KR102648001B1 - 다이벤조[c,g]카바졸 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 - Google Patents

다이벤조[c,g]카바졸 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치 Download PDF

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히로시 가도마
츠네노리 스즈키
나오아키 하시모토
유스케 다키타
사토시 세오
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체, 및 그것을 사용한 발광 소자를 제공한다. 다만, R11 내지 R22 중 적어도 하나가 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로, 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 25의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타내는 것으로 한다.

Description

다이벤조[c,g]카바졸 유도체, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
본 발명의 일 형태는 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 표시 장치, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)된 발명의 일 형태의 기술분야는 물건, 방법, 또는 제작 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로, 더 구체적으로 본 명세서에 개시된 본 발명의 일 형태의 기술분야의 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제작 방법을 들 수 있다.
유기 화합물을 사용한 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 이용하는 발광 소자(유기 EL 소자)의 실용화가 진행되고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광 재료를 포함하는 유기 화합물층(EL층)이 끼워진 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이러한 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면, 액정에 비하여, 시인성이 높고 백라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있어, 평판 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이러한 발광 소자를 사용한 디스플레이는 얇고 가볍게 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나다.
또한, 이들 발광 소자에서는, 발광층을 이차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에, 면상으로 발광을 얻을 수 있다. 이것은 백열등 및 LED로 대표되는 점 광원 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에 의해서는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등으로 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
상술한 바와 같이 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 적용될 수 있고, 더 양호한 효율, 수명을 가지는 발광 소자를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
EL층에 캐리어, 특히 정공의 주입을 용이하게 하기 위하여 사용되는 정공 주입층의 재료로서 억셉터성을 가지는 유기 화합물이 있다. 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착으로 용이하게 성막할 수 있으므로, 양산에 적합하고 이용이 확산되고 있지만, 억셉터성을 가지는 유기 화합물의 LUMO 준위와 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위가 떨어져 있으면, EL층으로의 정공의 주입은 어렵다. 그러므로, 억셉터성을 가지는 유기 화합물의 LUMO 준위와 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위를 가깝게 하기 위하여 정공 수송층을 구성하는 유기 화합물의 HOMO 준위를 얕게 하면 발광층의 HOMO 준위와의 차이가 크게 되므로, EL층에 정공을 주입할 수 있는 경우에도, 정공 수송층으로부터 발광층의 호스트 재료로의 정공 주입이 어려워진다는 문제가 있었다.
특허문헌 1에서는 정공 주입층에 접하는 제 1 정공 수송층과 발광층 사이에 제 1 정공 주입층의 HOMO 준위와 호스트 재료의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 가지는 정공 수송성 재료를 제공하는 구성이 개시되어 있다.
발광 소자의 특성은 눈부시게 향상되어 왔지만, 효율이나 내구성을 비롯하여 다양한 특성에 대한 고도의 요구에 대응하기에는 아직 불충분하다고 할 수 밖에 없다.
국제공개공보 WO2011/065136호 팸플릿
그래서, 본 발명의 일 형태에서는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 정공 수송성을 가지는 신규 유기 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 신규 정공 수송 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명에서는 구동 전압이 낮은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 되는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 1]
다만, 일반식(G1)에서 R11 내지 R22 중 적어도 하나가 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소를 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 25의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한, Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 R12가 3환 이상 6환 이하인 축합 방향족 탄화수소를 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기를 나타내는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소가 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기 중 어느 것인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 2]
다만, 일반식(G2)에서 Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고, Ar3은 2환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소를 포함하는 치환기를 나타낸다. 또한, Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 이상 60 이하인 것으로 한다. 또한, R11 및 R13 내지 R22는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한, Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 상기 Ar3이 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렐기 중 어느 하나인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 일반식(G3)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 3]
다만, 일반식(G3)에서 Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고, Ar3은 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수를 나타내고, 상기 Ar2와 상기 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 이상 60 이하이다. 또한, R11 및 R13 내지 R22는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타낸다. 또한, Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다.
또는, 본 발명의 다른 구성은 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 상기 n이 1인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서, 상기 Ar2가 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서, 상기 Ar3이 페닐기를 치환기로서 가지는 안트릴기인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 상기 Ar3이 페난트릴기인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 상기 Ar1이 치환 또는 비치환된 페닐기인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에서 상기 R11 및 R13 내지 R22가 수소인 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식(100)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 4]
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 하기 구조식(101)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 5]
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 포함하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 양극과 발광층 사이에 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 발광층에 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 소자와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 발광 장치와, 센서, 조작 버튼, 스피커, 또는 마이크로폰을 가지는 전자 기기이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 장치와 하우징을 가지는 조명 장치이다.
또한, 본 명세서 중에서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어, 이방 도전성 필름 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP 끝에 인쇄 배선판이 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 발광 소자에 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈은 발광 장치를 가지는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 본 발명의 일 형태에서는, 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 정공 수송성을 가지는 신규 유기 화합물을 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태는 신규 정공 수송 재료를 제공할 수 있다. 신규 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는, 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다.
또한, 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 발광 소자의 개략도.
도 2는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 3은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 4는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 5는 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 조명 장치를 나타낸 도면.
도 7은 전자 기기를 나타낸 도면.
도 8은 전자 기기를 나타낸 도면.
도 9는 조명 장치를 나타낸 도면.
도 10은 조명 장치를 나타낸 도면.
도 11은 차재 표시 장치 및 조명 장치를 나타낸 도면.
도 12는 전자 기기를 나타낸 도면.
도 13은 전자 기기를 나타낸 도면.
도 14는 PcgDBCPA의 1H NMR 스펙트럼.
도 15는 PcgDBCPA의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼.
도 16은 PcgDBCPPn의 1H NMR 스펙트럼.
도 17은 PcgDBCPPn의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼.
도 18은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성.
도 19는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 전류 효율-휘도 특성.
도 20은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전압 특성.
도 21은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 전류-전압 특성.
도 22는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 23은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 24는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 정규화 휘도-시간 변화 특성.
도 25는 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성.
도 26은 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 전류 효율-휘도 특성.
도 27은 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전압 특성.
도 28은 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 전류-전압 특성.
도 29는 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 30은 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼.
도 31은 PcgDBCPhA의 1H NMR 스펙트럼.
도 32는 PcgDBCPhA의 용액 상태에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼.
도 33은 PcgDBCPhA의 박막 상태에서의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼.
도 34는 발광 소자 4의 휘도-전류 밀도 특성.
도 35는 발광 소자 4의 전류 효율-휘도 특성.
도 36은 발광 소자 4의 휘도-전압 특성.
도 37은 발광 소자 4의 전류-전압 특성.
도 38은 발광 소자 4의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 39는 발광 소자 4의 발광 스펙트럼.
도 40은 발광 소자 4의 과도 EL 측정 결과.
도 41은 발광 소자 5의 휘도-전류 밀도 특성.
도 42는 발광 소자 5의 전류 효율-휘도 특성.
도 43은 발광 소자 5의 휘도-전압 특성.
도 44는 발광 소자 5의 전류-전압 특성.
도 45는 발광 소자 5의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 46은 발광 소자 5의 발광 스펙트럼.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G1)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 6]
다만, 일반식(G1)에서 R11 내지 R22 중 적어도 하나가 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기를 나타내고, 나머지는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 25의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타내는 것으로 한다.
또한, 발광 소자용의 재료를, 특히 증착법으로 박막으로 형성하는 경우, 분자량이 지나치게 크게 되면 증착 시에 분해 등의 불편이 발생하기 때문에, 상기 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기는 R11 내지 R22 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 같은 이유로 상기 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 치환기는 그 탄소수가 14 이상 60 이하인 것이 바람직하다.
또한, 다이벤조[c,g]카바졸 골격의 5위, 즉 상기 일반식(G1)에서는 R12의 위치에 축합 방향족 탄화수소를 포함하는 치환기를 가지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 정공 수송성이 우수하기 때문에 본 발명의 일 형태에서는 R12가 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기인 것이 바람직하다.
또한, 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격으로서는, 예를 들어 안트라센 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격, 플루오렌 골격, 플루오란텐 골격, 피렌 골격, 크리센 골격, 스파이로바이플루오렌 골격, 벤조[a]안트라센 골격, 벤조[b]트라이페닐렌 골격 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 안트라센 골격, 페난트렌 골격, 및 트라이페닐렌 골격 중 어느 것인 것이 합성상 간편하기 때문에 바람직하다. 또한, 이들 골격은 치환기를 가져도 좋고, 그 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 25의 아릴기 중 어느 것을 들 수 있다.
또한, 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소를 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기 이외의 R11 내지 R22는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 또는 탄소수 6 내지 25의 치환 또는 비치환된 아릴기를 각각 나타내지만, 모두가 수소인 구성이 합성의 간편성이나 원료 조달의 용이성 때문에 바람직하다.
또한, Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타낸다. Ar1이 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기이면 합성이 간편하기 때문에 바람직하다. Ar1로서 사용할 수 있는, 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 바이페닐기, 9H-플루오렌일기 등을 들 수 있다. 또한, 이들 아릴기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 페닐기 등을 들 수 있고, 이들 치환기를 가지는 아릴기로서는 9,9-다이메틸플루오렌일기, 9,9-다이페닐플루오렌일기, 9,9'-스파이로바이플루오렌일기, 톨릴기, 메시틸기 등을 들 수 있다. 특히 Ar1이 페닐기인 유기 화합물이 승화성이 높기 때문에 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에서는 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기는 축합 방향족 탄화수소 골격이 아릴렌기를 개재(介在)하여 다이벤조[c,g]카바졸 골격과 결합되고 있는 것이, 합성의 간편성이나 높은 비정질성의 관점에서 바람직하다. 즉, 본 발명의 일 형태는 하기 일반식(G2)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체이다.
[화학식 7]
다만, 일반식(G2)에서 Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고, Ar3은 2환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 치환기이다. 또한, Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 이상 60 이하인 것으로 한다.
Ar2로서 나타내어지는, 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기로서는, 예를 들어 페닐렌기, 나프타렌다이일기, 바이페닐다이일기, 안트라센다이일기, 페난트렌다이일기, 트라이페닐렌다이일기, 9H-플루오렌다이일기, 9,9-다이메틸플루오렌다이일기, 9,9'-스파이로플루오렌다이일기 등을 들 수 있다. 이들 아릴렌기는 치환기를 가져도 좋고, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기 등을 들 수 있다. 또한, Ar2로서는 비치환된 페닐렌기가 특히 바람직하다.
Ar3으로서 나타내어지는 2환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 치환기로서는, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기, 치환 또는 비치환된 플루오렌일기, 치환 또는 비치환된 다이메틸플루오렌일기, 및 치환 또는 비치환된 스파이로바이플루오렌일기 등을 들 수 있다. 이들이 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 13의 아릴기 등을 들 수 있다.
또한, Ar3으로서는 합성상 간편하기 때문에 페닐기를 가지는 안트릴기, 특히 10-페닐-9-안트릴기나 비치환된 9-페난트릴기나 비치환된 트라이페닐렌-2-일기가 특히 바람직하다.
또한, 일반식(G2)에서 Ar2와 Ar3의 탄소수를 합친 총탄소수는 승화성의 관점에서 14 내지 60인 것이 바람직하다.
R11, R13 내지 R22, 및 Ar1은 일반식(G1)과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 하기 일반식(G3)으로 나타낼 수도 있다.
[화학식 8]
다만, 일반식(G3)에서 Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고, Ar3은 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한, n은 0 내지 3의 정수를 나타내고, n개의 Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 내지 60인 것으로 한다.
Ar2는 상기 일반식(G2)에서의 Ar2와 마찬가지이므로 기재를 생략한다. n은 0부터 3의 정수이지만, 특히 1인 것이 합성의 간편성이나 높은 비정질성의 관점에서 바람직하다. 또한, 그 경우 Ar1은 페닐기인 것이 더 바람직하다.
상기 일반식(G3)에서 Ar3은 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기인 것이 합성의 간편성 때문에 바람직하다. 또한, Ar3은 치환 또는 비치환된 안트릴기인 것이 형광 호스트로서 사용하는 경우, 전자 수송성을 높게 할 수 있기 때문에 구동 전압의 저감 등의 관점에서 더 바람직하다.
또한, 이들 안트릴기, 페난트릴기, 및 트라이페닐렌일기가 치환기를 가지는 경우, 상기 치환기로서는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 탄소수 1 내지 6의 알콕시기, 탄소수 6 내지 13의 아릴기 등을 들 수 있다.
또한, 증착으로 소자를 형성할 때, 분자량이 너무 작으면 제어가 어렵고, 너무 크면 증착이 어렵기 때문에, 일반식(G3)에서 n개의 Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 내지 60인 것이 바람직하다.
또한, R11, R13 내지 R22, Ar1 및 Ar2는 일반식(G1)과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
상기 일반식(G1 내지 G3)에서의 R11 내지 R22로서 나타내어지는 기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
[화학식 9]
Figure 112020054360868-pct00009
상기 일반식(G1 내지 G3)에서의 Ar1로서 나타내어지는 기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
[화학식 10]
Figure 112020054360868-pct00010
상기 일반식(G2 내지 G3)에서의 Ar2로서 나타내어지는 기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
[화학식 11]
Figure 112020054360868-pct00011
상기 일반식(G2 내지 G3)에서의 Ar3으로서 나타내어지는 기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
[화학식 12]
Figure 112020054360868-pct00012
상기 일반식(G1 내지 G3)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
[화학식 13]
Figure 112020054360868-pct00013
[화학식 14]
Figure 112020054360868-pct00014
[화학식 15]
Figure 112020054360868-pct00015
[화학식 16]
Figure 112020054360868-pct00016
[화학식 17]
Figure 112020054360868-pct00017
[화학식 18]
Figure 112020054360868-pct00018
[화학식 19]
Figure 112020054360868-pct00019
[화학식 20]
Figure 112020054360868-pct00020
[화학식 21]
Figure 112020054360868-pct00021
[화학식 22]
Figure 112020054360868-pct00022
[화학식 23]
Figure 112020054360868-pct00023
이상과 같은 유기 화합물은 정공 수송성이 우수하기 때문에 호스트 재료나 정공 수송층의 재료로서 사용함으로써 구동 전압이 작은 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제작할 수 있다.
이상과 같은 유기 화합물은, 예를 들어 하기 합성 스킴 등에 의하여 합성할 수 있다. 또한, 여기서는 상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 합성하는 방법을 예로 들어 설명한다.
상기 일반식(G2)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 하기 합성 스킴(A-1)으로 나타내어진 바와 같이, 다이벤조[c,g]카바졸의 할로젠화물(화합물 1)과 축합 방향족 탄화수소 골격의 유기 보론 화합물, 또는 보론산(화합물 2)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 24]
Figure 112020054360868-pct00024
상기 합성 스킴(A-1)에서 X는 할로젠 또는 트라이플레이트기를 나타낸다. 또한, 상기 합성 스킴(A-1)에서 Ar1, Ar2, Ar3, R11 및 R13 내지 R22는 상기 일반식(G2)의 설명에서 진술한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.
합성 스킴(A-1)을 스즈키·미야우라 반응에 의하여 수행하는 경우에는 팔라듐 촉매를 사용하지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 예를 들어 아세트산 팔라듐(II), 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트라이페닐포스핀)팔라듐(II)다이클로라이드 등을 들 수 있다. 또한, 합성 스킴(A-1)에서 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는 트라이(오쏘-톨릴)포스핀이나, 트라이페닐포스핀이나, 트라이사이클로헥실포스핀 등을 들 수 있다.
또한, 상기 반응에서는 염기를 사용하지만, 사용할 수 있는 염기로서는, 예를 들어 소듐 tert-뷰톡사이드 등의 유기 염기나 탄산 포타슘, 탄산 소듐 등의 무기 염기 등을 들 수 있다. 또한, 합성 스킴(A-1)에서 용매를 사용하는 경우, 사용할 수 있는 용매로서는 예를 들어 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 자일렌과 물의 혼합 용매, 자일렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌글라이콜다이메틸에터 등의 에터류와 물의 혼합 용매가 더 바람직하다.
또한, 상기 반응에서 화합물 2로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 보론산은 유기 알루미늄이나 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등이어도 좋다.
합성 스킴(A-1)은 축합 방향족 탄화수소 골격의 유기 붕소 화합물 또는 보론산과, 다이벤조[c,g]카바졸의 할로젠화물, 또는 트라이플레이트 치환체의 반응이었지만, 다이벤조[c,g]카바졸의 유기 붕소 화합물 또는 보론산과, 축합 방향족 탄화수소 골격의 할로젠화물, 또는 트라이플레이트 치환체를 커플링하여도 좋다.
또한, 상기 합성 스킴은 일반식(G2)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 합성하는 방법을 예로 들어 설명하였지만, 일반식(G1)으로 나타내어지는 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 합성하는 경우에는 3환 이상 6환 이하의 축합 방향족 탄화수소 골격을 포함하는 총탄소수 14 내지 60의 치환기가 결합되는 위치를 치환기(X)로 한 화합물을 화합물 1 대신에 사용하면 좋다.
(실시형태 2)
도 1에 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 도시한 도면을 나타내었다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 제 1 전극(101), 제 2 전극(102), 및 EL층(103)을 가지고, 상기 EL층에 상술한 유기 화합물을 포함하는 정공 수송 재료를 사용한다.
EL층(103)은 발광층(113)을 가지고, 정공 수송층(112)을 가져도 좋다. 발광층(113)에는 발광 재료와 호스트 재료가 포함되어 있고, 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 상기 발광 재료로부터 발광을 얻는다. 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체 재료는 EL층(103)의 어느 부분에 포함되어도 좋지만, 발광층(113)이나 정공 수송층(112)의 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에는 이들에 더하여 정공 주입층(111), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)이 도시되어 있지만, 발광 소자의 구성은 이들에 한정되는 것은 없다.
본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 발광층에서 발광 물질을 분산하기 위한 호스트 재료로서 사용할 수도 있다. 또한, 그 때 전자 수송성 재료와 더 공증착함으로써, 상기 전자 수송 재료와 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체에 의한 들뜬 복합체를 형성하는 구성이어도 좋다. 적절한 발광 파장을 가지는 들뜬 복합체를 형성함으로써, 발광 재료에 대한 유효한 에너지 이동을 실현하고, 높은 효율, 양호한 수명을 가지는 발광 소자를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 양호한 정공 수송성을 가지기 때문에, 정공 수송층(112)에 사용하는 것이 유효하다.
여기서, 억셉터성을 가지는 유기 화합물을 사용하여 정공 주입을 수행하는 경우, 정공 주입층(111)에 접하는 정공 수송층(112)에 포함되는 화합물은 상기 억셉터성을 가지는 유기 화합물에 의한 전자 추출을 용이하게 하기 위하여, HOMO 준위가 비교적 얕은 정공 수송 재료인 것이 바람직하다. 그러나, HOMO 준위가 얕은 정공 수송 재료는 발광층(113)에 대한 정공 주입이 어렵기 때문에, 이와 같은 HOMO 준위가 얕은 정공 수송 재료로 이루어지는 정공 수송층(112)과 발광층(113)을 접하여 형성하면, 그 계면에 캐리어 축적이 일어나, 발광 소자의 수명이나 효율을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 특히 HOMO 준위가 깊은 청색 형광 소자에서는 그 영향이 큰 경향이 있다.
여기서, 발광층과 정공 수송층에 접하여 형성한 HOMO 준위가 얕은 정공 수송 재료 사이에 상기 얕은 HOMO 준위와 발광층의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 가지는 정공 수송 재료의 층을 제공함으로써, 발광층으로의 원활한 정공 주입을 수행할 수 있게 되고, 발광 소자의 수명이나 효율의 향상이 실현된다.
즉, 상기 정공 수송층(112)은 정공 주입층(111) 측으로부터 제 1 정공 수송층(112-1) 및 제 2 정공 수송층(112-2)을 가지고, 제 1 정공 수송층에는 제 1 정공 수송 재료가 포함되고, 제 2 정공 수송층에는 그 HOMO 준위가 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위보다 깊은 유기 화합물이 포함되는 구성이, 수명이나 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 -5.4eV 이상이면, 억셉터성을 가지는 유기 화합물로부터의 전자 추출이 용이하므로 바람직하다. 또한 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 실시형태 1에 기재된 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하, 더 바람직하게는 0.2eV 이하인 것이, 제 1 정공 수송층(112-1)으로부터 제 2 정공 수송층(112-2)으로의 정공 주입이 용이하게 되기 때문에 바람직하다.
또한 정공 수송층(112)이 제 2 정공 수송층(112-2)과 발광층 사이에 제 3 정공 수송층(112-3)을 더 가지고, 상기 제 3 정공 수송층(112-3)에는 제 3 정공 수송 재료가 포함되어도 좋다. 이 경우, 상기 제 3 정공 수송 재료는 그 HOMO 준위가 제 2 정공 수송층(112-2)에 포함되는 실시형태 1에 기재된 HOMO 준위보다 깊은 것이 바람직하고, 그 차이가 0.3eV 이하, 더 바람직하게는 0.2eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 제 3 정공 수송 재료의 HOMO 준위와 호스트 재료의 HOMO 준위는 같거나 또는 제 3 정공 수송 재료가 더 깊은 위치에 있으면, 홀이 적절하게 발광층 내로 수송되기 때문에 수명이나 효율이 양호해지므로 더 바람직하다. 이때, 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 이 제 3 정공 수송층(112-3)에 사용되는 제 3 정공 수송 재료로서 적합하다.
또한 발광 재료의 HOMO 준위가 호스트 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 위치에 있는 경우, 정공 수송층의 HOMO 준위의 위치에 따라서는 발광 재료에 대한 정공 주입 비율이 커지고, 또한 정공이 발광 재료에 트랩되기 때문에 발광 영역의 치우침으로 인한 수명 저하가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 상기 발광 소자의 구성 적용은 더 적합하다. 이러한 구성이 되기 쉬운 것으로서, 청색 형광 소자를 예로 들 수 있다. 양호한 청색 형광을 발하는 방향족 다이아민 화합물, 특히 피렌다이아민 화합물 등에 본 발명의 구성을 특히 바람직하게 적용할 수 있고, 수명, 효율, 색도가 모두 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
이어서, 상술한 발광 소자의 자세한 구조나 재료의 예에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 상술한 바와 같이 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)의 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층으로 이루어지는 EL층(103)을 가지고, 상기 EL층(103)은 적어도 제 1 전극(101) 측으로부터 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 및 발광층(113)을 포함한다.
EL층(103)에 포함되는 이 외의 층에 대해서는 특별한 한정은 없고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층, 여기자 블록층, 전하 발생층 등 다양한 층을 적용할 수 있다.
제 1 전극(101)은 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어, 산화 인듐-산화 주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석, 산화 인듐-산화 아연, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 일반적으로 스퍼터링법으로 형성되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작되어도 좋다. 제작 방법의 예로서는, 산화 인듐-산화 아연은, 산화 인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화 아연이 첨가된 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)을, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화 아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법으로 형성할 수도 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다. 그래핀도 사용할 수 있다. 또한, 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서 제 1 전극(101)과 접하는 층에 사용함으로써, 일함수와 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
EL층(103)의 적층 구조에 대해서는 본 실시형태에서는 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성, 그리고 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전자 주입층(115), 전하 발생층(116)을 가지는 구성의 2종류 구성에 대하여 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은 억셉터성을 가지는 물질을 포함한 층이다. 본 발명의 일 형태의 구성은 억셉터성을 가지는 유기 화합물이 사용된 경우에 더 적합하게 적용된다. 억셉터성을 가지는 유기 화합물로서는, 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 3,6-다이플루오로-2,5,7,7,8,8-헥사사이아노퀴노다이메테인, 클로라닐, 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN) 등을 사용할 수 있다. 억셉터성을 가지는 유기 화합물로서는, HAT-CN과 같이 복소 원자를 복수로 가지는 축합 방향 고리에 전자 흡인기가 결합된 화합물이 열적으로 안정되기 때문에 바람직하다. 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전계 인가에 의하여 전자를 추출할 수 있다.
억셉터성을 가지는 유기 화합물을 정공 주입층(111)에 사용하지 않는 경우에는, 억셉터성을 가지는 물질로서 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등을 사용할 수 있다. 그 외에는, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(CuPC) 등의 프탈로사이아닌계 화합물, 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등에 의해서도 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성을 가지는 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용할 수도 있다. 또한 정공 수송성 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 사용함으로써, 일함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제 1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 상기 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐, 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ) 등의 억셉터성을 가지는 유기 화합물이나, 전이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물도 사용할 수 있다. 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물로서는 산화 바나듐, 산화 나이오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망가니즈, 산화 레늄 등이 억셉터성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 각종 유기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 복합 재료에 사용하는 정공 수송성 물질로서는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 이하에서는, 복합 재료에서 정공 수송성 물질로서 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-다이(p-톨릴)-N,N'-다이페닐-p-페닐렌다이아민(약칭: DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), N,N'-비스{4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐}-N,N'-다이페닐-(1,1'-바이페닐)-4,4'-다이아민(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B) 등을 들 수 있다. 카바졸 유도체로서는 구체적으로, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(N-카바졸릴)페닐]-10-페닐안트라센(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다. 방향족 탄화수소로서는 예를 들어, 2-tert-뷰틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-뷰틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-다이페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-뷰틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 2-tert-뷰틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센, 9,9'-바이안트릴, 10,10'-다이페닐-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-바이안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-바이안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한 이 외에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어, 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 유기 화합물도 사용할 수 있다. 또한 이 경우, 억셉터성 물질로서는 F6-TCNNQ를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 폴리(N-바이닐카바졸)(약칭: PVK)이나 폴리(4-바이닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-다이페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아마이드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-뷰틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공 주입성이 양호해져 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 증착에 의한 성막을 수행하기 쉽기 때문에, 사용하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층(112)은 정공 수송 재료를 포함하여 형성된다. 정공 수송 재료로서는, 1Х10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 정공 수송층(112)에는 본 발명의 일 형태의 정공 수송 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 실시형태 1에 기재된 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 정공 수송층(112)에 포함함으로써, 수명이 길고 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
특히, 정공 주입층(111)으로서 억셉터성을 가지는 유기 화합물을 사용한 경우에는 정공 수송층(111)을 제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 및 제 3 수송층의 3층으로 형성하고, 제 1 정공 수송층에는 HOMO 준위가 비교적 얕은 제 1 정공 수송 재료를 포함하고, 제 2 정공 수송층에는 제 1 정공 수송층의 HOMO 준위와 발광층의 HOMO 준위 사이의 HOMO 준위를 가지는 제 2 정공 수송 재료를 포함하고, 제 3 정공 수송층에는 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 포함하는 구성으로 함으로써, 수명이 길고, 효율이 양호한 발광 소자를 얻을 수 있다.
억셉터성을 가지는 유기 화합물의 LUMO 준위와 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위의 차이는 억셉터성을 가지는 유기 화합물의 억셉터성의 강도에 따라 달라지기 때문에, 특별히 한정되지 않지만, 준위의 차이가 대략 1eV 이하 정도이면 정공을 주입할 수 있다. HAT-CN을 억셉터성을 가지는 유기 화합물로서 사용하는 경우, HAT-CN의 LUMO 준위는 사이클릭 볼타메트리 측정에 의하여 -4.41eV로 추정되기 때문에, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 -5.4eV 이상인 것이 바람직하다. 다만, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위가 지나치게 높아지면, 이번에는 제 2 정공 수송 재료로의 정공 주입성이 악화된다. 또한, ITO와 같은 양극의 일함수는 -5eV 전후이기 때문에, 그것보다 HOMO 준위가 높은 제 1 정공 수송 재료를 사용하는 것은 불리하게 작용한다. 따라서, 제 1 정공 수송 재료의 HOMO 준위는 -5.0eV 이하인 것이 바람직하다.
제 1 정공 수송층, 제 2 정공 수송층, 및 제 3 정공 수송층에 대해서는 상술하였기 때문에 반복이 되는 설명은 생략한다. 또한 각각에 포함되는 정공 수송 재료에 관해서는, 상술한 정공 수송성을 가지는 재료 중에서, 또는 그 외 다양한 정공 수송성을 가지는 재료 중에서, 상기 층끼리의 관계에 합치하는 재료를 선택하여 사용하면 좋다.
발광층(113)은 호스트 재료와 발광 재료를 포함하는 층이다. 발광 재료는 형광 발광 물질이어도, 인광 발광 물질이어도, 열 활성화 지연 형광(TADF)을 나타내는 물질이어도, 기타 발광 재료이어도 된다. 또한 단층이어도, 상이한 발광 재료가 포함되는 복수의 층으로 이루어져도 좋다. 또한 본 발명의 일 형태는, 발광층(113)이 형광 발광을 나타내는 층, 특히, 청색 형광 발광을 나타내는 층인 경우에 더 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 호스트 재료로서 사용할 수도 있고, 특히 청색 형광 재료의 호스트 재료로서 적합하다.
발광층(113)에서 형광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 이하와 같은 것을 예로 들 수 있다. 또한, 이들 외의 형광 발광 물질도 사용할 수 있다.
5,6-비스[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAP2BPy), 5,6-비스[4'-(10-페닐-9-안트릴)바이페닐-4-일]-2,2'-바이피리딘(약칭: PAPP2BPy), N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-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), 쿠마린 30, 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)쿠마린 545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈,(약칭: DPQd), 루브렌, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), N,N'-(피렌-1,6-다이일)비스[(6,N-다이페닐벤조[b]나프트[1,2-d]퓨란)-8-아민](약칭: 1,6BnfAPrn-03) 등을 들 수 있다. 특히, 1,6FLPAPrn이나 1,6mMemFLPAPrn, 1,6BnfAPrn-03과 같은 피렌다이아민 화합물로 대표되는 축합 방향족 다이아민 화합물은 정공 트랩성이 높고, 발광 효율이나 신뢰성이 우수하기 때문에 바람직하다.
발광층(113)에서 인광 발광 물질로서 사용할 수 있는 재료로서는, 예를 들어 이하와 같은 것들을 들 수 있다.
트리스{2-[5-(2-메틸페닐)-4-(2,6-다이메틸페닐)-4H-1,2,4-트라이아졸-3-일-κN2]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(mpptz-dmp)3]), 트리스(5-메틸-3,4-다이페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz)3]), 트리스[4-(3-바이페닐)-5-아이소프로필-3-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrptz-3b)3])과 같은 4H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, 트리스[3-메틸-1-(2-메틸페닐)-5-페닐-1H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(Mptz1-mp)3]), 트리스(1-메틸-5-페닐-3-프로필-1H-1,2,4-트라이아졸레이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(Prptz1-Me)3])과 같은 1H-트라이아졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, fac-트리스[(1-2,6-다이아이소프로필페닐)-2-페닐-1H-이미다졸]이리듐(III)(약칭: [Ir(iPrpmi)3]), 트리스[3-(2,6-다이메틸페닐)-7-메틸이미다조[1,2-f]페난트리디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(dmpimpt-Me)3])과 같은 이미다졸 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트라이플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: [Ir(CF3ppy)2(pic)]), 비스[2-(4',6'-다이플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac)와 같은 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 배위자로 하는 유기 금속 이리듐 복합체를 들 수 있다. 이들은 청색의 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 440nm 내지 520nm에 발광의 피크를 가지는 화합물이다.
또한, 트리스(4-메틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)3]), 트리스(4-t-뷰틸-6-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)3]), (아세틸아세토네이토)비스(6-메틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(6-tert-뷰틸-4-페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tBuppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[6-(2-노보닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(nbppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스[5-메틸-6-(2-메틸페닐)-4-페닐피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(mpmppm)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(dppm)2(acac)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, (아세틸아세토네이토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-Me)2(acac)]), (아세틸아세토네이토)비스(5-아이소프로필-3-메틸-2-페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(mppr-iPr)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3]), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(ppy)2(acac)]), 비스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(bzq)2(acac)]), 트리스(벤조[h]퀴놀리네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(bzq)3]), 트리스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(pq)3]), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(pq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체 외에, 트리스(아세틸아세토네이토)(모노페난트롤린)터븀(III)(약칭: [Tb(acac)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 복합체를 들 수 있다. 이들은 주로 녹색 인광 발광을 나타내는 화합물이고, 500nm 내지 600nm에 발광의 피크를 가진다. 또한, 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는, 신뢰성이나 발광 효율도 매우 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.
또한, (다이아이소부틸일메타네이토)비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토]이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dibm)]), 비스[4,6-비스(3-메틸페닐)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(5mdppm)2(dpm)]), 비스[4,6-다이(나프탈렌-1-일)피리미디네이토](다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(d1npm)2(dpm)])과 같은 피리미딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, (아세틸아세토네이토)비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(acac)]), 비스(2,3,5-트라이페닐피라지네이토)(다이피발로일메타네이토)이리듐(III)(약칭: [Ir(tppr)2(dpm)]), (아세틸아세토네이토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리네이토)]이리듐(III)(약칭: [Ir(Fdpq)2(acac)])과 같은 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체나, 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(piq)3]), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: [Ir(piq)2(acac)])와 같은 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체 외에, 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 백금 복합체나, 트리스(1,3-다이페닐-1,3-프로페인다이오네이토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(DBM)3(Phen)]), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트라이플루오로아세토네이토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: [Eu(TTA)3(Phen)])과 같은 희토류 금속 복합체를 들 수 있다. 이들은 적색 인광 발광을 나타내는 화합물이며, 600nm 내지 700nm에 발광의 피크를 가진다. 또한, 피라진 골격을 가지는 유기 금속 이리듐 복합체는, 색도가 좋은 적색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 상술한 인광성 화합물 외에, 공지의 인광성 발광 재료를 선택하여 사용하여도 좋다.
TADF 재료로서는 풀러렌 및 그 유도체, 아크리딘 및 그 유도체, 에오신 유도체 등을 사용할 수 있다. 또한, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 주석(Sn), 백금(Pt), 인듐(In), 또는 팔라듐(Pd) 등을 포함하는 금속 함유 포르피린을 들 수 있다. 상기 금속 함유 포르피린으로서는, 예를 들어 이하의 구조식으로 나타내어지는 프로토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Proto IX)), 메소포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Meso IX)), 헤마토포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Hemato IX)), 코프로포르피린테트라메틸에스터-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Copro III-4Me)), 옥타에틸포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(OEP)), 에티오포르피린-플루오린화 주석 복합체(SnF2(Etio I)), 옥타에틸포르피린-염화 백금 복합체(PtCl2OEP) 등도 들 수 있다.
[화학식 25]
Figure 112020054360868-pct00025
또한, 이하의 구조식으로 나타내어지는 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ)이나, 9-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-9'-페닐-9H,9'H-3,3'-바이카바졸(약칭: PCCzTzn), 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn), 2-[4-(10H-페녹사진-10-일)페닐]-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PXZ-TRZ), 3-[4-(5-페닐-5,10-다이하이드로페나진-10-일)페닐]-4,5-다이페닐-1,2,4-트라이아졸(약칭: PPZ-3TPT), 3-(9,9-다이메틸-9H-아크리딘-10-일)-9H-크산텐-9-온(약칭: ACRXTN), 비스[4-(9,9-다이메틸-9,10-다이하이드로아크리딘)페닐]설폰(약칭: DMAC-DPS), 10-페닐-10H,10'H-스파이로[아크리딘-9,9'-안트라센]-10'-온(약칭: ACRSA) 등의 π전자 과잉형 복소 방향 고리와 π전자 부족형 복소 방향 고리 양쪽을 가지는 복소 고리 화합물도 사용할 수 있다. 상기 복소 고리 화합물은 π전자 과잉형 복소 방향 고리 및 π전자 부족형 복소 방향 고리를 가지기 때문에, 전자 수송성 및 정공 수송성이 둘 다 높아 바람직하다. 또한, π전자 과잉형 복소 방향 고리와 π전자 부족형 복소 방향 고리가 직접 결합된 물질은, π전자 과잉형 복소 방향 고리의 도너성 및 π전자 부족형 복소 방향 고리의 억셉터성이 둘 다 증가되어 S1 준위와 T1 준위의 에너지 차이가 작아지기 때문에 열활성화 지연 형광을 효율적으로 얻을 수 있어 특히 바람직하다. 또한, π전자 부족형 복소 방향 고리 대신에 사이아노기와 같은 전자 흡인기가 결합된 방향 고리를 사용하여도 좋다.
[화학식 26]
Figure 112020054360868-pct00026
발광층의 호스트 재료로서는, 전자 수송성을 가지는 재료나 정공 수송성을 가지는 재료 등, 다양한 캐리어 수송 재료를 사용할 수 있다.
정공 수송성을 가지는 재료로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: BSPB), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBA1BP), 4,4'-다이페닐-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBBi1BP), 4-(1-나프틸)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-트라이페닐아민(약칭: PCBANB), 4,4'-다이(1-나프틸)-4''-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBNBB), 9,9-다이메틸-N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-플루오렌-2-아민(약칭: PCBAF), N-페닐-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]스파이로-9,9'-바이플루오렌-2-아민(약칭: PCBASF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 3,3'-비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCCP) 등의 카바졸 골격을 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조싸이오펜)(약칭: DBT3P-II), 2,8-다이페닐-4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-III), 4-[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-6-페닐다이벤조싸이오펜(약칭: DBTFLP-IV) 등의 싸이오펜 골격을 가지는 화합물이나, 4,4',4''-(벤젠-1,3,5-트라이일)트라이(다이벤조퓨란)(약칭: DBF3P-II), 4-{3-[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]페닐}다이벤조퓨란(약칭: mmDBFFLBi-II) 등의 퓨란 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나 카바졸 골격을 가지는 화합물은 신뢰성이 양호하고, 또한 정공 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여하기 때문에 바람직하다. 또한, 실시형태 1에 기재된 유기 화합물도 적합하게 사용할 수 있다.
전자 수송성을 가지는 재료로서는, 예를 들어, 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리네이토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀레이토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤즈옥사졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조싸이아졸릴)페놀레이토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 복합체나, 2-(4-바이페닐일)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 1,3-비스[5-(p-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 9-[4-(5-페닐-1,3,4-옥사다이아졸-2-일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CO11), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트라이일)트리스(1-페닐-1H-벤즈이미다졸)(약칭: TPBI), 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤즈이미다졸(약칭: mDBTBIm-II) 등의 폴리아졸 골격을 가지는 복소 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II) 등의 다이아진 골격을 가지는 복소 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 복소 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도 다이아진 골격을 가지는 복소 고리 화합물이나 피리딘 골격을 가지는 복소 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 가지는 복소 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
형광 발광 물질을 발광 재료로서 사용하는 경우, 호스트 재료로서는 안트라센 골격을 가지는 재료가 적합하다. 안트라센 골격을 가지는 물질을 형광 발광 물질의 호스트 재료로서 사용하면, 발광 효율 및 내구성 모두가 양호한 발광층을 실현할 수 있다. 호스트 재료로서 사용하는 안트라센 골격을 가지는 물질로서는, 다이페닐안트라센 골격, 특히 9,10-다이페닐안트라센 골격을 가지는 물질이 화학적으로 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한, 호스트 재료가 카바졸 골격을 가지는 경우, 정공의 주입·수송성이 높아지기 때문에 바람직하지만, 카바졸에 벤젠 고리가 더 축합된 벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워지기 때문에 더 바람직하다. 특히, 호스트 재료가 다이벤조카바졸 골격을 포함하는 경우, 카바졸보다 HOMO가 0.1eV 정도 얕아져 정공이 들어가기 쉬워질 뿐만 아니라, 정공 수송성도 우수하고, 내열성도 높아지기 때문에 적합하다. 따라서, 호스트 재료로서 더 바람직한 것은 9,10-다이페닐안트라센 골격 및 카바졸 골격(또는 벤조카바졸 골격이나 다이벤조카바졸 골격)을 동시에 가지는 물질이다. 또한, 상기 정공 주입·수송성의 관점에서, 카바졸 골격 대신에 벤조플루오렌 골격이나 다이벤조플루오렌 골격을 사용하여도 좋다. 이러한 물질의 예로서는, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA), 3-[4-(1-나프틸)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPN), 9-[4-(10-페닐-9-안트라센일)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA), 6-[3-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-벤조[b]나프토[1,2-d]퓨란(약칭: 2mBnfPPA), 9-페닐-10-{4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)-바이페닐-4'-일}-안트라센(약칭: FLPPA) 등을 들 수 있다. 특히, CzPA, cgDBCzPA, 2mBnfPPA, 및 PCzPA는 매우 양호한 특성을 나타내기 때문에 바람직한 선택이다. 또한, 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체는 이들 호스트 재료를 사용한 형광 발광 소자의 발광층에 인접하는 정공 수송층의 재료로서 매우 적합하다.
또한, 호스트 재료는 복수 종류의 물질이 혼합된 재료이어도 좋고, 혼합된 호스트 재료를 사용하는 경우에는 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합하는 것이 바람직하다. 전자 수송성을 가지는 재료와 정공 수송성을 가지는 재료를 혼합함으로써, 발광층(113)의 수송성을 쉽게 조정할 수 있고 재결합 영역의 제어도 쉽게 수행할 수 있다. 정공 수송성을 가지는 재료와 전자 수송성을 가지는 재료의 함유량의 비율은 정공 수송성을 가지는 재료:전자 수송성을 가지는 재료=1:9 내지 9:1로 하면 좋다.
또한, 이들 혼합된 재료들로 들뜬 복합체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 복합체는 발광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 겹치는 파장의 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 수행되어 발광을 효율적으로 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 상기 구성을 사용함으로써 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직하다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상기 호스트 재료에 사용할 수 있는 전자 수송성을 가지는 물질로서 예로 든 것을 사용할 수 있다.
전자 수송층(114)과 제 2 전극(102) 사이에, 전자 주입층(115)으로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 포함하는 층을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)은 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속, 또는 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것이나, 일렉트라이드를 사용하여도 좋다. 일렉트라이드로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다.
또한, 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 1의 (B)). 전하 발생층(116)은, 전위를 인가함으로써 상기 층의 음극 측과 접하는 층에 정공을, 양극 측과 접하는 층에 전자를 주입할 수 있는 층이다. 전하 발생층(116)에는 적어도 P형층(117)이 포함된다. P형층(117)은 상술한 정공 주입층(111)을 구성할 수 있는 재료로서 예로 든 복합 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한, P형층(117)은, 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터 재료를 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)으로 전자가, 음극인 제 2 전극(102)으로 정공이 주입되어 발광 소자가 동작한다.
또한, 전하 발생층(116)에는 P형층(117) 외에, 전자 릴레이층(118) 및 전자 주입 버퍼층(119) 중 어느 한쪽 또는 양쪽이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
전자 릴레이층(118)은 적어도 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하고, 전자 주입 버퍼층(119)과 P형층(117)의 상호 작용을 방지하여 전자를 원활하게 전달하는 기능을 가진다. 전자 릴레이층(118)에 포함되는 전자 수송성을 가지는 물질의 LUMO 준위는 P형층(117)에서의 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(114)에서의 전하 발생층(116)과 접하는 층에 포함되는 물질의 LUMO 준위 사이에 있는 것이 바람직하다. 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질에서의 LUMO 준위의 구체적인 에너지 준위는 -5.0eV 이상이 바람직하고, -5.0eV 이상 -3.0eV 이하가 더 바람직하다. 또한, 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 복합체를 사용하는 것이 바람직하다.
전자 주입 버퍼층(119)에는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 등의 전자 주입성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
또한, 전자 주입 버퍼층(119)이 전자 수송성을 가지는 물질과 도너성 물질을 포함하여 형성되는 경우에는, 도너성 물질로서 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 희토류 금속, 및 이들의 화합물(알칼리 금속 화합물(산화 리튬 등의 산화물, 할로젠화물, 탄산 리튬이나 탄산 세슘 등의 탄산염을 포함함), 알칼리 토금속 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함), 또는 희토류 금속의 화합물(산화물, 할로젠화물, 탄산염을 포함함)) 외에, 테트라싸이아나프타센(약칭: TTN), 니켈로센, 데카메틸니켈로센 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 또한, 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용할 수 있다.
제 2 전극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하인) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표에서의 1족 또는 2족에 속하는 원소, 및 이들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제 2 전극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 대소와 상관없이 Al, Ag, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 제 2 전극(102)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는 진공 증착법이나 스퍼터링법 등의 건식법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등을 사용하여 성막할 수 있다. 또한, 졸-겔법을 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 사용하여 습식법으로 형성하여도 좋다.
또한, EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법, 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯법, 또는 스핀 코팅법 등을 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 좋다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102) 사이에 제공되는 층의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 그러나, 발광 영역과, 전극이나 캐리어 주입층에 사용되는 금속이 근접함으로써 일어나는 소광이 억제되도록, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(102)으로부터 떨어진 부분에 정공과 전자가 재결합되는 발광 영역을 제공하는 구성이 바람직하다.
또한, 발광층(113)과 접하는 정공 수송층이나 전자 수송층, 특히 발광층(113)에서의 재결합 영역에 가까운 캐리어 수송층은, 발광층에서 생성된 여기자로부터의 에너지 이동을 억제하기 위하여, 발광층을 구성하는 발광 재료 또는 발광층에 포함되는 발광 재료보다 큰 밴드 갭을 가지는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이어서, 복수의 발광 유닛이 적층된 구성의 발광 소자(적층형 소자, 탠덤형 소자라고도 함)의 형태에 대하여, 도 1의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이다. 하나의 발광 유닛은, 도 1의 (A)에 도시된 EL층(103)과 거의 같은 구성을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이고, 도 1의 (A) 또는 도 1의 (B)에 도시된 발광 소자는 하나의 발광 유닛을 가지는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 1의 (C)에서, 양극(501)과 음극(502) 사이에는, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)이 적층되어 있고, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512) 사이에는 전하 발생층(513)이 제공되어 있다. 양극(501)과 음극(502)은 각각 도 1의 (A)에서의 제 1 전극(101)과 제 2 전극(102)에 상당하고, 도 1의 (A)의 설명에서 기재한 것과 같은 재료를 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 좋고 상이한 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)은 양극(501)과 음극(502)에 전압이 인가되었을 때 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 도 1의 (C)에서, 양극의 전위가 음극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제 1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고 제 2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이면 좋다.
전하 발생층(513)은 도 1의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성되는 것이 바람직하다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 우수하기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다. 또한, 발광 유닛의 양극 측의 면이 전하 발생층(513)과 접촉되는 경우에는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층으로서의 역할도 할 수 있기 때문에, 이 발광 유닛에는 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한, 전하 발생층(513)에 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우에는, 상기 전자 주입 버퍼층(119)이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입층으로서의 역할을 하기 때문에, 양극 측의 발광 유닛에는 전자 주입층을 반드시 형성할 필요는 없다.
도 1의 (C)에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 일 형태는 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지하면서 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각 발광 유닛의 발광색을 다르게 함으로써, 발광 소자 전체로 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에서, 제 1 발광 유닛에서 적색과 녹색의 발광색을, 제 2 발광 유닛에서 청색의 발광색을 얻음으로써, 발광 소자 전체로 백색 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다.
또한, 상술한 EL층(103)이나 제 1 발광 유닛(511), 제 2 발광 유닛(512), 및 전하 발생층 등의 각 층이나 전극은, 예를 들어 증착법(진공 증착법을 포함함), 액적 토출법(잉크젯법이라고도 함), 도포법, 그라비어 인쇄법 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 이들은 저분자 재료, 중분자 재료(올리고머, 덴드리머를 포함함), 또는 고분자 재료를 포함하여도 좋다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 또한, 도 2의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)를 일점쇄선 A-B 및 일점쇄선 C-D를 따라 자른 단면도이다. 이 발광 장치는 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로, 점선으로 나타내어진 구동 회로부(소스선 구동 회로)(601), 화소부(602), 구동 회로부(게이트선 구동 회로)(603)를 포함한다. 또한, 604는 밀봉 기판, 605는 실재이고, 실재(605)로 둘러싸인 내측은 공간(607)이다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송(傳送)하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자인 FPC(flexible printed circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC밖에 도시되지 않았지만, 이 FPC에 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서에서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라, 이에 FPC 또는 PWB가 장착된 상태도 포함되는 것으로 한다.
다음으로, 단면 구조에 대하여 도 2의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소가 도시되어 있다.
소자 기판(610)은 유리, 석영, 유기 수지, 금속, 합금, 반도체 등으로 이루어지는 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용하여 제작하면 좋다.
화소나 구동 회로에 사용되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트형 트랜지스터이어도 좋고 보텀 게이트형 트랜지스터이어도 좋다. 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 실리콘, 저마늄, 탄소화 실리콘, 질화 갈륨 등을 사용할 수 있다. 또는, In-Ga-Zn계 금속 산화물 등의 인듐, 갈륨, 및 아연 중 적어도 하나를 포함한 산화물 반도체를 사용하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체 및 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
여기서, 상기 화소나 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 외에, 후술하는 터치 센서 등에 사용되는 트랜지스터 등의 반도체 장치에는 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 특히 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 적용하는 것이 바람직하다. 실리콘보다 밴드 갭이 넓은 산화물 반도체를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 상태에서의 전류를 저감할 수 있다.
상기 산화물 반도체는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 산화물 반도체는 In-M-Zn계 산화물(M은 Al, Ti, Ga, Ge, Y, Zr, Sn, La, Ce, 또는 Hf 등의 금속)로 표기되는 산화물을 포함하는 것이 더 바람직하다.
특히, 반도체층으로서는, 복수의 결정부를 가지고, 상기 결정부는 c축이 반도체층의 피형성면 또는 반도체층의 상면에 대하여 수직으로 배향되고, 또한 인접한 결정부들 사이에 입계를 가지지 않는 산화물 반도체막을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층으로서 이러한 재료를 사용함으로써, 전기 특성의 변동이 억제되어 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또한, 상술한 반도체층을 가지는 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터를 통하여 용량에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 이러한 트랜지스터를 화소에 적용함으로써, 각 표시 영역에 표시된 화상의 계조를 유지하면서 구동 회로를 정지하는 것도 가능하게 된다. 이 결과 소비전력이 매우 저감된 전자 기기를 실현할 수 있다.
트랜지스터의 특성 안정화 등을 위하여, 하지막을 제공하는 것이 바람직하다. 하지막은, 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 사용하고, 단층으로 또는 적층하여 제작할 수 있다. 하지막은 스퍼터링법, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(플라스마 CVD법, 열 CVD법, MOCVD(Metal Organic CVD)법 등), ALD(Atomic Layer Deposition)법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 하지막은, 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
또한, FET(623)는 구동 회로부(601)에 형성되는 트랜지스터 중 하나를 도시한 것이다. 또한, 구동 회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성되면 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내었지만, 반드시 그렇게 할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611), 전류 제어용 FET(612), 및 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 FET와, 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
또한, 제 1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 절연물(614)은 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 나중에 형성하는 EL층 등의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우에는, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)의 재료로서, 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다.
제 1 전극(613) 위에는 EL층(616) 및 제 2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(613)에 사용되는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함한 산화 인듐막, 질화 타이타늄막, 크로뮴막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화 타이타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 타이타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 옴 접촉(ohmic contact)이 얻어지며, 또한 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 사용하는 증착법, 잉크젯법, 스핀 코팅법 등, 다양한 방법으로 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에서 설명한 바와 같은 구성을 포함한다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함함)이어도 좋다.
또한, EL층(616) 위에 형성되고 음극으로서 기능하는 제 2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물(MgAg, MgIn, AlLi 등) 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 전극(617)에 EL층(616)에서 생긴 광을 투과시키는 경우에는, 제 2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 제 1 전극(613), EL층(616), 및 제 2 전극(617)으로 발광 소자가 형성되어 있다. 상기 발광 소자는 실시형태 2에 기재된 발광 소자이다. 또한, 화소부에는 복수의 발광 소자가 형성되어 있지만, 본 실시형태에서의 발광 장치에서는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자와, 그 외의 구성을 가지는 발광 소자의 양쪽이 포함되어 있어도 좋다.
또한, 실재(605)로 밀봉 기판(604)을 소자 기판(610)과 접합함으로써, 소자 기판(610), 밀봉 기판(604), 및 실재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광 소자(618)가 제공된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있으며, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 실재로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고 거기에 건조제를 제공함으로써 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어, 바람직하다.
또한, 실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿(glass frit)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(604)으로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(폴리바이닐플루오라이드), 폴리에스터, 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
도 2에는 도시되지 않았지만, 제 2 전극 위에 보호막을 제공하여도 좋다. 보호막으로서는 유기 수지막이나 무기 절연막을 형성하면 좋다. 또한, 실재(605)가 노출된 부분을 덮도록 보호막이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 보호막은 한 쌍의 기판의 표면 및 측면, 밀봉층, 절연층 등이 노출된 측면을 덮어 제공될 수 있다.
보호막에는, 물 등의 불순물을 투과시키기 어려운 재료를 사용할 수 있다. 따라서, 물 등의 불순물이 외부로부터 내부로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
보호막을 구성하는 재료로서는 산화물, 질화물, 플루오린화물, 황화물, 삼원화합물, 금속, 또는 폴리머 등을 사용할 수 있고, 예를 들어, 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 하프늄실리케이트, 산화 란타넘, 산화 실리콘, 타이타늄산 스트론튬, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 아연, 산화 나이오븀, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 이트륨, 산화 세륨, 산화 스칸듐, 산화 어븀, 산화 바나듐, 또는 산화 인듐 등을 포함하는 재료나, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 실리콘, 질화 탄탈럼, 질화 타이타늄, 질화 나이오븀, 질화 몰리브데넘, 질화 지르코늄, 또는 질화 갈륨 등을 포함하는 재료, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 질화물, 타이타늄 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 알루미늄 및 아연을 포함하는 산화물, 망가니즈 및 아연을 포함하는 황화물, 세륨 및 스트론튬을 포함하는 황화물, 어븀 및 알루미늄을 포함하는 산화물, 이트륨 및 지르코늄을 포함하는 산화물 등을 포함하는 재료를 사용할 수 있다.
보호막은 단차 피복성(스텝 커버리지)이 양호한 성막 방법을 사용하여 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방법 중 하나에, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법이 있다. ALD법을 사용하여 형성할 수 있는 재료를 보호막에 사용하는 것이 바람직하다. ALD법을 사용함으로써, 치밀하고, 크랙이나 핀홀 등의 결함이 저감되거나, 또는 균일한 두께를 구비하는 보호막을 형성할 수 있다. 또한, 보호막을 형성할 때에 가공 부재에 가해지는 손상을 저감할 수 있다.
예를 들어, ALD법을 사용하여 보호막을 형성함으로써, 복잡한 요철 형상을 가지는 표면이나, 터치 패널의 상면, 측면, 및 이면에, 균일하며 결함이 적은 보호막을 형성할 수 있다.
이상과 같이 하여 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하여 제작된 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한다. 구체적으로는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
도 3에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화시킨 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 3의 (A)에는 기판(1001), 하지 절연막(1002), 게이트 절연막(1003), 게이트 전극(1006, 1007, 1008), 제 1 층간 절연막(1020), 제 2 층간 절연막(1021), 주변부(1042), 화소부(1040), 구동 회로부(1041), 발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 제 2 전극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 3의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이 투명한 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스(1035)를 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 블랙 매트릭스가 제공된 투명한 기재(1033)는, 위치를 맞추어 기판(1001)에 고정한다. 또한, 착색층 및 블랙 매트릭스(1035)는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있다. 또한, 도 3의 (A)에서는 착색층을 투과하지 않고 외부로 사출되는 광과 각 색의 착색층을 투과하여 외부로 사출되는 광이 있다. 착색층을 투과하지 않는 광은 백색, 착색층을 투과하는 광은 적색, 녹색, 청색이 되므로, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 3의 (B)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 게이트 절연막(1003)과 제 1 층간 절연막(1020) 사이에 형성하는 예를 도시하였다. 이와 같이, 착색층은 기판(1001)과 밀봉 기판(1031) 사이에 제공되어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치는, FET가 형성된 기판(1001) 측으로 광이 추출되는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 광이 추출되는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 4에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)에는, 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속시키는 접속 전극을 제작할 때까지는 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 전극(1022)을 덮어 제 3 층간 절연막(1037)을 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에도, 다른 공지의 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
발광 소자의 제 1 전극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극으로 하지만, 음극이어도 좋다. 또한, 도 4와 같은 톱 이미션형 발광 장치인 경우, 제 1 전극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)은 실시형태 1에서 EL층(103)으로 설명한 것과 같은 구성으로 하고, 또한 백색 발광을 얻을 수 있는 소자 구조로 한다.
도 4와 같은 톱 이미션의 구조에서는, 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 블랙 매트릭스(1035)를 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 블랙 매트릭스는 오버 코트층(1036)으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)은 투광성을 가지는 기판을 사용하는 것으로 한다. 또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색을 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 예를 제시하였지만 특별히 한정되지 않고, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색이나, 적색, 녹색, 청색의 3색으로 풀 컬러 표시를 수행하여도 좋다.
톱 이미션형 발광 장치에서는 마이크로캐비티 구조를 적합하게 적용할 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 소자는, 제 1 전극을 반사 전극으로, 제 2 전극을 반투과·반반사 전극으로 함으로써 얻을 수 있다. 마이크로캐비티 구조를 가지는 발광 소자는 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에는 적어도 EL층을 가지고, EL층은 적어도 발광 영역이 되는 발광층을 가진다.
또한, 반사 전극은, 가시광의 반사율이 40% 내지 100%, 바람직하게는 70% 내지 100%이고, 또한 그 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막으로 한다. 또한, 반투과·반반사 전극은, 가시광의 반사율이 20% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 70%이고, 또한 그 저항률이 1Х10-2Ωcm 이하인 막으로 한다.
EL층에 포함되는 발광층으로부터 사출되는 발광은 반사 전극과 반투과·반반사 전극에 의하여 반사되어 공진된다.
상기 발광 소자는, 투명 도전막이나 상술한 복합 재료, 캐리어 수송 재료 등의 두께를 변경함으로써 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이의 광학적 거리를 변화시킬 수 있다. 이로써, 반사 전극과 반투과·반반사 전극 사이에서, 공진하는 파장의 광을 강화시키고, 공진하지 않는 파장의 광을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 반사 전극에 의하여 반사되어 되돌아온 광(제 1 반사광)은 발광층으로부터 반투과·반반사 전극에 직접 입사하는 광(제 1 입사광)과 큰 간섭을 일으키기 때문에, 반사 전극과 발광층의 광학적 거리를 (2n-1)λ/4(단, n은 1 이상의 자연수, λ는 증폭하고자 하는 발광의 파장)로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 광학적 거리를 조절함으로써, 제 1 반사광과 제 1 입사광의 위상을 맞추어 발광층으로부터의 발광을 더 증폭시킬 수 있다.
또한, 상기 구성에서는 EL층은 복수의 발광층을 가져도 좋고, 단일의 발광층을 가져도 좋다. 또한, EL층을 상술한 턴댐형 발광 소자의 구성과 조합하여도 좋고, 예를 들어 하나의 발광 소자에 단수 또는 복수의 발광층을 가지는 EL층을 전하 발생층을 끼워 복수로 제공하여도 좋다.
마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 특정 파장의 정면 방향에서의 발광 강도를 높일 수 있게 되기 때문에, 저소비전력화를 도모할 수 있다. 또한, 적색, 황색, 녹색, 청색의 4색의 부화소로 영상을 표시하는 발광 장치의 경우, 황색 발광에 의하여 휘도를 향상시킬 수 있고, 모든 부화소에서 각 색의 파장에 맞춘 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있기 때문에, 양호한 특성의 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태에서의 발광 장치는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한다. 구체적으로는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 수명이 긴 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치로 할 수 있다. 또한, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치는 발광 효율이 양호하기 때문에, 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
여기까지는, 액티브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명하였지만, 이하에서는 패시브 매트릭스형 발광 장치에 대하여 설명한다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제작한 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 일점쇄선 X-Y를 따라 자른 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위의 전극(952)과 전극(956) 사이에 EL층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면에 가까워질수록, 한쪽 측벽과 다른 쪽의 측벽 사이의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 상변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이 격벽층(954)을 제공함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형 발광 장치에서도, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하기 때문에, 신뢰성이 양호한 발광 장치 또는 소비전력이 작은 발광 장치로 할 수 있다.
상술한 발광 장치는 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상의 표현을 수행하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 자유로이 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 조명 장치로서 사용하는 예를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 6의 (A)는 도 6의 (B)에서의 선 e-f 단면도이다.
본 실시형태의 조명 장치는, 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에 제 1 전극(401)이 형성되어 있다. 제 1 전극(401)은 실시형태 1에서의 제 1 전극(101)에 상당한다. 제 1 전극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 제 1 전극(401)은 투광성을 가지는 재료를 사용하여 형성한다.
제 2 전극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
제 1 전극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 실시형태 1에서의 EL층(103)의 구성, 또는 발광 유닛(511, 512), 및 전하 발생층(513)을 합친 구성 등에 상당한다. 또한, 이들 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮어 제 2 전극(404)을 형성한다. 제 2 전극(404)은 실시형태 1에서의 제 2 전극(102)에 상당한다. 발광을 제 1 전극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 제 2 전극(404)은 반사율이 높은 재료로 형성된다. 제 2 전극(404)은 패드(412)와 접속됨으로써 전압이 공급된다.
상술한 바와 같이, 제 1 전극(401), EL층(403), 및 제 2 전극(404)을 가지는 발광 소자를, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 가진다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 높은 발광 소자이기 때문에, 본 실시형태의 조명 장치를 소비전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다.
이상의 구성을 가지는 발광 소자가 형성된 기판(400)과, 밀봉 기판(407)을, 실재(405, 406)를 사용하여 고착하여, 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405, 406)는 어느 한쪽만을 사용하여도 좋다. 또한, 내측의 실재(406)(도 6의 (B)에는 도시되지 않았음)에는 건조제를 혼합시킬 수도 있고, 이로써 수분을 흡착시킬 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한, 패드(412)와 제 1 전극(401)의 일부를 실재(405, 406) 밖으로 연장시켜 제공함으로써 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 기재된 조명 장치는 EL 소자에 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용하고 있어, 신뢰성이 양호한 조명 장치로 할 수 있다. 또한, 소비전력이 작은 조명 장치로 할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 그 일부에 포함하는 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 수명이 양호하고 신뢰성이 양호한 발광 소자이다. 이 결과, 본 실시형태에 기재된 전자 기기는 신뢰성이 양호한 발광부를 가지는 전자 기기로 할 수 있다.
상기 발광 소자를 적용한 전자 기기로서 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
도 7의 (A)는 텔레비전 장치의 일례를 도시한 것이다. 텔레비전 장치는, 하우징(7101)에 표시부(7103)가 제공되어 있다. 또한, 여기서는, 스탠드(7105)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)에서는 실시형태 2에 기재된 발광 소자가 매트릭스상으로 배열되어 있다.
텔레비전 장치의 조작은 하우징(7101)이 구비하는 조작 스위치나 별도의 리모트 컨트롤러(7110)로 수행될 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)가 구비하는 조작 키(7109)에 의하여, 채널이나 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7103)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다. 또한, 리모트 컨트롤러(7110)에, 상기 리모트 컨트롤러(7110)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부(7107)를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 텔레비전 장치는 수신기나 모뎀 등을 구비한 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 7의 (B1)은 컴퓨터이며, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 7의 (B1)의 컴퓨터는, 도 7의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 7의 (B2)의 컴퓨터는, 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이고, 제 2 표시부(7210)에 표시된 입력용 표시를 손가락이나 전용 펜으로 조작함으로써 입력할 수 있다. 또한, 제 2 표시부(7210)는 입력용 표시뿐만 아니라 기타 화상을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(7203)도 터치 패널이어도 좋다. 2개의 화면이 힌지로 연결되어 있기 때문에, 수납 시나 운반 시에 화면이 손상되거나 파손되는 등의 사고의 발생도 방지할 수 있다.
도 7의 (C)는 휴대 단말기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기는 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 7의 (C)에 도시된 휴대 단말기는, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 등의 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 제 1 모드는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 제 2 모드는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 제 3 모드는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나 메일을 작성하는 경우에는, 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하여, 화면에 표시시킨 문자의 입력 조작을 수행하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 단말기 내부에 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 단말기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환하도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치함으로써, 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)을 조작함으로써 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시하는 화상 신호가 동영상 데이터이면 표시 모드, 텍스트 데이터이면 입력 모드로 전환한다.
또한, 입력 모드에서, 표시부(7402)의 광 센서로 검출되는 신호를 검지하고, 표시부(7402)의 터치 조작에 의한 입력이 일정 기간 없는 경우에는, 화면 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환하도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는, 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여 손바닥 무늬나 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 수행할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면, 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 본 실시형태에 나타내어지는 구성은, 실시형태 1 내지 실시형태 4에 나타내어진 구성과 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 구비한 발광 장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 사용함으로써 신뢰성이 높은 전자 기기를 얻을 수 있다.
도 8의 (A)는 로봇 청소기의 일례를 도시한 모식도이다.
로봇 청소기(5100)는 상면에 배치된 디스플레이(5101), 측면에 배치된 복수의 카메라(5102), 브러시(5103), 조작 버튼(5104)을 가진다. 또한, 도시되지 않았지만, 로봇 청소기(5100)의 하면에는 타이어, 흡입구 등이 구비되어 있다. 로봇 청소기(5100)는 그 외에 적외선 센서, 초음파 센서, 가속도 센서, 피에조 센서, 광 센서, 자이로 센서 등의 각종 센서를 구비한다. 또한, 로봇 청소기(5100)는 무선 통신 수단을 구비한다.
로봇 청소기(5100)는 자력으로 움직이고, 쓰레기(5120)를 검지하고, 하면에 제공된 흡입구로부터 쓰레기를 흡인할 수 있다.
또한, 로봇 청소기(5100)는 카메라(5102)가 촬영한 화상을 해석하여 벽, 가구, 또는 단차 등의 장애물의 유무를 판단할 수 있다. 또한, 화상을 해석함으로써 배선 등 브러시(5103)에 얽힐 것 같은 물체를 검지한 경우에는, 브러시(5103)의 회전을 멈출 수 있다.
디스플레이(5101)에는 배터리 잔량이나 흡인한 쓰레기의 양 등을 표시시킬 수 있다. 로봇 청소기(5100)가 주행한 경로를 디스플레이(5101)에 표시시켜도 좋다. 또한, 디스플레이(5101)를 터치 패널로 하고, 조작 버튼(5104)을 디스플레이(5101)에 제공하여도 좋다.
로봇 청소기(5100)는 스마트폰 등의 휴대 전자 기기(5140)와 통신할 수 있다. 카메라(5102)가 촬영한 화상을 휴대 전자 기기(5140)에 표시시킬 수 있다. 그러므로, 로봇 청소기(5100)의 소유자는 외출한 곳에서도 방의 상황을 알 수 있다. 또한, 디스플레이(5101)의 표시를 스마트폰 등의 휴대 전자 기기로 확인할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는 디스플레이(5101)에 사용할 수 있다.
도 8의 (B)에 도시된 로봇(2100)은 연산 장치(2110), 조도 센서(2101), 마이크로폰(2102), 상부 카메라(2103), 스피커(2104), 디스플레이(2105), 하부 카메라(2106), 장애물 센서(2107), 및 이동 기구(2108)를 가진다.
마이크로폰(2102)은 사용자의 목소리 및 환경 소리 등을 검지하는 기능을 가진다. 또한, 스피커(2104)는 음성을 출력하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 마이크로폰(2102) 및 스피커(2104)를 사용하여, 사용자와 커뮤니케이션을 할 수 있다.
디스플레이(2105)는 다양한 정보를 표시하는 기능을 가진다. 로봇(2100)은 사용자가 원하는 정보를 디스플레이(2105)에 표시할 수 있다. 디스플레이(2105)에는 터치 패널을 탑재하여도 좋다. 또한, 디스플레이(2105)는 탈착 가능한 정보 단말기이어도 좋고, 로봇(2100)의 정위치에 설치함으로써, 충전 및 데이터의 수수(授受)를 가능하게 한다.
상부 카메라(2103) 및 하부 카메라(2106)는 로봇(2100)의 주위를 촬상하는 기능을 가진다. 또한, 장애물 센서(2107)는, 이동 기구(2108)를 사용하여 로봇(2100)이 전진할 때의 진행 방향에서의 장애물의 유무를 감지할 수 있다. 로봇(2100)은 상부 카메라(2103), 하부 카메라(2106), 및 장애물 센서(2107)를 사용하여 주위의 환경을 인식하여 안전하게 이동할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 디스플레이(2105)에 사용할 수 있다.
도 8의 (C)는 고글형 디스플레이의 일례를 도시한 도면이다. 고글형 디스플레이는 예를 들어, 하우징(5000), 표시부(5001), 스피커(5003), LED 램프(5004), 접속 단자(5006), 센서(5007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(5008), 표시부(5002), 지지부(5012), 이어폰(5013) 등을 가진다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 표시부(5001) 및 제 2 표시부(5002)에 사용할 수 있다.
도 9는 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 조명 장치인 전기 스탠드에 사용한 예이다. 도 9에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서는 실시형태 4에 기재된 조명 장치를 사용하여도 좋다.
도 10은 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예를 도시한 것이다. 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 신뢰성이 높은 발광 소자이기 때문에, 신뢰성이 좋은 조명 장치로 할 수 있다. 또한 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 대면적화가 가능하기 때문에, 대면적 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 얇기 때문에, 박형화된 조명 장치로서 사용할 수 있다.
실시형태 2에 기재된 발광 소자는, 자동차의 앞유리나 대시보드에도 탑재될 수 있다. 도 11은, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 자동차의 앞유리나 대시보드에 사용하는 일 형태를 도시한 것이다. 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)에는 각각 실시형태 2에 기재된 발광 소자가 사용되어 있다.
표시 영역(5200)과 표시 영역(5201)은 자동차의 앞유리에 제공되고, 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 실시형태 2에 기재된 발광 소자는 제 1 전극과 제 2 전극을 투광성을 가지는 전극으로 제작함으로써, 반대편이 비쳐 보이는 소위 시스루 상태의 표시 장치로 할 수 있다. 시스루 상태의 표시로 하면, 자동차의 앞유리에도 시계를 가리지 않고 설치할 수 있다. 또한, 구동을 위한 트랜지스터 등을 제공하는 경우에는 유기 반도체 재료를 사용한 유기 트랜지스터나, 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터 등 투광성을 가지는 트랜지스터를 사용하면 좋다.
표시 영역(5202)은, 필러(pillar) 부분에 제공된 실시형태 2에 기재된 발광 소자를 탑재한 표시 장치이다. 표시 영역(5202)에는 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써, 필러로 차단된 시계를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5203)에 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단으로부터의 영상을 표시함으로써 차체로 차단된 시계를 보완할 수 있고, 안정성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽게 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5203)은 내비게이션 정보, 속도계나 화전계, 주행 거리, 연료계, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등을 표시함으로써, 다양한 정보를 제공할 수도 있다. 표시는 사용자의 취향에 맞추어 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5202)에도 표시할 수 있다. 또한, 표시 영역(5200) 내지 표시 영역(5203)은 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
또한 도 12의 (A), (B)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)를 도시하였다. 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(5150)는 하우징(5151), 표시 영역(5152), 및 굴곡부(5153)를 가진다. 도 12의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(5150)를 도시하였다. 도 12의 (B)에 접은 상태의 휴대 정보 단말기를 도시하였다. 휴대 정보 단말기(5150)는 큰 표시 영역(5152)을 가짐에도 불구하고, 접으면 작고 가반성이 우수하다.
표시 영역(5152)은 굴곡부(5153)에 의하여 반으로 접을 수 있다. 굴곡부(5153)는 신축 가능한 부재와 복수의 지지 부재로 구성되어 있다. 표시 영역을 접을 때는 신축 가능한 부재가 펴지고, 굴곡부(5153)는 2mm 이상, 바람직하게는 3mm 이상의 곡률 반경을 가진다.
또한, 표시 영역(5152)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 영역(5152)에 사용할 수 있다.
또한, 도 13의 (A) 내지 (C)에, 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9310)를 도시하였다. 도 13의 (A)에 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 도시하였다. 도 13의 (B)에 펼친 상태 또는 접은 상태의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 도시하였다. 도 13의 (C)에 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9310)를 도시하였다. 휴대 정보 단말기(9310)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성(一覽性)이 우수하다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)에 의하여 지지되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)가 탑재된 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한, 표시 패널(9311)은, 힌지(9313)를 이용하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써 휴대 정보 단말기(9310)를 펼친 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 접은 휴대 정보 단말기(9310)에서 표시 패널(9311)의 측면에 위치하는 표시 영역에는 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션 및 프로그램의 바로가기 등을 표시할 수 있고, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 수행할 수 있다.
(실시예 1)
<합성예 1>
본 합성예에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 7-페닐-5-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPA)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. PcgDBCPA의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 27]
용량 200mL의 3구 플라스크에 5-브로모-7-페닐다이벤조[c,g]카바졸 2.3g(5.5mmol), 4-(10-페닐-9-안트릴)페닐보론산 2.5g(6.7mmol), S-phos 0.63g(1.5mmol), 인산 삼포타슘 2.9g(14mmol), 톨루엔 55mL를 넣었다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하여 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.33g(0.57mmol)을 첨가하고, 질소 기류하 80℃에서 7시간 동안 교반한 후, 100℃에서 13시간 동안 교반하고 130℃에서 23시간 동안 환류하였다. 환류를 한 후, 석출한 고체를 흡인 여과에 의하여 여과 분별하였다. 얻어진 여과액의 수성층과 유기층을 분리하고 수성층을 톨루엔으로 추출하고 추출 용액을 유기층에 첨가하였다. 상기 유기층을 포화 탄산 수소 소듐 수용액과 포화 식염수로 세정하고 황산 마그네슘으로 건조하였다. 이 혼합물을 자연 여과하고 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥세인=1:3)로 2번 정제하고, 또한 메탄올로 세정하고, 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 2.5g, 수율 68%로 얻었다. 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 28]
Figure 112020054360868-pct00028
얻어진 담황색 분말 2.5g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 2.8Pa, 아르곤 유량 15mL/min의 조건에서, 340℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 담황색 분말을 2.2g, 회수율 87%로 얻었다.
또한, 얻어진 화합물의 1H NMR 차트를 도 14에 도시하였고, 수치 데이터를 이하에 나타낸다. 이 결과, 본 합성예에 의하여 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체인 PcgDBCPA가 얻어진 것을 알았다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.34-7.7.44(m, 4H), 7.50-7.90(m, 25H), 8.08(d, J=8.4Hz, 1H), 8.33(d, J=7.5Hz, 1H), 9.33(d, J=8.4Hz, 1H), 9.39(d, J=8.7Hz, 1H)
PcgDBCPA의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 15의 (A)에 도시하였다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 15의 (B)에 도시하였다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 용액의 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 톨루엔의 흡수 스펙트럼을 PcgDBCPA의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼으로부터 뺌으로써 도 15의 (A)에 도시한 PcgDBCPA 용액의 흡수 스펙트럼을 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 15의 (A)에 따르면 PcgDBCPA의 톨루엔 용액은 399nm, 377nm, 359nm, 310nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 430nm(여기 파장 378nm) 부근에 확인되었다. 또한, 도 15의 (B)로부터 PcgDBCPA의 박막은 403nm, 379nm, 361nm, 314nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 453nm 부근(여기 파장 380nm)에 확인되었다. 또한, PcgDBCPA는 청색으로 발광하는 것을 확인하였다. 이상의 결과로부터 본 발명의 일 형태의 화합물은 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서도 이용할 수 있다는 것을 알았다.
또한, PcgDBCPA의 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고, 형태의 변화가 작은 양호한 막질인 것을 알았다.
PcgDBCPA의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법을 이하에 나타낸다.
측정 장치로서는 전기 화학 애널라이저(BAS Inc. 제조, 형식 번호: ALS 모델 600A 또는 600C)를 사용하였다. CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 다이메틸폼아마이드(DMF)(Sigma-Aldrich Inc. 제조, 99.8%, 카탈로그 번호; 22705-6)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-뷰틸암모늄(n-Bu4NClO4)(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. 제조, 카탈로그 번호; T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 용해시키고, 또한 측정 대상을 2mmol/L의 농도가 되도록 용해시켜 조제하였다. 또한 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, PTE 백금 전극)을 사용하고, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS Inc. 제조, VC-3용 Pt 카운터 전극(5cm))을 사용하고, 참조 전극으로서는 Ag/Ag+ 전극(BAS Inc. 제조, RE7 비수용매계 참조 전극)을 사용하였다. 또한, 측정은 실온(20℃ 이상 25℃ 이하)에서 수행하였다. 또한 CV 측정 시의 스캔 속도는 0.1V/sec로 통일하고, 참조 전극에 대한 산화 전위 Ea[V] 및 환원 전위 Ec[V]를 측정하였다. Ea는 산화-환원파의 중간 전위로 하고, Ec는 환원-산화파의 중간 전위로 하였다. 여기서, 본 실시예에서 사용하는 참조 전극의 진공 준위에 대한 퍼텐셜 에너지는 -4.94[eV]인 것이 알려져 있기 때문에, HOMO 준위[eV]=-4.94-Ea, LUMO 준위[eV]=-4.94-Ec라는 수학식으로 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 각각 구할 수 있다.
또한, CV 측정을 100번 반복적으로 수행하고, 100번째 사이클의 측정에서의 산화-환원파와, 첫 번째 사이클의 산화-환원파를 비교하여 화합물의 전기적 안정성을 조사하였다.
이 결과, PcgDBCPA의 산화 전위 Ea[V]의 측정에서 HOMO 준위는 -5.67eV인 것을 알았다. 한편, 환원 전위 Ec[V]의 측정에서 LUMO 준위는 -2.71eV인 것을 알았다.
(실시예 2)
<합성예 2>
본 합성예에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 7-페닐-5-[4-(9-페난트릴)페닐]다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPPn)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. PcgDBCPPn의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 29]
용량 100mL의 3구 플라스크에 트라이플루오로메테인설폰산(7-페닐다이벤조[c,g]카바졸-5-일) 2.0g(4.0mmol), 4-(9-페난트릴)페닐보론산 1.5g(4.9mmol), S-phos 0.65g(1.6mmol), 인산 삼포타슘 1.9g(9.0mmol), 톨루엔 40mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하여 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 비스(다이벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.38g(0.66mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 21시간 동안 교반하고, 120℃에서 56시간 동안 교반하였다. 교반 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하고, 수성층과 유기층을 분리하고 나서 수성층을 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합치고 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하여 여과액을 농축함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥세인=1:3)로 2번 정제하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 톨루엔을 사용하여 재결정한 결과, 담황색 분말을 수량 1.1g, 수율 47%로 얻었다. 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 30]
Figure 112020054360868-pct00030
얻어진 담황색 분말 1.1g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 3.1Pa, 아르곤 유량 5.0mL/min의 조건에서, 300℃에서 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 담황색 분말을 1.0g, 회수율 95%로 얻었다.
또한, 얻어진 화합물의 1H NMR 차트를 도 16에 도시하였고, 수치 데이터를 이하에 나타낸다. 이 결과, 본 합성예에 의하여 본 발명의 일 형태의 다이벤조[c,g]카바졸 유도체인 PcgDBCPPn이 얻어진 것을 알았다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ=7.53-7.80(m, 20H), 7.88(d, J=9.0Hz, 1H), 7.94(d, J=7.2Hz, 1H), 8.09(t, J=8.4Hz, 2H), 8.25(d, J=8.4Hz, 1H), 8.76(d, J=8.4Hz, 1H), 8.82(d, J=8.7Hz, 1H), 9.31(d, J=8.7Hz, 1H), 9.36(d, J=8.4Hz, 1H)
PcgDBCPPn의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 17의 (A)에 도시하였다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 17의 (B)에 도시하였다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 제작하였다. 용액의 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 톨루엔의 흡수 스펙트럼을 PcgDBCPPn의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼으로부터 뺌으로써 도 17의 (A)에 도시한 PcgDBCPPn 용액의 흡수 스펙트럼을 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 17로부터 PcgDBCPPn의 톨루엔 용액은 375nm, 359nm, 312nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 426nm(여기 파장 376nm) 부근에 확인되었다. 또한, 도 17로부터 PcgDBCPPn의 박막은 380nm, 365nm, 315nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 445nm 부근(여기 파장 365nm)에 확인되었다. PcgDBCPPn은 청색으로 발광하는 것을 확인하였다. 본 발명의 일 형태의 화합물은 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서도 이용할 수 있다.
또한, PcgDBCPPn의 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고, 형태의 변화가 작은 양호한 막질인 것을 알았다.
PcgDBCPPn의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법에 대해서는 실시예 1에서 기재한 방법과 마찬가지이므로 기재를 생략한다. 실시예 1을 참조하기 바란다.
이 결과, PcgDBCPPn의 산화 전위 Ea[V]의 측정에서 HOMO 준위는 -5.67eV인 것을 알았다. 한편, 환원 전위 Ec[V]의 측정에서 LUMO 준위는 -2.43eV인 것을 알았다. 또한, 산화-환원파의 반복 측정에서 첫 번째 사이클과 100번째 사이클 후의 파형을 비교한 결과, Ea 측정에서는 86%, Ec 측정에서는 96%의 피크 강도를 유지한 것으로 PcgDBCPPn은 산화 및 환원에 대한 내성이 매우 양호하다는 것이 확인되었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 실시형태 2에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자 1 및 발광 소자 2와 비교 발광 소자 1에 대하여 설명한다. 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 31]
Figure 112020054360868-pct00031
(발광 소자 1의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 2mmХ2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭(放冷)하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법으로, 상기 구조식(i)으로 나타내어지는 2,3,6,7,10,11-헥사사이아노-1,4,5,8,9,12-헥사아자트라이페닐렌(약칭: HAT-CN)을 5nm 증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 상기 구조식(ii)으로 나타내어지는 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB)을 10nm의 막 두께가 되도록 증착하여 제 1 정공 수송층(112-1)을 형성하고, 제 1 정공 수송층(112-1) 위에 상기 구조식(iii)으로 나타내어지는 4-(2-나프틸)-4',4"-다이페닐트라이페닐아민(약칭: BBAβNB)을 막 두께 10nm가 되도록 증착하여 제 2 정공 수송층(112-2)을 형성하고, 제 2 정공 수송층(112-2) 위에 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 7-페닐-5-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPA)을 10nm의 막 두께가 되도록 증착하여 제 3 정공 수송층(112-3)을 형성하였다.
이어서, 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)과 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비 1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)이 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, cgDBCzPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
(발광 소자 2의 제작 방법)
발광 소자 2는 발광 소자 1에서의 제 3 정공 수송층(112-3)에서 사용되는 PcgDBCPA를 상기 구조식(v)으로 나타내어지는 7-페닐-5-[4-(9-페난트릴)페닐]다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPPn)로 바꾼 것 외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
(비교 발광 소자 1의 제작 방법)
비교 발광 소자 1은 발광 소자 1에서의 제 3 정공 수송층(112-3)에서 사용되는 PcgDBCPA를 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)로 바꾼 것 외에는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure 112020054360868-pct00032
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성을 도 18에 도시하고, 전류 효율-휘도 특성을 도 19에 도시하고, 휘도-전압 특성을 도 20에 도시하고, 전류-전압 특성을 도 21에 도시하고, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 22에 도시하였고, 발광 스펙트럼을 도 23에 도시하였다. 또한, 각 발광 소자의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 2에 나타내었다.
Figure 112020054360868-pct00033
도 18 내지 도 23 및 표 2로부터, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 구동 전압이나 발광 효율 등의 특성이 양호한 청색 발광 소자인 것을 알았다.
또한 전류 밀도 50mA/cm2에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타내는 그래프를 도 24에 도시하였다. 도 24에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 1 및 발광 소자 2는 구동 시간의 축적에 따른 휘도 저하가 작고, 수명이 양호한 발광 소자인 것을 알았다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 실시형태 2에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자 3과 비교 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 3에 대하여 설명한다. 발광 소자 3, 비교 발광 소자 2 및 비교 발광 소자 3에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 32]
Figure 112020054360868-pct00034
(발광 소자 3의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 2mmХ2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법으로 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCzPA:산화 몰리브데넘)이 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCzPA를 막 두께 30nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
이어서, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 7-페닐-5-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPA)과 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비 1:0.05(=PcgDBCPA:1,6mMemFLPAPrn)가 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에, PcgDBCPA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(ix)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 3을 제작하였다.
(비교 발광 소자 2의 제작 방법)
비교 발광 소자 2는 발광 소자 3에서의 발광층(113) 및 전자 수송층(114)에서 사용된 PcgDBCPA를 상기 구조식(vii)으로 나타내어지는 7-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: cgDBCzPA)로 바꾸고, 발광층에서의 cgDBCzPA와 1,6mMemFLPAPrn의 중량비를 1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)으로 한 것 외에는 발광 소자 3과 마찬가지로 제작하였다.
(비교 발광 소자 3의 제작 방법)
비교 발광 소자 3은 발광 소자 3에서의 발광층(113) 및 전자 수송층(114)에서 사용된 PcgDBCPA를 PCzPA로 바꾸고, 발광층에서의 PCzPA와 1,6mMemFLPAPrn의 중량비를 1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)으로 한 것 외는 발광 소자 3과 마찬가지로 제작하였다.
발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure 112020054360868-pct00035
발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열처리)을 수행한 후, 이들 발광 소자의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 3, 비교 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성을 도 25에 도시하였고, 전류 효율-휘도 특성을 도 26에 도시하였고, 휘도-전압 특성을 도 27에 도시하였고, 전류-전압 특성을 도 28에 도시하였고, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 29에 도시하였고, 발광 스펙트럼을 도 30에 도시하였다. 또한, 각 발광 소자의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 4에 나타내었다.
Figure 112020054360868-pct00036
도 25 내지 도 30 및 표 4로부터 본 발명의 일 형태인 발광 소자 3은 구동 전압이나 발광 효율 등의 특성이 양호한 청색 발광 소자인 것을 알았다.
(실시예 5)
<합성예 3>
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 7-페닐-5-(10-페닐-9-안트릴)다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPhA)의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. PcgDBCPhA의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 33]
용량 100mL의 3구 플라스크에 5-브로모-7-페닐다이벤조[c,g]카바졸 1.3g(3.0mmol), 10-페닐안트라센-9-보론산 1.8g(6.0mmol), 트리스(2-메틸페닐)포스핀 0.60g(2.0mmol), 탄산 포타슘 0.88g(6.4mmol), 톨루엔 30mL, 에탄올 3mL, 물 3mL을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하여 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 0.21g(0.93mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 35시간 동안 교반하였다. 교반 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고 수성층을 톨루엔으로 추출하고 수성층과 유기층을 분리하였다. 얻어진 유기층을 포화 식염수로 세정하고 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥세인=1:4)와 고속 액체 크로마토그래피(클로로폼)로 정제하였다. 얻어진 고체를 아세트산 에틸에 의하여 세정한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 0.86g, 수율 48%로 얻었다. 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 34]
Figure 112020054360868-pct00038
얻어진 백색 분말 0.85g을 트레인 서블리메이션법으로 승화 정제하였다. 승화 정제는 압력 4.2Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건에서, 360℃에서 17시간 동안 가열한 후, 370℃에서 4시간 동안 가열하여 수행하였다. 승화 정제 후, 담황색 분말을 0.70g, 회수율 82%로 얻었다.
얻어진 화합물의 1H NMR 차트를 도 31의 (A), (B)에 도시하였고, 수치 데이터를 이하에 나타내었다. 또한, 도 31의 (B)는 도 31의 (A)에서의 7ppm 내지 9.5ppm의 범위를 확대하여 나타낸 그래프이다. 이 결과, 본 합성예에 의하여 본 발명의 일 형태의 유기 화합물인 PcgDBCPhA가 얻어진 것을 알았다.
1H NMR(DMSO-d6,300MHz):δ=7.19(d, J=7.8Hz, 1H), 7.29-7.87(m, 24H), 8.07(d, J=8.7Hz, 1H), 8.22(d, J=7.8Hz, 1H), 9.28(d, J=8.4Hz, 1H), 9.34(d, J=8.7Hz, 1H).
다음으로, PcgDBCPhA의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 32에 도시하였다. 또한, 박막의 흡수 스펙트럼과 발광 스펙트럼을 도 33에 도시하였다. 고체 박막은 석영 기판 위에 진공 증착법으로 작성하였다. 용액의 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 톨루엔만을 석영 셀에 넣고 측정한 톨루엔의 흡수 스펙트럼을 PcgDBCPhA의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼으로부터 뺌으로써, 도 32에 도시한 PcgDBCPhA 용액의 흡수 스펙트럼을 얻었다. 또한 박막의 흡수 스펙트럼의 측정에는 분광 광도계(Hitachi High-Technologies Corporation 제조, 분광 광도계 U4100)를 사용하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는, 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하였다.
도 32로부터 PcgDBCPhA의 톨루엔 용액은 398nm, 377nm, 358nm, 308nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 452nm(여기 파장 398nm) 부근에 확인되었다. 또한, 도 33으로부터 PcgDBCPhA의 박막은 402nm, 381nm, 362nm, 342nm, 310nm 부근에 흡수 피크가 확인되고, 발광 파장의 피크는 468nm 부근(여기 파장 380nm)에 확인되었다. PcgDBCPhA는 청색으로 발광하는 것을 확인하였다. 본 발명의 일 형태의 화합물은 발광 물질이나 가시 영역의 형광 발광 물질의 호스트로서도 이용할 수 있다.
또한, PcgDBCPhA의 박막은 대기하에서도 응집되기 어렵고, 형태의 변화가 작은 양호한 막질인 것을 알았다.
PcgDBCPhA의 HOMO 준위 및 LUMO 준위를 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정을 바탕으로 산출하였다. 산출 방법에 대해서는 실시예 1에서 기재한 방법과 마찬가지이므로 기재를 생략한다. 실시예 1을 참조하기 바란다.
이 결과, PcgDBCPhA의 산화 전위 Ea[V]의 측정에서 HOMO 준위는 -5.70eV인 것을 알았다. 한편, 환원 전위 Ec[V]의 측정에서 LUMO 준위는 -2.73eV인 것을 알았다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 실시형태 2에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자 4에 대하여 설명한다. 발광 소자 4에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 35]
Figure 112020054360868-pct00039
(발광 소자 4의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 2mmХ2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법으로 상기 구조식(xi)으로 나타내어지는 3-[4-(9-페난트릴)-페닐]-9-페닐-9H-카바졸(약칭: PCPPn)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCPPn:산화 몰리브데넘)이 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCPPn을 막 두께가 30nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(xii)으로 나타내어지는 7-페닐-5-(10-페닐-9-안트릴)-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPhA)을 25nm 증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께가 25nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 4를 제작하였다.
발광 소자 4의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure 112020054360868-pct00040
발광 소자 4를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열처리)을 수행한 후, 이 발광 소자의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 4의 휘도-전류 밀도 특성을 도 34에 도시하였고, 전류 효율-휘도 특성을 도 35에 도시하였고, 휘도-전압 특성을 도 36에 도시하였고, 전류-전압 특성을 도 37에 도시하였고, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 38에 도시하였고, 발광 스펙트럼을 도 39에 도시하였고, 과도 EL 특성을 도 40에 도시하였다. 또한 각 발광 소자의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 6에 나타낸다.
Figure 112020054360868-pct00041
도 34 내지 도 40 및 표 6으로부터 본 발명의 일 형태인 발광 소자 4는 특성이 양호한 청색 발광 소자인 것을 알았다. 또한, 도 40으로부터 발광 소자 4는 EL 발광에서의 지연 형광 성분의 비율이 23.9%로 매우 큰 것을 알았다.
(실시예 7)
본 실시예에서는 실시형태 2에서 설명한 본 발명의 일 형태의 발광 소자 5에 대하여 설명한다. 발광 소자 5에서 사용한 유기 화합물의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 36]
Figure 112020054360868-pct00042
(발광 소자 5의 제작 방법)
우선, 유리 기판 위에 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하고, 제 1 전극(101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 70nm로 하고, 전극 면적은 2mmХ2mm로 하였다.
다음으로, 기판 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서 기판 표면을 물로 세정하고 200℃에서 1시간 동안 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 동안 수행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에서 170℃에서 30분 동안 진공 소성한 후, 기판을 30분 정도 방랭하였다.
다음으로, 제 1 전극(101)이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제 1 전극(101)이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 제공된 기판 홀더에 고정하고, 제 1 전극(101) 위에, 저항 가열을 사용한 증착법으로, 상기 구조식(x)으로 나타내어지는 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)과 산화 몰리브데넘(VI)을 중량비 4:2(=PCzPA:산화 몰리브데넘)가 되도록 10nm 공증착하여 정공 주입층(111)을 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(111) 위에 PCzPA를 막 두께 30nm가 되도록 증착하여 정공 수송층(112)을 형성하였다.
다음으로, 상기 구조식(xii)으로 나타내어지는 7-페닐-5-(10-페닐-9-안트릴)-7H-다이벤조[c,g]카바졸(약칭: PcgDBCPhA)과 상기 구조식(viii)으로 나타내어지는 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn)을 중량비 1:0.05(=PcgDBCPhA:1,6mMemFLPAPrn)가 되도록 25nm 공증착하여 발광층(113)을 형성하였다.
그 후, 발광층(113) 위에 PcgDBCPhA를 막 두께 10nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(xiii)으로 나타내어지는 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 증착하여 전자 수송층(114)을 형성하였다.
전자 수송층(114)을 형성한 후, 플루오린화 리튬(LiF)을 막 두께 1nm가 되도록 증착하여 전자 주입층(115)을 형성하고, 이어서 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 제 2 전극(102)을 형성하여, 본 실시예의 발광 소자 5를 제작하였다.
발광 소자 5의 소자 구조를 이하의 표에 정리하였다.
Figure 112020054360868-pct00043
발광 소자 5를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 대기에 노출되지 않도록 유리 기판으로 밀봉하는 작업(실재를 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 UV 처리 및 80℃에서 1시간 동안 열처리)을 수행한 후, 이 발광 소자의 초기 특성 및 신뢰성을 측정하였다. 또한, 측정은 실온에서 수행하였다.
발광 소자 5의 휘도-전류 밀도 특성을 도 41에 도시하였고, 전류 효율-휘도 특성을 도 42에 도시하였고, 휘도-전압 특성을 도 43에 도시하였고, 전류-전압 특성을 도 44에 도시하였고, 외부 양자 효율-휘도 특성을 도 45에 도시하였고, 발광 스펙트럼을 도 46에 도시하였다. 또한, 각 발광 소자의 1000cd/m2 부근에서의 주요 특성을 표 8에 나타내었다.
Figure 112020054360868-pct00044
도 41 내지 도 46 및 표 8로부터 본 발명의 일 형태인 발광 소자 5는 특성이 양호한 청색 발광 소자인 것을 알았다.
101: 제 1 전극, 102: 제 2 전극, 103: EL층, 111: 정공 주입층, 112: 정공 수송층, 112-1: 제 1 정공 수송층, 112-2: 제 2 정공 수송층, 112-3: 제 3 정공 수송층, 113: 발광층, 114: 전자 수송층, 115: 전자 주입층, 116: 전하 발생층, 117: P형층, 118: 전자 릴레이층, 119: 전자 주입 버퍼층, 400: 기판, 401: 제 1 전극, 403: EL층, 404: 제 2 전극, 405: 실재, 406: 실재, 407: 밀봉 기판, 412: 패드, 420: IC칩, 501: 양극, 502: 음극, 511: 제 1 발광 유닛, 512: 제 2 발광 유닛, 513: 전하 발생층, 601: 구동 회로부(소스선 구동 회로), 602: 화소부, 603: 구동 회로부(게이트선 구동 회로), 604: 밀봉 기판, 605: 실재, 607: 공간, 608: 배선, 609: FPC(Flexible Printed Circuit), 610: 소자 기판, 611: 스위칭용 FET, 612: 전류 제어용 FET, 613: 제 1 전극, 614: 절연물, 616: EL층, 617: 제 2 전극, 618: 발광 소자, 951: 기판, 952: 전극, 953: 절연층, 954: 격벽층, 955: EL층, 956: 전극, 1001: 기판, 1002: 하지 절연막, 1003: 게이트 절연막, 1006: 게이트 전극, 1007: 게이트 전극, 1008: 게이트 전극, 1020: 제 1 층간 절연막, 1021: 제 2 층간 절연막, 1022: 전극, 1024W: 제 1 전극, 1024R: 제 1 전극, 1024G: 제 1 전극, 1024B: 제 1 전극, 1025: 격벽, 1028: EL층, 1029: 제 2 전극, 1031: 밀봉 기판, 1032: 실재, 1033: 투명한 기재, 1034R: 적색의 착색층, 1034G: 녹색의 착색층, 1034B: 청색의 착색층, 1035: 블랙 매트릭스, 1036: 오버코트층, 1037: 제 3 층간 절연막, 1040: 화소부, 1041: 구동 회로부, 1042: 주변부, 2001: 하우징, 2002: 광원, 2100: 로봇, 2110: 연산 장치, 2101: 조도 센서, 2102: 마이크로폰, 2103: 상부 카메라, 2104: 스피커, 2105: 디스플레이, 2106: 하부 카메라, 2107: 장애물 센서, 2108: 이동 기구, 3001: 조명 장치, 5000: 하우징, 5001: 표시부, 5002: 제 2 표시부, 5003: 스피커, 5004: LED 램프, 5006: 접속 단자, 5007: 센서, 5008: 마이크로폰, 5012: 지지부, 5013: 이어폰, 5100: 로봇 청소기, 5101: 디스플레이, 5102: 카메라, 5103: 브러시, 5104: 조작 버튼, 5150: 휴대 정보 단말기, 5151: 하우징, 5152: 표시 영역, 5153: 굴곡부, 5120: 먼지, 5200: 표시 영역, 5201: 표시 영역, 5202: 표시 영역, 5203: 표시 영역, 7101: 하우징, 7103: 표시부, 7105: 스탠드, 7107: 표시부, 7109: 조작키, 7110: 리모트 컨트롤러, 7201: 본체, 7202: 하우징, 7203: 표시부, 7204: 키보드, 7205: 외부 접속 포트, 7206: 포인팅 디바이스, 7210: 제 2 표시부, 7401: 하우징, 7402: 표시부, 7403: 조작 버튼, 7404: 외부 접속 포트, 7405: 스피커, 7406: 마이크로폰, 9310: 휴대 정보 단말기, 9311: 표시 패널, 9313: 힌지, 9315: 하우징

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 일반식(G2)으로 나타내어지는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체로서,

    Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고;
    Ar3은 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기 중 어느 하나를 나타내고;
    Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 이상 60 이하이며;
    R11 및 R13 내지 R22는 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타내며;
    Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  5. 삭제
  6. 일반식(G3)으로 나타내어지는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체로서,

    Ar2는 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 25인 치환 또는 비치환된 아릴렌기를 나타내고;
    Ar3은 치환 또는 비치환된 안트릴기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 및 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌일기 중 어느 하나를 나타내고;
    n은 1 내지 3의 정수를 나타내고;
    Ar2와 Ar3에 포함되는 탄소의 총수는 14 이상 60 이하이고;
    R11 및 R13 내지 R22는 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 탄소수 3 내지 6의 사이클로알킬기, 및 탄소수 6 내지 13의 치환 또는 비치환된 아릴기 중 어느 것을 나타내며;
    Ar1은 고리를 형성하는 탄소의 개수가 6 내지 13인 치환 또는 비치환된 아릴기를 나타내는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  7. 제 6 항에 있어서, n이 1인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  8. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, Ar2가 치환 또는 비치환된 페닐렌기인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  9. 제 8 항에 있어서, Ar3이 페닐기를 치환기로서 가지는 안트릴기인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  10. 제 8 항에 있어서, Ar3이 페난트릴기인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  11. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, Ar1이 치환 또는 비치환된 페닐기인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  12. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서, R11 및 R13 내지 R22가 각각 수소인, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  13. 구조식(100)으로 나타내어지는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  14. 구조식(101)으로 나타내어지는, 다이벤조[c,g]카바졸 유도체.
  15. 발광 소자용 재료로서,
    제 4 항, 제 6 항, 제 13 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 포함하는, 발광 소자용 재료.
  16. 발광 소자로서,
    제 4 항, 제 6 항, 제 13 항 및 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 다이벤조[c,g]카바졸 유도체를 포함하는, 발광 소자.
  17. 전자 기기로서,
    제 16 항에 기재된 발광 소자와,
    센서, 조작 버튼, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기.
  18. 발광 장치로서,
    제 16 항에 기재된 발광 소자와,
    트랜지스터 및 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 발광 장치.
  19. 조명 장치로서,
    제 18 항에 기재된 발광 장치와,
    하우징을 포함하는, 조명 장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190140233A (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 엘지디스플레이 주식회사 유기발광 화합물 및 이를 포함하는 유기발광소자
KR102635505B1 (ko) * 2022-02-16 2024-02-07 연세대학교 산학협력단 3차원 구조 기반의 신축성 디스플레이 및 그 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013100341A (ja) 2011-07-22 2013-05-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 化合物
KR101535606B1 (ko) * 2015-01-29 2015-07-09 덕산네오룩스 주식회사 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101603070B1 (ko) 2009-03-31 2016-03-14 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 신규한 유기 발광 화합물 및 이를 채용하고 있는 유기 전계발광 소자
US8841655B2 (en) 2009-11-27 2014-09-23 Sharp Kabushiki Kaisha Organic electroluminescence element, manufacturing method thereof, and organic electroluminescence display device
KR102066437B1 (ko) * 2013-07-02 2020-01-15 덕산네오룩스 주식회사 광효율 개선층을 포함하는 유기전기소자 및 이를 포함하는 전자 장치
WO2015178731A1 (en) 2014-05-23 2015-11-26 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. An organic electroluminescent compound and an organic electroluminescent device comprising the same
KR101884173B1 (ko) 2014-05-23 2018-08-02 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 소자
KR102648475B1 (ko) * 2014-09-26 2024-03-19 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 유기 전계 발광 화합물, 및 이를 포함하는 유기 전계 발광 재료 및 유기 전계 발광 소자
WO2016048109A1 (en) 2014-09-26 2016-03-31 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Organic electroluminescent compound, and organic electroluminescent material and organic electroluminescent device comprising the same
CN107056737B (zh) * 2016-04-25 2020-04-21 中节能万润股份有限公司 一种含有二甲基蒽结构的光电材料及其应用
CN107602467A (zh) * 2017-09-18 2018-01-19 长春海谱润斯科技有限公司 一种含蒽类化合物及其合成方法和有机电致发光器件
CN107698487A (zh) * 2017-10-09 2018-02-16 长春海谱润斯科技有限公司 一种二苯并咔唑类稠环化合物及其有机电致发光器件
CN107652221A (zh) * 2017-10-23 2018-02-02 长春海谱润斯科技有限公司 一种含有苯并咔唑结构的衍生物及其制备方法和有机电致发光器件
CN107721903A (zh) * 2017-11-13 2018-02-23 长春海谱润斯科技有限公司 一种有机电致发光材料及其有机发光器件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013100341A (ja) 2011-07-22 2013-05-23 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 化合物
KR101535606B1 (ko) * 2015-01-29 2015-07-09 덕산네오룩스 주식회사 유기전기 소자용 화합물, 이를 이용한 유기전기소자 및 그 전자 장치

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