KR20240035420A - 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 화합물 - Google Patents

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KR20240035420A
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다카오 하마다
다츠요시 다카하시
야스시 기타노
히로키 스즈키
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Abstract

본 발명은 신뢰성을 향상시킨 발광 소자를 제공한다. 또한, 전류 효율(또는 양자 효율)이 높은 발광 소자를 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태인 발광 소자에 적용하기 바람직한 신규의 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 제공한다.
양극과 음극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 발광층을 갖고, 발광층은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합이고, 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 낮고, 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위와 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.4eV 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.

Description

발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 화합물{LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ORGANIC COMPOUND}
본 발명은 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 형태는, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법에 관한 것이다. 또한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 사용할 수 있는 유기 화합물에 관한 것이다.
박형·경량, 고속 응답성, 직류 저전압 구동 등의 특징을 갖는 유기 화합물을 발광체로서 사용한 발광 소자는, 차세대 플랫 패널 디스플레이에 응용이 기대되고 있다. 특히, 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치된 표시 장치는, 종래의 액정 표시 장치와 비교하여 시야각이 넓으며 시인성이 우수하다는 점에서 우위성이 있다고 생각되고 있다.
발광 소자의 발광 기구는, 발광체를 포함하는 EL층을 한 쌍의 전극 사이에 끼우고 전압을 인가함으로써, 음극에서 주입된 전자 및 양극에서 주입된 정공이 EL층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 되돌아갈 때 에너지를 방출하여 발광한다고 한다. 여기 상태로서는 일중항 여기(singlet excitation) 및 삼중항 여기(triplet excitation)가 알려져 있으며, 어느 여기 상태를 통해서도 발광이 가능하다고 생각되고 있다.
상술한 바와 같은 발광 소자에 대해서는, 그 소자 특성을 향상시키기 위하여 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 활발히 진행되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본국 특개 2010-182699호 공보
발광 소자의 개발에서 소자의 신뢰성을 높이는 것은 상품화를 위하여 중요시하는 항목 중 하나이다. 또한, 소자의 신뢰성을 높이기 위해서는, 발광 소자의 EL층의 캐리어 밸런스의 제어나, 캐리어의 재결합 확률의 향상을 가능하게 하는 소자 구성이 필요하다. 그래서, EL층을 원하는 소자 구성으로 함으로써, 발광층에서의 캐리어 이동을 양호하게 하며 신뢰성이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 높은 전류 효율(또는 양자 효율)을 얻는 것도, 구동에 필요한 전류량을 낮추고 신뢰성을 높이기 위하여 중요하다.
그래서, 본 발명의 일 형태에서는 신뢰성을 향상시킨 발광 소자를 제공한다. 또한, 전류 효율(또는 양자 효율)이 높은 발광 소자를 제공한다. 또한 본 발명의 일 형태인 발광 소자에 적용하기 적합한 신규의 유기 화합물을 제공한다. 또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는 상기 유기 화합물을 EL 재료로서 사용한, 발광 효율 및 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신규 재료를 제공한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신규의 발광 소자, 발광 장치를 제공한다. 또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한, 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명확해지는 것이며 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 과제가 추출될 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 양극과 음극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 발광층을 갖고, 발광층은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합이고, 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 낮고, 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위와 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.4eV 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 양극과 음극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 발광층을 갖고, 발광층은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합이고, 제 1 유기 화합물은 6원환의 질소 함유 복소 방향환 및 카바졸 골격을 포함하며 트라이아릴아민 골격을 포함하지 않고, 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 양극과 음극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 발광층을 갖고, 발광층은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하고, 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합이고, 제 1 유기 화합물은 6원환의 질소 함유 복소 방향환 및 바이카바졸 골격을 포함하며 트라이아릴아민 골격을 포함하지 않고, 제 2 유기 화합물은 트라이아릴아민 골격을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 상기 구성에서, 바이카바졸 골격은 3,3'-바이카바졸 골격, 또는 2,3'-바이카바졸 골격인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 구성에서 발광 물질은 인광성 화합물인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각 구성에서 EL층은 정공 수송층을 포함하고, 정공 수송층과 발광층은 서로 접촉하고, 정공 수송층은 정공 수송성을 갖는 제 3 유기 화합물을 갖고, 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
또한, 상기 각 구성에서 제 1 유기 화합물은 하기 일반식(G0)로 나타내어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
다만, 상기 식 중에서 A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 일반식(G0)로 나타내어지는 유기 화합물이다.
다만, 상기 식 중에서 A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 일반식(G1)로 나타내어지는 유기 화합물이다.
다만, 상기 식 중에서 R1~R24는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 일반식(G2)로 나타내어지는 유기 화합물이다.
다만, 상기 식 중에서 R1~R24는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 유기 화합물이다.
다만, 상기 식 중에서 R1~R24는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 일반식(G0), 일반식(G2), 및 일반식(G3)의 탄소수 1~6의 알킬기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다. 또한, 탄소수 5~7의 사이클로알킬기로서는, 예컨대 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기 등을 들 수 있다. 탄소수 6~13의 아릴기로서는, 예컨대 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 바이페닐기, 인덴일기, 나프틸기, 플루오렌일기 등을 들 수 있다. 또한, Ar에서의 탄소수 6~25의 아릴렌기로서는, 1,2-페닐렌기 또는 1,3-페닐렌기 또는 1,4-페닐렌기, 2,6-톨루일렌기 또는 3,5-톨루일렌기 또는 2,4-톨루일렌기, 4,6-다이메틸벤젠-1,3-다이일기, 2,4,6-트라이메틸벤젠-1,3-다이일기, 2,3,5,6-테트라메틸벤젠-1,4-다이일기, 3,3'-바이페닐렌기 또는 3,4'-바이페닐렌기 또는 4,4'-바이페닐렌기, 1,1':3'1''-터벤젠-3,3''-다이일기, 1,1':4',1''-터벤젠-3,3''-다이일기, 1,1':4',1''-터벤젠-4,4''-다이일기, 1,1':3',1'':3'',1'''-쿼터벤젠-3,3'''-다이일기, 1,1':3',1'':4'',1'''-쿼터벤젠-3,4'''-다이일기, 1,1':4',1'':4'',1'''-쿼터벤젠-4,4'''-다이일기, 1,4-나프틸렌기 또는 1,5-나프틸렌기 또는 2,6-나프틸렌기 또는 2,7-나프틸렌기, 2,7-플루오렌일렌기, 9,9-다이메틸-2,7-플루오렌일렌기, 9,9-다이페닐-2,7-플루오렌일렌기, 9,9-다이메틸-1,4-플루오렌일렌기, 스파이로-9,9'-바이플루오렌-2,7-다이일기, 9,10-다이하이드로-2,7-페난트렌일렌기, 2,7-페난트렌일렌기, 3,6-페난트렌일렌기, 9,10-페난트렌일렌기, 2,7-트라이페닐렌일렌기, 3,6-트라이페닐렌일렌기, 2,8-벤조[a]페난트렌일렌기, 2,9-벤조[a]페난트렌일렌기, 5,8-벤조[c]페난트렌일렌기 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 탄소수 1~6의 알킬기, 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 탄소수 6~13의 아릴기, 탄소수 6~25의 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 이 치환기로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 아이소프로필기, 뷰틸기, 아이소뷰틸기, sec-뷰틸기, tert-뷰틸기, 펜틸기, 아이소펜틸기, 헥실기 등의 탄소수 1~6의 알킬기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기 등의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 페닐기, 톨릴기, 자일릴기, 바이페닐기, 인덴일기, 나프틸기, 플루오렌일기, 9,9'-다이메틸플루오렌일기 등의 환을 형성하는 탄소수 6~13의 아릴기가 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 일반식(G0)~(G3) 중 어느 것의 유기 화합물을 사용한 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태는, 상기 각 구성을 가진 발광 소자와, 하우징을 갖는 발광 장치이다.
또한, 본 발명의 일 형태는 발광 소자를 갖는 발광 장치뿐만 아니라, 상기 발광 소자나 상기 발광 장치를 적용한 전자 기기(구체적으로 말하면 상기 발광 소자나 상기 발광 장치와, 접속 단자, 또는 조작 키를 갖는 전자 기기) 및 조명 장치(구체적으로 말하면 상기 발광 소자나 상기 발광 장치와, 하우징을 갖는 조명 장치)도 그 범주에 포함하는 것이다. 따라서, 본 명세서에서의 발광 장치란, 화상 표시 디바이스, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한, 발광 장치에 커넥터, 예컨대 FPC(Flexible printed circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 붙여진 모듈, TCP 끝에 프린트 배선판이 제공된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, EL 재료로서 상기 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 사용한, 발광 효율 및 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태에 의하여, 신규 재료를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신규 발광 소자, 발광 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 상술한 모든 효과를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 발광층에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 2는 발광 소자의 발광층에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 3은 발광 소자의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 4는 발광 소자의 구조에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 5는 발광 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 6은 발광 장치에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 7은 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 8은 전자 기기에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 9는 조명 기구에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 10은 구조식(100)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 1H-NMR 차트.
도 11은 구조식(100)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 12는 구조식(100)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 13은 구조식(101)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 1H-NMR 차트.
도 14는 구조식(101)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 15는 구조식(101)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 16은 구조식(102)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 1H-NMR 차트.
도 17은 구조식(102)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 18은 구조식(102)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 19는 구조식(103)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 1H-NMR 차트.
도 20은 구조식(103)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 21은 구조식(103)으로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 자외·가시 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 22는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 23은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 24는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 25는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 26은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 27은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 28은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 신뢰성을 나타낸 도면.
도 29는 발광 소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 30은 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 31은 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 32는 발광 소자 4의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 33은 발광 소자 4의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 34는 발광 소자 4의 신뢰성을 나타낸 도면.
도 35는 구조식(122)로 나타낸 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 1H-NMR 차트.
도 36은 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 37은 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 38은 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 39는 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 40은 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 41은 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 신뢰성을 나타낸 도면.
도 42는 발광 소자 8의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 43은 발광 소자 8의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 44는 발광 소자 8의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 45는 발광 소자 8의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 46은 발광 소자 8의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 47은 발광 소자 1A의 보존 시험의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 48은 발광 소자 1A의 보존 시험의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 49는 발광 소자 2A의 보존 시험의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 50은 발광 소자 2A의 보존 시험의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 51은 비교 발광 소자 3A의 보존 시험의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 52는 비교 발광 소자 3A의 보존 시험의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 53은 발광 소자 4A의 보존 시험의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 54는 발광 소자 4A의 보존 시험의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
도 55는 발광 소자 8A의 보존 시험의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 56은 발광 소자 8A의 보존 시험의 휘도-외부 양자 효율 특성을 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하에 기재되는 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 교체될 수 있다. 예를 들어, '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다. 또는, 예컨대 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 바꿀 수 있는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서 제시하는 발광 소자는, 발광층을 포함하는 EL층이 한 쌍의 전극(제 1 전극(양극)과 제 2 전극(음극)) 사이에 개재(介在)되고, EL층은 발광층 이외에 정공(또는 홀) 주입층, 정공(또는 홀) 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 포함하여 형성된다.
그리고 발광 소자에 전압을 인가하면 제 1 전극 측에서 주입된 정공과 제 2 전극 측에서 주입된 전자가 발광층에서 재결합하여, 이로써 발생된 에너지에 기인하여, 발광층에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
이 때 발광층(100)에는, 도 1에 도시된 바와 같이 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(h)(101)과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물(a)(102)과, 발광 물질(미도시)이 포함된다. 또한, 제 1 유기 화합물(h)(101)과 제 2 유기 화합물(a)(102)은 여기 착체(exciplex라고도 함)를 형성하는 조합이다. 즉, 적어도, 제 1 유기 화합물(h)(101)의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위는 제 2 유기 화합물(a)(102)의 LUMO 준위보다 낮고, 또한 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital) 준위는 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위보다 낮다. 따라서, 발생된 여기 착체의 여기 에너지는, 도시된 바와 같이 제 1 유기 화합물(h)(101)의 LUMO 준위(LUMO(h))와 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))의 에너지 차이(즉, 도면 중 ΔEe)의 영향을 받는다.
이와 같은 발광층(100)에서는 여기 착체의 발광 스펙트럼과 발광 물질(게스트 재료)의 흡수 스펙트럼의 겹침을 이용한 에너지 이동이 가능하므로 에너지 이동 효율이 높으며 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 구현할 수 있다. 또한, 여기 착체를 전기적으로 여기시키기 위해서는 ΔEe에 상당하는 전기 에너지(즉 전압)가 필요하지만, 이 ΔEe는 제 1 유기 화합물(h)(101)을 전기적으로 여기시키기에 필요한 에너지 ΔEh나 제 2 유기 화합물(a)(102)을 전기적으로 여기시키기에 필요한 에너지 ΔEa보다 작다. 즉, 이와 같은 발광층(100)에서는 발광 소자의 구동 전압(발광 개시(開始) 전압)을 저감할 수 있다.
이 경우 제 1 유기 화합물(h)(101)이나 제 2 유기 화합물(a)(102)을 사용하지 않고, ΔEe에 상당하는 HOMO-LUMO 갭을 갖는 1종류의 유기 화합물을 발광층(100)에 사용하여 발광층(100)과 같은 저구동 전압(발광 개시 전압)을 얻을 수도 있다. 그러나, 1종류의 유기 화합물의 경우, 일중항 여기 에너지에 비하여 삼중항 여기 에너지가 크게 저하되므로, 삼중항 여기 에너지를 발광 물질(게스트 재료)로 에너지 이동시켜 이것을 발광에 기여시키기가 어렵다. 한편, 여기 착체는 일중항 여기 에너지와 삼중항 여기 에너지가 거의 같은 위치에 있다는 특징을 가지기 때문에, 일중항 여기 에너지와 삼중항 여기 에너지의 양쪽 모두를 발광 물질로 에너지 이동시킬 수 있다. 결과적으로, 상기 저전압화의 효과뿐만 아니라 고효율화의 효과도 얻을 수 있다. 이 고효율화의 메커니즘에 대한 자세한 내용은 이하와 같다.
발광 물질이 인광성 화합물인 경우, 여기 착체의 일중항 여기 에너지 및 삼중항 여기 에너지는 양쪽 모두 상기 인광성 화합물의 삼중항 여기 상태로 에너지 이동하며, 상기 삼중항 여기 상태로부터의 발광(즉 인광 발광)으로 변환되기 때문에, 고효율화를 위해서는 가장 바람직하다.
또한, 발광 물질이 열 활성화 지연 형광성 화합물인 경우, 여기 착체의 일중항 여기 에너지는 발광 물질의 일중항 여기 상태로 에너지 이동하며, 상기 일중항 여기 상태로부터의 발광(즉 형광 발광)으로 변환될 수 있다. 또한, 여기 착체의 삼중항 여기 에너지는 발광 물질의 삼중항 여기 상태로 에너지 이동하지만 이 삼중항 여기 상태는 열 활성화에 의하여 일부 또는 모두 발광 물질의 일중항 여기 상태로 역 항간 교차하여, 마지막에는 형광 발광으로 변환되므로 고효율을 얻을 수 있다.
또한, 발광 물질이 형광성 화합물인 경우, 여기 착체의 일중항 여기 에너지는 발광 물질의 일중항 여기 상태로 에너지 이동하고 이 일중항 여기 상태로부터의 발광(즉 형광 발광)으로 변환될 수 있다. 한편, 여기 착체의 삼중항 여기 에너지는 발광 물질의 삼중항 여기 상태로 에너지 이동하여 열실활하므로, 고효율화를 얻을 수 없어 보이기도 한다. 그러나 에너지 도너인 여기 착체는 일중항 여기 에너지와 삼중항 여기 에너지의 차이가 작기 때문에, 여기 착체 자체가 열 활성화 지연 형광성을 갖는다. 바꿔 말하면, 여기 착체의 삼중항 여기 상태는 일부 또는 모두 일중항 여기 상태로 역 항간 교차하여, 일중항 여기자의 비율이 보통의 경우보다 증가된다. 에너지 도너인 여기 착체의 일중항 여기자의 비율이 증가하고, 그 일중항 여기 에너지가 발광 물질의 일중항 여기 상태로 에너지 이동하므로, 형광성 화합물을 발광 물질로서 사용한 경우에도 발광 효율은 역시 높아진다. 이와 같은 현상도 본 발명의 특징 중 하나이다.
이와 같이 여기 착체를 발광층의 에너지 도너로 한 발광 소자는, 인광성 화합물, 열 활성화 지연 형광성 화합물, 형광성 화합물 중 어느 화합물을 발광 물질로서 사용한 경우에도 유용하지만, 발광 영역의 제어라는 관점에서 문제가 생길 수 있다.
상술한 바와 같이, 적어도 제 1 유기 화합물(h)(101)의 LUMO 준위(LUMO(h))는 제 2 유기 화합물(a)(102)의 LUMO 준위(LUMO(a))보다 에너지 준위가 낮고 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO 준위(HOMO(h))는 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))보다 에너지 준위가 낮은 것이, 제 1 유기 화합물(h)(101)과 제 2 유기 화합물(a)(102)이 여기 착체를 형성하는 조건이다. 특히, 종래에는, 여기 착체를 발광층(100)의 에너지 도너로 한 발광 소자에서 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO 준위(HOMO(h))와 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))의 에너지 차이 ΔEHOMO를 매우 크게 함으로써 여기 착체의 형성을 구현하였다. 예를 들어, 제 1 유기 화합물(h)(101)로서, 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 사용하고 제 2 유기 화합물(a)(102)로서 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용한 경우, 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO 준위(HOMO(h))는 -6.22eV인 한편, 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))는 -5.36eV이므로, ΔEHOMO는 0.86eV나 된다.
이와 같이 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO 준위(HOMO(h))와 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))의 차이(ΔEHOMO)가 큰 경우, 발광층(100) 내의 제 2 유기 화합물(a)(102)의 함유량에 따라 캐리어 밸런스가 크게 변화되기 쉽다. 즉, 제 2 유기 화합물(a)(102)이 지나치게 적은 경우 전자가 지나치게 많아져 발광 영역이 양극 측으로 치우치지만, 최적의 양을 조금이라도 초과하면 정공이 지나치게 많아져 정공이 음극 측으로 통과된다. 이와 같이 마진이 적은 디바이스의 경우, 비록 제 1 유기 화합물(h)(101)과 제 2 유기 화합물(a)(102)의 혼합비를 절묘하게 최적화하더라도, 장기 구동으로 캐리어 밸런스가 조금이라도 무너지면 그 영향을 받아서 재결합 효율이 저하되어 휘도가 열화된다. 또한, ΔEHOMO가 크면 정공이 제 2 유기 화합물(a)(102)에 축적되므로 발광층(100) 내의 재결합 영역의 폭 자체도 좁게 된다. 이와 반대로, 발광층(100) 내의 재결합 영역이 넓으면 발광층(100) 전역을 이용할 수 있으므로 신뢰성이 더 높아진다고 할 수 있다.
또한, 발광 소자는, 전자 주입 전극(음극)의 열화 등에 의하여 전자 주입성이 저하되므로, 장기 구동으로 재결합 영역이 음극 측으로 치우치는 경우가 많다. 이 때 정공을 재결합 영역까지 수송하는 평균 거리가 길게 되므로, 발광층(100)의 정공 수송성이 부족하면 발광 소자의 저항이 높아진다. 바꿔 말하면 정(定)전류 구동하였을 때에는 구동 전압이 시간 경과에 따라 크게 상승된다. 제 1 유기 화합물(h)의 HOMO 준위(HOMO(h))와 제 2 유기 화합물(a)의 HOMO 준위(HOMO(a))의 차이(ΔEHOMO)가 큰 경우에는 발광층(100) 내에서 정공이 이동하기 어렵기 때문에 이 문제가 현저해지기 쉽다는 문제도 있다.
상술한 바와 같은, 여기 착체를 발광층(100)의 에너지 도너로 한 발광 소자의 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 일 형태인 발광 소자이다. 즉, 양극과 음극 사이에 EL층을 갖고, EL층은 발광층(100)을 갖고, 발광층(100)은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물(h)(101)과, 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물(a)(102)과, 발광 물질을 포함하고, 제 1 유기 화합물(h)(101)과 제 2 유기 화합물(a)(102)은 여기 착체를 형성하는 조합이고, 제 1 유기 화합물(h)의 HOMO 준위(HOMO(h))는 제 2 유기 화합물(a)의 HOMO 준위(HOMO(a))보다 낮고, 제 1 유기 화합물(h)의 HOMO 준위(HOMO(h))와 제 2 유기 화합물(a)의 HOMO 준위(HOMO(a))의 차이가 0.4eV 이하인 것을 특징으로 하는 발광 소자이다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 정공의 일부는 제 2 유기 화합물(a)(102)뿐만 아니라 제 1 유기 화합물(h)(101)에도 주입된다. 결과적으로, 제 2 유기 화합물(a)(102)에 정공이 축적되기 어려워지므로, 캐리어 밸런스를 유지하기 쉬우며 발광층(100) 내의 재결합 영역이 넓은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 장기 구동(정전류 구동)으로 인한 전압 상승을 억제할 수 있다. 이 경우, 발광층(100)의 일부에서는 제 1 유기 화합물(h)(101)에서 재결합이 발생되어 제 1 유기 화합물의 여기 상태가 형성되지만, 이것은 여기 착체로 바로 변환되므로, 상술한 여기 착체의 사용에 의한 고효율의 효과도 얻을 수 있다. 또한, 정공은 주로 제 2 유기 화합물(a)(102)에 주입되므로 구동 전압(발광 개시 전압)을 낮추는 효과도 유지된다.
이와 같이 ΔEHOMO를 0.4eV 이하로(또한 0eV보다 크게) 하면서도 제 1 유기 화합물(h)(101)과 제 2 유기 화합물(a)(102)로 여기 착체를 형성함으로써 상술한 문제점을 해결할 수 있다. 제 2 유기 화합물(a)(102)뿐만 아니라 제 1 유기 화합물(h)(101)에도 정공을 주입하는 관점에서 보면, ΔEHOMO는 0.3eV 이하가 더 바람직하다.
또한, 상기 개념을 얻기에 적합한 화합물은 이하와 같다. 우선, 제 1 유기 화합물(h)(101)은 6원환의 질소 함유 복소 방향환 및 카바졸 골격을 포함하며 트라이아릴아민 골격을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 즉, 6원환의 질소 함유 복소 방향환에 의하여 전자 수송성을 가지게 하면서 카바졸 골격을 포함하며 트라이아릴아민 골격을 포함하지 않음으로써 적당한 정공 수송성도 가지게 한 화합물이 바람직하다. 한편, 제 2 유기 화합물(a)(102)은 정공 수송성을 갖는 화합물이고, 제 1 유기 화합물(h)(101)보다 HOMO 준위를 높게 하기 위하여 트라이아릴아민 골격을 포함하는 것이 바람직하다.
트라이아릴아민 골격을 포함하는 많은 화합물은, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 따르면, -5.5eV 부근, 또는 그 이상의 HOMO 준위를 갖는다. 한편, 단순한 9-페닐카바졸의 HOMO 준위는 -5.88eV이므로, 그 차이는 0.4eV 이상이 되는 경우가 많다. 그래서, 본 발명의 일 형태에 있어서, 제 1 유기 화합물(h)(101)의 카바졸 골격으로서는, 바이카바졸 골격을 포함하는 것이 바람직하다. 바이카바졸은 9-페닐카바졸보다 HOMO 준위가 상승되기 때문이다. 특히, 3,3'-바이카바졸 골격이나 2,3'-바이카바졸 골격을 도입하면 HOMO 준위가 -5.6eV~-5.7eV 부근이 되므로 본 발명의 일 형태의 제 1 유기 화합물(h)(101)에 적합하다.
또한, 상기 6원환의 질소 함유 복소 방향환으로서는, 피리딘 외에 피라진, 피리미딘, 피리다진 등의 다이아진이나, 트라이아진, 테트라진을 들 수 있다. 이들 6원환의 질소 함유 복소 방향환은 벤젠환 등이 축합하여도 좋다. 예를 들어, 벤젠환이 축합한 6원환의 질소 함유 복소 방향환으로서는, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 다이벤조[f,h]퀴놀린을 들 수 있다. 또한, 퀴녹살린, 퀴나졸린, 및 프탈라진으로 대표되는 나프티리딘이나, 다이벤조[f,h]퀴녹살린, 다이벤조[f,h]퀴나졸린 등도 유용하다.
또한, 본 발명의 일 형태에서는, 상술한 바와 같이, 제 2 유기 화합물(a)(102)뿐만 아니라 제 1 유기 화합물(h)(101)에도 정공을 주입하고, 수송시키면 바람직하다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 발광층(100)의 제 1 유기 화합물(h)(101) 및 제 2 유기 화합물(a)(102)의 양쪽 모두에 대한 정공 주입성을 높이기 위하여, 발광층(100)에 접촉하는 정공 수송층(104)에 정공 수송성을 갖는 제 3 유기 화합물(p)(105)을 사용하고, 제 3 유기 화합물(p)(105)의 HOMO 준위(HOMO(p))가 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))보다 낮게 되도록 하는 것이 바람직하다. 특히, 제 3 유기 화합물(p)(105)의 HOMO 준위(HOMO(p))가 제 2 유기 화합물(a)(102)의 HOMO 준위(HOMO(a))와 제 1 유기 화합물(h)(101)의 HOMO 준위(HOMO(h)) 사이가 되도록 제 3 유기 화합물(p)(105)을 선택하는 것이 더 바람직하다.
이하에는 상기 구성을 갖는 본 발명의 일 형태인 발광 소자의 구체적인 일례에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다.
제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(203)에는, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 산화 인듐-산화 주석(Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 포함한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연(Indium Zinc Oxide), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 포함한 산화 인듐, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 타이타늄(Ti) 외에, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 칼슘(Ca)이나 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토금속, 마그네슘(Mg) 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금, 이 외에 그래핀 등을 사용할 수 있다. 또한, 제 1 전극(양극)(201) 및 제 2 전극(음극)(203)은 예컨대 스퍼터링법이나 증착법(진공 증착법을 포함함) 등으로 형성할 수 있다.
정공 주입층(211)은, 정공 수송성이 높은 정공 수송층(212)을 통하여 발광층(213)에 정공을 주입하는 층이고, 정공 수송성이 높은 물질(정공 수송성 화합물이라고도 함)과 억셉터성 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함함으로써 억셉터성 물질에 의하여 정공 수송성이 높은 물질로부터 전자가 추출되어 정공(홀)이 생기고, 정공 수송층(212)을 통하여 발광층(213)에 정공이 주입된다. 또한, 정공 수송층(212)은 정공 수송성이 높은 물질을 사용하여 형성된다.
정공 주입층(211) 및 정공 수송층(212)에 사용하는 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예컨대 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,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) 등의 방향족 아민 화합물, 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. 그 외에, 4,4'-다이(N-카바졸일)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸일)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA) 등의 카바졸 유도체 등을 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 정공 주입층(211)에 사용하는 억셉터성 물질로서는, 원소 주기율표의 제 4 족~제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 몰리브데넘이 특히 바람직하다.
발광층(213)은 발광 물질을 포함한 층이다. 다만, 발광층(213)을 도 1에 도시된 구성으로 하는 경우에는, 후술하는 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 상술한 정공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하는 것으로 한다. 또한, 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물은 발광층에서 캐리어(전자 및 정공)가 재결합할 때에 여기 착체(exciplex라고도 함)를 형성할 수 있는 조합으로 한다. 발광층에서 여기 착체가 형성됨으로써 제 1 유기 화합물의 형광 스펙트럼 및 제 2 유기 화합물의 형광 스펙트럼은 더 장파장 측에 위치하는 여기 착체의 발광 스펙트럼으로 변환된다. 그리고, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 게스트 재료의 흡수 스펙트럼의 겹침이 크게 되는 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 선택함으로써, 일중항 여기 상태로부터의 에너지 이동을 최대한 높일 수 있다. 또한, 삼중항 여기 상태에 관해서도, 호스트 재료가 아니라 여기 착체로부터의 에너지 이동이 발생된다고 생각된다.
제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 조합으로서 여기 착체를 일으키는 것이라면 좋지만, 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 트랩성 화합물)과 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 트랩성 화합물)을 조합하는 것이 바람직하다. 제 1 유기 화합물은 전자뿐만 아니라 정공도 트랩(또는 수송)할 수 있는 것이 바람직하기 때문에, 6원환의 질소 함유 복소 방향환 및 바이카바졸 골격을 포함하며 트라이아릴아민 골격을 포함하지 않는 화합물이 바람직하다. 예를 들어, 하기 일반식(G0)로 나타내어지는 화합물이 적합하다.
(상기 식 중에서, A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기, 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.)
또한, Ar이 안트라센일렌기를 포함하면, 화합물의 삼중항 여기 에너지가 크게(1.7eV 이하까지) 저하되고, 여기 착체의 삼중항 여기 에너지가 퀀칭되는 경우가 있다. 따라서, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
더 구체적으로 말하면, 상술한 일반식(G1)~(G3)으로 나타내어지는 화합물이 바람직하다. 더 구체적으로 말하면, 예컨대 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq), 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq), 2-{4-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq-02), 및 2-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq-02)을 들 수 있다.
또한, 정공을 받기 쉬운 화합물로서는, 예컨대 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4',4"-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-다이메틸-2-N',N'-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), N,N',N"-트라이페닐-N,N',N"-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)바이페닐(약칭: DNTPD), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2) 등의 트라이아릴아민 골격을 갖는 화합물을 들 수 있다.
상술한 제 1 유기 화합물 및 제 2 유기 화합물의 조합은, 상기 구체적인 예에 한정되지 않고, 여기 착체를 형성할 수 있는 것이며, 여기 착체의 발광 스펙트럼이 발광 물질의 흡수 스펙트럼과 겹치고 여기 착체의 발광 스펙트럼의 피크가 발광 물질의 흡수 스펙트럼의 피크보다 장파장인 것이면 좋다.
또한, 전자를 받기 쉬운 화합물과 정공을 받기 쉬운 화합물로 제 1 유기 화합물과 제 2 유기 화합물을 구성하는 경우 그 혼합비에 의하여 캐리어 밸런스를 제어할 수 있다. 구체적으로 그 범위는, 제 1 유기 화합물:제 2 유기 화합물=1:9~9:1인 것이 바람직하다.
발광층(213)에 있어서 발광 물질 및 발광 중심 물질로서 사용할 수 있는 재료에는, 일중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질, 또는 삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질 등을 각각 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 발광 물질 및 발광 중심 물질로서는, 예컨대 이하와 같은 것을 들 수 있다.
일중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예컨대 형광을 발하는 물질(형광성 화합물)을 들 수 있다.
형광을 발하는 물질로서는, 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-뷰틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), {2-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-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) 등을 들 수 있다.
삼중항 여기 에너지를 발광으로 변환하는 발광 물질로서는, 예컨대 인광을 발하는 물질(인광성 화합물)이나 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 TADF 재료(열 활성화 지연 형광성 화합물)를 들 수 있다. 또한, TADF 재료의 지연 형광이란, 일반적인 형광과 같은 스펙트럼을 가지면서도 수명이 매우 긴 발광을 말한다. 그 수명은 10-6초 이상, 바람직하게는 10-3초 이상이다.
인광을 발하는 물질로서는, 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac), 트리스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디나토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), 비스[2-(2'-벤조[4,5-a]싸이엔일)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐아이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)이리듐(III)(약칭: Ir(tppr)2(acac)), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지나토)(다이피발로일메타나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)]), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP), 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등을 들 수 있다.
또한, TADF 재료로서는, 예컨대 풀러렌이나 그 유도체, 프로플라빈 등의 아크리딘 유도체, 에오신 등을 들 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예컨대 프로토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Proto Ⅸ)), 메소포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Meso Ⅸ)), 헤마토포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Hemato Ⅸ)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-불화 주석 착체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-불화 주석 착체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-불화 주석 착체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 착체(PtCl2OEP) 등을 들 수 있다. 또한 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(PIC-TRZ) 등의 π전자 과잉형 복소 방향환 및 π전자 부족형 복소 방향환을 갖는 복소환 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, π전자 과잉형 복소 방향환과 π전자 부족형 복소 방향환이 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 복소 방향환의 도너성과 π전자 부족형 복소 방향환의 억셉터성이 양쪽 모두 강해져 S1과 T1의 에너지 차이가 작아지기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 발광층(213)은 도 3의 (B)에 도시된 바와 같은 적층 구조라도 좋다. 다만, 이 경우에는, 적층된 각 층으로부터 각 발광이 얻어지는 구성으로 한다. 예를 들어, 제 1 층의 발광층(213)(a1)으로부터는 형광 발광이 얻어지는 구성으로 하고, 제 1 층 위에 적층되는 제 2 층의 발광층(213)(a2)으로부터는 인광 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한, 이 적층 순서가 거꾸로 되어도 좋다. 또한, 인광 발광이 얻어지는 층에서는, 여기 착체로부터 도펀트로의 에너지 이동에 의한 발광이 얻어지는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 발광색에 대해서는, 한쪽 층으로부터 청색 발광이 얻어지는 구성으로 하는 경우, 다른 쪽 층으로부터는 주황색 발광 또는 황색 발광 등이 얻어지는 구성으로 할 수 있다. 또한, 각 층에 복수 종류의 도펀트가 포함되는 구성으로 하여도 좋다.
전자 수송층(214)은, 전자 수송성이 높은 물질(전자 수송성 화합물이라고도 함)을 포함하는 층이다. 전자 수송층(214)에는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤즈옥사졸라토]아연(II)(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(II)(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 금속 착체를 사용할 수 있다. 또한, 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'-tert-뷰틸페닐)-4-페닐-5-(4''-바이페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-뷰틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-바이페닐릴)-1,2,4-트라이아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 4,4'-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등의 복소 방향족 화합물도 사용할 수 있다. 또한, 폴리(2,5-피리딘다이일)(약칭: PPy), 폴리[(9,9-다이헥실플루오렌-2,7-다이일)-co-(피리딘-3,5-다이일)](약칭: PF-Py), 폴리[(9,9-다이옥틸플루오렌-2,7-다이일)-co-(2,2'-바이피리딘-6,6'-다이일)](약칭: PF-BPy)과 같은 고분자 화합물을 사용할 수도 있다. 여기서 설명한 물질은 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 상술한 물질 외의 물질을 전자 수송층(214)에 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수송층(214)의 구조는, 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이라도 좋다.
전자 주입층(215)은, 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(215)에는, 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2), 리튬 산화물(LiOx) 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 어븀(ErF3) 등의 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(215)에 전자화물을 사용하여도 좋다. 이 전자화물로서는, 예컨대 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(214)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또한, 전자 주입층(215)에, 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 생기기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 생긴 전자의 수송성이 우수한 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로 말하면, 예컨대 상술한 전자 수송층(214)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질이면 좋다. 구체적으로 말하면, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 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, 테트라티아풀발렌(약칭: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(211), 정공 수송층(212), 발광층(213), 전자 수송층(214), 전자 주입층(215)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
상술한 발광 소자는, EL층(202)에서 정공과 전자가 재결합함으로써 발광한다. 그리고, 이 발광은, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(203) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 통하여 외부로 추출된다. 따라서, 제 1 전극(201) 및 제 2 전극(203) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는 투광성을 갖는 전극이다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 발광 소자는, 여기 착체의 발광 스펙트럼과 인광성 화합물(게스트 재료)의 흡수 스펙트럼의 겹침을 이용한 에너지 이동이 가능하기 때문에, 에너지 이동 효율이 높으며 외부 양자 효율이 높은 발광 소자를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은, 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있는 것으로 한다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 발광 소자에 사용할 수 있으며 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체는 하기 일반식(G0)로 나타내어진다.
다만, 상기 식 중, A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기, 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기 일반식(G0)로 나타내어지는 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체는 이하에서 제시하는 합성 방법으로 합성할 수 있다. 우선, 하기 합성 스킴(a)로 나타낸 바와 같이, 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로젠 화합물(A1)과, 바이카바졸 유도체의 아릴보론산 화합물(A2)을 반응시킴으로써 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체(G0)를 얻을 수 있다.
또한, 상기 식 중의 A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기, 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다. 또한, X는 할로젠을 나타낸다. 또한, Ar이 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기인 경우, B는 보론산 또는 보론산에스터 또는 환상 트라이올보레이트염 등을 나타낸다. 또한, 황산 트라이올보레이트염으로서는 리튬염 외에 칼륨염, 나트륨염을 사용하여도 좋다. 또한, Ar이 단결합인 경우, B는 수소를 나타낸다.
기타 하기 합성 스킴(b)로 나타낸 바와 같이, 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 할로젠 화합물(A1)과, 할로젠으로 치환된 아릴보론산(B1)을 반응시킴으로써 중간체(B2)를 얻고 나서, 이와 바이카바졸 유도체(B3)를 반응시킴으로써, 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체(G0)를 얻을 수도 있다.
또한, 상기 식 중의 A는 다이벤조[f,h]퀴녹살린일기를 나타내고, R1~R15는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 무치환의 탄소수 1~6의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 5~7의 사이클로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6~13의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, Ar은 치환 또는 무치환의 탄소수 6~25의 아릴렌기, 또는 단결합을 나타낸다. 또한, Ar의 아릴렌기로서 안트라센일렌기는 포함하지 않는 것이 바람직하다. 또한, X는 할로젠을 나타낸다. 또한, B는 보론산 또는 보론산에스터 또는 환상 트라이올보레이트염 등을 나타낸다.
또한, 일반식(G0) 중의 Ar이 단결합을 나타내는 경우에는 (A1)과 (B3)을 그대로 반응시키면 좋다.
상술한 합성 방법 등으로 합성할 수 있는 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체는, 더 바람직하게는 상술한 일반식(G1)~(G3)으로 나타내어지는 화합물이다. 또한, 일반식(G0)~(G3)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체의 구체적인 구조식을 이하에 나타낸다(하기 구조식(100)~(131)). 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
또한, 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 본 발명의 일 형태인 발광 소자에 사용함으로써 발광 효율 및 신뢰성이 높은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 구현할 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 또는 조명 장치를 구현할 수 있다.
또한, 일반식(G0)~(G3)으로 나타내어지는 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체는 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖기 때문에, 발광층의 호스트 재료로서 또는 전자 수송층이나 정공 수송층으로서 사용할 수 있다. 또한, 형광 발광을 나타내기 때문에, 그것 자체를 발광 소자의 발광 물질로서 사용하는 것도 가능하다. 이와 같이, 일반식(G0)~(G3)으로 나타내어지는 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체는, 발광 소자용 재료로서 이용 범위가 넓은 유용한 신규 화합물이기 때문에, 일반식(G0)~(G3)으로 나타내어지는 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 포함하는 발광 소자는 본 발명의 일 형태인 발광 소자이다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은, 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 소자로서, 복수의 EL층 사이에 전하 발생층이 개재된 구조를 갖는 발광 소자(이하에서, 탠덤형 발광 소자라고 함)에 대하여 설명한다. 또한, 탠덤형 발광 소자는 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 전극(제 1 전극(401) 및 제 2 전극(404)) 사이에 복수의 EL층(제 1 EL층(402(1)), 제 2 EL층(402(2)))을 갖는다.
또한, 본 실시형태에서 제 1 전극(401)은 양극으로서 기능하는 전극이고, 제 2 전극(404)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 또한, 제 1 전극(401) 및 제 2 전극(404)의 구성은 실시형태 1과 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(402(1)) 및 제 2 EL층(402(2)))은 실시형태 1에서 제시한 EL층과 같은 구성이어도 좋지만, 어느 것이 같은 구성이어도 좋다. 즉, 제 1 EL층(402(1))과 제 2 EL층(402(2))은 서로 같은 구성이든 다른 구성이든 어느 쪽이라도 좋고, 이들의 구성으로서는 실시형태 1에서 제시한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한 복수의 EL층(제 1 EL층(402(1)) 및 제 2 EL층(402(2))) 중 어느 하나에 실시형태 2에서 제시한 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 복수의 EL층(제 1 EL층(402(1)) 및 제 2 EL층(402(2))) 사이에는 전하 발생층(405)이 제공되어 있다. 전하 발생층(405)은 제 1 전극(401)과 제 2 전극(404)에 전압을 인가하였을 때에 한쪽의 EL층에 전자를 주입하고 다른 쪽의 EL층에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 경우, 제 1 전극(401)에 제 2 전극(404)보다 전위가 높게 되도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(405)으로부터 제 1 EL층(402(1))에 전자가 주입되고 제 2 EL층(402(2))에 정공이 주입된다.
또한, 전하 발생층(405)은, 광의 추출 효율의 점에서, 가시광에 대하여 투광성을 갖는(구체적으로 말하면, 전하 발생층(405)의 가시광 투과율이 40% 이상) 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(405)은 제 1 전극(401)이나 제 2 전극(404)보다 도전율이 낮아도 기능한다.
전하 발생층(405)은 정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체(억셉터)가 첨가된 구성이어도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체(도너)가 첨가된 구성이어도 좋다. 또한, 이들 양쪽의 구성이 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 수용체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예컨대 NPB나 TPD, TDATA, MTDATA, 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자보다 정공의 수송성이 높은 유기 화합물이면, 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족~제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮으며 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
한편, 전자 수송성이 높은 유기 화합물에 전자 공여체가 첨가된 구성으로 하는 경우, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예컨대 Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이 외에, Zn(BOX)2나 Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계 배위자, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, PBD나 OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이면, 상기 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 공여체로서는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기율표의 제 2 족, 제 13 족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이터븀(Yb), 인듐(In), 산화 리튬, 탄산 세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(405)을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는 EL층을 2층 갖는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이 n층(다만, n은 3 이상)의 EL층(402(1)~402(n))을 적층한 발광 소자에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 EL층을 갖는 경우, EL층과 EL층 사이에 각각 전하 발생층(405(1)~405(n-1))을 배치함으로써 전류 밀도를 낮게 유지한 채 고휘도 영역에서의 발광이 가능하다. 전류 밀도를 낮게 유지할 수 있기 때문에 장수명의 소자를 구현할 수 있다. 또한, 큰 발광면을 갖는 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 등에 응용한 경우는, 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일 발광이 가능하게 된다.
또한, 각 EL층의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색을 보색 관계로 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색들간의 관계를 말한다. 즉, 보색 관계에 있는 색의 광을 서로 혼합하면 백색 발광을 얻을 수 있다. 구체적으로 말하면, 제 1 EL층으로부터 청색 발광을 얻을 수 있고, 제 2 EL층으로부터 황색 발광(또는 주황색 발광)을 얻을 수 있는 조합을 들 수 있다. 이 경우, 청색 발광과 황색 발광(또는 주황색 발광)이 양쪽 모두 같은 형광 발광 또는 인광 발광일 필요는 없고, 청색 발광이 형광 발광이고 황색 발광(또는 주황색 발광)이 인광 발광인 조합이나 그 반대의 조합이라도 좋다. 또한 발광 소자의 광로 길이의 조정에 적합한 적층 구조(예컨대, 제 1 발광층으로부터 황색 발광을 얻을 수 있고 제 2 발광층으로부터 청색 발광을 얻을 수 있는 구성)로 함으로써 소자 특성을 더 향상시킬 수 있어 바람직하다.
또한, 3개의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우에도 마찬가지이며, 예컨대 제 1 EL층의 발광색이 적색이고, 제 2 EL층의 발광색이 녹색이고, 제 3 EL층의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서는 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은, 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에서 설명한 발광 소자에 착색층(컬러 필터 등)을 조합하는 경우의 발광 장치의 일 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광 장치의 화소부의 구성에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다.
도 5에서는, 기판(501) 위에 복수의 FET(트랜지스터)(502)가 형성되어 있고, 각 FET(502)는 각 발광 소자(507R, 507G, 507B, 507Y)에 전기적으로 접속된다. 구체적으로 말하면, 각 FET(502)가 발광 소자의 화소 전극인 제 1 전극(503)에 전기적으로 접속된다. 또한, 인접되는 제 1 전극(503)의 단부를 덮도록 격벽(504)이 제공된다.
또한, 본 실시형태의 제 1 전극(503)은 반사 전극으로서 기능한다. 또한, 제 1 전극(503) 위에는 EL층(505)이 형성되고 EL층(505) 위에는 제 2 전극(510)이 형성된다. 또한, EL층(505)은, 복수의 단색광을 나타내는 복수의 발광층을 갖는 구성이고, 제 2 전극(510)은 반투과·반반사 전극으로서 기능하는 전극이다.
각 발광 소자(507R, 507G, 507B, 507Y)로부터는, 각각 다른 발광이 얻어진다. 구체적으로는, 발광 소자(507R)는 적색 발광이 얻어지도록 광학 조정되어 있고, 발광 영역(506R)에서 착색층(508R)을 통하여 화살표 방향으로 적색의 광이 사출된다. 또한, 발광 소자(507G)는 녹색 발광이 얻어지도록 광학 조정되어 있고, 발광 영역(506G)에서 착색층(508G)을 통하여 화살표 방향으로 녹색의 광이 사출된다. 또한, 발광 소자(507B)는 청색 발광이 얻어지도록 광학 조정되어 있고, 발광 영역(506B)에서 착색층(508B)을 통하여 화살표 방향으로 청색의 광이 사출된다. 또한, 발광 소자(507Y)는 황색 발광이 얻어지도록 광학 조정되어 있고, 발광 영역(506Y)에서 착색층(508Y)을 통하여 화살표 방향으로 황색의 광이 사출된다.
또한, 각 착색층(508R, 508G, 508B, 508Y)은, 도 5에 도시된 바와 같이 각 발광 소자(507R, 507G, 507B, 507Y)가 제공된 기판(501) 위에 배치된 투명한 밀봉 기판(511)에 제공된다. 또한, 각 착색층(508R, 508G, 508B, 508Y)은, 각 발광색을 나타내는 각 발광 소자(507R, 507G, 507B, 507Y)와 중첩되는 위치에 각각 제공된다.
또한, 인접되는 각 착색층(508R, 508G, 508B, 508Y)의 단부를 덮도록 흑색층(블랙 매트릭스)(509)이 제공된다. 또한, 각 착색층(508R, 508G, 508B, 508Y)과 흑색층(509)은 투명한 재료가 사용된 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다.
상기 설명한 구성에서는 밀봉 기판(511) 측으로 발광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치가 되지만, FET가 형성되는 기판(501) 측으로 발광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서 제시하는 톱 이미션형 발광 장치의 경우에는 기판(501)으로서 차광성의 기판 및 투광성의 기판을 사용할 수 있으나, 보텀 이미션형 발광 장치의 경우에는 기판(501)으로서 투광성의 기판을 사용할 필요가 있다.
예를 들어, 본 명세서 등에서 다양한 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는 반도체 기판(예컨대 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스강 기판, 스테인리스강박을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐박을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유형의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재(基材) 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다라임 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 아크릴 등의 합성 수지, 또는 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리불화바이닐, 염화바이닐 등으로 이루어지는 필름이나, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시 등으로 이루어지는 필름, 무기증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제작함으로써, 특성, 사이즈, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 공급 능력이 높으며, 사이즈가 작은 트랜지스터를 제작할 수 있다. 이와 같은 트랜지스터를 사용하여 회로를 구성하면, 회로의 저소비 전력화 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 직접 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 등 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은, 그 위에 반도체 장치의 일부 또는 전체를 형성한 후에 기판으로부터 분리하여 다른 기판으로 전재(轉載)하기 위하여 사용될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터 등은 내열성이 떨어지는 기판이나 가요성 기판에도 전재할 수 있다. 또한, 상기 박리층에는, 예컨대 텅스텐막과 산화 실리콘막 등의 무기막을 적층한 구조나, 기판 위에 폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구조 등을 사용할 수 있다.
즉, 어느 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성하고 나서 다른 기판에 트랜지스터나 발광 소자를 전재함으로써, 다른 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치하여도 좋다. 트랜지스터나 발광 소자가 전재되는 기판의 일례로서는, 트랜지스터 등을 형성하는 것이 가능한 상술한 기판에 더하여, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(견, 면, 마)), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터) 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등을 들 수 있다. 이와 같은 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터 등의 형성, 소비 전력이 작은 트랜지스터 등의 형성, 파괴되기 어려운 장치의 제작, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 EL 층에 사용한 발광 소자를 갖는 발광 장치에 대하여 설명한다.
또한, 상기 발광 장치는 패시브 매트릭스형 발광 장치든 액티브 매트릭스형 발광 장치든 어느 쪽이라도 좋다. 또한, 본 실시형태에서 제시하는 발광 장치에는 다른 실시형태에서 설명한 발광 소자를 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 도 6을 사용하여 설명한다.
또한, 도 6의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 6의 (B)는 도 6의 (A)의 일점 쇄선 A-A' 부분의 단면도이다. 본 실시형태에 따른 액티브 매트릭스형 발광 장치는, 소자 기판(601) 위에 형성된 화소부(602)와, 구동 회로부(소스선 구동 회로)(603)와, 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(604a 및 604b)를 갖는다. 화소부(602), 구동 회로부(603), 및 구동 회로부(604a 및 604b)는, 실재(sealant)(605)에 의하여, 소자 기판(601)과 밀봉 기판(606) 사이에 밀봉되어 있다.
또한, 소자 기판(601) 위에는, 구동 회로부(603) 및 구동 회로부(604a 및 604b)에 외부로부터의 신호(예컨대, 비디오 신호, 클럭 신호, 스타트 신호, 또는 리셋 신호 등)나 전위를 전달하는 외부 입력 단자를 접속시키기 위한 리드 배선(607)이 형성된다. 여기서는, 외부 입력 단자로서 FPC(608)를 제공하는 예를 제시한다. 또한, 여기서는 FPC만 도시하였으나, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는, 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태의 것도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 6의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(601) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 소스선 구동 회로인 구동 회로부(603)와 화소부(602)가 도시되어 있다.
구동 회로부(603)에 대해서는, FET(609)와 FET(610)를 조합한 구성에 대하여 예시되어 있다. 또한, 구동 회로부(603)는, 단극성(n채널형 및 p채널형 중 어느 한쪽)의 트랜지스터를 포함하는 회로로 형성되어도 좋고, n채널형 트랜지스터와 p채널형 트랜지스터를 포함하는 CMOS 회로로 형성되어도 좋다. 본 실시형태에서는 기판 위에 구동 회로가 형성된 드라이버 일체형을 도시하였으나, 외부에 구동 회로를 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611)와, 전류 제어용 FET(612)와, 전류 제어용 FET(612)의 배선(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(양극)(613)을 포함하는 복수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 본 실시형태에서는 화소부(602)가 스위칭용 FET(611)와 전류 제어용 FET(612)의 2개의 FET로 구성되는 예에 대하여 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부(602)로 하여도 좋다.
FET(609, 610, 611, 612)로서는, 예컨대 스태거형이나 역 스태거형의 트랜지스터를 사용할 수 있다. FET(609, 610, 611, 612)에 사용할 수 있는 반도체 재료로서는, 예컨대 제 13 족(갈륨 등) 반도체, 제 14 족(실리콘 등) 반도체, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 반도체 재료의 결정성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 예컨대 비정질 반도체막, 또는 결정성 반도체막을 사용할 수 있다. 특히, FET(609, 610, 611, 612)에는 산화물 반도체를 사용하면 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, 예컨대 In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은, Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등을 들 수 있다. FET(609, 610, 611, 612)로서, 예컨대 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상인 산화물 반도체 재료를 사용함으로써 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮도록 절연물(614)이 형성된다. 여기서 절연물(614)은 포지티브형 감광성 아크릴 수지를 사용함으로써 형성한다. 또한, 본 실시형태에서는 제 1 전극(613)을 양극으로서 사용한다.
또한, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되는 것이 바람직하다. 절연물(614)의 형상을 이와 같이 형성함으로써, 절연물(614) 위에 형성되는 막의 피복성을 양호하게 할 수 있다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 네거티브형 감광성 수지 및 포지티브형 감광성 수지 중 어느 하나를 사용할 수 있고, 유기 화합물에 한정되지 않으며 무기 화합물, 예컨대 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘 등을 사용할 수 있다.
제 1 전극(양극)(613) 위에는, EL층(615) 및 제 2 전극(음극)(616)이 적층되어 형성되어 있다. EL층(615)에는 적어도 발광층이 제공되어 있다. 또한, EL층(615)에는 발광층 외에 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전하 발생층 등을 적절히 제공할 수 있다.
또한, 발광 소자(617)는 제 1 전극(양극)(613), EL층(615), 및 제 2 전극(음극)(616)의 적층 구조로 형성되어 있다. 제 1 전극(양극)(613), EL층(615), 및 제 2 전극(음극)(616)에 사용하는 재료로서는, 실시형태 2에서 제시한 재료를 사용할 수 있다. 또한, 여기서는 도시하지 않았지만, 제 2 전극(음극)(616)은 외부 입력 단자인 FPC(608)에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 도 6의 (B)의 단면도에서는 발광 소자(617)를 하나만 도시하였지만, 화소부(602)에 있어서 복수의 발광 소자가 매트릭스 형태로 배치되어 있는 것으로 한다. 화소부(602)에는 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 소자를 각각 선택적으로 형성함으로써, 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치를 형성할 수 있다. 또한, 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 소자 이외에, 예컨대 백색(W), 황색(Y), 마젠타(M), 시안(C) 등의 발광이 얻어지는 발광 소자를 형성하여도 좋다. 예를 들어, 3종류(R, G, B)의 발광이 얻어지는 발광 소자에 상기 여러 종류의 발광이 얻어지는 발광 소자를 추가함으로써, 색 순도의 향상, 소비 전력의 저감 등의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 컬러 필터와 조합함으로써 풀 컬러 표시가 가능한 발광 장치로 하여도 좋다. 또한 퀀텀닷과 조합함으로써 발광 효율을 향상시키고 소비 전력을 저감시킨 발광 장치로 하여도 좋다.
또한 밀봉 기판(606)을 실재(605)로 소자 기판(601)과 접합함으로써, 소자 기판(601), 밀봉 기판(606), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(618)에 발광 소자(617)가 제공된 구조가 된다. 또한, 공간(618)에는, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 이외에, 실재(605)로 충전되는 구성도 포함하는 것으로 한다.
또한, 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)이 실재(605)로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 소자 기판(601)이나 밀봉 기판(606)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber-Reinforced Plastics), PVF(폴리플루오르화바이닐), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다. 실재로서 유리 프릿을 사용하는 경우에는, 접착성의 관점에서 소자 기판(601) 및 밀봉 기판(606)은 유리 기판인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 하여, 액티브 매트릭스형 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은 다른 실시형태에서 제시한 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 사용하여 완성시킨 다양한 전자 기기의 일례에 대하여 도 7을 사용하여 설명한다.
발광 장치를 적용한 전자 기기로서, 예컨대 텔레비전 장치(텔레비전, 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파칭코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 도 7에 도시하였다.
도 7의 (A)는, 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치(7100)는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공된다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이라도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 표시부(7103)에 사용할 수 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7105)로 하우징(7101)을 지탱한 구성을 도시하였다.
텔레비전 장치(7100)의 조작은, 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)로, 채널이나 음량을 조작할 수 있어, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에 이 리모트 컨트롤러(7110)에서 출력하는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치(7100)는, 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속됨으로써, 일 방향(송신자로부터 수신자) 또는 양 방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자간끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 7의 (B)는 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 그 표시부(7203)에 사용함으로써 제작할 수 있다. 또한, 표시부(7203)는 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이라도 좋다.
도 7의 (C)는 스마트워치를 도시한 것이며, 하우징(7302), 표시 패널(7304), 조작 버튼(7311, 7312), 접속 단자(7313), 밴드(7321), 버클(7322) 등을 갖는다.
베젤 부분을 겸하는 하우징(7302)에 탑재된 표시 패널(7304)은 비직사각형의 표시 영역을 갖는다. 표시 패널(7304)은 시각(時刻)을 나타내는 아이콘(7305), 기타 아이콘(7306) 등을 표시할 수 있다. 또한, 표시 패널(7304)은 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이라도 좋다.
또한, 도 7의 (C)에 도시된 스마트워치는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 컴퓨터 네트워크에 접속되는 기능, 무선 통신 기능을 사용하여 다양한 데이터의 송신 또는 수신을 하는 기능, 기록 매체에 기록되어 있는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 표시부에 표시하는 기능 등을 가질 수 있다.
또한, 하우징(7302) 내부에, 스피커, 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기(磁氣), 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰 등을 가질 수 있다. 또한, 스마트워치는 발광 장치를 표시 패널(7304)에 사용함으로써 제작할 수 있다.
도 7의 (D)는 휴대 전화기(스마트폰을 포함함)의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 표시부(7402), 마이크로폰(7406), 스피커(7405), 카메라(7407), 외부 접속부(7404), 조작용 버튼(7403) 등을 구비한다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 소자를, 가요성을 갖는 기판에 형성하여 발광 장치를 제작한 경우, 도 7의 (D)에 도시된 바와 같은 곡면을 갖는 표시부(7402)에 적용할 수 있다.
도 7의 (D)에 도시된 휴대 전화기(7400)는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있다. 또한, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 등의 조작을 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면은 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2개의 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 또는 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기(7400) 내부에, 자이로 센서나 가속도 센서 등의 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기(7400)의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하거나 하우징(7401)의 조작용 버튼(7403)에 의한 조작으로 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상의 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에 있어서, 표시부(7402)의 광 센서에서 검출되는 신호를 검지하며 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치함으로써, 장문(掌紋)이나 지문(指紋) 등을 촬상(撮像)하여 본인 인증할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백 라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한 휴대 전화기(스마트폰을 포함함)의 다른 구성으로서 도 7의 (D'1)이나 (D'2)와 같은 구조를 갖는 휴대 전화기에 적용할 수도 있다.
또한, 도 7의 (D'1)나 (D'2)와 같은 구조를 갖는 경우, 문자 정보나 화상 정보 등을, 하우징(7500)(1)의 제 1 면(7501)(1), 하우징(7500)(2)의 제 1 면(7502)(2)뿐만 아니라 하우징(7500)(1)의 제 2 면(7502)(1), 하우징(7500)(2)의 제 2 면(7502)(2)에 표시시킬 수 있다. 이와 같은 구조를 가짐으로써, 휴대 전화기를 가슴 주머니에 수납한 상태에서 제 2 면(7502)(1) 및 제 2 면(7502)(2) 등에 표시된 문자 정보나 화상 정보 등을 사용자가 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 도 8의 (A)~(C)에, 접히는 휴대 정보 단말기(9310)를 도시하였다. 도 8의 (A)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)이다. 도 8의 (B)는 펼치는 도중의 상태 또는 접는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9310)이다. 도 8의 (C)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)이다. 휴대 정보 단말기(9310)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다.
또한, 표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)으로 지탱되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이라도 좋다. 또한, 표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태에서 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)의 표시 영역은 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)의 측면에 위치한다. 표시 영역에는, 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션이나 프로그램 바로가기(shortcut) 등을 표시시킬 수 있고, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활히 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 적용하여 전자 기기를 얻을 수 있다. 또한, 적용할 수 있는 전자 기기는, 본 실시형태에서 제시하는 것에 한정되지 않고 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은, 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 발광 장치를 적용한 조명 장치의 일례에 대하여 도 9를 사용하여 설명한다.
도 9는 발광 장치를 실내의 조명 장치(8001)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 또한, 발광 장치는 대면적화도 가능하므로 대면적의 조명 장치를 형성할 수도 있다. 또한, 곡면을 갖는 하우징을 사용함으로써, 하우징, 커버, 또는 지지대를 갖고, 발광 영역이 곡면을 갖는 조명 장치(8002)를 제작할 수도 있다. 본 실시형태에서 제시하는 발광 장치에 포함되는 발광 소자는 박막 형상이며, 하우징의 디자인 자유도가 높다. 따라서, 다양한 디자인을 집약한 조명 장치를 제작할 수 있다. 또한, 실내의 벽면에 대형 조명 장치(8003)를 설치하여도 좋다.
또한, 테이블의 표면에 발광 장치를 사용함으로써 테이블로서의 기능을 구비한 조명 장치(8004)로 할 수 있다. 또한, 그 외의 가구의 일부에 발광 장치를 사용함으로써 가구로서의 기능을 구비한 조명 장치로 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 발광 장치를 적용한 다양한 조명 장치가 얻어진다. 또한, 이러한 조명 장치는 본 발명의 일 형태에 포함된다.
또한, 본 실시형태에서 제시하는 구성은 다른 실시형태에서 제시하는 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시예 1)
≪합성예 1≫
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq)(구조식(100))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 2PCCzPDBq의 구조를 이하에 나타낸다.
<2PCCzPDBq의 합성>
우선, 2-(4-클로로페닐)다이벤조[f,h]퀴녹살린 1.0g(2.8mmol), 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 1.1g(2.8mmol), 나트륨 tert-뷰톡사이드 0.54g(5.6mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-Phos) 23mg(0.10mmol)을 200mL의 3구 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 14mL의 메시틸렌을 더하여 플라스크 내를 감압하로 하며 교반함으로써 탈기하였다.
다음에, 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭: Pd(dba)2) 16mg(0.028mmol)을 더하였다. 질소 기류하에서 이 혼합물을 150℃로 5시간 동안 교반하여, 고체를 석출시켰다. 석출된 고체를 흡인 여과함으로써 회수하였다. 회수한 고체를, 가열된 약 400mL의 톨루엔에 용해하고, 이 용액을 셀라이트와 알루미나의 적층물을 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 황색 분말을 1.6g, 수율 80%로 얻었다.
얻어진 목적물인 황색 분말상 고체 1.4g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 3.8Pa, 아르곤 가스를 유량 10mL/min으로 흘리면서 380℃로 가열하여, 수행하였다. 승화 정제 후에 2PCCzPDBq의 황색 유리상 고체를 1.1g, 회수율 79%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (a-1)로 나타낸다.
상기 스텝에서 얻어진 황색 분말상 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에서 기재한다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 10의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 10의 (B)는 도 10의 (A)에 대하여 가로축(δ)을 7.0(ppm)~10(ppm)의 범위로 한 확대도이다. 이들로부터, 상기 스텝에서 2PCCzPDBq(구조식(100))가 얻어진 것을 알 수 있다.
δ=7.32(t,J=5.7Hz, 1H), 7.37(t,J=8.0Hz, 1H), 7.43-7.53(m, 5H), 7.58-7.66(m, 6H), 7.72-7.89(m, 8H), 8.25(d,J=7.4Hz, 1H), 8.30(d,J=8.1Hz, 1H), 8.44(d,J=7.5Hz, 1H), 8.50(d,J=5.4Hz, 2H), 8.64-8.67(m, 3H), 9.25(d,J=8.0Hz, 1H), 9.37(d,J=6.3Hz, 1H), 9.47(s, 1H).
다음에, 2PCCzPDBq의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 11에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 12에 나타내었다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation제, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, 2PCCzPDBq의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣어 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, 2PCCzPDBq를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여 측정하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은, 석영 셀에 톨루엔만 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막의 흡수 스펙트럼은, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내었다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 2PCCzPDBq의 톨루엔 용액은 305nm, 385nm 부근에 흡수 피크가 보이고, 발광 파장의 피크는 450nm(여기 파장 305nm)이었다. 또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 2PCCzPDBq의 박막은 209nm, 258nm, 307nm, 336nm, 및 396nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 502nm(여기 파장 396nm)이었다.
(실시예 2)
≪합성예 2≫
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq)(구조식(101))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 2mPCCzPDBq의 구조를 이하에 나타낸다.
<2mPCCzPDBq의 합성>
우선, 2-(3-클로로페닐)다이벤조[f,h]퀴녹살린 1.7g(5.0mmol), 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 2.0g(5.0mmol), 나트륨 tert-뷰톡사이드 0.96g(10mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-Phos) 41mg(0.10mmol)을 200mL의 3구 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 25mL의 메시틸렌을 더하여 플라스크 내를 감압하로 하며 교반함으로써 탈기하였다.
다음에, 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭: Pd(dba)2) 29mg(0.050mmol)을 더하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 150℃로 5시간 동안 교반하여, 고체를 석출시켰다. 석출한 고체를 흡입 여과에 의하여 회수하였다. 회수한 고체를, 가열된 약 400mL의 톨루엔에 용해하고, 이 용액을 셀라이트와 알루미나의 적층물을 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 황색 분말을 2.8g, 수율 79%로 얻었다.
얻어진 목적물인 황색 분말상 고체 2.2g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 2.5Pa, 아르곤 가스를 유량 10mL/min으로 흘리면서 360℃로 가열하여, 수행하였다. 승화 정제 후에 2mPCCzPDBq의 황색 유리상 고체를 1.2g, 회수율 55%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (b-1)로 나타낸다.
상기 스텝에서 얻어진 황색 분말상 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 13의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 13의 (B)는 도 13의 (A)에 대하여 가로축(δ)을 7.0(ppm)~10(ppm)의 범위로 한 확대도이다. 따라서, 상기 스텝에서 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq)(구조식(101))이 얻어진 것을 알았다.
1H-NMR(CDCl3, 500MHz):δ(ppm)=7.31-7.54(m, 7H), 7.58-7.67(m, 6H), 7.73-7.90(m, 8H), 8.25(d,J=8.0Hz, 1H), 8.30(d,J=8.1Hz, 1H), 8.45(d,J=6.3Hz, 1H), 8.49(d,J=3.7Hz, 2H), 8.65-8.68(m, 3H), 9.25(d,J=2.0Hz, 1H) 9.37(d,J=6.9Hz, 1H), 9.48(s, 1H).
다음에, 2mPCCzPDBq의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 14에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 15에 나타내었다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation제, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, 2mPCCzPDBq의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣어 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, 2mPCCzPDBq를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여 측정하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은, 석영 셀에 톨루엔만 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내었다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 2mPCCzPDBq의 톨루엔 용액은 305nm, 374nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 480nm(여기 파장 305nm)이었다. 또한, 도 15에 나타낸 바와 같이, 2mPCCzPDBq의 박막은 208nm, 257nm, 308nm, 361nm, 및 379nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 515nm(여기 파장 380nm)이었다.
(실시예 3)
≪합성예 3≫
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 2-{4-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq-02)(구조식(102))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 2PCCzPDBq-02의 구조를 이하에 나타낸다.
<2PCCzPDBq-02의 합성>
우선, 2-(4-클로로페닐)다이벤조[f,h]퀴녹살린 1.4g(4.2mmol), 2-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 1.7g(4.2mmol), 나트륨 tert-뷰톡사이드 0.81g(8.4mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-Phos) 34mg(0.10mmol)을 200mL의 3구 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 21mL의 메시틸렌을 더하여 플라스크 내를 감압하로 하고 교반함으로써 탈기하였다.
다음에, 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭: Pd(dba)2) 24mg(0.042mmol)을 더하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 150℃로 5시간 동안 교반하여, 고체를 석출하였다. 석출한 고체를 흡입 여과에 의하여 회수하였다. 회수한 고체를 가열된 약 400mL의 톨루엔에 용해하고, 이 용액을 셀라이트와 알루미나의 적층물을 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 황색 분말을 2.5g, 수율 84%로 얻었다.
얻어진 목적물인 황색 분말상 고체 2.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 3.7Pa, 아르곤 가스를 유량 10mL/min으로 흘리면서 390℃로 가열하여, 수행하였다. 승화 정제 후에 2PCCzPDBq-02의 황색 유리상 고체를 1.7g, 회수율 85%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (c-1)로 나타낸다.
상기 스텝에서 얻어진 황색 분말상 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 16의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 16의 (B)는 도 16의 (A)에 대하여 가로축(δ)을 7.0(ppm)~10(ppm)의 범위로 한 확대도이다. 따라서, 상기 스텝에서 2-{4-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq-02)(구조식(102))이 얻어진 것을 알았다.
δ=7.25-7.48(m, 7H), 7.71-7.75(m, 2H), 7.71-7.75(m, 5H), 7.91(d,J=8.6Hz, 2H), 8.21(d,J=7.4Hz, 1H), 8.26(d,J=8.0Hz, 2H), 8.42(sd,J=1.7Hz, 2H), 8.63-8.69(m, 4H), 9.27(d,J=8.0Hz, 1H), 9.46(d,J=6.3Hz, 1H), 9.51(s, 1H).
다음에, 2PCCzPDBq-02의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 17에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 18에 나타내었다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation제, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, 2PCCzPDBq-02의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣어 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, 2PCCzPDBq-02를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여 측정하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은 석영 셀에 톨루엔만 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내었다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 2PCCzPDBq-02의 톨루엔 용액은 323nm, 381nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 421nm(여기 파장 320nm)이었다. 또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 2PCCzPDBq-02의 박막은 209nm, 257nm, 311nm, 326nm, 351nm, 및 389nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 473nm(여기 파장 396nm)이었다.
(실시예 4)
≪합성예 4≫
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 2-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq-02)(구조식(103))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 2mPCCzPDBq-02의 구조를 이하에 나타낸다.
<2mPCCzPDBq-02의 합성>
우선, 2-(3-클로로페닐)다이벤조[f,h]퀴녹살린 1.7g(5.0mmol), 2-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 2.0g(5.0mmol), 나트륨 tert-뷰톡사이드 0.96g(10mmol), 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-Phos) 41mg(0.10mmol)을 200mL의 3구 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 25mL의 메시틸렌을 더하여 플라스크 내를 감압하로 하며 교반함으로써 탈기하였다.
다음에, 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭: Pd(dba)2) 29mg(0.050mmol)을 더하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 150℃로 4시간 동안 교반하여, 고체를 석출하였다. 석출한 고체를 흡입 여과에 의하여 회수하였다. 회수한 고체를 가열된 약 400mL의 톨루엔에 용해하고, 이 용액을 셀라이트, 알루미나, 및 플로리실의 적층물을 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 얻은 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 백색 분말을 3.1g, 수율 87%로 얻었다.
얻어진 목적물인 백색 분말상 고체 3.0g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 10Pa, 아르곤 가스를 유량 5.0mL/min으로 흘리면서 360℃로 가열하여, 수행하였다. 승화 정제 후에 2mPCCzPDBq-02의 황색 유리상 고체를 2.0g, 회수율 65%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (d-1)로 나타낸다.
상기 스텝에서 얻어진 백색 분말상 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 19의 (A) 및 (B)에 나타내었다. 또한, 도 19의 (B)는 도 19의 (A)에 대하여 가로축(δ)을 7.0(ppm)~10(ppm)의 범위로 한 확대도이다. 따라서, 상기 스텝에서 2mPCCzPDBq-02(구조식(103))가 얻어진 것을 알았다.
1H-NMR(DMSO-d6, 500MHz):δ(ppm)=7.17(t,J1=7.5Hz, 1H), 7.31-7.39(m, 4H), 7.47-7.52(m, 2H), 7.56-7.57(m, 3H), 7.63-7.66(m, 3H), 7.75-7.92(m, 7H), 7.98(t,J1=2.5Hz, 1H), 8.19(d,J1=7.5Hz, 1H), 8.30(d,J1=7.5Hz, 1H), 8.37(d,J1=8.0Hz, 1H), 8.54(sd,J1=1.5Hz, 1H), 8.62(d,J1=8.0Hz, 1H), 8.79-8.82(m, 3H), 9.19(d,J1=8.0Hz, 1H) 9.25(d,J1=9.0Hz, 1H), 9.75(s, 1H).
다음에, 2mPCCzPDBq-02의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 20에, 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 21에 나타내었다. 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation제, V550형)를 사용하였다. 톨루엔 용액의 스펙트럼은, 2mPCCzPDBq-02의 톨루엔 용액을 석영 셀에 넣어 측정하였다. 또한, 박막의 스펙트럼은, 2mPCCzPDBq-02를 석영 기판에 증착하여 샘플을 제작하여, 측정하였다. 또한, 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼은, 석영 셀에 톨루엔만 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막의 흡수 스펙트럼은 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내었다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 2mPCCzPDBq-02의 톨루엔 용액은 281nm, 305nm, 319nm, 및 374nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 389nm 및 410nm이었다. 또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 2mPCCzPDBq-02의 박막은 209nm, 257nm, 309nm, 327nm, 354nm, 및 386nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 484nm(여기 파장 381nm)이었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3을 제작하였다. 또한, 각 발광 소자의 구성에 대해서는 도 22를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
≪발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 제작≫
우선, 유리제 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3을 형성하기 위한 전(前) 처리로서 기판 표면을 물로 세척하고 200℃로 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부가 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 기판(1100)을 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래로 향하도록 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차적으로 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II: 산화 몰리브데넘=4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 복수의 상이한 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
다음에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 발광 소자 1의 경우에는, 2-{3-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq-02(구조식(103))), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), (아세틸아세토나토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)])을 2mPCCzPDBq-02:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성한 후, 2mPCCzPDBq-02:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성함으로써, 적층 구조를 갖는 발광층(1113)을 막 두께 40nm로 형성하였다.
발광 소자 2의 경우에는, 2-{3-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzPDBq(구조식(101))), PCBBiF, [Ir(tBuppm)2(acac)]를 2mPCCzPDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성한 후, 2mPCCzPDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성함으로써, 적층 구조를 갖는 발광층(1113)을 막 두께 40nm로 형성하였다.
또한, 비교 발광 소자 3의 경우에는, 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), PCBBiF, [Ir(tBuppm)2(acac)]를 2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성한 후, 2mDBTBPDBq-II:PCBBiF:[Ir(tBuppm)2(acac)]=0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 막 두께 20nm로 형성함으로써, 적층 구조를 갖는 발광층(1113)을 막 두께 40nm로 형성하였다.
다음에, 발광 소자 1의 경우에는 발광층(1113) 위에 2mPCCzPDBq-02를 20nm로 증착한 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 10nm로 증착함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한, 발광 소자 2의 경우에는 발광층(1113) 위에 2mPCCzPDBq를 20nm로 증착한 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 10nm로 증착함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다. 또한, 비교 발광 소자 3의 경우에는 발광층(1113) 위에 2mDBTBPDBq-II를 20nm로 증착한 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 10nm로 증착함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착함으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm로 증착함으로써 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성하여, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3을 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에서, 증착에는 모두 저항 가열법을 이용하였다.
이와 같이 하여 얻어진 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
또한, 제작된 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3은 각각 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(구체적으로는, 소자의 주위에 대한 실재 도포, UV 처리, 및 80℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다).
≪발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 동작 특성≫
제작한 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다. 또한, 결과를 도 23~도 26에 나타내었다.
또한, 1000cd/m2 부근의 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 주된 초기 특성값을 이하의 표 2에 나타낸다.
[표 2]
또한, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3에 전류 밀도 2.5mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 27에 나타내었다. 도 27에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 스펙트럼은 모두 [Ir(tBuppm)2(acac)]에서 유래한 546nm 부근에 피크를 갖는다.
또한, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 신뢰성 시험의 결과를 도 28의 (A)에 나타내었다. 도 28의 (A)에서 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서는 초기 휘도를 5000cd/m2로 설정하고 전류 밀도를 일정하게 한 조건으로 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3을 구동시켰다.
결과적으로, 본 발명의 일 형태인 2mPCCzPDBq-02를 사용한 발광 소자 1 및 2mPCCzPDBq를 사용한 발광 소자 2는 2mDBTBPDBq-II를 사용한 비교 발광 소자 3에 비하여 신뢰성이 높은 장수명의 발광 소자인 것을 알았다.
또한, 신뢰성 시험 시의 전압 변화량을 측정한 결과를 도 28의 (B)에 나타내었다. 세로축은 전압 변화량(V)을 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 이 결과를 보면 알다시피, 정전류 구동하였을 때의 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압 상승이 비교 발광 소자 3보다 작은 것을 알 수 있다. 예를 들어, 약 500시간 동안 구동한 후의 전압 상승량을 보면, 비교 발광 소자 3이 약 0.08V인 한편, 발광 소자 1은 약 0.05V이고 발광 소자 2는 약 0.02V이다. 즉, 비교 발광 소자 3에 비하여, 발광 소자 1의 전압 상승량은 절반 정도, 발광 소자 2의 전압 상승량은 4분의 1 정도로 억제되어 있으며 효과가 현저하게 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 2mPCCzPDBq-02, 2mPCCzPDBq, 및 2mDBTBPDBq-II는 각각 PCBBiF와 함께 여기 착체를 형성한다(이들의 다이벤조퀴녹살린 화합물과 PCBBiF의 혼합막은 모두, 각 다이벤조퀴녹살린 화합물 단일막이나 PCBBiF 단일막보다 장파장의 황녹색의 발광을 나타내기 때문에). 또한, 2mPCCzPDBq-02, 2mPCCzPDBq, 2mDBTBPDBq-II, 및 PCBBiF의 HOMO 준위는 각각 -5.69eV, -5.63eV, -6.22eV, -5.36eV이다. 또한, HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 산출하였다.
HOMO 준위의 측정 결과에서, 각 발광 소자의 발광층의 ΔEHOMO를 산출하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
이 결과에서, ΔEHOMO는 0.4eV 이하, 더 바람직하게는 0.3eV 이하로 하는 것이 중요한 것을 알 수 있다.
또한, 정공 수송층에 사용되는 BPAFLP의 HOMO 준위는 -5.51eV이다. 따라서, 정공 수송층에 사용되는 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위보다 낮고, 또한 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위와 제 1 유기 화합물(2mPCCzPDBq-02 또는 2mPCCzPDBq)의 HOMO 준위 사이에 위치하는 것을 알 수 있다. 이것은 정공을 제 2 유기 화합물뿐만 아니라 제 1 유기 화합물에도 일부 주입한다는 관점에서 중요하다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체를 사용한 발광 소자 4를 제작하였다. 또한, 발광 소자의 구성에 대해서는 실시예 5에서 제시한 도 22를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
≪발광 소자 4의 제작≫
우선, 유리제 기판(1100) 위에 산화 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자 4를 형성하기 위한 전 처리로서 기판 표면을 물로 세척하고, 200℃로 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 내부가 10-4Pa 정도까지 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃로 30분 동안 진공 소성을 수행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 기판(1100)을 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 아래로 향하도록 고정하였다. 본 실시예에서는, 진공 증착법에 의하여, EL층(1102)을 구성하는 정공 주입층(1111), 정공 수송층(1112), 발광층(1113), 전자 수송층(1114), 전자 주입층(1115)이 순차적으로 형성되는 경우에 대하여 설명한다.
진공 증착 장치 내를 10-4Pa로 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=4:2(질량비)가 되도록 공증착시킴으로써, 제 1 전극(1101) 위에 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, 공증착이란, 복수의 상이한 물질을 각각 상이한 증발원으로부터 동시에 증발시키는 증착법이다.
다음에 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP)을 20nm로 증착시킴으로써 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
다음에, 정공 수송층(1112) 위에 발광층(1113)을 형성하였다. 2-{4-[2-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2PCCzPDBq-02(구조식(102))), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF), (아세틸아세토나토)비스(4,6-다이페닐피리미디나토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])을, 2PCCzPDBq-02:PCBBiF:[Ir(dppm)2(acac)]=0.7:0.3:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 20nm의 막 두께로 형성한 후, 2PCCzPDBq-02:PCBBiF:[Ir(dppm)2(acac)]=0.8:0.2:0.05(질량비)가 되도록 공증착하여 20nm의 막 두께로 형성함으로써 적층 구조를 갖는 발광층(1113)을 40nm의 막 두께로 형성하였다.
다음에, 발광층(1113) 위에 2PCCzPDBq-02를 20nm로 증착한 후, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)을 10nm로 증착함으로써, 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한 전자 수송층(1114) 위에 불화 리튬을 1nm로 증착함으로써, 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막에, 전자 주입층(1115) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께로 증착하여, 음극이 되는 제 2 전극(1103)을 형성함으로써, 발광 소자 4를 얻었다. 또한, 상술한 증착 과정에서, 증착에는 모두 저항 가열법을 이용하였다.
이와 같이 하여 얻어진 발광 소자 4의 소자 구조를 표 4에 나타낸다.
[표 4]
또한, 제작한 발광 소자 4는, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(구체적으로는, 소자의 주위에 대한 실재 도포, UV 처리, 및 80℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다).
≪발광 소자 4의 동작 특성≫
제작된 발광 소자 4의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)로 수행하였다. 또한, 결과를 도 29~도 32에 나타내었다.
또한, 1000cd/m2 부근의 발광 소자 4의 주된 초기 특성값을 이하의 표 5에 나타낸다.
[표 5]
또한, 발광 소자 4에 전류 밀도 2.5mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 33에 나타내었다. 도 33에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 4의 스펙트럼은 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래한 581nm 부근에 피크를 갖는다.
또한, 발광 소자 4의 신뢰성 시험의 결과를 도 34의 (A)에 나타내었다. 도 34의 (A)에서 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서는 초기 휘도를 5000cd/m2로 설정하고 전류 밀도를 일정하게 한 조건으로 발광 소자 4를 구동시켰다.
결과적으로, 본 발명의 일 형태인 2PCCzPDBq-02를 사용한 발광 소자 4는 신뢰성이 높은 장수명의 발광 소자인 것을 알았다.
또한, 신뢰성 시험 시의 전압 변화량을 측정한 결과를 도 34의 (B)에 나타내었다. 세로축은 전압 변화량(V)을 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 이 결과를 보면 알다시피, 정전류 구동하였을 때의 발광 소자 4의 전압 상승은 작은 것을 알 수 있다. 예를 들어, 약 500시간 동안 구동한 후의 발광 소자 4의 전압 상승량을 보면, 약 0.01V이다. 한편, 발광 소자 4의 2PCCzPDBq-02 대신에 2mDBTBPDBq-II를 사용한 비교 발광 소자 9를 제작하고 마찬가지로 구동시킨 경우, 약 500시간 동안 구동한 후의 전압 상승량은 약 0.06V이었다. 즉, 비교 발광 소자 9에 비하여, 발광 소자 4의 전압 상승량은 6분의 1 정도로 억제되어 있으며 효과가 현저하게 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 2PCCzPDBq-02와 PCBBiF는 여기 착체를 형성한다(이의 다이벤조퀴녹살린 화합물과 PCBBiF의 혼합막은, 다이벤조퀴녹살린 화합물 단일막 또는 PCBBiF 단일막보다 장파장의 녹색의 발광을 나타내기 때문에). 또한, 2PCCzPDBq-02의 HOMO 준위는 -5.68eV이므로, 발광 소자 4의 발광층의 ΔEHOMO는 0.32eV가 된다. 이 결과에서, ΔEHOMO를 0.4eV 이하로 하는 것이 중요한 것을 알 수 있다.
또한, 정공 수송층에 사용하는 BPAFLP의 HOMO 준위는 -5.51eV이다. 따라서, 정공 수송층에 사용하는 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위보다 낮고, 또한 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위와 제 1 유기 화합물(2PCCzPDBq-02)의 HOMO 준위 사이에 위치하는 것을 알 수 있다. 이것은, 정공을 제 2 유기 화합물뿐만 아니라 제 1 유기 화합물에도 일부 주입하기 때문에, 중요하다.
(실시예 7)
≪합성예 5≫
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 2-{3'-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]바이페닐-3-일}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzBPDBq)(구조식(122))의 합성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 2mPCCzBPDBq의 구조를 이하에 나타낸다.
<2-{3'-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]바이페닐-3-일}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzBPDBq)의 합성>
우선, 2-(3'-브로모바이페닐-3-일)다이벤조[f,h]퀴녹살린 2.0g(4.3mmol), 3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸 1.8g(4.3mmol), 나트륨 tert-뷰톡사이드 0.83g(8.6mmol)을, 100mL의 3구 플라스크에 넣어 혼합하고 플라스크 내를 질소로 치환하였다. 이 혼합물에 22mL의 메시틸렌을 더하고, 플라스크 내를 감압하로 하며 교반함으로써 탈기하였다.
다음에, 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0)(약칭: Pd(dba)2) 25mg(0.040mmol)과 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(S-Phos) 35mg(0.09mmol)을 더하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 150℃로 23시간 동안 교반하였다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물과 톨루엔을 더하고, 얻어진 여과액의 수성층을 톨루엔으로 추출하고, 추출 용액과 유기층을 혼합하여, 탄산 수소 나트륨 수용액과 포화 식염수로 세척하고, 황산 마그네슘으로 건조하였다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고 여과액을 농축하여 유상(油狀) 물질을 얻었다. 유상 물질을 톨루엔에 용해하고, 이 용액을 셀라이트와 알루미나의 적층물을 통하여 흡인 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하여, 갈색 유상 물질을 얻었다. 이 유상 물질을 고속 액체 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 칼럼크로마토그래피는 클로로폼을 전개 용매로 사용함으로써 수행하였다(압력 4.5MPa, 유속(流速) 100mL/분, 유지 시간 45분, 주입량 0.9g/30mL). 얻어진 프랙션을 농축하고 헥산을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 황색 분말을 0.66g, 수율 18%로 얻었다.
얻어진 목적물인 황색 분말상 고체 0.66g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 2.6Pa, 아르곤 가스를 유량 5mL/min으로 흘리면서 385℃로 가열하여, 수행하였다. 승화 정제 후, 2mPCCzBPDBq의 황색 유리상 고체를 0.5g, 회수율 83%로 얻었다. 본 스텝의 합성 스킴을 하기 (e-1)로 나타낸다.
상기 스텝에서 얻어진 황색 분말상 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 하기에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 35에 나타내었다. 또한, 도 35의 (B)는 도 35의 (A)에 대하여 가로축(δ)을 7.0(ppm)~10(ppm)의 범위로 한 확대도이다. 따라서, 상기 스텝에서 2-{3'-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]바이페닐-3-일}다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mPCCzBPDBq)(구조식(122))이 얻어진 것을 알았다.
1H-NMR(CDCl3, 500MHz):δ(ppm)=7.30-7.37(m, 2H), 7.41-7.53(m, 5H), 7.59-7.89(m, 18H), 8.04(dd,J=1.7Hz, 1H), 8.23(d,J=7.5Hz, 1H), 8.28(d, 8.0Hz, 1H), 8.35(d,J=8.0Hz, 1H), 8.48(dd,J=11.4Hz, J=1.7Hz, 2H), 8.66(d,J=8.1Hz, 1H), 8.70(s, 1H), 9.25(dd,J=6.3Hz, J=1.1Hz, 1H), 9.43(dd,J=7.5Hz, J=1.7Hz, 1H), 9.47(s, 1H).
(실시예 8)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체 2mPCCzPDBq(구조식(101))를 사용한 발광 소자 5, 비교 재료 2mDBTPDBq-II를 사용한 비교 발광 소자 6, 및 비교 재료 2-[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzPDBq)을 사용한 비교 발광 소자 7을 제작하였다. 또한, 각 발광 소자의 제작은, 기본적으로 실시예 5와 마찬가지이므로 생략한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
≪발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 제작≫
본 실시예에서 제작한 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 소자 구조를 표 6에 나타낸다.
[표 6]
또한, 제작한 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7은, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자의 주위에 대한 실재 도포, 밀봉 시에 UV 처리, 및 80℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다).
≪발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 동작 특성≫
제작한 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
각 발광 소자의 전류 밀도-휘도 특성을 도 36, 전압-휘도 특성을 도 37, 휘도-전류 효율 특성을 도 38, 및 전압-전류 특성을 도 39에 각각 나타내었다.
또한, 1000cd/m2 부근의 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 주된 초기 특성값을 이하의 표 7에 나타낸다.
[표 7]
또한, 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7에, 전류 밀도 2.5mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 40에 나타내었다. 도 40에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 스펙트럼은 모두 [Ir(tBuppm)2(acac)]에서 유래한 544nm 부근에 피크를 갖는다.
또한, 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7의 신뢰성 시험의 결과를 도 41의 (A)에 나타내었다. 도 41의 (A)에서 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 정규화 휘도(%)를 나타내고 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 또한, 신뢰성 시험에서는 초기 휘도를 5000cd/m2로 설정하고 전류 밀도를 일정하게 한 조건으로 발광 소자 5, 비교 발광 소자 6, 및 비교 발광 소자 7을 구동시켰다.
결과적으로, 본 발명의 일 형태인 2mPCCzPDBq를 사용한 발광 소자 5는 2mDBTPDBq-II를 사용한 비교 발광 소자 6 및 2mCzPDBq를 사용한 비교 발광 소자 7에 비하여 신뢰성이 높은 장수명의 발광 소자인 것을 알았다.
또한, 신뢰성 시험 시의 전압 변화량을 측정한 결과를 도 41의 (B)에 나타내었다. 세로축은 전압 변화량(V)을 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 이 결과를 보면 알다시피, 정전류 구동하였을 때의 발광 소자 5의 전압 상승은 비교 발광 소자 6 및 비교 발광 소자 7에 비하여 작은 것을 알 수 있다. 예를 들어, 약 1000시간 동안 구동한 후의 전압 상승량을 보면, 비교 발광 소자 6이 약 0.31V, 비교 발광 소자 7이 약 0.50V인 한편, 발광 소자 5는 약 0.04V이다. 즉, 비교 발광 소자 6이나 비교 발광 소자 7에 비하여, 발광 소자 5의 전압 상승량은 매우 억제되어 있으며 효과가 현저하게 나타나는 것을 알 수 있다.
또한, 2mPCCzPDBq, 2mDBTPDBq-II, 2mCzPDBq 각각은 PCBBiF와 여기 착체를 형성한다(이들의 다이벤조퀴녹살린 화합물과 PCBBiF의 혼합막은 모두, 각 다이벤조퀴녹살린 화합물 단일막이나 PCBBiF 단일막보다 장파장의 황녹색의 발광을 나타내기 때문에). 또한, 2mPCCzPDBq, 2mDBTPDBq-II, 2mCzPDBq, 및 PCBBiF의 HOMO 준위는 각각 -5.63eV, -6.22eV, -5.91eV, 및 -5.36eV이다. 또한, HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정으로 산출하였다.
HOMO 준위의 측정 결과에서, 각 발광 소자의 발광층의 ΔEHOMO를 산출하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.
[표 8]
이 결과에서, ΔEHOMO는 0.4eV 이하, 더 바람직하게는 0.3eV 이하로 하는 것이 중요한 것을 알 수 있다.
또한, 정공 수송층에 사용되는 BPAFLP의 HOMO 준위는 -5.51eV이다. 따라서, 정공 수송층에 사용되는 제 3 유기 화합물의 HOMO 준위는 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위보다 낮고, 또한 제 2 유기 화합물인 PCBBiF의 HOMO 준위와 제 1 유기 화합물(2mPCCzPDBq)의 HOMO 준위 사이에 위치하는 것을 알 수 있다. 이것은 정공을 제 2 유기 화합물뿐만 아니라 제 1 유기 화합물에도 일부 주입한다는 관점에서 중요하다.
(실시예 9)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 다이벤조[f,h]퀴녹살린 유도체 2mPCCzBPDBq를 사용한 발광 소자 8을 제작하였다. 또한, 발광 소자 8의 제작은 기본적으로 실시예 5와 마찬가지이므로 생략한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
≪발광 소자 8의 제작≫
본 실시예에서 제작한 발광 소자 8의 소자 구조를 표 9에 나타낸다.
[표 9]
또한, 제작한 발광 소자 8은, 대기에 노출되지 않도록 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉하였다(소자의 주위에 대한 실재 도포, 밀봉 시에 UV 처리, 및 80℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다).
≪발광 소자 8의 동작 특성≫
제작한 발광 소자 8의 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
발광 소자 8의 전류 밀도-휘도 특성을 도 42, 전압-휘도 특성을 도 43, 휘도-전류 효율 특성을 도 44, 및 전압-전류 특성을 도 45에 각각 나타내었다.
또한, 1000cd/m2 부근의 발광 소자 8의 주된 초기 특성값을 이하의 표 10에 나타낸다.
[표 10]
또한, 발광 소자 8에, 전류 밀도 2.5mA/cm2로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 46에 나타내었다. 도 46에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 8의 스펙트럼은 [Ir(dppm)2(acac)]에서 유래한 584nm 부근에 피크를 갖는다.
(실시예 10)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자를 제작하며, 보존 시험을 수행하였다.
또한, 본 실시예에서는, 발광 소자 1A, 발광 소자 2A, 비교 발광 소자 3A, 발광 소자 4A, 및 발광 소자 8A를 제작하였다. 발광 소자 1A는 실시예 5의 발광 소자 1과 같은 구성으로 하고 같은 제작 방법으로 제작하였다. 또한, 발광 소자 2A는 실시예 5의 발광 소자 2, 비교 발광 소자 3A는 실시예 5의 비교 발광 소자 3, 발광 소자 4A는 실시예 6의 발광 소자 4, 또한 발광 소자 8A는 실시예 9의 발광 소자 8과 각각 같은 구성으로 하고 같은 제작 방법으로 제작하였다.
본 실시예의 보존 시험에서는, 각 발광 소자를 100℃로 유지된 항온조(恒溫槽)에서 보존하고, 소정 시간 경과 후에 동작 특성을 측정하였다. 또한, 측정은 항온조로부터 꺼낸 후, 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 수행하였다.
우선, 100℃로 소정의 시간 동안 보존하였을 때의 발광 소자 1A의 전압-전류 특성을 도 47에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 48에 나타내었다. 또한, 도 47에서 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 도 48에서, 가로축은 휘도(cd/m2)를, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
다음에, 100℃로 소정의 시간 동안 보존하였을 때의 발광 소자 2A의 전압-전류 특성을 도 49에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 50에 나타내었다. 또한, 도 49에서는 가로축은 전압(V)을, 세로축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 도 50에서는 가로축은 휘도(cd/m2)를, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
다음에, 100℃로 소정의 시간 동안 보존하였을 때의 비교 발광 소자 3A의 전압-전류 특성을 도 51에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 52에 나타내었다. 또한, 도 51에서는 가로축은 전압(V)을, 세로축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 도 52에서는 가로축은 휘도(cd/m2)를, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다. 또한, 도 52를 보면 알다시피, 20시간을 초과하여 보존하였을 때 발광이 관측되지 않았기 때문에, 20시간을 초과한 보존의 데이터를 얻을 수 없었다.
다음에, 100℃로 소정의 시간 동안 보존하였을 때의 발광 소자 4A의 전압-전류 특성을 도 53에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 54에 나타내었다. 또한, 도 53에서는 가로축은 전압(V)을, 세로축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 도 54에서는 가로축은 휘도(cd/m2)를, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
다음에, 100℃로 소정의 시간 동안 보존하였을 때의 발광 소자 8A의 전압-전류 특성을 도 55에 나타내고, 휘도-외부 양자 효율 특성을 도 56에 나타내었다. 또한, 도 55에서는 가로축은 전압(V)을, 세로축은 전류(mA)를 나타낸다. 또한, 도 56에서는 가로축은 휘도(cd/m2)를, 세로축은 외부 양자 효율(%)을 나타낸다.
도 47~도 50 및 도 53~도 56을 보면 알다시피, 발광 소자 1A, 발광 소자 2A, 발광 소자 4A, 및 발광 소자 8A는 100℃로 500시간 동안 보존하였음에도 불구하고 전압-전류 특성 및 휘도-외부 양자 효율 특성의 변화가 적고 고온 보존에 의한 소자 특성의 열화가 적은 것을 알 수 있다. 한편, 도 51 및 도 52를 보면 알다시피, 비교 발광 소자 3A는 100℃로 보존함으로써 전압-전류 특성 및 휘도-외부 양자 효율 특성이 크게 변화되며, 고온 보존에 의하여 소자 특성이 열화되는 것을 알 수 있다. 도 51을 보면 알다시피 비교 발광 소자 3A는 100시간 경과 후에 초기 절연성이 유지되어 있지 않으며 누설 전류가 발생되고, 도 52를 보면 알다시피 비발광이라는 불량이 생기는 것을 알 수 있다. 이로써, 본 발명의 화합물을 사용함으로써 발광 소자의 고온 보존 시의 내열성이 비약적으로 향상되는 것을 알 수 있다.
100: 발광층
101: 제 1 유기 화합물(h)
102: 제 2 유기 화합물(a)
103: 인광성 화합물(g)
104: 정공 수송층
105: 정공 수송성 화합물(p)
201: 제 1 전극
202: EL층
203: 제 2 전극
211: 정공 주입층
212: 정공 수송층
213: 발광층
214: 전자 수송층
215: 전자 주입층
401: 제 1 전극
402(1): 제 1 EL층
402(2): 제 2 EL층
402(n-1): 제 (n-1) EL층
402(n): 제 (n) EL층
404: 제 2 전극
405: 전하 발생층
405(1): 제 1 전하 발생층
405(2): 제 2 전하 발생층
405(n-1): 제 (n-1) 전하 발생층
501: 기판
502: FET
503: 제 1 전극
504: 격벽
505: EL층
506R, 506G, 506B, 506Y: 발광 영역
507R, 507G, 507B, 507Y: 발광 소자
508R, 508G, 508B, 508Y: 착색층
509: 흑색층(블랙 매트릭스)
510: 제 2 전극
511: 밀봉 기판
601: 소자 기판
602: 화소부
603: 구동 회로부(소스선 구동 회로)
604a, 604b: 구동 회로부(게이트선 구동 회로)
605: 실재
606: 밀봉 기판
607: 배선
608: FPC
609: FET
610: FET
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 제 1 전극(양극)
614: 절연물
615: EL층
616: 제 2 전극(음극)
617: 발광 소자
618: 공간
1100: 기판
1101: 제 1 전극
1102: EL층
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113: 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
7100: 텔레비전 장치
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7302: 하우징
7304: 표시 패널
7305: 시각을 나타내는 아이콘
7306: 기타 아이콘
7311: 조작 버튼
7312: 조작 버튼
7313: 접속 단자
7321: 밴드
7322: 버클
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작용 버튼
7404: 외부 접속부
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
7407: 카메라
8001: 조명 장치
8002: 조명 장치
8003: 조명 장치
8004: 조명 장치
9310: 휴대 정보 단말기
9311: 표시 패널
9313: 힌지
9315: 하우징

Claims (1)

  1. 발광 소자에 있어서,
    양극과 음극 사이에 EL층을 포함하고,
    상기 EL층은 발광층을 포함하고,
    상기 발광층은 전자 수송성 및 정공 수송성을 갖는 제 1 유기 화합물과, 정
    공 수송성을 갖는 제 2 유기 화합물과, 발광 물질을 포함하고,
    상기 제 1 유기 화합물과 상기 제 2 유기 화합물은 여기 착체를 형성하는 조합이고,
    상기 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위는 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위보다 낮고,
    상기 제 1 유기 화합물의 HOMO 준위와 상기 제 2 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.4eV 이하인, 발광 소자.
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