KR20110073326A - 복소환 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 재료로서 사용할 수 있는 신규 복수환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 전자 수송성이 높은 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 전류 효율이 높은 발광 소자, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하의 화학식 1 및 화확식 5로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물을 제공한다. 또한, 이하의 화학식 1 및 화학식 5로 나타내는 복소환 화합물을 사용하여 형성된 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공한다. 화학식 1 및 화학식 5로 나타내는 복소환 화합물을 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
이하의 화학식 1 및 화확식 5로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물을 제공한다. 또한, 이하의 화학식 1 및 화학식 5로 나타내는 복소환 화합물을 사용하여 형성된 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공한다. 화학식 1 및 화학식 5로 나타내는 복소환 화합물을 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치에 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 복소환(複素環) 화합물에 관한 것이다. 또한, 상기 복소환 화합물을 사용한 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
근년에 들어, 일렉트로루미네선스(EL: Electroluminescence)를 사용한 발광소자의 연구 개발이 활발히 행해지고 있다. 이들 발광 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극간에 발광 물질을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써, 발광 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 소자는 자기 발광형이기 때문에, 액정 디스플레이와 비교하여 화소의 시인성(視認性)이 높고, 백 라이트가 불필요하다는 등의 이점(利點)이 있어, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다고 생각되고 있다. 또한, 이와 같은 발광 소자는, 박형 경량으로 제작할 수 있는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠른 것도 특징의 하나이다.
그리고, 이들의 발광 소자는 막 상태로 형성할 수 있기 때문에, 발광을 면 상태로 얻을 수 있다. 따라서, 대면적의 소자를 형성할 수 있다. 이것은, 백열 전구나 LED로 대표되는 점 광원, 또는 형광등으로 대표되는 선 광원에서 얻기 어려운 특성이기 때문에, 조명 등에 응용할 수 있는 면 광원으로서의 이용 가치도 높다.
그 일렉트로루미네선스를 사용한 발광 소자는 발광 물질이 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라 크게 나눌 수 있지만, 발광 물질에 유기 화합물을 사용하는 경우, 발광 소자에 전압을 인가함으로써, 한 쌍의 전극으로부터 전자 및 정공이 각각 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층에 주입되어 전류가 흐른다. 그리고, 이들 캐리어(전자 및 정공)가 재결합함으로써, 발광성 유기 화합물이 여기 상태로 되고, 그 여기 상태로부터 기저 상태로 복귀할 때 발광한다.
유기 화합물이 형성하는 여기 상태의 종류로서는, 일중항 여기 상태와 삼중항 여기 상태가 있고, 일중항 여기 상태(S*)로부터의 발광이 형광이라 불리고, 삼중항 여기 상태(T*)로부터의 발광이 인광이라 불리고 있다. 또한, 발광 소자에 있어서의 통계학적 생성비율은 S*:T*=1:3인 것으로 생각된다.
일중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이후, 형광성 화합물이라고 부른다)에서, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)은 실온에서 관측되지 않으며, 일중항 여기 상태로부터의 발광(형광)만이 관측된다. 따라서, 형광성 화합물을 사용하는 발광 소자에서 내부 양자 효율(주입한 캐리어에 대해서 발생하는 포톤의 비율)의 이론적 한계는, S*:T*=1:3인 것을 근거로 하여 25%가 된다.
한편, 삼중항 여기 상태를 발광으로 변환하는 화합물(이하, 인광성 화합물이라고 부른다)을 사용하면, 삼중항 여기 상태로부터의 발광(인광)이 관측된다. 또한, 인광성 화합물은 항간(項間)교차(일중항 여기 상태로부터 삼중항 여기 상태로 이행되는 상태)가 일어나기 쉽기 때문에, 내부 양자 효율은 75% 내지 100%까지 이론상은 가능하게 된다. 즉, 형광성 화합물과 비교하여 3배 내지 4배의 발광 효율이 가능하게 된다. 이러한 이유로, 고효율 발광 소자를 실현하기 위해서, 인광성 화합물을 사용한 발광 소자의 개발이 활발하게 행해지고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).
상술한 인광성 화합물을 사용하여 발광 소자의 발광층을 형성하는 경우, 인광성 화합물의 농도 소광(消光)이나 삼중항-삼중항 소멸에 의한 소광을 억제하기 위해서, 다른 화합물로 이루어지는 매트릭스 중에 상기 인광성 화합물이 분산되도록 하여 형성하는 경우가 많다. 이 때, 매트릭스가 되는 화합물은 호스트 재료, 인광성 화합물과 같이 매트릭스 중에 분산되는 화합물은 게스트 재료라고 불린다.
인광성 화합물을 게스트 재료로 하는 경우, 호스트 재료에 필요하게 되는 성질은, 상기 인광성 화합물보다 큰 삼중항 여기 에너지(기저 상태와 삼중항 여기 상태의 에너지 차이)를 갖는 것이다.
또한, 일중항 여기 에너지(기저 상태와 일중항 여기 상태의 에너지 차이)는 삼중항 여기 에너지보다 크기 때문에, 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질은 큰 일중항 여기 에너지도 갖는다. 따라서, 상술한 바와 같은 큰 삼중항 여기 에너지를 갖는 물질은, 형광성 화합물을 발광 물질로서 사용한 발광 소자에 있어서도 유익하다.
또한, 저소비 전력의 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 실현하기 위해서, 전류 효율이 높은 발광 소자가 요구된다.
본 발명의 일 형태는, 발광 소자에 있어서 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 전자 수송성이 높은 신규 복소환 화합물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 이 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 1에서 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 1 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R11 내지 R14, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 2로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
화학식 2
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는, 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 2로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 2
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37 중, 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 3으로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 3 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R41 내지 R43은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R41 내지 R43 중, 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 4로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 4 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 5로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 5 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R51 내지 R54, R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 6으로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 6 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R61 내지 R64, R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 6으로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 6
화학식 6 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R61 내지 R64는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고, R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
상술한 화학식 1 내지 화학식 6으로 나타내는 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 발광 소자나 유기 트랜지스터 등의 유기 디바이스의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태는, 상술한 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용함으로써, 높은 전류 효율을 얻을 수 있다. 특히, 가시광 영역의 형광의 발광 물질, 및 적색부터 녹색까지의 인광의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있고, 또한, 높은 전류 효율의 발광 소자를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태는, 상술한 복소환 화합물과, 발광 물질을 포함하는 발광층을 갖는 발광 소자이다.
또한, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 높은 전자 수송성을 나타내기 때문에, 발광 소자에 있어서의 전자 수송층의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태는, 한 쌍의 전극간에 적어도 발광층과 전자 수송층을 갖고, 전자 수송층에 상술한 복소환 화합물을 포함하는 발광 소자이다.
또한, 이와 같이 얻어진 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 구동 전압이 낮고, 전류 효율이 높기 때문에, 이 발광 소자를 사용한 발광 장치(화상 표시 디바이스)는 저소비 전력을 실현할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 형태는, 상술한 발광 소자를 사용한 발광 장치이다. 또한, 그 발광 장치를 사용한 전자 기기 및 조명 장치도 본 발명의 일 형태에 포함한다.
또한, 본 명세서 중에 있어서의 발광 장치란, 발광 소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, 발광 소자에 커넥터, 예를 들어, 이방(異方) 도전성 필름 또는 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프, 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 선단에 프린트 배선판이 형성된 모듈, 또는 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함한다. 또한, 조명 기구 등에 사용되는 발광 장치도 포함한다.
본 발명의 일 형태는, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 사용할 수 있는 신규 복소환 화합물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 높은 전자 수송성을 나타내는 신규 복소환 화합물을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태는, 이 발광 소자를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 형태의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 형태의 액정 표시 장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 형태의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 형태의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 11a 및 도 11b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 14a 및 도 14b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 16a 및 도 16b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 17a 및 도 17b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 18a 및 도 18b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 19a 및 도 19b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 20a 및 도 20b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 21a 및 도 21b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 22a 및 도 22b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 23a 및 도 23b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 24는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 25는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 26은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 27은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 28은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 29는 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 30은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 31은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 32는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 33은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 34는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 35는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 36은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 신뢰성 시험의 결과를 도시하는 도면.
도 37은 발광 소자 7의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 38은 발광 소자 7의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 39는 발광 소자 7의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 40은 발광 소자 7의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 41은 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 42a 및 도 42b는 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 43은 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 44는 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 45는 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 46은 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 형태의 전자 기기를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 형태의 액정 표시 장치를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 형태의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 일 형태의 조명 장치를 설명하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 10a 및 도 10b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 11a 및 도 11b는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 12a 및 도 12b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 13a 및 도 13b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 14a 및 도 14b는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 15a 및 도 15b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 16a 및 도 16b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 17a 및 도 17b는 2-[4-(2,8-디페닐벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 18a 및 도 18b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 19a 및 도 19b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 20a 및 도 20b는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 21a 및 도 21b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 22a 및 도 22b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 23a 및 도 23b는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 24는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 25는 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 26은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 27은 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 28은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 29는 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 30은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 31은 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 32는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 33은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 34는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 35는 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 36은 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 신뢰성 시험의 결과를 도시하는 도면.
도 37은 발광 소자 7의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 38은 발광 소자 7의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 39는 발광 소자 7의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 40은 발광 소자 7의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
도 41은 실시예의 발광 소자를 설명하는 도면.
도 42a 및 도 42b는 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸의 1H NMR 차트를 도시하는 도면.
도 43은 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전류 밀도-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 44는 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전압-휘도 특성을 도시하는 도면.
도 45는 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 휘도-전류 효율 특성을 도시하는 도면.
도 46은 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전압-전류 특성을 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 형태 및 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태 및 실시예의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 형태는, 화학식 1로 나타내는 복소환 화합물이다.
화학식 1
화학식 1 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R11 내지 R14, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다. 또한, 본 명세서 중에서 나타내는 아릴기의 탄소수는, 주골격(主骨格)의 고리를 형성하는 탄소수를 나타내고, 그것에 결합하는 치환기의 탄소수를 포함하는 것이 아니다.
또한, 화학식 1에 있어서, R11 내지 R14에 수소가 치환된 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물(G2-1)은 원료를 입수(入手)하기 쉽고, 합성이 용이하기 때문에 바람직하다.
화학식 2
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 화학식 2로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 2
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 화학식 2로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 2
화학식 2 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R31 내지 R37 중, 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 화학식 3으로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 3
화학식 3 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R41 내지 R43은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R41 내지 R43 중, 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 형태는, 화학식 4로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 4
화학식 4 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다.
화학식 1 내지 화학식 4 중에 있어서의 R1의 구체적인 구조로서는, 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22)에 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 1 중에 있어서의 R11 내지 R14, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37의 구체적인 구조로서는, 상기한 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22)에 더하여 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 2 중에 있어서의 R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37의 구체적인 구조로서는, 상기한 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22), 및 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 3, 화학식 4 중에 있어서의 R21 내지 R24의 구체적인 구조로서는, 상기한 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22), 및 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 3 중에 있어서의 R41 내지 R43의 구체적인 구조로서는, 상기한 구조식(1-9) 내지 구조식(1-22), 및 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 4 중에 있어서의 Ar1 및 Ar2의 구체적인 구조로서는, 상기한 구조식(1-9) 내지 구조식(1-22)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
화학식 1로 나타내는 복소환 화합물의 구체적인 예로서는, 구조식(100) 내지 구조식(219)으로 나타내는 복소환 화합물을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 합성 방법으로서는, 다양한 반응을 적용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는 합성 반응을 행함으로써, 화학식 1로 나타내는 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
<<화학식 1로 나타내는 복소환 화합물의 합성 방법>>
우선, 반응식 A-1을 이하에 나타낸다.
반응식 A-1
본 발명의 일 형태의 복소환 화합물(G1-1)은, 반응식 A-1과 같이 합성할 수 있다. 즉, 벤조이미다졸 유도체의 할로겐화물(화합물 a)과, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산(화합물 b)을 스즈키-미야우라(Suzuki-Miyaura) 반응에 의하여 커플링시킴으로써, 본 실시형태에서 나타내는 복소환 화합물(G1-1)을 얻을 수 있다.
반응식 A-1에 있어서, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R11 내지 R14, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R90과 R91은 수소 또는 탄소수 1 내지 6인 알킬기 중의 어느 것을 나타낸다. 반응식 A-1에 있어서, R90과 R91은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, 할로겐으로서는 브롬, 요오드가 바람직하다.
반응식 A-1에 있어서, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 초산 팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이것들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에 있어서, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자(配位子)로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에 있어서, 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡사이드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 염기는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-1에 있어서, 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 다만, 사용할 수 있는 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
반응식 A-1에 있어서의 커플링 반응으로서는, 화합물 b로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산을 사용하는 스즈키-미야우라 반응 대신에, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응을 사용하여도 좋다. 그러나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이 커플링에 있어서, 할로겐 이외에도 트리플레이트기 등을 사용하여도 좋지만, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 반응식 A-1로 나타내는 스즈키-미야우라 커플링 반응에 있어서, 벤조이미다졸 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산과, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 할로겐화물, 또는 트리플레이트 치환체를 커플링하여도 좋다.
이로써, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 복소환 화합물은, 벤조이미다졸의 2위와, 디벤조푸란, 또는 디벤조티오펜의 4위가 페닐렌기를 개재하여 결합한 화합물이다. 또한, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜은, 4위 대신에 2위로 상기 페닐렌기와 결합시키는 것도 생각할 수 있다.
그 경우, 예를 들어, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 2위를 할로겐화하는 수법을 생각할 수 있지만, 문헌(macromolecules, Vol.33, No.6, 2000, 1936페이지-1939페이지)에 기재된 방법을 사용하여 그 할로겐화를 시험해 보면 어려웠다. 반응을 행하였을 때에, 불순물이 생성되고, 상기 불순물과의 분리가 어려웠기 때문이다. 또한, 이것을 원료로 하여 스즈키-미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써, 벤조이미다졸의 2위와 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 2위가 페닐렌기를 개재하여 결합한, 벤조이미다졸 유도체의 합성을 시험해 봤지만, 목적물과 불순물의 분리가 어렵기 때문에, 높은 순도로 목적물을 얻을 수 없었다. 구체적으로는, 벤조이미다졸 유도체의 할로겐화물을 붕소산 화합물로 한 후, 디벤조티오펜의 2위의 할로겐화물과의 커플링 반응을 시험해 봤다. 또한, 디벤조티오펜의 2위의 할로겐화물을 붕소산 화합물로 한 후, 벤조이미다졸 유도체의 할로겐화물과의 커플링 반응을 시험해 봤다.
한편, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 4위의 붕소산화를 행하고, 이것을 원료로 하여 스즈키-미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써, 벤조이미다졸의 2위와 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 4위가 페닐렌기를 개재하여 결합한, 벤조이미다졸 유도체의 합성하면, 목적물을 고순도로 정제(精製)할 수 있었다.
따라서, 벤조이미다졸의 2위와, 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 4위가 페닐렌기를 개재하여 결합한 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 벤조이미다졸의 2위와 디벤조푸란 또는 디벤조티오펜의 2위가 페닐렌기를 개재하여 결합한 경우와 비교하여 합성에 있어서 용이하게 고순도로 정제할 수 있기 때문에, 상업상의 이용성이 높고, 특히, 유기 EL 재료로서 바람직하다.
본 실시형태의 복소환 화합물은, 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물은, 높은 전자 수송성을 나타내기 때문에, 발광 소자에 있어서의 전자 수송층의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물을 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 형태는 화학식 5로 나타내는 복소환 화합물이다.
화학식 5
화학식 5 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R51 내지 R54, R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
또한, 화학식 5에 있어서, R51 내지 R54에 수소가 치환된 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물(G2-2)은 원료를 입수하기 쉽고, 합성이 용이하기 때문에, 바람직하다.
화학식 6
화학식 6 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R61 내지 R64, R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
본 발명의 일 형태는, 이하의 화학식 6으로 나타내는 구조를 갖는 복소환 화합물이다.
화학식 6
화학식 6 중, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R61 내지 R64는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타내고, R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중의 어느 것을 나타낸다.
화학식 5 내지 화학식 6 중에 있어서의 R1의 구체적인 구조로서는, 실시형태 1에서 나타낸 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22)에 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 5 중에 있어서의 R51 내지 R54, 및 R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77의 구체적인 구조로서는, 실시형태 1에서 나타낸 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22), 및 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
또한, 화학식 6 중에 있어서의 R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77의 구체적인 구조로서는, 실시형태 1에서 나타낸 구조식(1-1) 내지 구조식(1-22), 및 구조식(2-1)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
화학식 5로 나타내는 복소환 화합물의 구체적인 예로서는, 구조식(220) 내지 구조식(295)으로 나타내는 복소환 화합물을 들 수 있다. 다만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 형태인 복소환 화합물의 합성 방법으로서는, 다양한 반응을 적용할 수 있다. 예를 들어, 이하에 나타내는 합성 반응을 행함으로써, 화학식 5로 나타내는 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되지 않는다.
<<화학식 5로 나타내는 복소환 화합물의 합성 방법>>
우선, 반응식 A-2를 이하에 나타낸다.
반응식 A-2
반응식 A-2로 나타내는 바와 같이, 벤조이미다졸 유도체의 할로겐화물(화합물 c)과, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산(화합물 d)을 스즈키-미야우라 반응에 의하여 커플링시킴으로써, 본 실시형태에서 나타내는 복소환 화합물(G1-2)을 얻을 수 있다.
반응식 A-2에 있어서, A는 산소 또는 유황을 나타내고, R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고, R51 내지 R54, R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타낸다. R92와 R93은 수소 또는 탄소수 1 내지 6인 알킬기 중의 어느 것을 나타낸다. 반응식 A-2에 있어서, R92와 R93은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 또한, X2는 할로겐을 나타내고, 할로겐으로서는 브롬, 요오드가 바람직하다.
반응식 A-2에 있어서, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 초산 팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II)디클로라이드 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매는 이것들에 한정되지 않는다. 반응식 A-2에 있어서, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이들에 한정되지 않는다.
반응식 A-2에 있어서, 사용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡사이드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 사용할 수 있는 염기는 이들에 한정되지 않는다. 반응식 A-2에 있어서, 사용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 다만, 사용할 수 있는 용매는 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
반응식 A-2에 있어서의 커플링 반응으로서는, 화합물 d로 나타내어지는 유기 붕소 화합물, 또는 붕소산을 사용하는 스즈키-미야우라 반응 대신에, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 사용하는 크로스 커플링 반응을 사용하여도 좋다. 그러나, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 이 커플링에 있어서, 할로겐 이외에도 트리플레이트기 등을 사용하여도 좋지만, 이들에 한정되지 않는다.
또한, 반응식 A-2로 나타내는 스즈키-미야우라 커플링 반응에 있어서, 벤조이미다졸 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 붕소산과, 디벤조푸란 유도체 또는 디벤조티오펜 유도체의 할로겐화물, 또는 트리플레이트 치환체를 커플링하여도 좋다.
이로써, 본 실시형태의 복소환 화합물을 합성할 수 있다.
본 실시형태의 복소환 화합물은, 넓은 에너지 갭을 갖기 때문에, 발광 소자에 있어서, 발광층의 발광 물질을 분산시키는 호스트 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물은, 높은 전자 수송성을 나타내기 때문에, 발광 소자에 있어서의 전자 수송층의 재료로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 복소환 화합물을 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자, 소비 전력이 저감된 발광 장치, 전자 기기 및 조명 장치를 얻을 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 EL층에 사용한 발광 소자에 대해서 도 1a 및 도 1b를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 발광 소자는, 한 쌍의 전극간에 적어도 발광층을 갖는 EL층을 협지(挾持)하여 형성된다. EL층은 발광층 이외에 복수의 층을 가져도 좋다. 상기 복수의 층은, 전극으로부터 거리를 둔 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉, 전극으로부터 거리를 둔 부위에서 캐리어의 재결합이 행해지도록 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 조합하여 적층된 층이다. 본 명세서에서는, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 캐리어의 주입, 수송 등의 기능을 갖는 기능층이라고도 부른다. 기능층으로서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등을 사용할 수 있다.
도 1a에 도시하는 본 실시형태의 발광 소자에 있어서, 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)의 한 쌍의 전극간에 발광층(113)을 갖는 EL층(102)이 형성된다. EL층(102)은, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 갖는다. 도 1a에 있어서의 발광 소자는, 기판(100) 위에 제 1 전극(101)과 제 1 전극(101) 위에 순차로 적층한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)과, 그 위에 형성된 제 2 전극(103)으로 구성된다. 또한, 본 실시형태에 나타내는 발광 소자에 있어서, 제 1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(103)은 음극으로서 기능한다.
기판(100)은, 발광 소자의 지지체로서 사용된다. 기판(100)으로서는, 예를 들어, 유리, 석영, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 또한, 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 가요성 기판은, 구부릴 수 있는(플렉시블) 기판이며, 예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르설폰으로 이루어진 플라스틱 기판 등을 들 수 있다. 또한, 필름(폴리프로필렌, 폴리에스테르, 비닐, 폴리비닐플루오르화물, 염화 비닐 등으로 이루어진다), 무기 증착 필름 등을 사용할 수도 있다. 또한, 발광 소자의 제작 공정에 있어서 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외의 것이라도 좋다.
제 1 전극(101)으로서는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유하는 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 보통 스퍼터링에 의하여 성막되지만, 졸-겔(sol-gel)법 등을 응용하여 형성하여도 상관없다. 예를 들어, IZO는, 산화인듐에 대하여 1wt% 내지 20wt%의 산화아연을 가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 성막할 수 있다. 또한, IWZO는, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5wt% 내지 5wt%, 산화아연을 0.1wt% 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 성막할 수 있다. 이 이외에, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크롬, 몰리브덴, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화티타늄) 등을 들 수 있다.
다만, EL층(102) 중에서, 제 1 전극(101)에 접하여 형성되는 층이, 후술하는 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합해서 이루어진 복합재료를 사용하여 형성되는 경우에는, 제 1 전극(101)에 사용하는 물질은, 일함수의 대소에 관계없이, 다양한 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 함유하는 합금(Al-Si) 등을 사용할 수도 있다.
제 1 전극(101) 위에 형성되는 EL층(102)은, 적어도 발광층(113)을 갖고, 또한, EL층(102)의 일부에는 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물을 포함하여 형성된다. EL층(102)의 일부에는 공지(公知)의 물질을 사용할 수도 있고, 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물의 양쪽 모두를 사용할 수도 있다. 또한, EL층(102)에 형성하는 물질로서는, 유기 화합물만으로 이루어지는 물질뿐만 아니라, 무기 화합물을 일부에 포함하는 구성도 포함한다.
또한, EL층(102)은, 발광층(113) 이외에 도 1a 및 도 1b에 도시하는 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115) 등을 적절히 조합하여 적층함으로써 형성된다.
정공 주입층(111)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 몰리브덴 산화물, 티타늄 산화물, 바나듐 산화물, 레늄 산화물, 루테늄 산화물, 크롬 산화물, 지르코늄 산화물, 하프늄 산화물, 탄탈 산화물, 은 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II) 프탈로시아닌(약칭: CuPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭: VOPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 저분자의 유기 화합물인 4,4', 4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이러한 복합 재료는, 전자 수용체에 의하여 유기 화합물에 정공이 발생하기 때문에, 정공 주입성 및 정공 수송성이 우수하다. 이 경우, 유기 화합물은, 발생한 정공의 수송이 우수한 재료(정공 수송성이 높은 물질)인 것이 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용하여도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 사용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들어, TDATA, MTDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD) 등의 방향족아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바조릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바조릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐―9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바조릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체를 사용할 수 있다.
또한, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭: DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭: t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표에 있어서의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나늄, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 및 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 전자 수용체를 사용하여 복합 재료를 형성하여, 정공 주입층(111)에 사용하여도 좋다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, NPB, TPD, 4, 4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4, 4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이라면, 이들 이외의 것을 사용하여도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층에 한정되지 않고 상기 물질로 이루어진 층이 2층 이상 적층된 층이라도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)에는, PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은, 발광 물질을 포함하는 층이다. 또한, 본 실시형태에서는, 실시형태 1 내지 실시형태 2에 있어서 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 발광층에 사용하는 경우에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 발광 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성의 발광층에 있어서, 호스트 재료로서 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 발광층(113)에 사용함으로써, 전자 수송성이 높은 발광층으로 할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 발광 물질인 게스트 재료를 분산시킨 구성으로 함으로써, 게스트 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광 물질(게스트 재료)을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)은 복수 종류 사용할 수 있다. 따라서, 발광층은 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물 이외에 다른 호스트 재료를 포함하여도 좋다.
발광 물질로서는, 예를 들어 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다. 발광층(113)에 사용할 수 있는 형광성 물질로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N, 9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-칼바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐―2-안트릴)-N,N'-N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N'-N'-트리페닐―1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(113)에 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들어, 청색계 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2'］이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오르메틸)페닐)피리디나토-N,C2'}이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오르페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIr(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤즈이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오르페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2'）이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3 ']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토네이트)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르핀 백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토네이트)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오르아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도 간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 사용할 수 있다.
또한, 발광 물질로서 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디-(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌) (약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭: PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실옥시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계 내지 적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥시록시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 실시형태 1 내지 실시형태 2에서 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 전자 수송성이 뛰어나기 때문에, 전자 수송층(114)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 전자 수송층(114)에 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 사용하는 경우, 발광층의 호스트 재료는 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 한정되지 않고, 다른 재료를 사용하여도 좋다.
전자 수송성이 높은 물질로서는, 예를 들어, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리놀라토)베릴륨(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀리놀라토)알루미늄(약칭: BAlq) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조귀놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 들 수 있다. 또한, 그 이외에 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸레이트]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸레이트]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도 2-(4-비페닐릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭: PBD)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭: OXD-7), 3-(4-비페닐릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인 (약칭: BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 전자 수송층은 단층뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층을 2층 이상 적층한 층이라도 좋다.
전자 주입층(115)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입층(115)에는 리튬, 세슘, 칼슘, 불화리튬, 불화세슘, 불화칼슘, 리튬 산화물 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토류 금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
또는, 전자 주입층(115)에 유기 화합물과 전자 공여체(供與體)(도너)를 혼합하여 이루어진 복합 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 복합 재료는, 전자 공여체에 의하여 유기 화합물에 전자가 발생하기 때문에, 전자 주입성 및 전자 수송성이 뛰어나다. 이 경우, 유기 화합물로서는, 발생한 전자의 수송이 뛰어난 재료인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어, 상술한 전자 수송층(114)을 구성하는 물질(금속 착체나 복소 방향족 화합물 등)을 사용할 수 있다. 전자 공여체로서는, 유기 화합물에 대해서 전자 공여성을 나타내는 물질이라면 좋다. 구체적으로는, 알칼리 금속이나 알칼리 토류 금속이나 희토류 금속이 바람직하고, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 에르븀, 이테르븀 등을 들 수 있다. 또한, 알칼리 금속 산화물이나 알칼리 토류 금속 산화물이 바람직하고, 리튬 산화물, 칼슘 산화물, 바륨 산화물 등을 들 수 있다. 또한, 산화 마그네슘과 같은 루이스 염기를 사용할 수도 있다. 또한, 테트라티아풀발렌(약어: TTF) 등의 유기 화합물을 사용할 수도 있다.
또한, 상술한 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)은, 각각, 증착법(진공 증착법을 포함한다), 잉크젯법, 도포법 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
제 2 전극(103)은, 제 2 전극(103)이 음극으로서 기능할 때는, 일함수가 작은(바람직하게는, 3.8eV 이하) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 원소 주기율표의 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소, 즉, 리튬이나 세슘 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금 이외에, 알루미늄이나 은 등을 사용할 수 있다.
다만, EL층(102) 중, 제 2 전극(103)에 접하여 형성되는 층이 상술하는 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 혼합하여 이루어지는 복합 재료를 사용하는 경우에는, 일함수의 대소(大小)에 상관없이, 알루미늄, 은, ITO, 실리콘, 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 전극(103)을 형성하는 경우에는, 진공 증착법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한, 은 페이스트 등을 사용하는 경우에는, 도포법이나 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
상술한 발광 소자는, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(103)의 사이에 생긴 전위차에 의하여 전류가 흐르고, EL층(102)에 있어서, 정공과 전자가 재결합함으로써 발광한다. 그리고, 이 발광은 제 1 전극(101) 또는 제 2 전극(103) 중 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통과하여 외부에 추출된다. 따라서, 제 1 전극(101) 또는 제 2 전극(103) 중의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두가 가시광에 대한 투광성을 갖는 전극이 된다.
또한, 제 1 전극(101)과 제 2 전극(103)의 사이에 형성되는 층의 구성은, 상술한 것에 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 생기는 소광을 방지하도록 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)으로부터 거리를 둔 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성이라면 상기 이외의 구성이라도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특벽히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질)의 물질, 또는 정공 블록 재료 등으로 이루어지는 층을 실시형태 1 내지 실시형태 2에 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 호스트 재료로서 포함하는 발광층과 자유롭게 조합하여 구성하면 좋다.
도 1b에 도시하는 발광 소자는, 기판(100) 위에 있어서 제 1 전극(101) 및 제 2 전극(103)의 한 쌍의 전극간에 EL층(102)이 형성된다. EL층(102)은, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 갖는다. 도 1b에 있어서의 발광 소자는, 기판(100) 위에 음극으로서 기능하는 제 2 전극(103)과 제 2 전극(103) 위에 순차로 적층한 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)과, 그 위에 형성된, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(101)으로 구성된다.
이하, 구체적인 발광 소자의 형성 방법을 나타낸다.
본 실시형태의 발광 소자는 한 쌍의 전극간에 EL층이 협지되는 구조가 된다. EL층은 적어도 발광층을 갖고, 발광층은 실시형태 1 내지 실시형태 2에 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 호스트 재료로서 사용하여 형성된다. 또한, EL층에는 발광층 이외에 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)을 포함하여도 좋다. 전극(제 1 전극 및 제 2 전극), 발광층, 및 기능층은 액적 토출법(잉크젯법), 스핀코팅법, 인쇄법 등의 습식법을 사용하여 형성하여도 좋고, 진공 증착법, CVD법, 스퍼터링법 등의 건식법을 사용하여 형성하여도 좋다. 습식법을 사용하면, 대기압하에서 형성할 수 있기 때문에, 간단한 장치 및 간단한 공정으로 형성할 수 있고, 공정이 간략화되고, 생산성이 향상되는 효과가 있다. 한편, 건식법은, 재료를 용해시킬 필요가 없기 때문에, 용액에 용해되기 어려운 재료를 사용할 수도 있고, 재료 선택의 폭이 넓다.
발광 소자를 구성하는 박막의 형성 모두를 습식법에 의하여 행하여도 좋다. 이 경우, 습식법에 필요한 설비만으로 발광 소자를 제작할 수 있다. 또한, 발광층을 형성할 때까지의 적층을 습식법에 의하여 행하고, 발광층 위에 적층하는 기능층이나 제 1 전극 등을 건식법에 의하여 형성하여도 좋다. 또한, 발광층을 형성하기 전의 제 2 전극이나 기능층을 건식법에 의하여 형성하고, 발광층, 및 발광층 위에 적층하는 기능층이나 제 1 전극을 습식법에 의하여 형성하여도 좋다. 물론, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않으며, 사용하는 재료나 필요한 막 두께, 계면 상태에 따라 적절히 습식법과 건식법을 선택하고, 조합하여 발광 소자를 제작할 수 있다.
본 실시형태에서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광 소자를 제작한다. 하나의 기판 위에 이와 같은 발광 소자를 복수 형성함으로써, 패시브 매트릭스형 발광 장치를 제작할 수 있다. 또한, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT)를 형성하고, TFT와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광 소자를 제작하여도 좋다. 이것에 따라, TFT에 의하여 발광 소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광 장치를 제조할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 TFT라도 좋고 역 스태거형 TFT라도 좋다. 또한, TFT에 사용하는 반도체의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이라도 좋고, 또는 N형 또는 P형 중 어느 하나만으로 이루어지는 것이라도 좋다.
실시형태 1 내지 실시형태 2에 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물은, 높은 전자 수송성을 나타내고, 넓은 에너지 갭을 갖는다. 따라서, 실시형태 1 내지 실시형태 2에 나타낸 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물을 발광 소자에 사용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 전류 효율이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용한 발광 소자를 사용한 발광 장치(화상 표시 디바이스)는, 저소비 전력을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 발광 소자를 사용하여 패시브 매트릭스형의 발광 장치나 트랜지스터에 의하여 발광 소자의 구동이 제어된 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태는, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(이하, 적층형 소자라고 한다)의 형태에 대해서 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는, 제 1 전극과 제 2 전극의 사이에 복수의 발광 유닛을 갖는 발광 소자이다.
도 2a에 있어서, 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303)의 사이에는 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312)이 적층된다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 전극(301)은 양극으로서 기능하는 전극이며, 제 2 전극(303)은 음극으로서 기능하는 전극이다. 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303)은 실시형태 3과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312)은 같은 구성이라도 좋고, 다른 구성이라도 좋다. 또한, 제 1 발광 유닛(311)과, 제 2 발광 유닛(312)은 그 구성으로서, 실시형태 3과 같은 것을 적용하여도 좋고, 어느 쪽이 다른 구성이라도 좋다.
또한, 제 1 발광 유닛(311)과 제 2 발광 유닛(312) 사이에는, 전하 발생층(313)이 형성된다. 전하 발생층(313)은, 제 1 전극(301)과 제 2 전극(303)에 전압을 인가할 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 경우에는, 제 1 전극(301)에 제 2 전극(303)보다 전위가 높아지도록 전압을 인가하면, 전하 발생층(313)으로부터 제 1 발광 유닛(311)에 전자가 주입되고, 제 2 발광 유닛(312)에 정공이 주입된다.
또한, 전하 발생층(313)은, 광의 추출 효율의 관점에서, 가시광에 대한 투광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 전하 발생층(313)은, 제 1 전극(301)이나 제 2 전극(303)보다 낮은 도전율이라도 기능할 수 있다.
전하 발생층(313)은 정공 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 수용체(억셉터)를 포함하는 구성이라도 좋고, 전자 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 공여체(도너)를 포함하는 구성이라도 좋다. 또한, 이들의 양쪽 모두의 구성이 적층되어도 좋다.
정공 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 수용체를 포함하는 구성으로 하는 경우에 있어서, 정공 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 본 발명의 일 형태인 복소환 화합물 이외에 예를 들어, NPB나 TPD, TDATA, MTDATA, 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 상술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이다. 다만, 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 유기 화합물이라면, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 수용체로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오르퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기율표의 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나늄, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 및 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급이 쉬우므로 바람직하다.
한편, 전자 수송성이 높은 유기 화합물과 전자 공여체를 포함하는 구성으로 하는 경우에 있어서, 전자 수송성이 높은 유기 화합물로서는, 예를 들어, Alq, Almq3, BeBq2, BAlq 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, PBD나 OXD-7, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다. 여기서 설명한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이다. 또한, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 유기 화합물이라면, 상술한 물질 이외의 물질을 사용하여도 좋다.
또한, 전자 공여체로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기율표에 있어서의 제 13 족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬, 세슘, 마그네슘, 칼슘, 이테르븀, 인듐, 산화리튬, 탄산세슘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 전자 공여체로서 사용하여도 좋다.
또한, 상술한 재료를 사용하여 전하 발생층(313)을 형성함으로써, EL층이 적층된 경우에 있어서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 대하여 설명했지만, 마찬가지로, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도 적용할 수 있다. 본 실시형태에 따른 발광 소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에 의하여 구분하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로 고휘도 영역에서 발광할 수 있다. 전류 밀도를 낮게 유지할 수 있으므로 장수명의 소자를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자에 있어서, 제 1 발광 유닛의 발광색과 제 2 발광 유닛의 발광색을 보색(補色)의 관계가 되도록 함으로써, 발광 소자 전체로서 백색 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, "보색"이란, 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 갖는 발광 소자의 경우라도 마찬가지이고, 예를 들어, 제 1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제 2 발광 유닛의 발광색이 녹색이고, 제 3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광 소자 전체로서는, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 발광 장치에 대해서 도 3을 사용하여 설명한다. 또한, 도 3a는 발광 장치를 도시하는 상면도, 도 3b는 도 3a를 A-B 및 C-D를 따라 절단한 단면도이다.
도 3a에 있어서, 점선으로 도시된 (401)은 구동 회로부(소스 측 구동 회로), (402)는 화소부, (403)은 구동 회로부(게이트 측 구동 회로)이다. 또한, (404)는 밀봉 기판, (405)는 씰재이며, 씰재(405)로 둘러싸인 내 측은, 공간(407)이 된다.
또한, 리드 배선(408)은 소스 측 구동 회로(401) 및 게이트 측 구동 회로(403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트 서킷)(409)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만을 도시하지만, 이 FPC에는 프린트 배선판(PWB)이 장착되어도 좋다. 본 명세서에 있어서의 발광 장치에는 발광 장치 본체뿐만 아니라 FPC 또는 PWB가 부착되는 상태를 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 3b를 사용하여 설명한다. 소자 기판(410) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는, 구동 회로부인 소스 측 구동 회로(401)와, 화소부(402) 중의 하나의 화소가 도시된다.
또한, 소스 측 구동 회로(401)는 n채널형 TFT(423)와 p채널형 TFT(424)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, TFT로 형성되는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(402)는 스위칭용 TFT(411)와, 전류 제어용 TFT(412)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제 1 전극(413)을 포함하는 복수의 화소에 의하여 형성된다. 또한, 제 1 전극(413)의 단부를 덮어 절연물(414)이 형성된다. 여기서, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위하여, 절연물(414)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들어, 절연물(414)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛ 내지 3㎛)을 갖는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(414)로서, 광의 조사에 의하여 에천트에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 광의 조사에 의하여 에천트에 용해성이 되는 포지티브형의 양쪽 모두를 사용할 수 있다.
제 1 전극(413) 위에는, 발광층(416), 및 제 2 전극(417)이 각각 형성된다. 여기서, 양극으로서 기능하는 제 1 전극(413)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO막, 또는 실리콘을 함유한 인듐주석산화물막, 2wt% 내지 20wt%의 산화아연을 포함하는 산화인듐막, 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, 아연막, 백금막 등의 단층막 이외에 질화티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막의 적층, 질화티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 접촉을 취할 수 있다.
또한, 발광층(416)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법 등의 액적 토출법, 인쇄법, 스핀코팅법 등의 다양한 방법에 의하여 형성된다. 발광층(416)은 실시형태 1에서 나타낸 복소환 화합물을 포함한다. 또한, 발광층(416)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 재료, 올리고머, 덴드리머, 또는 고분자 재료라도 좋다.
또한, 발광층(416) 위에 형성되어, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(417)에 사용하는 재료로서는, 일 함수가 작은 재료(Al, Mg, Li, Ca 또는 이들의 합금이나 화합물, Mg-Ag, Mg-In, Al-Li, LiF, CaF2 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 발광층(416)에서 발생한 광이 제 2 전극(417)을 투과하기 위해서는, 제 2 전극(417)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(ITO, 2wt% 내지 20wt%의 산화아연을 포함하는 산화인듐, 실리콘 또는 산화실리콘을 함유한 산화인듐-산화주석, 산화아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한, 씰재(405)로 밀봉 기판(404)을 기판(410)과 부착시킴으로써, 소자 기판(410), 밀봉 기판(404), 및 씰재(405)로 둘러싸인 공간(407)에 발광 소자(418)가 구비된 구조가 된다. 또한, 공간(407)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)이 충전되는 경우 이외에, 밀봉재(405)로 충전되는 경우도 있다.
또한, 씰재(405)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉 기판(404)에 사용되는 재료로서, 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Rein forced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 액티브 매트릭스형의 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 발광 소자는, 상술한 액티브 매트릭스형 발광 장치뿐만 아니라, 패시브 매트릭스형 발광 장치에 사용할 수도 있다. 도 4a 및 도 4b에 본 발명의 발광 소자를 사용한 패시브 매트릭스형 발광 장치의 사시도 및 단면도를 도시한다. 도 4a는 발광 장치를 도시하는 사시도이고, 도 4b는 도 4a를 X-Y를 따라 절단한 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에 있어서, 기판(501) 위의 제 1 전극(502)과 제 2 전극(503) 사이에는 EL층(504)이 형성된다. 제 1 전극(502)의 단부는 절연층(505)으로 덮인다. 그리고, 절연층(505) 위에는 격벽층(506)이 형성된다. 격벽층(506)의 측벽은, 기판 면에 가까워짐에 따라, 한쪽 측벽과 다른 쪽 측벽 사이의 간격이 좁아져 가는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(506)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 저변(절연층(505)과 접하는 변)이 상변(절연층(505)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(506)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광 소자의 불량을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 갖는 패시브 매트릭스형의 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에서 나타낸 발광 장치(액티브 매트릭스형, 패시브 매트릭스형)는, 모두 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하여 형성되기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 실시형태 5에 나타내는 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 그 일부에 포함하는 전자 기기에 대해서 설명한다. 전자 기기로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이, 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보 단말(모바일 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는 Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시 장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들의 전자 기기의 구체적인 예를 도 5a 내지 도 5d에 도시한다.
도 5a는 본 발명의 일 형태에 따른 텔레비전 장치이며, 하우징(611), 지지대(612), 표시부(613), 스피커부(614), 비디오 입력 단자(615) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(613)에는 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 높은 전류 효율을 얻을 수 있는 특징을 갖기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 텔레비전 장치를 얻을 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 형태에 따른 컴퓨터이며, 본체(621), 하우징(622), 표시부(623), 키보드(624), 외부 접속 포트(625) 및 포인팅 디바이스(626) 등을 포함한다. 상기 컴퓨터에서, 표시부(623)에 본 발명의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 발광 장치는, 높은 전류 효율을 얻을 수 있는 특징이 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도 5c는 본 발명의 일 형태에 따른 휴대 전화이며, 본체(631), 케이스(632), 표시부(633), 음성 입력부(634), 음성 출력부(635), 조작 키(636), 외부 접속 포트(637), 안테나(638) 등을 포함한다. 상기 휴대 전화에 있어서, 표시부(633)에는 본 발명의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 휴대 전화를 얻을 수 있다.
도 5d는 본 발명의 일 형태에 따른 카메라이며, 본체(641), 표시부(642), 케이스(643), 외부 접속 포트(644), 리모트 컨트롤러로부터의 신호 수신부(645), 수상부(646), 배터리(647), 음성 입력부(648), 조작 키(649), 접안부(650) 등을 포함한다. 상기 카메라에 있어서, 표시부(642)에는 본 발명의 발광 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 높은 전류 효율을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 적용함으로써 소비 전력이 저감된 카메라를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치의 적용 범위는 극히 넓고, 이 발광 장치를 다양한 분야의 전자 기기에 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 사용함으로써, 소비 전력이 저감된 전자 기기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 도 6은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 백 라이트로서 사용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 6에 도시한 액정 표시 장치는, 케이스(701), 액정층(702), 백 라이트(703), 케이스(704)를 갖고, 액정층(702)은, 드라이버 IC(705)와 접속된다. 또한, 백 라이트(703)는, 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 사용되고, 단자(706)에 의하여 전류가 공급된다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 액정 표시 장치의 백 라이트로서 사용함으로써, 저소비 전력의 백 라이트를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 면 발광의 조명 장치이며, 대면적화도 가능하기 때문에, 백 라이트의 대면적화도 가능하다. 따라서, 저소비 전력이며, 대면적화된 액정 표시 장치를 얻을 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 7에 도시하는 전기 스탠드는 하우징(801) 및 광원(802)을 가지며, 광원(802)으로서 본 발명의 일 형태의 발광 장치가 사용된다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 전류 효율이 높은 발광 소자를 갖기 때문에, 저소비 전력의 전기 스탠드를 얻을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 실내의 조명 장치(901)로서 사용한 예이다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 장치는, 전류 효율이 높은 발광 소자를 갖기 때문에, 저소비 전력의 조명 장치를 얻을 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 실내의 조명 장치(901)로서 사용한 방에, 도 5a에서 설명한 바와 같은 본 발명의 일 형태의 텔레비전 장치(902)를 설치하여 공공(公共) 방송이나 영화를 볼 수 있다.
또한, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(108)에 나타내는 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
<<2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II)의 합성>>
2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II)의 반응식을 B-1에 나타낸다.
반응식 B-1
2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 5.1g(15mmol)과, 디벤조티오펜-4-붕소산 3.7g(16mmol)과, 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.2g(0.7mmol)을 500mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 2.0mmol/L 탄산 칼륨 수용액 16mL와, 톨루엔 55mL와, 에탄올 18mL를 첨가하여 감압하에서 교반(攪拌)함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 초산팔라듐(II) 33mg(0.2mmol)을 첨가하여 질소 기류(氣流)하, 80℃에서 6시간 교반하였다.
소정의 시간이 지난 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하여 수층(水層)을 클로로포름으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘에 의하여 건조하였다. 이 혼합물을 자연 여과(濾過)하였다. 얻어진 여과액을 농축하여 유상물(油狀物)을 얻었다. 이 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는, 톨루엔을 전개 용매로서 사용함으로써 수행하였다. 얻어진 프랙션(fraction)을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 헥산을 첨가하여 초음파를 조사하여, 고체를 흡인 여과한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 5.8g, 수율 88%로 얻었다.
얻어진 백색 분말 2.8g을 트레인 서블리메이션법(train sublimation method)에 의하여 승화 정제(昇華精製)하였다. 승화 정제는, 압력 2.4Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건으로 백색 분말을 235℃에서 가열하여 행하였다. 승화 정제를 행한 후, 목적물의 담황색(淡黃色) 유리 상태 고체를 수량 2.2g, 수율 79%로 얻었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 화합물이 목적물인 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.27-7.30(m, 2H), 7.32-7.60(m, 10H), 7.67-7.75(m, 4H), 7.82-7.85(m, 1H), 7.83(dd, J=8.4Hz, 1.5Hz, 1H), 8.13-8.19(m, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 9a 및 도 9b에 도시한다. 또한, 도 9b는 도 9a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, DBTBIm-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 10a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 10b에 도시한다. 또한, DBTBIm-II의 박막 흡수 스펙트럼을 도 11a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 11b에 도시한다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 10a 내지 도 11b에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 294nm, 315nm, 및 337nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 371nm 및 386nm(여기 파장 315nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 234nm, 298nm, 319nm, 및 338nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 401nm(여기 파장 316nm)이었다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(224)에 나타내는 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
<<2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)의 합성>>
2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)의 반응식을 B-2에 나타낸다.
반응식 B-2
2-(3-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 1.2g(3.3mmol)과, 디벤조티오펜-4-붕소산 0.8g(3.3mmol)과, 트리(오르토-톨릴)포스핀 50mg(0.2mmol)을 50mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 2.0mmol/L 탄산 칼륨 수용액 3.3mL와, 톨루엔 12mL와, 에탄올 4mL를 첨가하여 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 초산팔라듐(II) 7.4mg(33μmol)을 첨가하여 질소 기류하, 80℃에서 6시간 교반하였다.
소정의 시간이 지난 후, 얻어진 혼합물의 수층을 톨루엔으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘에 의하여 건조하였다. 이 혼합물을 자연 여과에 의하여 여별(濾別)하여, 여과액을 농축하여 유상물을 얻었다. 이 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는, 톨루엔을 전개 용매로서 사용하여 수행하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 유상물을 얻었다. 이 유상물을 고속 액체 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 고속 액체 크로마토그래피는 클로로포름을 전개 용매로서 사용하여 수행하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 유상물을 얻었다. 이 유상물을 톨루엔과 헥산의 혼합 용매로 재결정화한 결과, 목적물인 담황색 분말을 수량 0.8g, 수율 51%로 얻었다.
얻어진 담황색 분말 0.8g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는, 압력 3.0Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건으로 담황색 분말을 215℃에서 가열하여 행하였다. 승화 정제를 행한 후, 목적물의 백색 분말을 수량 0.6g, 수율 82%로 얻었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 화합물이 목적물인 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.23-7.60(m, 13H), 7.71-7.82(m, 3H), 7.90-7.92(m, 2H), 8.10-8.17(m, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 12a 및 도 12b에 도시한다. 또한, 도 12b는 도 12a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, mDBTBIm-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 13a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 13b에 도시한다. 또한, mDBTBIm-II의 박막 흡수 스펙트럼을 도 14a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 14b에 도시한다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 13a 내지 도 14b에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 287nm, 및 302nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 353nm(여기 파장 287nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 234nm 및 292nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 367nm(여기 파장 292nm)이었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(189)에 나타내는 2-[4-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-III)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
<<2-[4-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-III)의 합성>>
2-[4-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-III)의 반응식을 B-3에 나타낸다.
반응식 B-3
2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 1.8g(5.0mmol)과, 2,8-디페닐디벤조티오펜-4-붕소산 2.2g(5.8mmol)과, 트리(오르토-톨릴)포스핀 76mg(0.2mmol)을 50mL의 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 2.0mmol/L 탄산 칼륨 수용액 5.8mL와, 톨루엔 19mL와, 에탄올 6mL를 첨가하여 감압하에서 교반함으로써 탈기하였다. 이 혼합물에 초산팔라듐(II) 11mg(50μmol)을 첨가하여 질소 기류하, 80℃에서 4시간 교반하였다.
소정의 시간이 지난 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하여 수층을 클로로포름으로 추출하였다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘에 의하여 건조하였다. 이 혼합물을 자연 여과에 의하여 여별하여, 여과액을 농축하여 유상물을 얻었다. 이 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하였다. 크로마토그래피는 톨루엔을 전개 용매로서 사용하여 수행하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 유상물을 얻었다. 이 유상물을 톨루엔과 헥산의 혼합 용매로 재결정화한 결과, 목적물인 황색 분말을 수량 1.9g, 수율 63%로 얻었다.
얻어진 황색 분말 1.9g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제는, 압력 2.0Pa, 아르곤 유량 5mL/min의 조건으로 황색 분말을 310℃에서 가열하여 행하였다. 승화 정제를 행한 후, 목적물의 백색 유리 상태 고체를 수량 1.5g, 수율 80%로 얻었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 화합물이 2-[4-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-III)인 것을 확인하였다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.27-7.31(m, 2H), 7.33-7.61(m, 12H), 7.70-7.77(m, 10H), 7.88-7.95(m, 2H), 8.42(dd, J=6.6Hz, 1.5Hz, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 15a 및 도 15b에 도시한다. 또한, 도 15b는 도 15a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, DBTBIm-III의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 16a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 16b에 도시한다. 또한, DBTBIm-III의 박막 흡수 스펙트럼을 도 17a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 17b에 도시한다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 16a 내지 도 17b에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 284nm, 301nm, 및 351nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 381nm(여기 파장 307nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 265nm, 306nm, 및 357nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 407nm(여기 파장 335nm)이었다.
또한, DBTBIm-III의 유리 전이 온도에 대해서, 시차 주사 열량 분석 장치(DSC)를 사용하여 조사하였다. 측정 결과에 따르면, DBTBIm-III의 유리 전이 온도는 136℃이었다. 이와 같이, DBTBIm-III는, 높은 유리 전이 온도를 나타내고, 양호한 내열성을 갖는 것을 알 수 있었다. 또한, 결정화를 나타내는 피크는 존재하지 않고, DBTBIm-III는 결정화하기 어려운 물질인 것을 알 수 있었다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(188)에 나타내는 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-IV)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
<<2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-IV)의 합성>>
2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-IV)의 반응식을 B-4에 나타낸다.
반응식 B-4
100mL 3구 플라스크에서, 2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 1.7g(5.0mmol), 6-페닐디벤조티오펜-4-붕소산 1.5g(5.0mmol), 초산팔라듐(II) 22mg(0.1mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 60mg(0.2mmol), 톨루엔 20mL, 에탄올 2mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 7.5mL의 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소 기류하, 90℃에서 2.5시간 가열 교반하였다.
소정의 시간이 지난 후, 이 혼합 용액에 톨루엔 150mL을 첨가하여 이 현탁액(懸濁液)의 유기층을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하였다. 얻어진 여액을 농축하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는, 톨루엔:초산에틸=19:1의 혼합 용액을 전개 용매로서 사용함으로써 행하였다. 얻어진 프랙션은 농축하여 아세톤과 메탄올을 첨가하여 초음파를 조사한 후, 석출한 고체를 흡인 여과에 의하여 회수(回收)한 결과, 목적물의 백색 분말을 수량 2.2g, 수율 83%로 얻었다.
실리카 겔 박층(薄層) 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 초산에틸:헥산=1:5)은, 목적물에 대해서는 0.21, 2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸에 대해서는 0.36이었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 화합물이 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-IV)인 것을 확인하였다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.26-7.59(m, 15H), 7.64-7.71(m, 6H), 7.90-7.93(d, J=7.8Hz, 1H), 8.15-8.19(m, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 18a 및 도 18b에 도시한다. 또한, 도 18b는 도 18a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, DBTBIm-IV의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 19a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 19b에 도시한다. 또한, DBTBIm-IV의 박막 흡수 스펙트럼을 도 20a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 20b에 도시한다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 19a 내지 도 20b에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 316nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 371nm, 및 387nm(여기 파장 320nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 242nm, 304nm, 및 319nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 402nm(여기 파장 349nm)이었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(130)에 나타내는 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBFBIm-II)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
<<2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBFBIm-II)의 합성>>
2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBFBIm-II)의 반응식을 B-5에 나타낸다.
반응식 B-5
100mL 3구 플라스크에서, 2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 1.7g(5.0mmol), 디벤조푸란-4-붕소산 1.0g(5.0mmol), 초산팔라듐(II) 22mg(0.1mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 60mg(0.2mmol), 톨루엔 30mL, 에탄올 3mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 7.5mL의 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소 기류하, 90℃에서 4.5시간 가열 교반하였다.
소정의 시간이 지난 후, 이 혼합 용액에 톨루엔 50mL을 첨가하여 이 현탁액의 유기층을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하였다. 얻어진 여액을 농축하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는, 톨루엔:초산에틸=19:1의 혼합 용액을 전개 용매로서 사용함으로써 행하였다. 얻어진 프랙션은 농축하여 헥산을 첨가하여 초음파를 조사한 후, 석출한 고체를 흡인 여과에 의하여 회수한 결과, 목적물의 백색 분말을 수량 2.0g, 수율 92%로 얻었다.
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 초산에틸:헥산=1:10)은, 목적물에 대해서는 0.10, 2-(4-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸에 대해서는 0.22이었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 화합물이 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBFBIm-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.27-7.63(m, 13H), 7.74-7.78(m, 2H), 7.89-8.00(m, 5H).
또한, 1H NMR 차트를 도 21a 및 도 21b에 도시한다. 또한, 도 21b는 도 21a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, DBFBIm-II의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼을 도 22a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 22b에 도시한다. 또한, DBFBIm-II의 박막 흡수 스펙트럼을 도 23a에 도시하고, 발광 스펙트럼을 도 23b에 도시한다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 22a 내지 도 23b에 있어서, 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 323nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 365nm, 385nm, 및 405nm(여기 파장 329nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 300nm 및 324nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 405nm(여기 파장 330nm)이었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대해서 도 41을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
이하에 본 실시예의 발광 소자 1 및 발광 소자 2의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 1)
우선, 유리 기판(1100) 위에 산화실리콘을 포함하는 인듐주석산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전(前)처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내부의 가열실에서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭(放冷)하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 설치된 기판 홀더에 고정하고 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착(共蒸着)함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 50nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량 비율로 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 1에서 합성한 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II), 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP), 및 트리스(2-페닐피리디나토-N, C2'이리듐(약칭: Ir(ppy)3)을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 제 1 발광층(1113a)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-II, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.2:0.08(=DBTBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, DBTBIm-II, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 제 1 발광층(1113a) 위에 제 2 발광층(1113b)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-II와 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.08(=DBTBIm-II:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다.
그 후, 제 2 발광층(1113b) 위에 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 Alq층 위에 바소페난트롤린(약칭: BPhen)을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써, Alq 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 1을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 행하였다.
(발광 소자 2)
발광 소자 2의 제 1 발광층(1113a)은, 발광 소자 1에 사용한 재료 대신에 실시예 2에서 합성한 2-[3(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBTBIm-II, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은 1:0.2:0.08(=mDBTBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, 발광 소자 2의 제 2 발광층(1113b)은 발광 소자 1에 사용한 재료 대신에 mDBTBIm-II 및 Ir(ppy)3을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBTBIm-II와 Ir(ppy)3의 중량 비율은 1:0.08(=mDBTBIm-II:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다. 제 1 발광층(1113a) 및 제 2 발광층(1113b) 이외는 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다.
상술한 공정에 의하여 얻어진 발광 소자 1, 발광 소자 2의 소자 구조를 표 1에 나타낸다.
발광 소자 1 및 발광 소자 2를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들의 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 1 및 발광 소자 2의 전류밀도-휘도 특성을 도 24에 도시한다. 도 24에 있어서, 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 25에 도시한다. 도 25에 있어서, 가로축은 인가한 전압(V), 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 26에 도시한다. 도 26에 있어서, 가로축은 휘도(cd/m2), 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 27에 도시한다. 도 27에 있어서, 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
806cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 1의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.33,0.61)이었다. 또한, 1060cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 2의 CIE 색도 좌표는, (x,y)=(0.33,0.62)이었다. 발광 소자 1 및 발광 소자 2는, Ir(ppy)3에 유래하는 발광을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
도 26을 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 1 및 발광 소자 2는, 양쪽 모두 높은 전류 효율을 나타낸다.
또한, 도 25 및 도 27을 보면 알 수 있는 바와 같이, 같은 전압에 있어서 발광 소자 1은 발광 소자 2와 비교하여 높은 휘도를 얻을 수 있었다. 이 이유는, 같은 전압에 있어서 발광 소자 1은 발광 소자 2보다 높은 전류를 얻을 수 있기 때문이다.
발광 소자 1과 발광 소자 2에 있어서의 발광층의 호스트 재료에 사용한 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 구조의 차이는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물이 갖는 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조티오펜 골격의 4위가 발광 소자 2에서는 메타페닐렌기를 개재하여 결합하지만, 발광 소자 1에서는 파라페닐렌기를 개재하여 결합하는 점이다. 메타페닐렌기를 개재하는지 파라페닐렌기를 개재하는지에 따라, 발광 소자 1과 발광 소자 2의 전압-휘도 특성에 차이가 생겼다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 있어서 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조티오펜 골격의 4위가 파라페닐렌기를 개재하여 결합하면, 더 양호한 전압-휘도 특성의 실현에 효과가 있는 것이 명확하게 되었다.
상술한 바와 같이, 실시예 1에서 제작한 DBTBIm-II 및 실시예 2에서 제작한 mDBTBIm-II를 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
(실시예 7)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대해서 도 41을 사용하여 설명한다.
이하에 본 실시예의 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 제작 방법을 나타낸다. 본 실시예에서 사용한 재료는 실시예 6에서 사용한 재료와 같기 때문에, 화학식은 생략한다.
(발광 소자 3)
전자 수송층(1114) 이외는 실시예 6에 나타낸 발광 소자 1과 마찬가지로 제작하였다. 구체적으로는, 실시예 1에서 합성한 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 DBTBIm-II층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써 DBTBIm-II 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
(발광 소자 4)
전자 수송층(1114) 이외는 실시예 6에 나타낸 발광 소자 2와 마찬가지로 제작하였다. 구체적으로는, 실시예 2에서 합성한 2-[3-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBTBIm-II)을 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 mDBTBIm-II층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써 mDBTBIm-II 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
상술한 공정에 의하여 얻어진 발광 소자 3 및 발광 소자 4의 소자 구조를 표 2에 나타낸다.
발광 소자 3 및 발광 소자 4를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들의 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 3 및 발광 소자 4의 전류밀도-휘도 특성을 도 28에 도시한다. 도 28에 있어서, 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 29에 도시한다. 도 29에 있어서, 가로축은 인가한 전압(V), 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 30에 도시한다. 도 30에 있어서, 가로축은 휘도(cd/m2), 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 31에 도시한다. 도 31에 있어서, 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
1227cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 3의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.34,0.61)이었다. 또한, 1095cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 4의 CIE 색도 좌표는, (x,y)=(0.33,0.61)이었다. 발광 소자 3 및 발광 소자 4는, Ir(ppy)3에 유래하는 발광을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
도 30을 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 3 및 발광 소자 4는, 양쪽 모두 높은 전류 효율을 나타낸다.
또한, 도 29 및 도 31을 보면 알 수 있는 바와 같이, 같은 전압에 있어서 발광 소자 3은 발광 소자 4와 비교하여 높은 휘도를 얻을 수 있었다. 이 이유는, 같은 전압에 있어서 발광 소자 3은 발광 소자 4보다 높은 전류를 얻을 수 있기 때문이다.
발광 소자 3과 발광 소자 4에 있어서의 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층에 사용한 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 구조의 차이는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물이 갖는 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조티오펜 골격의 4위가 발광 소자 4에서는 메타페닐렌기를 개재하여 결합하지만, 발광 소자 3에서는 파라페닐렌기를 개재하여 결합하는 점이다. 메타페닐렌기를 개재하는지 파라페닐렌기를 개재하는지에 따라, 발광 소자 3과 발광 소자 4의 전압-휘도 특성에 차이가 생겼다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 있어서 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조티오펜 골격의 4위가 파라페닐렌기를 개재하여 결합하면, 더 양호한 전압-휘도 특성의 실현에 효과가 있는 것이 명확하게 되었다.
상술한 바와 같이, 실시예 1에서 제작한 DBTBIm-II 및 실시예 2에서 제작한 mDBTBIm-II를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층의 재료로서 사용한 발광 소자에 있어서도, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
(실시예 8)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 있어서 도 41을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
(발광 소자 5)
우선, 유리 기판(1100) 위에 ITSO를 스퍼터링법에 의하여 성막하고, 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내부의 가열실에 있어서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 설치된 기판 홀더에 고정하고 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 50nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량 비율로 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 3에서 합성한 2-[4-(2,8-디페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-III), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 제 1 발광층(1113a)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-III, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.25:0.08(=DBTBIm-III:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, DBTBIm-III, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 제 1 발광층(1113a) 위에 제 2 발광층(1113b)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-III와 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.08(=DBTBIm-III:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다.
그 후, 제 2 발광층(1113b) 위에 DBTBIm-III를 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 DBTBIm-III층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써, DBTBIm-III 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 5를 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 행하였다.
(발광 소자 6)
우선, 유리 기판(1100) 위에 제 1 전극(1101), 정공 주입층(1111), 및 정공 수송층(1112)을 발광 소자 5와 마찬가지로 제작하였다.
다음에, 실시예 1에서 합성한 2-[4-(디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-II), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 제 1 발광층(1113a)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-II, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.25:0.08(=DBTBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, DBTBIm-II, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 제 1 발광층(1113a) 위에 제 2 발광층(1113b)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-II와 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.08(=DBTBIm-II:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다.
그 후, 제 2 발광층(1113b) 위에 DBTBIm-II를 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 DBTBIm-II층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써, DBTBIm-II 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 전자 주입층(1115) 및 제 2 전극(1103)을 발광 소자 5와 마찬가지로 제작하였다.
상술한 공정에 의하여 얻어진 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 소자 구조를 표 3에 나타낸다.
발광 소자 5 및 발광 소자 6을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들의 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 5 및 발광 소자 6의 전류밀도-휘도 특성을 도 32에 도시한다. 도 32에 있어서, 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 33에 도시한다. 도 33에 있어서, 가로축은 인가한 전압(V), 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 34에 도시한다. 도 34에 있어서, 가로축은 휘도(cd/m2), 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 35에 도시한다. 도 35에 있어서, 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
961cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 5의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.33,0.61)이었다. 또한, 1095cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 6의 CIE 색도 좌표는, (x,y)=(0.34,0.61)이었다. 발광 소자 5 및 발광 소자 6은, Ir(ppy)3에 유래하는 발광을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
도 34를 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 5 및 발광 소자 6은, 양쪽 모두 높은 전류 효율을 나타낸다.
또한, 도 33 및 도 35를 보면 알 수 있는 바와 같이, 발광 소자 5 및 발광 소자 6은 저전압하에서 높은 휘도를 얻을 수 있었다. 이 이유는, 발광 소자 5 및 발광 소자 6이 저전압하에서 높은 전류를 얻을 수 있기 때문이다.
상술한 바와 같이, 실시예 1에서 제작한 DBTBIm-II 및 실시예 3에서 제작한 mDBTBIm-III를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층의 재료로서 사용한 발광 소자에 대해서도 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
다음에, 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 신뢰성 시험을 행하였다. 신뢰성 시험의 결과를 도 36에 나타낸다. 도 36에 있어서, 세로축은 초기 휘도를 100%로 하였을 때의 규격화 휘도(%)를 나타내고, 가로축은 소자의 구동 시간(h)을 나타낸다. 신뢰성 시험은, 초기 휘도를 1000cd/m2로 설정하고, 전류 밀도는 일정한 조건으로 본 실시예의 발광 소자 5 및 발광 소자 6을 구동하였다. 도 36을 보면, 발광 소자 5의 330시간 후의 휘도는 초기 휘도의 88%를 유지하고, 발광 소자 6의 330시간 후의 휘도는 초기 휘도의 82%를 유지하였다. 이 신뢰성 시험의 결과를 보면, 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 소자는 장수명인 것이 명확하게 되었다.
또한, 특히 발광 소자 5는 발광 소자 6보다 높은 신뢰성을 나타내는 것이 명확하게 되었다. 발광 소자 5와 발광 소자 6에 있어서의 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층의 재료에 사용한 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 구조의 차이는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물이 갖는 디벤조티오펜 골격에 있어서, 발광 소자 5에서는 2위와 8위에 아릴기의 1종인 페닐기가 결합된 점이다. 디벤조티오펜 골격에 페닐기를 도입함으로써, 발광 소자 5 및 발광 소자 6의 신뢰성 시험의 결과에 차이가 생겼다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 있어서 디벤조티오펜 골격의 2위와 8위에 페닐기를 도입하면, 신뢰성이 더 높은 발광 소자의 실현에 효과가 있는 것이 명확하게 되었다. 이와 같이, 벤조티오펜 골격의 2위 및 8위에 부피가 큰 아릴기를 도입함으로써, 막의 안정성이 향상되고, 장수명화로 이어진다고 생각할 수 있다.
(실시예 9)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대해서 도 41을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
(발광 소자 7)
우선, 유리 기판(1100) 위에 인듐주석산화물(ITSO)을 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내부의 가열실에서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 설치된 기판 홀더에 고정하고 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 50nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량 비율로 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 4에서 합성한 2-[4-(6-페닐디벤조티오펜-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBTBIm-IV), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 제 1 발광층(1113a)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-IV, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.20:0.08(=DBTBIm-IV:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, DBTBIm-IV와 Ir(ppy)3을 공증착하여 제 1 발광층(1113a) 위에 제 2 발광층(1113b)을 형성하였다. 여기서, DBTBIm-IV와 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.08(=DBTBIm-IV:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다.
그 후, 제 2 발광층(1113b) 위에 DBTBIm-IV를 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 DBTBIm-IV층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써, DBTBIm-IV 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 7을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 행하였다.
상술한 공정에 의하여 얻어진 발광 소자 7의 소자 구조를 표 4에 나타낸다.
발광 소자 7을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들의 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 7의 전류밀도-휘도 특성을 도 37에 도시한다. 도 37에 있어서, 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 38에 도시한다. 도 38에 있어서, 가로축은 인가한 전압(V), 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 39에 도시한다. 도 39에 있어서, 가로축은 휘도(cd/m2), 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 40에 도시한다. 도 40에 있어서, 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
983cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 7의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.34,0.61)이었다. 발광 소자 7은, Ir(ppy)3에 유래하는 발광을 얻을 수 있다.
도 38 및 도 40을 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 7은 저전압으로 높은 휘도를 얻을 수 있다. 이 이유는, 발광 소자 7이 저전압하에서 높은 전류를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 도 39를 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 7은 높은 전류 효율을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 실시예 4에서 제작한 DBTBIm-IV를 발광층의 호스트 재료 및 전자 수송층의 재료로서 사용한 발광 소자에 있어서도, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
(실시예 10)
본 실시예에서는, 이하의 구조식(262)에 나타내는 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBFBIm-II)의 합성 방법에 대해서 설명한다.
mDBFBIm-II의 반응식을 B-6에 나타낸다.
반응식 B-6
100mL 3구 플라스크에서, 2-(3-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸 1.7g(5.0mmol), 디벤조푸란-4-붕소산 1.0g(5.0mmol), 초산팔라듐(II) 11mg(0.1mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 15mg(0.1mmol), 톨루엔 5mL, 에탄올 1mL, 2mol/L 탄산칼륨 수용액 5mL의 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 질소 기류하, 90℃에서 4.5시간 가열 교반하였다.
교반한 후, 이 혼합 용액에 톨루엔 50mL을 첨가하여 이 현탁액의 유기층을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과시켜 흡인 여과하였다. 얻어진 여액을 농축하여 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔)에 의한 정제를 행하였다. 얻어진 프랙션은 농축하여 헥산을 첨가하여 초음파를 조사한 후, 고체를 흡인 여과에 의하여 회수한 결과, 목적물의 백색 분말을 수량 1.5g, 수율 69%로 얻었다.
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 초산에틸:헥산=1:10)은, 목적물에 대해서는 0.15, 2-(3-브로모페닐)-1-페닐-1H-벤조이미다졸에 대해서는 0.28이었다.
핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 이 목적물이 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBFBIm-II)인 것을 확인하였다.
얻어진 물질의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=7.28(d, J=4.8, 2H), 7.32-7.64(m, 13H), 7.89-7.97(m, 3H), 8.02(d, J=7.8, 1H), 8.08(s, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 42a 및 도 42b에 도시한다. 또한, 도 42b는 도 42a에 있어서의 7.0ppm 내지 8.5ppm의 범위를 확대하여 도시한 차트이다.
또한, mDBTBIm-II의 톨루엔 용액과 박막의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 각각 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정을 행하기 위해서, 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하였다. 용액은 석영 셀에 넣고, 박막은 석영 기판에 증착시켜 샘플을 제작하여 측정을 행하였다. 흡수 스펙트럼에서는, 용액에 대해서는 석영 셀에 톨루엔만을 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타내고, 박막에 대해서는 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에서는, 292nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는, 350nm(여기 파장 295nm)이었다. 또한, 박막의 경우에서는, 294nm 부근에 흡수 피크를 볼 수 있고, 발광 파장의 피크는 364nm(여기 파장 303nm)이었다.
(실시예 11)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 발광 소자에 대해서 도 41을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
이하에 본 실시예의 발광 소자 8 및 발광 소자 9의 제작 방법을 나타낸다.
(발광 소자 8)
우선, 유리 기판(1100) 위에 ITSO를 스퍼터링법에 의하여 성막하여 제 1 전극(1101)을 형성하였다. 또한, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 하였다. 여기서, 제 1 전극(1101)은 발광 소자의 양극으로서 기능하는 전극이다.
다음에, 기판(1100) 위에 발광 소자를 형성하기 위한 전처리로서, 기판 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 행하였다.
그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내부의 가열실에서 170℃에서 30분간의 진공 소성을 행한 후, 기판(1100)을 30분 정도 방랭하였다.
다음에, 제 1 전극(1101)이 형성된 면이 하방이 되도록 제 1 전극(1101)이 형성된 기판(1100)을 진공 증착 장치 내부에 설치된 기판 홀더에 고정하고 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제 1 전극(1101) 위에 저항 가열을 사용한 증착법에 의하여 BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 정공 주입층(1111)을 형성하였다. 그 막 두께는, 50nm로 하고, BPAFLP와 산화몰리브덴(VI)의 비율은 중량 비율로 4:2(=BPAFLP:산화몰리브덴)가 되도록 조절하였다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 정공 주입층(1111) 위에 BPAFLP를 10nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 정공 수송층(1112)을 형성하였다.
또한, 실시예 5에서 합성한 2-[4-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: DBFBIm-II), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 정공 수송층(1112) 위에 제 1 발광층(1113a)을 형성하였다. 여기서, DBFBIm-II, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.25:0.06(=DBFBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, DBFBIm-II, 및 Ir(ppy)3을 공증착하여 제 1 발광층(1113a) 위에 제 2 발광층(1113b)을 형성하였다. 여기서, DBFBIm-II와 Ir(ppy)3의 중량 비율은, 1:0.06(=DBFBIm-II:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다.
그 후, 제 2 발광층(1113b) 위에 Alq를 15nm의 막 두께가 되도록 성막하고, 계속해서 Alq층 위에 BPhen을 막 두께 15nm가 되도록 성막함으로써, Alq 및 BPhen으로 이루어지는 전자 수송층(1114)을 형성하였다.
또한, 전자 수송층(1114) 위에 불화리튬(LiF)을 1nm의 막 두께로 증착하여 전자 주입층(1115)을 형성하였다.
마지막으로, 음극으로서 기능하는 제 2 전극(1103)으로서, 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 증착함으로써 본 실시예의 발광 소자 8을 제작하였다.
또한, 상술한 증착 과정에 있어서, 증착은 모두 저항 가열법에 의하여 행하였다.
(발광 소자 9)
발광 소자 9의 제 1 발광층(1113a)은, 발광 소자 8에 사용한 재료 대신에 실시예 10에서 합성한 2-[3-(디벤조푸란-4-일)페닐]-1-페닐-1H-벤조이미다졸(약칭: mDBFBIm-II), PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBFBIm-II, PCBA1BP, 및 Ir(ppy)3의 중량 비율은 1:0.25:0.06(=mDBFBIm-II:PCBA1BP:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 1 발광층(1113a)의 막 두께는 20nm로 하였다.
또한, 발광 소자 9의 제 2 발광층(1113b)은 발광 소자 8에 사용한 재료 대신에 mDBFBIm-II 및 Ir(ppy)3을 공증착함으로써 형성하였다. 여기서, mDBFBIm-II와 Ir(ppy)3의 중량 비율은 1:0.06(=mDBFBIm-II:Ir(ppy)3)이 되도록 조절하였다. 또한, 제 2 발광층(1113b)의 막 두께는 20nm로 하였다. 제 1 발광층(1113a) 및 제 2 발광층(1113b) 이외는 발광 소자 8과 마찬가지로 제작하였다.
상술한 공정에 의하여 얻어진 발광 소자 8, 발광 소자 9의 소자 구조를 표 5에 나타낸다.
발광 소자 8 및 발광 소자 9를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 발광 소자가 대기에 노출되지 않도록 유리 기판에 의하여 밀봉하는 작업을 행한 후, 이들의 발광 소자의 동작 특성에 대해서 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광 소자 8 및 발광 소자 9의 전류밀도-휘도 특성을 도 43에 도시한다. 도 43에 있어서, 가로축은 전류 밀도(mA/cm2)를 나타내고, 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 44에 도시한다. 도 44에 있어서, 가로축은 인가한 전압(V), 세로축은 휘도(cd/m2)를 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 45에 도시한다. 도 45에 있어서, 가로축은 휘도(cd/m2), 세로축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 46에 도시한다. 도 46에 있어서, 가로축은 전압(V), 세로축은 전류(mA)를 나타낸다.
936cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 8의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.33,0.61)이었다. 또한, 1054cd/m2의 휘도일 때의 발광 소자 9의 CIE 색도 좌표는 (x,y)=(0.32,0.61)이었다. 발광 소자 8 및 발광 소자 9는, Ir(ppy)3에 유래하는 발광을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
도 45를 보면 알 수 있는 바와 같이, 제작한 발광 소자 8 및 발광 소자 9는 양쪽 모두 높은 전류 효율을 나타낸다.
도 44 및 도 46을 보면 알 수 있는 바와 같이, 같은 전압에 있어서 발광 소자 8은 발광 소자 9와 비교하여 높은 휘도를 얻을 수 있었다. 이 이유는, 같은 전압에 있어서 발광 소자 8은 발광 소자 9보다 높은 전류를 얻을 수 있기 때문이다.
발광 소자 8과 발광 소자 9에 있어서의 발광층의 호스트 재료에 사용한 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물의 구조의 차이는, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물이 갖는 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조티오펜 골격의 4위가 발광 소자 9에서는 메타페닐렌기를 개재하여 결합하지만, 발광 소자 8에서는 파라페닐렌기를 개재하여 결합하는 점이다. 메타페닐렌기를 개재하는지 파라페닐렌기를 개재하는지에 따라, 발광 소자 8과 발광 소자 9의 전압-휘도 특성에 차이가 생겼다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 복소환 화합물에 있어서 벤조이미다졸 골격의 2위와 디벤조푸란 골격의 4위가 파라페닐렌기를 개재하여 결합하면, 더 양호한 전압-휘도 특성의 실현에 효과가 있는 것이 명확하게 되었다.
상술한 바와 같이, 실시예 5에서 제작한 DBFBIm-II 및 실시예 10에서 제작한 mDBFBIm-II를 발광층의 호스트 재료로서 사용함으로써, 전류 효율이 높은 발광 소자를 제작할 수 있었다.
(참고예 1)
상술한 실시예 6 내지 실시예 9에서 사용한 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)의 합성 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. BPAFLP의 구조를 이하에 나타낸다.
<<스텝 1: 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌의 합성 방법>>
100mL 3구 플라스크에 있어서 마그네슘 1.2g(50mmol)을 감압하에서 30분간 가열 교반하여 마그네슘을 활성화시켰다. 이것을 실온까지 냉각시켜 플라스크 내를 질소 분위기로 한 후, 디브로모에탄을 몇 방울 첨가하여 발포(發泡), 발열하는 것을 확인하였다. 여기에 디에틸에테르 10mL 중에 용해시킨 2-브로모비페닐 12g(50mmol)을 서서히 적하한 후, 2.5시간 가열 환류 교반하여 그리나드 시약(Grignard reagent)으로 하였다.
4-브로모벤조페논 10g(40mmol)과 디에틸에테르 100mL를 500mL 3구 플라스크에 넣었다. 여기에 먼저 합성한 그리나드 시약을 서서히 적하한 후, 9시간 가열 환류 교반하였다.
반응 후, 이 혼합액을 여과하여 여물을 얻었다. 얻어진 여물을 초산에틸 150mL에 용해시켜 여기서 1N-염산을 산성(酸性)이 될 때까지 첨가하여 2시간 교반하였다. 이 액체의 유기층의 부분을 물로 세정하여 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여 얻어진 여액을 농축하여 물질을 얻었다.
500mL 가지 플라스크에 이 물질과 빙초산 50mL과 염산 1.0mL을 넣고, 질소 분위기하, 130℃에서 1.5시간 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액을 여과하여 여물을 얻었다. 얻어진 여물을 물, 수산화나트륨 수용액, 물, 메탄올의 순서로 세정한 후, 건조시켜 목적물의 백색 분말을 수량 11g, 수율 69%로 얻었다. 또한, 상기 합성 방법의 반응식을 이하 C-1에 나타낸다.
반응식 C-1
<<스텝 2: 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트리페닐아민(약칭: BPAFLP)의 합성 방법>>
100mL 3구 플라스크에 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌 3.2g(8.0mmol), 4-페닐-디페닐아민 2.0g(8.0mmol), 나트륨 tert-부톡시드 1.0g(10mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 23mg(0.04mmol)을 첨가하여 플라스크 내의 분위기를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 탈수 크실렌 20mL을 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기한 후, 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산용액) 0.2mL(0.1mmol)을 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 분위기하, 110℃에서 2시간 가열 교반하여 반응시켰다.
반응 후, 이 반응 혼합액에 톨루엔 200mL을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135)과 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과시켜 여과하였다. 얻어진 여액을 농축하고 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(전개 용매 톨루엔:헥산=1:4)에 의하여 정제하였다. 얻어진 프랙션을 농축하여 아세톤과 메탄올을 첨가하여 초음파를 조사한 후, 재결정화하면, 목적물의 백색 분말을 수량 4.1g, 수율 92%로 얻었다. 또한, 상기 합성 방법의 반응식을 이하 C-2에 나타낸다.
반응식 C-2
실리카 겔 박층 크로마토그래피(TLC)에서의 Rf값(전개 용매 초산에틸:헥산=1:10)은, 목적물에 대해서는 0.41, 9-(4-브로모페닐)-9-페닐플루오렌은 0.51, 4-페닐-디페닐아민은 0.27이었다.
상기 스텝 2에서 얻어진 화합물을 핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과를 보면, 플루오렌 유도체인 BPAFLP(약칭)를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다.
1H NMR(CDCl3, 300MHz):δ(ppm)=6.63-7.02(m, 3H), 7.06-7.11(m, 6H), 7.19-7.45(m, 18H), 7.53-7.55(m, 2H), 7.75(d, J=6.9, 2H).
(참고예 2)
상술한 실시예 6 내지 실시예 9에서 사용한 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 합성 방법에 대해서 구체적으로 설명한다. PCBA1BP의 구조를 이하에 나타낸다.
<<스텝 1: 4-브로모디페닐아민의 합성>>
스텝 1에 있어서의 4-브로모디페닐아민의 반응식을 이하 D-1에 나타낸다.
반응식 D-1
디페닐아민 51g(0.3mol)을 1L 삼각 플라스크 중에서 초산에틸 700mL에 용해시킨 후, 여기서 N-브로모숙신산이미드(약칭: NBS) 54g(0.3mol)을 첨가하였다. 약 300시간 후, 상기 혼합액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 혼합액을 여과하여 여액을 농축하고 회수하였다. 짙은 갈색이고 유(油) 상태의 목적물을 얻었다. 수량은 70g, 수율은 94%이었다.
<<스텝 2-1: 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸의 합성>>
스텝 2-1에 있어서의 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸의 반응식을 이하 D-2-1에 나타낸다.
반응식 D-2-1
1L 삼각 플라스크 중에서 9-페닐-9H-카르바졸 24g(100mmol), N-브로모숙신산이미드 18g(100mmol), 톨루엔 450mL, 초산에틸 200mL을 실온에서 45시간 교반하였다. 이 현탁액을 물로 세정한 후, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여 얻어진 여액을 농축, 건조시켰다. 목적물의 수량은 32g, 수율은 99%이었다.
<<스텝 2-2: 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산의 합성>>
스텝 2-2에 있어서의 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산의 반응식을 이하 D-2-2에 나타낸다.
반응식 D-2-2
500mL 3구 플라스크 중에서, 3-브로모-9-페닐-9H-카르바졸 29g(90mmol), 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 200mL를 -78℃에서 교반하여 용액이 된 후, 여기에 n-부틸리튬(1.57mol/L 헥산 용액) 110mL(69mmol)를 적하하고, 같은 온도에서 2시간 교반하였다. 또한, 상기 용액에 붕산트리메틸 13mL(140mmol)를 추가로 첨가하고, 실온에서 24시간 교반하였다.
반응 후, 여기에 1.0mol/L 염산 200mL를 첨가하고 실온에서 1시간 교반하였다. 이것을 물, 수산화나트륨 수용액, 물의 순서로 세정하고, 황산마그네슘을 첨가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여 얻어진 여액을 농축하고, 클로로포름과 헥산을 첨가하여 초음파를 조사한 후, 재결정화를 행하였다. 목적물인 백색 분말의 수량은 21g, 수율은 80%이었다.
<<스텝 3: 4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민(약칭: PCBA)의 합성>>
스텝 3에 있어서의 4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민(약칭: PCBA)의 반응식을 이하 D-3에 나타낸다.
반응식 D-3
4-브로모디페닐아민 6.5mg(26mmol), 9-페닐-9H-카르바졸-3-붕소산 7.5mg(26mmol), 트리(o-트릴)포스핀 400mg(1.3mmol)을 500mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 100mL, 에탄올 50mL, 탄산칼륨 수용액(0.2mol/L) 14mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기한 후에 초산팔라듐(II) 67mg(30mmol)을 첨가하였다.
이 혼합물을 100℃에서 10시간 환류하였다. 환류한 후, 이 혼합물의 수층을 톨루엔에 의하여 추출하고, 추출 용액과 유기층을 합치고 포화 식염수로 세정하였다. 황산마그네슘에 의하여 유기층의 수분을 제거한 후, 이 혼합물을 자연 여과하여 얻어진 여액을 농축한 결과, 담갈색의 유상물을 얻었다. 이 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(전개 용매 헥산:톨루엔=4:6)에 의하여 정제하고, 정제한 후에 얻어진 백색 고체를 디클로로메탄과 헥산의 혼합 용매에 의하여 재결정화하고, 목적물인 백색 고체를 얻었다. 또한, 수량은 4.9g, 수율은 45%이었다.
<<스텝 4: 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 합성>>
스텝 4에 있어서의 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)의 반응식을 이하 D-4에 나타낸다.
반응식 D-4
4-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)디페닐아민 2.0g(4.9mmol), 4-브로모비페닐 1.1g(4.9mmol), 나트륨 tert-부톡사이드 2.0g(20mmol)을 100mL 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 이 혼합물에 톨루엔 50mL 및 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액) 0.30mL를 첨가하였다.
이 혼합물을 감압하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기한 후, 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 0.10g을 첨가하였다. 다음에, 이 혼합물을 80℃에서 5시간 가열 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하여 이 현탁액을 셀라이트(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나, 플로리실(Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 카탈로그 번호: 540-00135)을 통과시켜 흡인 여과하여 여액을 얻었다. 얻어진 여액을 포화탄산나트륨 수용액, 포화 식염수의 순서로 세정하였다. 유기층에 황산마그네슘을 첨가하여 건조시켰다. 건조 후, 이 혼합물을 흡인 여과하여 황산마그네슘을 제거하여 여액을 얻었다.
얻어진 여액을 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의한 정제를 행하였다. 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피는 먼저 톨루엔:헥산=1:9의 혼합 용매를 전개 용매로서 사용하고, 다음에 톨루엔:헥산=3:7의 혼합 용매를 전개 용매로서 사용함으로써 행하였다. 얻어진 프랙션은 농축하여 얻어진 고체를 클로로포름과 헥산의 혼합 용매에 의하여 재결정화한 결과, 백색 분말 상태 고체의 수량은 2.3g, 수율은 84%이었다.
얻어진 백색 고체 1.2g의 승화 정제를 트레인 서블리메이션법에 의하여 수행하였다. 승화 정제는 7.0 Pa의 감압 하에서 아르곤의 유량을 3mL/min로 하여 280℃에서 20시간 행하였다. 수량은 1.1g, 수율은 89%이었다.
상기 스텝 4에서 얻어진 화합물을 핵 자기 공명법(NMR)에 의하여 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 측정 결과에 따르면, 4-페닐-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBA1BP)이 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ(ppm)=7.05-7.20(m, 7H), 7.28-7.78(m, 21H), 8.34(d, J=7.8Hz, 1H), 8.57(s, 1H).
100: 기판
101: 제 1 전극
102: EL층
103: 제 2 전극
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
301: 제 1 전극
303: 제 2 전극
311: 제 1 발광 유닛
312: 제 2 발광 유닛
313: 전하 발생층
401: 소스 측 구동 회로
402: 화소부
403: 게이트 측 구동 회로
404: 밀봉재
405: 씰재
407: 공간(空間)
408: 배선
409: FPC(플렉시블 프린트 서킷)
410: 소자 기판
411: 스위칭용 TFT
412: 전류 제어용 TFT
413: 제 1 전극
414: 절연물
416: 발광층
417: 제 2 전극
418: 발광 소자
423: n채널형 TFT
424: p채널형 TFT
501: 기판
502: 제 1 전극
503: 제 2 전극
504: EL층
505: 절연층
506: 격벽층
611: 케이스
612: 지지대
613: 표시부
614: 스피커부
615: 비디오 입력 단자
621: 본체
622: 하우징
623: 표시부
624: 키보드
625: 외부 접속 포트
626: 포인팅 디바이스
631: 본체
632: 케이스
633: 표시부
634: 음성 입력부
635: 음성 출력부
636: 조작 키
637: 외부 접속 포트
638: 안테나
641: 본체
642: 표시부
643: 케이스
644: 외부 접속 포트
645: 신호 수신부
646: 수상부
647: 배터리
648: 음성 입력부
649: 조작 키
650: 접안부
701: 케이스
702: 액정층
703: 백 라이트
704: 케이스
705: 드라이버 IC
706: 단자
801: 하우징
802: 광원
901: 조명 장치
902: 텔레비전 장치
1100: 기판
1101: 제 1 전극
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113a: 제 1 발광층
1113b: 제 2 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
101: 제 1 전극
102: EL층
103: 제 2 전극
111: 정공 주입층
112: 정공 수송층
113: 발광층
114: 전자 수송층
115: 전자 주입층
301: 제 1 전극
303: 제 2 전극
311: 제 1 발광 유닛
312: 제 2 발광 유닛
313: 전하 발생층
401: 소스 측 구동 회로
402: 화소부
403: 게이트 측 구동 회로
404: 밀봉재
405: 씰재
407: 공간(空間)
408: 배선
409: FPC(플렉시블 프린트 서킷)
410: 소자 기판
411: 스위칭용 TFT
412: 전류 제어용 TFT
413: 제 1 전극
414: 절연물
416: 발광층
417: 제 2 전극
418: 발광 소자
423: n채널형 TFT
424: p채널형 TFT
501: 기판
502: 제 1 전극
503: 제 2 전극
504: EL층
505: 절연층
506: 격벽층
611: 케이스
612: 지지대
613: 표시부
614: 스피커부
615: 비디오 입력 단자
621: 본체
622: 하우징
623: 표시부
624: 키보드
625: 외부 접속 포트
626: 포인팅 디바이스
631: 본체
632: 케이스
633: 표시부
634: 음성 입력부
635: 음성 출력부
636: 조작 키
637: 외부 접속 포트
638: 안테나
641: 본체
642: 표시부
643: 케이스
644: 외부 접속 포트
645: 신호 수신부
646: 수상부
647: 배터리
648: 음성 입력부
649: 조작 키
650: 접안부
701: 케이스
702: 액정층
703: 백 라이트
704: 케이스
705: 드라이버 IC
706: 단자
801: 하우징
802: 광원
901: 조명 장치
902: 텔레비전 장치
1100: 기판
1101: 제 1 전극
1103: 제 2 전극
1111: 정공 주입층
1112: 정공 수송층
1113a: 제 1 발광층
1113b: 제 2 발광층
1114: 전자 수송층
1115: 전자 주입층
Claims (15)
- 화학식 1로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 1
위의 화학식 1에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R11 내지 R14, R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 및 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 2로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 2
위의 화학식 2에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R21 내지 R24, 및 R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 2로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 2
위의 화학식 2에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고,
R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 2로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 2
위의 화학식 2에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고,
R31 내지 R37은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R31 내지 R37 중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 3으로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 3
위의 화학식 3에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고,
R41 내지 R43은 각각 독립적으로 수소, 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R41 내지 R43 중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 4로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 4
위의 화학식 4에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R1은 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R21 내지 R24는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 5로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 5
위의 화학식 5에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R51 내지 R54, R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 6으로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 6
위의 화학식 6에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R61 내지 R64, 및 R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내는, 복소환 화합물.
- 화학식 6으로 나타내어지는 구조를 포함하는 복소환 화합물로서,
화학식 6
위의 화학식 6에서,
A는 산소 또는 유황을 나타내고,
R2는 탄소수 1 내지 4인 알킬기 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내고,
R61 내지 R64는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 4인 알킬기, 및 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기 중 어느 것을 나타내고,
R71 내지 R77은 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 6 내지 13인 치환 또는 무치환의 아릴기를 나타내는, 복소환 화합물.
- 한 쌍의 전극간에 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 복소환 화합물을 포함하는, 발광 소자.
- 한 쌍의 전극간에 발광층을 포함하는 발광 소자에 있어서,
상기 발광층은 발광물질 및 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 복소환 화합물을 포함하는, 발광 소자.
- 한 쌍의 전극간에 적어도 발광층과 전자 수송층을 포함하는 발광 소자에 있어서,
상기 전자 수송층은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 복소환 화합물을 포함하는, 발광 소자.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 복소환 화합물을 포함하는, 발광 장치.
- 제 13 항에 따른 발광 장치를 포함하는 전자 기기에 있어서,
상기 전자 기기는 텔레비전, 컴퓨터, 휴대 전화, 및 카메라 중에서 선택되는 하나인, 전자 기기.
- 제 13 항에 따른 발광 장치를 포함하는 조명 장치에 있어서,
상기 조명 장치는 전기 스탠드 및 실내 조명 장치 중에서 선택되는 하나인, 조명 장치.
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