체 박막에서는 363nm, 381nm, 및 402nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 460nm 부근(여기 파장: 360nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, 1PQmPPyA가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 화합물인 1PQmPPyA는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
(실시예 7)
<<합성예 6>>
본 실시예에서는, 실시형태 1의 구조식(175)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 2-페닐-3-{4-[10-(2,6-다이메틸-3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: 1PQDMePyA)의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1PQDMePyA의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 41]
<단계 1: 3-(9-안트릴)-2,6-다이메틸피리딘의 합성>
300mL의 3구 플라스크에 2,6-다이메틸-3-브로모피리딘 2.4g(13mmol), 9-안트라센보론산 3.2g(14mmol), 및 탄산 포타슘 7.2g(52mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 THF 130mL 및 물 26mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 트라이-tert-뷰틸포스포늄테트라플루오로보레이트 0.11g(0.39mmol) 및 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0) 0.12g(0.13mmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 11시간 동안 교반하였다.
교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 물 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=9:1)에 의하여 정제하여, 목적의 백색 고체를 3.4g, 수율 92%로 얻었다. 합성 스킴(f-1)을 이하에 나타낸다.
[화학식 42]
<단계 2: 3-(10-브로모-9-안트릴)-2,6-다이메틸피리딘의 합성>
300mL의 가지형 플라스크에 3-(9-안트릴)-2,6-다이메틸피리딘 2.7g(9.4mmol) 및 DMF 100mL를 넣고, 이 혼합물을 0℃에서 교반하였다. 이 혼합물에 N-브로모석신이미드 1.8g(10mmol)을 첨가하고, 이 혼합물의 온도를 실온까지 올리고, 이 혼합물을 66시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 셀라이트를 통하여 이 혼합물을 흡인 여과하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 싸이오황산 소듐 수용액, 탄산 수소 소듐 수용액, 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=19:1)에 의하여 정제하여, 목적의 고체를 3.3g, 수율 99%로 얻었다. 합성 스킴(f-2)을 이하에 나타낸다.
[화학식 43]
<단계 3: 1PQDMePyA의 합성>
100mL의 3구 플라스크에 3-(10-브로모-9-안트릴)-2,6-다이메틸피리딘 1.2g(3.3mmol), 4-(3-페닐퀴녹살린-2-일)페닐보론산 1.2g(3.7mmol), 트라이(오쏘-톨릴)포스핀 98mg(0.32mmol), 및 탄산 포타슘 0.92g(6.6mmol)을 넣고, 플라스크 내의 공기를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 30mL, 에탄올 6.0mL, 및 물 3.0mL를 첨가하고, 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 14.9mg(66μmol)을 첨가하고, 이 혼합물을 질소 기류하에 있어서 80℃에서 21시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 이어서 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 조합하고, 물 및 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=19:1)에 의하여 정제하고, 톨루엔/메탄올을 사용하여 재결정함으로써, 목적의 담황색 고체를 1.4g(2.5mmol), 수율 75%로 얻었다. 합성 스킴(f-3)을 이하에 나타낸다.
[화학식 44]
트레인 서블리메이션법에 의하여, 얻어진 담황색 고체 1.4g을 정제하였다. 승화 정제는 압력이 6.7Pa이고, 아르곤 유량이 5.0mL/min인 조건하에 있어서, 250℃에서 16시간 동안 가열함으로써 수행하였다. 정제 후, 목적의 담황색 고체를 1.3g, 회수율 92%로 얻었다.
상기 반응에 의하여 얻어진 담황색 고체의 핵자기 공명(1H-NMR) 분광법에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 1H-NMR 차트를 도 31에 나타내었다. 이들 결과에 따르면, 본 실시예에서, 구조식(175)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 1PQDMePyA가 얻어진 것을 알 수 있다.
1H NMR(CD2Cl2, 300MHz):δ=2.10(s, 3H), 2.69(s, 3H), 7.26(d, J=7, 8Hz, 1H), 7.34-7.56(m, 12H), 7.66-7.80(m, 6H), 7.82-7.89(m, 2H), 8.18-8.27(m, 2H).
<<1PQDMePyA의 물성>>
다음으로, 1PQDMePyA의 톨루엔 용액 및 고체 박막의 자외-가시 흡수 스펙트럼(이하 단순히 "흡수 스펙트럼"이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다.
1PQDMePyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 자외-가시 분광 광도계(V-550, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 1PQDMePyA의 톨루엔 용액 중의 발광 스펙트럼은 형광 분광 광도계(FP-8600, JASCO Corporation 제조)를 사용하여 측정하였다. 또한 1PQDMePyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺌으로써 산출하였다. 얻어진 1PQDMePyA의 톨루엔 용액 중의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 32에 나타내었다. 가로축은 파장을 나타내고, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다.
도 32의 결과에 따르면, 1PQDMePyA의 톨루엔 용액에서는 397nm, 376nm, 및 358nm 부근에서 흡수 피크가 관찰되고, 446nm 부근(여기 파장: 397nm)에서 발광 파장의 피크가 관찰되었다.
이 결과에 따르면, 1PQDMePyA가 청색광을 방출하는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 화합물인 1PQDMePyA는 발광 물질 또는 가시 영역에서 형광을 방출하는 물질의 호스트로서 사용될 수 있다.
(실시예 8)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스인 발광 디바이스 4와, 비교를 위한 발광 디바이스인 비교 발광 디바이스 5를 제작하고, 이들 디바이스의 소자 구조 및 특성에 대하여 설명한다. 발광 디바이스 4는 실시예 1에서 설명한 2-페닐-3-{4-[10-(3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: PyA1PQ)(구조식(100))을 전자 수송층에 포함하고, 비교 발광 디바이스 5는 2-페닐-3-[4'-(3-피리딜)바이페닐-4-일]퀴녹살린(약칭: PPy1PQ)을 전자 수송층에 포함한다. 또한 발광 디바이스 4에 사용한 PyA1PQ 및 비교 발광 디바이스 5에 사용한 PPy1PQ는 양쪽 모두 퀴녹살린 유도체이고, PyA1PQ는 퀴녹살린 골격과 결합되는 안트라센 골격과 헤테로 방향족 고리가 결합된 구조를 갖고, PPy1PQ는 퀴녹살린 골격과 결합되는 페닐렌 골격과 헤테로 방향족 고리가 결합된 구조를 갖는다. 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 구체적인 구조를 표 3에 나타내었다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 3]
*αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02(1:0.15, 25nm)
[화학식 45]
<<발광 디바이스의 제작>>
본 실시예에서 설명하는 각 발광 디바이스에서는, 실시예 2에서 도 11을 참조하여 설명한 발광 디바이스와 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 적층되어 있다.
정공 주입층(911)은 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf) 및 ALD-MP001Q(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 일련번호: 1S20180314)를 BBABnf:ALD-MP001Q=1:0.01의 중량비로 공증착함으로써 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 정공 수송층(912)은 BBABnf를 두께 20nm가 되도록 증착한 다음, 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 두께 10nm가 되도록 증착함으로써 형성하였다.
발광층(913)은 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 및 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)을 αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02=1:0.015의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다.
발광 디바이스 4의 전자 수송층(914)은 PyA1PQ 및 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을 PyA1PQ:Liq=1:1의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다. 비교 발광 디바이스 5의 전자 수송층(914)은 PPy1PQ 및 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을 PPy1PQ:Liq=1:1의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 발광 디바이스의 동작 특성의 결과로서, 전류 밀도-휘도 특성을 도 33에, 전압-휘도 특성을 도 34에, 휘도-전류 효율 특성을 도 35에, 전압-전류 특성을 도 36에 나타내었다.
표 4는 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
[표 4]
약 1000cd/m2의 휘도에서의 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 발광 디바이스 4에 4.4V의 전압을 인가하고, 비교 발광 디바이스 5에 4.6V의 전압을 인가한 경우의 발광 스펙트럼을 도 37에 나타내었다. 도 37에 나타낸 바와 같이, 각 발광 디바이스의 발광 스펙트럼은 458nm 부근에 피크를 가지므로, 발광층(913)에 포함되는 3,10PCA2Nbf(IV)-02의 발광에서 유래하는 것으로 생각된다.
도 33 내지 도 36 및 표 4에 나타낸 결과로부터, PyA1PQ를 사용한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4는, 비교 발광 디바이스 5보다 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율이 우수하다는 것을 알았다. 이것은 발광 디바이스 4에 사용한 PyA1PQ가, 안트라센 골격을 통하여 퀴녹살린 골격과 결합된 헤테로 방향족 고리에 의하여 전자 수송층(915)으로부터 전자 수송층(914)에 전자를 추출하기 쉬운 효과를 가질 뿐만 아니라, 안트라센 골격을 갖기 때문에 주입된 전자의 수송성이 높기 때문이다.
도 38은 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 따른 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 38에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4와, 비교 발광 디바이스 5의 휘도는, 구동 시간에 따라 같은 정도로 저하된다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4는, 발광 디바이스 4의 전류 효율이 비교 발광 디바이스 5보다 높기 때문에, 같은 전류 밀도에서 휘도를 측정한 경우에 비교 발광 디바이스 5보다 휘도가 높았다. 그러나 이들 디바이스의 휘도는 구동 시간에 따라 같은 정도로 저하되었다.
(실시예 9)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스로서, 실시예 3에서 설명한 2-페닐-3-{4-[10-(피리미딘-5-일)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: 1PQPmA)(구조식(101))을 전자 수송층에 사용한 발광 디바이스 6, 실시예 4에서 설명한 2-페닐-3-[10-(피라진-2-일)-9-안트릴]퀴녹살린(약칭: 1PQPrA)(구조식(102))을 전자 수송층에 사용한 발광 디바이스 7, 실시예 5에서 설명한 2-페닐-3-(4-{10-[4-(3-피리딜)페닐]-9-안트릴}페닐)퀴녹살린(약칭: 1PQPyPA)(구조식(135))을 전자 수송층에 사용한 발광 디바이스 8, 및 실시예 6에서 설명한 2-페닐-3-{4-[10-(5-페닐-3-피리딜)-9-안트릴]페닐}퀴녹살린(약칭: 1PQmPPyA)(구조식(147))을 전자 수송층에 사용한 발광 디바이스 9의 소자 구조 및 특성에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 발광 디바이스의 구체적인 구조를 표 5에 나타내었다. 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 5]
*αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02(1:0.15, 25nm)
[화학식 46]
<<발광 디바이스의 제작>>
본 실시예에서 설명하는 각 발광 디바이스에서는, 실시예 2에서 도 11을 참조하여 설명한 발광 디바이스와 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 적층되어 있다.
정공 주입층(911)은 N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf) 및 ALD-MP001Q(Analysis Atelier Corporation 제조, 재료 일련번호: 1S20180314)를 BBABnf:ALD-MP001Q=1:0.01의 중량비로 공증착함으로써 두께 10nm가 되도록 형성하였다. 정공 수송층(912)은 BBABnf를 두께 20nm가 되도록 증착한 다음, 3,3'-(나프탈렌-1,4-다이일)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzN2)을 두께 10nm가 되도록 증착함으로써 형성하였다.
발광층(913)은 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 및 3,10-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-2-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10PCA2Nbf(IV)-02)을 αN-βNPAnth:3,10PCA2Nbf(IV)-02=1:0.015의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다.
발광 디바이스 6의 전자 수송층(914)은 1PQPmA 및 Liq를 1PQPmA:Liq=1:2의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다. 발광 디바이스 7의 전자 수송층(914)은 1PQPrA 및 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을 1PQPrA:Liq=1:2의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다. 발광 디바이스 8의 전자 수송층(914)은 1PQPyPA 및 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을 1PQPyPA:Liq=1:2의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다. 발광 디바이스 9의 전자 수송층(914)은 1PQmPPyA 및 8-하이드록시퀴놀리네이토리튬(약칭: Liq)을 1PQmPPyA:Liq=1:1의 중량비로 공증착함으로써 두께 25nm가 되도록 형성하였다.
<<발광 디바이스의 동작 특성>>
제작한 발광 디바이스의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 표 6은 1000cd/m2 부근에서의 발광 디바이스의 주된 초기 특성값을 나타낸 것이다.
[표 6]
표 6에 나타낸 결과로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 6 내지 9는 전류-전압 특성, 파워 효율, 및 발광 효율 등의 동작 특성이 양호하다는 것을 알았다.
도 39는 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 따른 발광 디바이스의 휘도의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 39에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 6 내지 9는, 구동 시간에 따른 휘도의 저하가 작고, 수명이 긴 발광 디바이스라는 것을 알았다.
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 103a, 103b: EL층, 104: 전하 발생층, 111a, 111b: 정공 주입층, 112a, 112b: 정공 수송층, 113a, 113b: 발광층, 114a, 114b: 전자 수송층, 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, 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, 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, 7018: 스탠드, 7022, 7023: 조작 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.
본 출원은 2019년 3월 22일에 일본 특허청에 출원된 일련번호 2019-055331의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
본 출원은 2019년 3월 22일에 일본 특허청에 출원된 일련번호 2019-055331의 일본 특허 출원에 기초하고, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합된다.
Claims (24)
- 식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
a 및 b는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0, 1, 또는 2이고,
R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 및 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기 중 어느 하나를 나타내고,
A는 식(g1)으로 나타내어지고,
X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타내고,
R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 및 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기 중 어느 하나를 나타내는, 유기 화합물. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기 화합물은 식(G2)으로 나타내어지는, 유기 화합물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 화합물은 식(G3)으로 나타내어지는, 유기 화합물.
- 제 1 항에 있어서,
m이 2이고,
상기 2개의 아릴렌기 a는 같은, 유기 화합물. - 제 1 항에 있어서,
n이 2이고,
상기 2개의 아릴렌기 b는 같은, 유기 화합물. - 제 1 항에 있어서,
a가 치환 또는 비치환된 페닐렌기를 나타내는, 유기 화합물. - 제 1 항에 있어서,
식(g1)이 식(g1-1) 내지 식(g1-3) 중 어느 하나로 나타내어지고,
R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 및 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기 중 어느 하나를 나타내는, 유기 화합물. - 제 1 항에 있어서,
식(g1)이 식(g1-4) 내지 식(g1-6) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 화합물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기 화합물은 식(100), 식(101), 식(102), 식(135), 식(147), 및 식(175) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 화합물.
- 발광 디바이스로서,
제 1 항에 따른 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
상기 제 1 전극 위에 있고, 제 1 항에 따른 유기 화합물을 포함하는 EL층; 및
상기 EL층 위의 제 2 전극을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
상기 제 1 전극 위의 발광층;
상기 발광층 위에 있고, 제 1 항에 따른 유기 화합물을 포함하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제 2 전극을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
상기 제 1 전극 위에 있고, 형광 재료를 포함하는 발광층;
상기 발광층 위에 있고, 제 1 항에 따른 유기 화합물을 포함하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제 2 전극을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 장치로서,
제 11 항에 따른 발광 디바이스; 및
트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치. - 전자 기기로서,
제 14 항에 따른 발광 장치; 및
마이크로폰, 카메라, 조작 버튼, 외부 접속부, 및 스피커 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기. - 조명 장치로서,
제 11 항에 따른 발광 디바이스; 및
하우징, 커버, 및 지지대 중 적어도 하나를 포함하는, 조명 장치. - 식(G4)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
a는 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴렌기를 나타내고,
R1 내지 R13은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기를 나타내고,
A는 식(g1)으로 나타내어지고,
X1 내지 X4는 각각 독립적으로 N 또는 CR14를 나타내고,
R14는 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 및 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기 중 어느 하나를 나타내는, 유기 화합물. - 제 17 항에 있어서,
a가 치환 또는 비치환된 페닐렌기를 나타내는, 유기 화합물. - 제 17 항에 있어서,
식(g1)이 식(g1-1) 내지 식(g1-3) 중 어느 하나로 나타내어지고,
R21 내지 R24, R31 내지 R33, 및 R41 내지 R43은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 3 내지 7인 고리형 알킬기, 및 치환 또는 비치환된, 고리의 탄소수가 6 내지 13인 아릴기 중 어느 하나를 나타내는, 유기 화합물. - 제 17 항에 있어서,
식(g1)이 식(g1-4) 내지 식(g1-6) 중 어느 하나로 나타내어지는, 유기 화합물.
- 발광 디바이스로서,
제 17 항에 따른 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 디바이스로서,
제 1 전극;
상기 제 1 전극 위의 발광층;
상기 발광층 위에 있고, 제 17 항에 따른 유기 화합물을 포함하는 전자 수송층; 및
상기 전자 수송층 위의 제 2 전극을 포함하는, 발광 디바이스. - 발광 장치로서,
제 21 항에 따른 발광 디바이스; 및
트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치. - 전자 기기로서,
제 23 항에 따른 발광 장치; 및
마이크로폰, 카메라, 조작 버튼, 외부 접속부, 및 스피커 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
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