KR20230169448A - 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

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KR20230169448A
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하루에 오사카
사토시 세오
츠네노리 스즈키
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규 화합물을 제공한다. 또한, 발광 효율, 소자 수명이 양호한 발광 소자를 제공한다. 다이벤조카바졸 골격 및 2개의 아민 골격을 가지는 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물이다. 일반식(G0) 중에서 A는 치환 또는 비치환된 다이벤조 카바졸 골격을 나타낸다. 다이벤조카바졸 골격과 아민 골격은 아릴렌기를 통하여 결합되어도 좋고, 아릴렌기를 통하지 않고 결합되어도 좋다. 또한 상기 화합물을 가지는 발광 소자를 제공한다.

Description

유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 {ORGANIC COMPOUND, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, AND LIGHTING APPARATUS}
본 발명의 일 형태는 신규 유기 화합물에 관한 것이다. 특히 다이벤조카바졸 골격 및 다이아민 골격을 가지는 유기 화합물에 관한 것이다. 또는 상기 유기 화합물을 포함하는 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명은 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 형태는 반도체 장치, 발광 장치, 표시 장치, 조명 장치, 발광 소자, 및 이들의 제작 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 형태는 다이벤조카바졸 골격 및 다이아민 골격을 가지는 유기 화합물의 신규 합성 방법에 관한 것이다. 그러므로 본 명세서에서 개시(開示)하는 본 발명의 일 형태로서 더 구체적으로는 상기 유기 화합물을 포함하는 발광 소자, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치의 제작 방법을 일례로서 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 소자(유기 EL 소자)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 소자는 일반적으로, 한 쌍의 전극 사이에 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)을 끼운 구성을 가진다. 이 소자에 전압을 인가하여, 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 소자는 자발광형이므로 디스플레이의 화소로서 사용하면 시인성이 높고 백라이트가 필요 없다는 등의 이점이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이와 같은 발광 소자를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한, 이들 발광 소자는 발광층을 이차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에 면상으로 발광을 얻을 수 있다. 이것은 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원, 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이다. 또한 유기 화합물로부터의 발광은 재료 선택에 따라 자외광을 포함하지 않는 발광으로 할 수 있으므로 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 유기 EL 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하므로 더 양호한 효율, 소자 수명을 가지는 발광 소자를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다. 상술한 디스플레이이나 조명 장치에는 백색광이 요구되기 때문에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색이 혼합된다. 여기서, 현상의 청색 인광 재료는 색 순도나 신뢰성이 불충분하므로, 청색에는 형광 재료가 사용된다. 그러므로, 색 순도가 높고, 신뢰성, 발광 효율이 양호한 청색 형광 재료의 개발이 활발히 진행되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2).
일본 공개특허공보 특개2012-77069호 일본 공개특허공보 특개2002-193952호
전자 기기나 조명 장치의 고성능화에 대한 요구에 따라, 발광 소자에는 다양한 특성이 요구되고 있고, 특히 색 순도가 높은 청색 형광 재료가 요망되고 있다. 또한, 발광 소자에 사용되는 재료에는 발광 효율 및 신뢰성이 양호한 것이 요구되고 있다.
그러므로 본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 특히 신규 청색 형광을 발하는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 신규 방향족 아민 골격을 가지는 유기 화합물을 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 색 순도가 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
또는 본 발명의 다른 일 형태는 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 과제로 한다. 또는 본 발명의 다른 일 형태는 소비전력이 작은 발광 소자, 발광 장치, 및 전자 기기를 각각 제공하는 것을 과제로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 반드시 해결할 필요는 없다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 1]
일반식(G0) 중, A는 치환 또는 비치환된 다이벤조카바졸 골격을 나타내고, Ar1은 다이벤조카바졸 골격의 N위치에서 결합되고, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수(整數)를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다.
상기 구성에서, 다이벤조카바졸 골격이 다이벤조[c,g]카바졸 골격인 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에서, 다이벤조카바졸 골격이 가지는 2개의 나프탈렌 골격 중 어느 한쪽에 Ar3이 결합되고, 다른 쪽의 나프탈렌 골격에 Ar4가 결합되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 2]
일반식(G1) 중, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R1 내지 R6 중 어느 하나는 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 치환기이고, R7 내지 R12 중 어느 하나는 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 치환기이고, 그 외의 R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
[화학식 3]
일반식(G1-1) 및 일반식(G1-2) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar5 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 4]
일반식(G2) 중, Ar1, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 5]
일반식(G3) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
상기 구성에서, b 및 c가 각각 0인 것이 바람직하다.
상기 구성에서, Ar9 및 Ar11은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 트라이페닐기, 플루오렌일기, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 벤조플루오렌일기, 벤조카바졸릴기, 나프토벤조싸이오페닐기, 나프토벤조퓨란일기, 다이벤조플루오렌일기, 다이벤조카바졸릴기, 다이나프토싸이오페닐기, 다이나프토퓨란일기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 구성에서, Ar10 및 Ar12는 각각 독립적으로, 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7)으로 나타내어지는 치환기 중 어느 하나인 유기 화합물.
[화학식 6]
일반식(Ht-3) 및 일반식(Ht-4) 중, X는 산소 또는 황을 나타내고, 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7) 중, R16 내지 R21 중 어느 하나, R22 내지 R31 중 어느 하나, R32 내지 R39 중 어느 하나, R40 내지 R48 중 어느 하나, R49 내지 R57 중 어느 하나, R58 내지 R67 중 어느 하나, 및 R68 내지 R77 중 어느 하나가 각각 Ar5 또는 Ar8과의 단결합을 나타내고, 그 외의 R16 내지 R85는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 구조식(100) 내지 구조식(105) 및 구조식(168)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 7]
[화학식 8]
또한 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성에 기재된 유기 화합물을 포함하는 전자 디바이스이다.
상기 구성에서, 상기 발광 소자가 상기 각 구성에 기재된 유기 화합물에서 유래하는 발광을 나타내는 것이 바람직하다.
또한 상기 각 구성에서의 발광 소자는 양극과 음극 사이에 EL층을 가진다. 또한 EL층은 적어도 발광층을 가지는 것이 바람직하다. 또한 EL층은 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층이나 다른 기능층을 포함하여도 좋다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 각 구성의 발광 소자와, 컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 가지는 표시 장치이다. 또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 장치와, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다. 또한 본 발명의 다른 일 형태는 상기 각 구성의 발광 소자와, 하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 가지는 조명 장치이다. 또한 본 발명의 일 형태는 발광 소자를 가지는 발광 장치뿐만 아니라, 발광 장치를 가지는 전자 기기도 그 범주에 포함된다. 따라서, 본 명세서 중에서의 발광 장치란 화상 표시 디바이스 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한 발광 소자에 커넥터, 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit), TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 표시 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 제공된 표시 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 표시 모듈도 본 발명의 일 형태이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 특히 신규 청색 형광을 발하는 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에서는 신규 방향족 아민 골격을 가지는 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 색 순도가 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는 본 발명의 다른 일 형태에 의하여, 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 다른 일 형태에 의하여, 소비전력이 작은 발광 소자, 발광 장치, 및 전자 기기를 각각 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하지 않는다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 개략도 및 발광층에 따른 에너지 준위의 상관을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 본 발명의 일 형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 본 발명의 일 형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 전자 기기를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일 형태에 따른 조명 장치를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 형태에 따른 조명 장치를 도시한 도면.
도 12는 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 13은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 14는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 15는 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 16은 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 17은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 18은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 19는 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 20은 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 21은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 22는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 23은 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 24는 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 25는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 26은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 27은 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 28은 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 29는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 30은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 31은 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 32는 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 33은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 34는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 35는 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 36은 실시예에 따른 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 37은 실시예에 따른 발광 소자의 전류 밀도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 38은 실시예에 따른 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 39는 실시예에 따른 발광 소자의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 40은 실시예에 따른 발광 소자의 신뢰성 시험 결과를 설명하는 도면.
도 41은 실시예에 따른 발광 소자의 전류 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 42는 실시예에 따른 발광 소자의 전류 밀도-전압 특성을 설명하는 도면.
도 43은 실시예에 따른 발광 소자의 외부 양자 효율-휘도 특성을 설명하는 도면.
도 44는 실시예에 따른 발광 소자의 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 45는 실시예에 따른 발광 소자의 신뢰성 시험 결과를 설명하는 도면.
도 46은 실시예에 따른 비교 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 47은 실시예에 따른 화합물의 NMR 차트를 설명하는 도면.
도 48은 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 49는 실시예에 따른 화합물의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 설명하는 도면.
도 50은 실시예에 따른 화합물의 MS2 스펙트럼을 설명하는 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시될 수 있으며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서, 양극, EL층, 중간층, 음극 등의 크기나 두께 등은 각각 설명의 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서, 각 구성 요소는 반드시 그 크기에 한정되는 것은 아니고, 또한 각 구성 요소 간의 상대적인 크기에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서 등에서 제 1, 제 2, 제 3 등으로 붙여지는 서수사는 편의상 사용하는 것이며, 공정 순서나 상하 위치 관계 등을 나타내는 것이 아니다. 따라서 예를 들어, "제 1"을 "제 2" 또는 "제 3" 등으로 적절히 바꿔 설명할 수 있다. 또한 본 명세서 등에 기재되어 있는 서수사와 본 발명의 일 형태를 특정하기 위하여 사용되는 서수사는 일치하지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 설명하는 본 발명의 구성에서 동일 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한, 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 같게 하고 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 "막"이라는 말과 "층"이라는 말은 경우에 따라서는, 또는 상황에 따라서는 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어, "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다. 또는, 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 수 있는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물에 대하여 이하에서 설명한다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 9]
일반식(G0) 중, A는 치환 또는 비치환된 다이벤조카바졸 골격을 나타내고, Ar1은 다이벤조카바졸 골격의 N위치에서 결합되고, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은, 하나의 분자 내에 다이벤조카바졸 골격을 하나, 및 아민 골격을 2개 가지는 유기 화합물이다. 상기 구성으로 함으로써, 양자 수율이 높고, 색 순도가 높은 청색 형광 재료를 얻을 수 있다는 것을 본 발명자들은 발견하였다. 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 다이벤조카바졸 골격을 가지기 때문에, 높은 양자 수율을 가진다. 또한 다이벤조카바졸 골격은 카바졸 골격과 비교하여 내열성이 우수하기 때문에 바람직하다.
상기 다이벤조카바졸 골격은 다이벤조[c,g]카바졸 골격인 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 발광 소자에 적용하여 신뢰성이 우수한 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 일반식(G0) 중, 다이벤조카바졸 골격이 가지는 2개의 나프탈렌 골격 각각에 아민 골격을 하나씩 가지는 치환기가 결합되는 것이 바람직하다. 즉, Ar3이 다이벤조카바졸 골격이 가지는 2개의 나프탈렌 골격 중 어느 한쪽에 결합되고, Ar4가 다른 쪽의 나프탈렌 골격에 결합되는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 2개의 아민 골격끼리의 입체 장애를 억제할 수 있어, 용이하게 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 합성할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 하나의 분자 내에 다이벤조카바졸 골격을 하나, 및 아민 골격을 하나 가지는 유기 화합물과 비교하여, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 효과는 다이벤조카바졸 골격이 2개의 아민 골격 사이에 끼워짐으로써, 최고 준위 점유 분자 궤도(Highest Occupied Molecular Orbital: HOMO) 및 최저 공궤도(Lowest Unoccupied Molecular Orbital: LUMO) 궤도가 둘 다 다이벤조카바졸 골격에 분포하여, 여기하였을 때부터 발광할 때까지의 구조 변화를 적게 할 수 있기 때문이다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은 다이벤조카바졸 골격의 N위치에, 치환 또는 비치환된 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 통하여 치환 또는 비치환된 아릴기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, N위치에 수소가 결합되어 있는 경우보다 내열성이나 신뢰성이 양호한 방향족 탄화수소기를 도입할 수 있기 때문에, 내열성, 신뢰성이 우수한 유기 화합물을 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은, 일반식(G0) 중의 Ar9 내지 Ar12가 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 도입하는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 아민 골격에 수소로부터 내열성이나 신뢰성이 양호한 방향족 탄화수소기를 도입할 수 있고, 또한 아민 골격을 신뢰성이나 승화성이 양호한 3급 아민 골격으로 할 수 있기 때문에, 내열성, 신뢰성이 우수한 유기 화합물을 얻을 수 있다.
상기 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기로서는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 트라이페닐기, 플루오렌일기, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 벤조플루오렌일기, 벤조카바졸릴기, 나프토벤조싸이오페닐기, 나프토벤조퓨란일기, 다이벤조플루오렌일기, 다이벤조카바졸릴기, 다이나프토싸이오페닐기, 다이나프토퓨란일기, 페난트릴기, 트라이아진일기, 피리미딘일기, 피라진일기, 트라이아졸릴기, 피리딘일기, 벤조퓨로피리미딘일기, 벤조싸이오피리미딘일기, 벤조퓨로피라진일기, 벤조싸이오피라진일기, 벤조퓨로피리딘일기, 벤조싸이오피리딘일기, 바이카바졸릴기 등을 들 수 있다. 다만, 상기 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 10]
일반식(G1) 중, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R1 내지 R6 중 어느 하나는 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 치환기이고, R7 내지 R12 중 어느 하나는 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 치환기이고, 그 외의 R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
[화학식 11]
일반식(G1-1) 및 일반식(G1-2) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar5 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 일반식(G1) 중, Ar3이 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 1위치 내지 6위치 중 어느 하나와 결합되고, Ar4가 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 6위치 내지 13위치 중 어느 하나와 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 다이벤조[c,g]카바졸이 가지는 2개의 나프탈렌 골격 각각에 아민 골격을 하나씩 가지는 치환기가 결합되는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 하나의 분자 내에 다이벤조[c,g]카바졸 골격을 하나, 및 아민 골격을 하나 가지는 유기 화합물과 비교하여, 발광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 본 효과는 분자 전체의 대칭성이 향상되기 때문이라고 생각된다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 12]
일반식(G2) 중, Ar1, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
일반식(G2) 중에서, Ar3 및 Ar4가 각각 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 5위치 및 9위치에 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 아민 골격을 가지는 치환기는 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 5위치 및 9위치에서 결합되는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 후술하는 바와 같이 합성을 간편하게 수행할 수 있기 때문에, 저렴하게 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 13]
일반식(G3) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, N위치에 치환 또는 비치환된 페닐기를 가지는 것이 바람직하다. 페닐기는 저렴하게 다이벤조카바졸 골격의 N위치에 도입될 수 있기 때문에, 상기 구성으로 함으로써 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 저렴하게 합성할 수 있다. 또한 다이벤조카바졸 골격의 N위치에 페닐기를 도입하면 승화성을 향상시킬 수 있다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2) 중, b 및 c가 각각 0인 것이 바람직하다. 즉, 다이벤조카바졸 골격과 아민 골격이 직접 결합되는 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 양호한 양자 수율을 가지는 유기 화합물을 얻을 수 있다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2) 중, d, e, f, 및 g가 각각 독립적으로 1 이상 3 이하이어도 좋다. 즉, Ar8 내지 Ar12가 아릴렌기를 통하여 아민 골격과 결합되어도 좋다. 상기 구성으로 함으로써, 공액계의 길이를 조정할 수 있기 때문에, 발광색의 조정을 수행할 수 있다. 또한 분자량을 증가시킬 수 있기 때문에, 내열성이 우수한 유기 화합물을 얻을 수 있다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2) 중, a, d, e, f, 및 g가 0이어도 좋다. 즉, Ar8 내지 Ar12와 아민 골격이 직접 결합되어도 좋다. 상기 구성으로 함으로써, 더 저렴하게 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 얻을 수 있다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2) 중, Ar9 및 Ar11은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 트라이페닐기, 플루오렌일기, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 벤조플루오렌일기, 벤조카바졸릴기, 나프토벤조싸이오페닐기, 나프토벤조퓨란일기, 다이벤조플루오렌일기, 다이벤조카바졸릴기, 다이나프토싸이오페닐기, 다이나프토퓨란일기, 페난트릴기 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이들 치환기는 아민 골격에 도입하는 것이 용이하고, 전기 화학적으로 안정적이기 때문에, 신뢰성이 좋은 유기 화합물을 저렴하게 얻을 수 있다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2) 중, Ar10 및 Ar12는 각각 독립적으로 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7)으로 나타내어지는 치환기 중 어느 것인 것이 바람직하다.
[화학식 14]
일반식(Ht-3) 및 일반식(Ht-4) 중, X는 산소 또는 황을 나타내고, 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7) 중, R16 내지 R21 중 어느 하나, R22 내지 R31 중 어느 하나, R32 내지 R39 중 어느 하나, R40 내지 R48 중 어느 하나, R49 내지 R57 중 어느 하나, 및 R58 내지 R67 중 어느 하나가 질소와의 단결합을 나타내고, 그 외의 R16 내지 R85는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태의 유기 화합물은, 하기 구조식(100) 내지 구조식(105) 및 구조식(168)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[화학식 15]
[화학식 16]
<치환기의 예>
일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2)에서, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8로 나타내어지는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기로서는, 예를 들어 페닐렌기, 나프탈렌다이일기, 플루오렌다이일기, 바이페닐다이일기, 스파이로플루오렌다이일기, 터페닐다이일기 등을 들 수 있다. 특히, 페닐렌기, 바이페닐다이일기를 사용하면 다른 아릴렌기와 비교하여 저렴하고 분자량이 작아지기 때문에, 양호한 승화성을 얻을 수 있어 바람직하다. 구체적으로는 하기 구조식(Ar-1) 내지 구조식(Ar-27)으로 나타내어지는 기를 적용할 수 있다. 또한 Ar로 나타내어지는 기는 이들에 한정되지 않고, 치환기를 가져도 좋다.
[화학식 17]
또한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 및 일반식(G1-2)에서, Ar9 내지 Ar12는 예를 들어, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다. 상기 아릴기 또는 상기 헤테로아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 플루오렌일기, 스파이로플루오렌일기, 페난트릴기 등을 구체적인 예로서 들 수 있다. 또한 카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리를 포함하는 축합 헤테로 방향 고리(예를 들어, 카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 벤조나프토퓨란 고리, 벤조나프토싸이오펜 고리, 인돌로카바졸 고리, 벤조퓨로카바졸 고리, 벤조티에노카바졸 고리, 인데노카바졸 고리, 다이벤조카바졸 고리 등)를 가지는 치환기도 들 수 있다. 더 구체적으로는 예를 들어, 하기 구조식(Ar-28) 내지 구조식(Ar-79)으로 나타내어지는 기를 들 수 있다. 또한 Ar9 내지 Ar12로 나타내어지는 기는 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 18]
[화학식 19]
또한, 구조식(Ar-28) 내지 구조식(Ar-36)과 같이, Ar9 내지 Ar12가 페닐기나 알킬페닐기, 바이페닐기로 구성되는 경우, 발광이 단파장이기 때문에 바람직하다. 또한 치환기의 부피가 크기 때문에, 분자간의 상호 작용이 억제되어, 승화나 증착 온도를 낮출 수 있다. 또한, 구조식(Ar-29), 구조식(Ar-32)과 같이, 오쏘 위치에 알킬기를 도입하면, 발광 파장이 단파장이 되기 때문에 바람직하다. 또한, 구조식(Ar-39) 내지 구조식(Ar-45)에 나타낸 플루오렌일기는 6원 고리가 2개 이상 축합된 아릴 골격보다 발광이 단파장이기 때문에 바람직하다.
또한 일반식(G0) 내지 일반식(G2)에서 Ar2로 나타내어지는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기로서는, 예를 들어 페닐렌기, 나프틸렌기, 바이페닐기, 플루오렌일기, 바이페닐다이일기, 스파이로플루오렌일기 등을 들 수 있다. 구체적으로는 하기 구조식(Ar-28) 내지 구조식(Ar-51)으로 나타내어지는 기를 적용할 수 있다. 또한 Ar2로 나타내어지는 기는 이들에 한정되지 않고, 치환기를 가져도 좋다.
또한 일반식(G1) 내지 일반식(G3)에서의 R1 내지 R15 및 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7)에서의 R16 내지 R85는 예를 들어, 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타낸다. 상기 알킬기로서는 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, n-헥실기 등을 들 수 있고, 상기 사이클로알킬기로서는 예를 들어, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있고, 상기 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 플루오렌일기, 스파이로플루오렌일기 등을 구체적인 예로서 들 수 있다. 더 구체적으로는 예를 들어, 하기 구조식(R-1) 내지 구조식(R-35)으로 나타내어지는 기를 들 수 있다. 또한 R1 내지 R15 및 R16 내지 R85로 나타내어지는 기는 이들에 한정되지 않는다.
[화학식 20]
이때 R16 내지 R85가 수소인 경우, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 간편하고 저렴하게 합성할 수 있다. 전기 화학적으로 안정적이고 신뢰성이 양호하게 되어 바람직하다. 또한 수소 이외의 치환기이면, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 내열성을 향상시킬 수 있다. 구조식(R-2) 내지 구조식(R-15), 구조식(R-17) 내지 구조식(R-21), 구조식(R-29), 구조식(R-30)과 같이, 알킬기나 사이클로알킬기, 알킬기를 가지는 아릴기이면, 유기 용제에 대한 용해성이 양호하게 되기 때문에, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 정제를 간편하게 수행할 수 있다. 또한 아릴기에 의하여 분자의 부피가 커짐으로써, 승화 온도를 낮출 수 있다. 구조식(R-16), 구조식(R-22) 내지 구조식(R-26), 구조식(R-31) 내지 구조식(R-35)과 같이, 알킬기나 사이클로알킬기를 가지지 않는 아릴기는 전기 화학적으로 안정적이고 신뢰성이 양호하게 된다.
또한 상술한 일반식(G0) 내지 일반식(G3), 일반식(G1-1), 일반식(G1-2), 및 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7)에서, A, Ar1 내지 Ar12, R1 내지 R85가 치환기를 더 가지는 경우, 상기 치환기로서 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 들 수 있다. 상기 알킬기로서는 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, tert-뷰틸기, n-헥실기 등을 들 수 있고, 상기 사이클로알킬기로서는 예를 들어, 사이클로프로필기, 사이클로뷰틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기 등을 들 수 있고, 상기 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 플루오렌일기, 스파이로플루오렌일기 등을 구체적인 예로서 들 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물은, 분자량이 1500 이하이면 승화성이 양호하기 때문에 바람직하다. 더 바람직하게는 분자량이 1200 이하, 더욱 바람직하게는 분자량이 1000 이하이다. 또한 분자량이 600 이상이면 내열성이 양호하게 되기 때문에 바람직하다.
<화학물의 구체적인 예>
일반식(G0) 내지 일반식(G3)으로서 나타내어지는 화합물의 구체적인 구조로서는, 하기 구조식(100) 내지 구조식(175)으로 나타내어지는 유기 화합물 등을 들 수 있다. 또한 일반식(G0) 내지 일반식(G3)으로서 나타내어지는 유기 화합물은 하기의 예시에 한정되지 않는다.
[화학식 21]
[화학식 22]
[화학식 23]
[화학식 24]
[화학식 25]
[화학식 26]
[화학식 27]
[화학식 28]
[화학식 29]
[화학식 30]
또한 구조식(174)으로 나타내어지는 유기 화합물과 같이, 일반식(G0), 일반식(G1), 일반식(G1-1), 일반식(G1-2), 일반식(G2), 및 일반식(G3) 중의, b, c, d, e, f, 및 g가 각각 독립적으로 1 내지 3의 정수인 경우, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8은 상이한 치환기의 결합이어도 좋다. 예를 들어, 구조식(174)은 일반식(G0)에서 c가 2인 경우인 경우의 일례이지만, Ar3으로서 하나에는 1,3페닐렌을 사용하고, 또 하나에는 1,4페닐렌을 사용한다.
또한 본 실시형태에서의 유기 화합물은 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄법 등의 방법을 사용하여 성막할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여, 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물을 예로 들어 설명한다.
일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물은, 하기 합성 스킴(F-1)에 나타낸 바와 같이, 유기 화합물(a1)과 아릴아민 화합물(a2)과 아릴아민 화합물(a3)의 크로스 커플링 반응에 의하여 얻을 수 있다. X1이나 X2의 예로서는 염소, 브로민, 아이오딘 등의 할로젠기나, 설폰일옥시기 등을 들 수 있다. D1은, b나 c가 0, 즉 유기 화합물(a2)이나 유기 화합물(a3)이 2급 아민인 경우에는 수소를 나타내고, 1 이상, 즉 유기 화합물(a2)이나 유기 화합물(a3)이 3급 아민인 경우에는 보론산이나 다이알콕시보론산, 아릴 알루미늄, 아릴 지르코늄, 아릴 아연, 또는 아릴 주석 등을 나타낸다.
[화학식 31]
일반식(a1) 내지 일반식(a3) 및 일반식(G0) 중, A는 치환 또는 비치환된 다이벤조카바졸 골격을 나타내고, Ar1은 다이벤조카바졸 골격의 N위치에서 결합되고, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 헤테로아릴기를 나타낸다.
상기 반응은 다양한 조건으로 진행시킬 수 있고, 그 일례로서 염기 존재하에서 금속 촉매를 사용한 합성 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, b 또는 c가 0인 경우에는 울만 커플링(Ullmann coupling)이나 하트위그 부흐발트 반응(Hartwig-Buchwald reaction)을 사용할 수 있다. b 또는 c가 1 이상인 경우에는 스즈키·미야우라 반응(Suzuki-Miyaura reaction)을 사용할 수 있다.
또한 여기서는 유기 화합물(a1)에 대하여 유기 화합물(a2) 및 유기 화합물(a3)을 동시에 반응시켰지만, 유기 화합물(a2)과 유기 화합물(a3)이 상이한 유기 화합물인 경우, 유기 화합물(a1)에 대하여 유기 화합물(a2)과 유기 화합물(a3)을 1종류씩 순차적으로 반응시키면 더 높은 수율·순도로 목적물을 얻을 수 있으므로 바람직하다. 유기 화합물(a2)과 유기 화합물(a3)이 동일한 경우, 유기 화합물(a1)에 대하여 동시에 반응시켜 높은 수율·순도로 목적물을 얻을 수 있으므로 바람직하다.
또한 b나 c가 1 이상인 경우에는, 반응시키는 관능기가 반대, 즉 유기 화합물(a1)의 X1 및 X2가 보론산 등을 나타내고, 유기 화합물(a2)의 D1 및 유기 화합물(a3)의 D2가 할로젠기를 나타내어도 좋다.
이상과 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 합성할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 합성에 사용할 수 있는 중간체의 합성 방법의 일례에 대하여 설명한다.
일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물의 원료는 하기 합성 스킴(F-2)에 나타낸 바와 같이, 유기 화합물(b1)을 할로젠화함으로써 유기 화합물(b2)을 얻을 수 있다.
[화합물 32]
일반식(b1) 및 일반식(b2) 중, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a는 0 내지 3의 정수를 나타낸다. X3 및 X4의 예로서는 염소, 브로민, 아이오딘 등의 할로젠기 등을 들 수 있다.
상기 반응은 다양한 조건으로 진행시킬 수 있다. 예를 들어, 극성 용매하에서 할로젠화제를 사용한 반응을 사용할 수 있다. 상기 할로젠화제로서는, N-브로모숙신산이미드(NBS)나 N-아이오도숙신산이미드(NIS), 브로민, 아이오딘, 아이오딘화 포타슘 등을 사용할 수 있다. 할로젠화제로서 브로민화물을 사용하면, 더 저렴하게 합성할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 할로젠화제로서 아이오딘화물을 사용하면, 생성된 목적물을 원료로서 사용한 경우(아이오딘 치환된 부분은 활성이 더 높기 때문에), 반응이 더 용이하게 진행되어 바람직하다.
또한 상기 스킴에서는, N-브로모숙신산이미드(NBS)나 N-아이오도숙신산이미드(NIS)를 아세트산 에틸이나 클로로폼 존재하에서 반응시키면, 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 5위치와 9위치를 선택적으로 실온에서 간편하게 할로젠화시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물의 합성에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 상기 반응에서 사용되는, 아세트산 에틸이나 클로로폼 등의 용매는 물과 혼화(混和)되기 어려우므로, 반응 종료 후의 용액을 물로 세정함으로써 불필요한 숙신산이미드나, 미반응의 NBS나 NIS 등을 용이하게 제거할 수 있어, 정제가 간편하기 때문에 바람직하다.
또한 스킴(F-2)에서 얻어진 유기 화합물(b2)은, 스킴(F-1)에서 유기 화합물(a1)로서 사용할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물의 합성 방법의 일례에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 다른 어떠한 합성 방법에 의하여 합성되어도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 가지는 발광 소자의 구성예를 도 1을 사용하여 이하에서 설명한다.
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태인 발광 소자(150)의 단면도이다. 발광 소자(150)는 적어도 한 쌍의 전극(전극(101)과 전극(102))을 가지고, 이 전극 사이에 EL층(100)을 가진다.
또한 EL층(100)은 적어도 발광층(130) 및 정공 수송층(112)을 가진다. 또한 정공 주입층(111), 전자 수송층(118), 전자 주입층(119) 등의 기능층을 가진다.
또한 본 실시형태에서는 전극(101)을 양극으로서, 전극(102)을 음극으로서 설명하지만 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 즉, 전극(101)을 음극, 전극(102)을 양극으로 하는 구성이어도 좋다. 이 경우, 적층 순서가 반대가 된다. 즉, 양극 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층의 순서로 적층하면 좋다.
또한 EL층(100)의 구성은 이에 한정되지 않고, 다른 기능층, 예를 들어 전자 또는 정공의 수송성을 향상 또는 저해할 수 있는 기능층, 또는 여기자의 확산을 억제할 수 있는 기능층을 가져도 좋다. 이들 기능층은 각각 단층이어도 좋고, 복수의 층의 적층 구조이어도 좋다.
발광 소자(150)는 EL층(100) 중 어느 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물이 포함되어 있으면 좋다. 또한 상기 유기 화합물은 양호한 양자 수율을 가진다. 그러므로, 발광층(130)의 게스트 재료로서 사용함으로써, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 색 순도가 양호한 청색 발광을 얻을 수 있다.
<발광 소자의 구성예 1>
다음으로, 상기 청색 형광 소자의 구성예에 대하여 도 1의 (A), (B), (C)를 사용하여 설명한다.
도 1의 (A)에 도시된 발광 소자(150)는, 적어도 발광층(130)에 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 사용한 소자이다. 도 1의 (B)는 발광층(130)에서의 재료의 구성예를 도시한 것이고, 도 1의 (C)는 발광층(130)에서의 각 재료의 에너지 준위의 상관을 나타낸 모식도이다.
여기서는 호스트 재료(131)의 T1 준위가 게스트 재료(132)의 T1 준위보다 낮은 경우에 대하여 설명한다. 도 1의 (C)에서의 표기 및 부호는 이하와 같다. 또한 호스트 재료(121)의 T1 준위가 게스트 재료(122)의 T1 준위보다 높아도 좋다.
·Host(131): 호스트 재료(131)
·Guest(132): 게스트 재료(132)(형광 재료)
·SFH: 호스트 재료(131)의 S1 준위
·TFH: 호스트 재료(131)의 T1 준위
·SFG: 게스트 재료(132)(형광 재료)의 S1 준위
·TFG: 게스트 재료(132)(형광 재료)의 T1 준위
호스트 재료(131)는, 삼중항 여기 에너지를 삼중항-삼중항 소멸(TTA: triplet-triplet annihilation)에 의하여 단일항 여기 에너지로 변환하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 본래는 형광 발광에 기여하지 않는 발광층(130)에서 생성된 삼중항 여기 에너지의 일부를 호스트 재료(131)에서의 단일항 여기 에너지로 변환하여, 게스트 재료(132)로 이동시킴으로써(도 1의 (C)의 루트 E1 참조) 형광 발광으로서 추출하는 것이 가능해진다. 그러므로, 형광 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 TTA에 의한 형광 발광은 수명이 긴 삼중항 여기 상태를 거친 발광이기 때문에 지연 형광이 관측된다.
발광층(130)에서, 효율적으로 게스트 재료(132)로 단일항 여기 에너지를 이동시키기 위해서는, 도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이 호스트 재료(131)의 단일항 여기 에너지의 가장 낮은 준위(S1 준위)가 게스트 재료(132)의 S1 준위보다 높은 것이 바람직하다. 또한 호스트 재료(131)의 삼중항 여기 에너지의 가장 낮은 준위(T1 준위)는 게스트 재료(132)의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다(도 1의 (C)의 루트 E2 참조). 이와 같은 구성으로 함으로써, 발광층(130)에서 효율적으로 TTA를 발생시킬 수 있다.
또한 호스트 재료(131)의 T1 준위는 발광층(130)과 접하는 정공 수송층(112)에 사용되는 재료의 T1 준위보다 낮은 것이 바람직하다. 즉, 정공 수송층(112)이 여기자 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 발광층(130)에서 생성된 삼중항 여기자의 발광층(130)으로의 확산을 억제할 수 있어, 발광 효율이 좋은 소자를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 양호한 양자 수율을 가지기 때문에 상기 TTA를 이용한 발광 소자 내의 게스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
또한 최저 여기 단일항 에너지 준위는, 유기 화합물이 단일항 기저 상태로부터 최저 여기 단일항 상태로 전이할 때의 흡수 스펙트럼으로부터 관측할 수 있다. 또는, 유기 화합물의 형광 발광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 최저 여기 단일항 에너지 준위를 추정하여도 좋다. 또한 최저 여기 삼중항 에너지 준위는, 유기 화합물이 단일항 기저 상태로부터 최저 여기 삼중항 상태로 전이할 때의 흡수 스펙트럼으로부터 관측할 수 있지만, 상기 전이가 금지이기 때문에 관측하기 어려운 경우가 있다. 그러한 경우에는, 유기 화합물의 인광 발광 스펙트럼의 피크 파장으로부터 최저 여기 삼중항 에너지 준위를 추정하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태인 유기 화합물은 유기 박막 태양 전지 등의 전자 디바이스에 사용할 수 있다. 더 구체적으로는, 캐리어 수송성을 가지기 때문에, 캐리어 수송층, 캐리어 주입층에 사용할 수 있다. 또한 억셉터성 물질과의 혼합막을 사용함으로써 전하 발생층으로서 사용할 수 있다. 또한, 광 여기하기 때문에, 발전층으로서 사용할 수 있다.
<재료>
다음으로 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자의 구성 요소의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
<<발광층>>
발광층(130) 내에서는, 호스트 재료(131)가 적어도 게스트 재료(132)보다 중량비로 많이 존재하고, 게스트 재료(132)(형광 재료)는 호스트 재료(131) 중에 분산된다. 또한, 발광층(130)에서 호스트 재료(131)는 1종류의 화합물로 구성되어도 좋고, 복수의 화합물로 구성되어도 좋다.
또한 발광층(130)에서, 게스트 재료(132)로서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 게스트 재료(132)로서는 안트라센 유도체, 테트라센 유도체, 크리센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 스틸벤 유도체, 아크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 페녹사진 유도체, 페노싸이아진 유도체 등을 사용할 수 있고, 예를 들어 이하의 재료를 사용할 수 있다.
구체적으로는, 5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-비스(4-tert-뷰틸페닐)-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6tBu-FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-3,8-다이사이클로헥실피렌-1,6-다이아민(약칭: ch-1,6FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-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), 쿠마린6, 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 2,8-다이-tert-뷰틸-5,11-비스(4-tert-뷰틸페닐)-6,12-다이페닐테트라센(약칭: TBRb), 나일레드, 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), 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(130)에서 호스트 재료(131) 및 게스트 재료(132) 외의 재료를 가져도 좋다.
또한 발광층(130)에서, 호스트 재료(131)로서 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 발광층(130)에 사용할 수 있는 재료로서 특별한 한정은 없지만, 예를 들어 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11) 등의 헤테로 고리 화합물, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 들 수 있다. 또한, 안트라센 유도체, 페난트렌 유도체, 피렌 유도체, 크리센 유도체, 다이벤조[g,p]크리센 유도체 등의 축합 다환 방향족 화합물을 들 수 있고, 구체적으로는 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), N,N-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: CzA1PA), 4-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: DPhPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), N,9-다이페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPBA), N,9-다이페닐-N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6,12-다이메톡시-5,11-다이페닐크리센, N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3,6-다이페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: DPCzPA), 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,9'-바이안트릴(약칭: BANT), 9,9'-(스틸벤-3,3'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS), 9,9'-(스틸벤-4,4'-다이일)다이페난트렌(약칭: DPNS2), 1,3,5-트라이(1-피렌일)벤젠(약칭: TPB3) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 물질 및 공지의 물질 중에서, 상기 게스트 재료(132)의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용하면 좋다.
또한 발광층(130)은 2층 이상의 복수 층으로 구성할 수도 있다. 예를 들어 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층 측으로부터 순차적으로 적층하여 발광층(130)으로 하는 경우, 제 1 발광층의 호스트 재료로서 정공 수송성을 가지는 물질을 사용하고, 제 2 발광층의 호스트 재료로서 전자 수송성을 가지는 물질을 사용하는 구성 등이 있다.
다음으로, 도 1의 (A)에 도시된 발광 소자(150)의 그 외의 구성의 자세한 사항에 대하여, 이하에서 설명한다.
<<정공 주입층>>
정공 주입층(111)은 한 쌍의 전극 중 한쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터의 정공 주입의 장벽을 저감시킴으로써 정공 주입을 촉진하는 기능을 가지고, 예를 들어 전이 금속 산화물, 프탈로사이아닌 유도체, 또는 방향족 아민 등으로 형성된다. 전이 금속 산화물로서는, 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 들 수 있다. 프탈로사이아닌 유도체로서는 프탈로사이아닌이나 금속 프탈로사이아닌 등을 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤지딘 유도체나 페닐렌다이아민 유도체 등을 들 수 있다. 폴리싸이오펜이나 폴리아닐린 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있고, 예를 들어 자기 도핑된 폴리싸이오펜인 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산) 등이 그 대표적인 예이다.
정공 주입층(111)으로서 정공 수송 재료와 이에 대하여 전자 수용성을 나타내는 재료의 복합 재료를 가지는 층을 사용할 수도 있다. 또는 전자 수용성을 나타내는 재료를 포함하는 층과 정공 수송 재료를 포함하는 층의 적층을 사용하여도 좋다. 이들 재료 사이에서는 정상(定常) 상태 또는 전계 존재하에서 전하를 주고받을 수 있다. 전자 수용성을 나타내는 재료로서는 퀴노다이메테인 유도체나 클로라닐 유도체, 헥사아자트라이페닐렌 유도체 등의 유기 억셉터를 들 수 있다. 구체적으로는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등의 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물이다. 또한 전이 금속 산화물, 예를 들어 4족 내지 8족 금속의 산화물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄 등이다. 이들 중에서도 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉬워 바람직하다.
정공 수송 재료로서는 전자보다 정공의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 스틸벤 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한 상기 정공 수송 재료는 고분자 화합물이어도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물도 상기 정공 수송 재료로서 적합하게 사용할 수 있다.
이들 정공 수송성이 높은 재료로서, 예를 들어 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.
또한 카바졸 유도체로서, 구체적으로는 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 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) 등을 들 수 있다.
또한 카바졸 유도체로서는, 그 외에, 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한 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. 이와 같이 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지고, 탄소수 14 내지 42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 더 바람직하다.
또한 방향족 탄화수소는 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)이나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 정공 수송성이 높은 재료로서는, 예를 들어 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(카바졸-9-일)트라이페닐아민(약칭: TCTA), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 4,4',4''-트리스(N,N-다이페닐아미노)트라이페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), 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), 4-페닐다이페닐-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)아민(약칭: PCA1BP), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-(4-페닐)페닐아닐린(약칭: YGA1BP), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 또한 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP), 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,6-다이(9H-카바졸-9-일)-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PhCzGI), 2,8-다이(9H-카바졸-9-일)-다이벤조싸이오펜(약칭: Cz2DBT), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II), 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV), 4-[3-(트라이페닐렌-2-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: mDBTPTp-II) 등의 아민 화합물, 카바졸 화합물, 싸이오펜 화합물, 퓨란 화합물, 플루오렌 화합물, 트라이페닐렌 화합물, 페난트렌 화합물 등을 사용할 수 있다. 상술한 화합물 중에서도, 피롤 골격, 퓨란 골격, 싸이오펜 골격, 방향족 아민 골격 중 적어도 하나를 가지는 화합물은, 안정적이고 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 또한 상기 골격을 가지는 화합물은 정공 수송성이 높아 구동 전압 저감에도 기여한다.
<<정공 수송층>>
정공 수송층(112)은 정공 수송 재료를 포함하는 층이고, 정공 주입층(111)의 재료로서 예시한 정공 수송 재료를 사용할 수 있다. 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111)에 주입된 정공을 발광층(130)으로 수송하는 기능을 가지므로 정공 주입층(111)의 HOMO 준위와 같거나, 또는 가까운 HOMO 준위를 가지는 것이 바람직하다.
또한 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 외의 물질을 사용하여도 좋다. 또한 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층뿐만 아니라 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태인 유기 화합물도 적합하게 사용할 수 있다.
<<전자 수송층>>
전자 수송층(118)은 전자 주입층(119)을 통하여 한 쌍의 전극 중 다른 쪽(전극(101) 또는 전극(102))으로부터 주입된 전자를 발광층(130)으로 수송하는 기능을 가진다. 전자 수송성 재료로서는 정공보다 전자의 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있고, 1Х10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 재료인 것이 바람직하다. 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성을 가지는 재료)로서는 질소 함유 헤테로 방향족 화합물과 같은 π전자 부족형 헤테로 방향족이나 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 퀴놀린 배위자, 벤조퀴놀린 배위자, 옥사졸 배위자, 또는 싸이아졸 배위자를 가지는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 벤즈이미다졸 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 페난트롤린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 트라이아진 유도체 등을 들 수 있다. 또한 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용하여도 좋다. 또한 전자 수송층(118)은 단층뿐만 아니라 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
구체적으로는 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 이 외에 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 옥사졸계 또는 싸이아졸계 배위자를 가지는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한 금속 착체 외에도 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD)이나, 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), 3-(4-바이페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 9-[4-(4,5-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzTAZ1), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), 바소페난트롤린(약칭: Bphen), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 헤테로 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 2-[3-(3,9'-바이-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzCzPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 등의 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물, 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 헤테로 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 상술한 헤테로 고리 화합물 중에서도, 트라이아진 골격, 다이아진(피리미딘, 피라진, 피리다진) 골격, 및 피리딘 골격 중 적어도 하나를 가지는 헤테로 고리 화합물은 안정적이고 신뢰성이 양호하여 바람직하다. 또한 상기 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다. 또한 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기서 설명한 물질은 주로 1Х10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다.
또한 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 사용하여도 좋다. 또한 전자 수송층(118)은 단층뿐만 아니라 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 하여도 좋다.
또한 전자 수송층(118)과 발광층(130) 사이에 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이는 상술한 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이고, 캐리어의 이동을 억제함으로써, 캐리어 밸런스를 조절할 수 있다. 이러한 구성은, 전자가 발광층을 통과하는 것으로 인하여 발생되는 문제(예를 들어, 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, n형의 화합물 반도체를 사용하여도 좋고, 예를 들어, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 실리콘, 산화 주석, 산화 텅스텐, 산화 탄탈럼, 타이타늄산 바륨, 지르콘산 바륨, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 산화 알루미늄, 산화 이트륨, 규산 지르코늄과 같은 산화물, 질화 실리콘 등의 질화물, 황화 카드뮴, 셀레늄화 아연 및 황화 아연 등도 사용할 수 있다.
<<전자 주입층>>
전자 주입층(119)은 전극(102)으로부터의 전자 주입의 장벽을 저감시킴으로써 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지고, 예를 들어 1족 금속, 2족 금속, 또는 이들의 산화물, 할로젠화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다. 또한 상술한 전자 수송성 재료와 이에 대하여 전자 공여성을 나타내는 재료의 복합 재료를 사용할 수도 있다. 전자 공여성을 나타내는 재료로서는 1족 금속, 2족 금속, 또는 이들의 산화물 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 플루오린화 리튬, 플루오린화 소듐, 플루오린화 세슘, 플루오린화 칼슘, 리튬 산화물 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한 플루오린화 어븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 주입층(119)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 상기 전자화물로서는 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한 전자 수송층(118)에 사용할 수 있는 물질을 전자 주입층(119)에 사용하여도 좋다.
또한 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 전자 주입층(118)에 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하므로 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는 발생한 전자의 수송에 뛰어난 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는 예를 들어 상술한 전자 수송층(118)을 구성하는 물질(금속 착체나 헤테로 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로는 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 소듐, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 어븀, 이터븀 등을 들 수 있다. 또한 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한 테트라싸이아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한 상술한 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법, 그라비어 인쇄 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한 상술한 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층에는 상술한 재료 외에, 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물이나, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용하여도 좋다.
<<퀀텀닷>>
발광 재료로서는 퀀텀닷도 사용할 수 있다. 퀀텀닷은 수nm 사이즈의 반도체 나노 결정이고 1Х103개 내지 1Х106개 정도의 원자로 구성되어 있다. 퀀텀닷은 사이즈에 의존하여 에너지 시프트하기 때문에 같은 물질로 구성되는 퀀텀닷의 경우에도 사이즈에 따라 발광 파장이 상이하고, 사용하는 퀀텀닷의 사이즈를 변경함으로써 발광 파장을 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 퀀텀닷은, 발광 스펙트럼의 피크 폭이 좁기 때문에, 색 순도가 좋은 발광을 얻을 수 있다. 또한 퀀텀닷의 이론적 내부 양자 효율은 거의 100%라고 알려져 있고, 형광 발광을 나타내는 유기 화합물의 25%를 크게 웃돌고, 인광 발광을 나타내는 유기 화합물과 동등하다. 따라서, 퀀텀닷을 발광 재료로서 사용함으로써 발광 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다. 이에 더하여, 무기 화합물인 퀀텀닷은 그 본질적인 안정성도 우수하기 때문에 수명의 관점에서도 바람직한 발광 소자를 얻을 수 있다.
퀀텀닷을 구성하는 재료로서는, 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 복수의 14족 원소로 이루어지는 화합물, 4족 내지 14족에 속하는 원소와 16족 원소의 화합물, 2족 원소와 16족 원소의 화합물, 13족 원소와 15족 원소의 화합물, 13족 원소와 17족 원소의 화합물, 14족 원소와 15족 원소의 화합물, 11족 원소와 17족 원소의 화합물, 산화 철류, 산화 타이타늄류, 칼코게나이드스피넬류, 반도체 클러스터 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 셀레늄화 카드뮴, 황화 카드뮴, 텔루륨화 카드뮴, 셀레늄화 아연, 산화 아연, 황화 아연, 텔루륨화 아연, 황화 수은, 셀레늄화 수은, 텔루륨화 수은, 비소화 인듐, 인화 인듐, 비소화 갈륨, 인화 갈륨, 질화 인듐, 질화 갈륨, 안티모니화 인듐, 안티모니화 갈륨, 인화 알루미늄, 비소화 알루미늄, 안티모니화 알루미늄, 셀레늄화 납, 텔루륨화 납, 황화 납, 셀레늄화 인듐, 텔루륨화 인듐, 황화 인듐, 셀레늄화 갈륨, 황화 비소, 셀레늄화 비소, 텔루륨화 비소, 황화 안티모니, 셀레늄화 안티모니, 텔루륨화 안티모니, 황화 비스무트, 셀레늄화 비스무트, 텔루륨화 비스무트, 실리콘, 탄소화 실리콘, 저마늄, 주석, 셀레늄, 텔루륨, 붕소, 탄소, 인, 질화 붕소, 인화 붕소, 비소화 붕소, 질화 알루미늄, 황화 알루미늄, 황화 바륨, 셀레늄화 바륨, 텔루륨화 바륨, 황화 칼슘, 셀레늄화 칼슘, 텔루륨화 칼슘, 황화 베릴륨, 셀레늄화 베릴륨, 텔루륨화 베릴륨, 황화 마그네슘, 셀레늄화 마그네슘, 황화 저마늄, 셀레늄화 저마늄, 텔루륨화 저마늄, 황화 주석, 셀레늄화 주석, 텔루륨화 주석, 산화 납, 플루오린화 구리, 염화 구리, 브로민화 구리, 아이오딘화 구리, 산화 구리, 셀레늄화 구리, 산화 니켈, 산화 코발트, 황화 코발트, 산화 철, 황화 철, 산화 망가니즈, 황화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 텅스텐, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 지르코늄, 질화 실리콘, 질화 저마늄, 산화 알루미늄, 타이타늄산 바륨, 셀레늄과 아연과 카드뮴의 화합물, 인듐과 비소와 인의 화합물, 카드뮴과 셀레늄과 황의 화합물, 카드뮴과 셀레늄과 텔루륨의 화합물, 인듐과 갈륨과 비소의 화합물, 인듐과 갈륨과 셀레늄의 화합물, 인듐과 셀레늄과 황의 화합물, 구리와 인듐과 황의 화합물, 및 이들의 조합 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 조성이 임의의 비율로 나타내어지는, 소위 합금형 퀀텀닷을 사용하여도 좋다. 예를 들어, 카드뮴과 셀레늄과 황의 합금형 퀀텀닷은, 원소의 함유 비율을 변화시킴으로써 발광 파장을 바꿀 수 있기 때문에, 청색 발광을 얻기 위하여 유효한 수단 중 하나이다.
퀀텀닷의 구조로서는, 코어형, 코어-셸형, 코어-멀티셸형 등이 있고, 그 중에서 어느 것을 사용하여도 좋지만, 코어를 덮어 더 넓은 밴드 갭을 가지는 다른 무기 재료로 셸을 형성함으로써, 나노 결정 표면에 존재하는 결함이나 댕글링 본드의 영향을 저감할 수 있다. 이에 의하여 발광의 양자 효율이 크게 개선되므로 코어-셸형이나 코어-멀티셸형의 퀀텀닷을 사용하는 것이 바람직하다. 셸의 재료의 예로서는, 황화 아연이나 산화 아연을 들 수 있다.
또한, 퀀텀닷은 표면 원자의 비율이 높으므로 반응성이 높고, 응집이 일어나기 쉽다. 그러므로, 퀀텀닷의 표면에는 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있는 것이 바람직하다. 상기 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있으면 응집을 방지하고 용매에 대한 용해성을 높일 수 있다. 또한, 반응성을 저감시켜 전기적 안정성을 향상시킬 수도 있다. 보호제(또는 보호기)로서는, 예를 들어 폴리옥시에틸렌라우릴에터, 폴리옥시에틸렌스테아릴에터, 폴리옥시에틸렌올레일에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬에터류, 트라이프로필포스핀, 트라이뷰틸포스핀, 트라이헥실포스핀, 트라이옥틸포스핀 등의 트라이알킬포스핀류, 폴리옥시에틸렌n-옥틸페닐에터, 폴리옥시에틸렌n-노닐페닐에터 등의 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터류, 트라이(n-헥실)아민, 트라이(n-옥틸)아민, 트라이(n-데실)아민 등의 3급 아민류, 트라이프로필포스핀옥사이드, 트라이뷰틸포스핀옥사이드, 트라이헥실포스핀옥사이드, 트라이옥틸포스핀옥사이드, 트라이데실포스핀옥사이드 등의 유기 인 화합물, 폴리에틸렌글라이콜다이라우레이트, 폴리에틸렌글라이콜다이스테아레이트 등의 폴리에틸렌글라이콜다이에스터류, 또한 피리딘, 루티딘, 콜리딘, 퀴놀린류 등의 질소 함유 방향족 화합물 등의 유기 질소 화합물, 헥실아민, 옥틸아민, 데실아민, 도데실아민, 테트라데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 등의 아미노알케인류, 다이뷰틸설파이드 등의 다이알킬설파이드류, 다이메틸설폭사이드나 다이뷰틸설폭사이드 등의 다이알킬설폭사이드류, 싸이오펜 등의 황 함유 방향족 화합물 등의 유기 황 화합물, 팔미트산, 스테아르산, 올레산 등의 고급 지방산, 알코올류, 소르비탄 지방산 에스터류, 지방산 변성 폴리에스터류, 3급 아민 변성 폴리우레탄류, 폴리에틸렌이민류 등을 들 수 있다.
퀀텀닷은 사이즈가 작아질수록 밴드 갭이 커지기 때문에, 원하는 파장의 광이 얻어지도록 그 사이즈를 적절히 조정한다. 결정의 사이즈가 작아질수록, 퀀텀닷의 발광은 청색 쪽으로, 즉, 고에너지 쪽으로 시프트한다. 그러므로, 퀀텀닷의 사이즈를 변경시킴으로써, 자외 영역, 가시 영역, 적외 영역의 스펙트럼의 파장 영역에 걸쳐, 그 발광 파장을 조정할 수 있다. 퀀텀닷의 사이즈(직경)는 0.5nm 이상 20nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 10nm 이하의 범위에 있는 것이 보통 자주 사용된다. 또한, 퀀텀닷은 그 사이즈 분포가 좁을수록, 발광 스펙트럼이 더 협선화(狹線化)하여, 색 순도가 양호한 발광을 얻을 수 있다. 또한, 퀀텀닷의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구상, 막대기상, 원반상, 그 외의 형상이어도 좋다. 또한, 막대기상 퀀텀닷인 퀀텀 로드는 지향성을 가지는 광을 나타내는 기능을 가지기 때문에 퀀텀 로드를 발광 재료로서 사용함으로써 외부 양자 효율이 더 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
그런데, 유기 EL 소자에서는 대부분의 경우, 발광 재료를 호스트 재료로 분산시켜 발광 재료의 농도 소광을 억제함으로써 발광 효율을 높이고 있다. 호스트 재료는 발광 재료 이상의 단일항 여기 에너지 준위 또는 삼중항 여기 에너지 준위를 가지는 재료인 것이 필요하다. 특히, 청색 인광 재료를 발광 재료에 사용하는 경우에는, 그 이상의 삼중항 여기 에너지 준위를 가지며 수명의 관점에서 우수한 호스트 재료가 필요하기 때문에 그 개발은 더없이 어렵다. 여기서, 퀀텀닷은 호스트 재료를 사용하지 않고 퀀텀닷만으로 발광층을 구성하여도 발광 효율을 유지할 수 있기 때문에 이 점에서도 수명의 관점에서 바람직한 발광 소자를 얻을 수 있다. 퀀텀닷만으로 발광층을 형성하는 경우에는 퀀텀닷은 코어-셸 구조(코어-멀티셸 구조를 포함함)인 것이 바람직하다.
발광층의 발광 재료에 퀀텀닷을 사용하는 경우, 상기 발광층의 막 두께는 3nm 이상 100nm 이하, 바람직하게는 10nm 이상 100nm 이하로 하고, 발광층 중의 퀀텀닷의 함유율은 1volume% 이상 100volume% 이하로 한다. 다만, 퀀텀닷만으로 발광층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 퀀텀닷을 발광 재료로서 호스트 재료로 분산시킨 발광층을 형성하는 경우에는, 호스트 재료에 퀀텀닷을 분산시키거나, 또는 호스트 재료와 퀀텀닷을 적당한 액상 매체에 용해 또는 분산시켜 웨트 프로세스(스핀 코팅법, 캐스팅법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코팅법, 커튼 코팅법, 랭뮤어·블로젯법 등)에 의하여 형성하면 좋다. 인광성 발광 재료를 사용한 발광층에 대해서는, 상기 웨트 프로세스 외에, 진공 증착법도 바람직하게 이용할 수 있다.
웨트 프로세스에 사용하는 액상 매체로서는, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산 에틸 등의 지방산 에스터류, 다이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소류, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 사이클로헥실벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 사이클로헥세인, 데칼린, 도데케인 등의 지방족 탄화수소류, 다이메틸폼아마이드(DMF), 다이메틸설폭사이드(DMSO) 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.
<<한 쌍의 전극>>
전극(101) 및 전극(102)은 발광 소자의 양극 또는 음극으로서의 기능을 가진다. 전극(101) 및 전극(102)은 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물이나 적층체 등을 사용하여 형성할 수 있다.
전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽은 광을 반사하는 기능을 가지는 도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 도전성 재료로서는 알루미늄(Al) 또는 Al을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. Al을 포함하는 합금으로서는 Al과 L(L은 타이타늄(Ti), 네오디뮴(Nd), 니켈(Ni), 및 란타넘(La) 중 하나 또는 복수를 나타냄)을 포함하는 합금 등을 들 수 있고, 예를 들어 Al과 Ti, 또는 Al과 Ni와 La를 포함하는 합금 등이다. 알루미늄은 저항값이 낮고 광의 반사율이 높다. 또한 알루미늄은 지각(地殼)에서의 존재량이 많고 저렴하므로, 알루미늄을 사용함으로써 발광 소자의 제작 비용을 저감할 수 있다. 또한 은(Ag) 또는 Ag와 N(N은 이트륨(Y), Nd, 마그네슘(Mg), 이터븀(Yb), Al, Ti, 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 텅스텐(W), 망가니즈(Mn), 주석(Sn), 철(Fe), Ni, 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 및 금(Au) 중 하나 또는 복수를 나타냄)을 포함하는 합금 등을 사용하여도 좋다. 은을 포함하는 합금으로서는, 예를 들어 은과 팔라듐과 구리를 포함하는 합금, 은과 구리를 포함하는 합금, 은과 마그네슘을 포함하는 합금, 은과 니켈을 포함하는 합금, 은과 금을 포함하는 합금, 은과 이터븀을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그 외에, 텅스텐, 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 구리, 타이타늄 등의 전이 금속을 사용할 수 있다.
또한 발광층으로부터 얻어지는 발광은 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 통하여 추출된다. 따라서, 전극(101) 및 전극(102) 중 적어도 한쪽은, 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 도전성 재료로서는 가시광의 투과율이 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 60% 이상 100% 이하이고, 또한 그 저항률이 1Х10-2Ω·cm 이하인 도전성 재료를 들 수 있다.
또한 전극(101) 및 전극(102)은 광을 투과시키는 기능과 광을 반사하는 기능을 가지는 도전성 재료로 형성되어도 좋다. 상기 도전성 재료로서는 가시광의 반사율이 20% 이상 80% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하이고, 또한 그 저항률이 1Х10-2Ω·cm 이하인 도전성 재료를 들 수 있다. 예를 들어 도전성을 가지는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, 이하 ITO), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(약칭: ITSO), 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 타이타늄을 함유한 산화 인듐-주석 산화물, 인듐-타이타늄 산화물, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 광을 투과시킬 정도(바람직하게는 1nm 이상 30nm 이하의 두께)의 금속 박막을 사용할 수 있다. 금속으로서는 예를 들어 Ag, 또는 Ag와 Al, Ag와 Mg, Ag와 Au, Ag와 Yb 등의 합금 등을 사용할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 광을 투과시키는 기능을 가지는 재료는 가시광을 투과시키는 기능을 가지고, 또한 도전성을 가지는 재료이면 좋고, 예를 들어 상술한 바와 같은 ITO로 대표되는 산화물 도전체에 더하여, 산화물 반도체, 또는 유기물을 포함하는 유기 도전체를 포함한다. 유기물을 포함하는 유기 도전체로서는, 예를 들어 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료, 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료 등을 들 수 있다. 또한 그래핀 등의 무기 탄소계 재료를 사용하여도 좋다. 또한 상기 재료의 저항률은 1Х105Ω·cm 이하가 바람직하고, 1Х104Ω·cm 이하가 더 바람직하다.
또한 상술한 재료를 복수 적층함으로써 전극(101) 및 전극(102) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성하여도 좋다.
또한 광 추출 효율을 향상시키기 위하여, 상기 전극보다 굴절률이 높은 재료를 광을 투과시키는 기능을 가지는 전극과 접하여 형성하여도 좋다. 이와 같은 재료로서는 가시광을 투과시키는 기능을 가지는 재료이면 좋고, 도전성을 가지는 재료이어도 좋고 가지지 않는 재료이어도 좋다. 예를 들어 상술한 바와 같은 산화물 도전체에 더하여 산화물 반도체, 유기물을 들 수 있다. 유기물로서는 예를 들어 발광층, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층에 예시한 재료를 들 수 있다. 또한, 무기 탄소계 재료나 광이 투과될 정도의 금속 박막도 사용할 수 있어, 수nm 이상 수십nm 이하의 층을 복수 적층시켜도 좋다.
전극(101) 또는 전극(102)이 음극으로서의 기능을 가지는 경우에는 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(리튬, 소듐, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토금속, 마그네슘 등), 이들 원소를 포함하는 합금(예를 들어 Ag와 Mg, Al과 Li), 유로퓸(Eu), Yb 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 포함하는 합금, 알루미늄, 은을 포함하는 합금 등을 사용할 수 있다.
또한 전극(101) 또는 전극(102)을 양극으로서 사용하는 경우, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 전극(101) 및 전극(102)은 광을 반사하는 기능을 가지는 도전성 재료와, 광을 투과시키는 기능을 가지는 도전성 재료의 적층이어도 좋다. 이 경우, 전극(101) 및 전극(102)은, 각 발광층으로부터의 원하는 광을 공진시켜 그 파장을 강하게 할 수 있도록, 광학 거리를 조정하는 기능을 가질 수 있기 때문에 바람직하다.
전극(101) 및 전극(102)의 성막 방법은 스퍼터링법, 증착법, 인쇄법, 도포법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법, CVD법, 펄스 레이저 퇴적법, ALD(Atomic Layer Deposition)법 등을 적절히 사용할 수 있다.
<<기판>>
또한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 제작하면 좋다. 기판 위에 제작하는 순서는 전극(101) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋고, 전극(102) 측으로부터 순차적으로 적층하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를 형성할 수 있는 기판으로서는 예를 들어 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판이란 구부릴 수 있는(플렉시블) 기판을 말하고, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트로 이루어지는 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한 필름, 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한 발광 소자 및 광학 소자의 제작 공정에서 지지체로서 기능하는 것이면 이들 외의 것이어도 좋다. 또는 발광 소자 및 광학 소자를 보호하는 기능을 가지는 것이면 좋다.
예를 들어 본 발명 등에서는 다양한 기판을 사용하여 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스·스틸 기판, 스테인리스·스틸·포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐·포일을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는 일례로서는 아크릴 등의 수지 등이 있다. 또는 일례로서 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화 바이닐, 또는 폴리염화 바이닐 등이 있다. 또는 일례로서 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다.
또한 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 발광 소자를 직접 형성하여도 좋다. 또는 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 발광 소자의 일부 또는 전부를 완성시킨 후, 기판으로부터 분리하여, 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위하여 사용할 수 있다. 이때, 내열성이 떨어지는 기판이나 가요성 기판에도 발광 소자를 전재할 수 있다. 또한 상술한 박리층에는 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에 폴리이미드 등의 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 발광 소자를 형성하고, 그 후에 다른 기판으로 발광 소자를 전치하여도 좋다. 발광 소자를 전치하는 기판의 일례로서는, 상술한 기판에 더하여 셀로판 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(견(silk), 솜(cotton), 삼(hemp)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 파괴되기 어려운 발광 소자, 내열성이 높은 발광 소자, 경량화된 발광 소자, 또는 박형화된 발광 소자로 할 수 있다.
또한 상술한 기판 위에 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(FET)를 형성하고, FET와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자(150)를 제작하여도 좋다. 이에 따라, FET에 의하여 발광 소자(150)의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 본 발명의 일 형태에 대하여 설명하였다. 또는, 다른 실시형태에서, 본 발명의 일 형태에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이들에 한정되지 않는다. 즉, 본 실시형태 및 다른 실시형태에는 다양한 발명의 형태가 기재되어 있기 때문에 본 발명의 일 형태는 특정한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 일 형태로서 발광 소자에 적용한 경우의 예로 나타내었지만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 경우에 따라, 또는 상황에 따라, 본 발명의 일 형태는 발광 소자에 적용하지 않아도 된다.
이상, 본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 3에 나타낸 발광 소자의 구성과 상이한 구성의 발광 소자에 대하여, 도 2를 사용하여 이하에서 설명한다. 또한, 도 2에서 도 1의 (A)에 도시된 부호와 같은 기능을 가지는 개소는 같은 해치 패턴으로 하고, 부호를 생략하는 경우가 있다. 또한, 같은 기능을 가지는 개소에는, 같은 부호를 붙이고, 그 자세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
<발광 소자의 구성예 2>
도 2는 발광 소자(250)의 단면 모식도이다.
도 2에 도시된 발광 소자(250)는 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102)) 사이에 복수의 발광 유닛(발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108))을 가진다. 복수의 발광 유닛 중 어느 하나의 발광 유닛은 도 1의 (A)에 도시된 EL층(100)과 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다. 즉, 도 1의 (A)에 도시된 발광 소자(150)는 하나의 발광 유닛을 가지고, 발광 소자(250)는 복수의 발광 유닛을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 발광 소자(250)에서 전극(101)이 양극으로서 기능하고, 전극(102)이 음극으로서 기능하는 것으로 하여 이하에서 설명하지만, 발광 소자(250)의 구성은 반대이어도 좋다.
또한, 도 2에 도시된 발광 소자(250)에서, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108)이 적층되어 있고, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108) 사이에는 전하 발생층(115)이 제공된다. 또한, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108)은 같은 구성이어도 좋고 상이한 구성이어도 좋다. 예를 들어 발광 유닛(108)에 EL층(100)과 같은 구성을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 발광 소자(250)는 발광층(120)과 발광층(170)을 가진다. 또한, 발광 유닛(106)은, 발광층(120) 외에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(113), 및 전자 주입층(114)을 가진다. 또한, 발광 유닛(108)은, 발광층(170) 외에 정공 주입층(116), 정공 수송층(117), 전자 수송층(118), 및 전자 주입층(119)을 가진다.
발광 소자(250)는 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)이 가지는 어느 층에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물이 포함되면 좋다. 또한 상기 유기 화합물이 포함되는 층으로서, 바람직하게는 발광층(120) 또는 발광층(170)이다.
전하 발생층(115)은, 정공 수송성 재료에 전자 수용체인 억셉터성 물질이 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성 재료에 전자 공여체인 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어 있어도 좋다.
전하 발생층(115)에, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료가 포함되는 경우, 상기 복합 재료에는 실시형태 3에 나타낸 정공 주입층(111)에 사용할 수 있는 복합 재료를 사용하면 좋다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 화합물, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 유기 화합물로서는, 정공 이동도가 1Х10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용하여도 좋다. 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 쪽의 면이 전하 발생층(115)에 접하는 경우에는, 전하 발생층(115)이 상기 발광 유닛의 정공 주입층 또는 정공 수송층의 역할도 할 수 있기 때문에, 상기 발광 유닛에는 정공 주입층 또는 정공 수송층을 제공하지 않는 구성이어도 좋다. 또는, 발광 유닛의 음극 쪽의 면이 전하 발생층(115)과 접하는 경우에는 전하 발생층(115)이 상기 발광 유닛의 전자 주입층 또는 전자 수송층의 역할도 할 수 있기 때문에, 상기 발광 유닛에 전자 주입층 또는 전자 수송층을 제공하지 않는 구성이어도 좋다.
또한, 전하 발생층(115)은, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과 다른 재료로 구성되는 층을 조합한 적층 구조로서 형성하여도 좋다. 예를 들어, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 하나의 화합물과 전자 수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합하여 형성하여도 좋다. 또한, 유기 화합물과 억셉터성 물질의 복합 재료를 포함하는 층과, 투명 도전막을 포함하는 층을 조합하여 형성하여도 좋다.
또한, 발광 유닛(106)과 발광 유닛(108) 사이에 끼워진 전하 발생층(115)은 전극(101)과 전극(102)에 전압을 인가하였을 때, 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 좋다. 예를 들어, 도 2에서, 전극(101)의 전위가 전극(102)의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(115)은 발광 유닛(106)에 전자를 주입하고 발광 유닛(108)에 정공을 주입한다.
또한, 전하 발생층(115)은, 광 추출 효율의 관점에서, 가시광에 대하여 투광성(구체적으로는, 전하 발생층(115)에 대한 가시광의 투과율이 40% 이상)을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(115)은 한 쌍의 전극(전극(101) 및 전극(102))보다 낮은 도전율이어도 기능한다.
상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(115)을 형성함으로써 발광층이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 도 2에서는, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 발광 소자(250)에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층으로 구획하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고, 더 긴 수명의 발광 소자를 실현할 수 있다. 또한, 소비전력이 낮은 발광 소자를 실현할 수 있다.
또한 상기 각 구성에서 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)에 사용하는 게스트 재료가 나타내는 발광색으로서는, 서로 같아도 좋고 상이하여도 좋다. 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)이 서로 같은 색의 발광을 나타내는 기능을 가지는 게스트 재료를 가지는 경우, 발광 소자(250)는 적은 전류값으로 높은 발광 휘도를 나타내는 발광 소자가 되어 바람직하다. 또한 발광 유닛(106) 및 발광 유닛(108)이 서로 상이한 색의 발광을 나타내는 기능을 가지는 게스트 재료를 가지는 경우, 발광 소자(250)는 다색 발광을 나타내는 발광 소자가 되어 바람직하다. 이 경우, 발광층(120) 및 발광층(170) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 발광 파장이 상이한 복수의 발광 재료를 사용함으로써, 발광 소자(250)가 나타내는 발광 스펙트럼은 상이한 발광 피크를 가지는 발광이 합성된 광이 되므로, 적어도 2개의 극댓값을 가지는 발광 스펙트럼이 된다.
상기 구성은 백색 발광을 얻기 위해서도 적합하다. 발광층(120) 및 발광층(170)의 광을 서로 보색의 관계로 함으로써 백색 발광을 얻을 수 있다. 특히, 연색성이 높은 백색 발광 또는 적어도 적색과 녹색과 청색을 가지는 발광이 되도록 게스트 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
또한 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자의 경우, 각 발광 유닛에 사용하는 게스트 재료가 나타내는 발광색은 서로 같아도 좋고 상이하여도 좋다. 같은 색의 발광을 나타내는 발광 유닛을 복수로 가지는 경우, 이 복수의 발광 유닛이 나타내는 발광색은 그 외의 색과 비교하여 적은 전류값으로 높은 발광 휘도를 얻을 수 있다. 이와 같은 구성은 발광색의 조정에 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 발광 효율이 상이하고, 또한 상이한 발광색을 나타내는 게스트 재료를 사용하는 경우에 적합하다. 예를 들어 3층의 발광 유닛을 가지는 경우, 같은 색의 형광 재료를 가지는 발광 유닛을 2층, 상기 형광 재료와 상이한 발광색을 나타내는 인광 재료를 가지는 발광 유닛을 1층으로 함으로써, 형광 발광과 인광 발광의 발광 강도를 조정할 수 있다. 즉, 발광 유닛의 수에 따라 발광색의 강도를 조정할 수 있다.
이러한 형광 발광 유닛을 2층, 인광 발광 유닛을 1층 가지는 발광 소자의 경우, 청색 형광 재료를 포함하는 발광 유닛을 2층, 및 황색 인광 재료를 포함하는 발광 유닛을 1층 함유하는 발광 소자, 청색 형광 재료를 포함하는 발광 유닛을 2층, 및 적색 인광 재료 및 녹색 인광 재료를 포함하는 발광층 유닛을 1층 가지는 발광 소자, 또는 청색 형광 재료를 포함하는 발광 유닛을 2층, 및 적색 인광 재료, 황색 인광 재료, 및 녹새 인광 재료를 포함하는 발광층 유닛을 1층 가지는 발광 소자이면 효율적으로 백색 발광을 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.
또한, 발광층(120) 및 발광층(170) 중 적어도 하나를 층상으로 더 분할하여, 이 분할한 층마다 상이한 발광 재료를 포함하도록 하여도 좋다. 즉, 발광층(120) 및 발광층(170) 중 적어도 하나는 2층 이상의 복수 층으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 제 1 발광층과 제 2 발광층을 정공 수송층 측으로부터 순차적으로 적층하여 발광층으로 하는 경우, 제 1 발광층의 호스트 재료로서 정공 수송성을 가지는 재료를 사용하고, 제 2 발광층의 호스트 재료로서 전자 수송성을 가지는 재료를 사용하는 구성 등이 있다. 이 경우, 제 1 발광층과 제 2 발광층이 가지는 발광 재료는 같은 재료이어도 좋고 상이한 재료이어도 좋고, 같은 색의 발광을 나타내는 기능을 가지는 재료이어도 좋고, 상이한 색의 발광을 나타내는 기능을 가지는 재료이어도 좋다. 서로 상이한 색의 발광을 나타내는 기능을 가지는 복수의 발광 재료를 가지는 구성에 의하여, 3원색이나 4색 이상의 발광색으로 이루어진 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수도 있다.
또한 발광 유닛(108)의 발광층이 인광성 화합물을 가지는 것이 바람직하다. 또한 복수의 유닛 중, 적어도 하나의 유닛에 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 적용함으로써 발광 효율, 신뢰성이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 실시형태 3 및 실시형태 4에서 설명한 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 도 3의 (A) 및 (B)를 사용하여 설명한다.
도 3의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 3의 (B)는 도 3의 (A)를 A-B 및 C-D를 따라 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 나타낸 구동 회로부(소스 측 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트 측 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한 604는 밀봉 기판, 625는 건조재, 605는 실재(sealing material)이고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한 리드 배선(608)은 소스 측 구동 회로(601) 및 게이트 측 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 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 FPC에는 인쇄 배선 기판(PWB: Printed Wiring Board)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태를 포함하는 것으로 한다.
다음으로 상기 발광 장치의 단면 구조에 대하여 도 3의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만 여기서는 구동 회로부인 소스 측 구동 회로(601)와 화소부(602) 내의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한 소스 측 구동 회로(601)에는 n채널형 TFT(623)와 p채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한 구동 회로는 각종 CMOS 회로, PMOS 회로, NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만 반드시 그렇게 할 필요는 없고, 기판 위가 아니라 외부에 구동 회로를 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와 전류 제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 화소에 의하여 형성된다. 또한 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성된다. 절연물(614)은 포지티브형의 감광성 수지막을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한 절연물(614) 위에 형성되는 막의 피복성을 양호하게 하기 위하여 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 면이 형성되도록 한다. 예를 들어 절연물(614)의 재료로서 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 상기 곡면의 곡률 반경은 0.2μm 이상 0.3μm 이하인 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서 네거티브형의 감광 재료, 포지티브형의 감광 재료를 모두 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성된다. 여기서 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용되는 재료로서는 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한 적층 구조로 하면 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지고, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 EL층(616)은 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)을 구성하는 재료로서는 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.
또한 EL층(616) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물, MgAg, MgIn, AlLi 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 EL층(616)에서 발생한 광이 제 2 전극(617)을 투과하는 경우에는, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 이상 20wt% 이하의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 제 2 전극(617)으로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제 1 전극(613), EL층(616), 제 2 전극(617)에 의하여 발광 소자(618)가 형성된다. 발광 소자(618)는 실시형태 3 및 실시형태 4의 구성을 가지는 발광 소자인 것이 바람직하다. 또한 화소부는 복수의 발광 소자가 형성되어 이루어져 있지만, 본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 3 및 실시형태 4에서 설명한 구성을 가지는 발광 소자와, 그 외의 구성을 가지는 발광 소자의 양쪽 모두를 포함하여도 좋다.
또한 실재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 수지 또는 건조재, 혹은 그 양쪽 모두로 충전되는 경우도 있다.
또한 실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 3 및 실시형태 4에서 설명한 발광 소자를 사용한 발광 장치를 얻을 수 있다.
<발광 장치의 구성예 1>
도 4에는 표시 장치의 일례로서 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고 착색층(컬러 필터)을 형성한 발광 장치의 예를 도시하였다.
도 4의 (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 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한 도 4의 (A), (B)에서는 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명한 기재(1033)는 위치를 맞추고 기판(1001)에 고정된다. 또한 착색층 및 흑색층은 오버코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한 도 4의 (A)에서는 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 나가는 발광층과, 광이 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 나가는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않는 광이 백색이 되고, 착색층을 투과하는 광이 적색, 청색, 녹색이 되므로 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 4의 (B)에서는 적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B)을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한 이상에서 설명한 발광 장치는 TFT가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로 광을 추출하는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 발광을 추출하는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다.
<발광 장치의 구성예 2>
톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 5에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)에는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. TFT와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작할 때까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮어 형성한다. 이 절연막은 평탄화하는 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막(1021)과 같은 재료 외에, 다양한 다른 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 제 1 하부 전극(1025W), 하부 전극(1025R), 하부 전극(1025G), 하부 전극(1025B)은 여기서는 양극으로 하지만 음극이어도 좋다. 또한 도 6과 같은 톱 이미션형 발광 장치인 경우, 하부 전극(1025W), 하부 전극(1025R), 하부 전극(1025G), 하부 전극(1025B)을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. 또한 제 2 전극(1029)은 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한 제 2 전극(1029)과, 하부 전극(1025W), 하부 전극(1025R), 하부 전극(1025G), 하부 전극(1025B) 사이에서 마이크로캐비티 구조를 적용하여 특정 파장의 광을 증폭하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 실시형태 3 및 실시형태 4에서 설명한 바와 같은 구성으로 하고, 백색 발광을 얻을 수 있는 소자 구조로 한다.
도 4의 (A), (B), 도 5에서, 백색 발광을 얻을 수 있는 EL층의 구성으로서는 발광층을 복수 층 사용하는 것, 복수의 발광 유닛을 사용하는 것 등에 의하여 실현하면 좋다. 또한 백색 발광을 얻는 구성은 이에 한정되지 않는다.
도 5와 같은 톱 이미션 구조에서는, 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1030)을 제공하여도 좋다. 착색층(적색의 착색층(1034R), 녹색의 착색층(1034G), 청색의 착색층(1034B))이나 흑색층(블랙 매트릭스)은 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)은 투광성을 가지는 기판을 사용한다.
또한 여기서는 적색, 녹색, 청색, 백색의 4색으로 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 나타내었지만 특별히 한정되는 것은 아니고, 적색, 녹색, 청색의 3색으로 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다. 또한 적색, 녹색, 청색, 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
상술한 바와 같이 실시형태 3 및 실시형태 4에서 설명한 발광 소자를 사용한 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 유기 EL을 사용한 발광 소자이기 때문에, 평면을 가지고 발광 효율이 양호한 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, 곡면을 가지고 발광 효율이 양호한 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다. 또한 상기 전자 기기에 본 발명의 일 형태의 유기 화합물을 사용함으로써 발광 효율이 양호한 신뢰성이 높은 전자 기기를 제작할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형의 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 포토 프레임, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
도 6의 (A), (B)에 도시된 휴대 정보 단말(900)은 하우징(901), 하우징(902), 표시부(903), 및 힌지부(905) 등을 가진다.
하우징(901)과 하우징(902)은 힌지부(905)로 연결된다. 휴대 정보 단말(900)은 접힌 상태(도 6의 (A))에서 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이 펼칠 수 있다. 이에 의하여 휴대할 때는 가반성이 우수하고, 사용할 때는 큰 표시 영역에 의하여 시인성이 우수하다.
휴대 정보 단말(900)에는 힌지부(905)로 연결된 하우징(901)과 하우징(902)에 걸쳐 플렉시블한 표시부(903)가 제공되어 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 발광 장치를 표시부(903)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 신뢰성이 높은 휴대 정보 단말을 제작할 수 있다.
표시부(903)는 문서 정보, 정지 화상, 및 동영상 등 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 표시부에 문서 정보를 표시시키는 경우, 휴대 정보 단말(900)을 전자 서적 단말로서 사용할 수 있다.
휴대 정보 단말(900)을 펼치면 표시부(903)가 크게 만곡한 형태로 유지된다. 예를 들어 곡률 반경 1mm 이상 50mm 이하, 바람직하게는 5mm 이상 30mm 이하로 만곡한 부분을 포함하여 표시부(903)가 유지된다. 표시부(903)의 일부는 하우징(901)에서 하우징(902)에 걸쳐 연속적으로 화소가 배치되어 있어 곡면 형상의 표시를 수행할 수 있다.
표시부(903)는 터치 패널로서 기능하고 손가락이나 스타일러스 등으로 조작할 수 있다.
표시부(903)는 하나의 플렉시블 디스플레이로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여 하우징(901)과 하우징(902) 사이에서 끊김 없는 연속한 표시를 수행할 수 있다. 또한 하우징(901)과 하우징(902) 각각에 디스플레이가 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
힌지부(905)는 휴대 정보 단말(900)을 펼쳤을 때, 하우징(901)과 하우징(902) 사이의 각도가 소정의 각도보다 큰 각도가 되지 않도록, 잠금 기구를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 잠금이 걸리는(그 이상으로 펼쳐지지 않는) 각도는 90도 이상 180도 미만인 것이 바람직하고, 대표적으로는 90도, 120도, 135도, 150도, 또는 175도 등으로 할 수 있다. 이에 의하여 휴대 정보 단말(900)의 편리성, 안전성, 및 신뢰성을 높일 수 있다.
힌지부(905)가 잠금 기구를 가지면 표시부(903)에 무리한 힘이 가해지는 일이 없으므로 표시부(903)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 신뢰성이 높은 휴대 정보 단말을 실현할 수 있다.
하우징(901) 및 하우징(902)은 전원 버튼, 조작 버튼, 외부 접속 포트, 스피커, 마이크로폰 등을 가져도 좋다.
하우징(901) 및 하우징(902) 중 어느 한쪽에는 무선 통신 모듈이 제공되어 인터넷이나 LAN(Local Area Network), Wi-Fi(등록 상표) 등의 컴퓨터 네트워크를 통하여 데이터를 송수신할 수 있다.
도 6의 (C)에 도시된 휴대 정보 단말(910)은 하우징(911), 표시부(912), 조작 버튼(913), 외부 접속 포트(914), 스피커(915), 마이크로폰(916), 카메라(917) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 발광 장치를 표시부(912)에 사용할 수 있다. 이에 의하여 높은 수율로 휴대 정보 단말을 제작할 수 있다.
휴대 정보 단말(910)은 표시부(912)에 터치 센서가 제공된다. 전화를 걸거나 또는 문자를 입력하는 등의 각종 조작은 손가락이나 스타일러스 등으로 표시부(912)를 터치함으로써 수행할 수 있다.
또한 조작 버튼(913)의 조작에 의하여 전원의 ON, OFF 동작이나 표시부(912)에 표시되는 화상의 종류를 전환할 수 있다. 예를 들어 메일 작성 화면에서 메인 메뉴 화면으로 전환할 수 있다.
또한 휴대 정보 단말(910) 내부에 자이로 센서 또는 가속도 센서 등의 검출 장치를 제공함으로써 휴대 정보 단말(910)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(912)의 화면 표시의 방향을 자동적으로 전환할 수 있다. 또한 화면 표시의 방향의 전환은 표시부(912)를 터치하는 것, 조작 버튼(913)의 조작, 또는 마이크로폰(916)을 사용한 음성 입력 등에 의하여 수행할 수도 있다.
휴대 정보 단말(910)은 예를 들어 전화기, 수첩, 및 정보 열람 장치 등 중에서 선택된 하나 또는 복수의 기능을 가진다. 구체적으로는 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 휴대 정보 단말(910)은 예를 들어 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 동영상 재생, 인터넷 통신, 게임 등의 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다.
도 6의 (D)에 도시된 카메라(920)는 하우징(921), 표시부(922), 조작 버튼(923), 셔터 버튼(924) 등을 가진다. 또한 카메라(920)에는 탈착 가능한 렌즈(926)가 장착되어 있다.
본 발명의 일 형태를 사용하여 제작된 발광 장치를 표시부(922)에 사용할 수 있다. 이에 의하여, 신뢰성이 높은 카메라를 제작할 수 있다.
여기서는 카메라(920)를, 렌즈(926)를 하우징(921)으로부터 떼어 교환할 수 있는 구성으로 하였지만, 렌즈(926)와 하우징(921)이 일체가 되어 있어도 좋다.
카메라(920)는 셔터 버튼(924)을 누름으로써 정지 화상 또는 동영상을 촬상할 수 있다. 또한 표시부(922)는 터치 패널로서의 기능을 가지고, 표시부(922)를 터치함으로써 촬상할 수도 있다.
또한 카메라(920)는 스트로브 장치나 뷰파인더 등을 별도로 장착할 수 있다. 또는 이들이 하우징(921)에 포함되어 있어도 좋다.
도 7의 (A)는 손목시계형 휴대 정보 단말(9200), 도 7의 (B)는 손목시계형 휴대 정보 단말(9201)을 각각 도시한 사시도이다.
도 7의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말(9200)은 이동 전화, 전자 메일, 문장 열람 및 작성, 음악 재생, 인터넷 통신, 컴퓨터 게임 등 다양한 애플리케이션을 실행할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말(9200)은 통신 규격된 근거리 무선 통신을 실행할 수 있다. 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리 통화를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말(9200)은 접속 단자(9006)를 가지고, 커넥터를 통하여 다른 정보 단말과 직접 데이터를 주고받을 수 있다. 또한 접속 단자(9006)를 통하여 충전을 수행할 수도 있다. 또한 충전 동작은 접속 단자(9006)를 통하지 않고, 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 7의 (B)에 도시된 휴대 정보 단말(9201)은 도 7의 (A)에 도시된 휴대 정보 단말과 달리 표시부(9001)의 표시면이 만곡되어 있지 않다. 또한 휴대 정보 단말(9201)의 표시부의 외형은 비직사각형(도 7의 (B)에서는 원형)이다.
도 7의 (C) 내지 (E)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9202)을 도시한 사시도이다. 또한 도 7의 (C)가 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태의 사시도이고, 도 7의 (D)가 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태 및 접은 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이고, 도 7의 (E)가 휴대 정보 단말(9202)을 접은 상태의 사시도이다.
휴대 정보 단말(9202)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말(9202)이 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)로 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 힌지(9055)를 이용하여 2개의 하우징(9000) 사이를 굴곡시킴으로써 휴대 정보 단말(9202)을 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 예를 들어 휴대 정보 단말(9202)은 곡률 반경 1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
도 8의 (A)는 청소 로봇의 일례를 도시한 모식도이다.
청소 로봇(5100)은 상면에 배치된 디스플레이(5101), 측면에 배치된 복수의 카메라(5102), 브러시(5103), 조작 버튼(5104)을 가진다. 또한 도시하지 않았지만, 청소 로봇(5100)의 하면에는, 바퀴, 흡입구 등이 구비되어 있다. 청소 로봇(5100)은 그 외에 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 피에조 센서, 광 센서, 자이로 센서 등의 각종 센서를 구비한다. 또한 청소 로봇(5100)은 무선에 의한 통신 수단을 구비한다.
청소 로봇(5100)은 자력(自力)으로 움직이고, 먼지(5120)를 검지하고 하면에 제공된 흡입구로부터 먼지를 흡인할 수 있다.
또한 청소 로봇(5100)은 카메라(5102)가 촬영한 화상을 해석하여, 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 또한 화상 해석에 의하여 배선 등, 브러시(5103)에 얽힐 만한 물체를 검지한 경우에는 브러시(5103)의 회전을 멈출 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리 잔량이나, 흡인한 먼지의 양 등을 표시할 수 있다. 청소 로봇(5100)이 주행한 경로를 디스플레이(5101)에 표시하여도 좋다. 또한 디스플레이(5101)를 터치 패널로 하고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
청소 로봇(5100)은 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 카메라(5102)가 촬영한 화상을 휴대 전자 기기(5140)에 표시시킬 수 있다. 그러므로, 청소 로봇(5100)의 소유자는 외출한 곳에서도 방 상태를 알 수 있다. 또한 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대 전자 기기로 확인할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 8의 (B)에 도시된 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 사용자와의 의사소통이 가능하다.
디스플레이(2105)는 각종 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널이 탑재되어도 좋다. 또한 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말이어도 좋고, 로봇(2100)의 정위치에 설치함으로써 충전 및 데이터의 수수를 가능하게 한다.
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 전진할 때의 진행 방향에서의 장애물의 유무를 검지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)를 사용하여 주위의 환경을 인식하여 안전하게 이동할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 8의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 도시한 도면이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 조작 키(5005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(5008), 제 2 표시부(5002), 지지부(5012), 이어폰(5013) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 표시부(5001) 및 제 2 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
또한, 도 9의 (A), (B)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말(5150)을 도시하였다. 접을 수 있는 휴대 정보 단말(5150)은 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 가진다. 도 9의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말(5150)을 도시하였다. 도 9의 (B)에 접은 상태의 휴대 정보 단말(5150)을 도시하였다. 휴대 정보 단말(5150)은 큰 표시 영역(5152)을 가짐에도 불구하고 접으면 작아지고 가반성이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)로 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 신축 가능한 부재와 복수의 지지 부재로 구성되어 있고, 접는 경우에는 신축 가능한 부재가 늘어나고, 굴곡부(5153)는 2mm 이상, 바람직하게는 5mm 이상의 곡률 반경을 가져 접힌다.
또한, 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 다양한 조명 장치에 적용하는 일례에 대하여 도 10 및 도 11을 사용하여 설명한다. 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 사용함으로써, 발광 효율이 양호한 신뢰성이 높은 조명 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자를 가요성을 가지는 기판 위에 제작함으로써 곡면을 가지는 발광 영역을 가지는 전자 기기나 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 적용한 발광 장치는 자동차의 조명에도 적용할 수 있고, 예를 들어 앞유리, 천장 등에 조명을 설치할 수도 있다.
도 10의 (A)는 다기능 단말(3500)의 한쪽 면의 사시도를 나타낸 것이고, 도 10의 (B)는 다기능 단말(3500)의 다른 쪽 면의 사시도를 나타낸 것이다. 다기능 단말(3500)은 하우징(3502)에 표시부(3504), 카메라(3506), 조명(3508) 등이 포함되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 조명(3508)에 사용할 수 있다.
조명(3508)은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써 면광원으로서 기능한다. 따라서, LED로 대표되는 점광원과 달리 지향성이 적은 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 조명(3508)과 카메라(3506)를 조합하여 사용하는 경우, 조명(3508)을 점등 또는 점멸시켜 카메라(3506)에 의하여 촬상할 수 있다. 조명(3508)은 면광원으로서의 기능을 가지므로 자연광 아래에서 촬영한 것 같은 사진을 촬영할 수 있다.
또한 도 10의 (A), (B)에 도시된 다기능 단말(3500)은 도 7의 (A) 내지 (C)에 도시된 전자 기기와 마찬가지로 다양한 기능을 가질 수 있다.
또한 하우징(3502)의 내부에 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰 등을 가질 수 있다. 또한 다기능 단말(3500)의 내부에, 자이로 센서, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써 다기능 단말(3500)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(3504)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
표시부(3504)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어 표시부(3504)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 장문(掌紋), 지문(指紋) 등을 촬상함으로써 본인 인증을 할 수 있다. 또한 표시부(3504)에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다. 또한 표시부(3504)에 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용하여도 좋다.
도 10의 (C)는 방범용 라이트(3600)의 사시도를 나타낸 것이다. 라이트(3600)는 하우징(3602)의 외측에 조명(3608)을 가지고, 하우징(3602)에는 스피커(3610) 등이 포함되어 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 조명(3608)에 사용할 수 있다.
라이트(3600)는 예를 들어 조명(3608)을 쥐거나, 잡거나, 또는 듬으로써 발광할 수 있다. 또한 하우징(3602)의 내부에, 라이트(3600)로부터의 발광 방법을 제어할 수 있는 전자 회로가 제공되어도 좋다. 상기 전자 회로로서는 예를 들어 한 번 또는 간헐적으로 여러 번의 발광을 가능하게 하는 회로로 하여도 좋고, 발광의 전류값을 제어함으로써 발광의 광량을 조정할 수 있는 회로로 하여도 좋다. 또한 조명(3608)의 발광과 동시에, 스피커(3610)로부터 대음량의 경보음이 출력되는 회로를 포함시켜도 좋다.
라이트(3600)는 다양한 방향으로 발광할 수 있으므로 예를 들어 폭한(暴漢) 등에게 돌려 광 또는 광과 소리로 위협할 수 있다. 또한 라이트(3600)에 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 촬영 기능을 가지는 기능을 제공하여도 좋다.
도 11은 발광 소자를 실내의 조명 장치(8501)로서 사용한 예이다. 또한 발광 소자는 대면적화도 가능하므로 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 그 외에, 곡면을 가지는 하우징을 사용함으로써 발광 영역이 곡면을 가지는 조명 장치(8502)를 형성할 수도 있다. 본 실시형태에서 나타내는 발광 소자는 박막 형상이고, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 다양하게 디자인된 조명 장치를 형성할 수 있다. 또한 실내의 벽면에 대형의 조명 장치(8503)를 제공하여도 좋다. 또한 조명 장치(8501, 8502, 8503)에 터치 센서를 제공하고, 전원의 온 또는 오프를 수행하여도 좋다.
또한 발광 소자를 테이블의 표면 측에 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8504)로 할 수 있다. 또한 그 외의 가구의 일부에 발광 소자를 사용함으로써 가구로서의 기능을 구비한 조명 장치로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 함으로써 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용하여 조명 장치 및 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한 적용할 수 있는 조명 장치 및 전자 기기는 본 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다.
또한 본 실시형태에 나타낸 구성은 다른 실시형태에 나타낸 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 5,9-비스[N-페닐-N-(4-바이페닐)아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: 5,9BPA2PcgDBC)(구조식(100))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9BPA2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.5g(3.0mmol), 4-페닐다이페닐아민을 2.2g(9.0mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.7g(18mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 30mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 17mg(30μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 120℃에서 7시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=7:3)에 의하여 정제하고, 얻어진 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올로 다시 침전시켜 황색 고체를 1.8g, 수율 74%로 얻었다. 본 합성 스킴을 하기 (A-1)에 나타내었다.
[화학식 33]
얻어진 고체 1.5g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.2Х10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 320℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.70g, 회수율 45%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=6.97(t, J1=7.2Hz, 2H), 7.03-7.10(m, 8H), 7.23-7.31(m, 6H), 7.38-7.43(m, 6H), 7.50-7.66(m, 15H), 7.79(d, J1=7.2Hz, 2H), 8.15(dd, J1=8.7Hz, J2=1.5Hz, 2H), 9.22(d, J1=8.7Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 12의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 12의 (B)는 도 12의 (A)에서의 6.0ppm 내지 9.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9BPA2PcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9BPA2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9BPA2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 13에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 14에 나타내었다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조의 V550형)를 사용하여 측정하고, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 스펙트럼을 빼고 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼은, 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조의 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한, 박막의 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조의 FS920)를 사용하였다. 용액의 발광 스펙트럼의 측정과 양자 수율은 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조의 Quantaurus-QY)를 사용하였다.
도 13으로부터, 5,9BPA2PcgDBC의 톨루엔 용액은 419nm, 324nm, 314nm, 283nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 460nm 부근(여기 파장 400nm)이었다. 또한 도 14로부터, 5,9BPA2PcgDBC의 박막은 419nm, 331nm, 313nm, 및 284nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 473nm 및 496nm 부근(여기 파장 410nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9BPA2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되었다. 또한 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 81%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9BPA2PcgDBC를 액체 크로마토그래피 질량 분석(Liquid Chromatography Mass Spectrometry, 약칭: LC/MS 분석)에 의하여 분석하였다.
LC/MS 분석은, Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Ultimate3000에 의하여 LC(액체 크로마토그래피) 분리를 수행하고, Thermo Fisher Scientific Inc. 제조의 Q Exactive에 의하여 MS 분석(질량 분석)을 수행하였다.
LC 분리는, 임의의 칼럼을 사용하여 칼럼 온도를 40℃로 하고, 송액 조건은 용매를 적절히 선택하고, 시료는 임의의 농도의 5,9BPA2PcgDBC를 유기 용매에 용해시켜 조정하고, 주입량은 5.0μL로 하였다.
Targeted-MS2법에 의하여, 5,9BPA2PcgDBC에서 유래하는 이온인 m/z=829.35의 MS2 측정을 수행하였다. Targeted-MS2의 설정은, 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=829.35±2.0(isolation window=4)으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 충돌실(collision cell) 내에서 타깃 이온을 가속하는 에너지 NCE(Normalized Collision Energy)를 50으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 15에 나타내었다.
도 15의 결과로부터, 5,9BPA2PcgDBC는 주로 m/z=752, 676, 584, 508, 432, 341, 244 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도면에 나타낸 결과는 5,9BPA2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9BPA2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=752 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPA2PcgDBC에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPA2PcgDBC가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=676 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPA2PcgDBC에서의 바이페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPA2PcgDBC가 바이페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=584 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPA2PcgDBC에서의 4-페닐다이페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPA2PcgDBC가 4-페닐다이페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=341 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPA2PcgDBC에서의 4-페닐다이페닐아미노기가 2개 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPA2PcgDBC가 7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸 및 2개의 4-페닐다이페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸-5,9-다이아민(약칭: 5,9mMemFLPA2PcgDBC)(구조식(101))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9mMemFLPA2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.1g(2.1mmol), N-(3-메틸페닐)-3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐아민을 2.7g(6.3mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.2g(13mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 25mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 24mg(42μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 13시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=1:1)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올을 사용하여 재결정시켜 황색 고체를 1.7g, 수율 68%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-2)에 나타내었다.
[화학식 34]
얻어진 고체 1.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 1.5Х10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 350℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.60g, 회수율 58%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=2.15(s, 6H), 6.54(dd, J1=6.6Hz, J1=0.9Hz, 2H), 6.71(d, J1=8.4Hz, 4H), 6.79-6.83(m, 4H), 6.89-6.96(m, 6H), 7.02-7.16(m, 18H), 7.22(s, 2H), 7.25-7.32(m, 4H), 7.42-7.61(m, 7H), 7.77-7.85(m, 6H), 8.02(dd, J1=8.4Hz, J2=1.2Hz, 2H), 9.19(d, J1=8.1Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 16의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 16의 (B)는 도 16의 (A)에서의 6.0ppm 내지 9.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9mMemFLPA2PcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9mMemFLPA2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9mMemFLPA2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 17에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 17로부터, 5,9mMemFLPA2PcgDBC의 톨루엔 용액은 417nm, 308nm, 297nm, 284nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 458nm 부근(여기 파장 420nm)이었다. 또한 도 18로부터, 5,9mMemFLPA2PcgDBC의 박막은 417nm, 308nm, 및 278nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 470nm, 494nm, 및 535nm 부근(여기 파장 410nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9mMemFLPA2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 79%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9mMemFLPA2PcgDBC를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. 분석 방법은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 19에 나타내었다.
도 19의 결과로부터, 5,9mMemFLPA2PcgDBC는 주로 m/z=945, 868, 764, 686, 522, 446, 241 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도면에 나타낸 결과는 5,9mMemFLPA2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9mMemFLPA2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=945 부근의 프로덕트 이온은 5,9mMemFLPA2PcgDBC에서의 9-페닐-9H-플루오렌일기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9mMemFLPA2PcgDBC가 9-페닐-9H-플루오렌일기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=868 부근의 프로덕트 이온은 5,9mMemFLPA2PcgDBC에서의 (9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9mMemFLPA2PcgDBC가 (9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=764 부근의 프로덕트 이온은 5,9mMemFLPA2PcgDBC에서의 N-3-메틸페닐)-N-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9mMemFLPA2PcgDBC가 N-3-메틸페닐)-N-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 N,N'-비스(6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-N,N'-다이페닐-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸-5,9-다이아민(약칭: 5,9BnfA2PcgDBC)(구조식(102))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9BnfA2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.1g(2.3mmol), N-(6-페닐벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)페닐아민을 2.2g(5.6mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.3g(14mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 25mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 26mg(45μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 7시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=2:1, 이어서 헥세인:톨루엔=3:2)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/에탄올을 사용하여 재결정시켜 황색 고체를 2.2g, 수율 86%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-3)에 나타내었다.
[화학식 35]
얻어진 고체 1.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 8.6Х10-3Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 375℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.55g, 회수율 47%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=6.96(d, J1=7.8Hz, 4H), 7.02-7.12(m, 8H), 7.21(t, J1=7.2Hz, 2H), 7.28-7.44(m, 19H), 7.64(t, J1=7.8Hz, 2H), 7.73-7.82(m, 4H), 8.12(d, J1=8.4Hz, 2H), 8.21(d, J1=7.8Hz, 2H), 8.28(s, 2H), 8.36(d, J1=7.8Hz, 2H), 8.78(d, J1=8.7Hz, 2H), 9.22(d, J1=8.4Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 20의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 20의 (B)는 도 20의 (A)에서의 6.5ppm 내지 9.0ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9BnfA2PcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9BnfA2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9BnfA2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 21에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 22에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 21로부터, 5,9BnfA2PcgDBC의 톨루엔 용액은 414nm, 284nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 451nm, 477nm 부근(여기 파장 360nm)이었다. 또한 도 22로부터, 5,9BnfA2PcgDBC의 박막은 416nm, 346nm, 325nm, 및 262nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 466nm 및 494nm 부근(여기 파장 400nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9BnfA2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 87%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9BnfA2PcgDBC를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. 분석 방법은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 23에 나타내었다.
도 23의 결과로부터, 5,9BnfA2PcgDBC는 주로 m/z=816, 726, 649, 572, 433, 341 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도면에 나타낸 결과는 5,9BnfA2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9BnfA2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=816 부근의 프로덕트 이온은 5,9BnfA2PcgDBC에서의 6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란일기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BnfA2PcgDBC가 6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란일기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=726 부근의 프로덕트 이온은 5,9BnfA2PcgDBC에서의 N-(6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-N-페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BnfA2PcgDBC가 N-(6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-N-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=341 부근의 프로덕트 이온은 5,9BnfA2PcgDBC에서의 N-(6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-N-페닐아미노기가 2개 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BnfA2PcgDBC가 7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸 및 2개의 N-(6-페닐-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란-8-일)-N-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 N,N'-다이(다이벤조퓨란-4-일)-N,N'-다이페닐-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸-5,9-다이아민(약칭: 5,9FrA2PcgDBC-II)(구조식(103))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9FrA2PcgDBC-II의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.5g(2.9mmol), 4-아닐리노다이벤조퓨란을 2.4g(9.3mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.7g(17mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 30mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 33mg(58.2μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 8시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=2:1, 이어서 헥세인:톨루엔=3:2)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/아세트산 에틸을 사용하여 재결정시켰다. 담황색 고체를 1.5g, 수율 60%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-4)에 나타내었다.
[화학식 36]
얻어진 고체 1.3g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 9.8Х10-3Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 310℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.75g, 회수율 59%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=6.72(d, J1=7.5Hz, 4H), 6.89(t, J1=7.5Hz, 2H), 7.14-7.19(m, 6H), 7.28(t, J1=7.8Hz, 2H), 7.38-7.51(m, 15H), 7.77(t, J1=8.7Hz, 2H), 7.93(dd, J1=7.2Hz, J2=0.90Hz, 2H), 8.16(dd, J1=7.2Hz, J2=1.2Hz, 2H), 8.24(dd, J1=8.4Hz, J2=1.2Hz, 2H), 9.20(d, J1=8.7Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 24의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 24의 (B)는 도 24의 (A)에서의 6.5ppm 내지 8.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9FrA2PcgDBC-II가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9FrA2PcgDBC-II의 특성>
다음으로, 5,9FrA2PcgDBC-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 25에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 26에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 25로부터, 5,9FrA2PcgDBC-II의 톨루엔 용액은 409nm, 342nm, 285nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 449nm 부근(여기 파장 400nm)이었다. 또한 도 26으로부터, 5,9FrA2PcgDBC-II의 박막은 410nm, 346nm, 314nm, 285nm, 및 248nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 464nm 및 483nm 부근(여기 파장 410nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9FrA2PcgDBC-II가 청색으로 발광하는 것이 확인되었다. 또한 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 86%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9FrA2PcgDBC-II를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. 분석 방법은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 27에 나타내었다.
도 27의 결과로부터, 5,9FrA2PcgDBC-II는 주로 m/z=781, 691, 600, 523, 433, 270 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도면에 나타낸 결과는 5,9FrA2PcgDBC-II에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9FrA2PcgDBC-II를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=781 부근의 프로덕트 이온은 5,9FrA2PcgDBC-II에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9FrA2PcgDBC-II가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=691 부근의 프로덕트 이온은 5,9FrA2PcgDBC-II에서의 다이벤조퓨란일기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9FrA2PcgDBC-II가 다이벤조퓨란일기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=600 부근의 프로덕트 이온은 5,9FrA2PcgDBC-II에서의 N-(다이벤조퓨란-4-일)-N-페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9FrA2PcgDBC-II가 N-(다이벤조퓨란-4-일)-N-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=270 부근의 프로덕트 이온은 5,9FrA2PcgDBC-II에서의 5-[N-(다이벤조퓨란-4-일)-N-페닐아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸릴기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9FrA2PcgDBC-II가 5-[N-(다이벤조퓨란-4-일)-N-페닐아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸릴기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 5,9-비스[N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: 5,9oDMeBPA2PcgDBC)(구조식(104))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9oDMeBPA2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.4g(2.8mmol), N-(2,6-다이메틸페닐)-4-다이페닐아민을 1.9g(7.1mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.6g(17mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 30mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 32mg(56μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 7.5시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=2:1, 이어서 헥세인:톨루엔=3:2)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/아세트산 에틸을 사용하여 재결정시켜 황색 고체를 1.0g, 수율 40%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-5)에 나타내었다.
[화학식 37]
얻어진 고체 1.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.3Х10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 310℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.80g, 회수율 79%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=2.00(s, 12H), 6.59(d, J1=9.0Hz, 4H), 7.03(s, 2H), 7.13(s, 6H), 7.27(t, J1=7.2Hz, 2H), 7.37-7.53(m, 15H), 7.60(d, J1=6.9Hz, 4H), 7.73(t, J1=7.2Hz, 2H), 8.11(dd, J1=8.7Hz, J2=0.9Hz, 2H), 9.19(d, J1=8.4Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 28의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 28의 (B)는 도 28의 (A)에서의 6.5ppm 내지 9.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9oDMeBPA2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9oDMeBPA2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 29에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 30에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 29로부터, 5,9oDMeBPA2PcgDBC의 톨루엔 용액은 433nm, 415nm, 310nm, 282nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 458nm, 487nm 부근(여기 파장 430nm)이었다. 또한 도 30으로부터, 5,9oDMeBPA2PcgDBC의 박막은 437nm, 418nm, 390nm, 310nm, 및 276nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 473nm 및 497nm 부근(여기 파장 410nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 85%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9oDMeBPA2PcgDBC를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. 분석 방법은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 31에 나타내었다.
도 31의 결과로부터, 5,9oDMeBPA2PcgDBC는 주로 m/z=780, 614, 537, 509, 459, 343, 270, 194 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도면에 나타낸 결과는 5,9oDMeBPA2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9oDMeBPA2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=780 부근의 프로덕트 이온은 5,9oDMeBPA2PcgDBC에서의 2,5-다이메틸페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 2,5-다이메틸페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=614 부근의 프로덕트 이온은 5,9oDMeBPA2PcgDBC에서의 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=537 부근의 프로덕트 이온은 5,9oDMeBPA2PcgDBC에서의 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기와 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기와 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=343 부근의 프로덕트 이온은 5,9oDMeBPA2PcgDBC에서의 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기가 2개 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9oDMeBPA2PcgDBC가 2개의 N-(2,5-다이메틸페닐)-N-(4-바이페닐)아미노기와, 7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 5,9-비스[다이(4-바이페닐)아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: 5,9BBA2PcgDBC)(구조식(105))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9BBA2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5,9-다이브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 1.3g(2.6mmol), 비스(4-바이페닐릴)아민을 2.1g(6.4mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.5g(15mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 26mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 29mg(51μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 15시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=2:1, 이어서 헥세인:톨루엔=3:2)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔/에탄올로 다시 침전시켜 황색 고체를 2.2g, 수율 90%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-6)에 나타내었다.
[화학식 38]
얻어진 고체 1.1g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.2Х10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 310℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.51g, 회수율 45%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H-NMR δ(CDCl3):1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=7.14(d, J1=8.7Hz, 8H), 7.27-7.32(m, 4H), 7.39-7.63(m, 31H), 7.69(d, J1=6.6Hz, 2H), 7.82(t, J1=7.2Hz, 2H), 8.18(d, J1=9.3Hz, 2H), 9.25(d, J1=8.1Hz, 2H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 32의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 32의 (B)는 도 32의 (A)에서의 7.0ppm 내지 9.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 5,9BBA2PcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<5,9BBA2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9BBA2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 33에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 34에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 33으로부터, 5,9BBA2PcgDBC의 톨루엔 용액은 423nm, 342nm, 314nm, 287nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 465nm 부근(여기 파장 400nm)이었다. 또한 도 34로부터, 5,9BBA2PcgDBC의 박막은 423nm, 344nm, 313nm, 290nm, 및 246nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 482nm, 514nm, 및 548nm 부근(여기 파장 410nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9BBA2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되었다. 또한 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 75%로 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9BBA2PcgDBC를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. 분석 방법은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 35에 나타내었다.
도 35의 결과로부터, 5,9BBA2PcgDBC는 주로 m/z=829, 662, 509, 432, 320 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 35에 나타낸 결과는 5,9BBA2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9BBA2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=829 부근의 프로덕트 이온은 5,9BBA2PcgDBC에서의 바이페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BBA2PcgDBC가 바이페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=662 부근의 프로덕트 이온은 5,9BBA2PcgDBC에서의 다이(4-바이페닐)아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BBA2PcgDBC가 다이(4-바이페닐)아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=320 부근의 프로덕트 이온은 5,9BBA2PcgDBC에서의 다이(4-바이페닐)아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BBA2PcgDBC가 다이(4-바이페닐)아미노]-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인, 일반식(G0)으로 나타내어지는 화합물 중 하나인 5,9-비스{4-[N-(4-바이페닐)-N-페닐아미노]페닐}-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: 5,9BPAP2PcgDBC)(구조식(168))의 합성 방법과 상기 화합물의 특성에 대하여 설명한다.
<단계 1: 5,9BPAP2PcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 1.3g(2.6mmol)의 5,9-다이브로모-7-페닐다이벤조[c,g]카바졸과 2.3g(6.4mmol)의 4'-페닐트라이페닐아민-4-보론산, 68mg(0.23mmol)의 트리스(2-메틸페닐)포스핀, 1.8g(13mmol)의 탄산 포타슘을 넣었다. 이 혼합물에 15mL의 톨루엔과 5mL의 에탄올과 5mL의 물을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 탈기를 수행한 혼합물에 10mg(45μmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 첨가하고, 질소 기류하에서 90℃에서 12.5시간 교반하였다. 교반 후, 얻어진 반응 혼합물에 물, 에탄올을 첨가하고, 초음파를 조사한 후, 여과하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=2:1, 이어서 헥세인:톨루엔=1:1)에 의하여 정제하고, 프랙션을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정시켜 황색 고체를 2.1g, 수율 86%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(A-7)에 나타내었다.
[화학식 42]
얻어진 황색 고체 1.1g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 2.4Х10-2Pa, 아르곤 유량 0mL/min의 조건에서, 380℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 황색 고체를 0.89g, 회수율 82%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H-NMR:1H NMR(CD2Cl2, 300MHz):δ=7.09(t, J1=7.2Hz, 2H), 7.21-7.76(m, 45H), 8.20(d, J1=6.9Hz, 2H), 9.32(d, J1=9.0Hz, 2H).
또한 얻어진 황색 고체의 1H NMR 차트를 도 47의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 47의 (B)는 도 47의 (A)에서의 6.5ppm 내지 9.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 황색 고체는 목적물인 5,9BPAP2PcgDBC인 것을 알 수 있었다.
<5,9BPAP2PcgDBC의 특성>
다음으로, 5,9BPAP2PcgDBC의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 측정한 결과를 도 48에 나타내었다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 49에 나타내었다. 측정은 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다.
도 48로부터, 5,9BPAP2PcgDBC의 톨루엔 용액은 391nm, 324nm, 291nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 453nm 부근(여기 파장 397nm)이었다. 또한 도 49로부터, 5,9BPAP2PcgDBC의 박막은 394nm, 322nm, 294nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 465nm 부근(여기 파장 390nm)에 확인되었다. 이 결과로부터, 5,9BPAP2PcgDBC가 청색으로 발광하는 것이 확인되고, 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서 이용 가능한 것을 알 수 있었다.
또한 톨루엔 용액에서의 양자 수율은 95%로 매우 양호하고, 발광 재료로서 적합한 것을 알 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 5,9BPAP2PcgDBC는, 다이벤조카바졸 골격과 아민 사이에 아릴렌기를 도입함으로써, 아릴렌기를 도입하지 않은 화합물과 비교하여 흡수 피크 파장과 발광 피크 파장이 단파장화되는 것을 알 수 있었다. 또한 양자 수율도 높아지는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 본 실시예에서 얻어진 5,9BPAP2PcgDBC를 LC/MS 분석에 의하여 분석하였다. LC 분리는 실시예 1과 마찬가지로 수행하였다. Targeted-MS2법에 의하여, 5,9BPAP2PcgDBC에서 유래하는 이온인 m/z=981.41의 MS2 측정을 수행하였다. Targeted-MS2의 설정은, 타깃 이온의 질량 범위를 m/z=981.41±2.0(isolationwindow=4)으로 하고, 검출은 포지티브 모드에서 수행하였다. 충돌실 내에서 타깃 이온을 가속하는 에너지 NCE를 60으로 하여 측정하였다. 얻어진 MS 스펙트럼을 도 50에 나타내었다.
도 50의 결과로부터, 5,9BPAP2PcgDBC는 주로 m/z=905, 829, 736, 660, 584, 507, 493, 417 부근에서 프로덕트 이온이 검출되는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 50에 나타낸 결과는 5,9BPAP2PcgDBC에서 유래하는 특징적인 결과를 나타낸 것이기 때문에, 혼합물 내에 포함되는 5,9BPAP2PcgDBC를 동정함에 있어서 중요한 데이터라고 할 수 있다.
또한 m/z=905 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPAP2PcgDBC에서의 페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPAP2PcgDBC가 페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=829 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPAP2PcgDBC에서의 바이페닐기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPAP2PcgDBC가 바이페닐기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=736 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPAP2PcgDBC에서의 N-바이페닐-4-페닐아미노기가 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPAP2PcgDBC가 N-바이페닐-4-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
또한 m/z=493 부근의 프로덕트 이온은 5,9BPAP2PcgDBC에서의 N-바이페닐-4-페닐아미노기가 2개 이탈된 상태의 양이온으로 추정되고, 5,9BPAP2PcgDBC가 2개의 N-바이페닐-4-페닐아미노기를 포함하는 것을 시사하는 것이다.
(실시예 8)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함하는 발광 소자 및 비교 발광 소자의 제작예와 상기 발광 소자의 특성에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 제작된 발광 소자의 적층 구조를 도 1의 (A)에 도시하였다. 또한 소자 구조의 자세한 사항을 표 1 및 표 2에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물을 이하에 나타내었다. 또한 다른 유기 화합물에 대해서는 다른 실시형태 또는 실시예를 참조하면 좋다.
[화학식 39]
[표 1]
[표 2]
<<발광 소자 1의 제작>>
유리 기판 위에 전극(101)으로서 ITSO막을 스퍼터링법에 의하여 두께 70nm가 되도록 형성하였다. 또한 전극(101)의 전극 면적은 4mm2(2mmХ2mm)로 하였다. 다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前) 처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 건조시킨 후, UV 오존 처리를 370초 수행하였다. 그 후, 1Х10-4Pa 정도의 진공도로 유지된 진공 증착 장치에 기판을 넣고, 170℃에서 30분 동안 베이킹을 수행하였다. 그 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 전극(101) 위에 정공 주입층(111)으로서 PCPPn과 산화 몰리브데넘(VI)(MoO3)을 중량비(PCPPn:MoO3)가 1:0.5가 되고, 두께가 10nm가 되도록 공증착하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 정공 수송층(112)으로서, PCPPn을 두께가 30nm가 되도록 증착하였다.
다음으로, 발광층(130)으로서 정공 수송층(112) 위에 cgDBCzPA와 5,9BPA2PcgDBC를 중량비(cgDBCzPA:5,9BPA2PcgDBC)가 1:0.03이 되고, 두께가 25nm가 되도록 공증착하였다. 또한 발광층(130)에서 5,9BPA2PcgDBC는 형광 발광을 나타내는 게스트 재료이다.
다음으로, 발광층(130) 위에 전자 수송층(118(1))으로서 cgDBCzPA를 두께가 15nm가 되도록 증착하였다. 다음으로, 전자 수송층(118(1)) 위에 전자 수송층(118(2))으로서 NBPhen을 두께가 10nm가 되도록 순차적으로 증착하였다.
다음으로, 전자 수송층(118) 위에 전자 주입층(119)으로서 LiF를 두께 1nm가 되도록 증착하였다.
다음으로, 전자 주입층(119) 위에 전극(102)으로서 알루미늄(Al)을 두께가 200nm가 되도록 형성하였다.
다음으로, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉재를 사용하여 밀봉하기 위하여, 발광 소자를 형성한 기판과는 다른 기판(대향 기판)을 발광 소자를 형성한 기판에 고정함으로써, 발광 소자 1을 밀봉하였다. 구체적으로는, 대향 기판에 건조제를 붙이고, 이에 더하여 발광 소자를 형성한 범위 주변에 밀봉재를 도포한 상기 대향 기판과, 발광 소자를 형성한 유리 기판을 접합하고, 파장이 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리하였다. 상술한 공정으로 발광 소자 1을 얻었다.
<<발광 소자 2 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 제작>>
발광 소자 2 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 제작 공정은, 상술한 발광 소자 1과 발광층(130)의 제작 공정만 상이하고, 그 외의 제작 공정은 발광 소자 1과 마찬가지로 하였기 때문에, 자세한 설명은 생략한다. 소자 구조의 자세한 사항은 표 1 및 표 2를 참조하면 좋다.
또한 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1 내지 발광 소자 6 및 발광 소자 9에는, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물인, 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 2개 결합된 구조를 가지는 유기 화합물을 사용하였다. 한편, 비교 발광 소자 7에는 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 하나 결합된 구조를 가지는 유기 화합물을 사용하였다.
<발광 소자의 특성>
다음으로, 상기 제작된 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 특성을 측정하였다. 휘도 및 CIE 색도의 측정에는 색채 휘도계(Topcon Technohouse Corporation 제조, BM-5A)를 사용하고, 전계 발광 스펙트럼의 측정에는 멀티채널 분광기(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, PMA-11)를 사용하였다.
발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 전류 효율-휘도 특성을 도 36에 나타내었다. 또한 전류 밀도-전압 특성을 도 37에 나타내었다. 또한 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 38에 나타내었다. 또한 각 발광 소자의 측정은 실온(23℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
또한 1000cd/m2 부근에서의 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 소자 특성을 표 3에 나타내었다.
[표 3]
또한, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7에 12.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 39에 나타내었다.
도 36 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7은 높은 전류 효율을 나타내었다. 특히, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용한 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9는 모두 10cd/A를 초과하는, 청색 형광 소자로서는 매우 높은 전류 효율을 나타내었다. 또한 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9는 모두 비교 발광 소자 7보다 높은 전류 효율을 나타내었다. 따라서, 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 하나 결합된 구조보다 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 2개 결합된 구조가 발광 소자의 발광 효율이 양호한 것을 알 수 있었다.
도 38 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7은 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 특히, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 사용한 발광 소자 1 내지 발광 소자 6 및 발광 소자 9는 모두 9%를 초과하는, 형광 소자로서는 매우 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 또한 발광 소자 1 내지 발광 소자 6 및 발광 소자 9는 모두 비교 발광 소자 7보다 높은 외부 양자 효율을 나타내었다. 따라서, 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 하나 결합된 구조를 가지는 유기 화합물보다 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 2개 결합된 구조를 가지는 유기 화합물이 발광 소자의 발광 효율이 양호한 것을 알 수 있었다. 이는, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6 및 발광 소자 9에서 발광 재료로서 사용한, 다이아민 화합물인 본 발명의 일 형태의 유기 화합물이 비교 발광 소자 7에서 사용한 모노아민 화합물의 유기 화합물보다 발광 양자 수율이 높은 것이 요인 중 하나로 생각된다.
특히, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물인 5,9mMemFLPA2PcgDBC나 5,9BPAP2PcgDBC를 발광 재료로서 사용한 발광 소자는, 외부 양자 효율이 11% 이상으로 매우 높은 값을 나타내었다. 따라서, 다이벤조카바졸 골격에 결합된 아릴아민에 치환기로서 플루오렌일기를 도입하거나, 또는 다이벤조카바졸 골격과 아릴아민 골격 사이에 아릴렌기를 도입하면, 특히 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광 재료에 사용한 소자에서, S1이 높고(흡수단으로부터 도출된 밴드 갭이 3.3eV 이상), LUMO 준위가 낮은 재료(-2.7eV보다 큼)를 정공 수송층에 사용한 경우, 특히 높은 외부 양자 효율을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어(정공 및 전자)의 재결합에 의하여 생성되는 단일항 여기자의 생성 확률은 25%이므로, 외부로의 광 추출 효율을 25%로 한 경우, 형광 소자의 외부 양자 효율의 이론값은 최대로 6.25%가 된다. 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7에서는 모두 이론 한계값보다 높은 효율을 얻을 수 있었다. 이 이유는, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7에서, 한 쌍의 전극으로부터 주입된 캐리어의 재결합에 의하여 생성된 단일항 여기자에서 유래하는 발광에 더하여, 실시형태 3에서 나타낸 TTA에 의하여 삼중항 여기자의 일부가 단일항 여기자로 변환되어, 형광 발광에 기여하기 때문이라고 생각된다. 본 실시예에서는 예시하지 않았지만, 과도 형광 측정을 수행한 결과, 발광 소자 3 내지 발광 소자 6 각각으로부터 지연 형광이 관측되었다. 그 외의 발광 소자로부터도 마찬가지로 지연 형광이 관측된다고 생각된다. 따라서, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7에서는 TTA에 의하여 이론 한계값 이상의 외부 양자 효율이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
또한 도 37 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7은 각각, 양호한 구동 전압을 가지는 것을 알 수 있었다.
또한 도 39로부터, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 발광 스펙트럼은 각각, 468nm, 462nm, 459nm, 458nm, 471nm, 474nm, 461nm, 456nm 부근에 스펙트럼 피크를 가지고, 반치 전폭은 각각, 50nm, 52nm, 50nm, 54nm, 51nm, 53nm, 57nm, 57nm 정도이었기 때문에, 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7은, 각각이 가지는 게스트 재료에서 유래하는 양호한 청색 발광을 나타내었다. 또한, 발광 소자 2 내지 발광 소자 4는 특히 색도 y가 낮은 값을 나타내었다. 발광 소자 2 내지 발광 소자 4의 게스트 재료로서 사용한, 본 발명의 일 형태의 유기 화합물은 아민 골격에 부피가 큰 치환기를 가진다. 그러므로, 같은 질소에 결합되는 다른 쪽 아릴기와의 입체 장애가 커지기 때문에 질소 원자와 아릴기 사이의 결합 길이가 길어지고, 공액의 분포 범위가 작아진다. 그 결과, 발광이 더 단파장 시프트하여, 색도 y가 낮아졌다고 생각된다.
<발광 소자의 신뢰성>
다음으로, 발광 소자 1 내지 발광 소자 4, 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7의 2mA에서의 정전류 구동 시험을 수행하였다. 그 결과를 도 40에 나타내었다. 도 40으로부터 발광 소자 1 내지 발광 소자 4, 발광 소자 6, 발광 소자 9, 및 비교 발광 소자 7은 양호한 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히, 발광 소자 1, 발광 소자 4, 및 발광 소자 9는 LT90(휘도 10% 감소 시간)이 모두 100시간을 초과하여, 특히 양호한 신뢰성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 도 40으로부터 발광 소자 1 내지 발광 소자 6, 발광 소자 9는 비교 발광 소자 7과 비교하여 각각 동등 이상의 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있었다. 특히, 발광 소자 1, 발광 소자 3, 발광 소자 4, 및 발광 소자 9는 비교 발광 소자 7보다 우수한 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물의 아민 골격이 가지는 치환기에, 비치환된 페닐기를 도입하면 신뢰성이 더 양호하게 되는 것이 시사된다. 또한 비교 발광 소자 7과 동등의 신뢰성을 가지는 발광 소자 2 및 발광 소자 6은 모두 전류 효율이 비교 발광 소자 7보다 양호하기 때문에, 각 소자에 동일한 값으로 전류를 흘린 경우, 발광 소자 2 및 발광 소자 6은 비교 발광 소자 7보다 휘도가 높다. 동일한 전류에서의 구동 시험에서, 더 고휘도로 발광하는 발광 소자 2 및 발광 소자 6은 비교 발광 소자 7보다 신뢰성이 양호하다고 할 수 있다. 즉, 동일한 휘도로 구동한 경우, 발광 소자 2 및 발광 소자 6은 비교 발광 소자 7보다 신뢰성이 양호하다고 할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 형태의 화합물을 발광층에 사용함으로써 색 순도가 높은 청색 발광을 나타내고, 높은 발광 효율, 양호한 구동 전압, 및 양호한 신뢰성을 나타내는 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태인 유기 화합물을 사용한 발광 소자는, 다이벤조카바졸 골격에 아민 골격이 하나 결합된 구조를 가지는 유기 화합물보다 발광 효율이 높고, 양호한 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있었다.
(실시예 9)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 유기 화합물을 포함하는, 실시예 8과 상이한 발광 소자의 제작예와 상기 발광 소자의 특성에 대하여 설명한다. 본 실시예에서 제작된 발광 소자의 적층 구조를 도 1의 (A)에 도시하였다. 또한 소자 구조의 자세한 사항을 표 4에 나타내었다. 또한 본 실시예에서 사용하는 유기 화합물을 이하에 나타내었다. 또한 다른 유기 화합물에 대해서는 다른 실시형태 또는 실시예를 참조하면 좋다.
[화학식 40]
[표 4]
<<발광 소자 8의 제작>>
발광 소자 8의 제작 공정은 상술한 발광 소자 1과 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)의 제작 공정만 상이하고, 그 외의 제작 공정은 발광 소자 1과 마찬가지로 하였기 때문에, 자세한 설명은 생략한다. 소자 구조의 자세한 사항은 표 4를 참조하면 좋다.
<발광 소자 8의 제작>
발광 소자 8의 정공 주입층(111)으로서, 전극(101) 위에 PCzPA와 산화 몰리브데넘(VI)(MoO3)을 중량비(PCzPA:MoO3)가 1:0.5가 되고, 또한 두께가 10nm가 되도록 공증착하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 정공 수송층(112)으로서, PCzPA를 두께가 30nm가 되도록 증착하였다.
<발광 소자의 특성>
다음으로, 상기 제작된 발광 소자 8의 특성을 측정하였다. 발광 소자의 측정 조건은 상술한 실시예와 마찬가지로 수행하였다.
발광 소자 8의 전류 효율-휘도 특성을 도 41에 나타내었다. 또한 전류 밀도-전압 특성을 도 42에 나타내었다. 또한 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 43에 나타내었다.
또한 1000cd/m2 부근에서의, 발광 소자 8의 소자 특성을 표 5에 나타내었다.
[표 5]
또한 발광 소자 8에 12.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 44에 나타내었다.
도 41 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 8은 10cd/A를 초과하는, 청색 형광 소자로서는 매우 높은 전류 효율을 나타내었다. 또한, 도 43에 나타낸 바와 같이, 외부 양자 효율의 최댓값은 8.0%를 초과하고, 형광 소자의 이론 한계값을 크게 웃도는 효율을 나타내었다. 이는, 상술한 바와 같이 TTA의 효과인 것으로 생각된다.
또한 도 42 및 표 5에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 8은 양호한 구동 전압을 가지는 것을 알 수 있었다.
또한 도 44로부터 발광 소자 8의 발광 스펙트럼은 468nm 부근에 스펙트럼 피크를 가지고, 반치 전폭은 50nm 정도이었기 때문에, 발광 소자 8은 게스트 재료에서 유래하는 양호한 청색 발광을 나타내었다.
<발광 소자의 신뢰성>
다음으로, 발광 소자 8의 2mA에서의 정전류 구동 시험을 수행하였다. 그 결과를 도 45에 나타내었다. 도 45로부터 발광 소자 8은 LT90이 250시간을 초과하는 매우 양호한 신뢰성을 나타내었다. 상술한 발광 소자 1과 비교하여, 발광 소자 8은 양호한 신뢰성을 나타내었다. 발광 소자 1과 발광 소자 8은 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)에 사용한 재료만 상이하다. 또한 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자는 정공 주입층(111) 및 정공 수송층(112)에 사용하는 재료에 따라 신뢰성이 변화하는 것을 알 수 있었다.
(참고예 1)
본 참고예에서는, 실시예 8에서 사용한 BPAPcgDBC의 합성 방법에 대하여 설명한다.
<단계 1: BPAPcgDBC의 합성>
200mL의 삼구 플라스크에 5-브로모-7-페닐-7H-다이벤조[c,g]카바졸을 2.2g(5.1mmol), 4-페닐다이페닐아민을 1.9g(7.7mmol), 소듐 tert-뷰톡사이드를 1.5g(15mmol) 넣었다. 이 혼합물에 톨루엔 30mL과 트라이(tert-뷰틸)포스핀의 10% 헥세인 용액 0.2mL을 첨가하고, 이 혼합물을 감압하면서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 29mg(51μmol) 첨가하고, 질소 기류하에서 110℃에서 7시간 가열 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 흡인 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매: 헥세인:톨루엔=5:1, 이어서 헥세인:톨루엔=3:1)에 의하여 정제하여, 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸/에탄올을 사용하여 재결정시켜 담황색 고체를 2.0g, 수율 65%로 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 식(B-1)에 나타내었다.
[화학식 41]
얻어진 고체 1.9g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 압력 4.0Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건에서, 265℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 담황색 고체를 1.8g, 회수율 92%로 얻었다.
얻어진 고체의 핵자기 공명 분광법(1H NMR)에 의한 분석 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=6.97(t, J1=7.2Hz, 1H), 7.03-7.10(m, 4H), 7.23-7.31(m, 3H), 7.38-7.43(m, 3H), 7.49-7.62(m, 8H), 7.65-7.69(m, 4H), 7.76-7.82(m, 2H), 8.00(d, J1=8.7Hz, 1H), 8.15(t, J1=7.8Hz, 2H), 9.13(d, J1=8.4Hz, 1H), 9.21(d, J1=7.8Hz, 1H).
또한 얻어진 고체의 1H NMR 차트를 도 46의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한 도 46의 (B)는 도 46의 (A)에서의 6.5ppm 내지 8.5ppm의 범위의 확대도이다. 측정 결과로부터, 목적물인 BPAPcgDBC가 얻어진 것을 알 수 있었다.
<BPAPcgDBC의 특성>
톨루엔 용액에서의 BPAPcgDBC의 양자 수율은 69%이고, 모노아민 화합물의 경우보다 다이아민 화합물인 본 실시의 일 형태의 유기 화합물이, 양자 수율이 높아지는 것을 알 수 있었다.
100: EL층, 101: 전극, 102: 전극, 106: 발광 유닛, 108: 발광 유닛, 110: 발광 소자, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 113: 전자 수송층, 114: 전자 주입층, 115: 전하 발생층, 116: 정공 주입층, 117: 정공 수송층, 118: 전자 수송층, 119: 전자 주입층, 120: 발광층, 121: 호스트 재료, 122: 게스트 재료, 130: 발광층, 131: 호스트 재료, 132: 게스트 재료, 150: 발광 소자, 170: 발광층, 250: 발광 소자, 601: 소스 측 구동 회로, 602: 화소부, 603: 게이트 측 구동 회로, 604: 밀봉 기판, 605: 실재, 607: 공간, 608: 배선, 610: 소자 기판, 611: 스위칭용 TFT, 612: 전류 제어용, 613: 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 전극, 618: 발광 소자, 623: n채널형 TFT, 624: p채널형 TFT, 900: 휴대 정보 단말, 901: 하우징, 902: 하우징, 903: 표시부, 905: 힌지부, 910: 휴대 정보 단말, 911: 하우징, 912: 표시부, 913: 조작 버튼, 914: 외부 접속 포트, 915: 스피커, 916: 마이크로폰, 917: 카메라, 920: 카메라, 921: 하우징, 922: 표시부, 923: 조작 버튼, 924: 셔터 버튼, 926: 렌즈, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 층간 절연막, 1021: 층간 절연막, 1022: 전극, 1024B: 전극, 1024G: 전극, 1024R: 전극, 1024W: 전극, 1025B: 하부 전극, 1025G: 하부 전극, 1025R: 하부 전극, 1025W: 하부 전극, 1026: 격벽, 1028: EL층, 1029: 전극, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실재, 1033: 기재, 1034B: 착색층, 1034G: 착색층, 1034R: 착색층, 1036: 오버코트층, 1037:층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2100: 로봇, 2101: 조도 센서, 2102: 마이크로폰, 2103: 상부 카메라, 2104: 스피커, 2105: 디스플레이, 2106: 하부 카메라, 2107: 장애물 센서, 2108: 이동 기구, 2110: 연산 장치, 3500: 다기능 단말, 3502: 하우징, 3504: 표시부, 3506: 카메라, 3508: 조명, 3600: 라이트, 3602: 하우징, 3608: 조명, 3610: 스피커, 5000: 하우징, 5001: 표시부, 5002: 표시부, 5003: 스피커, 5004: LED 램프, 5005: 조작 키, 5006: 접속 단자, 5007: 센서, 5008: 마이크로폰, 5012: 지지부, 5013: 이어폰, 5100: 청소 로봇, 5101: 디스플레이, 5102: 카메라, 5103: 브러시, 5104: 조작 버튼, 5120: 먼지, 5140: 휴대 전자 기기, 5150: 휴대 정보 단말, 5151: 하우징, 5152: 표시 영역, 5153: 굴곡부, 8501: 조명 장치, 8502: 조명 장치, 8503: 조명 장치, 8504: 조명 장치, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9006: 접속 단자, 9055: 힌지, 9200: 휴대 정보 단말, 9201: 휴대 정보 단말, 9202: 휴대 정보 단말

Claims (15)

  1. 하기 일반식(G0)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
    [화학식 1]

    일반식(G0) 중, A는 치환 또는 비치환된 다이벤조카바졸 골격을 나타내고, Ar1은 상기 다이벤조카바졸 골격의 N위치에서 결합되고, Ar1 및 Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수(整數)를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내는, 유기 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이벤조카바졸 골격이 다이벤조[c,g]카바졸 골격인, 유기 화합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    일반식(G0) 중, 상기 다이벤조카바졸 골격이 가지는 2개의 나프탈렌 골격 중 어느 한쪽에 Ar3이 결합되고, 다른 쪽의 상기 나프탈렌 골격에 Ar4가 결합되는, 유기 화합물.
  4. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
    [화학식 2]

    일반식(G1) 중, Ar1은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, R1 내지 R6 중 어느 하나는 일반식(G1-1)으로 나타내어지는 치환기이고, R7 내지 R12 중 어느 하나는 일반식(G1-2)으로 나타내어지는 치환기이고, 그 외의 R1 내지 R12는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a는 0 내지 3의 정수를 나타내고,
    [화학식 3]

    일반식(G1-1) 및 일반식(G1-2) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 나타내고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내는, 유기 화합물.
  5. 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
    [화학식 4]

    일반식(G2) 중, Ar1, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, Ar2는 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내고, a, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R10은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내는, 유기 화합물.
  6. 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물로서,
    [화학식 5]

    일반식(G3) 중, Ar3 내지 Ar8은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴렌기를 가지고, b, c, d, e, f, 및 g는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수를 나타내고, Ar9 내지 Ar12는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 100의 아릴기, 혹은 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 100의 헤테로아릴기를 나타내고, R1 내지 R15는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내는, 유기 화합물.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b 및 상기 c가 모두 0인, 유기 화합물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ar9 및 상기 Ar11은 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 페닐기, 바이페닐기, 나프틸기, 트라이페닐기, 플루오렌일기, 카바졸릴기, 다이벤조싸이오페닐기, 다이벤조퓨란일기, 벤조플루오렌일기, 벤조카바졸릴기, 나프토벤조싸이오페닐기, 나프토벤조퓨란일기, 다이벤조플루오렌일기, 다이벤조카바졸릴기, 다이나프토싸이오페닐기, 다이나프토퓨란일기, 페난트릴기 중 어느 하나인, 유기 화합물.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ar10 및 상기 Ar12는 각각 독립적으로, 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7)으로 나타내어지는 치환기 중 어느 하나이고,
    [화학식 6]

    일반식(Ht-3) 및 일반식(Ht-4) 중, X는 산소 또는 황을 나타내고, 일반식(Ht-1) 내지 일반식(Ht-7) 중, R16 내지 R21 중 어느 하나, R22 내지 R31 중 어느 하나, R32 내지 R39 중 어느 하나, R40 내지 R48 중 어느 하나, R49 내지 R57 중 어느 하나, R58 내지 R67 중 어느 하나, 및 R68 내지 R77 중 어느 하나가 각각 Ar6 또는 Ar8과의 단결합을 나타내고, 그 외의 R16 내지 R85는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3 내지 7의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 25의 아릴기를 나타내는, 유기 화합물.
  10. 하기 구조식(100) 내지 구조식(105) 및 구조식(168)으로 나타내어지는, 유기 화합물.
    [화학식 7]

    [화학식 8]
  11. 발광 소자 또는 전자 디바이스로서,
    한 쌍의 전극 사이에 발광층을 가지고,
    상기 발광층은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 포함하는, 발광 소자 또는 전자 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 발광층은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물에서 유래하는 발광을 나타내는, 전자 디바이스.
  13. 표시 장치로서,
    제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 전자 디바이스와,
    컬러 필터 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 가지는, 표시 장치.
  14. 전자 기기로서,
    제 13 항에 기재된 표시 장치와,
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
  15. 조명 장치로서,
    제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 전자 디바이스와,
    하우징 및 터치 센서 중 적어도 하나를 가지는, 조명 장치.
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