KR20220122953A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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

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하루에 오사카
사토코 시타가키
노부하루 오사와
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공한다.
한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 포함하는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, 액체 크로마토그래프에 의한 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 액체 크로마토그래피 질량 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다. 예를 들어, 분자량이 486인 유기 화합물의 경우에는 m/z=246 부근, 분자량이 562인 유기 화합물의 경우에는 m/z=322 부근에서 생성 이온이 검출된다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은 일렉트로루미네선스(EL: electroluminescence) 현상을 이용한 발광 소자에 관한 것이다. 또한, 상기 발광 소자에 사용하는 유기 화합물에 관한 것이다. 또한, 상기 발광 소자를 사용한 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
근년에 들어, EL 현상을 이용한 발광 소자의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 발광 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광 물질을 포함한 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광 물질로부터 빛이 방출된다.
이와 같은 발광 소자는 자체 발광형이기 때문에 액정 디스플레이에 비하여 화소의 시인성이 높고 백 라이트가 필요하지 않은 등 이점이 있고 평판 디스플레이 소자로서 적합한 것으로 생각되고 있다. 또한, 이와 같은 발광 소자는 얇고 가볍게 제작할 수 있는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠른 것도 특징 중 하나이다.
그리고, 이와 같은 발광 소자는 막 형태로 형성할 수 있기 때문에 면발광을 용이하게 얻을 수 있다. 따라서, 면발광을 이용한 대면적 소자의 형성이 가능하다. 이것은 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 힘든 특색이기 때문에 EL 현상을 이용한 발광 소자는 조명 등에 응용될 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
EL 현상을 이용한 발광 소자는 발광 물질이 유기 화합물인지 무기 화합물인지에 따라 대별되는데, 발광 물질로서 유기 화합물을 사용한 경우에는 발광 소자에 전압을 인가함으로써 한 쌍의 전극으로부터 전자와 정공이 각각 상기 유기 화합물을 포함한 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 이들 캐리어(전자 및 정공)의 주입에 의하여 상기 유기 화합물이 여기 상태를 형성하고 이 여기 상태가 기저 상태로 되돌아갈 때 빛이 방출된다.
상술한 메커니즘 때문에 이와 같은 발광 소자는 전류 여기형 발광 소자라고 불린다. 또한, 유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 있고 일중항 여기 상태로부터의 천이에 기인하는 발광이 형광, 삼중항 여기 상태로부터의 천이에 기인하는 발광이 인광이라고 불리고 있다.
이와 같은 발광 소자는 그 소자 특성을 향상시키는 데 물질에 의존한 문제가 많고 이를 극복하기 위한 소자 구조 개량이나 물질 개발 등이 행해지고 있다(예를 들어 비특허문헌 1 참조).
Meng-Huan Ho, Yao-Shan Wu and Chin H. Chen, 2005 SID International Symposium Digest of Technical Papers, Vol.XXXⅥ. p802-805
본 발명의 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물을 포함한다. 이 유기 화합물은 정공 수송성이 높기 때문에 발광 소자에 사용하면 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 구동 전압의 상승이 억제된 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단(absorption edge)은 380nm 이상이고, 액체 크로마토그래프에 의한 분리(LC 분리라고도 기재함) 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 액체 크로마토그래피 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry(약칭: LC/MS 분석))을 수행한 경우에 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온(product ion)이 검출되는 발광 소자이다.
또한, 본 명세서에서 m/z는 질량 대 전하의 비를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 포지티브 모드란, 포지티브 이온(양이온)을 검출하는 모드를 말한다. 또한, 본 명세서에서 생성 이온이란, LC/MS 분석이나 비행 시간형 이차 이온 질량 분석계(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometer: TOF-SIMS)에 의한 분석에서 유기 화합물이나 이 유기 화합물의 이온의 해리로 생긴 이온을 말한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 486이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=246 부근에서 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 562이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=322 부근에서 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
여기서 예를 들어 246 부근이란, 243.5 이상 248.5 미만의 범위를 적어도 포함하는 것으로 한다. 즉, 본 명세서에서 N 부근(N은 정수(整數))은 (N-2.5) 이상 (N+2.5) 미만의 값을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, 상기 유기 화합물은 페닐카바졸 골격 및 N-바이페닐-N-페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N-바이페닐-N-페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, 상기 유기 화합물은 페닐카바졸 골격 및 N,N-비스-바이페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N,N-비스-바이페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
상술한 각 구성에서, 일차 이온으로서 Bi3 ++를 사용하고 이 일차 이온의 조사량을 8×1010ions/cm2 이상 1×1012ions/cm2 이하로 한 TOF-SIMS로 상기 유기 화합물을 측정하여 얻어진 양이온의 정성 스펙트럼에 있어서 적어도 m/z=243 부근에서 생성 이온이 검출될 수 있다.
상술한 각 구성의 발광 소자는 정공 주입층, 정공 수송층, 및 발광층을 갖고, 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 발광층 중 적어도 어느 하나가 상기 유기 화합물을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 발광부에 갖는 발광 장치이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 표시부에 갖는 전자 기기이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상기 발광 장치를 조명부에 갖는 조명 장치이다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 일 형태를 적용함으로써 소비 전력이 낮은 전자 기기나 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스는 발광 장치의 범주에 포함된다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식으로 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치의 범주에 포함되는 것으로 한다. 또한, 조명 기구 등에 사용되는 발광 장치도 그 범주에 포함된다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 분자량 X가 450 이상 1500 이하이고, 흡수단이 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출된다.
예를 들어, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 분자량 X가 486이고, 흡수단이 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=246 부근에서 생성 이온이 검출된다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 분자량 X가 562이고, 흡수단이 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=322 부근에서 생성 이온이 검출된다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 분자량이 450 이상 1500 이하이고, 흡수단이 380nm 이상이고, 페닐카바졸 골격 및 N-바이페닐-N-페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N-바이페닐-N-페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출된다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태에 따른 유기 화합물은 분자량이 450 이상 1500 이하이고, 흡수단이 380nm 이상이고, 페닐카바졸 골격 및 N,N-비스-바이페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N,N-비스-바이페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출된다.
상술한 각 유기 화합물은, 일차 이온으로서 Bi3 ++를 사용하고 이 일차 이온의 조사량을 8×1010ions/cm2 이상 1×1012ions/cm2 이하로 한 TOF-SIMS로 상기 유기 화합물을 측정하여 얻어진 양이온의 정성 스펙트럼에 있어서 적어도 m/z=243 부근에서 생성 이온이 검출될 수 있다.
본 발명의 일 형태를 적용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태를 적용함으로써 소비 전력이 낮은 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 일례를 도시한 도면.
도 2는 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 3은 발광 장치의 일례를 도시한 도면.
도 4는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 5는 조명 장치의 일례를 도시한 도면.
도 6은 실시예의 발광 소자를 도시한 도면.
도 7은 실시예 1의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 8은 실시예 1의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 9는 실시예 1의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 10은 실시예 1의 발광 소자의 휘도-색도 특성을 나타낸 도면.
도 11은 실시예 1의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 12는 실시예 2의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 13은 실시예 2의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 14는 실시예 2의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 15는 실시예 2의 발광 소자의 휘도-색도 특성을 나타낸 도면.
도 16은 실시예 2의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 17은 실시예 2의 발광 소자의 신뢰성 시험 결과를 나타낸 도면.
도 18은 실시예 3의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 19는 실시예 3의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 20은 실시예 3의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 21은 실시예 3의 발광 소자의 휘도-색도 특성을 나타낸 도면.
도 22는 실시예 3의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 23은 실시예 4의 발광 소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 24는 실시예 4의 발광 소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 25는 실시예 4의 발광 소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 26은 실시예 4의 발광 소자의 휘도-색도 특성을 나타낸 도면.
도 27은 실시예 4의 발광 소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 28은 구조식(100)으로 표기되는 유기 화합물의 1H NMR 차트.
도 29는 구조식(100)으로 표기되는 유기 화합물의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 30은 구조식(100)으로 표기되는 유기 화합물의 LC/MS 분석 결과를 나타낸 도면.
도 31은 구조식(100)으로 표기되는 유기 화합물의 TOF-SIMS에 의한 측정 결과를 나타낸 도면.
도 32는 구조식(100)으로 표기되는 유기 화합물의 TOF-SIMS에 의한 측정 결과를 나타낸 도면.
도 33은 구조식(101)으로 표기되는 유기 화합물의 1H NMR 차트.
도 34는 구조식(101)으로 표기되는 유기 화합물의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 35는 구조식(101)으로 표기되는 유기 화합물의 LC/MS 분석 결과를 나타낸 도면.
도 36은 구조식(101)으로 표기되는 유기 화합물의 TOF-SIMS에 의한 측정 결과를 나타낸 도면.
도 37은 구조식(101)으로 표기되는 유기 화합물의 TOF-SIMS에 의한 측정 결과를 나타낸 도면.
도 38은 구조식(200)으로 표기되는 유기 화합물의 LC/MS 분석 결과를 나타낸 도면.
도 39는 구조식(100), 구조식(101), 구조식(200)으로 표기되는 유기 화합물의 자외·가시 흡수 스펙트럼.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자이면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재된 실시형태의 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 발명의 구성을 설명함에 있어서 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면간에서 공통적으로 사용하고 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 도 1을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물을 포함한다. 이 유기 화합물은 정공 수송성이 높기 때문에 발광 소자에 사용하면 발광 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 구동 전압의 상승이 억제된 발광 소자를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
본 명세서에서는 발광 소자에 포함되는 유기 화합물에 대하여 LC/MS 분석을 수행함으로써 발광 소자 내의 상기 유기 화합물의 골격을 특정할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 포함되는 상기 유기 화합물의 분자량이 X인 경우 LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 대하여 상술한 조건으로 LC/MS 분석을 수행하면 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출된다. 본 발명의 일 형태에서 검출되는 이 생성 이온은, 상기 유기 화합물로부터 페닐카바졸 골격이 탈리된 양이온의 프로톤 부가체에서 유래하며, 상기 페닐카바졸 골격을 갖는 상기 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
후술하는 실시예 5에서는 분자량이 486인 유기 화합물에 아르곤 가스를 6eV의 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행하여 m/z=246 부근에서 생성 이온이 검출된 예에 대하여 설명한다. 또한, 실시예 5에서는 분자량이 562인 유기 화합물에 아르곤 가스를 6eV의 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행하여 m/z=322 부근에서 생성 이온이 검출된 예에 대해서도 설명한다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, 상기 유기 화합물은 페닐카바졸 골격 및 N-바이페닐-N-페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N-바이페닐-N-페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물을 갖는 발광 소자로, 상기 유기 화합물의 분자량은 450 이상 1500 이하이고, 상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고, 상기 유기 화합물은 페닐카바졸 골격 및 N,N-비스-바이페닐아민 골격을 갖고, LC 분리 후의 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 LC/MS 분석을 수행한 경우에 적어도 상기 N,N-비스-바이페닐아민 골격에서 유래하는 m/z값을 갖는 생성 이온이 검출되는 발광 소자이다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서 검출되는 N-바이페닐-N-페닐아민 골격이나 N,N-비스-바이페닐아민 골격에서 유래하는 생성 이온은, 상기 유기 화합물로부터 페닐카바졸 골격이 탈리된 라디칼 양이온에서 유래하며, 상기 페닐카바졸 골격과 상기 N-바이페닐-N-페닐아민 골격 또는 상기 N,N-비스-바이페닐아민 골격을 갖는 상기 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
상술한 각 구성에서, 일차 이온으로서 Bi3 ++를 사용하고 이 일차 이온의 조사량을 8×1010ions/cm2 이상 1×1012ions/cm2 이하로 한 TOF-SIMS로 상기 유기 화합물을 측정하여 얻어진 양이온의 정성 스펙트럼에 있어서 적어도 m/z=243 부근에서 생성 이온이 검출될 수 있다.
본 명세서에서는 발광 소자에 포함되는 유기 화합물을 TOF-SIMS로 분석함으로써 발광 소자 내의 상기 유기 화합물의 골격을 특정할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 포함되는 상기 유기 화합물을 상술한 조건으로 TOF-SIMS로 측정하여 얻어진 양이온의 정성 스펙트럼에 있어서 적어도 m/z=243 부근에서 생성 이온이 검출된다. 본 발명의 일 형태에서 m/z=243 부근에서 검출되는 생성 이온은, 페닐카바졸 골격의 라디칼 양이온의 프로톤 부가체에서 유래하며, 상기 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
≪발광 소자의 구성예≫
도 1의 (A)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖는다. 본 실시형태에서는 제 1 전극(201)이 양극으로서 기능하고 제 2 전극(205)이 음극으로서 기능한다.
제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면 제 1 전극(201) 측으로부터 EL층(203)에 정공이 주입되고 제 2 전극(205) 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공이 EL층(203)에서 재결합됨으로써 EL층(203)에 포함된 발광 물질이 발광한다.
EL층(203)은 발광 물질을 포함한 발광층을 적어도 갖는다. EL층(203)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물의 어느 쪽이나 사용할 수 있고 무기 화합물을 사용하여도 좋다.
EL층(203)은 발광층 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러(bipolar)성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다.
또한, EL층 내에 복수의 발광층을 제공하고 각 층의 발광색을 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광층을 갖는 발광 소자에서 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색이 보색 관계를 이루도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색으로 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한 보색이란, 혼합되면 무채색이 되는 색끼리 관계를 말한다. 즉, 보색 관계에 있는 색을 발광하는 물질들로부터 얻어진 빛을 혼합하면 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개 이상의 발광층을 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이다.
도 1의 (B)에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖고, 이 EL층(203)은 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(304), 및 전자 주입층(305)이 제 1 전극(201) 측에서부터 이 차례로 적층된 구성을 갖는다.
도 1의 (C) 및 (D)에 도시된 발광 소자와 같이 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 복수의 EL층이 적층되어도 좋다. 이 경우 적층되는 EL층들 사이에는 중간층(207)을 제공하는 것이 바람직하다. 중간층(207)은 적어도 전하 발생 영역을 갖는다.
예를 들어, 도 1의 (C)에 도시된 발광 소자는 제 1 EL층(203a)과 제 2 EL층(203b) 사이에 중간층(207)을 갖는다. 또한, 도 1의 (D)에 도시된 발광 소자는 n개(n은 2 이상의 자연수임)의 EL층을 갖고, 각 EL층들 사이에는 중간층(207)을 갖는다.
EL층(203(m))과 EL층(203(m+1)) 사이에 제공되는 중간층(207)에서의 전자와 정공의 거동에 대하여 설명한다. 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면 중간층(207)에서 정공과 전자가 발생되고, 정공은 제 2 전극(205) 측에 제공된 EL층(203(m+1))으로 이동하고 전자는 제 1 전극(201) 측에 제공된 EL층(203(m))으로 이동한다. EL층(203(m+1))에 주입된 정공이 제 2 전극(205) 측으로부터 주입된 전자와 재결합됨으로써 상기 EL층(203(m+1))에 포함된 발광 물질이 발광한다. 또한, EL층(203(m))에 주입된 전자가 제 1 전극(201) 측으로부터 주입된 정공과 재결합됨으로써 상기 EL층(203(m))에 포함된 발광 물질이 발광한다. 따라서, 중간층(207)에서 발생된 정공과 전자는 각각 다른 EL층의 발광에 기여한다.
또한, EL층들을 서로 접하도록 제공함으로써 그 사이에 중간층과 같은 구성이 형성되는 경우에는 EL층들을 중간층을 개재(介在)하지 않고 서로 접하도록 제공할 수 있다. 예를 들어, EL층의 한쪽 면에 전하 발생 영역이 형성되는 경우 그 면에 접하도록 EL층을 제공할 수 있다.
또한, 각 EL층의 발광색을 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에서 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색이 보색 관계를 이루도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색으로 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지이다.
≪유기 화합물≫
다음에, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 포함되는 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물에 대하여 자세히 설명한다. 이 유기 화합물은 정공 수송성이 높다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서 이 유기 화합물은 정공 주입층, 정공 수송층, 또는 발광층 중 적어도 어느 하나에 포함된다. 발광층에 포함되는 경우, 이 유기 화합물은 발광 물질(게스트 재료)이나, 게스트 재료를 분산시키는 호스트 재료로서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 유기 화합물로서 일반식(G1)으로 표기되는 유기 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00001
일반식(G1)에 있어서 R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환의 페닐기를 나타내고, R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar1은 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타낸다.
또한, 페닐기, 나프틸기, 또는 페난트릴기가 치환기를 갖는 경우 이 치환기로서 탄소수 1 내지 6의 알킬기를 들 수 있다. 치환기를 가지면 부피가 더 큰 구조가 되어 바람직하다.
일반식(G1)의 R2 내지 R6 중에서 R4가 수소 이외의 치환기이고 나머지가 수소인 경우(즉, R2 내지 R6을 갖는 페닐렌기가 파라페닐렌기인 경우), 발광 소자의 구동 전압이 낮게 되어 바람직하다. 또한, 일반식(G1)의 R2 내지 R6 중 R2가 수소 이외의 치환기이고 나머지가 수소인 경우나, R3이 수소 이외의 치환기이고 나머지가 수소인 경우 등(즉, R2 내지 R6을 갖는 페닐렌기가 메타페닐렌기 또는 오르토페닐렌기인 경우)에는 상기 유기 화합물의 띠간격이 커지고 일중항 여기 에너지의 준위(S1 준위)나 삼중항 여기 에너지의 준위(T1 준위)도 높아져 바람직하다.
일반식(G1)에서 R1로서는 수소 외에 구조식(s-1) 내지 구조식(s-5) 등을 들 수 있고, R2 내지 R6으로서는 수소 외에 구조식(s-1) 내지 구조식(s-8) 등을 들 수 있고, Ar1로서는 수소 외에 구조식(s-5) 내지 구조식(s-8) 등을 들 수 있고, Ar2로서는 수소 외에 구조식(s-5) 내지 구조식(s-8) 등을 들 수 있다.
Figure pat00002
또한, 구조식(s-1) 내지 구조식(s-4)과 같이 알킬기를 가지면 상기 유기 화합물의 비정질성이 향상되므로 바람직하다. 또한, 알킬기를 가지면 유기 용매에 대한 상기 유기 화합물의 용해성이 양호하게 되어 정제나 용액 조정이 쉬워지므로 바람직하다. 또한, 구조식(s-5)과 같이 페닐기를 가지면 상기 유기 화합물의 띠간격이 커지고 S1 준위나 T1 준위도 높아지므로 바람직하다. 또한, 구조식(s-5) 내지 구조식(s-8)과 같이 아릴기를 가지면 상기 유기 화합물의 캐리어 수송성이 향상되므로 바람직하다. 또한, 구조식(s-6) 내지 구조식(s-8)과 같이 축합 고리를 가지면 상기 유기 화합물의 캐리어 수송성이 더 향상되므로 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 유기 화합물로서 일반식(G2)으로 표기되는 유기 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00003
일반식(G2)에 있어서 R2 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar1은 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타낸다.
일반식(G2)의 R2 내지 R6, Ar1, Ar2의 구체적인 예로서는 일반식(G1)과 같은 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 유기 화합물로서 일반식(G3)으로 표기되는 유기 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00004
일반식(G3)에 있어서 Ar1은 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타낸다.
일반식(G3)의 Ar1, Ar2의 구체적인 예로서는 일반식(G1)과 같은 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 유기 화합물로서 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00005
일반식(G4)에 있어서 Ar1은 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타낸다.
일반식(G4)의 Ar1, Ar2의 구체적인 예로서는 일반식(G1)과 같은 것을 들 수 있다.
또한, 일반식(G1) 내지 일반식(G4)에서 탄소수 1 내지 6의 알킬기(메틸기, 에틸기, tert-부틸기, 사이클로헥실기 등)가 하나 이상, 페닐기가 하나 이상, 또는 바이페닐기가 하나 이상 더 결합되어 있어도 좋다.
상술한 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물에 대하여 LC/MS 분석을 수행함으로써 발광 소자 내의 상기 유기 화합물의 골격을 특정 가능한 경우가 있다.
예를 들어, 상술한 일반식(G1)으로 표기되는 유기 화합물에서는 일반식(P1-1) 내지 일반식(P1-10)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조) 중 적어도 어느 하나에서 유래하는 생성 이온이 검출된다. 특히, 일반식(P1-1)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조)에서 유래하는 생성 이온이 검출되기 쉬운 것으로 생각된다.
Figure pat00006
예를 들어, 상술한 일반식(G2)으로 표기되는 유기 화합물에서는 일반식(P2-1) 내지 일반식(P2-10)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조) 중 적어도 어느 하나에서 유래하는 생성 이온이 검출된다. 특히, 일반식(P2-1)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조)에서 유래하는 생성 이온이 검출되기 쉬운 것으로 생각된다.
Figure pat00007
예를 들어, 상술한 일반식(G3)으로 표기되는 유기 화합물에서는 일반식(P3-1) 내지 일반식(P3-10)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조) 중 적어도 어느 하나에서 유래하는 생성 이온이 검출된다. 특히, 일반식(P3-1)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조)에서 유래하는 생성 이온이 검출되기 쉬운 것으로 생각된다.
Figure pat00008
예를 들어, 상술한 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물에서는 일반식(P4-1) 내지 일반식(P4-10)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조) 중 적어도 어느 하나에서 유래하는 생성 이온이 검출된다. 특히, 일반식(P4-1)으로 표기되는 구조(또는 이 구조와 같은 m/z값을 갖는 구조)에서 유래하는 생성 이온이 검출되기 쉬운 것으로 생각된다.
Figure pat00009
상술한 유기 화합물의 구체적인 구조식을 이하의 구조식(100) 내지 구조식(116)으로 나타낸다. 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
Figure pat00010
Figure pat00011
다음에, 일반식(G1)으로 표기되는 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다.
일반식(G1)으로 표기되는 유기 화합물은 합성 스킴(A)으로 표기된 바와 같이 할로겐기(X1)를 갖는 카바졸 화합물(a1)과 다이아릴아민 유도체(a2)를 커플링시켜 얻어진다.
Figure pat00012
또한, 합성 스킴(A)으로 표기되는 할로겐기를 갖는 카바졸 화합물(a1)과 다이아릴아민 유도체(a2)의 커플링 반응에는 여러 가지 방법이 있고, 어느 방법을 적용하여도 좋지만 여기서는 그 일례인 부흐발트·하트위그 반응(Buchwald-Hartwig reaction)을 채용하는 경우에 대하여 기재한다.
금속 촉매로서는 팔라듐 촉매를 사용할 수 있고, 팔라듐 촉매로서는 팔라듐 착체와 그 배위자의 혼합물을 사용할 수 있다. 팔라듐 착체로서는 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(Ⅱ) 등을 들 수 있다. 또한, 배위자로서는 트라이(tert-부틸)포스파인, 트라이(n-헥실)포스파인, 트라이사이클로헥실포스파인, 1,1-비스(다이페닐포스피노)페로센(약칭: DPPF) 등을 들 수 있다. 또한, 염기로 사용할 수 있는 물질로서는 나트륨 tert-부톡사이드 등의 유기 염기, 탄산 칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 반응은 용액 내에서 수행하는 것이 바람직하고, 사용될 수 있는 용매로서는 톨루엔, 자일렌, 벤젠 등을 들 수 있다. 다만, 사용될 수 있는 촉매 및 그 배위자, 염기, 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 상술한 반응은 질소나 아르곤 등의 불활성 분위기하에서 수행하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 합성 방법의 일례에 대하여 설명하였지만 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 상기 유기 화합물은 다른 어떤 합성 방법으로 합성되어도 좋다.
≪발광 소자의 재료≫
발광 소자를 형성하는 층에 사용될 수 있는 재료를 이하에 예시한다. 또한, 각 층은 단층 구조에 한정되지 않고 2층 이상이 적층된 구조를 가져도 좋다.
<양극>
양극으로서 기능하는 전극(본 실시형태에서는 제 1 전극(201))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 티타늄, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
또한, 양극이 전하 발생 영역과 접하는 경우에는 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있고 예를 들어, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함한 합금 등을 사용할 수도 있다.
<음극>
음극으로서 기능하는 전극(본 실시형태에서는 제 2 전극(205))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄, 은, 원소 주기율표 제 1족 또는 제 2족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 및 마그네슘 등), 이들 원소를 포함한 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 포함한 합금 등을 사용할 수 있다.
또한 음극이 전하 발생 영역에 접하는 경우에는 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
전극은 각각 진공 증착법이나 스퍼터링법으로 형성하면 좋다. 또한 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는 도포법이나 잉크젯법을 사용하면 좋다.
<발광층>
상술한 바와 같이 본 실시형태에 따른 발광 소자는 발광층(303)에 발광 물질(게스트 재료)을 포함한다. 게스트 재료로서는 형광성 화합물이나 인광성 화합물, 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질 등을 사용할 수 있다. 또한, 발광층(303)은 게스트 재료에 더하여 다른 화합물(호스트 재료 등)을 포함하여도 좋다.
발광층에 사용될 수 있는 형광성 화합물로서는 예를 들어, 상술한 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물, N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), 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-부틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-부틸안트라센-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]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(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)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-부틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에테닐}-4H-피란-4-일리덴)프로판다이나이트릴(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)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판다이나이트릴(약칭: BisDCJTM) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층에 사용될 수 있는 인광성 화합물로서는 예를 들어, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)테트라키스(1-피라졸일)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3',5'-비스트라이플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(dpo)2(acac)]), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(p-PF-ph)2(acac)]), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bt)2(acac)]), 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(btp)2(acac)]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀백금(Ⅱ)(약칭: PtOEP), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(Ⅲ)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로판다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(Ⅲ)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(다이피발로일메타나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]) 등을 들 수 있다.
게스트 재료는 호스트 재료에 분산시켜 사용하는 것이 바람직하다. 호스트 재료에 분산시킨 게스트 재료를 발광층에 사용함으로써 발광층의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것으로 인한 농도 소광(concentration quenching)을 억제하여 발광 소자의 발광 효율을 높일 수 있다. 호스트 재료로서는 후술하는 전자를 받기 쉬운 화합물이나 정공을 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상술한 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물은 게스트 재료가 형광성 화합물이거나, 또는 황색의 빛 또는 황색보다 파장이 긴 빛을 발하는 인광성 화합물인 경우에 호스트 재료로서 사용하여도 좋다.
또한, 호스트 재료(또는 발광층에 포함되는 게스트 재료 이외의 재료)의 T1 준위는 게스트 재료의 T1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 이것은 호스트 재료의 T1 준위가 게스트 재료의 T1 준위보다 낮은 경우 발광에 기여하는 게스트 재료의 삼중항 여기 에너지가 호스트 재료에 의하여 소광되어 발광 효율이 저하되기 때문이다.
여기서, 호스트 재료로부터 게스트 재료로의 에너지 이동 효율을 높이기 위하여, 분자간의 이동 기구로서 알려져 있는 푀르스터 기구(
Figure pat00013
mechanism)(쌍극자-쌍극자 상호 작용) 및 덱스터 기구(Dexter mechanism)(전자 교환 상호 작용)를 고려하여 호스트 재료의 발광 스펙트럼(일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 형광 스펙트럼, 삼중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 논하는 경우에는 인광 스펙트럼)과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼(더 상세하게 말하면, 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 스펙트럼)이 크게 중첩되는 것이 바람직하다.
그러나, 일반적으로 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩시키는 것은 어렵다. 왜냐하면, 호스트 재료의 인광 스펙트럼은 형광 스펙트럼보다 긴 파장(저에너지) 측에 위치하기 때문에, 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩시키면 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 밑돌게 되어 상술한 소광 문제가 일어나기 때문이다. 그런데, 소광 문제를 회피하기 위하여 호스트 재료의 T1 준위가 인광성 화합물의 T1 준위를 웃돌게 설계하면, 이번에는 호스트 재료의 형광 스펙트럼이 짧은 파장(고에너지) 측으로 시프트되기 때문에 그 형광 스펙트럼은 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩되지 않게 된다. 따라서, 호스트 재료의 형광 스펙트럼을 게스트 재료의 가장 긴 파장(저에너지) 측의 흡수대에서의 흡수 스펙트럼과 중첩시켜 호스트 재료의 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높이는 것은 일반적으로 어렵다.
그래서, 인광성 화합물을 게스트 재료로서 사용하는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에서, 발광층은 인광성 화합물과 호스트 재료(각각 발광층에 포함되는 제 1 물질, 제 2 물질로 함) 외에 제 3 물질을 포함하고, 호스트 재료와 제 3 물질은 여기 착체(엑시플렉스(exciplex)라고도 함)를 형성하는 조합인 것이 바람직하다. 이 경우 발광층에서 캐리어(전자 및 정공)가 재결합될 때 호스트 재료와 제 3 물질이 여기 착체를 형성한다. 이에 의하여 발광층에서 호스트 재료의 형광 스펙트럼 및 제 3 물질의 형광 스펙트럼은 더 긴 파장 측에 위치하는 여기 착체의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 그리고, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼이 크게 중첩되도록 호스트 재료와 제 3 물질을 선택하면 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동 효율을 최대한 높일 수 있다. 또한, 삼중항 여기 상태에 관해서도 호스트 재료로부터가 아니라 여기 착체로부터의 에너지 이동이 일어나는 것으로 생각된다. 이와 같은 구성을 적용한 본 발명의 일 형태에서는 여기 착체의 발광 스펙트럼과 인광성 화합물의 흡수 스펙트럼의 중첩을 이용한 에너지 이동에 의하여 에너지 이동 효율을 높일 수 있어 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 실현할 수 있다.
게스트 재료로서는 상술한 인광성 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한, 호스트 재료와 제 3 물질로서는 여기 착체를 형성하는 조합이기만 하면 좋지만 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 포획성 화합물)과 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 포획성 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용될 수 있는 정공을 받기 쉬운 화합물로서는 예를 들어, 상술한 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물이나, π전자 과잉형 복소 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체나 인돌 유도체), 방향족 아민 화합물을 들 수 있다.
구체적으로는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스피로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스피로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), 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-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2) 등을 들 수 있다.
또한, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4,4'-비스[N-(9,9-다이메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DFLDPBi) 등의 방향족 아민 화합물이나 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 등의 카바졸 유도체를 들 수 있다. 또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용될 수 있는 전자를 받기 쉬운 화합물로서는 예를 들어, 함질소 복소 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 복소 방향족 화합물이나, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다.
구체적으로는 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(Ⅱ)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(Ⅱ)(약칭: Znq), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토)아연(Ⅱ)(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(Ⅱ)(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-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-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-Ⅱ) 등의 폴리아졸 골격을 갖는 복소 고리 화합물, 2-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-Ⅱ), 2-[3'-(다이벤조티오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-Ⅱ), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-Ⅲ), 7-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-Ⅱ), 6-[3-(다이벤조티오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-Ⅱ), 및 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq) 등의 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소 고리 화합물, 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조티에닐)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-Ⅱ) 등의 다이아진 골격(피리미딘 골격이나 피라진 골격)을 갖는 복소 고리 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리드일)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB), 3,3',5,5'-테트라[(m-피리드일)-펜-3-일]바이페닐(약칭: BP4mPy) 등의 피리딘 골격을 갖는 복소 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것들 중에서도 퀴녹살린 골격 또는 다이벤조퀴녹살린 골격을 갖는 복소 고리 화합물, 다이아진 골격을 갖는 복소 고리 화합물, 피리딘 골격을 갖는 복소 고리 화합물은 신뢰성이 양호하므로 바람직하다.
또한, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3) 등의 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐일)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다.
호스트 재료나 제 3 물질로서 사용될 수 있는 재료는 상술한 것들에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 조합이고 여기 착체의 발광 스펙트럼이 게스트 재료의 흡수 스펙트럼과 중첩되고 여기 착체의 발광 스펙트럼의 피크가 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 피크보다 긴 파장에 위치하기만 하면 좋다.
또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 정공을 받기 쉬운 화합물로 호스트 재료와 제 3 물질을 구성하는 경우에는 그 혼합비에 의하여 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다. 구체적으로는 호스트 재료:제 3 물질=1:9 내지 9:1의 범위가 바람직하다.
또한, 여기 착체는 2개의 층의 계면에서 형성되어도 좋다. 예를 들어, 전자를 받기 쉬운 화합물을 포함한 층과 정공을 받기 쉬운 화합물을 포함한 층을 적층하면 그 계면 근방에서 여기 착체가 형성되는데 이 2개의 층을 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 발광층으로 하여도 좋다. 이 경우 인광성 화합물은 상기 계면 근방에 첨가되어 있으면 좋다. 또한, 2개의 층 중 적어도 어느 한쪽 또는 양쪽에 첨가되어 있으면 좋다.
<정공 수송층>
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
정공 수송성이 높은 물질로서는 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 좋고, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
정공 수송층(302)에는 예를 들어, 상술한 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물 등, 발광층(303)에 사용될 수 있는 물질로서 예시한 정공을 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화 수소 화합물을 사용할 수도 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 수송성이 높은 물질로서는 정공보다 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이면 좋고, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
전자 수송층(304)에는 예를 들어, 발광층(303)에 사용될 수 있는 물질로서 예시한 전자를 받기 쉬운 화합물을 사용할 수 있다.
<정공 주입층>
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다.
정공 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 산화 몰리브덴, 산화 티타늄, 산화 바나듐, 산화 레늄, 산화 루테늄, 산화 크롬, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 산화 탄탈, 산화 은, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈 등의 금속 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리(Ⅱ)프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자 유기 화합물인 TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다.
또한, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(약칭: PAni/PSS) 등의 산이 첨가된 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(301)을 전하 발생 영역으로 하여도 좋다. 양극과 접하는 정공 주입층(301)을 전하 발생 영역으로 하는 경우 일함수의 크기를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 상기 양극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
<전자 주입층>
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 리튬, 세슘, 칼슘, 산화 리튬, 탄산 리튬, 탄산 세슘, 불화 리튬, 불화 세슘, 불화 칼슘, 불화 에르븀 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속 또는 이들의 화합물(산화물, 탄산염, 할로겐화물 등)을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입층(305)을 전하 발생 영역으로 하여도 좋다. 음극과 접하는 전자 주입층(305)을 전하 발생 영역으로 하는 경우 일함수의 크기를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 상기 음극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대해서는 후술한다.
<전하 발생 영역>
전하 발생 영역은 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한, 이들 양쪽 모두의 구성이 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어, 일반식(G1) 내지 일반식(G4)으로 표기되는 유기 화합물 등 상술한 정공 수송층에 사용될 수 있는 재료를 들 수 있고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는 예를 들어, 상술한 전자 수송층에 사용될 수 있는 재료를 들 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4족 내지 제 8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높으므로 바람직하다. 이 중에서도 특히 산화 몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬우므로 바람직하다.
또한, 전자 공여체로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 또는 원소 주기율표의 제 2족, 제 13족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 EL층(203) 및 중간층(207)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 기재된 발광 소자를 사용하여 패시브 매트릭스형 발광 장치나, 트랜지스터에 의하여 발광 소자의 구동이 제어되는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 상기 발광 장치를 전자 기기 또는 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물을 포함한다. 이 유기 화합물은 정공 수송성이 높기 때문에 발광 소자의 저전압 구동이나 고효율화를 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 포함되는 유기 화합물에 대하여 LC/MS 분석이나 TOF-SIMS에 의한 분석을 수행함으로써 상기 유기 화합물의 골격을 특정할 수 있다. 구체적으로는 상기 유기 화합물에 대하여 LC/MS 분석이나 TOF-SIMS에 의한 분석을 수행함으로써 상기 페닐카바졸 골격을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온이 검출될 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합될 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 도 2 및 도 3을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 발광 장치는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 갖는다. 이 발광 소자는 발광 효율이 높기 때문에 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
도 2의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 일점 쇄선 A-B에서 절단한 단면도이다.
본 실시형태에 따른 발광 장치는 지지 기판(401), 밀봉 기판(405), 및 밀봉재(407)로 둘러싸인 공간(415) 내에 발광 소자(403)를 갖는다. 발광 소자(403)는 보텀 이미션 구조의 발광 소자이며 구체적으로는 지지 기판(401) 위에 가시광을 투과시키는 제 1 전극(421)을 갖고, 제 1 전극(421) 위에 EL층(423)을 갖고, EL층(423) 위에 가시광을 반사시키는 제 2 전극(425)을 갖는다. 발광 소자(403)는 실시형태 1에 기재된 본 발명의 일 형태가 적용된 발광 소자이다.
제 1 단자(409a)는 보조 배선(417) 및 제 1 전극(421)과 전기적으로 접속된다. 제 1 전극(421) 위에는 보조 배선(417)과 중첩되는 영역에 절연층(419)이 제공된다. 제 1 단자(409a)와 제 2 전극(425)은 절연층(419)에 의하여 전기적으로 절연된다. 제 2 단자(409b)는 제 2 전극(425)과 전기적으로 접속된다. 또한, 본 실시형태에서는 보조 배선(417) 위에 제 1 전극(421)이 형성되는 구성에 대하여 기재하지만, 제 1 전극(421) 위에 보조 배선(417)을 형성하여도 좋다.
지지 기판(401)과 대기의 계면에 광 추출 구조(411a)를 갖는 것이 바람직하다. 대기와 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411a)를 제공하여, 전반사의 영향으로 인하여 대기에 추출될 수 없는 빛을 저감시킴으로써 발광 장치의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광 소자(403)와 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411b)를 갖는 것이 바람직하다. 광 추출 구조(411b)가 요철을 갖는 경우에는 광 추출 구조(411b)와 제 1 전극(421) 사이에 평탄화층(413)을 제공하는 것이 바람직하다. 이로써 제 1 전극(421)을 평탄한 막으로 할 수 있고 EL층(423)에서 제 1 전극(421)의 요철에 기인하여 누설 전류가 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 평탄화층(413)과 지지 기판(401)의 계면에 광 추출 구조(411b)를 가짐으로써, 전반사의 영향으로 인하여 대기에 추출될 수 없는 빛을 저감시켜 발광 장치의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)의 재료로서는 예를 들어 수지를 사용할 수 있다. 또한, 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)로서 반구 렌즈, 마이크로 렌즈 어레이나, 요철 구조가 형성된 필름, 광 확산 필름 등을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 지지 기판(401), 상기 렌즈, 또는 필름과 같은 정도의 굴절률을 갖는 접착제 등을 사용하여 상술한 렌즈나 필름을 지지 기판(401) 위에 접착함으로써 광 추출 구조(411a) 및 광 추출 구조(411b)를 형성할 수 있다.
평탄화층(413)은 광 추출 구조(411b)에 접하는 면보다 제 1 전극(421)에 접하는 면이 더 평탄하다. 평탄화층(413)의 재료로서는 투광성을 갖고 굴절률이 높은 유리, 액체, 수지 등을 사용할 수 있다.
도 3의 (A)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 평면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)를 일점 쇄선 C-D에서 절단한 단면도이고, 도 3의 (C)는 발광부의 변형예를 도시한 단면도이다.
본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치는 지지 기판(501) 위에 발광부(551)(단면은 도 3의 (B)의 발광부(551a) 또는 도 3의 (C)의 발광부(551b) 참조), 구동 회로부(552)(게이트 측 구동 회로부), 구동 회로부(553)(소스 측 구동 회로부), 및 밀봉재(507)를 갖는다. 발광부(551) 및 구동 회로부(552, 553)는 지지 기판(501), 밀봉 기판(505), 및 밀봉재(507)로 형성된 공간(515)에 밀봉된다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에는 구분하여 착색하는 방식, 컬러 필터 방식, 색 변환 방식 중 어느 방식을 적용하여도 좋다. 도 3의 (B)는 컬러 필터 방식을 적용하여 제작한 발광부(551a)를 도시한 것이고 도 3의 (C)는 구분하여 착색하는 방식을 적용하여 제작한 발광부(551b)를 도시한 것이다.
발광부(551a) 및 발광부(551b)는 각각 스위칭용 트랜지스터(541a), 전류 제어용 트랜지스터(541b), 및 트랜지스터(541b)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 2 전극(525)을 포함한 복수의 발광 유닛으로 형성된다.
발광부(551a)가 갖는 발광 소자(503)는 보텀 이미션 구조를 갖고, 가시광을 투과시키는 제 1 전극(521), EL층(523), 제 2 전극(525)으로 구성된다. 또한, 제 1 전극(521)의 단부를 덮어 격벽(519)이 형성된다.
발광부(551b)가 갖는 발광 소자(504)는 톱 이미션 구조를 갖고, 제 1 전극(561), EL층(563), 가시광을 투과시키는 제 2 전극(565)으로 구성된다. 또한, 제 1 전극(561)의 단부를 덮어 격벽(519)이 형성된다. EL층(563)에서 적어도 발광 소자마다 다른 재료로 형성되는 층(예를 들어 발광층)은 구분하여 착색된다.
지지 기판(501) 위에는 구동 회로부(552, 553)에 외부로부터의 신호(비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속하기 위한 리드 배선(517)이 제공된다. 여기서는 외부 입력 단자로서 FPC(509)(Flexible Printed Circuit)를 제공하는 예에 대하여 기재한다.
구동 회로부(552, 553)는 복수의 트랜지스터를 갖는다. 도 3의 (B)에는 구동 회로부(552)가 갖는 트랜지스터들 중 2개의 트랜지스터(트랜지스터(542) 및 트랜지스터(543))를 도시하였다.
공정 수가 증가되는 것을 방지하기 위하여 리드 배선(517)은 발광부나 구동 회로부에 사용하는 전극이나 배선과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 발광부(551) 및 구동 회로부(552)에 포함되는 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 리드 배선(517)을 제작한 예에 대하여 기재한다.
도 3의 (B)에서 밀봉재(507)는 리드 배선(517) 위의 제 1 절연층(511)에 접한다. 밀봉재(507)는 금속과의 밀착성이 낮은 경우가 있다. 따라서 밀봉재(507)는 리드 배선(517) 위에 제공된 무기 절연막에 접하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 밀봉성 및 밀착성이 높고 신뢰성이 높은 발광 장치를 실현할 수 있다. 무기 절연막으로서는 금속이나 반도체의 산화물막, 금속이나 반도체의 질화물막, 금속이나 반도체의 산화 질화물막을 들 수 있고 구체적으로는, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 질화 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 티타늄막 등을 들 수 있다.
또한 제 1 절연층(511)은 트랜지스터를 구성하는 반도체에 불순물이 확산되는 것을 억제하는 효과를 갖는다. 또한, 제 2 절연층(513)으로서는 트랜지스터에 기인하는 표면 요철을 저감시키기 위하여 평탄화 기능을 갖는 절연막을 선택하는 것이 적합하다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용하는 트랜지스터의 구조, 재료는 특별히 한정되지 않는다. 톱 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋고, 역 스태거형 등의 보텀 게이트형 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 또한, 채널 에치(channel-etched)형이나 채널 보호형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, n채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋고 p채널형 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
반도체층은 실리콘이나 In-Ga-Zn계 금속 산화물 등의 산화물 반도체를 사용하여 형성할 수 있다.
도 3의 (B)에 도시된 밀봉 기판(505)에는 발광 소자(503)(의 발광 영역)와 중첩되는 위치에 착색층인 컬러 필터(533)가 제공되어 있고 격벽(519)과 중첩되는 위치에 블랙 매트릭스(531)가 제공되어 있다. 또한, 컬러 필터(533) 및 블랙 매트릭스(531)를 덮는 오버코트층(535)이 제공되어 있다. 또한, 도 3의 (C)에 도시된 밀봉 기판(505)에는 건조제(506)가 제공되어 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합될 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치를 사용한 전자 기기 및 조명 장치의 일례에 대하여 도 4 및 도 5를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 갖는다. 또한, 본 실시형태에 따른 조명 장치는 발광부(조명부)에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 낮은 전자 기기나 조명 장치를 실현할 수 있다.
발광 장치를 적용한 전자 기기로서 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이와 같은 전자 기기 및 조명 장치의 구체적인 예를 도 4 및 도 5에 도시하였다.
도 4의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7102)가 제공되어 있다. 표시부(7102)에는 영상을 표시할 수 있다. 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치는 표시부(7102)에 사용될 수 있다. 또한, 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)이 지지된 구성을 나타내고 있다.
텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7111)가 갖는 조작 키에 의하여 채널이나 음량을 조작할 수 있고 표시부(7102)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7111)에 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 제공하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는 수신기나 모뎀 등을 갖는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써 단방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 4의 (B)는 컴퓨터의 일례를 도시한 것이다. 컴퓨터(7200)는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용하여 제작된다.
도 4의 (C)는 휴대형 게임기의 일례를 도시한 것이다. 휴대형 게임기(7300)는 2개의 하우징(하우징(7301a)과 하우징(7301b))으로 구성되어 있고, 2개의 하우징은 연결부(7302)에 의하여 개폐가 가능하게 연결되어 있다. 하우징(7301a)에는 표시부(7303a)가 제공되고, 하우징(7301b)에는 표시부(7303b)가 제공되어 있다. 또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 스피커부(7304), 기록 매체 삽입부(7305), 조작 키(7306), 접속 단자(7307), 센서(7308)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 빛, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), LED 램프, 마이크로폰 등을 갖는다. 물론, 휴대형 게임기의 구성은 상술한 것에 한정되지 않고 적어도 표시부(7303a)와 표시부(7303b)의 양쪽 모두, 또는 한쪽에 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 사용되고 있으면 좋고, 기타 부속 설비가 적절히 제공된 구성으로 할 수 있다. 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기는 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능이나, 다른 휴대형 게임기와 무선 통신을 수행하여 정보를 공유하는 기능을 갖는다. 또한, 도 4의 (C)에 도시된 휴대형 게임기가 갖는 기능은 이에 한정되지 않고 다양한 기능을 가질 수 있다.
도 4의 (D)는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 갖는다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 그 표시부(7402)에 사용하여 제작된다.
도 4의 (D)에 도시된 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 정보를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치하여 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상의 표시가 주된 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자 등의 정보의 입력이 주된 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)를 문자의 입력이 주된 입력 모드로 하고 화면에 표시된 문자의 입력 조작을 하면 좋다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에 자이로(gyroscope) 센서, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 갖는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환시키도록 할 수 있다.
또한, 표시부(7402)를 터치함으로써, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 화면 모드가 전환된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 화면 모드를 전환시키도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상 데이터이면 표시 모드로, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드 시에 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하여, 표시부(7402)에서의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 동안 없는 경우에 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환시키도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋)이나 지문 등을 촬상함으로써 본인 인증을 행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광(近赤外光)을 발하는 백 라이트 또는 근적외광을 발하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 4의 (E)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말(펼친 상태)의 일례를 도시한 것이다. 태블릿형 단말(7500)은 하우징(7501a), 하우징(7501b), 표시부(7502a), 표시부(7502b)를 갖는다. 하우징(7501a)과 하우징(7501b)은 축부(7503)에 의하여 연결되어 있고 이 축부(7503)를 축으로 한 개폐 동작이 가능하다. 또한, 하우징(7501a)은 전원(7504), 조작 키(7505), 스피커(7506) 등을 갖는다. 또한, 태블릿형 단말(7500)은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 표시부(7502a)와 표시부(7502b)의 양쪽 모두 또는 한쪽에 사용하여 제작된다.
표시부(7502a)나 표시부(7502b)는 적어도 그 일부를 터치 패널의 영역으로 할 수 있고, 표시된 조작 키를 터치함으로써 데이터를 입력할 수 있다. 예를 들어, 표시부(7502a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(7502b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
도 5의 (A)에 도시된 실내 조명 장치(7601), 롤형 조명 장치(7602), 탁상 조명 장치(7603), 및 면상 조명 장치(7604)는 각각 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 사용한 조명 장치의 일례이다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 대면적화도 가능하므로 대면적 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 두께가 얇기 때문에 벽에 장착하여 사용할 수 있다.
도 5의 (B)에 도시된 탁상 조명 장치는 조명부(7701), 지주(7703), 지지대(7705) 등을 갖는다. 조명부(7701)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 사용되어 있다. 본 발명의 일 형태는 발광부가 곡면을 갖는 조명 장치, 또는 유연하게 휘어지는 조명부를 갖는 조명 장치를 실현할 수 있다. 이와 같이 플렉시블의 발광 장치를 조명 장치에 사용하면 조명 장치의 디자인 자유도가 향상될 뿐만 아니라 예를 들어, 자동차의 천장, 계기판 등 곡면을 갖는 장소에 조명 장치를 설치할 수도 있게 된다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합될 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 도 6을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
Figure pat00014
본 실시예의 발광 소자 1의 제작 방법은 이하와 같다.
(발광 소자 1)
유리 기판(1100) 위에 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 스퍼터링법으로 형성하여, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 막 두께는 110nm, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 유리 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 유리 기판(1100) 표면을 물로 세척하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후에 UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후 내부가 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치에 유리 기판(1100)을 도입하고 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성한 후, 유리 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래 쪽이 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 유리 기판(1100)을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정시키고 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)과 산화 몰리브덴(VI)을 공증착함으로써 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 50nm로 하고 NPB와 산화 몰리브덴의 비율은 중량비로 4:1(=NPB:산화 몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 또한 공증착이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착하는 증착법을 말한다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 N-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP)의 막을 두께 10nm로 형성함으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 및 N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S)을 공증착함으로써 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서 CzPA와 YGA2S의 중량비는 1:0.04(=CzPA:YGA2S)가 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 30nm로 하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq)의 막을 두께 20nm로 형성함으로써 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후 전자 수송층(1114) 위에 바소페난트롤린(약칭: BPhen)의 막을 두께 10nm로 형성하고, 또한 증착에 의하여 불화 리튬(LiF)의 막을 두께 1nm로 형성함으로써 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서 모든 증착에 저항 가열법을 사용하였다.
표 1은 상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 나타낸 것이다.
(표 1)
Figure pat00015
발광 소자 1을 대기에 노출시키지 않고 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자 주위에 실재를 도포하고 밀봉 시에 80℃로 1시간 동안 가열 처리). 그 후 발광 소자 1의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 7은 발광 소자 1의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이고, 도 8은 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이고, 도 9는 전압-전류 특성을 나타낸 것이고, 도 10은 휘도-색도 특성을 나타낸 것이다.
도 7 및 도 8로부터 발광 소자 1은 효율이 높고 소비 전력이 낮은 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 9로부터 발광 소자 1은 낮은 전압으로 구동될 수 있는 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 10으로부터 발광 소자 1은 각 휘도에서의 캐리어 밸런스가 좋은 소자임을 알 수 있다.
또한, 휘도가 1000cd/m2일 때의 발광 소자 1의 주된 초기 특성 값을 표 2에 나타낸다.
(표 2)
Figure pat00016
위의 결과로부터 발광 소자 1은 휘도가 높고 높은 전류 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 색 순도에 관해서도 순도가 좋은 청색으로 발광하는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 1에 전류 밀도 25mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 11에 나타냈다. 도 11에 나타낸 바와 같이 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 445nm, 476nm 부근에서 피크를 갖고 이들 피크는 발광층(1113)에 포함되는 YGA2S의 발광에서 유래함이 시사된다.
본 실시예의 결과로부터 가시 영역의 형광을 나타내는 발광 소자의 정공 수송층에 PCA1BP를 바람직하게 사용할 수 있음을 알았다.
(실시예 2)
본 실시예에서는 도 6을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 기재된 재료는 생략한다.
Figure pat00017
본 실시예의 발광 소자 2의 제작 방법은 이하와 같다.
(발광 소자 2)
발광 소자 1과 같은 조건으로 유리 기판(1100) 위에 제 1 전극(1101), 정공 주입층(1111), 및 정공 수송층(1112)을 형성하였다. 다만, 정공 주입층(1111)에서의 NPB와 산화 몰리브덴의 비율은 중량비로 4:2(=NPB:산화 몰리브덴)가 되도록 조절하였다.
다음에, 3-페닐-9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11Ⅱ), PCA1BP, 및 비스{2-(4-플루오로페닐)-3,5-다이메틸피라지나토}(피콜리나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: [Ir(dmFppr)2(pic)])을 공증착함으로써 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서 CO11Ⅱ와 PCA1BP와 [Ir(dmFppr)2(pic)]의 중량비는 1:0.15:0.1(=CO11Ⅱ:PCA1BP:[Ir(dmFppr)2(pic)])이 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 Alq의 막을 두께 10nm로 형성함으로써 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후 전자 수송층(1114) 위에 BPhen의 막을 두께 20nm로 형성하고, 또한 증착에 의하여 LiF의 막을 두께 1nm로 형성함으로써 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 2를 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서 모든 증착에 저항 가열법을 사용하였다.
표 3은 상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 나타낸 것이다.
(표 3)
Figure pat00018
발광 소자 2를 대기에 노출시키지 않고 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자 주위에 실재를 도포하고 밀봉 시에 80℃로 1시간 동안 가열 처리). 그 후 발광 소자 2의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 12는 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이고, 도 13은 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이고, 도 14는 전압-전류 특성을 나타낸 것이고, 도 15는 휘도-색도 특성을 나타낸 것이다.
도 12 및 도 13으로부터 발광 소자 2는 효율이 높고 소비 전력이 낮은 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 14로부터 발광 소자 2는 낮은 전압으로 구동될 수 있는 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 15로부터 발광 소자 2는 각 휘도에서의 캐리어 밸런스가 좋은 소자임을 알 수 있다.
또한, 휘도가 약 1000cd/m2일 때의 발광 소자 2의 주된 초기 특성 값을 표 4에 나타낸다.
(표 4)
Figure pat00019
위의 결과로부터 발광 소자 2는 휘도가 높고 높은 전류 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 색 순도에 관해서도 순도가 좋은 황색으로 발광하는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 2에 전류 밀도 25mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 16에 나타냈다. 도 16에 나타낸 바와 같이 발광 소자 2의 발광 스펙트럼은 550nm 부근에서 피크를 갖고 이 피크는 발광층(1113)에 포함되는 [Ir(dmFppr)2(pic)]의 발광에서 유래함이 시사된다.
또한, 발광 소자 2의 신뢰성 시험 결과를 도 17에 나타냈다. 신뢰성 시험은 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고 전류 밀도가 일정한 조건으로 발광 소자 2를 구동시켜 수행하였다. 이 결과 발광 소자 2의 100시간 후의 휘도는 초기 휘도의 약 86%를 유지하였다. 이로부터 발광 소자 2가 높은 신뢰성을 가짐을 알았다.
본 실시예의 결과로부터 황색 또는 황색보다 파장이 긴 인광을 발광하는 발광 소자의 정공 수송층이나 발광층의 호스트 재료에 PCA1BP를 사용할 수 있음을 알았다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 도 6을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 기재된 재료는 생략한다.
Figure pat00020
본 실시예의 발광 소자 3의 제작 방법은 이하와 같다.
(발광 소자 3)
발광 소자 1과 같은 조건으로 유리 기판(1100) 위에 제 1 전극(1101) 및 정공 주입층(1111)을 형성하였다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 N,N-다이(바이페닐-4-일)-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCzBBA1)의 막을 두께 10nm로 형성함으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, CzPA 및 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA)을 공증착함으로써 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서 CzPA와 YGAPA의 중량비는 1:0.04(=CzPA:YGAPA)가 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 30nm로 하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 Alq의 막을 막 두께 30nm로 형성함으로써 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후 전자 수송층(1114) 위에 LiF를 막 두께 1nm로 증착함으로써 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 3을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서 모든 증착에 저항 가열법을 사용하였다.
표 5는 상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 나타낸 것이다.
(표 5)
Figure pat00021
발광 소자 3을 대기에 노출시키지 않고 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자 주위에 실재를 도포하고 밀봉 시에 80℃로 1시간 동안 가열 처리). 그 후 발광 소자 3의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 18은 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이고, 도 19는 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이고, 도 20은 전압-전류 특성을 나타낸 것이고, 도 21은 휘도-색도 특성을 나타낸 것이다.
도 18 및 도 19로부터 발광 소자 3은 효율이 높고 소비 전력이 낮은 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 20으로부터 발광 소자 3은 낮은 전압으로 구동될 수 있는 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 21로부터 발광 소자 3은 각 휘도에서의 캐리어 밸런스가 좋은 소자임을 알 수 있다.
또한, 휘도가 1000cd/m2일 때의 발광 소자 3의 주된 초기 특성 값을 표 6에 나타낸다.
(표 6)
Figure pat00022
위의 결과로부터 발광 소자 3은 휘도가 높고 높은 전류 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 색 순도에 관해서도 순도가 좋은 청색으로 발광하는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 3에 전류 밀도 25mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 22에 나타냈다. 도 22에 나타낸 바와 같이 발광 소자 3의 발광 스펙트럼은 453nm 부근에서 피크를 갖고 이 피크는 발광층(1113)에 포함되는 YGAPA의 발광에서 유래함이 시사된다.
본 실시예의 결과로부터 가시 영역의 형광을 나타내는 발광 소자의 정공 수송층에 PCzBBA1을 바람직하게 사용할 수 있음을 알았다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 도 6을 사용하여 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 기재된 재료는 생략한다.
Figure pat00023
본 실시예의 발광 소자 4의 제작 방법은 이하와 같다.
(발광 소자 4)
발광 소자 1과 같은 조건으로 유리 기판(1100) 위에 제 1 전극(1101) 및 정공 주입층(1111)을 형성하였다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 PCzBBA1의 막을 두께 10nm로 형성함으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, Alq 및 쿠마린6을 공증착함으로써 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 여기서 Alq와 쿠마린6의 중량비는 1:0.01(=Alq:쿠마린6)이 되도록 조절하였다. 또한, 발광층(1113)의 막 두께는 40nm로 하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 Alq의 막을 막 두께 30nm로 형성함으로써 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
그 후 전자 수송층(1114) 위에 LiF를 막 두께 1nm로 증착함으로써 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서 알루미늄을 막 두께 200nm로 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 4를 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에서 모든 증착에 저항 가열법을 사용하였다.
표 7은 상술한 바와 같이 하여 얻어진 본 실시예의 발광 소자의 소자 구조를 나타낸 것이다.
(표 7)
Figure pat00024
발광 소자 4를 대기에 노출시키지 않고 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자 주위에 실재를 도포하고 밀봉 시에 80℃로 1시간 동안 가열 처리). 그 후 발광 소자 4의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
도 23은 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 나타낸 것이고, 도 24는 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 것이고, 도 25는 전압-전류 특성을 나타낸 것이고, 도 26은 휘도-색도 특성을 나타낸 것이다.
도 23 및 도 24로부터 발광 소자 4는 효율이 높고 소비 전력이 낮은 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 25로부터 발광 소자 4는 낮은 전압으로 구동될 수 있는 소자임을 알 수 있다. 또한, 도 26으로부터 발광 소자 4는 각 휘도에서의 캐리어 밸런스가 좋은 소자임을 알 수 있다.
또한, 휘도가 1000cd/m2일 때의 발광 소자 4의 주된 초기 특성 값을 표 8에 나타낸다.
(표 8)
Figure pat00025
위의 결과로부터 발광 소자 4는 휘도가 높고 높은 전류 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 색 순도에 관해서도 순도가 좋은 녹색으로 발광하는 것을 알았다.
또한, 발광 소자 4에 전류 밀도 25mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 27에 나타냈다. 도 27에 나타낸 바와 같이 발광 소자 4의 발광 스펙트럼은 517nm 부근에서 피크를 갖고 이 피크는 발광층(1113)에 포함되는 쿠마린6의 발광에서 유래함이 시사된다.
본 실시예의 결과로부터 가시 영역의 형광을 나타내는 발광 소자의 정공 수송층에 PCzBBA1을 바람직하게 사용할 수 있음을 알았다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자가 갖는 유기 화합물의 합성, 및 특성의 측정 결과에 대하여 설명한다.
(합성예 1)
이하의 구조식(100)으로 표기되는 N-페닐-N-(4-페닐페닐)-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
Figure pat00026
200mL의 삼구 플라스크에 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸 3.2g(10mmol), 4-페닐-다이페닐아민 2.5g(10mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 1.5g(15mmol), 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.1g(0.2mmol)을 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 자일렌 20mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기시킨 후, 트라이(tert-부틸)포스파인(10wt% 헥산 용액) 1.2mL(0.6mmol)를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기하에서 110℃로 6.5시간 동안 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후에 이 반응 혼합액에 톨루엔 400mL를 첨가하고 이 현탁액을 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제조, 카탈로그 번호 540-00135), 알루미나, 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제조, 카탈로그 번호 531-16855)를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 메탄올을 첨가하고 초음파를 가한 후에 재결정화시킨 결과 목적물인 담황색 분말을 수량 4.4g, 수율 91%로 얻었다. 이하에 합성 스킴(a)을 나타낸다.
Figure pat00027
실리카 젤 박층 크로마토그래피(TLC)에 의하여 얻은 Rf값(전개 용매 아세트산 에틸:헥산=1:5)은 각각, 목적물이 0.65, 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸이 0.73, 4-페닐-다이페닐아민이 0.54이었다.
이 화합물이 목적물 PCA1BP임을 핵자기 공명법(NMR)으로 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터는 이하와 같다.
1H NMR(DMSO-d6,300MHz):δ(ppm)=7.00-7.11(m,5H),7.21-7.44(m,10H),7.54-7.71(m,9H),8.06(d,J=1.8Hz,1H),8.17(d,J=7.2Hz,1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 28에 나타냈다. 또한, 도 28의 (B)는 도 28의 (A)의 6.00ppm 내지 9.00ppm의 범위를 확대하여 나타낸 것이다.
또한, 도 29의 (A)는 PCA1BP의 톨루엔 용액(0.120mmol/L)의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 또한, 도 29의 (B)는 PCA1BP의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외-가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣어, 박막은 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하고 측정하였다. 용액의 흡수 스펙트럼으로서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 경우의 흡수 스펙트럼을 뺀 것을 나타내고, 박막의 흡수 스펙트럼으로서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 것을 나타낸다. 톨루엔 용액은 321nm 부근에서 흡수 피크가 나타나고 최대 발광 파장은 415nm(여기 파장 325nm)이었다. 또한, 박막은 323nm 부근에서 흡수 피크가 나타나고 최대 발광 파장은 421nm(여기 파장 312nm)이었다.
또한, 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry: CV) 측정에 의하여 PCA1BP의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 얻었다. CV 측정에는 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 모델번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다.
또한, CV 측정에서의 용액은, 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하여, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 농도 100mmol/L가 되도록 용해시키고 거기에 측정 대상을 농도 2mmol/L가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한, 측정은 모두 실온(20℃ 내지 25℃), 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하였다. 또한, 본 실시예에서는 참조 전극의 진공 준위에 대한 포텐셜 에너지가 -4.94eV인 것으로 하였다.
CV 측정으로 얻어지는 산화 피크 전위 Epa와 환원 피크 전위 Epc 사이의 중간 전위(반파 전위)가 HOMO 준위에 상당하므로, PCA1BP의 HOMO 준위는 -5.31eV로 산출되고, PCA1BP의 LUMO 준위는 -2.12eV로 산출되었다. 따라서, PCA1BP의 띠간격(ΔE)은 3.19eV임을 알았다.
또한, 산화 피크는 100 사이클 후에도 같은 값이었다. 이로부터 산화 상태와 중성 상태 사이에서 반복되는 산화 환원에 대하여 양호한 특성이 있음을 알았다.
또한, PCA1BP를 LC/MS 분석에 의하여 질량(MS) 분석하였다.
LC/MS 분석은 Acquity UPLC(Waters Corporation 제조) 및 Xevo G2 TOF MS(Waters Corporation 제조)를 사용하여 수행하였다. MS 분석에서는 전자 분무 이온화(electrospray ionization(약칭: ESI))법에 의한 이온화를 수행하였다. 이 때 캐필러리 전압(capillary voltage)을 3.0kV, 샘플콘 전압(sample cone voltage)을 30V로 하고, 포지티브 모드로 검출을 수행하였다. 이와 같은 조건으로 이온화된 성분을 충돌실(collision cell) 내에서 아르곤 가스와 충돌시켜 생성 이온으로 해리시켰다. 아르곤을 충돌시킬 때의 에너지(충돌 에너지(collision energy))는 6eV, 30eV, 및 50eV로 하였다. 또한, 측정하는 질량 범위는 m/z=100 내지 1200으로 하였다. 도 30의 (A)는 충돌 에너지를 6eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이고, 도 30의 (B)는 충돌 에너지를 50eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 30의 (A)의 결과로부터, 충돌 에너지를 6eV로 한 경우 PCA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=487 부근에서 전구 이온(precursor ion)에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 m/z=246 부근, m/z=262 부근에서 각각 PCA1BP의 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 도시하지 않았지만 충돌 에너지를 30eV로 한 경우에도 PCA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 m/z=246 부근에서 생성 이온에서 유래하는 피크가 검출되었다.
m/z=246 부근에서 검출된 생성 이온은 PCA1BP로부터 페닐카바졸이 탈리된 양이온의 프로톤 부가체에서 유래한 것으로 생각되며, 상기 페닐카바졸을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
또한, m/z=246 부근에서 검출된 이 생성 이온은 N-바이페닐-N-페닐아민의 라디칼 양이온에서 유래한 것으로도 생각되며, 상기 페닐카바졸과 상기 N-바이페닐-N-페닐아민을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나라고 할 수도 있다.
또한, 도 30의 (B)의 결과로부터, 충돌 에너지를 50eV로 한 경우 PCA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=487 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=169 부근, m/z=243 부근, m/z=257 부근, m/z=334 부근, m/z=410 부근에서 각각 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다.
m/z=243 부근에서 검출된 생성 이온은 페닐카바졸의 3위치의 라디칼 양이온의 프로톤 부가체에서 유래한 것으로 생각되며, 상기 페닐카바졸을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
또한 도 30의 (A) 및 (B)에 도시된 결과는 PCA1BP에서 유래한 특징적인 결과를 나타내는 것이므로 발광 소자 내에 포함되는 PCA1BP를 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, PCA1BP를 TOF-SIMS로 측정하여 얻은 정성 스펙트럼(양이온 및 음이온)을 도 31 및 도 32에 나타냈다. 또한, 도 31의 (A) 및 (B)는 각각 양이온의 경우를 나타낸 것이고 도 32의 (A) 및 (B)는 각각 음이온의 경우를 나타낸 것이다. 도 31의 (A) 및 도 32의 (A)에서 가로축은 0 내지 450의 범위의 m/z를 나타내고 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 31의 (B) 및 도 32의 (B)에서 가로축은 450 내지 1200의 범위의 m/z를 나타내고 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다.
장치로서는 TOF SIMS5(ION-TOF GmbH 제조)를 사용하고 일차 이온으로서 Bi3 ++를 사용하였다. 또한, 일차 이온은 펄스 폭 7ns 내지 12ns의 펄스 형태로 조사하고, 조사량은 8.2×1010ions/cm2 내지 6.7×1011ions/cm2(1×1012ions/cm2 이하), 가속 전압은 25eV, 전류값은 0.2pA로 하였다. 또한, 시료로서 PCA1BP의 분말을 사용하여 측정하였다.
도 31의 (A) 및 (B)의 결과로부터 PCA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=486 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=243 부근에서 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=499 부근에서 부가체에서 유래하는 복수의 피크가 각각 검출되는 것을 알았다. 도 32의 (A) 및 (B)의 결과로부터 PCA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=485 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=26 부근, m/z=409 부근, m/z=473 부근에서 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=497 부근에서 부가체에서 유래하는 복수의 피크가 각각 검출되는 것을 알았다. TOF-SIMS에 의한 측정 결과도 또한, 발광 소자 내에 포함되는 PCA1BP를 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 페닐카바졸을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나인 m/z=243 부근에서 검출되는 생성 이온의 피크는, TOF-SIMS에 의한 측정 결과로부터도 확인되었다.
(합성예 2)
이하의 구조식(101)으로 표기되는 N,N-다이(바이페닐-4-일)-N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCzBBA1)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
Figure pat00028
200mL의 삼구 플라스크에 3-요오도-9-페닐-9H-카바졸 3.7g(10mmol), 4,4'-다이페닐다이페닐아민 3.2g(10mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 1.5g(15mmol), 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.1g(0.2mmol)을 넣고, 플라스크 내의 분위기를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 자일렌 25mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기시킨 후, 트라이(tert-부틸)포스파인(10wt% 헥산 용액) 1.2mL(0.6mmol)를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기하에서 110℃로 4.5시간 동안 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 200mL를 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고 재결정화시킨 결과 목적물인 담황색 분말을 수량 3.7g, 수율 66%로 얻었다. 이하에 합성 스킴(b)을 나타낸다.
Figure pat00029
실리카 젤 박층 크로마토그래피(TLC)에 의하여 얻은 Rf값(전개 용매 아세트산 에틸:헥산=1:10)은 각각, 목적물이 0.43, 3-요오도-9-페닐-9H-카바졸이 0.59, 4,4'-다이페닐다이페닐아민이 0.19이었다.
이 화합물이 목적물 PCzBBA1임을 핵자기 공명법(NMR)으로 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터는 이하와 같다.
1H NMR(DMSO-d6,300MHz):δ(ppm)=7.14(d,J=8.1Hz,4H),7.22-7.46(m,11H),7.53-7.73(m,13H),8.15(s,1H),8.23(d,J=7.8Hz,1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 33에 나타냈다. 또한, 도 33의 (B)는 도 33의 (A)의 6.00ppm 내지 9.00ppm의 범위를 확대하여 나타낸 것이다.
또한, 도 34의 (A)는 PCzBBA1의 톨루엔 용액(0.120mmol/L)의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 또한, 도 34의 (B)는 PCzBBA1의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 측정은 합성예 1과 같은 조건 및 방법으로 수행하였다. 톨루엔 용액은 330nm 부근에서 흡수 피크가 나타나고 최대 발광 파장은 415nm(여기 파장 330nm)이었다. 또한, 박막은 335nm 부근에서 흡수 피크가 나타나고 최대 발광 파장은 441nm(여기 파장 335nm)이었다.
또한, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 PCzBBA1의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 얻었다. 합성예 1과 같은 조건 및 방법으로 측정한 결과 PCzBBA1의 HOMO 준위는 -5.28eV로 산출되고, PCzBBA1의 LUMO 준위는 -2.30eV로 산출되었다. 따라서, PCzBBA1의 띠간격(ΔE)은 2.98eV임을 알았다. 또한, 산화 피크는 100 사이클 후에도 같은 값이었다. 이로부터 산화 상태와 중성 상태 사이에서 반복되는 산화 환원에 대하여 양호한 특성이 있음을 알았다.
또한, PCzBBA1을 LC/MS 분석에 의하여 MS 분석하였다.
LC/MS 분석은 PCA1BP의 경우와 같은 장치, 방법, 조건으로 수행하였다. 도 35의 (A)는 충돌 에너지를 6eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이고, 도 35의 (B)는 충돌 에너지를 50eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이다.
또한, 도 35의 (A)의 결과로부터, 충돌 에너지를 6eV로 한 경우 PCzBBA1은 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=563 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 m/z=322 부근, m/z=338 부근에서 각각 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다.
m/z=322 부근에서 검출된 생성 이온은 PCzBBA1로부터 페닐카바졸이 탈리된 양이온의 프로톤 부가체에서 유래한 것으로 생각되며, 상기 페닐카바졸을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
또한, m/z=322 부근에서 검출된 생성 이온은 N,N-비스-바이페닐아민의 라디칼 양이온에서 유래한 것으로도 생각되며, 상기 페닐카바졸과 상기 N,N-비스-바이페닐아민을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나라고 할 수도 있다.
또한, 도 35의 (B)의 결과로부터, 충돌 에너지를 50eV로 한 경우 PCzBBA1은 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=563 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=169 부근, m/z=332 부근, m/z=410 부근, m/z=485 부근에서 각각 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한 도 35의 (A) 및 (B)에 도시된 결과는 PCzBBA1에서 유래한 특징적인 결과를 나타내는 것이므로 발광 소자 내에 포함되는 PCzBBA1을 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한, PCzBBA1을 TOF-SIMS로 측정하여 얻은 정성 스펙트럼(양이온 및 음이온)을 도 36 및 도 37에 나타냈다. 측정은 PCA1BP의 경우와 같은 장치, 방법, 조건으로 수행하였다.
또한, 도 36의 (A) 및 (B)는 각각 양이온의 경우를 나타낸 것이고 도 37의 (A) 및 (B)는 각각 음이온의 경우를 나타낸 것이다. 도 36의 (A) 및 도 37의 (A)에서 가로축은 0 내지 450의 범위의 m/z를 나타내고 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 36의 (B) 및 도 37의 (B)에서 가로축은 450 내지 1200의 범위의 m/z를 나타내고 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다.
도 36의 (A) 및 (B)의 결과로부터 PCzBBA1은 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=562 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=152 부근, m/z=243 부근, m/z=320 부근, m/z=408 부근에서 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=575 부근에서 부가체에서 유래하는 복수의 피크가 각각 검출되는 것을 알았다. 도 37의 (A) 및 (B)의 결과로부터 PCzBBA1은 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=561 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=26 부근, m/z=485 부근, m/z=549 부근에서 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가, m/z=573 부근에서 부가체에서 유래하는 복수의 피크가 각각 검출되는 것을 알았다. TOF-SIMS에 의한 측정 결과도 또한, 발광 소자 내에 포함되는 PCzBBA1을 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
m/z=243 부근에서 검출된 생성 이온은 페닐카바졸의 3위치의 라디칼 양이온의 프로톤 부가체에서 유래한 것으로 생각되며, 상기 페닐카바졸을 갖는 유기 화합물임을 나타내는 특징적인 생성 이온 중 하나이다.
(비교예)
이하의 구조식(200)으로 표기되는 N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP)을 LC/MS 분석에 의하여 MS 분석하였다. YGA1BP는 합성예 1에 기재된 PCA1BP의 이성체이다.
Figure pat00030
LC/MS 분석은 PCA1BP의 경우와 같은 장치, 방법, 조건으로 수행하였다. 도 38의 (A)는 충돌 에너지를 6eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이고, 도 38의 (B)는 충돌 에너지를 50eV로 한 경우의 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 38의 (A)의 결과로부터, 충돌 에너지를 6eV로 한 경우 YGA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=487 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 m/z=246 부근에서 각각 생성 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다.
또한, 도 38의 (B)의 결과로부터, 충돌 에너지를 50eV로 한 경우 YGA1BP는 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=487 부근에서 전구 이온에서 유래하는 복수의 피크가 검출되는 것을 알았다. 또한, 수소 이온의 유무나 동위체의 존재에 기인하여 주로 m/z=166 부근, m/z=243 부근, m/z=319 부근, m/z=334 부근, m/z=410 부근에서 각각 복수의 생성 이온이 검출되는 것을 알았다. 또한 도 38의 (A) 및 (B)에 도시된 결과는 YGA1BP에서 유래한 특징적인 결과를 나타내는 것이므로 발광 소자 내에 포함되는 YGA1BP를 동정하는 데 중요한 데이터라고 할 수 있다.
본 비교예의 결과(도 38)와 합성예 1(도 30)의 결과를 비교함으로써 YGA1BP는, 이성체이며 치환기가 같은(카바졸과 N-페닐-N페닐아민) PCA1BP와는 강도비가 다름을 알았다.
특히, 충돌 에너지를 50eV로 한 경우 YGA1BP는 m/z=243 부근에서 검출되는 생성 이온의 피크 강도가 PCA1BP에 비하여 높고 전구 이온에서 유래하는 피크 강도의 1/4 이상이었다. 한편, PCA1BP나 합성예 2(도 35)에 기재된 PCzBBA1은 m/z=243 부근에서 피크가 거의 검출되지 않았다. 이로부터, m/z=243 부근에서 검출된 생성 이온의 피크는 YGA1BP에 포함되는 (9H-카바졸-9-일)페닐기에서 유래한 것으로 생각된다. 이 결과로부터 LC/MS 분석은 카바졸 골격의 치환 위치가 다른 동소체를 구별하는 데 유용한 것으로 생각된다.
또한, 합성예 1, 합성예 2, 및 비교예에 기재된 PCA1BP, PCzBBA1, 및 YGA1BP의 흡수 스펙트럼의 흡수단을 각각 얻은 결과를 도 39에 나타냈다. 여기서는 Acquity UPLC(Waters Corporation 제조)에 의하여 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 수행하였다. LC 분리에서 Acquity UPLC BEHC8(2.1×100mm 1.7μm)을 컬럼으로서 사용하고 컬럼 온도는 40℃로 하였다. 이동상(mobile phase)으로서는 이동상 A를 아세토나이트릴, 이동상 B를 0.1% 폼산 수용액으로 하였다. 또한, 샘플로서는 임의의 농도의 PCA1BP, PCzBBA1, 또는 YGA1BP를 톨루엔에 용해시키고 아세토나이트릴로 희석한 것을 사용하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
LC 분리에는 이동상의 조성을 변화시키는 그레이디언트(gradient)법을 사용하고, 측정 시작 직후는 이동상 A:이동상 B=65:25, 그 후 조성을 변화시켜 측정 시작 10분 후의 이동상 A와 이동상 B의 비가 이동상 A:이동상 B=95:5가 되도록 하였다. 조성은 선형적으로(linearly) 변화시켰다.
도 39로부터 PCA1BP 및 PCzBBA1은 YGA1BP에 비하여 더 긴 파장 측에 흡수단이 있음을 알았다. 구체적으로 PCA1BP 및 PCzBBA1의 흡수단이 380nm 이상(3.3eV 이하)임을 알았다. 이것은 카바졸-3-아민 골격의 특징 중 하나라고 할 수 있다. 이로부터, PCA1BP 및 PCzBBA1은 YGA1BP에 비하여 HOMO-LUMO 사이의 띠간격이 좁고 여기 에너지가 낮음을 알 수 있다. 따라서, 파장 380nm 내지 420nm 부근의 빛을 발하는 발광 물질로부터 PCA1BP 및 PCzBBA1로의 에너지 이동의 관점에서 우수하다고 할 수 있다. 또한, PCA1BP 및 PCzBBA1 각각의 흡수 스펙트럼의 가장 긴 파장 측의 피크는 300nm 이상임을 알았다.
201: 제 1 전극
203: EL층
203a: 제 1 EL층
203b: 제 2 EL층
205: 제 2 전극
207: 중간층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 전자 수송층
305: 전자 주입층
401: 지지 기판
403: 발광 소자
405: 밀봉 기판
407: 밀봉재
409a: 제 1 단자
409b: 제 2 단자
411a: 광 추출 구조
411b: 광 추출 구조
413: 평탄화층
415: 공간
417: 보조 배선
419: 절연층
421: 제 1 전극
423: EL층
425: 제 2 전극
501: 지지 기판
503: 발광 소자
504: 발광 소자
505: 밀봉 기판
506: 건조제
507: 밀봉재
509: FPC
511: 제 1 절연층
513: 제 2 절연층
515: 공간
517: 배선
519: 격벽
521: 제 1 전극
523: EL층
525: 제 2 전극
531: 블랙 매트릭스
533: 컬러 필터
535: 오버코트층
541a: 트랜지스터
541b: 트랜지스터
542: 트랜지스터
543: 트랜지스터
551: 발광부
551a: 발광부
551b: 발광부
552: 구동 회로부
553: 구동 회로부
561: 제 1 전극
563: EL층
565: 제 2 전극
1100: 유리 기판
1101: 제 1 전극
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113: 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7102: 표시부
7103: 스탠드
7111: 리모트 컨트롤러
7200: 컴퓨터
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7300: 휴대형 게임기
7301a: 하우징
7301b: 하우징
7302: 연결부
7303a: 표시부
7303b: 표시부
7304: 스피커부
7305: 기록 매체 삽입부
7306: 조작 키
7307: 접속 단자
7308: 센서
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7500: 태블릿형 단말
7501a: 하우징
7501b: 하우징
7502a: 표시부
7502b: 표시부
7503: 축부
7504: 전원
7505: 조작 키
7506: 스피커
7601: 조명 장치
7602: 조명 장치
7603: 탁상 조명 장치
7604: 면상 조명 장치
7701: 조명부
7703: 지주
7705: 지지대

Claims (22)

  1. 발광 장치에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에 화학식(G1)으로 표기되는 유기 화합물을 포함하고,
    상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고,
    상기 유기 화합물의 흡수단(absorption edge)은 380nm 이상이고,
    질량 분석에 의하여 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온(product ion)이 검출되는, 발광 장치.
    Figure pat00031
    ,
    상기 화학식(G1)에 있어서,
    R1은 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 치환 또는 비치환의 페닐기를 나타내고,
    R2 내지 R6은 각각 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고,
    Ar1은 수소, 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타내고,
    Ar2는 치환 또는 비치환의 페닐기, 치환 또는 비치환의 나프틸기, 또는 치환 또는 비치환의 페난트릴기를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(G2)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00032
    .
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(G3)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00033
    .
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(G4)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00034
    .
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(100)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00035
    .
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(101)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00036
    .
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량 분석은 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 액체 크로마토그래피 질량 분석인, 발광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 정공 주입층, 정공 수송층, 및 발광층 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 유기 화합물은 상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층, 및 상기 발광층 중 적어도 하나에 포함되는, 발광 장치.
  9. 제 1 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  10. 제 1 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
  11. 발광 장치에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에, 페닐카바졸 골격 및 N-바이페닐-N-페닐아민 골격을 포함한 유기 화합물을 포함하고,
    상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고,
    상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고,
    질량 분석에 의하여 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출되는, 발광 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(100)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00037
    .
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 질량 분석은 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 액체 크로마토그래피 질량 분석인, 발광 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 정공 주입층, 정공 수송층, 및 발광층 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 유기 화합물은 상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층, 및 상기 발광층 중 적어도 하나에 포함되는, 발광 장치.
  15. 제 11 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  16. 제 11 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
  17. 발광 장치에 있어서,
    한 쌍의 전극 사이에, 페닐카바졸 골격 및 N,N-비스-바이페닐아민 골격을 포함한 유기 화합물을 포함하고,
    상기 유기 화합물의 분자량 X는 450 이상 1500 이하이고,
    상기 유기 화합물의 흡수단은 380nm 이상이고,
    질량 분석에 의하여 적어도 m/z=(X-240) 부근에서 생성 이온이 검출되는, 발광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유기 화합물은 화학식(101)으로 표기되는, 발광 장치.
    Figure pat00038
    .
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 질량 분석은 상기 유기 화합물에 아르곤 가스를 1eV 이상 30eV 이하의 어느 에너지로 충돌시키는 포지티브 모드의 액체 크로마토그래피 질량 분석인, 발광 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 정공 주입층, 정공 수송층, 및 발광층 중 적어도 하나를 더 포함하고,
    상기 유기 화합물은 상기 정공 주입층, 상기 정공 수송층, 및 상기 발광층 중 적어도 하나에 포함되는, 발광 장치.
  21. 제 17 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 전자 기기.
  22. 제 17 항에 따른 발광 장치를 포함하는, 조명 장치.
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