KR20240052790A - 유기 화합물 및 유기 발광 소자 - Google Patents

유기 화합물 및 유기 발광 소자 Download PDF

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KR20240052790A
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나오키 야마다
준 카마타니
히로노부 이와와키
히로키 오루이
요스케 니시데
히로카즈 미야시타
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 개시는, 일반식 [1]로 표시되는 유기 화합물을 제공한다. 식 [1]에 있어서, R1 내지 R2는, 각각, 수소 원자, 알킬기 등으로부터 독립적으로 선택된다. R3은, 각각, 중수소 원자, 알킬기 등으로부터 독립적으로 선택되고, l은 0 이상 8 이하의 정수를 나타낸다. m은 1 이상 3 이하의 정수, n은 0 이상 2 이하의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 3이다. X는 2자리 배위자를 나타내고, 부분 구조 IrX는 일반식 [2] 또는 [3]으로 표시되는 구조 중 어느 것이다. 식 [2] 또는 [3]에 있어서, R9 내지 R19는, 각각, 알킬기 등으로부터 독립적으로 선택된다. 고리 A는 일반식 [4] 내지 [7]로 표시되는 구조 중 어느 것이다. 식 [4] 내지 [7]에 있어서, R20 내지 R29는, 각각, 수소 원자, 알킬기 등으로부터 독립적으로 선택된다.

Description

유기 화합물 및 유기 발광 소자
본 발명은, 유기 화합물 및 유기 발광 소자에 관한 것이다.
유기 발광 소자(이하, 「유기 일렉트로루미네센스 소자」 혹은 「유기 EL 소자」로 부르는 경우가 있다)는, 한쌍의 전극과 이들 전극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 갖는 전자 소자다. 이들 한쌍의 전극으로부터 전자 및 정공을 주입함으로써, 유기 화합물층 중의 발광성 유기 화합물의 여기자를 생성하고, 이 여기자가 기저 상태로 되돌아올 때에, 유기 발광 소자는 빛을 방출한다.
유기 발광 소자의 최근의 진보는 현저하여, 낮은 구동전압, 다양한 발광 파장, 고속 응답성, 발광 디바이스의 박형화·경량화가 가능한 것을 들 수 있다.
발광 소자의 고효율화에 관해서는 인광 발광 재료 등의 고효율화 재료를 사용한 소자를 들 수 있다.
특허문헌 1에는 하기 화합물 A-1이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는 하기 화합물 A-2가 기재되어 있다 특허문헌 3에는 하기 화합물 A-3을 이리듐 착체의 배위자로서 사용하는 것이 기재되어 있다.
중국 특허출원 공개 제111690016호 명세서 일본국 특개 2002-332291호 공보 일본국 특개 2019-163239호 공보
특허문헌 1에 기재된 화합물 A-1이나 특허문헌 2에 기재된 화합물 A-2를 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우, 발광 효율에 과제가 있다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 배위자 A-3을 사용한 이리듐 착체는 승화성, 증착 안정성에 과제가 있기 때문에, 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우, 발광 효율에 과제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 유기 발광 소자, 특히 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우에 발광 효율이 우수한 유기 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 유기 화합물은, 하기 일반식 [1]로 표시되는 것을 특징으로 한다.
식 [1]에 있어서, R1 내지 R2는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다.
R3은, 각각, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택되고, l은 0 이상 8 이하의 정수를 나타낸다.
m은 1 이상 3 이하의 정수, n은 0 이상 2 이하의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 3이다.
X는 2자리 배위자를 나타내고, 부분 구조 IrX는 하기 일반식 [2] 또는 [3]으로 표시되는 구조 중 어느 것이다.
식 [2] 또는 [3]에 있어서, R9 내지 R19는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다. 인접하는 R16 내지 R19는, 서로 결합해서 고리를 형성해도 된다.
고리 A는 하기 일반식 [4] 내지 [7]로 표시되는 구조 중 어느 것이다.
식 [4] 내지 [7]에 있어서, R20 내지 R29는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다.
본 발명의 유기 화합물은, 유기 발광 소자, 특히 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우에 발광 효율이 우수한 유기 화합물을 제공할 수 있다.
도1은 일반식 [11]로 표시되는 화합물의 특징을 설명하는 도면이다.
도2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치의 화소의 일례를 나타내는 개략 단면도다.
도2b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 사용한 표시장치의 일례의 개략 단면도다.
도3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 촬상장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자기기의 일례를 나타내는 모식도다.
도5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도5b는 절곡가능한 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 조명장치의 일례를 나타낸 모식도다.
도6b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 조명기구를 갖는 이동체의 일례를 나타낸 모식도다.
도7a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨어러블 디바이스의 일례를 나타낸 모식도다.
도7b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨어러블 디바이스의 다른 예를 나타낸 모식도다.
도8a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 일례를 나타내는 모식도다.
도8b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 노광 광원의 일례를 나타내는 모식도다.
도8c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 노광 광원의 일례를 나타내는 모식도다.
<<유기 화합물>>
본 발명의 유기 화합물은, 하기 일반식 [1]로 표시된다.
<R1 내지 R2>
식 [1]에 있어서, R1 내지 R2는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다. R1 내지 R2는, 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것이 바람직하다.
알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 노르말 프로필기, 이소 프로필기, 노르말 부틸기, 터셔리 부틸기, 세컨더리 부틸기, 옥틸기, 시클로헥실기, 터셔리 펜틸기, 3-메틸펜탄-3-일기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 알킬기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알킬기가 바람직하다.
실릴기로서는, 예를 들면, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
아릴기로서는, 예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 인데닐기, 비페닐기, 테르페닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 안트라닐기, 페릴레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 아릴기로서는, 탄소 원자수 6 이상 30 이하의 아릴기가 바람직하다.
헤테로 고리기로서는, 예를 들면, 피리딜기, 피리미딜기, 피라질기, 트리아질기, 벤조플라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 카바졸릴기, 아크리디닐기, 페난트로릴기, 티에닐기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 헤테로 고리기로서는, 탄소 원자수 3 이상 27 이하의 헤테로 고리기가 바람직하다.
알킬기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기가 더 가져도 되는 치환기로서는, 예를 들면, 중수소, 메틸기, 에틸기, 노르말 프로필기, 이소 프로필기, 노르말 부틸기, 터셔리 부틸기 등의 알킬기, 벤질기 등의 아랄킬기, 페닐기, 비페닐기 등의 아릴기, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자, 티올기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
<R3>
R3은, 각각, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택되고, l은 0 이상 8 이하의 정수를 나타낸다. l이 2 이상인 경우, 복수 존재하는 R3은 서로 같아도 달라도 된다.
할로겐 원자로서는, 예를 들면, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 이소프로옥시기, 터셔리 부톡시 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 알콕시기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알콕시기가 바람직하다.
알킬기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기의 구체예로서는, R1 내지 R2에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 알킬기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알킬기가 바람직하다. 아릴기로서는, 탄소 원자수 6 이상 30 이하의 아릴기가 바람직하다. 헤테로 고리기로서는, 탄소 원자수 3 이상 27 이하의 헤테로 고리기가 바람직하다.
또한, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기가 더 가져도 되는 치환기의 구체예로서는, R1 내지 R2에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
<m, n>
m은 1 이상 3 이하의 정수, n은 0 이상 2 이하의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 3이다. m이 2 이상인 경우, 복수 존재하는 배위자는 서로 같아도 달라도 된다. n이 2인 경우, 복수 존재하는 X는 서로 같아도 달라도 된다.
<X>
X는 2자리 배위자를 나타내고, 부분 구조 IrX는 하기 일반식 [2] 또는 [3]으로 표시되는 구조 중 어느 것이다. Ir는, 이리듐이다.
[R9 내지 R19]
식 [2] 또는 [3]에 있어서, R9 내지 R19는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다.
R9 내지 R19로 표시되는, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기의 구체예로서는, R3에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 알킬기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알킬기가 바람직하다. 알콕시기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알콕시기가 바람직하다. 아릴기로서는, 탄소 원자수 6 이상 30 이하의 아릴기가 바람직하다.
헤테로 고리기로서는, 탄소 원자수 3 이상 27 이하의 헤테로 고리기가 바람직하다. 또한, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기가 더 가져도 되는 치환기의 구체예로서는, R3에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 인접하는 R16 내지 R19는, 서로 결합해서 고리를 형성해도 된다. 인접하는 R16 내지 R19가 서로 결합해서 고리를 형성한다는 것은, R16과 R17, R17과 R18, R18과 R19가 결합해서 형성되는 고리와, R16 내지 R19가 결합하고 있는 벤젠 고리가 축합 고리를 형성하는 것을 의미한다. 인접하는 R16 내지 R19가 결합해서 형성되는 고리는, 방향족 고리이어도 된다.
<A>
고리 A는 하기 일반식 [4] 내지 [7]로 표시되는 구조 중 어느 것이다.
[R20 내지 R29]
식 [4] 내지 [7]에 있어서, R20 내지 R29는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다. R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것이 바람직하고, 3급 알킬기는 터셔리 부틸기인 것이 바람직하다.
R20 내지 R29로 표시되는, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기의 구체예로서는, R3에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 알킬기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알킬기가 바람직하다. 알콕시기로서는, 탄소 원자수 1 이상 10 이하의 알콕시기가 바람직하다. 아릴기로서는, 탄소 원자수 6 이상 30 이하의 아릴기가 바람직하다.
헤테로 고리기로서는, 탄소 원자수 3 이상 27 이하의 헤테로 고리기가 바람직하다. 또한, 알킬기, 알콕시기, 실릴기, 아릴기, 헤테로 고리기가 더 가져도 되는 치환기의 구체예로서는, R3에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
본 실시형태의 유기 화합물은, 하기 일반식 [10]으로 표시되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 유기 화합물은, 하기 일반식 [11]로 표시되는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 유기 화합물은 이하의 특징을 갖는다.
(1-1) 벤조플루오렌 고리를 배위자에 가짐으로써, 착체의 배향도가 높고, 발광 양자 수율이 높다.
(1-2) 승화 온도가 낮고, 승화 정제시에 분해하기 어렵다.
(1-3) 벤조플루오렌 고리를 배위자에 가짐으로써, 정공수송성이 높다.
이하에서 설명한다.
(1-1) 벤조플루오렌 고리를 배위자에 가짐으로써, 착체의 배향도가 높고, 발광 양자 수율이 높다.
본 실시형태의 유기 화합물은 발광 양자 수율이 높다. 유기 금속 착체를 발명함에 있어서, 유기 금속 착체의 배위자의 구조에 주목하였다. 구체적으로는, Ir 착체의 배위자를 구성하는 방향 고리와 헤테로 고리 중, 방향 고리에 벤조플루오렌 골격을 사용함으로써, 양자 수율의 향상을 시도하였다.
여기에서, 화합물 1(후술하는 예시 화합물 D-1)과 비교 화합물 1의 발광 양자 수율을 비교한 결과를 표 1에 나타낸다. 이때, 양자 수율의 측정은, 희석 톨루엔 용액에서의 절대 양자 수율을 하마마쯔 포토닉스사제의 절대 PL 양자 수율 측정장치(C9920-02)를 사용해서 측정하였다. 양자 수율은, 화합물 1의 양자 수율을 1.0으로 한 상대값에 의해 나타낸다.
표 1에서, 비교 화합물 1, 2보다도, 화합물 1 쪽이, 양자 수율은 높고, 발광 특성에 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 비교 화합물 1, 2보다도, 화합물 1 쪽이, 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우에 발광 효율이 우수하다.
본 실시형태의 화합물은 배위자에 벤조플루오렌 고리를 갖는다. 비교 화합물의 배위자가 갖는 플루오렌 고리에 대하여 벤젠 고리가 1개 많이 축합화함으로써 천이 쌍극자 모멘트가 커져, 발광 양자 수율이 향상되었다고 생각된다.
(1-2) 승화 온도가 낮고, 승화 정제시에 분해하기 어렵다.
(1-1)에서 서술한 것과 같이, 본 실시형태의 화합물은, 배위자에 벤조플루오렌 고리를 가짐으로써 양자 수율이 높은 특징이 있다. 본 발명자들은, 나프토플루오렌 고리 등의 더 벤젠 고리가 축합화한 고리를 갖는 배위자에 대해서도 검토하였다. 그러나, 벤조플루오렌 고리에 더 벤젠 고리가 축합화한 나프토플루오렌 고리를 배위자에 갖는 화합물은 이하에서 나타낸 것과 같이 승화 정제시에 분해하는 것을 알 수 있었다.
표 2는 각 재료의 승화 정제시의 승화 온도 및 승화 정제후에 얻어진 재료의 HPLC에 의한 분해물의 피크의 유무를 나타낸 결과이다. 이때, 승화 정제시의 진공도는 1×10-3으로부터 1×10-2Pa이다.
본 결과로부터 비교 화합물 3은 승화 온도가 높고, 승화 정제에 의해 분해하고 있는 것을 알 수 있다. 벤젠 고리가 더 축합화함으로써 분자량이 증가하는 것, 및 배위자의 평면성이 증가하여, 착체끼리의 스택킹성이 증가함으로써 승화 온도가 대폭 증가하였다고 생각된다.
한편, 화합물 1은 착체끼리의 스택킹성이 어느 정도 억제되어, 승화 온도가 낮은 것을 알 수 있었다. 그 때문에, 승화 정제를 행해도 분해가 생기기 어렵다. 승화 정제에 의해 순도를 높일 수 있으므로, 화합물 1을 사용함으로써, 유기 발광 소자의 발광 효율과 구동 내구성을 높일 수 있다. 따라서, 비교 화합물 3보다도, 화합물 1 쪽이, 유기 발광 소자 중의 발광층에 사용한 경우에 발광 효율이 우수하다.
(1-3) 벤조플루오렌 고리를 배위자에 가짐으로써 정공수송성이 높다.
본 실시형태의 유기 화합물은, 배위자에 벤조플루오렌 고리를 가짐으로써 정공수송성이 높다. 배위자의 벤조플루오렌 고리끼리가 중첩하기 쉬워져, 배위자 사이에서 정공을 호핑하기 쉬운 구조에 의한 것이라고 생각된다.
더구나, 본 실시형태의 화합물은 이하의 특징을 갖는 것이 바람직하다.
(1-4) 일반식 [11]로 표시되는 화합물인 경우, 발광 스펙트럼의 반치폭이 좁고 고색순도의 발광을 나타낸다.
(1-5) R3, R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것으로, 승화성이 개선된다.
이하에서 설명한다.
(1-4) 일반식 [11]로 표시되는 화합물인 경우, 발광 스펙트럼의 반치폭이 좁고 고색순도의 발광을 나타낸다.
일반식 [11]로 표시되는 화합물에서는, 고리 A는, 식 [4]로 표시되는 구조로서, 벤조플루오렌 고리의 10위치에서 결합하고 있다. 그 때문에, 도1에 나타낸 것과 같이, 벤조플루오렌 고리의 11위치의 R1, R2, 바람직하게는 알킬기가, 피리딘 고리의 수소를 사이에 끼우도록 배치된다. 피리딘 고리의 수소는, 양측의 벤조플루오렌 고리의 R1, R2, 특히 알킬기와의 반발이 있기 때문에, 피리딘 고리와 벤조플루오렌 고리의 2면각은 고정되고, 2개의 고리의 회전 에너지는 매우 높고, 피리딘 고리와 벤조플루오렌 고리의 결합의 회전은 억제된다. 이 결과, 발광 스펙트럼은 회전 제어에 의한 진동모드가 억제되어, 발광 스펙트럼의 반치폭이 작고, 색순도가 높다.
(1-5) R3, R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것으로 승화성이 개선된다.
본 실시형태의 유기 화합물은, 벤조플루오렌 고리를 배위자에 가짐으로써 상기 한 특징을 갖는 한편, 축합 다환을 가짐으로써 착체의 분자량이 크고, 승화성이 나쁜 경우가 있다. 구체적으로는, 승화 정제시의 온도가 고온인 경우나, 승화 정제후에 착체가 일부 분해하는 경우가 있다. 그 때문에, R3, R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것이 바람직하다. 이에 따라, 착체끼리의 분자 스택킹이 억제되어, 승화 온도가 저하한다. 3급 알킬기의 탄소수가 4개 이상이면, 착체끼리의 배제 효과가 크고, 분자 스택킹을 억제하는 효과가 크다. 3급 알킬기를 가짐으로써, 온도 부하가 높은 경우에, 온도에 의해 벤질 위치의 수소가 라디칼 개열하는 것을 저감할 수 있다.
여기에서, 표 3에, ACC. Chem. Res. 36, 255-263,(2003)에 기재된 탄소-수소 결합의 결합 해리에너지를 나타낸다.
결합 해리에너지가 큰 수치 쪽이 강한 결합이며, 작은 수치 쪽이 약한 결합이다. 즉, 벤질 위치의 탄소-수소 결합은 약한 결합인 것을 알 수 있다. 이것은, 벤질 위치의 수소 원자가 이탈하여, 라디칼이 되었을 때에, 인접하는 벤젠 고리와의 π 전자와의 공명에 의해, 라디칼이 안정되기 때문이다. 이 때문에, 벤질 위치의 탄소-수소 결합은 약한 결합이다. 즉, 벤질기와 같은 구조를 분자 구조 중에 갖지 않는 경우, 탄소-수소 결합이 절단되기 어려운 화합물이 되기 때문에 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 유기 화합물은, 배위자에 벤조플루오렌 고리를 가짐으로써 정공수송성이 높다. 그 이유는, 배위자의 벤조플루오렌 고리끼리가 중첩하기 쉬워, 배위자 사이에서 정공을 호핑하기 쉬운 구조에 의한 것으로 생각된다. 그 때문에, 벤조플루오렌 고리끼리의 중첩을 저감하지 않도록, 고리 A측, 즉 R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것이 더욱 바람직하다.
<구체예>
본 실시형태의 유기 화합물의 구체예를 이하에 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
D군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 2개 갖는 화합물이다. 평면성이 높은 벤조플루오렌 고리를 2개 가짐으로써 정공이동도가 높고, 화합물의 배향도가 높기 때문에, 발광 소자의 광 추출이 향상된다. 또한, (1-4)에서 서술한 것과 같이 발광 스펙트럼의 반치폭이 좁다.
E군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 9위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 2개 갖는 화합물이다. 평면성이 높은 벤조플루오렌 고리를 2개 가짐으로써 정공이동도가 높고, 화합물의 배향도가 높기 때문에, 발광 소자의 광 추출이 향상된다. 또한, 벤조플루오렌 고리의 10위치 또는 8위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해, 발광 파장이 장파장화하는 특징을 갖는다. 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해 발광 스펙트럼이 브로드하기 때문, 2색 발광의 백색 발광 소자의 황록 발광이나 황색 발광 도펀트에 사용하는 것이 가능하다.
F군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 8위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 2개 갖는 화합물이다. 평면성이 높은 벤조플루오렌 고리를 2개 가짐으로써 정공이동도가 높고, 화합물의 배향도가 높기 때문에, 발광 소자의 광 추출이 향상된다. 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해 발광 스펙트럼이 브로드하기 때문에, 2색 발광의 백색 발광 소자의 황록 발광이나 황색 발광 도펀트에 사용하는 것이 가능하다.
G군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 1개 갖는 화합물이다. 착체의 분자량이 작기 때문에, 승화 온도나 증착 온도가 낮아진다. 또한, (1-4)에서 서술한 것과 같이 발광 스펙트럼의 반치폭이 좁다.
H군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 9위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 1개 갖는 화합물이다. 착체의 분자량이 작기 때문에, 승화 온도나 증착 온도가 낮아진다. 또한, 벤조플루오렌 고리의 10위 또는 8위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해, 발광 파장이 장파장화하는 특징을 갖는다. 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해 발광 스펙트럼이 브로드하기 때문에, 2색 발광의 백색 발광 소자의 황록 발광이나 황색 발광 도펀트에 사용하는 것이 가능하다.
I군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리의 8위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 1개 갖는 화합물이다. 평면성이 높은 벤조플루오렌 고리를 1개 가짐으로써 정공이동도가 높고, 화합물의 배향도가 높기 때문에, 발광 소자의 광 추출이 향상된다. 벤조플루오렌 고리의 10위치에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물에 비해 발광 스펙트럼이 브로드하기 때문에, 2색 발광의 백색 발광 소자의 황록 발광이나 황색 발광 도펀트에 사용하는 것이 가능하다.
J군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리에 피리딘 고리가 결합하는 배위자를 3개 갖는 화합물이다. 평면성이 높은 벤조플루오렌 고리를 3개 가짐으로써 정공이동도가 높고, 화합물의 배향도가 높기 때문에, 발광 소자의 광 추출이 향상된다.
K, L군에 속하는 예시 화합물은, 벤조플루오렌 고리에 피리미딘 고리, 옥사졸 고리 또는 티아졸 고리가 결합하는 배위자를 갖는 화합물이다. 전자흡인성이 강한 피리미딘 고리를 가짐으로써 LUMO(최저 공 궤도) 준위가 낮은(진공 준위로부터 먼) 화합물이 된다. 그 때문에, 발광층 중에서 발광 도펀트로서 사용했을 때, 전자를 트랩하기 쉽고, 발광층 중에서의 전자와 정공의 주입, 이동 밸런스가 우수한 특징을 갖는다.
<<유기 발광 소자>>
본 실시형태의 유기 발광 소자는, 제1전극과, 제2 전극과 이들 전극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 어도 갖는다. 제1전극 및 제2전극은, 각각 양극 및 음극이어도 된다. 본 실시형태의 발광 소자에 있어서, 유기 화합물층은 발광층을 갖고 있으면 단층이어도 되고 복수층으로 이루어진 적층체이어도 된다. 여기에서 유기 화합물층이 복수층으로 이루어진 적층체인 경우, 유기 화합물층은, 발광층 이외에, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 블로킹층, 홀·엑시톤 블로킹층, 전자수송층, 전자주입층 등을 가져도 된다. 또한 발광층은, 단층이어도 되고, 복수의 층으로 이루어진 적층체이어도 된다.
본 실시형태의 유기 발광 소자에 있어서, 상기 유기 화합물층의 적어도 일층에 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 포함되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 전술한 발광층, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 블로킹층, 발광층, 홀·엑시톤 블로킹층, 전자수송층, 전자주입층 등의 어느 것에 포함되어 있다. 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 바람직하게는, 발광층에 포함된다.
본 실시형태의 유기 발광 소자에 있어서, 본 실시형태에 따른 유기 화합물이 발광층에 포함되는 경우, 발광층은, 본 실시형태에 따른 유기 화합물 만으로 이루어진 층이어도 되고, 본 실시형태에 따른 유기 화합물과 다른 화합물로 이루어진 층이어도 된다. 여기에서, 발광층이 본 실시형태에 따른 유기 화합물과 다른 화합물로 이루어진 층인 경우, 본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 발광층의 제1 화합물(이하, 「호스트」 또는 「호스트 재료」로 부르는 경우가 있다)로서 사용해도 되고, 제2 화합물(이하, 「게스트(도펀트)」 또는 「게스트(도펀트) 재료」로 부르는 경우가 있다)로서 사용해도 된다. 또한 발광층에 포함될 수 있는 제3 화합물(이하, 「어시스트」 또는 「어시스트 재료」로 부르는 경우가 있다)로서 사용해도 된다.
여기에서 호스트는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 가장 큰 화합물이다. 또한 게스트는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 호스트보다도 작은 화합물이며, 주된 발광을 담당하는 화합물이다. 또한 어시스트 재료는, 발광층을 구성하는 화합물 중에서 질량비가 호스트보다도 작고, 전자나 정공의 캐리어 주입, 수송을 보조하는 기능을 갖는다.
여기에서, 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자의 게스트의 농도는, 발광층 전체에 대하여 0.01질량% 이상 30질량% 이하인 것이 바람직하고, 2질량% 이상 20질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태에 따른 유기 발광 소자의 어시스트 재료의 농도는, 발광층 전체에 대하여 0.1질량% 이상 45질량% 이하인 것이 바람직하고, 5질량% 이상 40질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 발명자들은 다양한 검토를 행하여, 본 실시형태에 따른 유기 화합물을, 발광층의 호스트, 게스트 또는 어시스트 재료로서, 특히, 발광층의 게스트로서 사용하면, 고효율로 고휘도의 광출력을 나타내고, 또한, 매우 내구성이 높은 소자가 얻어지는 있는 발견하였다. 더구나, 발광층의 어시스트 재료로서 사용하면, 고효율로 고휘도의 광출력을 나타내고, 또한, 매우 내구성이 높은 소자가 얻어지는 것을 발견하였다. 이 발광층은 단층이어도 복층이어도 되고, 복수의 발광 재료를 포함하는 것도 가능하다. 복층은 발광층과 다른 발광층이 적층하고 있는 상태이어도 되고 복수의 발광층 사이에 중간층을 적층해도 된다. 또한, 탠덤 소자나 스택 소자이어도 된다. 이들의 경우, 유기 발광 소자의 발광 색은 단색에 한정되지 않는다. 더욱 구체적으로는 백색이어도 되고, 중간색이어도 된다.
또한, 제막방법도 증착 혹은 도포 제막으로 제막을 행한다. 이것의 상세에 대해서는, 후술하는 실시예에서 상세히 설명한다.
본 실시형태에 따른 유기 화합물은, 본 실시형태의 유기 발광 소자를 구성하는 발광층 이외의 유기 화합물층의 구성 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 전자수송층, 전자주입층, 홀 수송층, 홀 주입층, 홀 블로킹층 등의 구성 재료로서 사용해도 된다.
일반식 [1]로 표시되는 화합물을 발광층에 함유하는 경우, 이하의 특징을 갖는다.
(2-1) 발광층에, 게스트 재료로서 일반식 [1]로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 호스트 재료와의 상호작용이 강하고, 에너지 이동하기 쉽다.
(2-2) 상기 (2-1)의 효과는, 게스트와 호스트 사이에서의 정공의 수송 호핑을 촉진하기 때문에, 발광층 중에서의 정공수송성을 향상시킨다.
이하에서 설명한다.
(2-1) 발광층에, 게스트 재료로서 일반식 [1]로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 호스트 재료와의 상호작용이 강하고, 에너지 이동하기 쉽다.
일반식 [1]로 표시되는 화합물은, 배위자에, 4개의 고리가 축합하는 탄화수소로 구성되는 축합 다환인 벤조플루오렌 고리를 갖는다. 한편, 호스트 재료는, 탄화수소가 바람직하고, 축합 다환 화합물이 보다 바람직하다. 일반식 [1]로 표시되는 화합물은, 배위자에 극성이 낮고 방향성이 있는 접합 고리 구조를 갖고 있으므로, 호스트에도 탄화수소, 바람직하게는 접합 고리 다환기를 도입한다. 이에 따라, 호스트와 게스트의 배위자가 ππ 상호작용을 일으키기 쉽도록 하여, 호스트로부터의 에너지 이동을 일어나기 쉽게 한다.
여기에서, 인광 발광 소자에 사용되는 삼중항 에너지는, 덱스터 기구에 의한 에너지 이동이 행해지는 것이 알려져 있다. 덱스터 기구는 분자끼리의 접촉에 의해, 에너지 이동이 행해진다. 즉, 호스트 재료와 게스트 재료의 분자간 거리가 짧아짐으로써, 효율적으로 호스트 재료로부터 게스트 재료에의 에너지 이동이 행해지게 된다. 일반식 [1]로 표시되는 화합물은, 배위자에 극성이 낮고 방향성이 있는 접합 고리 구조를 갖고 있다. 따라서, 호스트에도, 탄화수소, 바람직하게는 탄화수소계의 접합 고리 구조를 도입하여, 호스트와 게스트의 배위자가 ππ 상호작용을 일으키기 쉽도록 해서 호스트로부터의 에너지 이동을 일어나기 쉽게 한다.
상기 효과는 호스트 재료에서 생성한 삼중항 여기자가 신속하게 발광에 소비되기 때문에, 고효율 발광의 유기 발광 소자가 된다. 또한, 발광에 사용되지 않는 삼중항 여기자가 더 여기함으로써 생기는 고에너지 삼중항 여기 상태에 의한 재료 열화를 저감할 수 있으므로, 유기 발광 소자의 구동 내구 특성이 좋다.
(2-2) 상기 (2-1)의 효과는, 게스트와 호스트 사이에서의 정공의 수송 호핑을 촉진시키기 때문에, 발광층 중에서의 정공수송성을 향상시킨다.
일반식 [1]로 표시되는 이리듐 착체는, 배위자에 벤조플루오렌 고리를 가짐으로써 HOMO(최고 점유 궤도) 준위가 낮기(진공 준위에 가깝기) 때문에, 호스트 재료보다 HOMO 준위가 낮다. 정공수송층으로부터 주입된 정공은 호스트 재료가 수송하지만, 이리듐 착체(게스트)와 호스트 사이에서 정공이 트랩, 디트랩을 반복하면서 수송된다. 그때, 호스트 재료와 이리듐 착체에서 유사한 골격을 사용되는 것이 바람직하다. 그 경우, 호스트와 이리듐 착체의 접한 고리끼리의 중첩이 강하여, 이리듐 착체와 호스트 재료 사이에서 정공 이동이 효율적으로 행해진다. 이에 따라, 발광층에서의 전압상승이 억제되어, 저전압으로 구동 내구 특성이 양호한 유기 발광 소자를 제공한다.
더구나, 본 실시형태의 유기 발광 소자는 이하의 특징을 갖는 것이 바람직하다.
(2-3) 발광층은, 어시스트 재료를 포함하고, 어시스트 재료의 LUMO 준위가 호스트 재료의 LUMO 준위보다 작은(진공 준위로부터 먼) 것이 바람직하다. 이에 따라, 전자와 정공의 양쪽 캐리어가 발광층 중에 갇혀, 고효율 소자를 제공한다.
(2-4) 상기 (2-3)의 효과는 발광층을 통과해서 인접하는 수송층에 캐리어가 주입하는 것을 저감하고, 수송층이 열화하는 것을 저감하기 때문에, 고내구성 소자를 제공한다.
이하에서 설명한다.
(2-3) 발광층은, 어시스트 재료를 포함하고, 어시스트 재료의 LUMO 준위가 호스트 재료의 LUMO 준위보다 작은(진공 준위로부터 먼) 것이 바람직하다. 이에 따라, 전자와 정공의 양쪽 캐리어가 발광층 중에 갇혀, 고효율 소자를 제공한다.
본 실시형태의 이리듐 착체는, 발광층 중에 정공이 주입하는 것을 촉진하기 때문에, 전자와 정공을 밸런스 좋게) 발광층에 주입시킴으로써 효율을 높이는 것이 바람직하고, 전자를 발광층에 주입하는 것을 촉진하는 것이 바람직하다. 호스트 재료로서 바람직한 탄화수소 화합물은, 밴드 캡이 넓은 경향이 있다. 그 때문에, LUMO 준위가 크고(진공 준위에 가깝고), 전자수송층이나 정공 블록층으로부터 전자가 주입하기 어려울 가능성이 있다. 따라서, 전자를 발광층에 주입하기 쉽게 하기 위해, 어시스트 재료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 어시스트 재료의 LUMO 준위는, 호스트 재료의 LUMO 준위보다 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 정공과 전자의 양쪽의 발광층에의 주입성이 향상됨으로써 발광층에서의 캐리어 밸런스가 유지되어, 고효율의 발광 소자를 제공한다.
(2-4) 상기 (2-3)의 효과는 발광층을 통과해서 인접하는 수송층에 캐리어가 주입하는 것을 저감하고, 수송층이 열화하는 것을 저감하기 때문에, 고내구성 소자를 제공한다.
본 실시형태의 소자는, 상기 한 것과 같이 발광층 중에서, 본 실시형태의 이리듐 착체가 정공주입성을 촉진하여, 정공 트랩에 의해 발광층 중에서 정공을 발광층 중에 가두는 효과를 나타낸다. 이에 따라, 정공을 발광층으로부터 정공 블록층, 전자수송층에 주입하는 것을 저감하고, 정공 블록층이나 전자수송층이 정공에 의해 열화하는 것을 저감한다.
또한, 호스트 재료보다 LUMO 준위가 작은 어시스트 재료가 전자주입성을 촉진하고, 전자 트랩에 의해 전자를 발광층 중에 가두는 효과를 나타낸다. 이에 따라, 전자를 발광층으로부터 전자 블록층, 정공수송층에 주입하는 것을 저감하고, 전자 블록층, 정공수송층이 전자에 의해 열화하는 것을 저감한다.
<호스트 재료>
호스트 재료는, 탄화수소인 것이 바람직하다. 또한, 호스트 재료는, T1(최저 삼중항 여기 에너지)이 일반식 [1]로 표시되는 이리듐 착체보다도 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는 본 실시형태의 이리듐 착체는 500nm 내지 600nm의 발광 영역이기 때문에, 호스트 재료의 T1은, 바람직하게는 2.2eV 이상, 더욱 바람직하게는 2.5eV 이상이다. 또한, 전술한 것과 같이, 이리듐 착체의 배위자의 벤조플루오렌 고리와의 상호작용을 높이기 위해, 호스트 재료는 축합 다환 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, T1이 2.2eV 이상인 축합 다환기로서는, 예를 들면, 플루오란텐, 벤조[e]피렌, 벤조[g]크리센, 벤조[c]크리센, 코로넨, 벤조플루오렌, 크리센, 피센, 나프탈렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 플루오렌 등을 들 수 있고, T1이 2.5eV 이상인 크리센, 피센, 나프탈렌, 페난트렌, 트리페닐렌, 플루오렌이 바람직하다.
더구나, 호스트 재료는 이하의 특징을 갖는 것이 바람직하다.
(3-1) 적어도 크리센 고리, 피센 고리, 페난트렌 고리, 트리페닐렌 고리, 플루오렌 고리 중 어느 것을 골격에 갖는다.
(3-2) SP3 탄소를 갖지 않는다.
이하, 상기 에 대해 설명한다.
(3-1) 적어도 크리센 고리, 피센 고리, 페난트렌 고리, 트리페닐렌 고리, 플루오렌 고리 중 어느 것을 골격에 갖는다.
본 실시형태의 화합물은, 배위자에 벤조플루오렌 골격을 갖고 있다. 벤조플루오렌 골격은 평면성이 높은 구조다. 전술한 (2-1) 및 (2-2)과 같이 본 실시형태의 이리듐 착체와 호스트 재료가 상호작용하기 때문에, 호스트 재료는, 마찬가지로, 평면성이 높은 구조를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 평면성의 높은 구조를 가짐으로써, 평면성의 높은 부위끼리가 상호작용에서 접근할 수 있기 때문이다. 더욱 구체적으로는 이리듐 착체의 벤조플루오렌 부위와, 호스트 재료의 평면성 부위가 접근하기 쉬워진다. 이 때문에, 이리듐 착체와 호스트 재료의 분자간 거리가 짧아지는 것을 기대할 수 있다. 이상의 효과는 (2-1)에서 서술한 에너지 이동의 효율이 높아지는 효과에 이어진다.
여기에서, 평면성이 높은 구조는, 예를 들면, 3고리 이상의 축합 다환을 포함하는 구조 등을 들 수 있고, T1이 2.5eV 이상인 축합 다환인 크리센 고리, 피센 고리, 페난트렌 고리, 트리페닐렌 고리, 플루오렌 고리 등의 탄화수소로서 축합 다환을 포함하는 구조가 바람직하다.
(3-2) SP3 탄소를 갖지 않는다.
본 실시형태의 화합물은, 상기 설명 (3-1)에서 서술한 것과 같이, 호스트 재료와의 거리를 개선함으로써 상호작용이나 발광 특성이 개선되는 특징을 갖는 화합물이다. 호스트 재료로서는, SP3 탄소를 갖지 않는 재료가 더 됨으로써, 게스트 재료인 이리듐 착체와의 거리를 짧게 할 수 있다.
[구체예]
호스트 재료의 구체예를 이하에 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
상기 호스트 화합물의 예시 화합물은, 적어도 트리페닐렌 고리, 나프탈렌 고리, 페난트렌 고리, 크리센 고리, 플루오렌 고리 중 어느 것을 골격에 갖고, 또한, SP3 탄소를 갖지 않는 화합물이다. 이 때문에, 이들 화합물은 본 실시형태의 화합물과 거리를 보다 접근할 수 있기 때문에, 상호작용이 강하고, 본 실시형태의 화합물에의 양호한 에너지 이동하는 호스트 재료다. 이 중, 트리페닐렌 고리를 골격에 갖는 화합물은 평면성이 높아, 특히 바람직하다.
<어시스트 재료>
발광층은, 어시스트 재료를 더 포함하는 것이 바람직하다. 어시스트 재료는, 하기 어느 한개의 구조를 부분적으로 갖는 화합물인 것이 바람직하다.
(상기 구조중, X'은 산소 원자, 유황 원자, 치환 혹은 무치환의 탄소 원자 중 어느 것을 나타낸다.)
상기 구조는 전자흡인성을 갖고, 어시스트 재료의 LUMO 준위를 작게 할 수 있기 때문에 유효하다. 일반식 [1]로 표시되는 이리듐 착체는, HOMO 준위가 크기 때문에 정공을 트랩하기 쉬운 경향이 있고, 한편, LUMO 준위는 크기 때문에 전자를 트랩하기 어려운 경향이 있다. 그 때문에, 발광층 중에 LUMO 준위가 작은 어시스트 재료를 포함함으로써, 발광층 중에서 전자를 트랩해서 적절한 캐리어 밸런스의 소자를 제공하여, 고효율, 장수명의 소자를 제공한다.
이때, 상기 구조는 무치환이어도 치환기를 가져도 된다. 또한, X'로 표시되는 탄소 원자는 무치환이어도 치환기를 가져도 된다. 치환기로서는, 예를 들면, 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로아릴옥시기, 아릴기, 헤테로 고리기, 실릴기, 아미노기 등을 들 수 있다.
할로겐 원자로서는, 예를 들면, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 노르말 프로필기, 이소 프로필기, 노르말 부틸기, 터셔리 부틸기, 세컨더리 부틸기, 옥틸기, 시클로헥실기, 1-아다만틸기, 2-아다만틸기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 2-에틸-옥틸옥시기, 벤질옥시기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
아릴옥시기로서는, 예를 들면, 페녹시기, 나프톡시기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
헤테로아릴옥시기으로서는, 예를 들면, 푸라닐옥시기, 티에닐옥시기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
아릴기로서는, 예를 들면, 페닐기, 나프틸기, 인데닐기, 비페닐기, 테르페닐기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 안트라닐기, 페릴레닐기, 크리세닐기, 플루오란테닐기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
헤테로 고리기로서는, 예를 들면, 피리딜기, 피리미딜기, 피라질기, 트리아질기, 벤조플라닐기, 벤조티오페닐기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티오페닐기, 옥사졸릴기, 옥사디아졸릴기, 티아졸릴기, 티아디아졸릴기, 카바졸릴기, 아크리디닐기, 페난트로릴기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
실릴기로서는, 예를 들면, 트리메틸실릴기, 트리페닐실릴기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
아미노기로서는, 예를 들면, N-메틸아미노기, N-에틸아미노기, N,N-디메틸아미노기, N,N-디에틸아미노기, N-메틸-N-에틸아미노기, N-벤질아미노기, N-메틸-N-벤질아미노기, N,N-디벤질 아미노기, 아닐리노기, N,N-디페닐아미노기, N,N-디나프틸아미노기, N,N-디플루오레닐아미노기, N-페닐-N-토릴아미노기, N,N-디토릴 아미노기, N-메틸-N-페닐아미노기, N,N-디아니솔릴아미노기, N-메시틸-N-페닐아미노기, N,N-디메시틸아미노기, N-페닐-N-(4-터셔리부틸페닐)아미노기, N-페닐-N-(4-트리플루오로메틸페닐)아미노기, N-피페리딜기, 카바졸릴기, 아크리딜기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
상기 알킬기, 알콕시기, 아릴옥시기, 헤테로아릴옥시기, 아릴기, 헤테로 고리기, 실릴기, 아미노기가 더 가져도 되는 치환기로서는, 예를 들면, 중수소, 메틸기, 에틸기, 노르말 프로필기, 이소 프로필기, 노르말 부틸기, 터셔리 부틸기 등의 알킬기, 벤질기 등의 아랄킬기, 페닐기, 비페닐기 등의 아릴기, 피리딜기, 피롤릴기 등의 헤테로 고리기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디벤질 아미노기, 디페닐아미노기, 디토릴아미노기 등의 아미노기, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등의 알콕시기, 페녹시기 등의 아릴옥시기, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐 원자, 시아노기 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[구체예]
어시스트 재료의 구체예를 이하에 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
<기타 재료>
본 실시형태의 발광 소자는, 본 실시형태에 따른 유기 화합물 이외에도, 필요에 따라 종래 공지의 저분자계 및 고분자계의 홀 주입성 화합물 혹은 홀 수송성 화합물, 호스트가 되는 화합물, 발광성 화합물, 전자주입성 화합물 혹은 전자수송성 화합물 등을 함께 사용할 수 있다. 이하에서 이것들의 화합물 예를 든다.
홀 주입 수송성 재료로서는, 양극으로부터의 홀의 주입을 쉽게 하고, 또한, 주입된 홀을 발광층에 수송할 수 있도록 홀 이동도가 높은 재료가 바람직하다. 또한 유기 발광 소자 중에 있어서 결정화 등의 막질의 열화를 억제하기 위해서, 글래스 전이점 온도가 높은 재료가 바람직하다. 홀 주입 수송 성능을 갖는 저분자 및 고분자계 재료로서는, 트리아릴아민 유도체, 아릴카바졸 유도체, 페닐렌디아민 유도체, 스틸벤 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 포르피린 유도체, 폴리(비닐카바졸), 폴리(티오펜), 기타 도전성 고분자를 들 수 있다. 더구나 상기 한 홀 주입 수송성 재료는, 전자 블로킹층에도 적합하게 사용된다. 이하에서, 홀 주입 수송성 재료로서 사용되는 화합물의 구체예를 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
정공수송 재료로서 예를 든 것 중에서도, HT16 내지 HT18은, 양극에 접하는 층에 사용함으로써 구동전압을 저감할 수 있다. HT16은 널리 유기 발광 소자에 사용하여 있다. HT16에 인접하는 유기 화합물층에, HT2 내지 HT6, HT10, HT12를 사용해도 된다. 또한, 한개의 유기 화합물층에 복수의 재료를 사용해도 된다.
발광 도펀트로서는, 예를 들면, 접합 고리 화합물(예를 들면, 플루오렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 피렌 유도체, 페릴렌 유도체, 테트라센 유도체, 안트라센 유도체, 루브렌 등), 퀴나크리돈 유도체, 쿠마린 유도체, 스틸벤 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 등의 유기 알루미늄 착체, 이리듐 착체, 백금 착체, 레늄 착체, 구리 착체, 유로피엄 착체, 루테늄 착체, 및 폴리(페닐렌비닐렌) 유도체, 폴리(플루오렌) 유도체, 폴리(페닐렌) 유도체 등의 고분자 유도체를 들 수 있다. 이하에서, 발광 재료로서 사용되는 화합물의 구체예를 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
발광 재료는 탄화수소 화합물인 경우, 엑시플렉스 형성에 의한 발광 효율 저하나 발광 재료의 발광 스펙트럼이 변화에 의한 색순도 악화를 저감하여, 바람직하다. 탄화수소 화합물은 탄소와 수소 만으로 구성되는 화합물이며, BD7, BD8, GD5 내지 GD9, RD1이 해당한다. 또한, 발광 재료는 5원 고리를 포함하는 축합 다환인 경우, 이온화퍼텐셜이 높기 때문에, 산화하기 어려워, 고내구의 수명의 소자를 제공하기 때문에 더욱 바람직하다. BD7, BD8, GD5 내지 GD9, RD1이 해당한다.
호스트 재료 혹은 어시스트 재료로서는, 예를 들면, 방향족 탄화수소 화합물 혹은 그 유도체 이외에, 카바졸 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄 등의 유기 알루미늄 착체, 유기 베릴륨 착체 등을 들 수 있다. 이하에서, 화합물의 구체예를 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
호스트 재료는 탄화수소 화합물인 경우, 본 실시형태의 화합물이 전자나 정공을 트랩하기 쉬워지기 때문에 고효율화의 효과가 커서 바람직하다. 탄화수소 화합물은 탄소와 수소 만으로 구성되는 화합물이며, EM1 내지 EM12 및 EM16 내지 EM27이 해당한다.
전자수송성 재료로서는, 음극으로부터 주입된 전자를 발광층에 수송할 수 있는 것으로부터 임의로 선택할 수 있고, 홀 수송성 재료의 홀 이동도와의 밸런스 등을 고려해서 선택된다. 전자수송 성능을 갖는 재료로서는, 옥사디아졸 유도체, 옥사졸 유도체, 피라진 유도체, 트리아졸 유도체, 트리아진 유도체, 퀴놀린 유도체, 퀸옥살린 유도체, 페난트롤린 유도체, 유기 알루미늄 착체, 접합 고리 화합물(예를 들면, 플루오렌 유도체, 나프탈렌 유도체, 크리센 유도체, 안트라센 유도체 등)을 들 수 있다. 더구나 상기 한 전자수송성 재료는, 홀 블로킹층에도 적합하게 사용된다. 이하에서, 전자수송성 재료로서 사용되는 화합물의 구체예를 나타내지만, 물론 이것들에 한정되는 것은 아니다.
전자주입성 재료로서는, 음극으로부터의 전자주입이 용이하게 가능한 것으로부터 임의로 선택할 수 있고, 정공주입성과의 밸런스 등을 고려해서 선택된다. 유기 화합물로서 n형 도펀트 및 환원성 도펀트도 포함된다. 예를 들면, 불화 리튬 등의 알칼리 금속을 포함하는 화합물, 리튬 퀴놀리놀 등의 리튬착체, 벤조이미다졸리덴 유도체, 이미다졸리덴 유도체, 풀바렌 유도체, 아크리딘 유도체를 들 수 있다.
<유기 발광 소자의 구성>
유기 발광 소자는, 기판 위에, 절연층, 제1전극, 유기 화합물층, 제2전극을 형성해서 설치되어 있다. 제2전극 위에는, 보호층, 칼라필터, 마이크로렌즈 등을 설치해도 된다. 칼라필터를 설치하는 경우에는, 보호층과의 사이에 평탄화층을 설치해도 된다. 평탄화층은 아크릴 수지 등으로 구성할 수 있다. 칼라필터와 마이크로렌즈 사이에 있어서, 평탄화층을 설치하는 경우도 마찬가지이다.
[기판]
기판은, 석영, 글래스, 실리콘 웨이퍼, 수지, 금속 등을 들 수 있다. 또한, 기판 위에는, 트랜지스터 등의 스위칭 소자나 배선을 구비하고, 그 위에 절연층을 구비해도 된다. 절연층으로서는, 제1전극과의 사이에 배선이 형성 가능하고, 콘택홀을 형성가능하고, 또한, 접속하지 않는 배선과의 절연을 확보할 수 있으면, 재료는 상관없다. 예를 들면, 폴리이미드 등의 수지, 산화 실리콘, 질화 실리콘 등을 사용할 수 있다.
[전극]
전극은, 한쌍의 전극을 사용할 수 있다. 한쌍의 전극은, 제1전극과 제2전극이며, 각각 양극과 음극이어도 된다.
유기 발광 소자가 발광하는 방향으로 전계를 인가하는 경우에, 전위가 높은 전극이 양극이며, 다른 쪽이 음극이다. 또한, 발광층에 홀을 공급하는 전극이 양극이며, 전자를 공급하는 전극이 음극이라고 할 수 있다.
양극의 구성 재료로서는 일 함수가 가능한한 큰 것이 좋다. 예를 들면, 금, 백금, 은, 구리, 니켈, 팔라듐, 코발트, 셀렌, 바나듐, 텅스텐 등의 금속 단체나 이것들을 포함하는 혼합물, 또는 이것들을 조합한 합금, 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석 인듐(ITO), 산화 아연 인듐 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 도전성 폴리머도 사용할 수 있다.
이들 전극물질은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해서 사용해도 된다. 또한, 양극은 1층으로 구성되어 있어도 되고, 복수의 층으로 구성되어 있어도 된다.
반사 전극으로서 사용하는 경우에는, 예를 들면, 크롬, 알루미늄, 은, 티타늄, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 이것들의 합금, 적층한 것 등을 사용할 수 있다. 상기한 재료에서, 전극으로서의 역할을 갖지 않는, 반사 막으로서 기능하는 것도 가능하다. 또한, 투명 전극으로서 사용하는 경우에는, 산화 인듐 주석(ITO), 산화 인듐 아연 등의 산화물 투명 도전층 등을 사용할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
전극의 형성에는, 포토리소그래피 기술을 사용할 수 있다.
한편, 음극의 구성 재료로서는 일 함수가 작은 것이 좋다. 예를 들면, 리튬 등의 알칼리 금속, 칼슘 등의 알칼리 토금속, 알루미늄, 티타늄, 망간, 은, 납, 크롬 등의 금속 단체 또는 이것들을 포함하는 혼합물을 들 수 있다. 또는 이들 금속 단체를 조합한 합금도 사용할 수 있다. 예를 들면, 마그네슘-은, 알루미늄-리튬, 알루미늄-마그네슘, 은-구리, 아연-은 등을 사용할 수 있다. 산화 주석 인듐(ITO) 등의 금속 산화물의 이용도 가능하다. 이들 전극 물질은 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해서 사용해도 된다. 또한 음극은 1층 구성이어도 되고, 다층 구성이어도 된다. 그중에서도 은을 사용하는 것이 바람직하고, 은의 응집을 저감하기 위해서, 은 합금으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 은의 응집을 저감할 수 있으면, 합금의 비율은 상관없다. 예를 들면, 은: 다른 금속이, 1:1, 3:1 등이어도 된다.
음극은, ITO 등의 산화물 도전층을 사용해서 톱 이미션 소자로 해도 되고, 알루미늄(Al) 등의 반사 전극을 사용해서 보텀 이미션 소자로 해도 되고, 특별하게 한정되지 않는다. 음극의 형성 방법으로서는, 특별하게 한정되지 않지만, 직류 및 교류 스퍼터링법 등을 사용하면, 막의 커버리지가 좋고, 저항을 낮추기 쉽기 때문에 보다 바람직하다.
[유기 화합물층]
유기 화합물층은, 단층으로 형성되어도, 복수층으로 형성되어도 된다. 복수층을 갖는 경우에는, 그 기능에 의해, 홀 주입층, 홀 수송층, 전자 블로킹층, 발광층, 홀 블로킹층, 전자수송층, 전자주입층으로 불려도 된다. 유기 화합물층은, 주로 유기 화합물로 구성되지만, 무기 원자, 무기 화합물을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 구리, 리튬, 마그네슘, 알루미늄, 이리듐, 백금, 몰리브덴, 아연 등을 가져도 된다. 유기 화합물층은, 제1전극과 제2전극 사이에 배치되어도 되고, 제1전극 및 제2전극에 접해서 배치되어도 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 구성하는 유기 화합물층 (정공주입층, 정공수송층, 전자저지층, 발광층, 정공저지층, 전자수송층, 전자주입층 등)은, 이하에 나타내는 방법에 의해 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 구성하는 유기 화합물층은, 진공증착법, 이온화 증착법, 스퍼터링, 플라즈마 등의 드라이 프로세스를 사용할 수 있다. 또한 드라이 프로세스 대신에, 적당한 용매에 용해시켜 공지의 도포법(예를 들면, 스핀코팅, 디핑, 캐스트법, LB법, 잉크젯법 등)에 의해 층을 형성하는 웨트 프로세스를 사용할 수도 있다.
여기에서 진공증착법이나 용액도포법 등에 의해 층을 형성하면, 결정화 등이 발생하기 어려워 경시 안정성이 우수하다. 또한 도포법으로 막형성하는 경우에는, 적당한 바인더 수지와 조합해서 막을 형성할 수도 있다.
상기 바인더 수지로서는, 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 요소 수지 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이들 바인더 수지는, 호모 폴리머 또는 공중합체로서 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 된다. 더구나 필요에 따라서, 공지의 가소제, 산화방지제, 자외선흡수제 등의 첨가제를 병용해도 된다.
[보호층]
제2전극 위에, 보호층을 설치해도 된다. 예를 들면, 제2전극 위에 흡습제를 설치한 글래스를 접착함으로써 유기 화합물층에 대한 물 등의 침입을 저감하여, 표시 불량의 발생을 저감 할 수 있다. 또한, 다른 실시형태로서는, 제2전극 위에 질화 규소 등의 패시베이션 막을 설치하고, 유기 화합물층에 대한 물 등의 침입을 저감해도 된다. 예를 들면, 제2전극을 형성후에 진공을 깨지 않고 다른 챔버에 반송하고, CVD법으로 두께 2μm의 질화 규소막을 형성함으로써 보호층으로 해도 된다. CVD법의 성막 후에 원자퇴적법(ALD법)을 사용한 보호층을 설치해도 된다. ALD법에 의한 막의 재료는 한정되지 않지만, 질화 규소, 산화 규소, 산화 알루미늄 등이어도 된다. ALD법으로 형성한 막 위에, CVD법으로 질화 규소를 더 형성해도 된다. ALD법에 의한 막은, CVD법으로 형성한 막보다도 작은 막 두께이어도 된다. 구체적으로는, 50% 이하, 더구나, 10% 이하이어도 된다.
[칼라필터]
보호층 위에 칼라필터를 설치해도 된다. 예를 들면, 유기 발광 소자의 사이즈를 고려한 칼라필터를 다른 기판 위에 설치하고, 그것과 유기 발광 소자를 설치한 기판과 부착해도 되고, 상기에서 나타낸 보호층 위에 포토리소그래피 기술을 사용하여, 칼라필터를 패터닝해도 된다. 칼라필터는, 고분자로 구성되어도 된다.
[평탄화층]
칼라필터와 보호층 사이에 평탄화층을 가져도 된다. 평탄화층은, 아래의 층의 요철을 저감할 목적으로 설치되어 있다. 목적을 제한하지 않고, 재질수지층으로 불리는 경우도 있다. 평탄화층은 유기 화합물로 구성되어도 되고, 저분자이어도, 고분자이어도 되지만, 고분자인 것이 바람직하다.
평탄화층은, 칼라필터의 상하에 설치되어도 되고, 그 구성 재료는 동일해도 달라도 된다. 구체적으로는, 폴리비닐카바졸 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 요소 수지 등을 들 수 있다.
[마이크로렌즈]
유기 발광 소자 또는 유기 발광장치는, 그것의 광 출사측에 마이크로렌즈 등의 광학부재를 가져도 된다. 마이크로렌즈는, 아크릴 수지, 에폭시 수지 등으로 구성될 수 있다. 마이크로렌즈는, 유기 발광 소자 또는 유기 발광장치로부터 추출하는 광량의 증가, 추출하는 빛의 방향의 제어를 목적으로 하여도 된다. 마이크로렌즈는, 반구의 형상을 가져도 된다. 반구의 형상을 가질 경우, 이 반구에 접하는 접선 중, 절연층과 평행하게 되는 접선이 있으며, 그 접선과 반구의 접점이 마이크로렌즈의 정점이다. 마이크로렌즈의 정점은, 임의의 단면도에 있어서도 마찬가지로 결정할 수 있다. 즉, 단면도에 있어서의 마이크로렌즈의 반원에 접하는 접선 중, 절연층과 평행하게 되는 접선이 있으며, 그 접선과 반원의 접점이 마이크로렌즈의 정점이다.
또한, 마이크로렌즈의 중점을 정의할 수도 있다. 마이크로렌즈의 단면에 있어서, 원호의 형상이 종료하는 점으로부터 다른 원호의 형상이 종료하는 점까지의 선분을 가상하고, 이 선분의 중점이 마이크로렌즈의 중점으로 부를 수 있다. 정점, 중점을 판별하는 단면은, 절연층에 수직한 단면이어도 된다.
[대향 기판]
평탄화층 위에는, 대향 기판을 가져도 된다. 대향 기판은, 전술한 기판과 대응하는 위치에 설치되기 때문에, 대향 기판으로 불린다. 대향 기판의 구성 재료는, 전술한 기판과 같아도 된다. 대향 기판은, 전술한 기판을 제1기판으로 한 경우, 제2기판이어도 된다.
[화소회로]
유기 발광 소자를 갖는 유기 발광장치는, 유기 발광 소자에 접속되어 있는 화소회로를 가져도 된다. 화소회로는, 제1 발광 소자, 제2 발광 소자를 각각 독립적으로 발광 제어하는 액티브 매트릭스형이어도 된다. 액티브 매트릭스형의 회로는 전압 프로그래밍이어도, 전류 프로그래밍이어도 된다. 구동회로는, 화소마다 화소회로를 갖는다. 화소회로는, 발광 소자, 발광 소자의 발광 휘도를 제어하는 트랜지스터, 발광 타이밍을 제어하는 트랜지스터, 발광 휘도를 제어하는 트랜지스터의 게이트 전압을 유지하는 용량, 발광 소자를 거치지 않고 GND에 접속하기 위한 트랜지스터를 가져도 된다.
발광장치는, 표시 영역과, 표시 영역의 주위에 배치되어 있는 주변영역을 갖는다. 표시 영역에는 화소회로를 갖고, 주변영역에는 표시 제어회로를 갖는다. 화소회로를 구성하는 트랜지스터의 이동도는, 표시 제어회로를 구성하는 트랜지스터의 이동도보다도 작아도 된다. 화소회로를 구성하는 트랜지스터의 전류전압 특성의 기울기는, 표시 제어회로를 구성하는 트랜지스터의 전류전압 특성의 기울기보다도 작아도 된다. 전류전압 특성의 기울기는, 소위 Vg-Ig 특성에 의해 측정할 수 있다. 화소회로를 구성하는 트랜지스터는, 제1 발광 소자 등, 발광 소자에 접속되어 있는 트랜지스터다.
[화소]
유기 발광 소자를 갖는 유기 발광장치는, 복수의 화소를 가져도 된다. 화소는 서로 다른 것과 다른 색을 발광하는 부화소를 갖는다. 부화소는, 예를 들면, 각각 RGB의 발광 색을 가져도 된다.
화소는, 화소개구로도 불리는 영역이 발광한다. 이 영역은 제1영역과 같다. 화소개구는 15μm 이하이어도 되고, 5μm 이상이어도 된다. 더욱 구체적으로는, 11μm, 9.5μm, 7.4μm, 6.4μm 등이어도 된다. 부화소 사이는, 10μm 이하이어도 되고, 구체적으로는, 8μm, 7.4μm, 6.4μm이어도 된다.
화소는, 평면도에 있어서, 공지의 배치 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 스트라이프 배치, 델타 배치, 펜타일 배치, 베이어 배치이어도 된다. 부화소의 평면도에 있어서의 형상은, 공지의 어느쪽의 형상을 취해도 된다. 예를 들면, 직사각형, 마름모꼴 등의 사각형, 육각형 등이다. 물론, 정확한 도형이 아니고, 직사각형에 가까운 형태를 하고 있으면, 직사각형에 포함된다. 부화소의 형상과, 화소배열을 조합해서 사용할 수 있다.
<유기 발광 소자의 용도>
본 실시형태에 따른 유기 발광 소자는, 표시장치나 조명장치의 구성부재로서 사용할 수 있다. 그 밖에도, 전자사진 방식의 화상 형성장치의 노광 광원이나 액정표시장치의 백라이트, 백색 광원에 칼라필터를 갖는 발광장치 등의 용도가 있다.
표시장치는, 에어리어 CCD, 리니어 CCD, 메모리카드 등으로부터의 화상정보를 입력하는 화상입력부를 갖고, 입력된 정보를 처리하는 정보처리부를 갖고, 입력된 화상을 표시부에 표시하는 화상정보 처리장치이어도 된다. 표시장치는, 복수의 화소를 갖고, 복수의 화소의 적어도 한개가, 본 실시형태의 유기 발광 소자와, 유기 발광 소자에 접속된 트랜지스터를 가져도 된다.
또한, 촬상장치나 잉크젯 프린터가 갖는 표시부는, 터치패널 기능을 갖고 있어도 된다. 이 터치패널 기능의 구동방식은, 적외선 방식이어도, 정전 용량 방식이어도, 저항막 방식이어도, 전자유도 방식이어도 되고, 특별하게 한정되지 않는다. 또한 표시장치는 멀티펑션 프린터의 표시부에 사용되어도 된다.
다음에, 도면을 참조하면서 본 실시형태에 따른 표시장치에 대해 설명한다. 도2a, 도2b는, 유기 발광 소자와 이 유기 발광 소자에 접속되는 트랜지스터를 갖는 표시장치의 예를 나타낸 단면모식도다. 트랜지스터는, 능동소자의 일례다. 트랜지스터는 박막 트랜지스터(TFT)이어도 된다.
도2a는, 본 실시형태에 따른 표시장치의 구성요소인 화소의 일례다. 화소는, 부화소(10)를 갖고 있다. 부화소는 그것의 발광에 의해, 10R, 10G, 10B로 나누어져 있다. 발광 색은, 발광층으로부터 발광되는 파장으로 구별되어도, 부화소로부터 출사하는 빛이 칼라필터 등에 의해, 선택적으로 투과 또는 색 변환이 행해져도 된다. 각각의 부화소(10)는, 층간절연층(1) 위에 제1전극(2)인 반사 전극, 제1전극(2)의 끝을 덮는 절연층(3), 제1전극(2)과 절연층(3)을 덮는 유기 화합물층(4), 제2전극(5)인 투명전극, 보호층(6), 칼라필터(7)를 갖고 있다.
층간절연층(1)은, 그것의 하층 또는 내부에 트랜지스터, 용량소자가 배치되어 있어도 된다. 트랜지스터와 제1전극(2)은 미도시의 콘택홀 등을 거쳐서 전기적으로 접속되어 있어도 된다.
절연층(3)은, 뱅크, 화소 분리막으로도 불린다. 제1전극(2)의 끝을 덮고 있고, 제1전극(2)을 둘러싸 배치되어 있다. 절연층(3)이 배치되지 않고 있는 부분이, 유기 화합물층(4)과 접하여, 발광 영역이 된다.
유기 화합물층(4)은, 정공주입층(41), 정공수송층(42), 제1발광층(43), 제2발광층(44), 전자수송층(45)을 갖는다.
제2전극(5)은, 투명전극이어도, 반사 전극이어도, 반투과 전극이어도 된다.
보호층(6)은, 유기 화합물층(4)에 수분이 침투하는 것을 저감한다. 보호층(6)은, 1층과 같이 도시되어 있지만, 복수층이어도 된다. 층마다 무기화합물층, 유기 화합물층이 있어도 된다.
칼라필터(7)는, 그것의 색에 의해 7R, 7G, 7B에 나눌 수 있다. 칼라필터(7)는, 미도시의 평탄화 막 위에 형성되어도 된다. 또한, 칼라필터(7) 위에 미도시의 수지보호층을 가져도 된다. 또한, 칼라필터(7)는, 보호층(6) 위에 형성되어도 된다. 또는 글래스 기판 등의 대향 기판 위에 설치된 후에, 부착되어도 된다.
도2b의 표시장치(100)는, 유기 발광 소자(26)와 트랜지스터의 일례로서 TFT(18)을 갖는다. 글래스, 실리콘 등의 기판(11)과 그 상부에 절연층(12)이 설치되어 있다. 절연층(12) 위에는, TFT(18) 등의 능동소자가 배치되어 있고, 능동소자의 게이트 전극(13), 게이트 절연막(14), 반도체층(15)이 배치되어 있다. TFT(18)은, 그 밖에도 드레인 전극(16)과 소스 전극(17)으로 구성되어 있다. TFT(18)의 상부에는 절연막(19)이 설치되어 있다. 절연막(19)에 설치된 콘택홀(20)을 통해 유기 발광 소자(26)를 구성하는 양극(21)과 소스 전극(17)이 접속되어 있다.
이때, 유기 발광 소자(26)에 포함되는 전극(양극(21), 음극(23))과 TFT(18)에 포함되는 전극(소스 전극(17), 드레인 전극(16))의 전기 접속의 방식은, 도2b에 표시되는 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉 양극(21) 또는 음극(23) 중 어느 한쪽과 TFT(18)의 소스 전극(17) 또는 드레인 전극(16)의 어느 한쪽이 전기적으로 접속되어 있으면 된다. TFT는, 박막 트랜지스터를 가리킨다.
도2b의 표시장치(100)에서는 유기 화합물층(22)을 1개 층과 같이 도시를 하고 있지만, 유기 화합물층(22)은, 복수층이어도 된다. 음극(23) 위에는 유기 발광 소자(26)의 열화를 저감하기 위한 제1 보호층(24)이나 제2 보호층(25)이 설치되어 있다.
도2b의 표시장치(100)에서는 스위칭 소자로서 트랜지스터를 사용하여 있지만, 이 대신에 다른 스위칭 소자로서 사용해도 된다.
또한 도2b의 표시장치(100)에 사용되는 트랜지스터는, 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용한 트랜지스터에 한정되지 않고, 기판의 절연성 표면 위에 활성층을 갖는 박막 트랜지스터이어도 된다. 활성층으로서, 단결정 실리콘, 아모퍼스 실리콘, 미결정 실리콘 등의 비단결정 실리콘, 인듐 아연 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 비단결정 산화물 반도체를 들 수 있다. 이때, 박막 트랜지스터는 TFT 소자로도 불린다.
도2b의 표시장치(100)에 포함되는 트랜지스터는, Si 기판 등의 기판 내에 형성되어 있어도 된다. 여기에서 기판 내에 형성된다는 것은, Si 기판 등의 기판 자체를 가공해서 트랜지스터를 제작하는 것을 의미한다. 즉, 기판 내에 트랜지스터를 갖는다는 것은, 기판과 트랜지스터가 일체로 형성되어 있다고 볼 수도 있다.
본 실시형태에 따른 유기 발광 소자는 스위칭 소자의 일례인 TFT에 의해 발광 휘도가 제어되고, 유기 발광 소자를 복수면 내에 설치함으로써 각각의 발광 휘도에 의해 화상을 표시할 수 있다. 이때, 본 실시형태에 따른 스위칭 소자는, TFT에 한정되지 않고, 저온 폴리실리콘으로 형성되어 있는 트랜지스터, Si 기판 등의 기판 위에 형성된 액티브 매트릭스 드라이버이어도 된다. 기판 위란, 그 기판 내라고 할 수도 있다. 기판 내에 트랜지스터를 설치할 것인지, TFT를 사용할 것인지는, 표시부의 크기에 의해 선택되고, 예를 들면, 0.5인치 정도의 크기이면, Si 기판 위에 유기 발광 소자를 설치하는 것이 바람직하다.
도3은, 본 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다. 표시장치(1000)는, 상부 커버(1001)와, 하부 커버(1009) 사이에, 터치패널(1003), 표시 패널(1005), 프레임(1006), 회로기판(1007), 배터리(1008)를 가져도 된다. 터치패널(1003) 및 표시 패널(1005)은, 플렉시블 프린트 회로 FPC 1002, 1004가 접속되어 있다. 회로기판(1007)에는, 트랜지스터가 프린트되어 있다. 배터리(1008)는, 표시장치가 휴대 기기가 아니면, 설치하지 않아도 되고, 휴대 기기라도, 다른 위치에 설치해도 된다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 적색, 녹색, 청색을 갖는 칼라필터를 가져도 된다. 칼라필터는, 이 적색, 녹색, 청색이 델타 배열로 배치되어도 된다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 휴대 단말의 표시부에 사용되어도 된다. 그 때에는, 표시 기능과 조작 기능의 양쪽을 가져도 된다. 휴대 단말로서는, 스마트 폰 등의 휴대전화, 태블릿, 헤드마운트 디스플레이 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 따른 표시장치는, 복수의 렌즈를 갖는 광학부와, 이 광학부를 통과한 빛을 수광하는 촬상 소자를 갖는 촬상장치의 표시부에 사용되어도 된다.
상장치는, 촬상 소자가 취득한 정보를 표시하는 표시부를 가져도 된다. 또한, 표시부는, 촬상장치의 외부에 노출한 표시부이어도, 파인더 내에 배치된 표시부이어도 된다. 촬상장치는, 디지털 카메라, 디지털 비디오카메라이어도 된다.
도4a는, 본 실시형태에 따른 촬상장치의 일례를 나타내는 모식도다. 촬상장치(1100)는, 뷰파인더(1101), 배면 디스플레이(1102), 조작부(1103), 하우징(1104)을 가져도 된다. 뷰파인더(1101)는, 본 실시형태에 따른 표시장치를 가져도 된다. 그 경우, 표시장치는, 촬상할 화상 뿐만 아니라, 환경정보, 촬영지시 등을 표시해도 된다. 환경정보에는, 외광의 강도, 외광의 방향, 피사체가 움직이는 속도, 피사체가 차폐물에 차폐될 가능성 등이어도 된다.
촬영에 적합한 타이밍은 약간의 시간이므로, 조금이라도 빨리 정보를 표시하는 쪽이 좋다. 따라서, 본 실시형태의 유기 발광 소자를 사용한 표시장치를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 발광 소자는 응답 속도가 빠르기 때문이다. 유기 발광 소자를 사용한 표시장치는, 표시 속도가 요구되는, 이들 장치, 액정표시장치보다도 적합하게 사용할 수 있다.
촬상장치(1100)는, 미도시의 광학부를 갖는다. 광학부는 복수의 렌즈를 갖고, 하우징(1104) 내에 수용되어 있는 촬상 소자에 결상한다. 복수의 렌즈는, 그것의 상대 위치를 조정함으로써, 초점을 조정할 수 있다. 이 조작을 자동으로 행할 수도 있다. 촬상장치는 광전 변환장치로 불려도 된다. 광전 변환장치는 순차 촬상하는 것이 아니고, 이전 화상으로부터의 차분을 검출하는 방법, 상시 기록되어 있는 화상으로부터 잘라내는 방법 등을 촬상의 방법으로서 포함할 수 있다.
도4b는, 본 실시형태에 따른 전자기기의 일례를 나타내는 모식도다. 전자기기(1200)는, 표시부(1201)와, 조작부(1202)와, 하우징(1203)을 갖는다. 하우징(1203)에는, 회로, 이 회로를 갖는 프린트 기판, 배터리, 통신부를 가져도 된다. 조작부(1202)는, 버튼이어도 되고, 터치패널 방식의 반응부이어도 된다. 조작부(1202)는, 지문을 인식해서 록의 해제 등을 행하는, 생체인식부이어도 된다. 통신부를 갖는 전자기기는 통신 기기라고 할 수도 있다. 전자기기(1200)는, 렌즈와, 촬상 소자를 구비함으로써 카메라 기능을 더 가져도 된다. 카메라 기능에 의해 촬상된 화상이 표시부(1201)에 비추어진다. 전자기기(1200)로서는, 스마트 폰, 노트북 컴퓨터 등을 들 수 있다.
도5a, 도5b는, 본 실시형태에 따른 표시장치의 일례를 나타내는 모식도다. 도5a는, 텔레비젼 모니터나 PC 모니터 등의 표시장치다. 표시장치(1300)는, 프레임(1301)을 갖고 표시부(1302)를 갖는다. 표시부(1302)에는, 본 실시형태에 따른 발광 소자가 사용되어도 된다. 프레임(1301)과, 표시부(1302)를 유지하는 토대(1303)를 갖고 있다. 토대(1303)는, 도5a의 형태에 한정되지 않는다. 프레임(1301)의 아랫 변이 토대를 겸해도 된다. 또한, 프레임(1301) 및 표시부(1302)는, 절곡되어 있어도 된다. 그 곡률반경은, 5000mm 이상 6000mm 이하이어도 된다.
도5b는 본 실시형태에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 모식도다. 도5b의 표시장치(1310)는, 절곡가능하게 구성되어 있고, 소위 폴더블한 표시장치다. 표시장치(1310)는, 제1표시부(1311), 제2표시부(1312), 하우징(1313), 굴곡점(1314)을 갖는다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는, 본 실시형태에 따른 발광 소자를 가져도 된다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는, 이음매가 없는 1매의 표시장치이어도 된다. 제1표시부(1311)와 제2표시부(1312)는, 굴곡점에서 나눌 수 있다. 제1표시부(1311), 제2표시부(1312)는, 각각 다른 화상을 표시해도 되고, 제1 및 제2표시부에서 한개의 화상을 표시해도 된다.
도6a는, 본 실시형태에 따른 조명장치의 일례를 나타내는 모식도다. 조명장치(1400)는, 하우징(1401)과, 광원(1402)과, 회로기판(1403)과, 광원(1402)이 발생하는 빛을 투과하는 광학필터(1404)와 광확산부(1405)를 가져도 된다. 광원(1402)은, 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 가져도 된다. 광학필터(1404)는 광원의 연색성을 향상시키는 필터이어도 된다. 광확산부(1405)는, 라이트 업 등, 광원의 빛을 효과적으로 확산하여, 넓은 범위에 빛을 보내 줄 수 있다. 광학필터(1404), 광확산부(1405)는, 조명의 광 출사측에 설치되어도 된다. 필요에 따라, 최외부에 커버를 설치해도 된다.
조명장치는 예를 들면, 실내를 조명하는 장치다. 조명장치는 백색, 주백색, 기타 청색 내지 적색의 어느쪽의 색을 발광하는 것이어도 된다. 그것들을 조광하는 조광회로를 가져도 된다. 조명장치는 본 실시형태의 유기 발광 소자와 그것에 접속되는 전원회로를 가져도 된다. 전원회로는, 교류전압을 직류전압으로 변환하는 회로다. 또한, 백색은 색온도가 4200K이고 주백색은 색온도가 5000K이다. 조명장치는 칼라필터를 가져도 된다.
또한, 본 실시형태에 따른 조명장치는, 방열부를 갖고 있어도 된다. 방열부는 장치 내의 열을 장치 외부로 방출하는 것이며, 비열이 높은 금속, 액체 실리콘 등을 들 수 있다.
도6b는, 본 실시형태에 따른 이동체의 일례인 자동차의 모식도다. 이 자동차는 조명기구의 일례인 테일 램프를 갖는다. 자동차(1500)는, 테일 램프(1501)를 갖고, 브레이크 조작 등을 행했을 때에, 테일 램프를 점등하는 형태이어도 된다.
테일 램프(1501)는, 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 가져도 된다. 테일 램프(1501)는, 유기 발광 소자를 보호하는 보호부재를 가져도 된다. 보호부재는 어느 정도 높은 강도를 갖고, 투명하면 재료는 상관없지만, 폴리카보네이트 등으로 구성되는 것이 바람직하다. 폴리카보네이트에 푸란 디카르복실산 유도체, 아크릴로니트릴 유도체 등을 혼합해도 된다.
자동차(1500)는, 차체(1503(, 거기에 부착되어 있는 창문(1502)을 가져도 된다. 창문(1502)은, 자동차의 전후를 확인하기 위한 창문이 아니면, 투명한 디스플레이이어도 된다. 해당 투명한 디스플레이는, 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 가져도 된다.
이 경우, 유기 발광 소자가 갖는 전극 등의 구성 재료는 투명한 부재로 구성된다.
본 실시형태에 따른 이동체는, 선박, 항공기, 드론 등이어도 된다. 이동체는, 몸체와 이 몸체에 설치된 조명기구를 가져도 된다. 조명기구는, 몸체의 위치를 알리기 위한 발광을 해도 된다. 조명기구는 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 갖는다.
도7a, 도7b를 참조하여, 전술한 각 실시형태의 표시장치의 적용 예에 대해 설명한다. 표시장치는, 예를 들면, 스마트 글래스, HMD, 스마트 콘택과 같은 웨어러블 디바이스로서 장착가능한 시스템에 적용할 수 있다. 이러한 적용 예에 사용되는 촬상 표시장치는, 가시광을 광전변환가능한 촬상장치와, 가시광을 발광가능한 표시장치를 갖는다.
도7a는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨어러블 디바이스의 일례를 나타낸 모식도다. 도7a를 사용하여, 1개의 적용 예에 관한 안경(1600)(스마트 글래스)을 설명한다. 안경(1600)의 렌즈(1601)의 표면측에, CMOS 센서나 SPAD와 같은 촬상장치(1602)가 설치되어 있다. 또한, 렌즈(1601)의 이면측에는, 전술한 각 실시형태의 표시장치가 설치되어 있다.
안경(1600)은, 제어장치(1603)를 더 구비한다. 제어장치(1603)는, 촬상장치(1602)와 표시장치에 전력을 공급하는 전원으로서 기능한다. 또한, 제어장치(1603)는, 촬상장치(1602)와 표시장치의 동작을 제어한다. 렌즈(1601)에는, 촬상장치(1602)에 빛을 집광하기 위한 광학계가 형성되어 있다.
도7b는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨어러블 디바이스의 다른 예를 나타낸 모식도다. 도7b를 사용하여, 1개의 적용예에 관한 안경(1610)(스마트 글래스)을 설명한다. 안경(1610)은, 제어장치(1612)를 갖고 있고, 제어장치(1612)에, 도7a의 촬상장치(1602)에 해당하는 촬상장치와, 표시장치가 탑재된다. 렌즈(1611)에는, 제어장치(1612) 내의 촬상장치와, 표시장치로부터의 발광을 투영하기 위한 광학계가 형성되어 있고, 렌즈(1611)에는 화상이 투영된다. 제어장치(1612)는, 촬상장치 및 표시장치에 전력을 공급하는 전원으로서 기능하는 동시에, 촬상장치 및 표시장치의 동작을 제어한다.
제어장치(1612)는, 장착자의 시선을 검지하는 시선검지부를 가져도 된다. 시선의 검지는 적외선을 사용해도 된다. 적외발광부는, 표시 화상을 주시하고 있는 유저의 안구에 대하여, 적외광을 발생한다. 발생한 적외광의 안구로부터의 반사광을, 수광소자를 갖는 촬상부가 검출함으로써 안구의 촬상 화상이 얻어진다. 평면 뷰에 있어서 적외발광부로부터 표시부에의 빛을 저감하는 저감수단을 가짐으로써 화상 품위의 저하를 저감한다. 적외광의 촬영에 의해 얻어진 안구의 촬상 화상으로부터 표시 화상에 대한 유저의 시선을 검출한다. 안구의 촬상 화상을 사용한 시선검출에는 임의의 공지의 수법을 적용할 수 있다. 일례로서, 각막에서의 조사광의 반사에 의한 풀키니에 상에 근거한 시선 검출방법을 사용할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 동공 각막 반사법에 근거한 시선 검출 처리가 행해진다. 동공 각막 반사법을 사용하여, 안구의 촬상 화상에 포함되는 동공의 상과 풀키니에 상에 근거하여 안구의 방향(회전각도)을 나타내는 시선 벡터가 산출됨으로써, 유저의 시선이 검출된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 표시장치는, 수광소자를 갖는 촬상장치를 갖고, 촬상장치로부터의 유저의 시선정보에 근거하여 표시장치의 표시 화상을 제어해도 된다. 구체적으로는, 표시장치는, 시선정보에 근거하여, 유저가 주시하는 제1 시야영역과, 제1 시야영역 이외의 제2 시야영역을 결정한다. 제1 시야영역, 제2 시야영역은, 표시장치의 제어장치가 결정해도 되고, 외부의 제어장치가 결정한 것을 수신해도 된다. 표시장치의 표시 영역에 있어서, 제1시야영역의 표시 해상도를 제2 시야영역의 표시 해상도보다도 높게 제어해도 된다. 즉, 제2 시야영역의 해상도를 제1 시야영역보다도 낮게 해도 된다.
또한, 표시 영역은, 제1 표시 영역, 제1 표시 영역과는 다른 제2 표시 영역을 갖고, 시선정보에 근거하여, 제1 표시 영역 및 제2 표시 영역으로부터 우선도가 높은 영역이 결정된다. 제1 시야영역, 제2 시야영역은, 표시장치의 제어장치가 결정해도 되고, 외부의 제어장치가 결정한 것을 수신해도 된다. 우선도가 높은 영역의 해상도를, 우선도가 높은 영역 이외의 영역의 해상도보다도 높게 제어해도 된다. 즉 우선도가 상대적으로 낮은 영역의 해상도를 낮게 해도 된다.
이때, 제1 시야영역이나 우선도가 높은 영역의 결정에는, AI를 사용해도 된다. AI는, 안구의 화상과 이 화상의 안구가 실제로 보고 있었던 방향을 교사 데이터로 하여, 안구의 화상으로부터 시선의 각도, 시선 앞의 목적물까지의 거리를 추정하도록 구성된 모델이어도 된다. AI 프로그램은, 표시장치가 가져도, 촬상장치가 가져도, 외부장치가 가져도 된다. 외부장치가 갖는 경우에는, 통신을 거쳐, 표시장치에 전해진다.
시인 검지에 근거하여 표시 제어하는 경우, 외부를 촬상하는 촬상장치를 더 갖는 스마트 글래스에 바람직하게 적용할 수 있다. 스마트 글래스는, 촬상한 외부정보를 실시간으로 표시할 수 있다.
도8a는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 화상 형성장치의 일례를 나타낸 모식도다. 화상 형성장치(40)는 전자사진 방식의 화상 형성장치로서, 감광체(27), 노광 광원(28), 대전부(30), 현상부(31), 전사기(32), 반송 롤러(33), 정착기(35)를 갖는다. 노광 광원(28)으로부터 빛(29)이 조사되어, 감광체(27)의 표면에 정전 잠상이 형성된다. 이 노광 광원(28(이 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 갖는다. 현상부(31)는 토너 등을 갖는다. 대전부(30)는 감광체(27)를 대전시킨다. 전사기(32)는 현상된 화상을 기록 매체(34)에 전사한다. 반송 롤러(33)는 기록 매체(34)를 반송한다. 기록 매체(34)는 예를 들면, 종이다. 정착기(35)는 기록 매체(34)에 형성된 화상을 정착시킨다.
도8b 및 도8c는, 노광 광원(28)을 나타내는 도면으로, 발광부(36)가 긴 형상의 기판에 복수배치되어 있는 모양을 나타낸 모식도다. 화살표 37은, 감광체의 축과 평행한 방향이며, 유기 발광 소자가 배열되어 있는 열방향을 나타낸다. 이 열방향은, 감광체(27)가 회전하는 축의 방향과 같다. 이 방향은 감광체(27)의 장축 방향으로 부를 수도 있다. 도8b는 발광부(36)를 감광체(27)의 장축방향을 따라서 배치한 형태다. 도8c는, 도8b와는 다른 형태이며, 제1 열과 제2 열의 각각에 있어서 발광부(36)가 열방향으로 교대로 배치되어 있는 형태다. 제1 열과 제2 열은 행방향으로 다른 위치에 배치되어 있다. 제1 열은, 복수의 발광부(36)가 간격을 두어서 배치되어 있다. 제2 열은, 제1 열의 발광부(36)끼리리의 간격에 대응하는 위치에 발광부(36)를 갖는다. 즉, 행방향으로도, 복수의 발광부(36)가 간격을 두어서 배치되어 있다. 도8c의 배치는, 예를 들면, 격자형으로 배치되어 있는 상태, 바둑판 형상으로 배치되어 있는 상태, 혹은 체크 무늬로 바꿔 말할 수도 있다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 실시형태에 따른 유기 발광 소자를 사용한 장치를 사용함으로써, 양호한 화질로, 장시간 표시에도 안정한 표시가 가능해진다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 단 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1(예시 화합물 D-1의 합성)]
이하의 스킴에 따라, 예시 화합물 D-1을 합성하였다.
(1) 화합물 f-3의 합성
200ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 f-1: 6.46g(20.0mmol)
탄산 나트륨: 5.3g(50.0mmol)
THF: 90ml
물: 35ml
에탄올: 10ml
다음에, 반응 용액을, -78℃로 냉각하고, n-BuLi(헥산 용액 1.56M)을 16.0ml(25.0mmol) 적하하였다. 30분 교반후, ZnCl2(2-메틸테트라히드로푸란 용액 2.0M))(15.0mL,30.0mmol.)을 가하고 15분간 교반하였다. 그후, 반응 용액을 실온으로 되돌리고, f-2를 2.27g(20.0mmol), Pd(PPh3)4를 578mg 가하여 80℃에서 18시간 가열교반하였다. 반응 종료후, 톨루엔으로 추출하고, 유기층을 농축 건조하였다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼크로마토그래피(톨루엔: 초산에틸 혼합)로 정제하여, 투명 고체(f-3)를 0.77g(수율: 12%) 얻었다.
(2) 화합물 f-4의 합성
50ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 f-3: 3.21g(10.0mmol)
이리듐 클로라이드 수화물: 0.80g
에톡시에탄올: 12ml
물: 4ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하, 130℃에서 5시간 가열교반하였다. 반응 종료후, 반응 용액을 여과하고, 얻어진 고체를 물 및 메탄올로 여과기 상 세정을 행하였다. 황색 고체(f-4)를 1.8g 얻었다.
(3) 화합물 f-5합성
100ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 f-4: 1.74(1.00mmol)
은 트리플레이트: 0.514g(2.00mmol)
염화 메틸렌: 30ml
메탄올: 1.3ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하, 실온에서 6시간 가열교반하였다. 반응 종료후, 반응 용액을 40℃에서 용매증류 제거하였다. 황갈색 고체(f-5)를 2.24g 얻었다.
(4) 예시 화합물 D-1의 합성
50ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 f-5: 1.20g
화합물 f-6: 0.16g(1.00mmol)
에탄올: 50ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하, 90℃에서 5시간 가열교반하였다. 반응 종료후, 반응 용액을 여과하고, 얻어진 고체를 물 및 메탄올로 여과기 상 세정을 행하였다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼크로마토그래피(톨루엔: 초산 에틸 혼합)로 정제하여, 황색 고체(예시 화합물 D-1)를 0.32g(수율: 32%) 얻었다.
예시 화합물 D-1에 대해서, MALDI-TOF-MS(Bruker사제 Autoflex LRF)을 사용해서 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=987 계산값:C59H44IrN3=987
[실시예 2 내지 29(예시 화합물의 합성)]
표 4 내지 7에 나타낸 것과 같이, 실시예 2 내지 29에 나타내는 예시 화합물에 대해서, 실시예 1의 원료 f-1을 원료 1, 원료 f-2를 원료 2, 원료 f-6을 원료 3으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 예시 화합물을 합성하였다. 또한, 실시예 1과 동일하게 하여 측정한 질량분석 결과의 실측값: m/z를 나타낸다.
[실시예 30(예시 화합물 D-16의 합성)]
이하의 스킴에 따라, 예시 화합물 D-16을 합성하였다. 중간체 f-4는 실시예 1과 마찬가지로 원료 f-3을 사용해서 합성하였다.
100ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 f-4: 1.73g(1.00mmol)
화합물 f-7: 0.40g(4.00mmol)
탄산 나트륨: 1.06g(10.0mmol)
에톡시에탄올: 33ml
물: 12ml
다음에, 반응 용액을, 질소 기류하, 100℃에서 7시간 가열교반하였다. 냉각후, 메탄올을 가하고, 여과하여 메탄올로 세정하였다. 황색 고체(D-16)를 0.36g(수율: 39%) 얻었다.
예시 화합물 D-16에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=933 계산값: C53H46IrO2N3=933
[실시예 31 내지 35(예시 화합물의 합성)]
표 8에 나타낸 것과 같이, 실시예 31 내지 35에 나타내는 예시 화합물에 대해서, 실시예 30의 원료 f-3을 원료 1, 원료 f-7을 원료 2로 변경한 것 이외는 실시예 30과 동일하게 하여 예시 화합물을 합성하였다. 또한, 실시예 30과 동일하게 하여 측정한 질량분석 결과의 실측값: m/z를 나타낸다.
[실시예 36(예시 화합물 J-1의 합성)]
이하의 스킴에 따라, 예시 화합물 J-1을 합성하였다.
100ml의 가지 플라스크에, 이하에 나타내는 시약, 용매를 투입하였다.
화합물 D-16: 0.93g(1.00mmol)
화합물 f-3: 0.80g(2.50mmol)
탄산 나트륨: 1.06g(10.0mmol)
글리세롤: 30ml
다음에, 반응 용액을, 질소 탈기후, 180℃에서 7시간 가열교반하였다. 냉각후, 메탄올을 가하고, 여과하여 메탄올로 세정하였다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼크로마토그래피(톨루엔: 초산 에틸 혼합)로 정제하여, 황색 고체(예시 화합물 J-1)를 0.17g(수율:15%) 얻었다.
예시 화합물 J-1에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 질량분석을 행하였다.
[MALDI-TOF-MS]
실측값: m/z=1153 계산값: C72H54IrN3=1153
[실시예 37내지 39(예시 화합물의 합성)]
표 9에 나타낸 것과 같이, 실시예 37 내지 39에 나타내는 예시 화합물에 대해서, 실시예 36의 원료 D-16을 원료 1, 원료 f-3을 원료 2로 변경한 것 이외는 실시예 36과 동일하게 하여 예시 화합물을 합성하였다. 또한, 실시예 36과 동일하게 하여 측정한 질량분석 결과의 실측값: m/z를 나타낸다.
[실시예 40]
기판 위에, 양극, 정공주입층, 정공수송층, 전자 블로킹층, 발광층, 정공 블로킹층, 전자수송층, 전자주입층, 음극이 순차 형성된 보텀 이미션형 구조의 유기 발광 소자를 제작하였다.
우선 글래스 기판 위에 ITO를 막형성하고, 원하는 패터닝 가공을 실시함으로써 ITO전극(양극)을 형성하였다. 이때, ITO전극의 막 두께를 100nm로 하였다. 이렇게 ITO전극이 형성된 기판을 ITO기판으로서, 이하의 공정에서 사용하였다. 다음에, 1.3×10-4Pa의 진공 챔버 내에 있어서의 저항가열에 의한 진공증착을 행하여, 상기 ITO 기판 위에, 표 10에 나타내는 유기 화합물층 및 전극층을 연속 막형성하였다. 이때, 대향하는 전극(금속전극층, 음극)의 전극면적이 3mm2가 되도록 하였다.
얻어진 소자에 대해서, 소자의 특성을 측정·평가하였다. 발광 소자의 효율은 66cd/A이었다. 더구나, 전류밀도 50mA/cm2에서의 연속 구동시험을 행하여, 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간을 측정하였다. 실시예 41 내지 47에 있어서, 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간은, 본 실시형태의 시간을 1.0으로 했을 때의 비율로 나타낸다.
본 실시형태에 있어서, 측정 장치는, 구체적으로는 전류전압 특성을 휴렛패커드사제·미소 전류계 4140B로 측정하고, 발광 휘도는, 탑콘사제 BM7으로 측정하였다.
[실시예 41 내지 47]
표 11에 표시되는 재료로 적절히 변경한 것 이외는, 실시예 40과 같은 방법에 의해 유기 발광 소자를 제작하였다. 화합물 Q-2-1은 이하의 화합물이다.
얻어진 소자에 대해서 실시예 40과 마찬가지로 평가하였다. 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간은, 실시예 40의 시간을 1.0으로 했을 때의 비율로 나타낸다. 측정의 결과를 표 11에 나타낸다.
Figure pct00045
표 11에서, 본 발명에 따른 발광 소자는 고효율 발광인 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 40 내지 45의 발광 소자는, 호스트 재료가 탄화수소 화합물이기 때문에, 일반식 [1]로 표시되는 화합물과의 상호작용이 강하여, 발광 효율이 높고, 호스트 재료의 안정성이 좋은 것도 있으며, 휘도열화가 작다. 이상에 의해, 일반식 [1]의 화합물을 발광 도펀트에 사용하고, 또한, 바람직한 호스트 재료를 선택함으로써, 고효율이고 내구 특성이 우수한 소자를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.
[실시예48]
표 12에 표시되는 화합물 및 막 두께로 변경하는 것 이외는, 실시예 40과 같은 방법에 의해 유기 발광 소자를 제작하였다.
얻어진 소자에 대해서, 실시예 40과 마찬가지로 평가하였다. 발광 소자의 효율은 66cd/A이었다. 또한, 실시예 49 내지 56에 있어서, 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간은, 본 실시형태의 시간을 1.0으로 했을 때의 비율로 나타낸다.
[실시예 49 내지 56]
표 13에 표시되는 재료로 적절히 변경한 것 이외는, 실시예 48과 같은 방법에 의해 유기 발광 소자를 제작하였다. 얻어진 소자에 대해서 실시예 48과 마찬가지로 평가하였다. 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간은, 실시예 48의 휘도열화율이 5%에 도달했을 때의 시간을 1.0으로 했을 때의 비율로 나타낸다. 측정의 결과를 표 13에 나타낸다.
표 13에서, 본 발명에 따른 발광 소자는 고효율 발광인 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 48 내지 53의 발광 소자는, 호스트 재료가 탄화수소 화합물이기 때문에, 일반식 [1]로 표시되는 화합물과의 상호작용이 강하여, 발광 효율이 높고, 호스트 재료의 안정성이 좋은 것도 있으며, 휘도열화가 작다. 이상에 의해, 일반식 [1]의 화합물을 발광 도펀트에 사용하고, 또한, 바람직한 호스트 재료를 선택함으로써, 고효율이고 내구특성이 우수한 소자를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 정신 및 범위에서 이탈하지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 명확하게 하기 위해서 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은, 2021년 10월 11일 제출된 일본국 특허출원 특원 2021-166627을 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그것의 기재 내용의 전체를 여기에 원용한다.
1 층간절연층
2 제1전극
3 절연층
4 유기 화합물층
5 제2전극
6 보호층
7 칼라필터
10 부화소
11 기판
12 절연층
13 게이트 전극
14 게이트 절연막
15 반도체층
16 드레인 전극
17 소스 전극
18 TFT
19 절연막
20 콘택홀
21 양극
22 유기 화합물층
23 음극
24 제1 보호층
25 제2 보호층
26 유기 발광 소자
100 표시장치

Claims (20)

  1. 하기 일반식 [1]로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 화합물.

    식 [1]에 있어서, R1 내지 R2는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다.
    R3은, 각각, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택되고, l은 0 이상 8 이하의 정수를 나타낸다.
    m은 1 이상 3 이하의 정수, n은 0 이상 2 이하의 정수를 나타낸다. 단, m+n은 3이다.
    X는 2자리 배위자를 나타내고, 부분 구조 IrX는 하기 일반식 [2] 또는 [3]으로 표시되는 구조 중 어느 것이다.

    식 [2] 또는 [3]에 있어서, R9 내지 R19는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다. 인접하는 R16 내지 R19는, 서로 결합해서 고리를 형성해도 된다.
    고리 A는 하기 일반식 [4] 내지 [7]로 표시되는 구조 중 어느 것이다.

    식 [4] 내지 [7]에 있어서, R20 내지 R29는, 각각, 수소 원자, 중수소 원자, 할로겐 원자, 시아노기, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알콕시기, 치환 혹은 무치환의 실릴기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 치환 혹은 무치환의 헤테로 고리기로부터 독립적으로 선택된다.
  2. 제 1항에 있어서,
    하기 일반식 [10]으로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 화합물.

  3. 제 1항에 있어서,
    하기 일반식 [11]로 표시되는 것을 특징으로 하는 유기 화합물.

  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 R1 내지 R2는, 치환 혹은 무치환의 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 R20 내지 R29의 적어도 한개는 3급 알킬기인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 3급 알킬기는 터셔리 부틸기인 것을 특징으로 하는 유기 화합물.
  7. 제1전극과 제2전극과, 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 배치되는 유기 화합물층을 갖는 유기 발광 소자에 있어서,
    상기 유기 화합물층의 적어도 1층은, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 유기 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유기 화합물을 함유하는 층은, 발광층인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 발광층은, 제1 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 화합물은, 탄화수소 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 제1 화합물은, SP3 탄소를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  12. 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 화합물은, 적어도 크리센 고리, 피센 고리, 페난트렌 고리, 트리페닐렌 고리, 플루오렌 고리 중 어느 것을 골격에 갖는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  13. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광층은, 제3 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제3 화합물은, 하기 어느 구조를 부분적으로 갖는 화합물인 것을 특징으로 하는 유기 발광 소자.

    (상기 구조 중, X'은, 산소, 유황, 또는, 치환 혹은 무치환의 탄소 원자 중 어느 것을 나타낸다.)
  15. 복수의 화소를 갖고, 상기 복수의 화소의 적어도 한개가, 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자와, 상기 유기 발광 소자에 접속된 트랜지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  16. 복수의 렌즈를 갖는 광학부와, 상기 광학부를 통과한 빛을 수광하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자가 촬상한 화상을 표시하는 표시부를 갖고,
    상기 표시부는 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 광전 변환장치.
  17. 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자를 갖는 표시부와, 상기 표시부가 설치된 하우징과, 상기 하우징에 설치되고, 외부와 통신하는 통신부를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  18. 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자를 갖는 광원과, 상기 광원이 발생하는 빛을 투과하는 광 확산부 또는 광학필터를 갖는 것을 특징으로 하는 조명장치.
  19. 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자를 갖는 조명기구와, 상기 조명기구가 설치된 몸체를 갖는 것을 특징으로 하는 이동체.
  20. 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 기재된 유기 발광 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자사진 방식의 화상 형성장치의 노광 광원.
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