KR20220044658A - 발광 디바이스, 에너지 도너 재료, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기 - Google Patents

발광 디바이스, 에너지 도너 재료, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기 Download PDF

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KR20220044658A
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노부하루 오사와
사토시 세오
유이 요시야스
히데코 요시즈미
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 발광 디바이스, 표시 장치, 에너지 도너 재료, 발광 장치, 조명 장치, 및 전자 기기에 관한 것이다. 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공한다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 가지는 발광 디바이스이고, 발광층은 실온에서 인광을 발하는 기능을 가지는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 기능을 가지는 발광 재료 FM을 포함한다. 유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기를 적어도 하나 가지는 배위자를 가진다. 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 제 1 파장 λabs(nm)에 가지고, 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 2 파장 λp(nm)에 가진다. 제 1 파장 λabs(nm)는 제 2 파장 λp(nm)보다 길다.

Description

발광 디바이스, 에너지 도너 재료, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE, ENERGY DONOR MATERIAL, LIGHT-EMITTING APPARATUS, DISPLAY DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명의 일 형태는 발광 디바이스, 에너지 도너 재료, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 전자 기기, 및 반도체 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 본 명세서에서 개시하는 본 발명의 일 형태의 기술분야의 더 구체적인 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제작 방법을 들 수 있다.
근년, 일렉트로루미네선스(Electroluminescence: EL)를 이용한 발광 디바이스의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이들 발광 디바이스의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 물질을 포함하는 층(EL층)을 끼운 구성이다. 이 발광 디바이스의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 발광성 물질로부터 발광이 얻어진다.
상술한 발광 디바이스는 자발광(自發光)형이기 때문에, 이를 사용한 표시 장치는 시인성(視認性)이 우수하고, 백라이트가 불필요하고, 소비 전력이 적다는 등의 이점을 가진다. 또한 얇고 가볍게 제작할 수 있고, 응답 속도가 빠르다는 등의 이점도 가진다.
발광성 물질로서 유기 화합물을 사용하고, 한 쌍의 전극 사이에 상기 발광성 유기 화합물을 포함하는 EL층을 제공한 발광 디바이스(예를 들어, 유기 EL 소자)의 경우, 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가함으로써 음극으로부터 전자가, 또한 양극으로부터 정공(홀)이 각각 발광성 EL층으로 주입되어 전류가 흐른다. 그리고 주입된 전자 및 정공이 재결합됨으로써 발광성 유기 화합물이 여기 상태가 되어, 여기된 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다.
유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는 단일항 여기 상태(S*)와 삼중항 여기 상태(T*)가 있으며, 단일항 여기 상태로부터의 발광이 형광이라고, 삼중항 여기 상태로부터의 발광이 인광이라고 불리고 있다. 또한 발광 디바이스에 있어서 이들의 통계적인 생성 비율은 S*:T*=1:3이다. 그러므로 형광을 발하는 화합물(형광성 재료)을 사용한 발광 디바이스보다, 인광을 발하는 화합물(인광성 재료)을 사용한 발광 디바이스에서 더 높은 발광 효율을 얻을 수 있다. 따라서 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광으로 변환할 수 있는 인광성 재료를 사용한 발광 디바이스의 개발이 근년에 활발히 이루어지고 있다.
인광성 재료를 사용한 발광 디바이스 중, 특히 청색의 발광을 나타내는 발광 디바이스는 높은 삼중항 여기 에너지 준위를 가지는 안정적인 화합물의 개발이 어렵기 때문에 아직 실용화되지 않았다. 그러므로 더 안정적인 형광성 재료를 사용한 발광 디바이스의 개발이 이루어지고 있고, 형광성 재료를 사용한 발광 디바이스(형광 발광 디바이스)의 발광 효율을 높이는 방법이 탐색되고 있다.
삼중항 여기 상태의 에너지의 일부 또는 모두를 발광으로 변환할 수 있는 재료로서 인광성 재료 외에, 열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF)성 재료가 알려져 있다. 열 활성화 지연 형광성 재료의 경우, 삼중항 여기 상태로부터 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 상태가 생성되고, 단일항 여기 상태의 에너지가 발광으로 변환된다.
열 활성화 지연 형광성 재료를 사용한 발광 디바이스의 발광 효율을 높이기 위해서는 열 활성화 지연 형광성 재료에 있어서 삼중항 여기 상태로부터 단일항 여기 상태가 효율적으로 생성될 뿐만 아니라, 단일항 여기 상태로부터 효율적으로 발광이 얻어지는 것, 즉 형광 양자 수율이 높은 것이 중요하다. 그러나 이 두 가지를 동시에 만족시키는 발광 재료를 설계하는 것은 어렵다.
또한 열 활성화 지연 형광성 재료와 형광성 재료를 가지는 발광 디바이스에 있어서 열 활성화 지연 형광성 재료의 단일항 여기 에너지를 형광성 재료로 이동시켜, 형광성 재료로부터 발광을 얻는 방법이 제안되고 있다(특허문헌 1 참조).
또한 발광층에 호스트 재료와 게스트 재료를 포함하는 발광 디바이스가 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 호스트 재료는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 기능을 가지고, 게스트 재료는 형광을 발한다. 게스트 재료의 분자 구조는 발광단과 보호기를 가지는 구조이고, 보호기는 게스트 재료 1분자 중에 5개 이상 포함된다. 보호기를 분자 중에 도입함으로써 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 덱스터 기구에 의한 삼중항 여기 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또한 보호기로서는 알킬기, 분지쇄 알킬기를 사용할 수 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-45179호 국제공개공보 WO2019/171197호 팸플릿
상술한 바와 같이, 형광 발광 디바이스의 고효율화를 위해서는, 예를 들어 호스트 재료의 삼중항 여기자를 단일항 여기자로 변환한 후에, 게스트 재료인 형광성 재료로 단일항 여기 에너지를 이동시키는 방법을 사용할 수 있다. 그러나 발광 디바이스의 발광층 중에 있어서 형광성 재료를 게스트 재료로서 사용한 경우, 형광성 재료가 가지는 최저 삼중항 여기 에너지 준위(T1 준위)는 발광에 기여하지 않지만, 삼중항 여기 에너지의 불활성화 경로가 될 수 있다. 그래서 형광 발광 디바이스를 고효율화하기 어려웠다. 또한 이 불활성화 경로는 게스트 재료의 농도를 낮춤으로써 어느 정도 억제할 수 있지만, 그 경우 동시에 호스트 재료로부터 게스트 재료의 단일항 여기 상태로의 에너지 이동 속도도 느려진다. 이것은 열화물 또는 불순물에 의한 소광(quenching)을 일으키기 쉬워지는 것을 의미하기 때문에 신뢰성의 저하를 초래한다.
그러므로 형광 발광 디바이스의 발광 효율을 높이고, 또한 신뢰성도 얻기 위해서는 발광층 중의 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있고, 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 재료로 단일항 여기 에너지로서 효율적으로 에너지 이동하는 것이 바람직하다. 따라서 호스트 재료의 삼중항 여기 상태로부터 게스트 재료의 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성시켜 발광 디바이스의 발광 효율을 더 향상시키면서, 신뢰성도 향상시키는 방법 및 재료의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 형태는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 에너지 도너 재료를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 조명 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 신규 발광 디바이스, 신규 에너지 도너 재료, 신규 발광 장치, 신규 표시 장치, 신규 조명 장치, 또는 신규 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 과제가 추출될 수 있다.
(1) 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 가지는 발광 디바이스이다.
발광층은 실온에서 인광을 발하는 기능을 가지는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 기능을 가지는 발광 재료를 포함한다.
유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기 R1을 적어도 하나 가지는 배위자를 가진다.
발광 재료의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 제 1 파장 λabs(nm)에 가진다. 또한 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 2 파장 λp(nm)에 가진다. 제 1 파장 λabs(nm)는 제 2 파장 λp(nm)보다 길다.
(2) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 유기 금속 착체가 전이 금속을 포함하고, 상기 배위자가 상기 전이 금속과 공유 결합되는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리인 제 1 고리와, 상기 전이 금속에 배위하는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리 또는 5원 고리인 제 2 고리를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
또한 적어도 하나의 제 1 치환기 R1은 제 1 고리 및 제 2 고리 중 적어도 어느 하나와 결합된다.
(3) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 배위자가 페닐피리딘 골격이고, 제 1 치환기 R1이 상기 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합되는 상기 발광 디바이스이다.
(4) 또한 본 발명의 일 형태는 탄소수가 2 이상의 n-알킬기를, 상기 유기 금속 착체가 가지지 않는 상기 발광 디바이스이다.
(5) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 파장 λabs(nm)가 제 2 파장 λp(nm)와의 사이에 있어서 하기의 식(1)의 관계를 만족시키는 상기 발광 디바이스이다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(6) 또한 본 발명의 일 형태는 발광 재료의 형광 스펙트럼이 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 3 파장 λf(nm)에 가지고, 제 3 파장 λf(nm)가 제 2 파장 λp(nm)와의 사이에 있어서 하기의 식(2)의 관계를 만족시키는 상기 발광 디바이스이다.
[수학식 2]
Figure pat00002
이에 의하여 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료로서 사용하고, 에너지 도너 재료의 에너지, 특히 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광 재료로 에너지 이동할 수 있다. 또는 에너지 도너 재료는 근접한 발광 재료와의 사이에 제 1 치환기 R1을 끼운다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다. 또는 발광 재료를 단일항 여기 상태로 할 수 있다. 또는 발광 재료의 단일항 여기 상태의 생성 확률을 높일 수 있다. 또는 발광 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
(7) 또한 본 발명의 일 형태는 제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극과 사이에 위치하는 발광층을 가지는 발광 디바이스이다.
발광층은 실온에서 인광을 발하는 기능을 가지는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 기능을 가지는 발광 재료를 포함한다.
유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기 R1을 적어도 하나 가지는 배위자를 가진다. 또한 탄소수가 2 이상의 n-알킬기를, 유기 금속 착체는 가지지 않는다.
발광 재료가 메틸기, 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 2 치환기 R2를 적어도 하나 가진다.
또한 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼이 발광 재료의 흡수 스펙트럼과 중첩된다.
(8) 또한 본 발명의 일 형태는 유기 금속 착체가 전이 금속을 가지고, 배위자가 상기 전이 금속과 공유 결합되는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리인 제 1 고리와, 상기 전이 금속에 배위하는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리 또는 5원 고리인 제 2 고리를 가지고, 적어도 하나의 제 1 치환기 R1은 제 1 고리 및 제 2 고리 중 적어도 어느 하나와 결합되는 상기 발광 디바이스이다.
(9) 또한 본 발명의 일 형태는 발광 재료가 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와, 5개 이상의 상기 제 2 치환기 R2를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
또한 5개 이상의 제 2 치환기 R2 중 적어도 5개의 제 2 치환기 R2는 각각 독립적으로 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 포함한다.
(10) 또한 본 발명의 일 형태는 발광 재료가 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와, 3개 이상의 제 2 치환기 R2를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
또한 3개 이상의 제 2 치환기 R2 중 적어도 3개의 제 2 치환기 R2는 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와 직접 결합되지 않고, 또한 각각 독립적으로 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 포함한다.
(11) 또한 본 발명의 일 형태는 발광 재료가 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리, 및 다이아릴아미노기를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
또한 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리는 다이아릴아미노기의 질소 원자와 결합된다. 또한 제 2 치환기 R2는 다이아릴아미노기의 아릴기와 결합된다.
(12) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 치환기 R2에서의 분지를 가지는 알킬기가 2급 또는 3급 알킬기인 상기 발광 디바이스이다.
(13) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 치환기 R2에서의 분지를 가지는 알킬기의 탄소수가 3 이상 4 이하인 상기 발광 디바이스이다.
(14) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 치환기 R2에서의 사이클로알킬기의 탄소수가 3 이상 6 이하인 상기 발광 디바이스이다.
(15) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 치환기 R2에서의 트라이알킬실릴기가 트라이메틸실릴기인 상기 발광 디바이스이다.
(16) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 2 치환기 R2가 중수소를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
(17) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 유기 금속 착체가 2개 또는 3개의 상기 배위자를 가지는 상기 발광 디바이스이다(다만, 상기 배위자는 각각 독립적으로 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋음).
(18) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 1 치환기 R1에서의 분지를 가지는 알킬기가 2급 또는 3급 알킬기인 상기 발광 디바이스이다.
(19) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 1 치환기 R1에서의 분지를 가지는 알킬기의 탄소수가 3 이상 4 이하인 상기 발광 디바이스이다.
(20) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 1 치환기 R1에서의 사이클로알킬기의 탄소수가 3 이상 6 이하인 상기 발광 디바이스이다.
(21) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 1 치환기 R1에서의 트라이알킬실릴기가 트라이메틸실릴기인 상기 발광 디바이스이다.
(22) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 제 1 치환기 R1이 중수소를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
(23) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 배위자가 메틸기를 더 가지는 상기 발광 디바이스이다.
(24) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 메틸기가 중수소를 가지는 상기 발광 디바이스이다.
(25) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 발광층이 호스트 재료를 더 포함하고, 발광 재료가 게스트 재료인 상기 발광 디바이스이다.
이에 의하여 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료로서 사용하고, 에너지 도너 재료의 에너지, 특히 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광 재료로 에너지 이동할 수 있다. 또는 에너지 도너 재료는 근접한 발광 재료와의 사이에 제 1 치환기 R1 및 제 2 치환기 R2를 끼운다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다. 또는 발광 재료를 단일항 여기 상태로 할 수 있다. 또는 발광 재료의 단일항 여기 상태의 생성 확률을 높일 수 있다. 또는 발광 효율을 높일 수 있다. 또는 발광 재료의 농도를 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
(26) 또한 본 발명의 일 형태는 하기의 일반식(G0)으로 나타내어지는 에너지 도너 재료이다.
[화학식 1]
Figure pat00003
또한 상기 일반식에 있어서 L은 배위자이고, n은 1 이상 3 이하의 정수이고, R101 내지 R108은 수소 또는 치환기이고, R101 내지 R108은 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기를 하나 이상 포함한다.
이에 의하여 발광 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
(27) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 발광 디바이스와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
(28) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 발광 디바이스와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 표시 장치이다.
(29) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치와 하우징을 가지는 조명 장치이다.
(30) 또한 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 따르면 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 에너지 도너 재료를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 장치를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 조명 장치를 제공할 수 있다. 또는 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 신규 발광 디바이스, 신규 에너지 도너 재료, 신규 발광 장치, 신규 표시 장치, 신규 조명 장치, 또는 신규 전자 기기를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 이들 외의 효과가 추출될 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 실시형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 실시형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 발광 패널의 구성을 설명하는 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 6은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 8의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 11은 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 12는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 13은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 실시예에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이다.
도 16은 실시예에 따른 비교 디바이스에 사용되는 재료의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 17은 실시예에 따른 비교 디바이스에 사용되는 재료의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 18은 실시예에 따른 발광 디바이스에 사용되는 재료의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 19는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 20은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 21은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 22는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 23은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 24는 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 25는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 26은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 27은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 28은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 29는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 30은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 31은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 32는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 33은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 34는 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 35는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 36은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 37은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 38은 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 39는 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 40은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 41은 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 42는 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 43은 실시예에 따른 발광 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 44는 실시예에 따른 발광 디바이스의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 45는 실시예에 따른 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 46은 실시예에 따른 발광 디바이스의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 47은 실시예에 따른 발광 디바이스의 형광 도펀트 농도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 48은 실시예에 따른 발광 디바이스의 형광 도펀트 농도-LT90 특성을 설명하는 도면이다.
도 49는 실시예에 따른 발광 디바이스의 형광 도펀트 농도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 50은 실시예에 따른 발광 디바이스의 형광 도펀트 농도-LT90 특성을 설명하는 도면이다.
도 51은 실시예에 따른 비교 디바이스의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 52는 실시예에 따른 비교 디바이스의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 53은 실시예에 따른 비교 디바이스의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 54는 실시예에 따른 비교 디바이스의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 55는 실시예에 따른 비교 디바이스의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 56은 실시예에 따른 비교 디바이스의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 57은 실시예에 따른 비교 디바이스의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
제 1 전극과, 제 2 전극과, 제 1 전극과 제 2 전극과 사이에 위치하는 발광층을 가지는 발광 디바이스이고, 발광층은 실온에서 인광을 발하는 기능을 가지는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 기능을 가지는 발광 재료를 포함한다. 유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기를 적어도 하나 가지는 배위자를 가진다. 발광 재료의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 제 1 파장 λabs(nm)에 가지고, 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 2 파장 λp(nm)에 가진다. 제 1 파장 λabs(nm)는 제 2 파장 λp(nm)보다 길다.
이에 의하여 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료로서 사용하고, 에너지 도너 재료의 에너지, 특히 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광 재료로 에너지 이동할 수 있다. 또는 에너지 도너 재료는 근접한 발광 재료와의 사이에 제 1 치환기 R1을 끼운다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다. 또는 발광 재료를 단일항 여기 상태로 할 수 있다. 또는 발광 재료의 단일항 여기 상태의 생성 확률을 높일 수 있다. 또는 발광 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
실시형태에 대하여 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 기재하는 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 도면이고, 도 1의 (B) 및 (C)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스의 층(111)의 구성을 설명하는 도면이다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)을 가진다. 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다(도 1의 (A) 참조).
<유닛(103)의 구성예>
유닛(103)은 단층 구조 또는 적층 구조를 가진다. 예를 들어 유닛(103)은 층(111), 층(112), 및 층(113)을 가진다.
층(111)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 위치하고, 층(112)은 전극(101)과 층(111) 사이에 위치하고, 층(113)은 전극(102)과 층(111) 사이에 위치한다.
예를 들어 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 블록층 등의 기능층 중에서 선택된 층을 유닛(103)에 사용할 수 있다. 또한 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 발생층 등의 기능층 중에서 선택된 층을 유닛(103)에 사용할 수 있다.
<<층(111)의 구성예 1>>
층(111)은 에너지 도너 재료 ED 및 발광 재료 FM을 포함한다. 예를 들어 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용할 수 있다. 또한 층(111)을 발광층이라고 할 수 있다. 또한 층(111)은 호스트 재료를 포함할 수 있고, 발광 재료 FM을 게스트 재료로 할 수 있다. 이에 의하여 발광 재료 FM으로부터 발광을 얻을 수 있다. 또는 게스트 재료로부터 발광을 얻을 수 있다.
또한 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111)을 배치하는 구성이 바람직하다. 이로써 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 사출할 수 있다. 또한 층(111)이, 전극 등에 사용되는 금속에서 멀어지도록 배치되는 구성이 바람직하다. 이에 의하여 전극 등에 사용되는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
[에너지 도너 재료 ED의 예 1]
예를 들어 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용할 수 있다. 상기 유기 금속 착체는 배위자를 가진다.
상기 배위자는 치환기 R1을 가지고, 치환기 R1은 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중에서 선택된다. 또한 상기 배위자는 치환기 R1과는 별도로 메틸기를 가질 수 있다.
또한 치환기 R1이 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 분지를 가지는 알킬기의 탄소수가 3 이상 12 이하이고, 치환기 R1이 사이클로알킬기인 경우에는 사이클로알킬기의 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하이고, 치환기 R1이 트라이알킬실릴기인 경우에는 트라이알킬실릴기의 탄소수가 3 이상 12 이하이다.
치환기 R1이 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 예를 들어 2급 알킬기 또는 3급 알킬기를 치환기 R1으로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 모골격에 결합되는 탄소가 분지를 가지는 알킬기를 치환기 R1으로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 α 수소의 개수를 적게 할 수 있다. 또한 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R1이 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 예를 들어 탄소수가 3 이상 4 이하인 알킬기를 치환기 R1으로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R1이 사이클로알킬기인 경우에는 예를 들어 탄소수가 3 이상 6 이하인 사이클로알킬기를 치환기 R1으로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R1이 트라이알킬실릴기인 경우에는 예를 들어 트라이메틸실릴기를 치환기 R1으로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
예를 들어 치환기 R1은 수소 대신에 중수소를 가질 수 있다. 이에 의하여 수소의 이탈을 억제할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 상기 유기 금속 착체는 실온에서 인광을 발하는 기능을 가진다. 또한 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 파장 λp(nm)에 가진다(도 1의 (B) 참조). λp(nm)의 산출 방법으로서는 상기 인광 스펙트럼의 접선의 경사가 극대가 되는 파장 중, 가장 단파장에 위치하는 파장에 있어서 접선을 긋고, 상기 접선과 가로축의 교점의 파장을 λp(nm)로 할 수 있다. 즉, λp(nm)는 인광 스펙트럼의 단파장 측의 상승(onset)의 파장이다.
탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기로서는 예를 들어 아이소프로필기, tert-뷰틸기 등의 분지쇄 알킬기를 들 수 있다. 상기 분지쇄 알킬기는 이들에 한정되지 않는다. 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기로서는 예를 들어 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로헥실기, 노보닐기, 아다만틸기 등을 들 수 있다. 상기 사이클로알킬기는 이들에 한정되지 않는다. 또한 상기 사이클로알킬기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는 메틸기, 아이소프로필기, tert-뷰틸기와 같은 탄소수 1 내지 7의 알킬기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 8,9,10-트라이노보난일기와 같은 탄소수 5 내지 7의 사이클로알킬기, 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기와 같은 탄소수 6 내지 12의 아릴기 등을 들 수 있다. 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기로서는 예를 들어 트라이메틸실릴기, 트라이에틸실릴기, tert-뷰틸다이메틸실릴기 등을 들 수 있다. 상기 트라이알킬실릴기는 이들에 한정되지 않는다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스에 사용되는 유기 금속 착체는 탄소수 2 이상의 n-알킬기를 포함하지 않는다. 예를 들어 상기 유기 금속 착체가 치환기 R1 이외에 알킬기를 가지는 경우에는 메틸기가 바람직하다. 이에 의하여 발광 디바이스의 신뢰성을 양호하게 할 수 있다.
[에너지 도너 재료 ED의 예 2]
예를 들어 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용할 수 있다. 상기 유기 금속 착체는 배위자 및 전이 금속을 가진다. 예를 들어 전이 금속을 중심 금속으로서 사용할 수 있다. 특히 이리듐 또는 백금을 중심 금속에 가지는 유기 금속 착체가 바람직하다. 이에 의하여 방사성의 삼중항 여기 상태를 얻을 수 있다. 또는 유기 금속 착체를 화학적으로 안정하게 할 수 있다. 또한 중심 금속 주변의 배위자가 입체적으로 부피가 큰 구조를 형성하기 쉽고, 결과적으로 덱스터 이동을 억제하기 쉽다는 관점에서 중심 금속은 3가의 이리듐이 특히 바람직하다.
상기 배위자는 제 1 고리 및 제 2 고리를 가지고, 적어도 하나의 치환기 R1은 제 1 고리 및 제 2 고리 중 적어도 하나와 결합된다.
또한 제 1 고리는 6원 고리이고, 전이 금속과 공유 결합되는 원자를 구성 원자로서 포함한다. 또한 제 2 고리는 5원 고리 또는 6원 고리이고, 전이 금속에 배위하는 원자를 구성 원자로서 포함한다. 또한 제 1 고리는 벤젠 고리가 바람직하다. 또한 전이 금속에 배위하는 구성 원자는 피리딘 고리와 같이 N인 경우와, 카벤과 같이 C인 경우가 있다.
[에너지 도너 재료 ED의 예 3]
예를 들어 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용할 수 있다. 상기 유기 금속 착체는 배위자를 가진다.
상기 배위자는 페닐피리딘 골격을 가지고, 적어도 하나의 치환기 R1은 상기 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합된다.
[에너지 도너 재료 ED의 예 4]
예를 들어 하기의 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00004
상기 일반식에 있어서 L은 배위자이고, n은 1 이상 3 이하의 정수이다. 또한 n은 2 이상의 정수인 것이 바람직하다. 이에 의하여 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다.
또한 R101 내지 R108은 수소 또는 치환기이고, R101 내지 R108은 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 하나 이상 포함한다. 또한 알킬기는 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기가 바람직하고, 사이클로알킬기는 탄소수 3 이상 10 이하가 바람직하고, 트라이알킬실릴기는 탄소수 3 이상 12 이하가 바람직하다. 또한 바꿔 말하면 상기 치환기 R1은 R101 내지 R108에 포함된다.
이에 의하여 발광 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
[에너지 도너 재료 ED의 예 5]
예를 들어 2개의 배위자가 페닐피리딘 골격 및 치환기를 가지고, 상기 치환기는 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합된다. 또한 예를 들어 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 12 이하의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기를 치환기로서 사용할 수 있다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 3]
Figure pat00005
[에너지 도너 재료 ED의 예 6]
예를 들어, 3개의 배위자가 페닐피리딘 골격 및 하나 또는 복수의 치환기를 가지고, 상기 치환기는 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합된다. 또한 예를 들어 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 12 이하의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기를 치환기로서 사용할 수 있다. 또한 같은 구조의 배위자를 3개의 배위자 중 2개에 사용할 수 있다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 4]
Figure pat00006
[에너지 도너 재료 ED의 예 7]
예를 들어 3개의 배위자가 페닐피리딘 골격 및 치환기를 가지고, 상기 치환기는 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합된다. 또한 예를 들어 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 12 이하의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기를 치환기로서 사용할 수 있다. 또한 같은 구조의 배위자를 3개의 배위자에 사용할 수 있다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 5]
Figure pat00007
[에너지 도너 재료 ED의 예 8]
예를 들어 배위자가 페닐피리딘 골격 및 치환기를 가지고, 상기 치환기는 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합된다. 또한 예를 들어 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 12 이하의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기를 치환기로서 사용할 수 있고, 상기 치환기로서 일부의 수소 또는 모든 수소를 중수소로 치환한 치환기를 사용할 수 있다. 이에 의하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 6]
Figure pat00008
[발광 재료 FM의 예 1]
발광 재료 FM은 형광을 발하는 기능을 가지고, 발광 재료 FM은 흡수 스펙트럼 Abs를 가진다(도 1의 (B) 참조). 또한 발광 재료 FM을 형광 발광 물질이라고 할 수 있다.
발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼 Abs는 가장 장파장에 위치하는 단부를 파장 λabs(nm)에 가진다. 파장 λabs(nm)는 파장 λp(nm)보다 길다. λabs(nm)의 산출 방법으로서는 상기 흡수 스펙트럼의 접선의 경사가 극소가 되는 파장 중, 가장 장파장에 위치하는 파장에 있어서 접선을 긋고, 상기 접선과 가로축의 교점의 파장을 λabs(nm)로 할 수 있다. 즉, λabs(nm)는 흡수 스펙트럼의 흡수단의 파장이다. 또한 파장 λp(nm)는 상술한 바와 같이, 에너지 도너 재료 ED의 인광 스펙트럼 φp의 가장 단파장에 위치하는 단부의 파장이다.
더 바람직하게는 파장 λabs(nm)는 파장 λp(nm)와의 사이에 있어서, 하기의 식(1)의 관계를 만족시킨다. 이에 의하여 발광 재료 FM의 가장 장파장에 위치하는 흡수대는 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼과 더 잘 중첩된다.
[수학식 3]
Figure pat00009
[발광 재료 FM의 예 2]
또한 발광 재료 FM이 발하는 형광은 형광 스펙트럼 φf를 가지고, 형광 스펙트럼 φf는 가장 단파장에 위치하는 단부를 파장 λf(nm)에 가진다(도 1의 (B) 참조). λf(nm)의 산출 방법으로서는 상기 형광 스펙트럼의 접선의 경사가 극대가 되는 파장 중, 가장 단파장에 위치하는 파장에 있어서 접선을 긋고, 상기 접선과 가로축의 교점의 파장을 λf(nm)로 할 수 있다. 즉, λf(nm)는 형광 스펙트럼의 단파장 측의 상승(onset)의 파장이다. 그리고 파장 λf(nm)는 파장 λp(nm)와의 사이에 있어서, 하기의 식의 관계를 만족시킨다.
[수학식 4]
Figure pat00010
이에 의하여 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용하고, 에너지 도너 재료 ED의 에너지, 특히 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광 재료 FM으로 에너지 이동할 수 있다. 또는 에너지 도너 재료 ED는 근접한 발광 재료 FM과의 사이에 제 1 치환기 R1을 끼운다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다. 또는 발광 재료 FM을 단일항 여기 상태로 할 수 있다. 또는 발광 재료 FM의 단일항 여기 상태의 생성 확률을 높일 수 있다. 또는 발광 효율을 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
[발광 재료 FM의 예 3]
예를 들어 이하에서 예시하는 형광 발광 물질을 층(111)에 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 형광 발광 물질을 층(111)에 사용할 수 있다.
구체적으로는 N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)-9,10-안트라센다이아민(약칭: TTPA), N,N-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 7]
Figure pat00011
[발광 재료 FM의 예 4]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스에 사용할 수 있는 바람직한 발광 재료 FM은 치환기 R2를 적어도 하나 가진다.
치환기 R2는 메틸기, 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중에서 선택된다. 또한 치환기 R2가 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 분지를 가지는 알킬기의 탄소수가 3 이상 12 이하이고, 치환기 R2가 사이클로알킬기인 경우에는 사이클로알킬기의 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하이고, 치환기 R2가 트라이알킬실릴기인 경우에는 트라이알킬실릴기의 탄소수가 3 이상 12 이하이다.
치환기 R2가 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 예를 들어 2급 알킬기 또는 3급 알킬기를 치환기 R2로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 모골격에 결합되는 탄소가 분지를 가지는 알킬기를 치환기 R2로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 α 수소의 개수를 적게 할 수 있다. 또한 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R2가 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 예를 들어 탄소수가 3 이상 4 이하인 알킬기를 치환기 R2로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R2가 사이클로알킬기인 경우에는 예를 들어 탄소수가 3 이상 6 이하인 사이클로알킬기를 치환기 R2로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
치환기 R2가 트라이알킬실릴기인 경우에는 예를 들어 트라이메틸실릴기를 치환기 R2로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지 도너 재료 ED 및 근접한 발광 재료 FM의 중심간 거리를 적절하게 할 수 있다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 촉진할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
예를 들어 치환기 R2는 수소 대신에 중수소를 가질 수 있다. 이에 의하여 수소의 이탈을 억제할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼 Abs는 에너지 도너 재료 ED의 인광 스펙트럼 φp와 중첩되는 영역 OLP를 가진다(도 1의 (B) 참조). 또한 영역 OLP는 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼 Abs의 가장 장파장에 위치하는 흡수대에 있다.
[발광 재료 FM의 예 5]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스에 사용할 수 있는 발광 재료 FM은 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와, 5개 이상의 치환기 R2를 가진다.
또한 상기 축합 방향족 고리 또는 상기 축합 헤테로 방향족 고리는 3고리 이상 10고리 이하이다. 또한 5개 이상의 치환기 R2는 각각 독립적으로 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 또는 트라이알킬실릴기를 포함한다. 바꿔 말하면 적어도 5개의 치환기 R2는 메틸기 이외이다. 또한 치환기 R2가 분지를 가지는 알킬기인 경우에는 분지를 가지는 알킬기의 탄소수가 3 이상 12 이하이고, 치환기 R2가 사이클로알킬기인 경우에는 사이클로알킬기의 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하이고, 치환기 R2가 트라이알킬실릴기인 경우에는 트라이알킬실릴기의 탄소수가 3 이상 12 이하이다.
[발광 재료 FM의 예 6]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스에 사용할 수 있는 발광 재료 FM은 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와, 3개 이상의 치환기 R2를 가진다.
또한 상기 축합 방향족 고리 또는 상기 축합 헤테로 방향족 고리는 3고리 이상 10고리 이하이다. 또한 3개 이상의 치환기 R2는 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와 직접 결합되지 않는다. 또한 3개 이상의 치환기 R2는 각각 독립적으로 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 또는 트라이알킬실릴기를 포함한다. 또한 치환기 R2가 알킬기인 경우에는 알킬기의 탄소수가 3 이상 12 이하이고, 치환기 R2가 사이클로알킬기인 경우에는 사이클로알킬기의 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하이고, 치환기 R2가 트라이알킬실릴기인 경우에는 트라이알킬실릴기의 탄소수가 3 이상 12 이하이다.
[발광 재료 FM의 예 7]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스에 사용할 수 있는 발광 재료 FM은 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와, 다이아릴아미노기를 가진다.
또한 상기 축합 방향족 고리 또는 상기 축합 헤테로 방향족 고리는 3고리 이상 10고리 이하이다. 또한 다이아릴아미노기의 질소 원자는 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리와 결합되고, 다이아릴아미노기의 아릴기는 치환기 R2와 결합된다.
[발광 재료 FM의 예 8]
예를 들어 하기의 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물을 발광 재료 FM으로서 사용할 수 있다.
[화학식 8]
Figure pat00012
상기 일반식에 있어서 A는 π공역계이고, 예를 들어 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 A에 사용할 수 있다. 구체적으로는 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 3고리 이상 10고리 이하의 축합 헤테로 방향족 고리를 A에 사용할 수 있다.
또한 R211 내지 R242는 수소 또는 치환기이고, R211 내지 R242는 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 하나 이상 포함한다. 또한 분지를 가지는 알킬기는 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기가 바람직하고, 사이클로알킬기는 탄소수 3 이상 10 이하가 바람직하고, 트라이알킬실릴기는 탄소수 3 이상 12 이하가 바람직하다. 또한 바꿔 말하면 상기 치환기 R2는 R211 내지 R242에 포함된다.
또한 N은 질소 원자이고, Ar1 내지 Ar4는 아릴기이다. 바꿔 말하면, 발광 재료 FM은 다이아릴아미노기를 가진다. 다이아릴아미노기의 질소 원자는 A와 결합되고, 다이아릴아미노기의 아릴기는 치환기 R2와 결합된다. 또한 발광 재료 FM은 2개 이상의 다이아릴아미노기를 가지는 것이 바람직하다.
[발광 재료 FM의 예 9]
예를 들어 하기의 일반식(G2) 또는 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물을 발광 재료 FM으로서 사용할 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00013
[화학식 10]
Figure pat00014
상기 일반식에 있어서 R211 내지 R258은 수소 또는 치환기이고, R211 내지 R258은 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 하나 이상 포함한다. 또한 분지를 가지는 알킬기는 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기가 바람직하고, 사이클로알킬기는 탄소수 3 이상 10 이하가 바람직하고, 트라이알킬실릴기는 탄소수 3 이상 12 이하가 바람직하다. 또한 바꿔 말하면 상기 치환기 R2는 R211 내지 R258에 포함된다.
[발광 재료 FM의 예 10]
예를 들어 하기의 일반식(G4) 또는 일반식(G5)으로 나타내어지는 유기 화합물을 발광 재료 FM으로서 사용할 수 있다.
[화학식 11]
Figure pat00015
[화학식 12]
Figure pat00016
상기 일반식에 있어서 R211 내지 R258은 수소 또는 치환기이고, R211 내지 R258은 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중 어느 것을 하나 이상 포함한다. 또한 분지를 가지는 알킬기는 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기가 바람직하고, 사이클로알킬기는 탄소수 3 이상 10 이하가 바람직하고, 트라이알킬실릴기는 탄소수 3 이상 12 이하가 바람직하다. 또한 바꿔 말하면, 상기 치환기 R2는 R211 내지 R258에 포함되고, 다이아릴아미노기에 있어서 치환기 R2는 질소와 결합되는 벤젠 고리의 탄소에 대하여 메타 위치에 위치하는 탄소와 결합된다.
이에 의하여 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED로서 사용하고, 에너지 도너 재료 ED의 에너지, 특히 삼중항 여기 상태의 에너지를 발광 재료 FM으로 에너지 이동할 수 있다. 또는 에너지 도너 재료 ED는 근접한 발광 재료 FM과의 사이에 제 1 치환기 R1 및 제 2 치환기 R2를 끼운다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있다. 또는 푀르스터 기구에 의한 에너지 이동을 우세하게 할 수 있다. 또는 발광 재료 FM을 단일항 여기 상태로 할 수 있다. 또는 발광 재료 FM의 단일항 여기 상태의 생성 확률을 높일 수 있다. 또는 발광 효율을 높일 수 있다. 또는 발광 재료 FM의 농도를 높일 수 있다. 결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 13]
Figure pat00017
[화학식 14]
Figure pat00018
[화학식 15]
Figure pat00019
[화학식 16]
Figure pat00020
<<층(111)의 구성예 2>>
예를 들어 호스트 재료를 층(111)에 사용할 수 있다. 구체적으로 캐리어 수송성을 가지는 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료, 전자 수송성을 가지는 재료, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 이에 의하여 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 발광 재료 FM으로부터 광 EL1로서 방출할 수 있다(도 1의 (A) 참조).
[정공 수송성을 가지는 재료]
정공 이동도가 1Х10-6cm2/Vs 이상인 재료를 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 아민 화합물 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 골격을 가지는 화합물, 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 퓨란 골격을 가지는 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 또는 카바졸 골격을 가지는 화합물은, 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높아 구동 전압의 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
방향족 아민 골격을 가지는 화합물로서는 예를 들어 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 골격을 가지는 화합물로서는 예를 들어 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등을 사용할 수 있다.
싸이오펜 골격을 가지는 화합물로서는 예를 들어 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등을 사용할 수 있다.
퓨란 골격을 가지는 화합물로서는 예를 들어 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등을 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
예를 들어 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을 전자 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있다.
금속 착체로서는 예를 들어 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등을 사용할 수 있다.
π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물로서는 예를 들어 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 등을 사용할 수 있다. 특히 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 및 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은, 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 또한 다이아진(피리미딘 또는 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압을 저감시킬 수 있다.
폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등을 사용할 수 있다.
다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조[h]퀴나졸린(약칭: 4,8mDBtP2Bqn) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등을 사용할 수 있다.
트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물로서는 예를 들어 2-[3'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-1,1'-바이페닐-3-일]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mFBPTzn), 2-[(1,1'-바이페닐)-4-일]-4-페닐-6-[9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: BP-SFTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn), 2-{3-[3-(벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-일)페닐]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: mBnfBPTzn-02) 등을 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 가지는 재료]
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물을 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 특히 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 있어서 안트라센 골격을 가지는 유기 화합물은 적합하다. 이에 의하여, 발광 효율 및 내구성이 양호한 발광 디바이스를 실현할 수 있다.
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물로서는 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 유기 화합물이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공 주입·수송성이 높아지므로 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO 준위가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 또한 정공 주입성·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다.
따라서 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격을 모두 가지는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 벤조카바졸 골격을 모두 가지는 물질, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 다이벤조카바졸 골격을 모두 가지는 물질은, 호스트 재료로서 바람직하다.
예를 들어, 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일} 안트라센(약칭: FLPPA), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 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), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN) 등을 사용할 수 있다.
특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 특성이 매우 양호하다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)을 가진다. 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
<유닛(103)의 구성예>
유닛(103)은 단층 구조 또는 적층 구조를 가진다. 예를 들어 유닛(103)은 층(111), 층(112), 및 층(113)을 가진다(도 1의 (A) 참조).
층(112)은 전극(101)과 층(111) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 층(113)은 전극(102)과 층(111) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
예를 들어 발광층, 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 블록층 등의 기능층 중에서 선택된 층을 유닛(103)에 사용할 수 있다. 또한 정공 주입층, 전자 주입층, 여기자 블록층, 및 전하 발생층 등의 기능층 중에서 선택된 층을 유닛(103)에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 실시형태 1에서 설명한 구성을 층(111)에 사용할 수 있다.
<<층(112)의 구성예>>
예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 또한 층(112)을 정공 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111)에 포함되는 발광성 재료보다 큰 밴드 갭을 가지는 재료를 층(112)에 사용하는 구성이 바람직하다. 이에 의하여 층(111)에서 생성되는 여기자로부터 층(112)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[정공 수송성을 가지는 재료]
정공 이동도가 1Х10-6cm2/Vs 이상인 재료를, 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 층(111)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용할 수 있다.
<<층(113)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 층(113)에 사용할 수 있다. 또한 층(113)을 전자 수송층이라고 할 수 있다. 또한 층(111)에 포함되는 발광성 재료보다 큰 밴드 갭을 가지는 재료를, 층(113)에 사용하는 구성이 바람직하다. 이에 의하여 층(111)에서 생성되는 여기자로부터 층(113)으로의 에너지 이동을 억제할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
예를 들어 금속 착체 또는 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물을, 전자 수송성을 가지는 재료에 사용할 수 있다.
예를 들어 층(111)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 층(113)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 층(113)에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 가지는 재료]
안트라센 골격을 가지는 유기 화합물을 층(113)에 사용할 수 있다. 특히 안트라센 골격 및 헤테로 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 안트라센 골격 및 질소 함유 5원 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 5원 고리 골격 및 안트라센 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 안트라센 골격과 질소 함유 6원 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또는 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 6원 고리 골격과 안트라센 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 피라진 고리, 피리미딘 고리, 피리다진 고리 등을 상기 헤테로 고리 골격에 적합하게 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예]
또한 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 층(113)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체와, 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 혼합 재료를, 층(113)에 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다.
또한 복합 재료를 층(104)에 사용하는 구성과 조합하여, 상기 혼합 재료를 층(113)에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 억셉터성을 가지는 물질과 정공 수송성을 가지는 재료의 복합 재료를 층(104)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 억셉터성을 가지는 물질과, -5.7eV 이상 -5.4eV 이하의 비교적 깊은 HOMO 준위 HOMO 1을 가지는 물질과의 복합 재료를, 층(104)에 사용할 수 있다(도 1의 (C) 참조). 특히, 상기 복합 재료를 층(104)에 사용하는 구성과 조합하여, 상기 혼합 재료를 층(113)에 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 혼합 재료를 층(113)을 사용하고, 상기 복합 재료를 층(104)에 사용하는 구성에, 정공 수송성을 가지는 재료를 층(112)에 사용하는 구성을 더 조합하여, 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 비교적 깊은 HOMO 준위 HOMO 1에 대하여, -0.2eV 이상 0eV 이하의 범위에 HOMO 준위 HOMO 2를 가지는 물질을, 층(112)에 사용할 수 있다(도 1의 (C) 참조). 이에 의하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
구성으로서는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체의 농도가 층(113)의 두께 방향에 있어서 농도차(0인 경우도 포함함)가 있는 것이 바람직하다.
예를 들어, 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 금속 착체의 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체 또는 5-메틸 치환체) 등을 사용할 수도 있다.
8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 금속 착체로서는 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq), 8-하이드록시퀴놀리네이토-소듐(약칭: Naq) 등을 사용할 수 있다. 특히 1가의 금속 이온의 착체, 그 중에서도 리튬의 착체가 바람직하고, Liq가 더 바람직하다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)과, 층(104)을 가진다. 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 층(104)은 전극(101)과 유닛(103) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 예를 들어 실시형태 1 및 실시형태 2에 있어서 설명하는 구성을 유닛(103)에 사용할 수 있다.
<전극(101)의 구성예>
예를 들어 도전성 재료를 전극(101)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 전극(101)에 사용할 수 있다. 예를 들어 4.0eV 이상의 일함수를 가지는 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(ITSO), 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다. 또는 그래핀을 사용할 수 있다.
<<층(104)의 구성예>>
예를 들어 정공 주입성을 가지는 재료를 층(104)에 사용할 수 있다. 또한 층(104)을 정공 주입층이라고 할 수 있다.
구체적으로는 억셉터성을 가지는 물질을 층(104)에 사용할 수 있다. 또는 억셉터성을 가지는 물질과 정공 수송성을 가지는 재료를 복합한 재료를, 층(104)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 전극(101)으로부터 정공을 쉽게 주입할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 구동 전압을 저감할 수 있다.
[억셉터성을 가지는 물질]
유기 화합물 및 무기 화합물을 억셉터성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 전계의 인가에 의하여 인접한 정공 수송층 또는 정공 수송성을 가지는 재료로부터 전자를 추출할 수 있다.
예를 들어 전자 흡인기(할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 화합물을 억셉터성을 가지는 물질로서 사용할 수 있다. 또한 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착이 용이하여 성막하기 쉽다. 따라서, 발광 디바이스의 생산성을 높일 수 있다.
구체적으로는, 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), 2-(7-다이사이아노메틸렌-1,3,4,5,6,8,9,10-옥타플루오로-7H-피렌-2-일리덴)말로노나이트릴 등을 사용할 수 있다.
특히 HAT-CN과 같이 복수의 헤테로 원자를 가지는 축합 방향족 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물은 열적으로 안정적이므로 바람직하다.
또한 전자 흡인기(특히 플루오로기와 같은 할로젠기 또는 사이아노기)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하다.
구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 사용할 수 있다.
또한 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 또는 망가니즈 산화물 등을, 억셉터성을 가지는 물질에 사용할 수 있다.
또한 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc) 또는 구리 프탈로사이아닌(CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 착체 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 1]
또한 복수 종류의 물질을 복합한 재료를, 정공 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어 억셉터성을 가지는 물질과 정공 수송성을 가지는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 이로써 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 전극(101)에 사용할 수 있다. 또는, 일함수에 의존하지 않고 넓은 범위의 재료에서, 전극(101)에 사용되는 재료를 선택할 수 있다.
예를 들어, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등을, 복합 재료의 정공 수송성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 또한 정공 이동도가 1Х10-6cm2/Vs 이상인 재료를 복합 재료의 정공 수송성을 가지는 재료에 적합하게 사용할 수 있다.
또한 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질을, 복합 재료의 정공 수송성을 가지는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유닛(103)에 대한 정공 주입을 용이하게 할 수 있다. 또는 층(112)에 대한 정공 주입을 용이하게 할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
방향족 아민 골격을 가지는 화합물로서는 예를 들어 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 사용할 수 있다.
카바졸 유도체로서는 예를 들어 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
방향족 탄화수소로서는 예를 들어 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨 등을 사용할 수 있다.
바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 사용할 수 있다.
고분자 화합물로서는 예를 들어 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 물질을, 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소에 결합되는 방향족 모노아민을 가지는 물질을, 복합 재료의 정공 수송성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 또한 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질을 사용하면, 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이들 재료로서는 예를 들어 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-다이페닐-4'-(2-나프틸)-4''-{9-(4-바이페닐릴)카바졸}트라이페닐아민(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-(다이벤조퓨란-4-일)-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-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), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-4-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-3-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-2-아민, N,N-비스(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이-9H-플루오렌-1-아민 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예 2]
예를 들어 억셉터성을 가지는 물질과, 정공 수송성을 가지는 재료와, 알칼리 금속의 플루오린화물 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 포함하는 복합 재료를, 정공 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 특히, 원자 비율에서 플루오린 원자가 20% 이상인 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여 층(104)의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 또는 발광 디바이스 내부에 굴절률이 낮은 층을 형성할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)과, 층(105)을 가진다. 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 까워지는 영역을 가진다. 또한 층(105)은 유닛(103)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 예를 들어 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 것에서 설명하는 구성을, 유닛(103)에 사용할 수 있다.
<전극(102)의 구성예>
예를 들어, 도전성 재료를 전극(102)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 금속, 합금, 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 전극(102)에 사용할 수 있다. 예를 들어 전극(101)보다 일함수가 작은 재료를 전극(102)에 적합하게 사용할 수 있다. 구체적으로는 일함수가 3.8eV 이하인 재료가 바람직하다.
예를 들어 원소 주기율표의 1족에 속하는 원소, 원소 주기율표의 2족에 속하는 원소, 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금을 전극(102)에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 리튬(Li) 및 세슘(Cs) 등, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 및 스트론튬(Sr) 등, 유로퓸(Eu) 및 이터븀(Yb) 등, 그리고 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi)을 전극(102)에 사용할 수 있다.
<<층(105)의 구성예>>
예를 들어 전자 주입성을 가지는 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또한 층(105)을 전자 주입층이라고 할 수 있다.
구체적으로는, 도너성을 가지는 물질을 층(105)에 사용할 수 있다. 또는 도너성을 가지는 물질과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합한 재료를 층(105)에 사용할 수 있다. 또는 전자화물(electride)을 층(105)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 전자를 전극(102)으로부터 주입하기 쉽게 할 수 있다. 또는 일함수가 작은 재료뿐만이 아니라, 일함수가 큰 재료를 전극(102)에 사용할 수 있다. 또는 일함수에 의존하지 않고, 넓은 범위의 재료에서 전극(102)에 사용되는 재료를 선택할 수 있다. 구체적으로는, Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등을 전극(102)에 사용할 수 있다. 또는 발광 디바이스의 구동 전압을 저감할 수 있다.
[도너성을 가지는 물질]
예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 이들의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염 등)을, 도너성을 가지는 물질에 사용할 수 있다. 또는 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 도너성을 가지는 물질에 사용할 수 있다.
알칼리 금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 산화 리튬, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 탄산 리튬, 탄산 세슘, 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 등을 사용할 수 있다.
알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)로서는 플루오린화 칼슘(CaF2) 등을 사용할 수 있다.
[복합 재료의 구성예]
또한 복수 종류의 물질을 복합한 재료를, 전자 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어, 도너성을 가지는 물질과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 유닛(103)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다
또한 미결정 상태의 알칼리 금속의 플루오린화물과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 또는, 미결정 상태의 알칼리 토금속의 플루오린화물과 전자 수송성을 가지는 재료를 복합 재료에 사용할 수 있다. 특히, 알칼리 금속의 플루오린화물 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 50wt% 이상 포함하는 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또는 바이피리딘 골격을 가지는 유기 화합물을 포함하는 복합 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이에 의하여, 층(104)의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 또는 발광 디바이스의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
[전자화물]
예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 전자 주입성을 가지는 재료에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여, 도 2의 (A)를 참조하여 설명한다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스의 구성을 설명하는 단면도이다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
또한 본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)과, 중간층(106)을 가진다(도 2의 (A) 참조). 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 중간층(106)은 유닛(103)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
<<중간층(106)의 구성예>>
중간층(106)은 층(106A) 및 층(106B)을 가진다. 층(106B)은 층(106A)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다.
<<층(106A)의 구성예>>
예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료를 층(106A)에 사용할 수 있다. 또한 층(106A)을 전자 릴레이층이라고 할 수 있다. 층(106A)을 사용하면 층(106A)에서 양극 측에 접하는 층을 층(106A)에서 음극 측에 접하는 층으로부터 멀어지게 할 수 있다. 층(106A)에서 양극 측에 접하는 층과, 층(106A)에서 음극 측에 접하는 층 사이의 상호 작용을 경감시킬 수 있다. 층(106A)에서 양극 측에 접하는 층에 전자를 원활하게 공급할 수 있다.
층(106A)에서 양극 측과 접하는 층에 포함되는 억셉터성을 가지는 물질의 LUMO 준위와, 층(106A)에서 음극 측과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이에 LUMO 준위를 가지는 물질을 층(106A)에 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하의 범위에 LUMO 준위를 가지는 재료를, 층(106A)에 사용할 수 있다.
구체적으로는 프탈로사이아닌계의 재료를 층(106A)에 사용할 수 있다. 또는 금속-산소 결합 및 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 층(106A)에 사용할 수 있다.
<<층(106B)의 구성예>>
예를 들어 전압을 가함으로써 양극 측에 전자를 공급하고, 음극 측에 정공을 공급하는 재료를 층(106B)에 사용할 수 있다. 구체적으로는, 양극 측에 배치되는 유닛(103)에 전자를 공급할 수 있다. 또한 층(106B)을 전하 발생층이라고 할 수 있다.
구체적으로는 층(104)에 사용할 수 있는 정공 주입성을 가지는 재료를 층(106B)에 사용할 수 있다. 예를 들어, 복합 재료를 층(106B)에 사용할 수 있다. 또는 예를 들어 상기 복합 재료를 포함하는 막과, 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하는 막을 적층한 적층막을 층(106B)에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(150)의 구성에 대하여, 도 2의 (B)를 참조하여 설명한다.
도 2의 (B)는, 도 2의 (A)에 나타낸 구성과 상이한 구성을 가지는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스의 구성에 대하여 설명하기 위한 단면도이다.
<발광 디바이스(150)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150)는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)과, 중간층(106)과, 유닛(103(12))을 가진다(도 2의 (B) 참조). 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가지고, 유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 중간층(106)은 유닛(103)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가진다. 또한 유닛(103(12))은 중간층(106)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 유닛(103(12))은 광 EL1(2)을 사출하는 기능을 가진다.
또한 중간층(106) 및 복수의 유닛을 가지는 구성을, 적층형 발광 디바이스 또는 탠덤형 발광 디바이스라고 하는 경우가 있다. 이에 의하여, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 얻을 수 있다. 또는 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또는 동일한 휘도로 비교하였을 때 구동 전압을 저감시킬 수 있다. 또는 소비 전력을 억제할 수 있다.
<<유닛(103(12))의 구성예>>
유닛(103)에 사용할 수 있는 구성을 유닛(103(12))에 사용할 수 있다. 바꿔 말하면, 발광 디바이스(150)는 적층된 복수의 유닛을 가진다. 또한 적층된 복수의 유닛의 수는 2개에 한정되지 않고, 3개 이상의 유닛을 적층할 수 있다.
유닛(103)과 동일한 구성을 유닛(103(12))에 사용할 수 있다. 또는 유닛(103)과 상이한 구성을 유닛(103(12))에 사용할 수 있다.
예를 들어 유닛(103)과는 발광색이 상이한 구성을 유닛(103(12))에 사용할 수 있다. 구체적으로는 적색광 및 녹색광을 사출하는 유닛(103)과, 청색광을 사출하는 유닛(103(12))을 사용할 수 있다. 이에 의하여, 원하는 색의 광을 사출하는 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 예를 들어 백색광을 사출하는 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
<<중간층(106)의 구성예>>
중간층(106)은 유닛(103) 및 유닛(103(12)) 중 한쪽에 전자를 공급하고, 다른 쪽에 정공을 공급하는 기능을 가진다. 예를 들어 실시형태 5에서 설명하는 중간층(106)을 사용할 수 있다.
<발광 디바이스(150)의 제작 방법>
예를 들어 건식법, 습식법, 증착법, 액적 토출법, 도포법, 또는 인쇄법 등을 사용하여 전극(101), 전극(102), 유닛(103), 중간층(106), 및 유닛(103(12))의 각 층을 형성할 수 있다. 또한 각 구성을 상이한 방법으로 형성할 수 있다.
구체적으로는 진공 증착 장치, 잉크젯 장치, 스핀 코터 등의 코팅 장치, 그라비어 인쇄 장치, 오프셋 인쇄 장치, 스크린 인쇄 장치 등을 사용하여 발광 디바이스(150)를 제작할 수 있다.
예를 들어 금속 재료의 페이스트를 사용하는 습식법 또는 졸 겔법을 사용하여, 전극을 형성할 수 있다. 구체적으로는 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여, 스퍼터링법으로 산화 인듐-산화 아연막을 형성할 수 있다. 또한 산화 인듐에 대하여, 산화 텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여, 스퍼터링법으로 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)막을 형성할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 패널(700)의 구성에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.
<발광 패널(700)의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 패널(700)은 발광 디바이스(150)와 발광 디바이스(150(2))를 가진다(도 3 참조).
예를 들어 실시형태 1 내지 실시형태 6에서 설명한 발광 디바이스를 발광 디바이스(150)에 사용할 수 있다.
<발광 디바이스(150(2))의 구성예>
본 실시형태에서 설명하는 발광 디바이스(150(2))는 전극(101(2))과, 전극(102)과, 유닛(103(2))을 가진다(도 3 참조). 전극(102)은 전극(101(2))과 중첩되는 영역을 가진다. 또한 발광 디바이스(150)의 구성의 일부를 발광 디바이스(150(2))의 구성의 일부에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 구성의 일부를 공통으로 할 수 있다. 또는 제작 공정을 간략화할 수 있다.
<<유닛(103(2))의 구성예>>
유닛(103(2))은 전극(101(2))과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 유닛(103(2))은 층(111(2))을 가진다.
유닛(103(2))은 단층 구조 또는 적층 구조를 가진다. 예를 들어 정공 수송층, 전자 수송층, 캐리어 블록층, 및 여기자 블록층 등의 기능층 중에서 선택된 층을 유닛(103(2))에 사용할 수 있다.
유닛(103(2))은 한쪽 전극으로부터 주입된 전자가 다른 쪽 전극으로부터 주입된 정공과 재결합되는 영역을 가진다. 예를 들어, 전극(101(2))으로부터 주입된 정공이 전극(102)으로부터 주입된 전자와 재결합되는 영역을 가진다.
<<층(111(2))의 구성예 1>>
층(111(2))은 발광성 재료 및 호스트 재료를 포함한다. 또한 층(111(2))을 발광층이라고 할 수 있다. 또한 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111(2))을 배치하는 구성이 바람직하다. 이에 의하여, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 사출할 수 있다. 또한 층(111(2))이, 전극 등에 사용되는 금속에서 멀어지도록 배치되는 구성이 바람직하다. 이에 의하여, 전극 등에 사용되는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
예를 들어 층(111)에 사용되는 발광성 재료와는 상이한 발광성 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다. 구체적으로는 발광색이 상이한 발광성 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 색상이 서로 다른 발광 디바이스를 배치할 수 있다. 또는 색상이 서로 다른 복수의 발광 디바이스를 사용하여 가법 혼색할 수 있다. 또는 각각의 발광 디바이스가 표시할 수 없는 색상의 색을 표현할 수 있다.
예를 들어, 청색광을 사출하는 발광 디바이스, 녹색광을 사출하는 발광 디바이스, 및 적색광을 사출하는 발광 디바이스를 발광 패널(700)에 배치할 수 있다. 또는 백색광을 사출하는 발광 디바이스, 황색광을 사출하는 발광 디바이스, 및 적외선을 사출하는 발광 디바이스를 발광 패널(700)에 배치할 수 있다.
<<층(111(2))의 구성예 2>>
예를 들어 발광성 재료, 또는 발광성 재료 및 호스트 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다. 또한 층(111(2))을 발광층이라고 할 수 있다. 또한 정공과 전자가 재결합되는 영역에 층(111(2))을 배치하는 구성이 바람직하다. 이에 의하여, 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 효율적으로 광으로 변환하여 사출할 수 있다. 또한 층(111(2))이, 전극 등에 사용되는 금속에서 멀어지도록 배치되는 구성이 바람직하다. 이에 의하여, 전극 등에 사용되는 금속으로 인한 소광 현상을 억제할 수 있다.
예를 들어 형광 발광 물질, 인광 발광 물질, 또는 열 활성화 지연 형광 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)를 나타내는 물질(TADF 재료라고도 함)을, 발광성 재료에 사용할 수 있다. 이로써 캐리어의 재결합에 의하여 발생한 에너지를 발광성 재료로부터 광 EL2로서 방출할 수 있다(도 3 참조).
[형광 발광 물질]
형광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에서 예시하는 형광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 형광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다.
구체적으로는 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[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), 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등을 사용할 수 있다.
특히 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 또는 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 또는 신뢰성이 우수하므로 바람직하다.
[인광 발광 물질]
인광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에서 예시하는 인광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 다양한 공지의 인광 발광 물질을 층(111(2))에 사용할 수 있다.
예를 들어 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로서 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 희토류 금속 착체, 백금 착체 등을 층(111(2))에 사용할 수 있다.
[인광 발광 물질(청색)]
4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3]) 등을 사용할 수 있다.
1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3]) 등을 사용할 수 있다.
이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3]) 등을 사용할 수 있다.
전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로서 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac) 등을 사용할 수 있다.
또한 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광 파장의 피크를 가지는 화합물이다.
[인광 발광 물질(녹색)]
피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]), [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(5-d3-메틸-2-피리딜-κN2)페닐-κ]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy-d3)2(mbfpypy-d3)]), [2-d3-메틸-(2-피리딘일-κN)벤조퓨로[2,3-b]피리딘-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(mbfpypy-d3)]) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체로서는 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)]) 등을 들 수 있다.
또한 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에서 발광 파장의 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 또는 발광 효율이 매우 우수하다.
[인광 발광 물질(적색)]
피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 (다이아이소뷰티릴메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)]) 등을 사용할 수 있다.
피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 등으로서는 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]) 등을 사용할 수 있다.
희토류 금속 착체 등으로서는 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)]) 등을 사용할 수 있다.
백금 착체 등으로서는 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등을 사용할 수 있다.
또한 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm에서 발광 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체로부터는 표시 장치에 적합하게 사용할 수 있는 색도를 가진 적색 발광을 얻을 수 있다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다. 예를 들어 이하에 예시되는 TADF 재료를 발광성 재료에 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 발광성 재료에 사용할 수 있다.
TADF 재료는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 약간의 열 에너지에 의하여 삼중항 여기 상태에서 단일항 여기 상태로 역항간 교차(업컨버트)할 수 있다. 이에 의하여 삼중항 여기 상태에서 단일항 여기 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 여기 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있는 TADF 재료로서의 기능을 가진다.
또한 T1 준위의 지표로서는 저온(예를 들어 77K 내지 10K)에서 관측되는 인광 스펙트럼을 사용하면 좋다. TADF 재료는, 그 형광 스펙트럼의 가장 단파장에 위치하는 꼬리(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S1 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 가장 단파장에 위치하는 꼬리에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T1 준위로 한 경우에 그 S1 준위와 T1 준위의 차이가 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 0.2eV 이하인 것이 더 바람직하다.
또한 TADF 재료를 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료의 S1 준위는 TADF 재료의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료의 T1 준위는 TADF 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
예를 들어 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 TADF 재료에 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 TADF 재료에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 프로토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 17]
Figure pat00021
또한 예를 들어 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물을 TADF 재료에 사용할 수 있다.
구체적으로는, 구조식을 이하에 나타내는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등을 사용할 수 있다.
[화학식 18]
Figure pat00022
상기 헤테로 고리 화합물은 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 모두 높아 바람직하다. 특히, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중 피리딘 골격, 다이아진 골격(피리미딘 골격, 피라진 골격, 피리다진 골격), 및 트라이아진 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히, 벤조퓨로피리미딘 골격, 벤조티에노피리미딘 골격, 벤조퓨로피라진 골격, 벤조티에노피라진 골격은 억셉터성이 높고 신뢰성이 높으므로 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리를 가지는 골격 중에서도 아크리딘 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 및 피롤 골격은 안정적이고 신뢰성이 양호하므로, 상기 골격 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다. 또한 퓨란 골격으로서는 다이벤조퓨란 골격이 바람직하고, 싸이오펜 골격으로서는 다이벤조싸이오펜 골격이 바람직하다. 또한 피롤 골격으로서는 인돌 골격, 카바졸 골격, 인돌로 카바졸 골격, 바이카바졸 골격, 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 골격이 특히 바람직하다.
또한 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리와 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리의 전자 공여성과 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리의 전자 수용성이 모두 강해지고, S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에, 열 활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 대신에, 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향족 고리를 사용하여도 좋다. 또한 π전자 과잉형 골격으로서 방향족 아민 골격, 페나진 골격 등을 사용할 수 있다.
또한 π전자 부족형 골격으로서 크산텐 골격, 싸이오크산텐다이옥사이드 골격, 옥사다이아졸 골격, 트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 안트라퀴논 골격, 페닐보레인 또는 보레인트렌 등의 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠 등의 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리 또는 헤테로 방향족 고리, 벤조페논 등의 카보닐 골격, 포스핀옥사이드 골격, 설폰 골격 등을 사용할 수 있다.
이와 같이, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 중 적어도 한쪽 대신에 π전자 부족형 골격 및 π전자 과잉형 골격을 사용할 수 있다.
<<층(111(2))의 구성예 3>>
캐리어 수송성을 가지는 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료, 전자 수송성을 가지는 재료, 열 활성화 지연 형광 TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence)를 나타내는 물질, 안트라센 골격을 가지는 재료, 및 혼합 재료 등을 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
[정공 수송성을 가지는 재료]
정공 이동도가 1Х10-6cm2/Vs 이상인 재료를, 정공 수송성을 가지는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
예를 들어, 층(111)에 사용할 수 있는 정공 수송성을 가지는 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다.
[전자 수송성을 가지는 재료]
예를 들어, 층(111)에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다.
[안트라센 골격을 가지는 재료]
예를 들어, 층(111)에 사용할 수 있는 안트라센 골격을 가지는 유기 화합물을 층(111(2))에 사용할 수 있다.
[열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질]
TADF 재료를 층(111(2))에 사용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 예시되는 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 다양한 공지의 TADF 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지를, 역항간 교차에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 여기 에너지를 발광 물질로 이동할 수 있다. 바꿔 말하면, TADF 재료는 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질은 에너지 억셉터로서 기능한다. 이에 의하여, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다.
이는 상기 발광 물질이 형광 발광 물질인 경우에 매우 유효하다. 또한 이때 높은 발광 효율을 얻기 위해서는 TADF 재료의 S1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료의 T1 준위가 형광 발광 물질의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 따라서 TADF 재료의 T1 준위는 형광 발광 물질의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다.
또한 형광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 TADF 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 TADF 재료로부터 형광 발광 물질로의 여기 에너지의 이동이 원활하게 되어, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 여기 에너지로부터 단일항 여기 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는 TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 여기 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 여기 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는 π결합을 가지지 않는 치환기 및 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 복수의 보호기를 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송 또는 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 멀어지게 할 수 있다.
여기서 발광단이란 형광 발광 물질에서 발광의 원인이 되는 원자단(골격)을 말한다. 발광단은 π결합을 가지는 골격인 것이 바람직하고, 방향족 고리를 포함하는 것이 바람직하고, 축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리를 가지는 것이 바람직하다.
축합 방향족 고리 또는 축합 헤테로 방향족 고리로서는 페난트렌 골격, 스틸벤 골격, 아크리돈 골격, 페녹사진 골격, 페노싸이아진 골격 등을 들 수 있다. 특히 나프탈렌 골격, 안트라센 골격, 플루오렌 골격, 크리센 골격, 트라이페닐렌 골격, 테트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격, 쿠마린 골격, 퀴나크리돈 골격, 나프토비스벤조퓨란 골격을 가지는 형광 발광 물질은 형광 양자 수율이 높기 때문에 바람직하다.
예를 들어 발광성 재료에 사용할 수 있는 TADF 재료를, 호스트 재료로서 사용할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 1]
또한 복수 종류의 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를, 혼합 재료에 사용할 수 있다. 혼합 재료에 포함되는 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 중량비는 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:19 내지 19:1로 하면 좋다. 이로써 층(111(2))의 캐리어 수송성을 용이하게 조정할 수 있다. 또한 재결합 영역의 제어도 간편하게 수행할 수 있다.
[혼합 재료의 구성예 2]
인광 발광 물질을 혼합한 재료를 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 여기 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료를 포함하는 혼합 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 예를 들어 형성되는 들뜬 복합체의 발광 스펙트럼이 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 재료를 호스트 재료에 사용할 수 있다. 이에 의하여 에너지가 원활하게 이동되어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또는 구동 전압을 억제할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료 중 적어도 한쪽에 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 이에 의하여 역항간 교차를 이용할 수 있다. 또는 삼중항 여기 에너지를 단일항 여기 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 이에 의하여 들뜬 복합체를 효율적으로 형성할 수 있다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는, 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다. 구체적으로는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정법을 사용하여 환원 전위 및 산화 전위를 측정할 수 있다.
또한 들뜬 복합체의 형성은 예를 들어 정공 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성을 가지는 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장 측으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 포토루미네선스(PL), 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 가지거나, 지연 성분의 비율이 커지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL을 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 된다. 즉 정공 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 또한 도 4의 (A)는 발광 장치를 나타낸 상면도이고, 도 4의 (B)는 도 4의 (A)를 선 A-B 및 선 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 디바이스의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스선 구동 회로(601)), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로(603))를 포함한다. 또한 604는 밀봉 기판을 나타내고, 605는 실재를 나타내고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에 인쇄 배선판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 것도 발광 장치의 범주에 포함하는 것으로 한다.
다음으로 단면 구조에 대하여 도 4의 (B)를 참조하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소를 나타내었다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소 또는 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋다. 트랜지스터에 사용되는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는 In-Ga-Zn계 금속 산화물 등 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
여기서 상기 화소 또는 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 산화물 반도체인 것이 더 바람직하다.
특히 반도체층으로서는 복수의 결정부를 가지고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 또한 인접한 결정부들 사이에 입계를 가지지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층으로서 이와 같은 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한 상술한 반도체층을 가지는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지할 수도 있다. 이 결과, 소비 전력이 매우 저감된 전자 기기를 실현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 하지막은 필요에 따라 제공하면 된다.
또한 FET(623)는 소스선 구동 회로(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 나타낸 것이다. 또한 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형에 대하여 설명하지만, 반드시 그럴 필요는 없고 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 전류 제어용 FET(612)의 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 절연물(614)을 형성할 수 있다.
또한 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 이상 3μm 이하)을 가지는 곡면을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서는 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용되는 재료로서는 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO막, 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등의 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한 EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)을 사용하여도 좋다.
또한 EL층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용되는 재료로서는 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 혹은 이들의 합금 또는 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 EL층(616)에서 생긴 광이 제 2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서 막 두께가 얇은 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)으로 발광 디바이스(618)가 형성되어 있다. 이 발광 디바이스는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스이다. 또한 화소부에는 복수의 발광 디바이스가 형성되어 있지만, 본 실시형태의 발광 장치에는, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스와, 이 외의 구성을 가지는 발광 디바이스의 양쪽이 혼재되어 있어도 좋다.
또한 실재(605)로 밀봉 기판(604)과 소자 기판(610)을 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 디바이스(618)가 제공된 구조가 된다. 또한 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소 또는 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공하는 구성은 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직하다.
또한 실재(605)에는 에폭시계 수지 또는 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 수분 또는 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 밀봉 기판(604)에 사용되는 재료로서는 유리 기판 또는 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 4에는 나타내지 않았지만, 제 2 전극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막은 유기 수지막 또는 무기 절연막으로 형성하면 좋다. 또한 실재(605)의 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어도 좋다. 또한 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등의 노출된 측면을 덮어 제공할 수 있다.
보호막에는 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 삼원 화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄 실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(step coverage)이 양호한 성막 방법을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방법 중 하나에 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 크랙 또는 핀홀 등의 결함이 저감되거나 두께가 균일한, 치밀한 보호막을 형성할 수 있다. 또한 보호막의 형성 시에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.
예를 들어 ALD법을 사용함으로써, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면, 또는 터치 패널의 상면, 측면, 및 뒷면에도 균일하고 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
도 5에는 백색 발광을 나타내는 발광 디바이스를 형성하고 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러 표시를 실현한 발광 장치의 예를 나타내었다. 도 5의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 디바이스의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 디바이스의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등을 나타내었다.
또한 도 5의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정된다. 또한 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한 도 5의 (A)에서는 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 방출되는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 방출되는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광은 백색이 되고, 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 청색이 되기 때문에, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 5의 (B)에는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 나타내었다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 상술한 발광 장치는 FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치이지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치이어도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 6에 나타내었다. 이 경우 기판(1001)으로서는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 디바이스의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작하는 단계까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 같은 식으로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮어 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화하는 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있고, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성할 수도 있다.
여기서는 발광 디바이스의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)을 양극으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한, 도 6과 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에서 설명한 유닛(103)과 유사한 구성으로 하고, 또한 백색 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 6과 같은 톱 이미션 구조의 경우, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소들 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B)) 또는 블랙 매트릭스는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 가지는 기판을 사용한다. 또한 여기서는 적색, 녹색, 청색, 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 제시하였지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색, 또는 적색, 녹색, 청색의 3색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조를 바람직하게 적용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 디바이스는 제 1 전극을 반사 전극으로 하고, 제 2 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 가지고, 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 가진다.
또한 반사 전극은 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막이다. 또한 반투과·반반사 전극은 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막이다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 발광 디바이스에서는 투명 도전막 또는 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 바꿈으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변경할 수 있다. 이에 의하여 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강하게 하고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과의 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(다만 n은 1 이상의 자연수이고, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장임)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한 상기 구성에서 EL층은 복수의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 하나의 발광층을 가지는 구조이어도 좋고, 예를 들어 상술한 탠덤형 발광 디바이스의 구성과 조합하여 하나의 발광 디바이스에 전하 발생층을 끼우는 복수의 EL층을 제공하고, 각 EL층이 하나 또는 복수의 발광층으로 형성되는 구성으로 하여도 좋다.
마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 정면 방향에서의 특정 파장의 발광 강도를 높일 수 있기 때문에, 저소비 전력화를 도모할 수 있다. 또한 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의하여 휘도를 높이고, 모든 부화소에서 각색의 파장에 맞춘 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
여기까지는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 7에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타내었다. 또한 도 7의 (A)는 발광 장치를 나타낸 사시도이고, 도 7의 (B)는 도 7의 (A)를 선 X-Y를 따라 절단한 단면도이다. 도 7에서, 기판(951) 위에는 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽 사이의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 디바이스의 불량을 방지할 수 있다. 또한 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치는 매트릭스로 배치된 다수의 미소한 발광 디바이스를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 8의 (A)는 도 8의 (B)의 선 e-f를 따라 절단한 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치는 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에서의 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)을 투광성을 가지는 재료로 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에서의 유닛(103)의 구성, 또는 유닛(103(12))과 중간층(106)을 조합한 구성 등에 상당한다. 또한 이들 구성에 대해서는 위의 기재를 참조할 수 있다.
EL층(403)을 덮어 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에서의 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료로 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 가지는 발광 디바이스를 포함한다. 이 발광 디바이스는 발광 효율이 높기 때문에, 본 실시형태의 조명 장치를 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
상기 구성을 가지는 발광 디바이스가 형성된 기판(400)을 실재(405, 406)를 사용하여 밀봉 기판(407)에 고착하고 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 실재(405) 및 실재(406) 중 어느 한쪽만을 사용하여도 좋다. 또한 내측의 실재(406)(도 8의 (B)에는 나타내지 않았음)에는 건조제를 섞을 수도 있고, 이로써 수분을 흡착시킬 수 있기 때문에 신뢰성이 향상된다.
또한 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치에서는 EL 소자에 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스가 사용되기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
(실시형태 10)
본 실시형태에서는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 양호하고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스이다. 결과적으로 본 실시형태에 기재되는 전자 기기를 소비 전력이 낮은 발광부를 가지는 전자 기기로 할 수 있다.
상기 발광 디바이스를 적용한 전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 설명한다.
도 9의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 나타낸 것이다. 텔레비전 장치는 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한 여기서는 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다. 표시부(7103)에 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치 또는 별체의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여, 채널 또는 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 상기 리모트 컨트롤러(7110)에 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 텔레비전 장치는 수신기 또는 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 9의 (B)에 나타낸 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한 이 컴퓨터는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 9의 (B)의 컴퓨터는 도 9의 (C)에 나타낸 구조를 가져도 좋다. 도 9의 (C)의 컴퓨터에는 키보드(7204) 및 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이므로, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락 또는 전용 펜으로 조작함으로써 입력을 할 수 있다. 또한 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있으면, 수납하거나 운반할 때에 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제의 발생도 방지할 수 있다.
도 9의 (D)는 휴대 단말기의 일례를 나타낸 것이다. 휴대 단말기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한 휴대 달말기는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 9의 (D)에 나타낸 휴대 단말기는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)의 모드를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시된 문자를 입력하면 좋다. 이 경우 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼이 표시되는 것이 바람직하다.
또한 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 휴대 단말기 내부에 제공함으로써, 휴대 단말기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시가 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한 화면 모드는 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 전환된다. 또한 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환된다.
또한 입력 모드에서 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥 또는 손가락으로 터치하여 장문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 할 수 있다. 또한 표시부에 근적외광을 발하는 백라이트 또는 근적외광을 발하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 10의 (A)는 로봇 청소기의 일례를 나타낸 모식도이다.
로봇 청소기(5100)는 상면에 배치된 디스플레이(5101), 측면에 배치된 복수의 카메라(5102), 브러시(5103), 조작 버튼(5104)을 가진다. 또한 도시되지 않았지만, 로봇 청소기(5100)의 하면에는 바퀴, 흡입구 등이 제공되어 있다. 로봇 청소기(5100)는 그 외에 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 피에조 센서, 광 센서, 자이로 센서 등의 각종 센서를 가진다. 또한 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 가진다.
로봇 청소기(5100)는 자력으로 움직이고, 먼지(5120)를 검지하고, 하면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡인할 수 있다.
또한 로봇 청소기(5100)는 카메라(5102)가 촬영한 화상을 해석하여 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 또한 화상을 해석함으로써 배선 등 브러시(5103)에 얽히기 쉬운 물체를 검지한 경우에는 브러시(5103)의 회전을 멈출 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리 잔량 또는 흡인한 먼지의 양 등을 표시할 수 있다. 로봇 청소기(5100)가 주행한 경로를 디스플레이(5101)에 표시하여도 좋다. 또한 디스플레이(5101)를 터치 패널로 하고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
로봇 청소기(5100)는 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 카메라(5102)가 촬영한 화상을 휴대 전자 기기(5140)에 표시할 수 있다. 그러므로 로봇 청소기(5100)의 소유자는 밖에 있어도 방의 상황을 알 수 있다. 또한 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대 전자 기기로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 10의 (B)에 나타낸 로봇(2100)은 연산 장치(2110), 조도 센서(2101), 마이크로폰(2102), 상부 카메라(2103), 스피커(2104), 디스플레이(2105), 하부 카메라(2106), 장애물 센서(2107), 및 이동 기구(2108)를 가진다.
마이크로폰(2102)은 사용자의 말소리 및 환경음 등을 검지하는 기능을 가진다. 또한 스피커(2104)는 음성을 출력하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 마이크로폰(2102) 및 스피커(2104)를 사용하여 사용자와 의사소통을 할 수 있다.
디스플레이(2105)는 각종 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널을 탑재하여도 좋다. 또한 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말기이어도 좋고, 로봇(2100)의 정위치에 설치되면 충전 및 데이터의 수수를 할 수 있다.
상부 카메라(2103) 및 하부 카메라(2106)는 로봇(2100)의 주위를 촬상하는 기능을 가진다. 또한 장애물 센서(2107)는 이동 기구(2108)를 사용하여 로봇(2100)이 앞으로 가는 진행 방향에서의 장애물의 유무를 감지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)를 사용하여 주위의 환경을 인식함으로써 안전하게 이동할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 10의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 나타낸 도면이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(5008), 표시부(5002), 지지부(5012), 이어폰(5013) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 표시부(5001) 및 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
도 11은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예를 나타낸 것이다. 도 11에 나타낸 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)에는 실시형태 9에 기재된 조명 장치를 사용하여도 좋다.
도 12는 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예를 나타낸 것이다. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높은 발광 디바이스이기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다. 또한 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 대면적화가 가능하므로, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 얇기 때문에, 박형화된 조명 장치로서 사용할 수 있다.
실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 자동차의 앞유리 또는 대시 보드(dashboard)에도 탑재될 수 있다. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 자동차의 앞유리 또는 대시 보드에 사용하는 일 형태를 도 13에 나타내었다. 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제공된 표시 영역이다.
표시 영역(5200)과 표시 영역(5201)은 자동차의 앞유리에 제공되고, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스는 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시 장치이면, 자동차의 앞유리에 설치하여도 시야를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는, 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터, 또는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5202)은 필러 부분에 제공되고, 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 표시 영역(5202)은 차체에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한 마찬가지로, 대시 보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)은 차체로 가려진 시야를, 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로 촬영된 영상을 표시함으로써 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5203)은 내비게이션 정보, 속도계, 또는 회전계, 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등을 표시함으로써 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목 또는 레이아웃은 사용자의 취향에 맞추어 적절히 변경할 수 있다. 또한 이들 정보는 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5202)에도 표시할 수 있다. 또한 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)을 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
또한 도 14의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 도 14의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 14의 (B)는 펼친 상태에서 접은 상태로, 또는 접은 상태에서 펼친 상태로 변화하는 도중의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 14의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 가반성이 우수하고, 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)는 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성이 높다.
기능 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 기능 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 기능 패널(9311)은 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 기능 패널(9311)에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태에 기재되는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 6에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 가지는 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 하나에 기재된 발광 디바이스를 사용함으로써, 소비 전력이 낮은 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태는 본 명세서에서 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 구성에 대하여 도 15 내지 도 57을 참조하여 설명한다.
도 15는 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 구성을 설명하는 도면이다.
도 16은 TTPA의 흡수 스펙트럼, Ir(5tBuppy)3의 발광 스펙트럼, 및 TTPA의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 17은 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼, Ir(5tBuppy)3의 발광 스펙트럼, 및 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 18은 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼, Ir(4tBuppy)3의 발광 스펙트럼, 및 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 19는 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 20은 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 21은 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 22는 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 23은 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다. 또한 발광 디바이스의 배광 특성을 램버시안형으로 가정하여, 휘도로부터 외부 양자 효율을 산출하였다.
도 24는 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 25는 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(22(21)), 및 발광 디바이스(32(21))를 발광시킨 경우의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 26은 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 27은 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 28은 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 29는 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 30은 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다. 또한 발광 디바이스의 배광 특성을 램버시안형으로 가정하여, 휘도로부터 외부 양자 효율을 산출하였다.
도 31은 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 32는 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광 디바이스(21(22)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(32(22))를 발광시킨 경우의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 33은 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 34는 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 35는 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 36은 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 37은 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다. 또한 발광 디바이스의 배광 특성을 램버시안형으로 가정하여, 휘도로부터 외부 양자 효율을 산출하였다.
도 38은 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 39는 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광 디바이스(21(23)), 발광 디바이스(22(23)), 및 발광 디바이스(32(23))를 발광시킨 경우의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 40은 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 41은 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 42는 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 43은 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 44는 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다. 또한 발광 디바이스의 배광 특성을 램버시안형으로 가정하여, 휘도로부터 외부 양자 효율을 산출하였다.
도 45는 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 46은 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 및 발광 디바이스(21(13))를 발광시킨 경우의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
도 47은 1000cd/m2 정도로, 발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23)), 발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))를 발광시킨 경우의 외부 양자 효율을, 발광 재료 FM의 농도에 대하여 플롯한 도면이다.
도 48은 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로, 발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23)), 발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))를 발광시킨 경우에, 초기 휘도의 90%가 될 때까지의 시간을, 발광 재료 FM의 농도에 대하여 플롯한 도면이다.
도 49는 1000cd/m2 정도로, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(13))를 발광시킨 경우의 외부 양자 효율을, 발광 재료 FM의 농도에 대하여 플롯한 도면이다.
도 50은 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(13))를 발광시킨 경우에, 초기 휘도의 90%가 될 때까지의 시간을, 발광 재료 FM의 농도에 대하여 플롯한 도면이다.
도 51은 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 전류 밀도-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 52는 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 휘도-전류 효율 특성을 설명하는 도면이다.
도 53은 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 전압-휘도 특성을 설명하는 도면이다.
도 54는 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 전압-전류 특성을 설명하는 도면이다.
도 55는 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 휘도-외부 양자 효율 특성을 설명하는 도면이다. 또한 발광 디바이스의 배광 특성을 램버시안형으로 가정하여, 휘도로부터 외부 양자 효율을 산출하였다.
도 56은 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))를 1000cd/m2의 휘도로 발광시킨 경우의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면이다.
도 57은 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))를 발광시킨 경우의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 설명하는 도면이다.
<발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))>
본 실시예에서 설명하는 제작한 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))는 전극(101)과, 전극(102)과, 유닛(103)을 가지고, 전극(102)은 전극(101)과 중첩되는 영역을 가진다(도 15의 (A) 참조).
유닛(103)은 전극(101)과 전극(102) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 유닛(103)은 층(111), 층(112), 및 층(113)을 가진다.
층(111)은 층(112)과 층(113) 사이에 끼워지는 영역을 가지고, 층(111)은 에너지 도너 재료 ED 및 발광 재료 FM을 포함한다. 또한 유기 금속 착체를 에너지 도너 재료 ED에 사용하였다.
유기 금속 착체는 배위자를 가지고, 배위자는 분지를 가지는 알킬기, 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 치환기 R1을 적어도 하나 가진다. 또한 분지를 가지는 알킬기를 가지는 경우에는 탄소수가 3 이상 12 이하이고, 사이클로알킬기를 가지는 경우에는 고리를 형성하는 탄소수가 3 이상 10 이하이고, 트라이알킬실릴기를 가지는 경우에는 탄소수가 3 이상 12 이하이다.
상기 유기 금속 착체는 실온에서 인광을 발하는 기능을 가지고, 상기 인광은 가장 단파장에 위치하는 단부를 파장 λp(nm)에 가지는 스펙트럼을 가진다(도 15의 (B) 참조).
발광 재료 FM은 형광을 발하는 기능을 가지고, 발광 재료 FM은 가장 장파장에 위치하는 단부를 파장 λabs(nm)에 가지는 흡수 스펙트럼을 가진다. 또한 파장 λabs(nm)는 파장 λp(nm)보다 길다.
<<발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 구성>>
발광 디바이스(21(11)), 발광 디바이스(21(12)), 발광 디바이스(21(13)), 발광 디바이스(21(21)), 발광 디바이스(21(22)), 및 발광 디바이스(21(23))의 구성을 표 1에 나타낸다. 또한 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스에 사용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한 본 실시예의 표 중에서는 아래 첨자와 위 첨자는 편의상 표준 크기로 기재된다. 예를 들어 약칭으로 사용되는 아래 첨자 및 단위에 사용되는 위 첨자는 표 중에서 표준 크기로 기재된다. 이들 표 중의 기재는 명세서의 기재를 참작하여 대체할 수 있다.
에너지 도너 재료 ED의 다이클로로메테인 용액의 인광 스펙트럼, 발광 재료 FM의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼, 및 발광 재료 FM의 톨루엔 용액의 발광 스펙트럼을 나타내었다(도 16 참조). 에너지 도너 재료 ED의 인광 스펙트럼은 형광 광도계(JASCO Corporation 제조, FP-8600)를 사용하고, 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼은 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 발광 재료 FM의 발광 스펙트럼은 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하여, 각각 실온에서 측정하였다. TTPA의 흡수 스펙트럼은 Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼과 중첩되는 영역을 가진다. 또한 상기 영역은 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 흡수대에 있다. 또한 TTPA의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 514nm에 가진다. 또한 Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 484nm에 가지고, TTPA의 발광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 495nm에 가진다. TTPA의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 단부의 파장은 Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼의 가장 단파장에 위치하는 단부의 파장보다 장파장이다. 파장 λabs에 514nm를, 파장 λp에 484nm를 적용한 경우, 하기의 식(3)의 값은 0.15이었다. 또한 파장 λp에 484nm를, 파장 λf에 495nm를 적용한 경우, 하기의 식(4)의 값은 0.057이었다. 또한 스펙트럼의 접선의 경사가 극대가 되는 파장 중, 가장 단파장에 위치하는 파장에 있어서 접선을 긋고, 상기 접선과 가로축의 교점의 파장을 가장 단파장에 위치하는 단부의 파장으로 하였다. 또한 스펙트럼의 접선의 경사가 극소가 되는 파장 중, 가장 장파장에 위치하는 파장에 있어서 접선을 긋고, 상기 접선과 가로축의 교점의 파장을 가장 장파장에 위치하는 단부의 파장으로 하였다.
[수학식 5]
Figure pat00023
[수학식 6]
Figure pat00024
[표 1]
Figure pat00025
[화학식 19]
Figure pat00026
<<발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))를 제작하였다.
[제 1 단계]
제 1 단계에서 전극(101)을 형성하였다. 구체적으로는 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석(약칭: ITSO)을 타깃으로서 사용하여, 스퍼터링법으로 형성하였다.
또한 전극(101)은 ITSO를 포함하고, 70nm의 두께를 가진다.
[제 2 단계]
제 2 단계에 있어서 전극(101) 위에 층(104)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(104)은 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3PII) 및 산화 몰리브데넘(약칭: MoOx)을 DBT3PII:MoO3=1:0.5(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다.
[제 3 단계]
제 3 단계에 있어서 층(104) 위에 층(112)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(112)은 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP)을 포함하고, 20nm의 두께를 가진다.
[제 4 단계]
제 4 단계에 있어서 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 트리스[2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(약칭: Ir(5tBuppy)3), 및 N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)안트라센-9,10-다이아민(약칭: TTPA)을 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(5tBuppy)3:TTPA=0.5:0.5:e:f(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 e와 f의 값을 표 2에 나타낸다.
[표 2]
Figure pat00027
[제 5 단계]
제 5 단계에 있어서 층(111) 위에 층(113A)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(113A)은 mPCCzPTzn-02를 포함하고, 20nm의 두께를 가진다.
[제 6 단계]
제 6 단계에서, 층(113A) 위에 층(113B)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(113B)은 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 포함하고, 10nm의 두께를 가진다.
[제 7 단계]
제 7 단계에서, 층(113B) 위에 층(105)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 층(105)은 플루오린화 리튬(약칭: LiF)을 포함하고, 1nm의 두께를 가진다.
[제 8 단계]
제 8 단계에서, 층(105) 위에 전극(102)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 증착하였다.
또한 전극(102)은 Al을 포함하고, 200nm의 두께를 가진다.
<<발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23))의 구성>>
발광 디바이스(22(21)), 발광 디바이스(22(22)), 및 발광 디바이스(22(23))의 구성을 표 3에 나타낸다.
또한 에너지 도너 재료 ED의 인광 스펙트럼, 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼, 및 발광 재료 FM의 발광 스펙트럼을 나타내었다(도 17 참조). 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼은 Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼과 중첩되는 영역을 가진다. 또한 상기 영역은 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 흡수대에 있다. 또한 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 519nm에 가진다. 또한 Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 484nm에 가지고, 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 형광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 501nm에 가진다. 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 단부의 파장은, Ir(5tBuppy)3의 인광 스펙트럼의 가장 단파장에 위치하는 단부의 파장보다 장파장이다. 파장 λabs에 519nm를, 파장 λp에 484nm를 적용한 경우, 하기의 식(3)의 값은 0.17이었다. 또한 파장 λp에 484nm를, 파장 λf에 501nm를 적용한 경우, 하기의 식(4)의 값은 0.087이었다.
[수학식 7]
Figure pat00028
[수학식 8]
Figure pat00029
[표 3]
Figure pat00030
<<발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23))를 제작하였다.
또한 발광 디바이스(22(21)) 내지 발광 디바이스(22(23))의 제작 방법은 층(111)을 형성하는 단계에 있어서, TTPA 대신에 N,N'-비스(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-N,N'-비스[3,5-비스(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)페닐]-2-페닐안트라센-9,10-다이아민(약칭: 2Ph-mmtBuDPhA2Anth)을 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법과 상이하다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 mPCCzPTzn-02, PCCP, Ir(5tBuppy)3, 및 2Ph-mmtBuDPhA2Anth를 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(5tBuppy)3:2Ph-mmtBuDPhA2Anth=0.5:0.5:0.1:f(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 f의 값을 표 4에 나타낸다.
[표 4]
Figure pat00031
<<발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 구성>>
발광 디바이스(32(21)), 발광 디바이스(32(22)), 및 발광 디바이스(32(23))의 구성을 표 5에 나타낸다.
또한 에너지 도너 재료 ED의 인광 스펙트럼, 발광 재료 FM의 흡수 스펙트럼, 및 발광 재료 FM의 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼은 Ir(4tBuppy)3의 인광 스펙트럼과 중첩되는 영역을 가진다. 또한 상기 영역은 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 흡수대에 있다. 또한 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 519nm에 가진다. 또한 Ir(4tBuppy)3의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 482nm에 가지고, 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 형광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 501nm에 가진다. 2Ph-mmtBuDPhA2Anth의 흡수 스펙트럼의 가장 장파장에 위치하는 단부의 파장은 Ir(4tBuppy)3의 인광 스펙트럼의 가장 단파장에 위치하는 단부의 파장보다 장파장이다. 파장 λabs에 519nm를, 파장 λp에 482nm를 적용한 경우, 하기의 식(3)의 값은 0.18이었다. 또한 파장 λp에 482nm를, 파장 λf에 501nm를 적용한 경우, 하기의 식(4)의 값은 0.098이었다.
[수학식 9]
Figure pat00032
[수학식 10]
Figure pat00033
[표 5]
Figure pat00034
<<발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 구성을 제작하였다.
또한 발광 디바이스(32(21)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 제작 방법은 층(111)을 형성하는 단계에 있어서, Ir(5tBuppy)3 대신에 트리스[2-[4-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(약칭: Ir(4tBuppy)3)을 사용하는 점, 및 TTPA 대신에 2Ph-mmtBuDPhA2Anth를 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법과 상이하다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 mPCCzPTzn-02, PCCP, Ir(4tBuppy)3, 및 2Ph-mmtBuDPhA2Anth를 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(4tBuppy)3:2Ph-mmtBuDPhA2Anth=0.5:0.5:0.1:f(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 f의 값을 표 6에 나타낸다.
[표 6]
Figure pat00035
<<발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 동작 특성>>
전력을 공급하면 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))는 광 EL1을 사출하였다(도 15 참조). 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))의 동작 특성을 측정하였다(도 19 내지 도 46 참조). 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))를 휘도 1000cd/m2 정도로 발광시킨 경우의 주된 초기 특성과, 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광시킨 경우에 있어서 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 시간 LT90을 표 7에 나타낸다(또한 다른 발광 디바이스의 초기 특성에 대해서도 표 7에 나타내고, 그 구성에 대해서는 후술함).
[표 7]
Figure pat00036
발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))는 양호한 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 예를 들어 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))는 약 540nm에 피크 파장을 가지는, 발광 재료 FM에서 유래되는 발광 스펙트럼의 광을 사출하였다(도 24, 도 31, 도 38, 도 45 참조). 또는 에너지 도너 재료 ED에서 유래되는 발광이 확인되지 않았다. 또는 에너지 도너 재료 ED로부터 발광 재료 FM으로 에너지가 이동하였다.
또는 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))는 비교 디바이스(11(11)) 내지 비교 디바이스(12(23))보다 낮은 전압으로 1000cd/m2 정도의 휘도를 얻을 수 있었다(표 7 참조). 또는 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))에 있어서 발광 재료 FM의 농도에 의존한 구동 전압의 변화는 적었다. 또는 캐리어의 이동에 대한 발광 재료 FM의 영향은 적었다. 또는 발광 디바이스(21(2f))(f는 1 내지 3)는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(11(2f))에 비하여 높은 외부 양자 효율을 나타내었다.
또한 발광 디바이스(21(1f))는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(11(1f))에 비하여 높은 외부 양자 효율을 나타내었다(도 44, 도 49 참조). 또는 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광시킨 경우에 있어서, 발광 디바이스(21(1f))는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(11(1f))에 비하여 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 시간이 길었다(도 50 참조).
또한 발광 디바이스(22(2f))는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(12(2f))에 비하여 높은 외부 양자 효율을 나타내었다(도 47 참조). 또는 발광 디바이스(32(2f))는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(12(2f))에 비하여 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 또는 발광 재료 FM의 농도에 의존하여 외부 양자 효율이 변화되는 현상에 대하여, 발광 디바이스(32(2f))는 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(12(2f))에 비하여 억제되었다. 또는 에너지 도너 재료 ED로부터 발광 재료 FM로의 바람직하지 않은 에너지 이동을 억제할 수 있었다. 또는 덱스터 기구에 의한 에너지 이동을 억제할 수 있었다.
또한 50mA/cm2의 일정한 전류 밀도로 발광시킨 경우에 있어서, 발광 디바이스(32(2f))는 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 시간이, 발광 재료 FM의 농도가 같은 비교 디바이스(12(2f))에 비하여 길었다(도 48 참조). 또는 발광 디바이스(22(22))는 휘도가 초기 휘도의 90%로 저하될 때까지의 시간을, 비교 디바이스(20(20))의 2.4배로 할 수 있었다.
결과적으로 편의성, 유용성, 또는 신뢰성이 우수한 신규 발광 디바이스를 제공할 수 있었다.
(참고예 1)
본 참고예에서 설명하는, 제작한 비교 디바이스는 Ir(ppy)3을 에너지 도너 재료에 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))와 상이하다.
<<비교 디바이스(11(11)) 내지 비교 디바이스(11(23))의 구성>>
비교 디바이스(11(11)), 비교 디바이스(11(12)), 비교 디바이스(11(13)), 비교 디바이스(11(21)), 비교 디바이스(11(22)), 및 비교 디바이스(11(23))의 구성을 표 8에 나타낸다.
[표 8]
Figure pat00037
<<비교 디바이스(11(11)) 내지 비교 디바이스(11(23))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스(11(11)) 내지 비교 디바이스(11(23))를 제작하였다.
또한 비교 디바이스(11(11)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 제작 방법은 층(111)을 형성하는 단계에 있어서, Ir(5tBuppy)3 대신에 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3)을 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법과 상이하다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 mPCCzPTzn-02, PCCP, Ir(ppy)3, 및 TTPA를 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(ppy)3:TTPA=0.5:0.5:e:f(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 e와 f의 값을 표 9에 나타낸다.
[표 9]
Figure pat00038
<<비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 구성>>
비교 디바이스(12(21)), 비교 디바이스(12(22)), 및 비교 디바이스(12(23))의 구성을 표 10에 나타낸다.
[표 10]
Figure pat00039
<<비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))를 제작하였다.
또한 비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 제작 방법은 층(111)을 형성하는 단계에 있어서, Ir(5tBuppy)3 대신에 Ir(ppy)3을 사용하는 점, 및 TTPA 대신에 2Ph-mmtBuDPhA2Anth를 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법과 상이하다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 4 단계]
제 4 단계에서, 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 mPCCzPTzn-02, PCCP, Ir(ppy)3, 및 2Ph-mmtBuDPhA2Anth를 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(ppy)3:2Ph-mmtBuDPhA2Anth=0.5:0.5:0.1:f(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 f의 값을 표 11에 나타낸다.
[표 11]
Figure pat00040
<<비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 동작 특성>>
비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 동작 특성을 측정하였다. 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
비교 디바이스(12(21)) 내지 비교 디바이스(12(23))의 주된 초기 특성을 표 7에 나타낸다.
(참고예 2)
본 참고예에서 설명하는, 제작한 비교 디바이스는 에너지 도너 재료를 발광성 재료로서 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(32(23))와 상이하다.
<<비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 구성>>
비교 디바이스(10(10)), 비교 디바이스(20(10)), 비교 디바이스(30(10)), 비교 디바이스(10(20)), 비교 디바이스(20(20)), 및 비교 디바이스(30(20))의 구성을 표 12에 나타낸다.
[표 12]
Figure pat00041
<<비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 제작 방법>>
이하에 나타내는 단계를 가지는 방법을 사용하여, 본 실시예에서 설명하는 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))를 제작하였다.
또한 비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 제작 방법은 층(111)을 형성하는 단계에 있어서, 에너지 도너 재료를 발광성 재료로서 사용하는 점이, 발광 디바이스(21(11)) 내지 발광 디바이스(21(23))의 제작 방법과 상이하다. 여기서는 상이한 부분에 대하여 자세히 설명하고, 같은 방법을 사용한 부분에 대해서는 앞의 설명을 원용한다.
[제 4 단계]
제 4 단계에 있어서, 층(112) 위에 층(111)을 형성하였다. 구체적으로는, 저항 가열법을 사용하여 재료를 공증착하였다.
또한 층(111)은 mPCCzPTzn-02, PCCP, 및 Ir(L)3을 mPCCzPTzn-02:PCCP:Ir(L)3=0.5:0.5:e(중량비)로 포함하고, 40nm의 두께를 가진다. 각각의 Ir(L)3의 약칭과 e의 값을 표 13에 나타낸다.
[표 13]
Figure pat00042
<<비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 동작 특성>>
비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 동작 특성을 측정하였다(도 51 내지 도 57 참조). 또한 측정은 실온에서 수행하였다.
비교 디바이스(10(10)) 내지 비교 디바이스(30(20))의 주된 초기 특성을 표 7에 나타낸다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물의 구조식 및 그 합성 방법에 대하여 설명한다. 합성된 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 20]
Figure pat00043
[화학식 21]
Figure pat00044
(합성예 1)
본 합성예에서는 구조식(113)으로 나타내어진 비스[2-(5-메틸-2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy)2(5tBuppy)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<절차; 비스[2-(5-메틸-2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mppy)2(5tBuppy)]의 합성>
2.2g(1.7mmol)의 다이-μ-클로로-테트라키스[2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(5tBuppy)2Cl]2), 500mL의 다이클로로메테인을 1000mL 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에서 교반하였다. 이 혼합 용액에 1.3g(5.2mmol)의 트라이플루오로메테인설폰산은과 130mL의 메탄올을 혼합한 용액을 적하하고, 암소에서 22시간 교반하였다. 소정 시간 반응시킨 후, 반응 혼합물을 셀라이트에 통과시켜 여과하였다.
얻어진 여과액을 농축하여, 황색 고체를 3.0g 얻었다. 얻어진 고체 3.0g, 40mL의 2-에톡시에탄올, 40mL의 N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF), 0.59g(3.5mmol)의 5-메틸-2-페닐피리딘(약칭: H5mppy)을 200mL 3구 플라스크에 넣고, 질소 기류하에서 24시간 가열 환류하였다. 소정 시간 반응시킨 후, 반응 혼합물을 농축하여 고체를 얻었다.
얻어진 고체를 실리카 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 전개 용매로서는 헥세인:톨루엔=2:1의 혼합 용매를 사용하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 고체를 2.0g 얻었다. 이 고체 2.0g을 고속 액체 크로마토그래피(이동상: 클로로폼)에 의하여 정제한 결과, 목적물의 황색 고체를 0.22g, 수율 9%로 얻었다.
얻어진 고체 0.21g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 2.8Pa, 아르곤 유량 10mL/min의 조건에서, 245℃에서 27시간 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 목적물을 0.14g, 회수율 67%로 얻었다.
상기 절차의 합성 스킴을 아래의 식(a-0)에 나타낸다.
[화학식 22]
Figure pat00045
또한 상기 절차에서 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 1에서, 상술한 구조식(113)으로 나타내어지는 [Ir(5mppy)2(5tBuppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.09(s, 9H), 2.08(s, 3H), 2.14(s, 3H), 6.83-6.92(m, 9H), 7.16(s, 1H), 7.35(s, 1H), 7.40(d, 1H), 7.43(d, 1H), 7.46(d, 1H), 7.58-7.63(m, 4H), 7.76(t, 3H).
(합성예 2)
본 합성예에서는 구조식(114)으로 나타내어진 [2-(5-메틸-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리딘일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5tBuppy)2(5mppy)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 2에서, 상술한 구조식(114)으로 나타내어지는 [Ir(5tBuppy)2(5mppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 1.10(s, 9H), 1.12(s, 9H), 2.12(s, 3H), 6.80-6.90(m, 9H), 7.29(s, 1H), 7.39(d, 1H), 7.46(s, 1H), 7.52(s, 1H), 7.61-7.72(m, 5H), 7.82-7.85(m, 3H).
(합성예 3)
본 합성예에서는 구조식(115)으로 나타내어진 [2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN2)페닐-κC]비스[2-[5-(tert-뷰틸)-2-피리진일-κN]페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5tBuppy)2(mdppy)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 3에서, 상술한 구조식(115)으로 나타내어지는 [Ir(5tBuppy)2(mdppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CDCl3): 1.00(s, 9H), 1.13(s, 9H), 2.39(s, 3H), 6.88-7.08(s, 12H), 7.30-7.31(m, 2H), 7.71-7.42(m, 9H), 7.76-7.79(m, 2H).
(합성예 4)
본 합성예에서는 구조식(116)으로 나타내어진 {2-[4-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-2-피리딘일-κN]페닐-κC}비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(4mmtBupppy)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 적색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 4에서, 상술한 구조식(116)으로 나타내어지는 [Ir(ppy)2(4mmtBupppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 1.37(s, 18H), 6.76-6.82(m, 6H), 6.88-6.98(m, 5H), 7.15(dd, 1H), 7.48(d, 2H), 7.52-7.54(m, 1H), 7.58-7.61(m, 2H), 7.65-7.70(m, 5H), 7.78(d, 1H), 7.94(d, 2H), 8.09(d, 1H).
(합성예 5)
본 합성예에서는 구조식(117)으로 나타내어진 비스{2-[4-(3,5-다이-tert-뷰틸페닐)-2-피리딘일-κN]페닐-κC}[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(4mmtBupppy)2(ppy)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황등색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 5에서, 상술한 구조식(117)으로 나타내어지는 [Ir(4mmtBupppy)2(ppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 1.37(d, 36H), 6.79-6.85(m, 6H), 6.89-6.94(m, 3H), 6.98(t, 1H), 7.15-7.19(m, 2H), 7.49(s, 4H), 7.53-7.54(m, 2H), 7.62(d, 1H), 7.67-7.73(m, 4H), 7.80(d, 2H), 7.96(d, 1H), 8.10(s, 2H).
(합성예 6)
본 합성예에서는 구조식(118)으로 나타내어진 {2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC}비스{2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(5iBuppy-d2)2(mbfpypy-iPr-d4)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 5에서, 상술한 구조식(118)으로 나타내어지는 [Ir(5iBuppy-d2)2(mbfpypy-iPr-d4)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.74-0.78(m, 12H), 1.35(s, 3H), 1.37(s, 3H), 1.60-1.68(m, 2H), 6.73-6.83(m, 4H), 6.86-6.92(m, 4H), 7.12-7.14(m, 1H), 7.22(s, 1H), 7.27(s, 1H), 7.34(d, 1H), 7.47(d, 1H), 7.48(d, 1H), 7.51(d, 1H), 7.64(t, 2H), 7.81-7.86(m, 2H), 8.01(d, 1H), 8.85(s, 1H).
(합성예 7)
본 합성예에서는 구조식(119)으로 나타내어진 비스{2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC}{2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(mbfpypy-iPr-d4)2(5iBuppy-d2)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 7에서, 상술한 구조식(119)으로 나타내어지는 [Ir(mbfpypy-iPr-d4)2(5iBuppy-d2)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(Acetone-d6): 0.64(d, 3H), 0.70(d, 3H), 1.34-1.38(m, 12H), 1.55-1.60(m, 1H), 6.71(t, 1H), 6.80-6.85(m, 2H), 6.99(t, 2H), 7.11(d, 2H), 7.20-7.24(m, 2H), 7.31(s, 1H), 7.37(d, 1H), 7.42(d, 1H), 7.60(d, 1H), 7.66-7.67(m, 2H), 7.73(d, 1H), 8.01(d, 1H), 8.14-8.18(m, 2H), 8.89(d, 2H).
(합성예 8)
본 합성예에서는 구조식(120)으로 나타내어진 {2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC}비스{2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]-5-(메틸-d3)페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(5iButpy-d5)2(mbfpypy-iPr-d4)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 8에서, 상술한 구조식(120)으로 나타내어지는 [Ir(5iButpy-d5)2(mbfpypy-iPr-d4)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.72-0.78(m, 12H), 1.35(s, 3H), 1.37(s, 3H), 1.57-1.67(m, 2H), 6.62(s, 1H), 6.67(s, 1H), 6.71(t, 2H), 6.90(d, 1H), 6.95(d, 1H), 7.12-7.14(m, 2H), 7.21(s, 1H), 7.34(d, 1H), 7.40(d, 1H), 7.44-7.47(m, 2H), 7.51-7.55(m, 2H), 7.74-7.76(m, 1H), 7.79-7.81(m, 1H), 8.02(d, 1H), 8.84(s, 1H).
(합성예 9)
본 합성예에서는 구조식(121)으로 나타내어진 {2-(메틸-d3)-8-[4-(1-메틸에틸-1-d)-2-피리딘일-κN]벤조퓨로[2,3-b]피리딘-7-일-κC}{2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]-5-(메틸-d3)페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(mbfpypy-iPr-d4)2(5iButpy-d5)])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 9에서, 상술한 구조식(121)으로 나타내어지는 [Ir(mbfpypy-iPr-d4)2(5iButpy-d5)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(Acetone-d6): 0.63(d, 3H), 0.70(d, 3H), 1.33(s, 3H), 1.36-1.39(m, 9H), 1.54-1.59(m, 1H), 6.66-6.69(m, 2H), 6.99(d, 1H), 7.04(d, 1H), 7.09-7.13(m, 2H), 7.20-7.23(m, 2H), 7.26(s, 1H), 7.36(d, 1H), 7.43(d,1H), 7.55-7.57(m, 1H), 7.62(d, 2H), 7.65(d, 1H), 7.94-7.96(m, 1H), 8.13-8.17(m, 2H), 8.88(d, 2H).
(합성예 10)
본 합성예에서는 구조식(122)으로 나타내어진 트리스{2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]-페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(5iBuppy-d2)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 10에서, 상술한 구조식(122)으로 나타내어지는 [Ir(5iBuppy-d2)3]이 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.79(d, 9H), 0.83(d, 9H), 1.65-1.72(m, 3H), 6.74-6.80(m, 6H), 6.87(t, 3H), 7.32(s, 3H), 7.47(d, 3H), 7.63(d, 3H), 7.84(d, 3H).
(합성예 11)
본 합성예에서는 구조식(123)으로 나타내어진 {2-[5-(2-메틸프로필-1,1-d2)-2-피리딘일-κN]-5-(메틸-d3)페닐-κC}이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(5iButpy-d5)3])의 합성 방법에 대하여 설명한다.
합성예 1의 절차와 유사한 절차로 얻어진 황색 고체의 프로톤(1H)을 핵자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 얻어진 값을 이하에 나타낸다. 이것으로부터 본 합성예 11에서, 상술한 구조식(123)으로 나타내어지는 [Ir(5iButpy-d5)3]이 얻어진 것을 알 수 있었다.
[1H-NMR]
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 0.77(d, 9H), 0.81(d, 9H), 1.62-1.70(m, 3H), 6.62(s, 3H), 6.69(d,3H), 7.23(s, 3H), 7.43(d, 3H), 7.52(d, 3H), 7.78(d, 3H).
101: 전극
102: 전극
103: 유닛
104: 층
105: 층
106: 중간층
106A: 층
106B: 층
111: 층
112: 층
113: 층
113A: 층
113B: 층
150: 발광 디바이스
400: 기판
401: 전극
403: EL층
404: 전극
405: 실재
406: 실재
407: 밀봉 기판
412: 패드
420: IC칩
601: 소스선 구동 회로
602: 화소부
603: 게이트선 구동 회로
604: 밀봉 기판
605: 실재
607: 공간
608: 배선
609: FPC
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 전극
614: 절연물
616: EL층
617: 전극
618: 발광 디바이스
623: FET
700: 발광 패널
951: 기판
952: 전극
953: 절연층
954: 격벽층
955: EL층
956: 전극
1001: 기판
1002: 하지 절연막
1003: 게이트 절연막
1006: 게이트 전극
1007: 게이트 전극
1008: 게이트 전극
1020: 층간 절연막
1021: 층간 절연막
1022: 전극
1024B: 전극
1024G: 전극
1024R: 전극
1024W: 전극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 전극
1031: 밀봉 기판
1032: 실재
1033: 기재
1034B: 착색층
1034G: 착색층
1034R: 착색층
1035: 블랙 매트릭스
1036: 오버 코트층
1037: 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
2001: 하우징
2002: 광원
2100: 로봇
2101: 조도 센서
2102: 마이크로폰
2103: 상부 카메라
2104: 스피커
2105: 디스플레이
2106: 하부 카메라
2107: 장애물 센서
2108: 이동 기구
2110: 연산 장치
3001: 조명 장치
5000: 하우징
5001: 표시부
5002: 표시부
5003: 스피커
5004: LED 램프
5006: 접속 단자
5007: 센서
5008: 마이크로폰
5012: 지지부
5013: 이어폰
5100: 로봇 청소기
5101: 디스플레이
5102: 카메라
5103: 브러시
5104: 조작 버튼
5120: 먼지
5140: 휴대 전자 기기
5200: 표시 영역
5201: 표시 영역
5202: 표시 영역
5203: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 표시부
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
9310: 휴대 정보 단말기
9311: 기능 패널
9313: 힌지
9315: 하우징

Claims (24)

  1. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 실온에서 인광을 발하는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 발광 재료를 포함하고,
    상기 유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리에서 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기를 적어도 하나 포함하는 배위자를 포함하고,
    상기 발광 재료의 흡수 스펙트럼은 가장 장파장에 위치하는 단부를 제 1 파장 λabs(nm)에 포함하고,
    상기 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 2 파장 λp(nm)에 포함하고,
    상기 제 1 파장 λabs(nm)는 상기 제 2 파장 λp(nm)보다 긴, 발광 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 금속 착체는 전이 금속을 더 포함하고,
    상기 배위자는,
    상기 전이 금속과 공유 결합되는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리인 제 1 고리: 및
    상기 전이 금속에 배위하는 원자를 구성 원자로서 포함하는 5원 고리 또는 6원 고리인 제 2 고리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 1 치환기는 상기 제 1 고리 및 상기 제 2 고리 중 적어도 하나와 결합되는, 발광 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배위자는 페닐피리딘 골격이고,
    상기 제 1 치환기는 상기 페닐피리딘 골격의 탄소와 결합되는, 발광 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 금속 착체는 탄소수가 2 이상의 n-알킬기를 포함하지 않는, 발광 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 파장 λabs(nm)와 상기 제 2 파장 λp(nm) 사이의 관계는 식(1)으로 나타내어지는, 발광 디바이스.
    Figure pat00046
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 재료의 형광 스펙트럼은 가장 단파장에 위치하는 단부를 제 3 파장 λf(nm)에 포함하고,
    상기 제 3 파장 λf(nm)와 상기 제 2 파장 λp(nm) 사이의 관계는 식(2)으로 나타내어지는, 발광 디바이스.
    Figure pat00047
  7. 발광 디바이스로서,
    제 1 전극;
    제 2 전극; 및
    상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 실온에서 인광을 발하는 유기 금속 착체 및 형광을 발하는 발광 재료를 포함하고,
    상기 유기 금속 착체는 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리에서 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 1 치환기를 적어도 하나 포함하는 배위자를 포함하고,
    상기 유기 금속 착체는 탄소수가 2 이상의 n-알킬기를 포함하지 않고,
    상기 발광 재료는 메틸기, 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리에서 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중에서 선택되는 제 2 치환기를 적어도 하나 포함하고,
    상기 유기 금속 착체의 인광 스펙트럼은 상기 발광 재료의 흡수 스펙트럼과 중첩되는, 발광 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기 금속 착체는 전이 금속을 더 포함하고,
    상기 배위자는,
    상기 전이 금속과 공유 결합되는 원자를 구성 원자로서 포함하는 6원 고리인 제 1 고리; 및
    상기 전이 금속에 배위하는 원자를 구성 원자로서 포함하는 5원 고리 또는 6원 고리인 제 2 고리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제 1 치환기는 상기 제 1 고리 및 상기 제 2 고리 중 적어도 하나와 결합되는, 발광 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 재료는,
    3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 3고리 이상 10고리 이하의 축합 헤테로 방향족 고리; 및
    5개 이상의 상기 제 2 치환기를 더 포함하고,
    상기 5개 이상의 제 2 치환기 중 적어도 5개의 제 2 치환기는 각각 독립적으로 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리에서 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중 어느 하나인, 발광 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 재료는,
    3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 3고리 이상 10고리 이하의 축합 헤테로 방향족 고리; 및
    3개 이상의 상기 제 2 치환기를 더 포함하고,
    상기 3개 이상의 제 2 치환기 중 적어도 3개의 제 2 치환기는 상기 축합 방향족 고리 또는 상기 축합 헤테로 방향족 고리와 직접 결합되지 않고, 각각 독립적으로 탄소수가 3 이상 12 이하의 분지를 가지는 알킬기, 고리에서 탄소수가 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 사이클로알킬기, 및 탄소수가 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중 어느 하나인, 발광 디바이스.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 재료는,
    3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 3고리 이상 10고리 이하의 축합 헤테로 방향족 고리; 및
    다이아릴아미노기를 포함하고,
    상기 3고리 이상 10고리 이하의 축합 방향족 고리 또는 상기 3고리 이상 10고리 이하의 축합 헤테로 방향족 고리는 상기 다이아릴아미노기의 질소 원자와 결합되고,
    상기 제 2 치환기는 상기 다이아릴아미노기의 아릴기와 결합되는, 발광 디바이스.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 치환기의 상기 분지를 가지는 알킬기는 2급 알킬기 또는 3급 알킬기인, 발광 디바이스
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 치환기의 상기 분지를 가지는 알킬기는 탄소수가 3 이상 4 이하인, 발광 디바이스.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 치환기의 상기 사이클로알킬기는 탄소수가 3 이상 6 이하인, 발광 디바이스.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 치환기의 상기 트라이알킬실릴기는 트라이메틸실릴기인, 발광 디바이스.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 치환기는 중수소를 포함하는, 발광 디바이스.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 치환기의 상기 분지를 가지는 알킬기는 2급 알킬기 또는 3급 알킬기인, 발광 디바이스.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 치환기는 중수소를 포함하는, 발광 디바이스.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광층은 호스트 재료를 더 포함하고, 상기 발광 재료는 게스트 재료인, 발광 디바이스.
  20. 일반식(G0)으로 나타내어지는 에너지 도너 재료로서,
    Figure pat00048

    L은 배위자이고,
    n은 1 이상 3 이하의 정수이고,
    R101 내지 R108은 각각 독립적으로 수소 또는 치환기이고,
    R101 내지 R108은 각각 독립적으로 탄소수 3 이상 12 이하의 2급 또는 3급 알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 및 탄소수 3 이상 12 이하의 트라이알킬실릴기 중 어느 하나 이상을 포함하는, 에너지 도너 재료.
  21. 발광 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 발광 장치.
  22. 표시 장치로서,
    제 1 항에 따른 발광 디바이스; 및
    트랜지스터 또는 기판을 포함하는, 표시 장치.
  23. 조명 장치로서,
    제 21 항에 따른 발광 장치; 및
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  24. 전자 기기로서,
    제 22 항에 따른 표시 장치; 및
    센서, 조작 버튼, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
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JP2014045179A (ja) 2012-08-03 2014-03-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 発光素子
WO2019171197A1 (ja) 2018-03-07 2019-09-12 株式会社半導体エネルギー研究所 発光素子、表示装置、電子機器、有機化合物及び照明装置

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