KR20230098192A - 유기 화합물, 캐리어 수송용 재료, 호스트용 재료, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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노부하루 오사와
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

발광 디바이스의 호스트용 재료, 특히 인광 발광 디바이스의 호스트용 재료로서 적합한 신규 유기 화합물을 제공한다. 이미다조페난트리딘의 3위치에 아릴렌기를 통하여 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 및 다이페닐아미노기 중 어느 것이 결합된 유기 화합물, 또는 트라이아졸로페난트리딘의 3위치에 아릴렌기를 통하여 다이페닐아미노기가 결합된 유기 화합물을 제공한다.

Description

유기 화합물, 캐리어 수송용 재료, 호스트용 재료, 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
본 발명의 일 형태는 유기 화합물, 발광 소자, 발광 디바이스, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서에서 개시(開示)하는 발명의 일 형태가 속하는 기술분야는 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 따라서 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태가 속하는 기술분야의 더 구체적인 예로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 디바이스(유기 EL 디바이스)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 디바이스의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 끼운 것이다. 이 디바이스에 전압을 인가하여 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 디바이스는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면, 액정에 비하여 시인(視認)성이 높고 백라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있어 플랫 패널 디스플레이용 소자로서 적합하다. 또한 이러한 발광 디바이스를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또한 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한 이들 발광 디바이스는 발광층을 이차원으로 연속하여 형성할 수 있기 때문에, 면 발광을 얻을 수 있다. 이는, 백열전구 및 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명으로 대표되는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 디바이스를 사용한 디스플레이 및 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 적용할 수 있고, 특성이 더 양호한 발광 디바이스를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는 이미다조페난트리딘 유도체를, 특허문헌 2에는 트라이아졸로페난트리딘 유도체를 인광 발광 디바이스의 호스트 재료로서 사용하는 구성이 각각 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2014-033195호 일본 공개특허공보 특개2017-175128호
본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신규 캐리어 수송층용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신규 호스트 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 인광 발광 디바이스의 호스트 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제작할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 수명이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있는 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 소비 전력이 낮은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 이들 목적의 기재는 다른 목적의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 목적 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 목적은 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항의 기재에서 추출할 수 있다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 되는 것으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태는 이미다조페난트리딘의 3위치에 아릴렌기를 통하여 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 및 다이아릴아미노기 중 어느 것이 결합된 유기 화합물, 또는 트라이아졸로페난트리딘의 3위치에 아릴렌기를 통하여 다이아릴아미노기가 결합된 유기 화합물을 제공한다.
즉 본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 1]
Figure pct00001
다만 상기 일반식(G1)에서, X는 질소, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소를 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 A는 X가 질소인 경우에 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기를 나타내고, X가 탄소인 경우에는 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기 중 어느 것을 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 R1 내지 R8이 수소인 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 2]
Figure pct00002
다만 상기 일반식(G2)에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 R1 내지 R16이 수소인 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 3]
Figure pct00003
다만 상기 일반식(G3)에서, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R9 및 R20 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 R1 내지 R9 및 R20 내지 R27이 수소인 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 Ar가 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-13) 중 어느 것인 유기 화합물이다.
[화학식 4]
Figure pct00004
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 Ar가 상기 구조식(Ar-1), 구조식(Ar-2), 구조식(Ar-7), 구조식(Ar-8), 및 구조식(Ar-10) 중 어느 것으로 나타내어지는 기인 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 Ar가 상기 구조식(Ar-1)으로 나타내어지는 기인 유기 화합물이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 5]
Figure pct00005
또는 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 6]
Figure pct00006
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 유기 화합물 중 어느 것을 포함하는 발광 디바이스의 캐리어 수송층용 재료이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 유기 화합물 중 어느 것을 포함하는 발광 디바이스의 호스트용 재료이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 양극과, 음극과, 상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 가지고, 상기 EL층은 발광층을 가지고, 상기 발광층은 발광 재료와 상기 유기 화합물을 포함하는 발광 디바이스이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 디바이스와 하우징을 가지는 조명 장치이다.
또한 본 명세서에서 발광 장치는 발광 디바이스를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한 발광 디바이스에 커넥터, 예를 들어 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 디바이스에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한 조명 기구는 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신규 캐리어 수송층용 재료를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신규 호스트 재료를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 인광 발광 디바이스에 적합하게 사용할 수 있는 호스트 재료를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제작할 수 있는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 수명이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있는 유기 화합물을 제공할 수 있다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 발광 효율이 높은 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 소비 전력이 낮은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 디바이스, 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 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, 청구항의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A), (B), 및 (C)는 발광 디바이스의 개략도이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A), (B1), (B2), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 9는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 11은 차량 탑재 표시 장치 및 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 13의 (A), (B), 및 (C)는 전자 기기를 나타낸 도면이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 DBTPIPt-II의 1H NMR 차트이다.
도 15는 DBTPIPt-II의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 16은 DBTPIPt-II의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 17의 (A) 및 (B)는 CzPIPt의 1H NMR 차트이다.
도 18은 CzPIPt의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 19는 CzPIPt의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 mDPhATPt의 1H NMR 차트이다.
도 21은 mDPhATPt의 톨루엔 용액에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 22는 mDPhATPt의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 23은 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 24는 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 25는 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 26은 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 27은 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 28은 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 29는 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 정규화 휘도-시간 변화 특성을 나타낸 것이다.
도 30은 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 31은 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 32는 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 33은 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 34는 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 35는 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전력 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 36은 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 37은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 38은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 39는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 40은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 41은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 42는 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 휘도-전력 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 43은 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 44는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전류 밀도 특성을 나타낸 것이다.
도 45는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 전류 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 46은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 47은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 전류-전압 특성을 나타낸 것이다.
도 48은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 외부 양자 효율-휘도 특성을 나타낸 것이다.
도 49는 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전력 효율 특성을 나타낸 것이다.
도 50은 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에서 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.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 7]
Figure pct00007
다만 상기 일반식(G1)에서, X는 질소, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소를 나타내는 것으로 한다. X가 치환기를 가지는 탄소인 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것이 치환되는 것으로 한다.
또한 Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다.
또한 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 A는 X가 질소인 경우에 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기를 나타내고, X가 탄소인 경우에는 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 다이아릴아미노기의 아릴기는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기이고, 구체적으로는 각각 독립적으로 페닐기, 나프틸기, 바이페닐다이일기, 및 플루오렌일기를 들 수 있다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, R1 내지 R8이 수소인 유기 화합물은 합성이 간편하고, 원료의 조달이 쉽기 때문에 비용적으로 유리하다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 X가 탄소이고, A가 다이벤조싸이오페닐기 또는 다이벤조퓨란일기인 것이 바람직하다. 그 중에서도 다이벤조싸이오페닐기 또는 다이벤조퓨란일기가 4위치에서 Ar에 결합되는 것이 특히 바람직하고, 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 8]
Figure pct00008
다만 상기 일반식(G2)에서 Z는 산소 또는 황을 나타내는 것으로 한다.
또한 Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다.
R1 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, R1 내지 R16이 수소인 유기 화합물은 합성이 간편하고, 원료의 조달이 쉽기 때문에 비용적으로 유리하다.
또한 상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물은 X가 탄소이고, A가 카바졸릴기이면 홀 수송성이 양호해지므로 바람직하다. 그 중에서도 카바졸릴기가 9위치의 질소 Ar에 결합되는 것이 바람직하고, 즉 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이 바람직하다.
[화학식 9]
Figure pct00009
다만 상기 일반식(G3)에서, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다.
또한 R1 내지 R9 및 R20 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다.
또한 상기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서, R1 내지 R9 및 R20 내지 R27이 수소인 유기 화합물은 합성이 간편하고, 원료의 조달이 쉽기 때문에 비용적으로 유리하다.
또한 상기 일반식(G1) 내지 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물에서 Ar로 나타내어지는 탄소수 6 내지 12의 아릴렌기로서는, 페닐렌기, 나프틸렌기, 및 바이페닐다이일기 등을 들 수 있고, 그 중에서도 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-13)으로 나타내어지는 기 중 어느 것인 유기 화합물이 바람직하다. 또한 Ar는 특히 하기 구조식(Ar-1), 구조식(Ar-2), 구조식(Ar-7), 구조식(Ar-8), 및 구조식(Ar-10)으로 나타내어지는 기인 것이 합성 수율이 높고 원료가 저렴하기 때문에 바람직하고, 그 중에서도 하기 구조식(Ar-1)으로 나타내어지는 기인 것이 바람직하다.
[화학식 10]
Figure pct00010
또한 본 명세서에서 기 및 골격의 설명에서 "치환 또는 비치환된"이라고 기재한 경우, 상기 기 및 골격이 가질 수 있는 치환기로서는, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기를 들 수 있다. 또한 이들 치환기는 인접한 치환기들이 고리를 형성하여도 좋다.
또한 본 명세서에서 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기로서는 구체적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 및 헥실기 등을 들 수 있다. 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기로서는 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 1-메틸사이클로헥실기, 2,6-다이메틸사이클로헥실기, 사이클로헵틸기, 및 사이클로옥틸기 등을 들 수 있다. 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 및 플루오렌일기 등을 들 수 있다. 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기로서는, 하기 구조식(R-2) 내지 구조식(R-32)으로 나타내어지는 기가 바람직하다.
[화학식 11]
Figure pct00011
[화학식 12]
Figure pct00012
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 발광 디바이스에 사용함으로써, 발광 효율이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 수명이 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 캐리어 수송층용 재료, 호스트용 재료로서 적합하게 사용할 수 있는 유기 화합물이다.
상기 구성을 가지는 유기 화합물의 구체적인 예를 아래에 나타낸다.
[화학식 13]
Figure pct00013
[화학식 14]
Figure pct00014
[화학식 15]
Figure pct00015
[화학식 16]
Figure pct00016
[화학식 17]
Figure pct00017
[화학식 18]
Figure pct00018
다음으로 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 합성 방법에 대하여 예시한다.
상기 일반식(G1)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 합성 스킴(A-1)에 나타낸 바와 같이 1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘 유도체 또는 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 1)와, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 또는 다이아릴아미노기를 가지는 아릴기의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물2)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 19]
Figure pct00019
합성 스킴(A-1)에서 X는 질소 또는 탄소를 나타낸다. 또한 X가 탄소인 경우, 상기 탄소는 치환기를 가져도 좋다. Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. A는 X가 N인 경우에는 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기를 나타내고, X가 탄소인 경우에는 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기를 나타낸다. 합성 스킴(A-1)에서 R50 및 R51은 각각 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기 중 어느 것을 나타내고, R50과 R51은 서로 결합되어 고리를 형성하여도 좋다. 또한 X11은 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 반응을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 수행하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팔라듐 촉매로서는 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 및 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드 등을 들 수 있지만, 상기 반응에 유효한 다른 촉매를 사용하여도 좋다. 상기 합성에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 트라이페닐포스핀, 및 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 또한 상기 반응에 유효한 다른 팔라듐 촉매의 배위자를 사용하여도 좋다.
상기 합성 스킴(A-1)의 반응에는 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 염기로서는, 소듐 tert-뷰톡사이드로 대표되는 유기 염기, 탄산 포타슘, 탄산 소듐으로 대표되는 무기 염기 등을 들 수 있지만 다른 염기를 사용할 수도 있다.
합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 반응은 용매를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 자일렌과 물의 혼합 용매, 자일렌과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 및 에틸렌글라이콜다이메틸에터로 대표되는 에터류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터류와 물의 혼합 용매가 더 바람직하다. 또한 상기 반응에 유효한 다른 용매를 사용하여도 좋다.
상기 합성 스킴(A-1)으로 나타내어지는 스즈키·미야우라 커플링 반응으로서는 화합물 2로서 유기 붕소 화합물 또는 보론산을 사용하여 크로스 커플링 반응을 수행하였지만 이에 한정되지 않고, 유기 알루미늄, 유기 지르코늄, 유기 아연, 및 유기 주석 화합물 등을 사용하여 크로스 커플링 반응을 수행하여도 좋다.
또한 합성 스킴(A-1)에 나타낸 합성 스킴에서는 1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘 유도체 또는 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 1)와, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 또는 다이아릴아미노기를 가지는 아릴기의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물 2)을 반응시켰지만, 1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘 유도체 또는 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산과, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 또는 다이아릴아미노기를 가지는 아릴기의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체를 반응시켜도 좋다.
하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 합성 스킴(A-2)에 나타낸 바와 같이 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 3)와, 다이벤조싸이오페닐기 또는 다이벤조퓨란일기의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물 4)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 20]
Figure pct00020
합성 스킴(A-2)에서 Z는 산소 또는 황을 나타낸다. Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. R10 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 합성 스킴(A-2)에서 R52 및 R53은 각각 독립적으로 수소 및 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기 중 어느 것을 나타내고, R52와 R53은 서로 결합되어 고리를 형성하여도 좋다. 또한 X12는 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-2)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 수행하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팔라듐 촉매로서는 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 및 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드 등을 들 수 있지만, 상기 반응에 유효한 다른 촉매를 사용하여도 좋다. 상기 합성에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트라이(오쏘-톨릴)포스핀, 트라이페닐포스핀, 및 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 또한 상기 반응에 유효한 다른 팔라듐 촉매의 배위자를 사용하여도 좋다.
상기 합성 스킴(A-2)으로 나타내어지는 반응에는 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 염기로서는, 소듐 tert-뷰톡사이드로 대표되는 유기 염기, 탄산 포타슘, 탄산 소듐으로 대표되는 무기 염기 등을 들 수 있지만 다른 염기를 사용하여도 좋다.
합성 스킴(A-2)으로 나타내어지는 반응은 용매를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 자일렌과 물의 혼합 용매, 자일렌과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올로 대표되는 알코올과 물의 혼합 용매, 및 에틸렌글라이콜다이메틸에터로 대표되는 에터류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌글라이콜다이메틸에터로 대표되는 에터류와 물의 혼합 용매가 더 바람직하다. 또한 상기 반응에 유효한 다른 용매를 사용하여도 좋다.
상기 합성 스킴(A-2)으로 나타내어지는 스즈키·미야우라 커플링 반응은 화합물 4로서 유기 붕소 화합물 또는 보론산을 사용하여 크로스 커플링 반응을 수행하였지만 이에 한정되지 않고, 유기 알루미늄, 유기 지르코늄, 유기 아연, 및 유기 주석 화합물 등을 사용하여 크로스 커플링 반응을 수행하여도 좋다.
또한 합성 스킴(A-2)에 나타낸 합성 스킴에서는 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 3)와, 다이벤조싸이오페닐기 또는 다이벤조퓨란일기의 유기 붕소 화합물 또는 보론산(화합물 4)을 반응시켰지만, 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산과, 다이벤조싸이오페닐기 또는 다이벤조퓨란일기의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체를 반응시켜도 좋다.
하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 합성 스킴(A-3)에 나타낸 바와 같이 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 5)와, 카바졸 유도체(화합물 6)를 하트위그·부흐발트 반응에 의하여 커플링시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 21]
Figure pct00021
합성 스킴(A-3)에서 Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. R20 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 X13은 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-3)으로 나타내어지는 반응을 하트위그·부흐발트 반응에 의하여 수행하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팔라듐 촉매로서는 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 및 아세트산 팔라듐(II) 등을 들 수 있다. 또한 상기 합성에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트라이(tert-뷰틸)포스핀, 트라이(n-헥실)포스핀, 및 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
합성 스킴(A-3)으로 나타내어지는 반응에는 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 염기로서는, 소듐 tert-뷰톡사이드로 대표되는 유기 염기, 탄산 포타슘으로 대표되는 무기 염기 등을 들 수 있다.
또한 합성 스킴(A-3)으로 나타내어지는 반응은 용매를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 용매로서는 톨루엔, 자일렌, 벤젠, 및 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다.
또한 합성 스킴(A-3)으로 나타내어지는 반응으로서는 하트위그·부흐발트 반응뿐만 아니라, 울만 반응으로 대표되는 다른 반응 기구를 사용하여도 좋다.
하기 일반식(G4)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 합성 스킴(A-4)에 나타낸 바와 같이 1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘 유도체 또는 이미다조[1,2-f]페난트리딘 유도체의 할로젠화물 또는 트라이플레이트 치환체(화합물 7)와 다이아릴아민 유도체(화합물 8)를 하트위그·부흐발트 반응에 의하여 커플링시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 22]
Figure pct00022
합성 스킴(A-4)에서 X는 질소 및 탄소 중 어느 것을 나타낸다. 또한 X가 탄소인 경우, X는 치환기를 가져도 좋다. Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 X14는 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다.
합성 스킴(A-4)으로 나타내어지는 반응을 하트위그·부흐발트 반응에 의하여 수행하는 경우, 팔라듐 촉매를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 팔라듐 촉매로서는 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0), 아세트산 팔라듐(II) 등을 들 수 있다. 또한 상기 합성에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트라이(tert-뷰틸)포스핀, 트라이(n-헥실)포스핀, 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
합성 스킴(A-4)으로 나타내어지는 반응에는 염기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 염기로서는, 소듐 tert-뷰톡사이드로 대표되는 유기 염기, 탄산 포타슘으로 대표되는 무기 염기 등을 들 수 있다.
또한 합성 스킴(A-4)으로 나타내어지는 반응은 용매를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 반응에 사용할 수 있는 용매로서는 톨루엔, 자일렌, 벤젠, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다.
또한 합성 스킴(A-4)으로 나타내어지는 반응으로서는 하트위그·부흐발트 반응뿐만 아니라, 울만 반응으로 대표되는 다른 반응 기구를 사용하여도 좋다.
또한 본 실시형태에 나타낸 화합물은 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스에 대하여 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), EL층(103)을 가진다. 또한 EL층(103)은 실시형태 1에서 나타낸 유기 화합물을 포함한다.
EL층(103)은 발광층(113)을 가지고, 발광층(113)에는 발광 재료가 포함된다. 실시형태 1에 기재된 유기 화합물은 발광층(113)에 발광 재료를 분산시키기 위한 재료로서 사용되는 것이 바람직하다. 또한 발광층(113)에는 기타 재료가 포함되어도 좋다.
또한 발광층(113)에서, 실시형태 1에 기재된 유기 화합물과 정공 수송 재료를 공증착하는 구성이이도 좋다. 또한 이때 실시형태 1에 기재된 유기 화합물과 정공 수송 재료가 들뜬 복합체를 형성하는 구성이어도 좋다. 적절한 발광 파장을 가지는 들뜬 복합체를 형성함으로써, 발광 재료로의 유효한 에너지 이동을 실현하여, 효율이 높고 수명이 양호한 발광 디바이스를 제공하는 것이 가능해진다.
또한 도 1의 (A)에는, EL층(103)으로서 발광층(113) 외에, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)이 도시되어 있지만, 발광 디바이스의 구성은 이에 한정되지 않는다. 이들 층 중 어느 것을 형성하지 않아도 되고, 다른 기능을 가지는 층을 가져도 좋다.
실시형태 1에 기재된 유기 화합물은 전자 수송성이 양호하기 때문에, 전자 수송층(114)에 사용하는 것도 유효하다.
이어서 상술한 발광 디바이스의 자세한 구조 및 재료의 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스는 상술한 바와 같이, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)으로 이루어지는 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 구성되는 EL층(103)을 가지고, 실시형태 1에 개시된 유기 화합물이 상기 EL층(103) 중 어느 부분에 포함된다.
제 1 전극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등이 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 성막되지만, 졸겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예로서는 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 산화 인듐-산화 아연을 형성하는 방법 등이 있다. 또한 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐이 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연이 0.1wt% 내지 1wt% 함유된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여, 산화 텅스텐 및 산화 아연이 함유된 산화 인듐(IWZO)을 형성할 수도 있다. 이 외에 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 들 수 있다. 그래핀을 사용할 수도 있다. 또한 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 제 1 전극(101)과 접하는 층에 사용함으로써 일함수에 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있다.
EL층(103)은 적층 구조를 가지는 것이 바람직하다. 상기 적층 구조는 특별히 한정되지 않고, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 차단층, 여기자 차단층, 및 전하 발생층 등 다양한 층 구조를 적용할 수 있다. 본 실시형태에서는 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성, 그리고 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전하 발생층(116)을 가지는 구성의 2종류의 구성에 대하여 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에서 구체적으로 설명한다.
정공 주입층(111)은 억셉터성을 가지는 물질을 포함한 층이다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 유기 화합물과 무기 화합물 어느 쪽이든 사용 가능하다.
억셉터성을 가지는 물질로서는 전자 흡인기(할로젠기 및 사이아노기 등)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 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 들 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 및 사이아노기 등)를 가지는 [3]라디알렌 유도체는 전자 수용성이 매우 높기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[4-사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로벤젠아세토나이트릴], α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,6-다이클로로-3,5-다이플루오로-4-(트라이플루오로메틸)벤젠아세토나이트릴], 및 α,α',α''-1,2,3-사이클로프로페인트라이일리덴트리스[2,3,4,5,6-펜타플루오로벤젠아세토나이트릴] 등을 들 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질로서는 상술한 유기 화합물 외에도 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물로 대표되는 전이 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 이 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리 프탈로사이아닌(CuPc)으로 대표되는 프탈로사이아닌계의 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)으로 대표되는 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS)으로 대표되는 고분자 등에 의해서도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다. 억셉터성을 가지는 물질은 전계의 인가에 의하여, 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전자를 추출할 수 있다.
또한 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성을 가지는 재료에 상기 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수도 있다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용함으로써, 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉 제 1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머) 등, 다양한 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 재료는, 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는 복합 재료에서의 정공 수송성을 가지는 재료로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는 N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다. 카바졸 유도체로서는 구체적으로, 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 등을 들 수 있다. 또한 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 바이닐 골격을 가져도 좋다. 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 들 수 있다.
또한 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)으로 대표되는 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료로서는 카바졸 골격, 다이벤조퓨란 골격, 다이벤조싸이오펜 골격, 및 안트라센 골격 중 어느 것을 가지는 것이 더 바람직하다. 특히 다이벤조퓨란 고리 또는 다이벤조싸이오펜 고리를 포함한 치환기를 가지는 방향족 아민, 나프탈렌 고리를 가지는 방향족 모노아민, 또는 9-플루오렌일기가 아릴렌기를 통하여 아민의 질소와 결합되는 방향족 모노아민이어도 좋다. 또한 이들 제 2 유기 화합물이 N,N-비스(4-바이페닐)아미노기를 가지는 물질이면, 수명이 긴 발광 디바이스를 제작할 수 있기 때문에 바람직하다. 상기 제 2 유기 화합물로서는 구체적으로 N-(4-바이페닐)-6,N-다이페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BnfABP), N,N-비스(4-바이페닐)-6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf), 4,4'-비스(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: BnfBB1BP), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-6-아민(약칭: BBABnf(6)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-아민(약칭: BBABnf(8)), N,N-비스(4-바이페닐)벤조[b]나프토[2,3-d]퓨란-4-아민(약칭: BBABnf(II)(4)), N,N-비스[4-(다이벤조퓨란-4-일)페닐]-4-아미노-p-터페닐(약칭: DBfBB1TP), N-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-N-페닐-4-바이페닐아민(약칭: ThBA1BP), 4-(2-나프틸)-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB), 4-[4-(2-나프틸)페닐]-4',4''-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNBi), 4,4'-다이페닐-4''-(6;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB), 4,4'-다이페닐-4''-(7;1'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBAαNβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(7-페닐)나프틸-2-일트라이페닐아민(약칭: BBAPβNB-03), 4,4'-다이페닐-4''-(6;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B), 4,4'-다이페닐-4''-(7;2'-바이나프틸-2-일)트라이페닐아민(약칭: BBA(βN2)B-03), 4,4'-다이페닐-4''-(4;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB), 4,4'-다이페닐-4''-(5;2'-바이나프틸-1-일)트라이페닐아민(약칭: BBAβNαNB-02), 4-(4-바이페닐릴)-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNB), 4-(3-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: mTPBiAβNBi), 4-(4-바이페닐릴)-4'-[4-(2-나프틸)페닐]-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: TPBiAβNBi), 4-페닐-4'-(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBA1BP), 4,4'-비스(1-나프틸)트라이페닐아민(약칭: αNBB1BP), 4,4'-다이페닐-4''-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]트라이페닐아민(약칭: YGTBi1BP), 4'-[4-(3-페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]트리스(1,1'-바이페닐-4-일)아민(약칭: YGTBi1BP-02), 4-[4'-(카바졸-9-일)바이페닐-4-일]-4'-(2-나프틸)-4''-페닐트라이페닐아민(약칭: YGTBiβNB), N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-N-[4-(1-나프틸)페닐]-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-2-아민(약칭: PCBNBSF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: BBASF), N,N-비스([1,1'-바이페닐]-4-일)-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-4-아민(약칭: BBASF(4)), N-(1,1'-바이페닐-2-일)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9,9'-스파이로바이(9H-플루오렌)-4-아민(약칭: oFBiSF), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)다이벤조퓨란-4-아민(약칭: FrBiF), N-[4-(1-나프틸)페닐]-N-[3-(6-페닐다이벤조퓨란-4-일)페닐]-1-나프틸아민(약칭: mPDBfBNBN), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-[4-(9-페닐플루오렌-9-일)페닐]트라이페닐아민(약칭: BPAFLBi), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-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 들 수 있다.
또한 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료는, -5.7eV 이상 -5.4eV 이하의 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질인 것이 더 바람직하다. 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료가 비교적 깊은 HOMO 준위를 가짐으로써 정공 수송층(112)에 정공을 주입하기 쉬워지고, 수명이 양호한 발광 디바이스를 얻기 쉬워진다.
또한 상기 복합 재료에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 더 혼합(바람직하게는 상기 층 내의 플루오린 원자의 원자 비율이 20% 이상)함으로써, 상기 층의 굴절률을 저하시킬 수 있다. 이와 같이 함으로써도, EL층(103) 내부에 굴절률이 낮은 층을 형성할 수 있어, 발광 디바이스의 외부 양자 효율을 향상시킬 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 작은 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착에 의한 성막이 쉽기 때문에 취급하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성을 가지는 재료를 포함하여 형성된다. 정공 수송성을 가지는 재료는 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성을 가지는 재료로서는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), 및 N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 및 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II) 및 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 및 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한 정공 주입층(111)의 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료로서 든 물질도 정공 수송층(112)을 구성하는 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
발광층(113)은 발광 물질과 호스트 재료를 포함한다. 또한 발광층(113)은 그 외의 재료를 동시에 포함하여도 좋다. 또한 조성이 다른 2층의 적층이어도 좋다.
발광 물질은 형광 발광 물질이어도 좋고, 인광 발광 물질이어도 좋고, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도 좋고, 그 외의 발광 물질이어도 좋다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는 예를 들어 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), 및 3,10-비스[N-(다이벤조퓨란-3-일)-N-페닐아미노]나프토[2,3-b;6,7-b']비스벤조퓨란(약칭: 3,10FrA2Nbf(IV)-02) 등이 있다. 특히 1,6FLPAPrn, 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율 및 신뢰성이 우수하므로 바람직하다. 또한 이들 외의 형광 발광 물질을 사용할 수도 있다.
발광층(113)에서 발광 물질로서 인광 발광 물질을 사용하는 경우, 사용할 수 있는 재료로서는 예를 들어 트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, fac-트리스[1-(2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac))와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 착체가 있다. 이들은 청색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지는 화합물이다.
또한 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)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)]) 등의 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가진다. 또한 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 신뢰성 및 발광 효율도 매우 우수하기 때문에 특히 바람직하다.
또한 (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)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 착체, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 착체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 600nm 내지 700nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가진다. 또한 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 착체는 색도가 좋은 적색 발광이 얻어진다.
또한 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 발광 물질을 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 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) 등도 들 수 있다.
[화학식 23]
Figure pct00023
또한 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 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)으로 대표되는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 및 π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 헤테로 고리 화합물도 사용할 수 있다. 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. 이들 중에서도, 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 양호하므로 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, 인돌로카바졸 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, 보레인트렌으로 대표되는 붕소 함유 골격, 벤조나이트릴 또는 사이아노벤젠으로 대표되는 나이트릴기 또는 사이아노기를 가지는 방향족 고리, 헤테로 방향족 고리, 벤조페논으로 대표되는 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.
[화학식 24]
Figure pct00024
또한 TADF 재료는 S1 준위와 T1 준위의 차이가 작고, 역항간 교차에 의하여 에너지를 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지로 변환할 수 있는 기능을 가지는 재료이다. 그러므로 삼중항 들뜬 에너지를 미량의 열 에너지에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 업컨버트(역항간 교차)할 수 있어 단일항 들뜬 상태를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한 삼중항 들뜬 에너지를 발광으로 변환할 수 있다.
또한 2종류의 물질로 들뜬 상태를 형성하는 들뜬 복합체(엑사이플렉스, 엑시플렉스, 또는 Exciplex라고도 함)는, S1 준위와 T1 준위의 차이가 매우 작고, 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 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 단파장 측의 꼬리(tail)에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 S1 준위로 하고, 인광 스펙트럼의 단파장 측의 꼬리에서 접선을 긋고, 그 외삽선의 파장의 에너지를 T1 준위로 한 경우에 그 S1과 T1의 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.
발광층의 호스트 재료로서는 전자 수송성을 가지는 재료, 정공 수송성을 가지는 재료, 및 상기 TADF 재료 등 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 재료로서는 아민 골격 또는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물이 바람직하다. 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), 및 N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9'-스파이로바이[9H-플루오렌]-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 및 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 및 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 및 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 또는 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하며, 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다.
전자 수송성을 가지는 재료로서는 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), 및 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 화합물이 바람직하다. π전자 부족형 헤테로 방향족 고리 골격을 가지는 유기 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), 및 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 및 2,8-비스[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤조[h]퀴나졸린(약칭: 4,8mDBtP2Bqn) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 및 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이 있다. 상술한 것 중에서도 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물 또는 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하므로 바람직하다. 특히 다이아진(피리미딘 및 피라진 등) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여한다. 또한 실시형태 1에 기재된 유기 화합물은 전자 수송성을 가지는 유기 화합물이고, 발광층에서의 호스트용 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
호스트 재료로서 사용할 수 있는 TADF 재료로서는 상술한 TADF 재료를 마찬가지로 사용할 수 있다. TADF 재료를 호스트 재료로서 사용하면, TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 역항간 교차에 의하여 단일항 들뜬 에너지로 변환되고, 또한 발광 물질로 에너지 이동함으로써, 발광 디바이스의 발광 효율을 높일 수 있다. 이때 TADF 재료가 에너지 도너로서 기능하고, 발광 물질이 에너지 억셉터로서 기능한다.
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 물질로 들뜬 에너지가 원활하게 이동하여, 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지로부터 단일항 들뜬 에너지가 효율적으로 생성되기 위해서는, TADF 재료에서 캐리어 재결합이 일어나는 것이 바람직하다. 또한 TADF 재료에서 생성된 삼중항 들뜬 에너지가 형광 발광 물질의 삼중항 들뜬 에너지로 이동하지 않는 것이 바람직하다. 그러기 위하여, 형광 발광 물질은 형광 발광 물질에 포함되는 발광단(발광의 원인이 되는 골격)의 주위에 보호기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보호기로서는 π결합을 가지지 않는 치환기, 포화 탄화수소가 바람직하고, 구체적으로는 탄소수 3 이상 10 이하의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 이상 10 이하의 사이클로알킬기, 탄소수 3 이상 10 이하의 트라이알킬실릴기를 들 수 있고, 보호기를 복수로 가지는 것이 더 바람직하다. π결합을 가지지 않는 치환기는 캐리어를 수송하는 기능이 부족하기 때문에, 캐리어 수송, 캐리어 재결합에 영향을 거의 미치지 않고 TADF 재료와 형광 발광 물질의 발광단의 거리를 떨어지게 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.
형광 발광 물질을 발광 물질로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 가지는 물질로서는 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공의 주입성·수송성이 높아지기 때문에 바람직하고, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 가지는 경우에는 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고 내열성도 높아지므로 바람직하다. 따라서 호스트 재료로서 더 바람직한 것은, 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격 또는 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한 상기 정공 주입성·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격 또는 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예로서는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)바이페닐-4'-일}안트라센(약칭: FLPPA), 9-(1-나프틸)-10-[4-(2-나프틸)페닐]안트라센(약칭: αN-βNPAnth) 등을 들 수 있다. 특히 CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직하다.
또한 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있어 재결합 영역을 쉽게 제어할 수도 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 중량비는 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:19 내지 19:1로 하면 좋다. 또한 혼합된 호스트 재료에서의 전자 수송성을 가지는 재료로서, 실시형태 1에 기재된 유기 화합물을 적합하게 사용할 수 있다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료의 혼합은 공증착에 의하여 수행하여도 좋고, 미리 혼합한(프리믹스한) 시료의 증착에 의하여 수행하여도 좋다. 실시형태 1에 기재된 유기 화합물은 후자의 방법에 의한 혼합에도 적합하다.
또한 상기 혼합된 재료의 일부로서는 인광 발광 물질을 사용할 수 있다. 인광 발광 물질은, 발광 물질로서 형광 발광 물질을 사용하는 경우에 형광 발광 물질에 들뜬 에너지를 공여하는 에너지 도너로서 사용할 수 있다.
또한 이 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체로서는 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 상기 구성을 사용함으로써, 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
또한 들뜬 복합체를 형성하는 재료의 적어도 하나는 인광 발광 물질이어도 좋다. 이 경우 역항간 교차에 의하여 삼중항 들뜬 에너지를 단일항 들뜬 에너지로 효율적으로 변환할 수 있다.
들뜬 복합체를 효율적으로 형성하는 재료의 조합으로서는 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위가 전자 수송성을 가지는 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 또한 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)에서 도출할 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 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여 과도 응답의 차이를 관측하는 것에 의해서도 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 물질로서 든 것을 사용할 수 있다.
또한 전자 수송층(114)은 전계 강도[V/cm]의 제곱근이 600일 때의 전자 이동도가 1Х10-7cm2/Vs 이상 5Х10-5cm2/Vs 이하인 것이 바람직하다. 전자 수송층(114)에서의 전자의 수송성을 저하시킴으로써 발광층에 대한 전자의 주입량을 제어할 수 있어, 발광층이 전자 과다 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 또한 전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 재료와, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 단체(單體), 화합물, 혹은 착체를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 구성은, 특히 정공 주입층을 복합 재료로 형성하고, 상기 복합 재료에 사용되는 정공 수송성을 가지는 재료의 HOMO 준위가 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하로 비교적 깊은 경우에, 수명이 양호해지기 때문에 특히 바람직하다. 또한 이때 전자 수송성을 가지는 재료는 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 전자 수송성을 가지는 재료는 안트라센 골격을 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하고, 안트라센 골격과 헤테로 고리 골격의 양쪽을 포함하는 유기 화합물인 것이 더 바람직하다. 상기 헤테로 고리 골격으로서는 질소 함유 오원자 고리 골격 또는 질소 함유 육원자 고리 골격이 바람직하고, 이들 헤테로 고리 골격으로서는 피라졸 고리, 이미다졸 고리, 옥사졸 고리, 싸이아졸 고리, 피라진 고리, 피리미딘 고리, 및 피리다진 고리 등과 같이, 2개의 헤테로 원자를 고리에 포함하는 질소 함유 오원자 고리 골격 또는 질소 함유 육원자 고리 골격을 가지는 것이 특히 바람직하다. 또한 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 단체, 화합물, 혹은 착체로서는 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq) 및 8-하이드록시퀴놀리네이토-소듐(약칭: Naq) 등이 있다. 특히 1가의 금속 이온의 착체, 그 중에서도 리튬의 착체가 바람직하고, Liq가 더 바람직하다. 또한 8-하이드록시퀴놀리네이토 구조를 포함하는 경우, 그 메틸 치환체(예를 들어 2-메틸 치환체 또는 5-메틸 치환체)를 사용할 수도 있다. 또한 전자 수송층 내에서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 단체, 화합물, 혹은 착체는, 두께 방향에서 농도차(0인 경우도 포함함)가 존재하는 것이 바람직하다.
전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에는 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-하이드록시퀴놀리네이토-리튬(약칭: Liq)으로 대표되는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 혹은 이들의 화합물을 포함한 층을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속, 혹은 이들의 화합물을 포함시킨 것, 전자화물을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등이 있다.
또한 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질(바람직하게는 바이피리딘 골격을 가지는 유기 화합물)에, 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 플루오린화물을 미결정 상태가 되는 농도 이상(50wt% 이상) 포함시킨 층을 사용할 수도 있다. 상기 층은 굴절률이 낮은 층이기 때문에, 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 디바이스를 제공할 수 있다.
또한 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B) 참조). 전하 발생층(116)은 전위를 인가함으로써 상기 층의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층을 말한다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 열거한 복합 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 P형층(117)은 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극인 제 2 전극(102)에 정공이 주입되어 발광 디바이스가 동작한다. 또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 굴절률이 낮은 유기 화합물이기 때문에, P형층(117)에 사용하면 외부 양자 효율이 양호한 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
또한 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 제공되는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 수송하는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하인 것이 좋다. 또한 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계 재료, 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬으로 대표되는 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬 또는 탄산 세슘으로 대표대되는 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함))로 대표되는 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬으로 대표되는 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬, 탄산 세슘으로 대표되는 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함))을 사용할 수 있고, 이 외에도 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센으로 대표되는 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한 전자 수송성을 가지는 물질은 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는 리튬(Li), 세슘(Cs)으로 대표되는 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)으로 대표되는 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb)으로 대표되는 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 다만 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기에 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)에 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법 또는 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 졸겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한 EL층(103)의 형성 방법으로서는 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 다만 발광 영역과 전극 또는 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접하여 일어나는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 곳에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.
또한 발광층(113)과 접하는 정공 수송층 또는 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료가 가지는 밴드 갭보다 큰 밴드 갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서 복수의 발광 유닛이 적층된 구성을 가지는 발광 디바이스(적층형 소자, 탠덤형 소자라고도 함)의 형태에 대하여 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 디바이스는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스이다. 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 나타낸 EL층(103)과 거의 같은 구성을 가진다. 즉 도 1의 (C)에 나타낸 발광 디바이스는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스이고, 도 1의 (A) 또는 (B)에 나타낸 발광 디바이스는 하나의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스라고 할 수 있다. 또한 실시형태 1에 기재된 유기 화합물은 복수의 발광 유닛 중 적어도 어느 것에 포함되면 된다.
도 1의 (C)에서, 양극(501)과 음극(502) 사이에는 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 양극(501)과 음극(502)은 각각 도 1의 (A)에서의 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)에 대한 설명과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)의 구성은 같아도 좋고 상이하여도 좋다.
전하 발생층(513)은, 양극(501)과 음극(502)에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉 도 1의 (C)에서, 양극의 전위가 음극의 전위보다 높아지도록 전압이 인가된 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 도 1의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접하는 경우에는 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 할 수 있기 때문에, 이 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한 전하 발생층(513)에 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는 이 전자 주입 버퍼층(119)이 양극 측 발광 유닛의 전자 주입층으로서의 역할을 하기 때문에, 양극 측 발광 유닛에는 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
도 1의 (C)에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 디바이스에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 디바이스와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 디바이스를 실현할 수 있다. 또한 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한 각 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 디바이스 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 디바이스에서, 제 1 발광 유닛으로 적색과 녹색의 발광색을, 제 2 발광 유닛으로 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수도 있다.
또한 상술한 EL층(103), 제 1 발광 유닛(511), 제 2 발광 유닛(512), 및 전하 발생층 등의 각 층 또는 전극은 예를 들어 증착법(진공 증착법을 포함함), 액적 토출법(잉크젯법이라고도 함), 도포법, 그라비어 인쇄법으로 대표되는 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 이들은 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머, 덴드리머를 포함함), 또는 고분자 재료를 포함하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작한 발광 장치에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 또한 도 2의 (A)는 발광 장치를 나타낸 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)에서의 A-B 및 C-D를 따라 취한 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, 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 2의 (B)를 사용하여 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, 또는 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 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 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 트랜지스터로 대표되는 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 Hf로 대표되는 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.
반도체층에 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 안정화를 위하여 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막으로서는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 및 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, 및 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 구동 회로부(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 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 내지 3μm)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% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, 및 Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함한 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로서 포함한 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 코팅법으로 대표되는 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 2에서 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 사용하는 재료로서는 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금, 혹은 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% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한 제 1 전극(613), EL층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 디바이스가 형성되어 있다. 이 발광 디바이스는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스이다. 또한 화소부에는 복수의 발광 디바이스가 형성되어 있지만, 본 실시형태의 발광 장치에는, 실시형태 2에 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, 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공함으로써, 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 사용하는 재료로서는 유리 기판, 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 수지 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 2에는 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, 절연층의 노출된 측면을 덮어 제공할 수 있다.
보호막에는 물로 대표되는 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서 상기 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, 하프늄실리케이트, 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 재료, 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, 터치 패널의 상면, 측면, 및 뒷면에도 균일하고 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여, 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 디바이스를 형성하고 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러 표시를 실현한 발광 장치의 예를 나타내었다. 도 3의 (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), 및 실재(1032) 등을 도시하였다.
또한 도 3의 (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 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한 도 3의 (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 3의 (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 발광을 추출하는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치이어도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 나타내었다. 이 경우 기판(1001)으로서는 광을 통과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 디바이스의 양극을 접속하는 전극(1022)을 제작하는 단계까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 같은 식으로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮어 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 가져도 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, 음극으로 하여도 좋다. 또한 도 4와 같은 톱 이미션형 발광 장치의 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 2에서 설명한 EL층(103)과 같은 구성으로 하고, 또한 백색 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 4와 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 간에 위치하는 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B)), 블랙 매트릭스는 오버코트층(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, 상술한 복합 재료, 및 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 각 색의 파장에 맞춘 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치에는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 특성이 양호한 발광 장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는 실시형태 2에 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 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 나타내었다. 또한 도 5의 (A)는 발광 장치를 나타낸 사시도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)에서의 X-Y를 따라 취한 단면도이다. 도 5에서, 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 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치 또는 소비 전력이 낮은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치는 매트릭스상으로 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 4)
본 실시형태에서는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)에서의 e-f를 따라 취한 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치는 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 2에서의 제 1 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 2에서의 EL층(103)의 구성, 또는 발광 유닛(511, 512)과 전하 발생층(513)을 조합시킨 구성에 상당한다. 또한 이들 구성에 대해서는 앞의 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮어 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 2에서의 제 2 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 가진다. 상기 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)과 밀봉 기판(407)을 실재(405, 406)를 사용하여 고착하여 밀봉함으로써, 조명 장치가 완성된다. 실재(405, 406) 중 어느 한쪽만을 사용하여도 된다. 또한 내측의 실재(406)(도 6의 (B)에는 도시하지 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)을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치에서는 EL 소자에 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스가 사용되기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 양호하고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스이다. 따라서 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, 및 파친코기로 대표되는 대형 게임기 등이 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에서 설명한다.
도 7의 (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 2에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치는 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치, 별개의 리모트 컨트롤러(7110)로 조작할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)의 조작 키(7109)에 의하여 채널, 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 및 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 7의 (B1)에 나타낸 컴퓨터는 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한 이 컴퓨터는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 7의 (B1)의 컴퓨터는 도 7의 (B2)에 나타낸 구조를 가져도 좋다. 도 7의 (B2)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, 수납 또는 운반할 때에 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제 발생도 방지할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대 단말기의 일례를 나타낸 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 및 마이크로폰(7406) 등을 가진다. 또한 휴대 전화기는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 매트릭스상으로 배열하여 제작한 표시부(7402)를 가진다.
도 7의 (C)에 나타낸 휴대 단말기는, 표시부(7402)를 손가락 또는 터치 펜 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우 표시부(7402)를 손가락 또는 터치 펜 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째 모드는 화상 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째 모드는 문자로 대표되는 정보 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 조합된 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 센서로 대표되는 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 모드가 입력 모드로부터 표시 모드로 전환되도록 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 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 표시부에 사용하면, 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
도 8의 (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, 또는 자이로 센서 등의 각종 센서를 가진다. 또한 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 가진다.
로봇 청소기(5100)는 자주(自走)식이고, 먼지(5120)를 검지하고, 하면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡입할 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 흡입한 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 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 휴대 전자 기기(5140)로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 8의 (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 목소리 및 환경음 등을 검지하는 기능을 가진다. 또한 스피커(2104)는 음성을 발하는 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 전진(前進)할 때 진행 방향의 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 형태의 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 8의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 나타낸 도면이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 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 형태의 발광 장치는 표시부(5001) 및 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
도 9는 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예를 나타낸 것이다. 도 9에 나타낸 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)에는 실시형태 3에 기재된 조명 장치를 사용하여도 좋다.
도 10은 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예를 나타낸 것이다. 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 발광 효율이 높기 때문에, 소비 전력이 낮은 조명 장치로 할 수 있다. 또한 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 대면적화가 가능하므로, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 얇기 때문에, 박형화된 조명 장치로서 사용할 수 있다.
실시형태 2에 기재된 발광 디바이스는 자동차의 앞유리 또는 대시 보드에도 탑재될 수 있다. 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 자동차의 앞유리 또는 대시 보드에 사용하는 일 형태를 도 11에 나타내었다. 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)은 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용하여 제공된 표시 영역이다.
표시 영역(5200)과 표시 영역(5201)은 자동차의 앞유리에 제공되고, 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 실시형태 2에 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 표시이면, 자동차의 앞유리에도 시야를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한 구동을 위한 트랜지스터를 제공하는 경우에는 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터로 대표되는 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5202)은 필러 부분에 제공되고, 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스가 탑재된 표시 장치이다. 표시 영역(5202)은 차체에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한 마찬가지로, 대시 보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)은 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 차체로 가려진 시야를 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, 속도, 회전수, 주행 거리, 연료 잔량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시 항목, 레이아웃 등은 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 12의 (A), (B)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)를 나타내었다. 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)는 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 가진다. 도 12의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(5150)를 나타낸 것이다. 도 12의 (B)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기를 나타낸 것이다. 휴대 정보 단말기(5150)는 큰 표시 영역(5152)을 가짐에도 불구하고, 접으면 작고 가반성(可搬性)이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)에 의하여 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 신축 가능한 부재와 복수의 지지 부재로 구성되어 있고, 접을 때는 신축 가능한 부재가 신장되고, 굴곡부(5153)는 2mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상의 곡률 반경을 가지도록 접힌다.
또한 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
또한 도 13의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 나타내었다. 도 13의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 13의 (B)는 펼친 상태에서 접은 상태로, 또는 접은 상태에서 펼친 상태로 변화하는 도중의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 도 13의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 나타낸 것이다. 휴대 정보 단말기(9310)는, 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성이 높다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한 표시 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 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다.
또한 본 실시형태에 기재되는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 4에 기재된 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 화합물은 유기 박막 태양 전지(OPV) 또는 유기광 다이오드(OPD) 등 광전 변환 소자에 사용할 수 있다. 더 구체적으로는 캐리어 수송성을 가지기 때문에, 캐리어 수송층, 캐리어 주입층에 사용할 수 있다. 또한 도너성 물질과의 혼합막을 사용함으로써 전하 발생층으로서 사용할 수 있다. 또한 광 여기되기 때문에 발전층이나 활성층으로서 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 2에 기재된 발광 디바이스를 사용함으로써, 소비 전력이 낮은 전자 기기를 얻을 수 있다.
(실시예 1)
<<합성예 1>>
본 합성예에서는 실시형태 1에서 구조식(100)으로 나타내어진 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: DBTPIPt-II)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. DBTPIPt-II의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 25]
Figure pct00025
<단계 1; 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: DBTPIPt-II)의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 3-브로모이미다조[1,2-f]페난트리딘 0.80g(2.7mmol), 4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐보론산 1.2g(4.0mmol), 탄산 포타슘 1.1g(7.6mmol), 톨루엔 27mL, 에탄올 3mL, 물 3mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기시키고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.12g(0.10mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 6시간 동안 교반하고, 그 후에 100℃에서 11시간 동안 환류하였다. 환류 후, 이 혼합물에 물을 첨가하여 수성층과 유기층을 분리하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합치고, 포화 탄산 수소 소듐 수용액, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 알루미나 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=50:1)에 의하여 정제하여 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질에 메탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고, 석출한 고체를 회수한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 1.0g, 수율 79%로 얻었다. 얻어진 백색 분말 1.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 압력 3.2Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min, 260℃의 조건에서 14시간 가열하여 승화 정제하였다. 승화 정제 후 백색 고체를 0.89g, 회수율 87%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 26]
Figure pct00026
상기 단계 1에서 얻어진 백색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 또한 1H-NMR 차트를 도 14의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 유기 화합물인 DBTPIPt-II가 얻어진 것을 알 수 있었다.
Figure pct00027
다음으로 DBTPIPt-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 15에 나타내었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 16에 나타내었다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액 상태의 흡수 스펙트럼은, 용매만을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을, DBTPIPt-II의 용액을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼은, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을, 석영 기판 위에 성막한 DBTPIPt-II의 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 15에서, DBTPIPt-II의 톨루엔 용액은 333nm, 292nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 415nm(여기 파장 338nm)이었다. 또한 도 16에서, DBTPIPt-II의 박막은 340nm, 295nm, 242nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 412nm, 424nm 부근(여기 파장 340nm)이었다. 이 결과, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 DBTPIPt-II는 발광 물질 및 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트 수송 재료로서도 유효하게 이용할 수 있 것을 알 수 있었다.
또한 DBTPIPt-II 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고 변화가 작으며 양호한 막질인 것을 알 수 있었다.
다음으로 DBTPIPt-II의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법은 다음과 같다.
측정 장치로서는 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. CV 측정을 수행할 때 사용되는 용액은 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하여, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수 용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 또한 측정은 실온(20℃ 이상 25℃ 이하)에서 수행하였다. 또한 CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. Ea는 산화-환원파의 중간 전위로 하고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위로 하였다. 여기서, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea, LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 식으로부터 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 각각 산출할 수 있다.
또한 CV 측정을 100번 반복적으로 수행하고, 100번째 사이클의 측정에서의 산화-환원파와, 첫 번째 사이클의 측정에서의 산화-환원파를 비교하여 화합물의 전기적 안정성을 조사하였다.
산화 전위 Ea[V]의 측정 결과로부터, DBTPIPt-II의 HOMO 준위는 -5.89eV인 것을 알 수 있었다. 또한 환원 전위 Ec[V]의 측정 결과로부터, DBTPIPt-II의 LUMO 준위는 -2.35eV인 것을 알 수 있었다. 또한 산화-환원파의 반복 측정에서는, Ea 측정에서 89%의 피크 강도를 유지하였기 때문에, DBTPIPt-II는 산화에 대한 내성이 매우 양호한 것이 확인되었다.
(실시예 2)
<<합성예 2>>
본 합성예에서는 실시형태 1에서 구조식(135)으로 나타내어진 3-[4-(카바졸-9-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: CzPIPt)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. CzPIPt의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 27]
Figure pct00028
<단계 1; 3-[4-(카바졸-9-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: CzPIPt)의 합성>
200mL의 3구 플라스크에 3-브로모이미다조[1,2-f]페난트리딘 0.80g(2.7mmol), 4-(카바졸-9-일)페닐보론산 1.3g(4.4mmol), 탄산 포타슘 1.0g(7.5mmol), 톨루엔 30mL, 에탄올 3mL, 물 3mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.17g(0.15mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 9시간 동안 교반한 후, 100℃에서 6시간 동안 환류하였다. 환류 후, 이 혼합물에 물을 첨가하여 수성층과 유기층을 분리하고, 수성층에 대하여 톨루엔으로 추출을 수행하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합치고 포화 탄산 수소 소듐 수용액, 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=20:1) 및 알루미나 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=50:1)에 의하여 정제하여 고체를 얻었다. 톨루엔을 사용하여 이 고체를 재결정화시킨 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 0.86g, 수율 69%로 얻었다. 얻어진 백색 분말 0.85g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 압력 3.0Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min, 260℃의 조건에서 16시간 동안 승화 정제하였다. 승화 정제 후 백색 고체를 0.77g, 회수율 91%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 28]
Figure pct00029
상기 단계 1에서 얻어진 백색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 또한 1H-NMR 차트를 도 17의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 유기 화합물인 CzPIPt가 얻어진 것을 알 수 있었다.
Figure pct00030
다음으로 CzPIPt의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 19에 나타내었다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액 상태의 흡수 스펙트럼은, 용매만을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을, CzPIPt의 용액을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼은, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을, 석영 기판 위에 성막한 CzPIPt의 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 18에서, CzPIPt의 톨루엔 용액은 340nm, 327nm, 294nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 416nm(여기 파장 342nm)이었다. 또한 도 19에서, CzPIPt의 박막은 344nm, 331nm, 297nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 425nm 부근(여기 파장 343nm)이었다. 이 결과, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 CzPIPt는 발광 물질 및 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트 수송 재료로서 유효하게 이용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한 CzPIPt 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고 변화가 작으며 양호한 막질인 것을 알 수 있었다.
다음으로 CzPIPt의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법에 대해서는 합성예 1에서 설명하였으므로, 반복되는 기재는 생략한다.
이 결과로부터, 산화 전위 Ea[V]의 측정에 의하여 CzPIPt의 HOMO 준위는 -5.89eV인 것, 환원 전위 Ec[V]의 측정에 의하여 CzPIPt의 LUMO 준위는 -2.30eV인 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
<<합성예 3>>
본 합성예에서는 실시형태 1에서 구조식(165)으로 나타내어진 3-(1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘-3-일)트라이페닐아민(약칭: mDPhATPt)의 합성 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. mDPhATPt의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 29]
Figure pct00031
<단계 1; 3-(1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘-3-일)트라이페닐아민(약칭: mDPhATPt)의 합성>
100mL의 3구 플라스크에 3-(3-브로모페닐)-1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘 1.5g(3.9mmol), 다이페닐아민 0.67g(4.0mmol), 아이오딘화 구리(I) 0.14g(0.74mmol), 18-크라운-6-에터 0.14g(0.52mmol), 탄산 포타슘 1.1g(8.2mmol), 1,3-다이메틸-3,4,5,6-테트라하이드로-2(1H)-피리미딘온(약칭: DMPU) 3mL를 넣었다. 이 혼합물을 질소 기류하, 180℃에서 17시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물을 실온까지 강온(降溫)하고, 클로로폼을 첨가하였다. 이 혼합물을 물, 포화 탄산 수소 소듐 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 유상 물질을 얻었다. 얻어진 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:아세트산 에틸=10:1)에 의하여 정제하였다. 이 고체에 메탄올을 첨가하고 초음파를 조사하고 고체를 회수하였다. 톨루엔을 사용하여 얻어진 고체를 재결정화시킨 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 0.79g, 수율 43%로 얻었다.
얻어진 담황색 분말 0.77g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 압력 3.2Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min, 240℃의 조건에서 16시간 동안 가열하여 승화 정제하였다. 승화 정제 후 담황색 분말을 0.63g, 회수율 82%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 30]
Figure pct00032
상기 단계 1에서 얻어진 담황색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 아래에 나타낸다. 또한 1H-NMR 차트를 도 20의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 유기 화합물인 mDPhATPt가 얻어진 것을 알 수 있었다.
Figure pct00033
다음으로 mDPhATPt의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 21에 나타내었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 22에 나타내었다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액 상태의 흡수 스펙트럼은, 용매만을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을, mDPhATPt의 용액을 석영 셀에 넣어 측정한 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼은, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을, 석영 기판 위에 성막한 mDPhATPt의 흡수 스펙트럼에서 뺌으로써 얻었다. 또한 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 21에서, mDPhATPt의 톨루엔 용액은 301nm, 282nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 415nm 부근(여기 파장 306nm)이었다. 또한 도 22에서, mDPhATPt의 박막은 304nm, 281nm, 258nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 418nm 부근(여기 파장 307nm)에 보였다. 이 결과, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 mDPhATPt는 발광 물질 및 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트 수송 재료로서 유효하게 이용할 수 있 것을 알 수 있었다.
또한 mDPhATPt 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고 형태 변화가 작으며 양호한 막질인 것을 알 수 있었다.
mDPhATPt의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법에 대해서는 합성예 1에서 설명하였으므로, 반복되는 기재는 생략한다.
산화 전위 Ea[V]의 측정 결과로부터, mDPhATPt의 HOMO 준위는 -5.62eV인 것을 알 수 있었다. 또한 환원 전위 Ec[V]의 측정 결과로부터, mDPhATPt의 LUMO 준위는 -2.36eV인 것을 알 수 있었다. 또한 산화-환원파의 반복 측정에서는, Ea 측정에서 91%의 피크 강도를 유지하였기 때문에, mDPhATPt는 산화에 대한 내성이 매우 양호한 것이 확인되었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1 및 비교예인 비교 발광 디바이스 1에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 31]
Figure pct00034
(발광 디바이스 1의 제작 방법)
먼저, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 1×10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 제 1 전극(101) 위에 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4'-다이(카바졸-9-일)바이페닐(약칭: CBP)과 몰리브데넘 산화물을 중량비 4:2(=CBP:몰리브데넘 산화물)로 막 두께 60nm가 되도록 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(111) 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 1,3-비스(카바졸-9-일)벤젠(약칭: mCP)을 막 두께 20nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, mCP와 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 트리스[3-(4-플루오로페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrFptz)3])을 중량비 1:0.08(=mCP:[Ir(iPrFptz)3])로 막 두께 10nm가 되도록 공증착하여 제 1 발광층을 형성한 후, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 3-[4-(카바졸-9-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: CzPIPt)과 [Ir(iPrFptz)3]을 중량비 1:0.08(=CzPIPt:[Ir(iPrFptz)3])로 막 두께 20nm가 되도록 공증착하여 제 2 발광층을 형성하고, 그 후 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: DBTPIPt-II)과 [Ir(iPrFptz)3]을 중량비 1:0.08(=DBTPIPt-II:[Ir(iPrFptz)3])로 막 두께 10nm가 되도록 공증착하여 제 3 발광층을 형성함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착함으로써 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예의 발광 디바이스 1을 제작하였다.
(발광 디바이스 2의 제작 방법)
발광 디바이스 2는 발광 디바이스 1에서의 CzPIPt를 DBTPIPt-II로 변경한 것 이외에는 발광 디바이스 1과 같은 식으로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 1의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 1은 발광 디바이스 1에서의 CzPIPt를 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 3-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘(약칭: CzTPt)으로 변경하고, DBTPIPt-II를 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘(약칭: DBTTPt-II)으로 변경한 것 이외에는 발광 디바이스 1과 같은 식으로 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 2의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 2는 발광 디바이스 2에서의 DBTPIPt-II를 DBTTPt-II로 변경한 것 이외에는 발광 디바이스 2와 같은 식으로 제작하였다.
상기 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 적층 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 1]
Figure pct00035
이들 발광 디바이스를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간의 열처리)을 수행한 후, 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2의 휘도-전류 밀도 특성을 도 23에, 전류 효율-휘도 특성을 도 24에, 휘도-전압 특성을 도 25에, 전류-전압 특성을 도 26에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 27에, 발광 스펙트럼을 도 28에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 1의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 2에 나타낸다. 휘도 및 CIE 색도의 측정에는 색채 휘도계(Topcon Technohouse Corporation 제조, BM-5A)를 사용하고, 발광 스펙트럼의 측정에는 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, PMA-11)를 사용하였다. 또한 각 발광 디바이스의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
[표 2]
Figure pct00036
도 28로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1, 발광 디바이스 2, 비교 발광 디바이스 1, 및 비교 발광 디바이스 2에서는, 청색 인광 도펀트인 [Ir(iPrFptz)3] 유래의 발광이 얻어진 것을 알 수 있다. 또한 도 27로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2는 외부 양자 효율이 양호한 것을 알 수 있었다. 즉 본 발명의 일 형태의 CzPIPt 및 DBTPIPt-II는 청색 인광 소자의 발광층의 호스트용 재료로서 적합하고, 특히 CzPIPt가 양호한 것을 알 수 있었다. 그러므로 CzPIPt 및 DBTPIPt-II는 청색 인광 재료의 호스트로서 사용할 수 있는 높은 T1 준위를 가지는 유기 화합물인 것을 알 수 있었다. 또는 도 26으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2는 충분히 낮은 구동 전압으로 구동할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한 초기 휘도 300cd/m2, 일정한 전류 밀도의 조건에서 구동 시간에 따른 휘도 변화를 도 29에 나타내었다. 도 29에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스인 발광 디바이스 1 및 발광 디바이스 2는 수명이 양호한 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 한편, 초기 특성에서 양호한 특성을 나타낸 비교 발광 디바이스 1은 휘도 저하가 빠르고 수명이 짧은 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 3 및 비교예인 비교 발광 디바이스 3에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 32]
Figure pct00037
(발광 디바이스 3의 제작 방법)
먼저, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 1×10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 제 1 전극(101) 위에 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4'-다이(카바졸-9-일)바이페닐(약칭: CBP)과 몰리브데넘 산화물을 중량비 4:2(=CBP:몰리브데넘 산화물)로 막 두께 60nm가 되도록 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(111) 위에 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 막 두께 30nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 3-(1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘-3-일)트라이페닐아민(약칭: mDPhATPt)과 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 중량비 1:0.08(=mDPhATPt:[Ir(ppy)3])로 막 두께 30nm가 되도록 공증착함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘(약칭: DBTTPt-II)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 제 1 전자 수송층을 형성한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 제 2 전자 수송층을 형성함으로써 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예의 발광 디바이스 3을 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 3의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 3은 발광 디바이스 3에서의 mDPhATPt를 상기 구조식(xii)으로 나타내어지는 3-[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]-1,2,4-트라이아졸로[4,3-f]페난트리딘(약칭: mCzTPt)으로 변경한 것 이외에는 발광 디바이스 3과 같은 식으로 제작하였다.
상기 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 적층 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 3]
Figure pct00038
상기 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3을, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간의 열처리)을 수행한 후, 이들 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 1 및 비교 발광 디바이스 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 30에, 전류 효율-휘도 특성을 도 31에, 휘도-전압 특성을 도 32에, 전류-전압 특성을 도 33에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 34에, 휘도-전력 효율 특성을 도 35에, 발광 스펙트럼을 도 36에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 4에 나타낸다. 휘도 및 CIE 색도의 측정에는 색채 휘도계(Topcon Technohouse Corporation 제조, BM-5A)를 사용하고, 발광 스펙트럼의 측정에는 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, PMA-11)를 사용하였다. 또한 각 발광 디바이스의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
[표 4]
Figure pct00039
도 36으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 3 및 비교 발광 디바이스 3에서는 녹색 인광 도펀트인 [Ir(ppy)3] 유래의 발광이 얻어진 것을 알 수 있다. 또한 도 31, 도 34, 도 35로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 3은 비교 발광 디바이스 3보다 전류 효율, 외부 양자 효율, 및 전력 효율이 양호한 EL 디바이스인 것을 알 수 있었다. 또한 도 33으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 3은 구동 전압이 낮고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 일 형태의 mDPhATPt는 녹색 인광 소자의 발광층의 호스트용 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다. 그러므로 mDPhATPt는 녹색 인광 재료의 호스트로서 사용할 수 있는 높은 T1 준위를 가지는 유기 화합물인 것을 알 수 있었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4 및 비교예인 비교 발광 디바이스 4에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 33]
Figure pct00040
(발광 디바이스 4의 제작 방법)
먼저, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 1×10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 제 1 전극(101) 위에 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)과 몰리브데넘 산화물을 중량비 4:2(=BPAFLP:몰리브데넘 산화물)로 막 두께 50nm가 되도록 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(111) 위에 BPAFLP를 막 두께 20nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 3-[4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: DBTPIPt-II)과 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 중량비 1:0.06(=DBTPIPt-II:[Ir(ppy)3])으로 막 두께 30nm가 되도록 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 DBTPIPt-II를 막 두께 30nm가 되도록 증착하여 제 1 전자 수송층을 형성한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 제 2 전자 수송층을 형성함으로써 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예의 발광 디바이스 4를 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 4의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 4는 발광 디바이스 4와 동일한 인광 도펀트를 사용한 발광 디바이스이다. 비교 발광 디바이스 4는 발광 디바이스 4의 정공 주입층에서의 BPAFLP를 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 4,4-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP)로, 정공 수송층에서의 BPAFLP를 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)로, 발광층에서의 DBTPIPt-II를 상기 구조식(xiv)으로 나타내어지는 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: 7mDBTPIPt-II)으로, 전자 수송층에서의 DBTPIPt-II를 상기 구조식(xv)으로 나타내어지는 N-페닐-2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)로 각각 변경하여 제작하였다. 또한 정공 주입층(111), 발광층(113), 및 제 2 전자 수송층의 막 두께는 각각 60nm, 40nm, 및 20nm로 하였다. 비교 발광 디바이스 4에서의 기타 재료 및 막 두께는 발광 디바이스 4와 동일하다.
상기 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 적층 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 5]
Figure pct00041
상기 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간의 열처리)을 수행한 후, 이들 발광 디바이스의 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 휘도-전류 밀도 특성을 도 37에, 전류 효율-휘도 특성을 도 38에, 휘도-전압 특성을 도 39에, 전류-전압 특성을 도 40에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 41에, 휘도-전력 효율 특성을 도 42에, 발광 스펙트럼을 도 43에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 6에 나타낸다. 휘도 및 CIE 색도의 측정에는 색채 휘도계(Topcon Technohouse Corporation 제조, BM-5A)를 사용하고, 발광 스펙트럼의 측정에는 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, PMA-11)를 사용하였다. 또한 각 발광 디바이스의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
[표 6]
Figure pct00042
도 43으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4 및 비교 발광 디바이스 4에서는 녹색 인광 도펀트인 [Ir(ppy)3] 유래의 발광이 얻어진 것을 알 수 있다. 또한 도 38, 도 41, 도 42로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4는 비교 발광 디바이스 4보다 전류 효율, 외부 양자 효율, 및 전력 효율이 양호한 EL 디바이스인 것을 알 수 있었다. 또한 도 40으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 4는 구동 전압이 낮고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 일 형태의 DBTPIPt-II는 녹색 인광 소자의 발광층의 호스트용 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다. 그러므로 DBTPIPt-II는 녹색 인광 재료의 호스트로서 사용할 수 있는 높은 T1 준위를 가지는 유기 화합물인 것을 알 수 있었다. 이것은 7mDBTPIPt-II와 같이 4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘 골격의 7위치에 치환기를 가지는 것보다, DBTPIPt-II와 같이 3위치에 치환기를 가지는 것이 T1 준위가 더 높고, 파장이 더 짧은 인광 도펀트를 여기시킬 수 있어 효율이 높아진다는 것을 시사한다. 또한 DBTPIPt-II는 전자 수송층으로서 사용하면, 전자 수송성이 높기 때문에 구동 전압을 낮게 할 수 있어 적합한 것을 알 수 있었다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 실시형태에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 5 및 비교예인 비교 발광 디바이스 5에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 34]
Figure pct00043
(발광 디바이스 5의 제작 방법)
먼저, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 디바이스를 형성하기 위한 전처리로서 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 1×10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서, 170℃에서 30분간의 진공 소성을 수행한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽을 향하도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 제 1 전극(101) 위에 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)과 몰리브데넘 산화물을 중량비 2:1(=BPAFLP:몰리브데넘 산화물)로 막 두께 50nm가 되도록 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로 정공 주입층(111) 위에 BPAFLP를 막 두께 20nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 3-[4-(카바졸-9-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: CzPIPt)과, 상기 구조식(xvi)으로 나타내어지는 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP)과, 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 중량비 1:0.3:0.06(=CzPIPt:PCBA1BP:[Ir(ppy)3])으로 막 두께 20nm가 되도록 공증착하여 제 1 발광층을 형성한 후, CzPIPt와 [Ir(ppy)3]을 중량비 1:0.06(=CzPIPt:[Ir(ppy)3])으로 공증착하여 제 2 발광층을 형성함으로써 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 CzPIPt를 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 제 1 전자 수송층을 형성한 다음, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 제 2 전자 수송층을 형성함으로써 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 막 두께 200nm가 되도록 증착하여 제 2 전극(102)을 형성함으로써, 본 실시예의 발광 디바이스 5를 제작하였다.
(비교 발광 디바이스 5의 제작 방법)
비교 발광 디바이스 5는 발광 디바이스 5와 동일한 인광 도펀트를 사용한 발광 디바이스이다. 비교 발광 디바이스 5는 발광 디바이스 5의 정공 주입층에서의 BPAFLP를 상기 구조식(xvii)으로 나타내어지는 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II)으로, 정공 수송층에 사용된 BPAFLP 및 제 1 발광층에 사용된 PCBA1BP를 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP)로, 발광층 및 제 1 전자 수송층에 사용된 CzPIPt를 상기 구조식(xviii)으로 나타내어지는 2-[3-(카바졸-9-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘(약칭: 2mCzPIPt)으로 각각 변경하여 제작하였다. 또한 정공 주입층(111)의 막 두께는 60nm, 제 1 전자 수송층의 막 두께는 10nm로 하였다. 비교 발광 디바이스 5에서의 기타 재료 및 막 두께는 발광 디바이스 5와 동일하다.
상기 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 적층 구조를 이하의 표에 정리하였다.
[표 7]
Figure pct00044
상기 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5를, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리, 80℃에서 1시간의 열처리)을 수행한 후, 초기 특성을 측정하였다.
발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 휘도-전류 밀도 특성을 도 44에, 전류 효율-휘도 특성을 도 45에, 휘도-전압 특성을 도 46에, 전류-전압 특성을 도 47에, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 48에, 휘도-전력 효율 특성을 도 49에, 발광 스펙트럼을 도 50에 나타내었다. 또한 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 8에 나타낸다. 휘도 및 CIE 색도의 측정에는 색채 휘도계(Topcon Technohouse Corporation 제조, BM-5A)를 사용하고, 발광 스펙트럼의 측정에는 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, PMA-11)를 사용하였다. 또한 각 발광 디바이스의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
[표 8]
Figure pct00045
도 50으로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 5 및 비교 발광 디바이스 5에서는 녹색 인광 도펀트인 [Ir(ppy)3] 유래의 발광이 얻어진 것을 알 수 있다. 도 45, 도 48, 도 49로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 5는 비교 발광 디바이스 5보다 전류 효율, 외부 양자 효율, 및 전력 효율이 양호한 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 또한 도 47로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 디바이스 5는 구동 전압이 낮고 소비 전력이 낮은 발광 디바이스인 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 일 형태의 CzPIPt는 녹색 인광 소자의 발광층의 호스트용 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다. 그러므로 CzPIPt는 녹색 인광 재료의 호스트로서 사용할 수 있는 높은 T1 준위를 가지는 유기 화합물인 것을 알 수 있었다. 이것은 2mCzPIPt와 같이 4-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]이미다조[1,2-f]페난트리딘 골격의 2위치에 치환기를 가지는 것보다, CzPIPt와 같이 3위치에 치환기를 가지는 것이 T1 준위가 더 높고, 파장이 더 짧은 인광 도펀트를 여기시킬 수 있어 효율이 높아진다는 것을 시사한다. 또한 CzPIPt는 전자 수송층을 구성하는 재료로서 사용하면, 전자 수송성이 높기 때문에 구동 전압을 낮게 할 수 있어 적합한 것을 알 수 있었다.
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 116: 전하 발생층, 117: P형층, 118: 전자 릴레이층, 119: 전자 주입 버퍼층, 400: 기판, 401: 제 1 전극, 403: EL층, 404: 제 2 전극, 405: 실재, 406: 실재, 407: 밀봉 기판, 412: 패드, 420: IC칩, 501: 양극, 502: 음극, 511: 제 1 발광 유닛, 512: 제 2 발광 유닛, 513: 전하 발생층, 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 602: 화소부, 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 604: 밀봉 기판, 605: 실재, 607: 공간, 608: 배선, 609: FPC(flexible printed circuit), 610: 소자 기판, 611: 스위칭용 FET, 612: 전류 제어용 FET, 613: 제 1 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 제 2 전극, 618: 발광 디바이스, 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: 제 1 층간 절연막, 1021: 제 2 층간 절연막, 1022: 전극, 1024W: 제 1 전극, 1024R: 제 1 전극, 1024G: 제 1 전극, 1024B: 제 1 전극, 1025: 격벽, 1028: EL층, 1029: 제 2 전극, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실재, 1033: 투명한 기재, 1034R: 적색 착색층, 1034G: 녹색 착색층, 1034B: 청색 착색층, 1035: 블랙 매트릭스, 1036: 오버코트층, 1037: 제 3 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2001: 하우징, 2002: 광원, 2100: 로봇, 2110: 연산 장치, 2101: 조도 센서, 2102: 마이크로폰, 2103: 상부 카메라, 2104: 스피커, 2105: 디스플레이, 2106: 하부 카메라, 2107: 장애물 센서, 2108: 이동 기구, 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, 5150: 휴대 정보 단말기, 5151: 하우징, 5152: 표시 영역, 5153: 굴곡부, 5120: 먼지, 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: 제 2 표시부, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시 패널, 9313: 힌지, 9315: 하우징

Claims (16)

  1. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    [화학식 1]
    Figure pct00046

    (다만 상기 일반식(G1)에서, X는 질소, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소를 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R8은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한 A는 X가 질소인 경우에 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기를 나타내고, X가 탄소인 경우에는 치환 또는 비치환된 다이아릴아미노기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 다이벤조싸이오페닐기, 및 치환 또는 비치환된 다이벤조퓨란일기 중 어느 것을 나타낸다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R8이 수소인, 유기 화합물.
  3. 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    [화학식 2]
    Figure pct00047

    (다만 상기 일반식(G2)에서, Z는 산소 또는 황을 나타내고, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R16은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다)
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R16이 수소인, 유기 화합물.
  5. 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    [화학식 3]
    Figure pct00048

    (다만 상기 일반식(G3)에서, Ar는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 12의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 R1 내지 R9 및 R20 내지 R27은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 탄소수 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 탄소수 7의 고리상 알킬기, 및 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 탄소수 13의 아릴기 중 어느 것을 나타낸다)
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R9 및 R20 내지 R27이 수소인, 유기 화합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ar가 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-13) 중 어느 것인, 유기 화합물.
    [화학식 4]
    Figure pct00049
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 Ar가 상기 구조식(Ar-1)인, 유기 화합물.
  9. 하기 구조식(100)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    [화학식 5]
    Figure pct00050
  10. 하기 구조식(135)으로 나타내어지는 유기 화합물.
    [화학식 6]
    Figure pct00051
  11. 발광 디바이스의 캐리어 수송층용 재료로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스의 캐리어 수송층용 재료.
  12. 발광 디바이스의 호스트용 재료로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스의 호스트용 재료.
  13. 발광 디바이스로서,
    양극과,
    음극과,
    상기 양극과 상기 음극 사이에 위치하는 EL층을 가지고,
    상기 EL층은 발광층을 가지고,
    상기 발광층은 발광 재료와 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 발광 디바이스.
  14. 전자 기기로서,
    제 13 항에 기재된 발광 디바이스와,
    센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는, 전자 기기.
  15. 발광 장치로서,
    제 13 항에 기재된 발광 디바이스와,
    트랜지스터 또는 기판을 가지는, 발광 장치.
  16. 조명 장치로서,
    제 13 항에 기재된 발광 디바이스와,
    하우징을 가지는, 조명 장치.
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