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KR20190121795A - 발광 소자용 재료, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체 - Google Patents

발광 소자용 재료, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체 Download PDF

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KR20190121795A
KR20190121795A KR1020197027245A KR20197027245A KR20190121795A KR 20190121795 A KR20190121795 A KR 20190121795A KR 1020197027245 A KR1020197027245 A KR 1020197027245A KR 20197027245 A KR20197027245 A KR 20197027245A KR 20190121795 A KR20190121795 A KR 20190121795A
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KR
South Korea
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layer
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？페이 야마자키
사토시 세오
히데코 요시즈미
도모야 야마구치
히로미츠 기도
다케요시 와타베
아이리 도미다
게이토 후쿠다
Original Assignee
가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Publication date
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Abstract

신규 발광 소자용 재료를 제공한다. 또는, 발광 소자를 제작하기 위한 공정을 간편하게 할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공한다. 또는, 발광 소자를 제작하기 위한 비용을 저감할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 실현할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공한다. 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는 발광 소자용 재료를 제공한다.

Description

발광 소자용 재료, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 조명 장치, 및 유기 금속 착체
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 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 발명의 일 형태의 기술분야는, 물건, 방법, 또는 제조 방법에 관한 것이다. 또는, 본 발명의 일 형태는 공정(process), 기계(machine), 제품(manufacture), 또는 조성물(composition of matter)에 관한 것이다. 그러므로, 더 구체적으로 본 명세서에 개시되는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 액정 표시 장치, 발광 장치, 조명 장치, 축전 장치, 기억 장치, 촬상 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 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)을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가하여, 캐리어를 주입하고, 상기 캐리어의 재결합 에너지를 이용함으로써, 발광 재료로부터의 발광을 얻을 수 있다.
이와 같은 발광 소자는 자발광형이기 때문에, 디스플레이의 화소로서 사용하면 액정 디스플레이에 비하여 시인성이 높고 백라이트가 불필요하다는 등의 이점이 있고, 플랫 패널 디스플레이 소자로서 적합하다. 또한, 이와 같은 발광 소자를 사용한 디스플레이는, 박형, 경량으로 제작할 수 있다는 것도 큰 이점이다. 또한, 응답 속도가 매우 빠르다는 것도 특징 중 하나이다.
또한, 이들 발광 소자는 발광층을 이차원으로 연속적으로 형성할 수 있기 때문에 면상으로 발광을 얻을 수 있다. 이는, 백열 전구나 LED로 대표되는 점광원 또는 형광등으로 대표되는 선광원으로는 얻기 어려운 특색이기 때문에, 조명 등으로 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
이와 같이 발광 소자를 사용한 디스플레이나 조명 장치는 다양한 전자 기기에 적합하게 적용할 수 있지만, 더 양호한 효율, 수명을 가지는 발광 소자를 위하여 연구 개발이 진행되고 있다.
유기 EL 소자는, 다양한 기능을 각각 상이한 층이나 재료에 가지게 하는, 소위 기능 분리가 진행됨으로써 크게 발전되었다. 그러나, 이에 의하여 소자의 특성은 비약적으로 향상되었지만, 적층되는 층의 개수는 증가하고 공증착의 레이트 제어 등도 필요하게 되어, 소자의 제작 공정은 매우 복잡화되었다. 그 결과, 제조 장치의 장대화, 제조 택트의 증대, 나아가서는 제조 비용의 큰 폭의 증가를 일으키고 있다.
특허문헌 1에는 이리듐을 중심 금속으로 하고 캐리어 수송 골격을 가지는 덴드리머에 대하여 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 특개2003-231692호
그러므로, 본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자를 제작하기 위한 공정을 간편하게 할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자를 제작하기 위한 비용을 저감할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 실현할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 일 형태에서는 간편하게 제조할 수 있는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 저렴하게 제조할 수 있는 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 수명이 긴 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 저렴한 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 목적으로 한다. 또는, 신뢰성이 높은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 소비전력이 작은 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 과제로 한다. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 표시 품질이 양호한 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명은 상술한 과제 중 어느 하나를 해결하면 좋은 것으로 한다.
본 발명의 일 형태는 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 1 골격이 정공 수송성을 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 1 골격이 HOMO를 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 1 골격이 전자 수송성을 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 1 골격이 LUMO를 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격이 상기 제 2 골격에 직접 결합되는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격과 상기 제 2 골격이 메타페닐렌기 또는 바이페닐-3,3'-다이일기로 연결되는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 구성은 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과, 전자 수송성을 가지는 제 2 골격과, 발광성을 가지는 제 3 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 1 골격이 HOMO를 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 제 2 골격이 LUMO를 가지고, 또한 상기 구성을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격 및/또는 상기 제 2 골격이 상기 제 3 골격에 직접 결합되는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격 및/또는 상기 제 2 골격이 상기 제 3 골격과 메타페닐렌기 또는 바이페닐-3,3'-다이일기로 연결되는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 화합물이 형광을 발하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 화합물이 지연 형광을 발하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 화합물이 인광을 발하는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 화합물이 더 중심 금속을 가지는 유기 금속 착체인 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 중심 금속이 이리듐인 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 금속 착체에서의 상기 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격이 다이페닐트라이아진 골격인 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 정공 수송성 골격을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 정공 수송성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지고, 상기 2개의 상이한 배위자 중 적어도 어느 한쪽은 발광성 골격을 더 가지는 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 유기 화합물 또는 상기 유기 금속 착체의 분자량이 1300 이하인 발광 소자용 재료이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서의 상기 발광 소자용 재료가 증착법에 의하여 성막되어 사용된 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성 중 어느 하나에서의 발광 소자용 재료가 습식법에 의하여 성막되어 사용된 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 유기 화합물과 상기에서의 발광 소자용 재료를 포함하는 발광층을 가지는 발광 소자이고, 상기 발광 소자용 재료에 포함되는 유기 화합물이 이리듐 착체이고, 상기 이리듐 착체의 상기 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 동일한 구조가 상기 제 1 유기 화합물이 가지는 골격의 적어도 일부에 포함되는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 발광층이 제 2 유기 화합물을 더 포함하는 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격이 아민 골격인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성에서 상기 제 1 골격이 다이페닐아민 골격인 발광 소자이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 1]
Figure pct00001
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 2]
Figure pct00002
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 3]
Figure pct00003
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 4]
Figure pct00004
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 5]
Figure pct00005
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 6]
Figure pct00006
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 아래의 구조식으로 나타내어지는 유기 금속 착체이다.
[화학식 7]
Figure pct00007
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 구성을 가지는 발광 소자와, 트랜지스터 또는 기판을 가지는 발광 장치이다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태는 상기 기재의 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 발광 소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 발광 장치에 포함되는 경우가 있다. 또한, 조명 기구 등은 발광 장치를 가지는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태에서는 신규 발광 소자용 재료를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자를 제작하기 위한 공정을 간편하게 할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 소자를 제작하기 위한 비용을 저감할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 실현할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 수명이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있는 발광 소자용 재료를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 일 형태에서는 간편하게 제조할 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 저렴하게 제조할 수 있는 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태는 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제공할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태에서는 수명이 긴 발광 소자를 제공할 수 있다.
또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 저렴한 발광 장치, 전자 기기, 및 표시 장치를 각각 제공할 수 있다. 또는, 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. 또는, 본 발명의 다른 일 형태에서는 표시 품질이 양호한 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 효과의 모두를 가질 필요는 없다. 또한, 이들 이외의 효과는, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 저절로 명백해지는 것이며, 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터, 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광 소자용 재료의 개념도.
도 2는 발광 소자의 개략도.
도 3은 발광 소자의 제작 방법의 일례를 도시한 도면.
도 4는 발광 소자의 제작 방법의 일례를 도시한 도면.
도 5는 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 6은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 7은 액티브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 8은 패시브 매트릭스형 발광 장치의 개념도.
도 9는 조명 장치를 도시한 도면.
도 10은 전자 기기를 도시한 도면.
도 11은 광원 장치를 도시한 도면.
도 12는 조명 장치를 도시한 도면.
도 13은 조명 장치를 도시한 도면.
도 14는 차재 표시 장치 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 15는 전자 기기를 도시한 도면.
도 16은 전자 기기를 도시한 도면.
도 17은 [Ir(ppy)2(Czppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 18은 [Ir(ppy)2(Czppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 19는 [Ir(ppy)(Czppy)2]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 20은 [Ir(ppy)(Czppy)2]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 21은 발광 소자의 소자 구조의 모식도.
도 22는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전류 밀도 특성.
도 23은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 휘도-전압 특성.
도 24는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 전류 효율-휘도 특성.
도 25는 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 전류-전압 특성.
도 26은 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼.
도 27은 발광 소자 3의 휘도-전류 밀도 특성.
도 28은 발광 소자 3의 전류 효율-휘도 특성.
도 29는 발광 소자 3의 휘도-전압 특성.
도 30은 발광 소자 3의 전류-전압 특성.
도 31은 발광 소자 3의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 32는 발광 소자 3의 발광 스펙트럼.
도 33은 [Ir(czppm)2(ppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 34는 [Ir(czppm)2(ppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 35는 [Ir(ppy)2(5dptznppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 36은 [Ir(ppy)2(5dptznppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 37은 [Ir(5dptznppy)2(ppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 38은 [Ir(5dptznppy)2(ppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 39는 [Ir(ppy)2(dpappy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 40은 [Ir(ppy)2(dpappy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 41은 [Ir(dpappy)2(ppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 42는 [Ir(dpappy)2(ppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 43은 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 44는 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 45는 [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]의 1H-NMR 스펙트럼.
도 46은 [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼.
도 47은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전류 밀도 특성.
도 48은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 전류 효율-휘도 특성.
도 49는 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 휘도-전압 특성.
도 50은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 전류-전압 특성.
도 51은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 52는 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼.
도 53은 발광 소자 4 및 비교 발광 소자 2의 정규화 휘도-시간 변화 특성.
도 54는 발광 소자 5의 휘도-전류 밀도 특성.
도 55는 발광 소자 5의 전류 효율-휘도 특성.
도 56은 발광 소자 5의 휘도-전압 특성.
도 57은 발광 소자 5의 전류-전압 특성.
도 58은 발광 소자 5의 외부 양자 효율-휘도 특성.
도 59는 발광 소자 5의 발광 스펙트럼.
도 60은 계산 결과를 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
유기 EL 소자의 발광층은 호스트 재료인 캐리어 수송 재료와 게스트 재료인 발광 재료를 공증착함으로써 혼합하면서 성막하는 방법이 주류가 되어 있다. 공증착을 하기 위해서는, 증착실 내에 복수의 증착원을 구비할 필요가 있다. 또한, 오염 방지의 관점에서 장대한 제조 장치가 필요하게 되어 막대한 초기 투자가 필요하기 때문에, 신규 기업의 참입에 큰 장벽이 되어 있다. 또한, 복잡하고 장용한 제조 공정은 제품 비용의 증가에 이어지고 있다.
이를 감안하여, 본 발명자들은 종래는 따로 증착하였던 호스트 재료인 캐리어 수송 재료의 기능과 게스트 재료인 발광 재료의 기능을 1개의 분자 내에 동시에 가지는 발광 소자용 재료를 사용함으로써, 소자의 제조가 용이하게 되어, 제조 장치의 간략화에 따른 비용의 큰 폭의 삭감이 가능하다는 것을 발견하였다.
구체적으로는, 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 1개의 분자 내에 동시에 가지는 발광 재료를 제공한다. 상기 발광 재료는 분자량이 3000 이하이고, 폴리머는 아니지만 용해성을 부여하면 용매에 녹여 습식법에 의하여 성막할 수도 있다.
상기 발광 재료는, 1개의 분자 내에 캐리어 수송의 역할을 하는 골격과 발광의 역할을 하는 골격이 동시에 존재하기 때문에, 상기 발광 재료만으로 발광층을 형성할 수 있다. 즉, 공증착을 하지 않아도 양호한 특성을 나타내는 발광층을 얻을 수 있다. 그러므로, 비교적 간편한 구성의 제조 장치로 특성이 양호한 발광 소자를 제조할 수 있어, 저렴하고 또한 성능이 좋은 발광 소자를 제공할 수 있게 된다.
또한, 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격으로서는 도 1의 (B)와 같은 정공 수송성을 가지는 골격과 도 1의 (C)와 같이 정공 수송성을 가지는 골격 중 어느 쪽이어도 좋다. 도시는 하지 않았지만, 바이폴러성을 가지는 골격이어도 된다. 또한, 도 1의 (D)와 같이 전자 수송성을 가지는 골격과 정공 수송성을 가지는 골격의 양쪽을 1개의 분자 내에 가져도 좋다.
또한, 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격이 정공 수송성을 가지는 골격인 발광 소자용 재료인 경우, 상기 정공 수송성을 가지는 골격이 상기 재료에서의 HOMO를 가지는 골격인 것이 바람직하다. 또한, 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격이 전자 수송성을 가지는 골격인 발광 소자용 재료인 경우, 상기 전자 수송성을 가지는 골격이 상기 재료에서의 LUMO를 가지는 골격인 것이 바람직하다. 또한, 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격이 정공 수송성을 가지는 골격과 전자 수송성을 가지는 골격의 양쪽인 경우, 상기 발광 소자용 재료에서는 정공 수송성을 가지는 골격에 HOMO가, 전자 수송성을 가지는 골격에 LUMO가 존재되는 것이 바람직하다.
제 1 골격과 제 2 골격은 직접 결합되어도 좋고, 어떤 기를 사이에 개재(介在)하여 결합되어도 좋다. 사이에 개재하는 기는, 메타페닐렌기나 바이페닐-3,3'-다이일기인 것이 발광 에너지 준위의 저하 등이 일어나기 어려워 바람직한 구성이다.
정공 수송성을 가지는 골격, 전자 수송성을 가지는 골격, 및 발광성을 가지는 골격의 3개의 골격을 가지는 발광 소자용 재료인 경우, 상기 발광 소자용 재료를 사용함으로써, 공증착을 하지 않아도 들뜬 착체를 에너지 도너로서 사용한 발광 효율이 양호한 발광 소자를 제조할 수 있게 되기 때문에 바람직한 구성이다. 이 경우, 동일 분자 내의 정공 수송성을 가지는 골격과 전자 수송성을 가지는 골격이 작용하여 들뜬 상태를 형성하여도 좋고, 1개의 분자의 정공 수송성을 가지는 골격과 다른 분자의 전자 수송성을 가지는 골격이 들뜬 착체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 에너지가 들뜬 상태 또는 들뜬 착체를 형성하는 분자에서의 발광성을 가지는 골격으로 이동하거나, 또는 다른 바닥 상태의 분자의 발광성을 가지는 골격으로 이동함으로써, 효율이 좋은 발광이 얻어진다. 들뜬 착체는, S1 준위와 T1 준위가 거의 같은 위치에 있기 때문에, 삼중항 에너지가 더 낮은 어떤 골격을 가지지 않는 한, T1 준위로부터 S1 준위로의 항간 교차가 용이하게 되어, S1 준위의 생성 확률을 높일 수 있게 되기 때문에, 형광 발광 소자의 발광 효율의 향상을 기대할 수 있다. 이와 같은 메커니즘에 의하여 발광이 얻어지는 발광 소자로부터는 지연 형광이 관측되는 것이 특징적이다.
물론, 인광 발광 소자이어도 본 발명을 적용할 수 있다. 인광 발광을 나타내는 물질로서는 이리듐이나 백금 등의 중심 금속을 가지는 유기 금속 착체가 대표적이다. 캐리어 수송의 역할을 하는 골격과 발광의 역할을 하는 골격은 배위자로서 도입할 수 있다. 복수의 배위자를 가지는 유기 금속 착체의 경우에는, 배위자마다 상이한 기능(전자 수송성, 정공 수송성, 발광성 등)을 하는 골격을 가지는 구성으로 하여도 좋고, 발광의 역할을 하는 골격과 캐리어 수송성을 가지는 골격을 동시에 가지는 배위자를 사용하여도 좋고, 이의 조합에 의하여 원하는 특성으로 조정할 수도 있다.
예를 들어, 2개 이상의 복수의 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 경우, 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 정공 수송성 골격을 가지는 구성이나, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지는 구성, 한쪽의 배위자는 정공 수송성을 가지는 골격을 가지고 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지고 상기 2개의 상이한 배위자 중 적어도 어느 한쪽의 발광성을 가지는 골격을 더 가지는 구성 등이 생각된다.
또한, 캐리어 수송성을 가지는 골격과 발광성 골격을 동일 분자 내에 가짐으로써, 이의 위치 관계를 제어할 수 있다. 증착이나 복수 재료를 사용한 습식법으로는, 게스트인 발광 재료와 호스트인 캐리어 수송 재료의 농도를 조정하는 것은 가능하더라도, 이의 위치 관계나 배치를 제어할 수는 없다. 에너지 이동의 효율은 에너지 도너인 호스트와 에너지 억셉터인 게스트의 분자의 형상, 거리, 및 배치에 크게 의존하는 것이 알려져 있다. 캐리어 수송성을 가지는 골격과 발광성 골격을 1개의 분자 내에 가지게 함으로써, 그 거리나 배치 등, 에너지 이동에 관한 위치 관계를 보다 좋은 상태로 유지할 수 있게 된다. 이로써, 발광 효율이 매우 양호한 발광 소자를 얻을 수 있게 된다.
또한, 이들 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료는 그 분자량이 1300 이하인 것이 바람직하다. 분자량이 1300 이하이므로 증착할 때 상기 발광 소자용 재료가 분해되는 것을 억제할 수 있어, 수명이 길고 신뢰성이 높은 발광 소자를 얻을 수 있다.
또한, 증착할 수 없는 재료이어도, 적당한 용매에 용해시킴으로써, 스핀 코팅법이나 잉크젯법으로 대표되는 습식법으로 성막을 할 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료와 일반적으로 사용되는 호스트 재료 또는 게스트 재료 등을 혼합하여 발광층을 형성하여도 좋다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료는 발광 물질 자체가 높은 캐리어 수송성을 가지는 상태이기 때문에 소자의 구동 전압을 저감하면서, 높은 재결합 효율을 유지할 수 있어, 높은 효율과 낮은 구동 전압을 양립할 수 있다. 또한, 이때 상기 호스트 재료나 게스트 재료 등, 발광층 내에 가지는 상이한 유기 화합물이 발광 소자용 재료의 캐리어 수송성을 가지는 골격과 같은 골격을 포함하는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
도 2에 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료를 사용한 발광 소자의 일례를 나타내는 도면을 도시하였다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료를 사용한 발광 소자는 본 발명의 일 형태이기도 하다. 상기 발광 소자는 양극(101)과, 음극(102), EL층(103)을 가지고, EL층에 상술한 발광 소자용 재료를 사용하고 있다.
EL층(103)은 적어도 발광층(113)을 가지고, 발광층(113)은 상술한 발광 소자용 재료를 사용하여 형성되어 있다. 상기 발광 소자용 재료는, 상술한 바와 같이 그 분자 내에 캐리어 수송의 역할을 하는 골격과 발광의 역할을 하는 골격의 양쪽이 포함되어 있어, 공증착을 하지 않아도 양호한 특성을 가지는 발광층을 형성할 수 있다. 이로써, 발광 소자를 제조하는 장치가 간략화되어, 초기 투자액을 줄일 수 있게 됨으로써, 저렴하게 발광 소자를 제조할 수 있게 된다.
또한, 도 2에는 EL층(103)으로서 발광층(113) 외에 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)이 도시되어 있지만, 발광 소자의 구성은 이들에 한정되지 않고, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 캐리어 블록층, 들뜬자 블록층, 전하 발생층 등, 다양한 층 구조를 적용할 수 있다.
이어서, 상술한 발광 소자의 자세한 구조나 재료의 예에 대하여 설명한다.
EL층(103)의 적층 구조에 대해서는 본 실시형태에서는 도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 발광층(113)에 더하여 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 전자 수송층(114), 및 전자 주입층(115)을 가지는 구성, 및 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113)에 더하여, 전자 수송층(114) 및 전하 발생층(116)을 가지는 구성의 2종류의 구성에 대하여 설명한다. 전극 및 EL층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
양극(101)은, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 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. 이들의 도전성 금속 산화물막은, 일반적으로 스퍼터링법에 의하여 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 제작하여도 된다. 제작 방법의 예로서는, 산화 인듐-산화 아연막은 산화 인듐에 대하여 1 내지 20wt%의 산화 아연을 첨가한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 형성하는 방법 등이 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)막은 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐을 0.5 내지 5wt%, 산화 아연을 0.1 내지 1wt% 함유한 타깃을 사용하여 스퍼터링법에 의하여 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 들 수 있다. 그래핀도 사용할 수 있다. 또한, 후술하는 복합 재료를 EL층(103)에서의 양극(101)과 접하는 층에 사용함으로써, 일함수와 상관없이 전극 재료를 선택할 수 있게 된다.
정공 주입층(111)은 억셉터성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 억셉터성을 가지는 물질로서는, 전자 흡인기(할로젠기나 사이아노기)를 가지는 화합물을 사용할 수 있고, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 1,3,4,5,7,8-헥사플루오로테트라사이아노-나프토퀴노다이메테인(약칭: F6-TCNNQ), 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(HAT-CN) 등의 유기 억셉터나, 몰리브데넘 산화물이나 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망가니즈 산화물 등의 무기 산화물, 그 외에, 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc)이나 구리 프탈로사이아닌(CuPC) 등의 프탈로사이아닌계의 금속 착체, 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 등을 사용할 수 있다.
유기 억셉터로서는, HAT-CN과 같이 복소 원자를 복수로 가지는 축합 방향 고리에 전자 흡인기가 결합되는 화합물이 열적으로 안정적이므로 바람직하다. 억셉터성을 가지는 유기 화합물은 인접한 정공 수송층(또는 정공 수송 재료)으로부터 전계의 인가에 의하여 전자를 추출할 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서는 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, 양극(101)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료도 사용할 수 있게 된다. 상기 억셉터성 물질로서는, 상술한 유기 억셉터나, 전이 금속 산화물, 또한 원소 주기율표에서의 4족 내지 8족에 속하는 금속의 산화물을 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 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 이 중에서도 특히, 산화 몰리브데넘은 대기 중에서도 안정적이고 흡습성이 낮아 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다. 유기 억셉터로서는, 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메테인(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등이 바람직하다.
복합 재료에 사용하는 정공 수송성을 가지는 물질은, 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 것이 바람직하다. 상기 정공 수송성을 가지는 물질로서는, 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) 등의 방향족 아민, 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-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카바졸 유도체, 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, 펜타센, 코로넨, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌 등의 방향족 탄화수소를 들 수 있다. 방향족 탄화수소는 바이닐 골격을 가져도 좋다. 바이닐기를 가지는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들어 4,4'-비스(2,2-다이페닐바이닐)바이페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-다이페닐바이닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등을 들 수 있다. 또한, 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-9-H-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 화합물, 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 화합물, 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 화합물, 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 사용할 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, 정공 주입층(111)은 습식법으로 형성할 수도 있다. 이 경우, 폴리(에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산) 수용액(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/장뇌설폰산 수용액(PANI/CSA), PTPDES, Et-PTPDEK, 또는 PPBA, 폴리아닐린/폴리(스타이렌설폰산)(PANI/PSS) 등의 산을 첨가한 도전성 고분자 화합물 등을 사용할 수 있다.
정공 주입층(111)을 형성함으로써, 정공의 주입성이 양호해지고, 구동 전압이 작은 발광 소자를 얻을 수 있다. 또한, 유기 억셉터는 증착이 용이하기 때문에 성막하기 쉬우므로, 사용하기 쉬운 재료이다.
정공 수송층(112)은 상술한 정공 수송성을 가지는 재료 중에서, 또는 그 외의 다양한 정공 수송성을 가지는 재료 중에서 적절히 사용하면 좋다.
발광층(113)은, 상술한 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료에 의하여 형성된다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자는, 호스트 기능을 가지는 캐리어 수송성 골격과 발광 기능을 가지는 발광성 골격을 1개의 분자 내에 가지기 때문에 상기 발광 소자용 재료만으로 양호한 특성을 가지는 발광층을 형성할 수 있다.
호스트 기능을 가지는 캐리어 수송성 골격으로서는 발광 기능을 가지는 발광성 골격보다 들뜬 에너지가 높은 축합 방향 고리 골격이나 헤테로 고리 골격 등을 사용할 수 있다.
호스트 기능은, 구체적으로는, 정공 수송, 전자 수송, 바이폴러로 크게 나누어지고, 각각 상이한 골격에 의하여 실현된다. 정공 수송 기능을 가지는 골격으로서는, π전자 과잉형 복소 방향 고리 골격 또는 아릴아민 골격을 들 수 있다. 더 자세하게는, 다이페닐아민 구조를 포함하는 골격, 또는 피롤 고리, 퓨란 고리, 싸이오펜 고리를 포함하는 골격 등이고, 이들 고리가 다른 방향 고리와 축합한 것도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 카바졸 고리, 다이벤조퓨란 고리, 다이벤조싸이오펜 고리, 또는 이들의 고리 구조를 가지는 복소 방향 고리이다. 전자 수송 기능을 가지는 골격으로서는, π전자 부족형 복소 방향 고리 골격을 들 수 있다. 더 자세하게는, 피리딘 고리, 다이아진 고리, 트라이아진 고리 등이고, 이들 고리가 다른 방향 고리와 축합한 것도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피리딘 고리, 프탈라진 고리, 피리미딘 고리, 피라진 고리, 트라이아진 고리, 퀴놀린 고리, 퀴나졸린 고리, 퀴녹살린 고리, 또는 이들 고리 구조를 가지는 복소 방향 고리이다. 바이폴러성을 가지는 골격으로서는, 안트라센이나 피렌 등의 축합 방향 탄화수소 고리를 적합하게 사용할 수 있다.
발광 기능을 가지는 발광성 골격으로서는, 안트라센 골격, 피렌 골격, 페릴렌 골격 등의 발광단, 또는 이리듐이나 백금에 방향족 배위자가 오쏘 메탈화된 부분 구조로 이루어지는 골격을 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료는, 공증착을 할 필요가 없다. 그러므로, 진공 증착을 적용한 경우, 복잡한 제조 공정을 거치지 않고 발광 소자를 제조할 수 있게 되어 큰 폭의 비용 삭감 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 발광 소자용 재료를 사용한 발광층을 습식법을 사용하여 형성하는 경우에는, 상기 발광 소자용 재료를 적당한 액상 매체에 용해 또는 분산시켜 웨트 프로세스(스핀 코팅법, 캐스트법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법, 인쇄법, 스프레이 코팅법, 커튼 코팅법, 랭뮤어·블로젯법 등)에 의하여 층을 형성한 후, 용매를 제거 또는 소성함으로써 형성하면 좋다.
웨트 프로세스에 사용하는 액상 매체로서는, 예를 들어 메틸에틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산 에틸 등의 지방산 에스터류, 다이클로로벤젠 등의 할로젠화 탄화수소류, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 사이클로헥실벤젠 등의 방향족 탄화수소류, 사이클로헥세인, 데칼린, 도데케인 등의 지방족 탄화수소류, 다이메틸폼아마이드(DMF), 다이메틸설폭사이드(DMSO) 등의 유기 용매를 사용할 수 있다.
또한, 발광층에 있어서는, 캐리어 밸런스를 조정하기 위하여, 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료와, 정공 수송성 및/또는 전자 수송성을 가지는 캐리어 수송 재료를 혼합하여 사용하여도 좋다. 또한, 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료와, 다른 발광 재료를 혼합하여 사용하여도 좋다. 또한, 상기 캐리어 수송 재료는 복수 종류의 물질을 혼합한 재료이어도 좋다. 혼합한 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 용이하게 조정할 수 있어, 재결합 영역의 제어도 간편하게 할 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 호스트 재료끼리 들뜬 착체를 형성하여도 좋다. 상기 들뜬 착체는 형광 발광 물질 또는 인광 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 착체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활하게 되어, 효율적으로 발광을 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 구성은 구동 전압도 저하되기 때문에 바람직한 구성이다.
상기 캐리어 수송 재료에서, 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 2-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: PCASF), 4,4',4''-트리스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]트라이페닐아민(약칭: 1'-TNATA), 2,7-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPA2SF), N,N'-비스(9-페닐카바졸-3-일)-N,N'-다이페닐벤젠-1,3-다이아민(약칭: PCA2B), N-(9,9-다이메틸-2-다이페닐아미노-9H-플루오렌-7-일)다이페닐아민(약칭: DPNF), N,N',N''-트라이페닐-N,N',N''-트리스(9-페닐카바졸-3-일)벤젠-1,3,5-트라이아민(약칭: PCA3B), 2-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]스파이로-9,9'-바이플루오렌(약칭: DPASF), N,N'-비스[4-(카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-9,9-다이메틸플루오렌-2,7-다이아민(약칭: YGA2F), NPB, N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-다이페닐-[1,1'-바이페닐]-4,4'-다이아민(약칭: TPD), 4,4'-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: DPAB), BSPB, 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP), 4-페닐-3'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: mBPAFLP), N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-N-{9,9-다이메틸-2-[N'-페닐-N'-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)아미노]-9H-플루오렌-7-일}페닐아민(약칭: DFLADFL), PCzPCA1, 3-[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA1), 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzDPA2), DNTPD, 3,6-비스[N-(4-다이페닐아미노페닐)-N-(1-나프틸)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzTPN2), PCzPCA2, 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), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(약칭: PCzPCN1), 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), N-(4-바이페닐)-N-(9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-일)-9-페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCBiF), N-(1,1'-바이페닐-4-일)-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9,9-다이메틸-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF) 등의 방향족 아민 골격을 가지는 화합물이나, 1,3-비스(N-카바졸릴)벤젠(약칭: mCP), CBP, 3,6-비스(3,5-다이페닐페닐)-9-페닐카바졸(약칭: CzTP), 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)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.
상기 캐리어 수송 재료에서, 정공 수송성을 가지는 재료로서는, 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 착체나, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-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 헤테로 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 2-[4-(3,6-다이페닐-9H-카바졸-9-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2CzPDBq-III), 7-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 7mDBTPDBq-II), 및 6-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 6mDBTPDBq-II), 4,6-비스[3-(페난트렌-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mPnP2Pm), 4,6-비스[3-(4-다이벤조싸이엔일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mDBTP2Pm-II), 4,6-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리미딘(약칭: 4,6mCzP2Pm) 등의 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 2-{4-[3-(N-페닐-9H-카바졸-3-일)-9H-카바졸-9-일]페닐}-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진(약칭: PCCzPTzn) 등의 트라이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다.
상기 발광 재료로서는, 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), 트리스[3-(5-바이페닐)-5-아이소프로필-4-페닐-4H-1,2,4-트라이아졸레이토]이리듐(III)(약칭: Ir(iPr5btz)3), 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), 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), 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: FIr(acac)), 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[4-(2-노보닐)-6-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-다이메틸-2-[6-(2,6-다이메틸페닐)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: Ir(dmppm-dmp)2(acac)), (아세틸아세토네이토)비스(4,6-다이페닐피리미디네이토)이리듐(III)(약칭: Ir(dppm)2(acac)), (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)), 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)), 비스(2,4-다이페닐-1,3-옥사졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스{2-[4'-(퍼플루오로페닐)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조싸이아졸레이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)), (다이아이소뷰티릴메타네이토)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)), (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)), 트리스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(piq)3), 비스(1-페닐아이소퀴놀리네이토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린백금(II)(약칭: PtOEP)과 같은 인광성 화합물이나, 2-(바이페닐-4-일)-4,6-비스(12-페닐인돌로[2,3-a]카바졸-11-일)-1,3,5-트라이아진(약칭: PIC-TRZ), 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 열 활성화 지연 형광(TADF) 재료나, N,N'-다이페닐-N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6FLPAPrn), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-비스[3-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6mMemFLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-비스(4-tert-뷰틸페닐)-피렌-1,6-다이아민(약칭: 1,6tBu-FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9-페닐-9H-플루오렌-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐-3,8-다이사이클로헥실피렌-1,6-다이아민(약칭: ch-1,6FLPAPrn), N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트라이페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(9,10-다이페닐-2-안트릴)트라이페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-다이페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-뷰틸)페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)트라이페닐아민(약칭: PCBAPA), N,N''-(2-tert-뷰틸안트라센-9,10-다이일다이-4,1-페닐렌)비스[N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민](약칭: DPABPA), N,9-다이페닐-N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPPA), N-[4-(9,10-다이페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPPA), N,N,N',N',N'',N'',N''',N'''-옥타페닐다이벤조[g,p]크리센-2,7,10,15-테트라아민(약칭: DBC1), 쿠마린30, N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트라이페닐-1,4-페닐렌다이아민(약칭: 2DPABPhA), 9,10-비스(1,1'-바이페닐-2-일)-N-[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트라이페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA), 쿠마린6, 쿠마린545T, N,N'-다이페닐퀴나크리돈(약칭: DPQd), 루브렌, 2,8-다이-tert-뷰틸-5,11-비스(4-tert-뷰틸페닐)-6,12-다이페닐테트라센(약칭: TBRb), 나일레드, 5,12-비스(1,1'-바이페닐-4-일)-6,11-다이페닐테트라센(약칭: BPT), 2-(2-{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCM2), N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-다이아민(약칭: p-mPhTD), 7,14-다이페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-다이아민(약칭: p-mPhAFD), 2-{2-아이소프로필-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTI), 2-{2-tert-뷰틸-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: DCJTB), 2-(2,6-비스{2-[4-(다이메틸아미노)페닐]에텐일}-4H-피란-4-일리덴)프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCM), 2-{2,6-비스[2-(8-메톡시-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라하이드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에텐일]-4H-피란-4-일리덴}프로페인다이나이트릴(약칭: BisDCJTM), 5,10,15,20-테트라페닐비스벤조[5,6]인데노[1,2,3-cd:1',2',3'-lm]페릴렌 등의 형광성 화합물을 들 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 발광층(113)은 진공 증착법으로의 공증착이나, 혼합 용액을 사용한 그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 잉크젯법, 스핀 코팅법이나 딥 코팅법 등을 사용하여 제작할 수 있다.
전자 수송층(114)은 전자 수송성을 가지는 물질을 포함하는 층이다. 전자 수송성을 가지는 물질로서는, 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 착체나, 2-(4-바이페닐릴)-5-(4-tert-뷰틸페닐)-1,3,4-옥사다이아졸(약칭: PBD), 3-(4-바이페닐릴)-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 헤테로 고리 화합물이나, 2-[3-(다이벤조싸이오펜-4-일)페닐]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTPDBq-II), 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II), 2-[3'-(9H-카바졸-9-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mCzBPDBq), 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 헤테로 고리 화합물이나, 3,5-비스[3-(9H-카바졸-9-일)페닐]피리딘(약칭: 35DCzPPy), 1,3,5-트라이[3-(3-피리딜)페닐]벤젠(약칭: TmPyPB) 등의 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물을 들 수 있다. 상술한 것 중에서도, 다이아진 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물이나, 피리딘 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 신뢰성이 양호하기 때문에 바람직하다. 특히, 다이아진(피리미딘이나 피라진) 골격을 가지는 헤테로 고리 화합물은 전자 수송성이 높고, 구동 전압 저감에도 기여한다.
또한, 전자 수송층과 발광층 사이에 전자 캐리어의 이동을 제어하는 층을 제공하여도 좋다. 이는 상술한 전자 수송성이 높은 재료에 전자 트랩성이 높은 물질을 소량 첨가한 층이고, 전자 캐리어의 이동을 억제함으로써 캐리어 밸런스를 조절할 수 있게 된다. 이와 같은 구성은, 발광층을 전자가 통과하는 것으로 인하여 발생되는 문제(예를 들어 소자 수명의 저하)의 억제에 큰 효과를 발휘한다.
또한, 전자 수송층(114)과 음극(102) 사이에, 음극(102)과 접하여 전자 주입층(115)을 제공하여도 좋다. 전자 주입층(115)으로서는, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물을 함유시킨 것을 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)에 전자화물(electride)을 사용하여도 좋다. 전자화물로서는, 예를 들어 칼슘과 알루미늄의 혼합 산화물에 전자를 고농도로 첨가한 물질 등을 들 수 있다. 또한, 전자 주입층(115)으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 음극(102)으로부터의 전자 주입이 효율적으로 수행되기 때문에 더 바람직하다.
또한, 전자 주입층(115) 대신에 전하 발생층(116)을 제공하여도 좋다(도 2의 (B)). 전하 발생층(116)은 전위를 인가함으로써 상기 층의 음극 측에 접하는 층에 정공을, 양극 측에 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 열거한 복합 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, P형층(117)은 복합 재료를 구성하는 재료로서 상술한 억셉터성 물질을 포함하는 막과 정공 수송 재료를 포함하는 막을 적층하여 구성하여도 좋다. P형층(117)에 전위를 인가함으로써, 전자 수송층(114)에 전자가, 음극인 음극(102)에 정공이 주입되어 발광 소자가 동작한다. 이때, 전자 수송층(114)의 전하 발생층(116)에 접하는 위치에 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료를 포함하는 층이 존재함으로써, 발광 소자의 구동 시간의 축적에 따른 휘도 저하가 억제되어 수명이 긴 발광 소자를 얻을 수 있다.
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 이동시키는 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)에 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 이상, 바람직하게는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하면 좋다. 또한, 전자 릴레이층(118)에 사용되는 전자 수송성을 가지는 물질로서는 프탈로사이아닌계의 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 가지는 금속 착체를 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, 앞에서 설명한 전자 수송층(114)을 구성하는 재료와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
음극(102)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 원소 주기율표의 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, 음극(102)과 전자 수송층 사이에 전자 주입층을 제공함으로써, 일함수의 크기와 상관없이, Al, Ag, ITO, 실리콘, 또는 산화 실리콘을 함유한 산화 인듐-산화 주석 등 다양한 도전성 재료를 음극(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.
EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 진공 증착법이나 웨트 프로세스법(스핀 코팅법, 캐스트법, 다이 코팅법, 블레이드 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법, 인쇄법(그라비어 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 스크린 인쇄법 등), 스프레이 코팅법, 커튼 코팅법, 랭뮤어·블로젯법 등) 등을 사용하여도 된다.
또한, 상술한 각 전극 또는 각 층을 상이한 성막 방법을 사용하여 형성하여도 된다.
여기서, 액적 토출법을 사용하여 EL층(786)을 형성하는 방법에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3의 (A) 내지 (D)는, EL층(786)의 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
우선, 평탄화 절연막(770) 위에 도전막(772)이 형성되고, 도전막(772)의 일부를 덮도록 절연막(730)이 형성된다(도 3의 (A) 참조).
다음으로, 절연막(730)의 개구인 도전막(772)의 노출부에 액적 토출 장치(783)에서 액적(784)을 토출하여, 조성물을 포함하는 층(785)을 형성한다. 액적(784)은 용매를 포함하는 조성물이고, 도전막(772) 위에 부착된다(도 3의 (B) 참조).
또한, 액적(784)을 토출하는 공정을 감압하에서 하여도 좋다.
다음으로, 조성물을 포함하는 층(785)으로부터 용매를 제거하고 고체화함으로써 EL층(786)을 형성한다(도 3의 (C) 참조).
또한, 용매의 제거 방법으로서는 건조 공정 또는 가열 공정을 하면 좋다.
다음으로, EL층(786) 위에 도전막(788)을 형성하여 발광 소자(782)를 형성한다(도 3의 (D) 참조).
이와 같이 EL층(786)을 액적 토출법으로 하면 선택적으로 조성물을 토출할 수 있기 때문에, 재료의 낭비를 삭감할 수 있다. 또한, 형상을 가공하기 위한 리소그래피 공정 등도 불필요하기 때문에 공정도 간략화할 수 있어, 저비용화를 달성할 수 있다.
또한, 앞에서 설명한 액적 토출법은 조성물의 토출구를 가지는 노즐 또는 1개 또는 복수의 노즐을 가지는 헤드 등의 액적을 토출하는 수단을 가지는 것의 총칭으로 한다.
다음으로, 액적 토출법에 사용하는 액적 토출 장치에 대하여, 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는 액적 토출 장치(1400)를 설명하는 개념도이다.
액적 토출 장치(1400)는 액적 토출 수단(1403)을 가진다. 또한, 액적 토출 수단(1403)은 헤드(1405)와, 헤드(1412)와, 헤드(1416)를 가진다.
헤드(1405) 및 헤드(1412)는 제어 수단(1407)에 접속되고, 그것이 컴퓨터(1410)로 제어됨으로써 미리 프로그래밍된 패턴으로 묘화할 수 있다.
또한, 묘화하는 타이밍으로서는, 예를 들어 기판(1402) 위에 형성된 마커(1411)를 기준으로 하면 좋다. 또는, 기판(1402)의 가장자리를 기준으로 하여 기준점을 확정시켜도 좋다. 여기서는, 마커(1411)를 촬상 수단(1404)으로 검출하여, 화상 처리 수단(1409)에 의하여 디지털 신호로 변환한 것을 컴퓨터(1410)로 인식하고, 제어 신호를 발생시켜 제어 수단(1407)으로 보낸다.
촬상 수단(1404)으로서는 전하 결합 소자(CCD)나 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS)를 이용한 이미지 센서 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(1402) 위에 형성되어야 할 패턴의 정보는 기억 매체(1408)에 저장된 것이며, 이 정보를 바탕으로 제어 수단(1407)에 제어 신호를 보냄으로써, 액적 토출 수단(1403)의 각각의 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)를 개별적으로 제어할 수 있다. 토출하는 재료는, 재료 공급원(1413), 재료 공급원(1414), 재료 공급원(1415)으로부터 배관을 통하여 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)에 각각 공급된다.
헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)의 내부는 점선(1406)으로 나타내는 바와 같이 액상의 재료를 충전하는 공간과, 토출구인 노즐을 가지는 구조가 되어 있다. 도시하지 않았지만, 헤드(1412)도 헤드(1405)와 같은 내부 구조를 가진다. 헤드(1405)와 헤드(1412)의 노즐을 상이한 크기로 제공하면 상이한 재료를 상이한 폭으로 동시에 묘화할 수 있다. 1개의 헤드로 복수 종류의 발광 재료 등을 각각 토출하여 묘화할 수 있어, 넓은 영역에 묘화하는 경우에는 스루풋을 향상시키기 위하여 복수의 노즐로부터 같은 재료를 동시에 토출하여 묘화할 수 있다. 대형 기판을 사용하는 경우, 헤드(1405), 헤드(1412), 헤드(1416)는 기판 위를 도 4 중에 도시된 X, Y, Z의 화살표 방향으로 자유로이 주사하여 묘화하는 영역을 자유로이 설정할 수 있어, 같은 패턴을 1개의 기판에 복수로 묘화할 수 있다.
또한, 조성물을 토출하는 공정은 감압하에서 하여도 좋다. 토출 시에 기판을 가열해 두어도 좋다. 조성물을 토출한 후, 건조와 소성 중 한쪽 또는 양쪽의 공정을 한다. 건조와 소성의 공정은 양쪽 공정 모두 가열 처리 공정이지만, 그 목적, 온도, 시간이 상이하다. 건조 공정, 소성 공정은 상압하 또는 감압하에서, 레이저 광의 조사나 순간 열 어닐링, 가열로 등에 의하여 수행된다. 또한, 이 가열 처리를 하는 타이밍, 가열 처리 횟수는 특별히 한정되지 않는다. 건조와 소성의 공정을 양호하게 하기 위해서는, 그 때의 온도는 기판의 재질 및 조성물의 성질에 의존한다.
이상과 같이, 액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작할 수 있다.
액적 토출 장치를 사용하여 EL층(786)을 제작하는 경우에 있어서, 각종 유기 재료나 유기 무기 할로젠 페로브스카이트류를 용매로 용해 또는 분산시킨 조성물로서 습식법에 의하여 형성하는 경우, 다양한 유기 용제를 사용하여 도포용 조성물로 할 수 있다. 상기 조성물에 사용할 수 있는 유기 용제로서는, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 테트라하이드로퓨란, 다이옥산, 에탄올, 메탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-뷰탄올, t-뷰탄올, 아세토나이트릴, 다이메틸설폭사이드, 다이메틸폼아마이드, 클로로폼, 메틸렌클로라이드, 사염화 탄소, 아세트산 에틸, 헥세인, 사이클로헥세인 등 다양한 유기 용제를 사용할 수 있다. 특히, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등의 저극성 벤젠 유도체를 사용함으로써, 적합한 농도의 용액을 만들 수 있고, 또한 잉크 내에 포함되는 재료가 산화 등에 의하여 열화되는 것을 방지할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 제작 후의 막의 균일성이나 막 두께의 균일성 등을 고려하면 끓는점이 100℃ 이상인 것이 바람직하고, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌이 더 바람직하다.
또한, 상기 구성은 다른 실시형태나 본 실시형태 중의 다른 구성과 적절히 조합할 수 있다.
이어서, 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광 소자(적층형 소자라고도 함)의 형태에 대하여, 도 2의 (C)를 참조하여 설명한다. 이 발광 소자는 양극과 음극 사이에 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이다. 1개의 발광 유닛은 도 2의 (A)에 도시된 EL층(103)과 같은 구성을 가진다. 즉, 도 2의 (A) 또는 (B)에서 도시된 발광 소자는, 1개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자이고, 도 2의 (C)에서 도시된 발광 소자는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광 소자라고 할 수 있다.
도 2의 (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 2의 (A)에서의 양극(101)과 음극(102)에 상당하고, 도 2의 (A)의 설명에서 서술한 것과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제 1 발광 유닛(511)과 제 2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 상이한 구성이어도 좋다.
전하 발생층(513)은 양극(501)과 음극(502)에 전압을 인가하였을 때, 한쪽 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽 발광 유닛에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 즉, 도 2의 (C)에서, 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 2의 (B)에서 설명한 전하 발생층(116)과 같은 구성으로 형성하는 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)에 접하는 경우는, 전하 발생층(513)이 발광 유닛의 정공 주입층의 역할도 할 수 있기 때문에, 발광 유닛은 정공 주입층을 제공하지 않아도 된다.
또한, 전하 발생층(513)에 전자 주입 버퍼층(119)을 제공하는 경우, 상기 층이 양극 측의 발광 유닛에서의 전자 주입 버퍼층의 역할을 하기 때문에, 상기 발광 유닛에는 반드시 전자 주입층을 더 형성할 필요는 없다.
도 2의 (C)에서는, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광 소자에 대하여 설명하였지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광 소자에 대해서도, 마찬가지로 적용할 수 있다. 이와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층(513)으로 칸막이하여 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도 발광을 가능하게 하고 수명이 더 긴 소자를 실현할 수 있다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비전력이 낮은 발광 장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 상이한 것으로 함으로써, 발광 소자 전체로서, 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광 유닛을 형성하고, 제 1 발광 유닛에서는 청색의 형광 발광을, 제 2 발광 유닛에서는 녹색과 적색의 인광 발광을 얻음으로써, 연색성이 높은 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 형성하고, 제 1 발광 유닛에서 청색의 형광 발광을, 제 2 발광 유닛에서 황색의 인광 발광을, 제 3 발광 유닛에서 청색의 형광 발광을 얻음으로써, 효율이 매우 높은 백색 발광을 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 실시형태 1에 기재된 발광 소자를 사용한 발광 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 발광 장치에 대하여 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 도 5의 (A)는 발광 장치를 도시한 상면도이고, 도 5의 (B)는 도 5의 (A)를 A-B 및 C-D에서 절단한 단면도이다. 이 발광 장치는, 발광 소자의 발광을 제어하는 것으로서, 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)이 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스선 구동 회로(601) 및 게이트선 구동 회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부 입력 단자가 되는 FPC(플렉시블 인쇄 회로)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기서는 FPC만을 도시하였지만, 이 FPC에는 인쇄 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 5의 (B)를 사용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동 회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기서는, 구동 회로부인 소스선 구동 회로(601)와, 화소부(602) 중 1개의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스선 구동 회로(601)는 n채널형 FET(623)와 p채널형 FET(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동 회로는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로, 또는 NMOS 회로로 형성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 기판 위에 구동 회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내었지만, 반드시 이와 같이 할 필요는 없고, 구동 회로를 기판 위가 아니라 외부에 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 FET(611)와, 전류 제어용 FET(612)와, 이의 드레인에 전기적으로 접속된 양극(613)을 포함하는 복수의 화소로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 FET와 용량 소자를 조합한 화소부로 하여도 좋다.
FET에 사용하는 반도체의 종류 및 결정성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용하여도 좋고, 결정성 반도체를 사용하여도 좋다. FET에 사용하는 반도체의 예로서는, 13족 반도체, 14족 반도체, 반도체, 화합물 반도체, 산화물 반도체, 유기 반도체 재료를 사용할 수 있지만, 특히 산화물 반도체를 사용하면 바람직하다. 상기 산화물 반도체로서는, 예를 들어 In-Ga 산화물, In-M-Zn 산화물(M은 Al, Ga, Y, Zr, La, Ce, 또는 Nd) 등을 들 수 있다. 또한, 에너지 갭이 2eV 이상, 바람직하게는 2.5eV 이상, 더 바람직하게는 3eV 이상의 산화물 반도체 재료를 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있기 때문에, 바람직한 구성이다.
또한, 양극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성할 수 있다.
또한, 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 경우, 절연물(614)의 상단부만에 곡률 반경(0.2μm 내지 3μm)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서, 네거티브형 감광성 수지 또는 포지티브형 감광성 수지 중 어느 것을 사용할 수도 있다.
양극(613) 위에는 EL층(616) 및 음극(617)이 각각 형성되어 있다. 이들은 각각 도 2의 (A)에서 설명한 양극(101), EL층(103), 및 음극(102) 또는 도 2의 (C)에서 설명한 양극(501), EL층(제 1 발광 유닛(511), 전하 발생층(513), 및 제 2 발광 유닛(512)), 및 음극(502)에 상당한다.
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 구비된 구조가 되어 있다. 또한, 공간(607)에는 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우뿐만 아니라, 실재(605)로 충전되는 경우도 있다. 밀봉 기판에는 오목부를 형성하고, 여기에 건조재를 제공하면 수분의 영향으로 인한 열화를 억제할 수 있어 바람직한 구성이다.
실재(605)에는 에폭시계 수지나 유리 프릿을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 소자 기판(610) 및 밀봉 기판(604)에 사용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiber Reinforced Plastics), PVF(polyvinyl fluoride), 폴리에스터 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
예를 들어, 본 명세서 등에서 다양한 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성할 수 있다. 기판의 종류는 특정한 것에 한정되지 않는다. 그 기판의 일례로서는, 반도체 기판(예를 들어 단결정 기판 또는 실리콘 기판), SOI 기판, 유리 기판, 석영 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 스테인리스강 기판, 스테인리스강·포일을 가지는 기판, 텅스텐 기판, 텅스텐·포일을 가지는 기판, 가요성 기판, 접합 필름, 섬유상의 재료를 포함하는 종이, 또는 기재 필름 등이 있다. 유리 기판의 일례로서는, 바륨보로실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리 등이 있다. 가요성 기판, 접합 필름, 기재 필름 등의 일례로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리에터설폰(PES)으로 대표되는 플라스틱이 있다. 또는, 일례로서는, 아크릴 등의 합성 수지 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리플루오린화바이닐, 또는 폴리염화바이닐 등이 있다. 또는, 일례로서는, 폴리아마이드, 폴리이미드, 아라미드, 에폭시, 무기 증착 필름, 또는 종이류 등이 있다. 특히, 반도체 기판, 단결정 기판, 또는 SOI 기판 등을 사용하여 트랜지스터를 제조함으로써, 특성, 크기, 또는 형상 등의 편차가 적고, 전류 능력이 높고, 크기가 작은 트랜지스터를 제조할 수 있다. 이와 같은 트랜지스터로 회로를 구성하면 회로의 저소비전력화 또는 회로의 고집적화를 도모할 수 있다.
또한, 기판으로서 가요성 기판을 사용하고, 가요성 기판 위에 직접 트랜지스터나 발광 소자를 형성하여도 좋다. 또는, 기판과 트랜지스터 사이나, 기판과 발광 소자 사이에 박리층을 제공하여도 좋다. 박리층은 그 위에 반도체 장치의 일부 또는 전부를 완성시킨 후, 기판으로부터 분리시키고, 다른 기판에 전재(轉載)하기 위하여 사용할 수 있다. 이때, 트랜지스터는 내열성이 낮은 기판이나 가요성 기판에도 전재할 수 있다. 또한, 상술한 박리층에는, 예를 들어 텅스텐막과 산화 실리콘막의 무기막의 적층 구조의 구성이나, 기판 위에폴리이미드 등의 유기 수지막이 형성된 구성 등을 사용할 수 있다.
즉, 어떤 기판을 사용하여 트랜지스터나 발광 소자를 형성하고, 그 후, 다른 기판에 트랜지스터나 발광 소자를 전치(轉置)함으로써, 상기 기판 위에 트랜지스터나 발광 소자를 배치하여도 좋다. 트랜지스터나 발광 소자가 전치되는 기판의 일례로서는, 상술한 트랜지스터를 형성할 수 있는 기판에 더하여, 종이 기판, 셀로판 기판, 아라미드 필름 기판, 폴리이미드 필름 기판, 석재 기판, 목재 기판, 직물 기판(천연 섬유(비단, 솜, 삼), 합성 섬유(나일론, 폴리우레탄, 폴리에스터), 또는 재생 섬유(아세테이트, 큐프라, 레이온, 재생 폴리에스터) 등을 포함함), 피혁 기판, 또는 고무 기판 등이 있다. 이들 기판을 사용함으로써, 특성이 좋은 트랜지스터의 형성, 소비전력이 작은 트랜지스터의 형성, 파괴되기 어려운 장치의 제조, 내열성의 부여, 경량화, 또는 박형화를 도모할 수 있다.
도 6에는 백색 발광을 나타내는 발광 소자를 형성하고, 착색층(컬러 필터) 등을 제공함으로써 풀 컬러화한 발광 장치의 예를 도시하였다. 도 6의 (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 양극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B), 격벽(1025), EL층(1028), 발광 소자의 음극(1029), 밀봉 기판(1031), 실재(1032) 등이 도시되어 있다.
또한, 도 6의 (A)에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))은 투명 기재(1033)에 제공되어 있다. 또한, 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 더 제공하여도 좋다. 착색층 및 흑색층이 제공된 투명 기재(1033)는, 위치를 맞추고 기판(1001)에 고정된다. 또한, 착색층 및 흑색층은 오버코트층으로 덮여 있다. 또한, 도 6의 (A)에서는 광이 착색층을 투과하지 않고 외부로 나가는 발광층과, 각색 착색층을 투과하여 외부로 광이 나가는 발광층이 있고, 착색층을 투과하지 않은 광은 백색, 착색층을 투과한 광은 적색, 청색, 녹색이 되기 때문에, 4색의 화소로 영상을 표현할 수 있다.
도 6의 (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 제공되어 있어도 좋다.
또한, 상술한 발광 장치에서는, FET가 형성되어 있는 기판(1001) 측으로 광을 추출하는 구조(보텀 이미션형)의 발광 장치로 하였지만, 밀봉 기판(1031) 측으로 발광을 추출하는 구조(톱 이미션형)의 발광 장치로 하여도 좋다. 톱 이미션형 발광 장치의 단면도를 도 7에 도시하였다. 이 경우, 기판(1001)에는 광을 투과시키지 않는 기판을 사용할 수 있다. FET와 발광 소자의 양극을 접속하는 접속 전극을 제작할 때까지는, 보텀 이미션형 발광 장치와 마찬가지로 형성한다. 그 후, 제 3 층간 절연막(1037)을 전극(1022)을 덮어 형성한다. 이 절연막은 평탄화의 역할을 하여도 좋다. 제 3 층간 절연막(1037)은 제 2 층간 절연막과 같은 재료 외에, 다른 다양한 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
발광 소자의 양극(1024W, 1024R, 1024G, 1024B)은 여기서는 양극으로 하였지만, 음극이어도 된다. 또한, 도 7과 같은 톱 이미션형 발광 장치인 경우, 양극을 반사 전극으로 하는 것이 바람직하다. EL층(1028)의 구성은 도 2의 (A)의 EL층(103) 또는 도 2의 (C)의 EL층(제 1 발광 유닛(511), 제 2 발광 유닛(512), 및 전하 발생층(513))으로서 설명한 구성으로 하고, 또한 백색의 발광이 얻어지는 소자 구조로 한다.
도 7과 같은 톱 이미션 구조에서는 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))을 제공한 밀봉 기판(1031)으로 밀봉을 할 수 있다. 밀봉 기판(1031)에는 화소와 화소 사이에 위치하도록 흑색층(블랙 매트릭스)(1035)을 제공하여도 좋다. 착색층(적색 착색층(1034R), 녹색 착색층(1034G), 청색 착색층(1034B))이나 흑색층은 오버코트층으로 덮여 있어도 좋다. 또한 밀봉 기판(1031)에는 투광성을 가지는 기판을 사용하는 것으로 한다.
또한, 여기서는 적색, 녹색, 청색, 백색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하는 예를 나타내었지만 특별히 한정되지 않고, 적색, 녹색, 청색의 3색이나 적색, 녹색, 청색, 황색의 4색으로 풀 컬러 표시를 하여도 좋다.
도 8에는 본 발명의 일 형태인 패시브 매트릭스형 발광 장치를 도시하였다. 또한, 도 8의 (A)는 발광 장치를 도시한 사시도이고, 도 8의 (B)는 도 8의 (A)를 X-Y에서 절단한 단면도이다. 도 8에서, 기판(951) 위에는 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, 기판 면에 가까워지면서 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 모양이고, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(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.
상술한 발광 장치는 매트릭스상으로 배치된 다수의 미소한 발광 소자를 화소부에 형성된 FET로 각각 제어할 수 있기 때문에, 화상을 표현하는 표시 장치로서 적합하게 이용할 수 있는 발광 장치이다.
<<조명 장치>>
본 발명의 일 형태인 조명 장치를 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9의 (B)는 조명 장치의 상면도이고, 도 9의 (A)는 도 9의 (B)에서의 e-f 단면도이다.
상기 조명 장치는, 지지체인 투광성을 가지는 기판(400) 위에, 양극(401)이 형성되어 있다. 양극(401)은 도 2의 (A), (B)의 양극(101)에 상당한다. 양극(401) 측으로부터 발광을 추출하는 경우, 양극(401)은 투광성을 가지는 재료에 의하여 형성한다.
음극(404)에 전압을 공급하기 위한 패드(412)가 기판(400) 위에 형성된다.
양극(401) 위에는 EL층(403)이 형성되어 있다. EL층(403)은 도 2의 (A), (B)의 EL층(103) 등에 상당한다. 또한, 이들의 구성에 대해서는 상기 기재를 참조하기 바란다.
EL층(403)을 덮어 음극(404)을 형성한다. 음극(404)은 도 2의 (A)의 음극(102)에 상당한다. 발광을 양극(401) 측으로부터 추출하는 경우, 음극(404)은 반사율이 높은 재료를 포함하여 형성된다. 음극(404)은 패드(412)와 접속함으로써 전압이 공급된다.
양극(401), EL층(403), 및 음극(404)으로 발광 소자가 형성된다. 상기 발광 소자를, 실재(405, 406)를 사용하여 밀봉 기판(407)을 고착시켜 밀봉함으로써 조명 장치가 완성된다. 실재(405, 406)는 어느 한쪽이어도 된다. 또한, 내측의 실재(406)(도 9의 (B)에서는 도시하지 않았음)에는 건조제를 섞을 수도 있고, 이로써, 수분을 흡착할 수 있어 신뢰성의 향상으로 이어진다.
또한, 패드(412)와 양극(401)의 일부를 실재(405, 406)의 밖으로 연장시켜 제공함으로써, 외부 입력 단자로 할 수 있다. 또한, 그 위에 컨버터 등을 탑재한 IC칩(420) 등을 제공하여도 좋다.
<<전자 기기>>
본 발명의 일 형태인 전자 기기의 예에 대하여 설명한다. 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 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다. 이들 전자 기기의 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
도 10의 (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 나타내고 있다. 표시부(7103)에 의하여 영상을 표시할 수 있고, 표시부(7103)는 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 구성되어 있다.
텔레비전 장치의 조작은, 하우징(7101)에 구비된 조작 스위치나 별체의 리모트 컨트롤러(7110)에 의하여 할 수 있다. 리모트 컨트롤러(7110)에 구비된 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 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있고, 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선 통신 네트워크에 접속함으로써, 단방향(송신자로부터 수신자로) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 간, 또는 수신자들끼리 등)의 정보 통신을 할 수도 있다.
도 10의 (B1)은 컴퓨터이고, 본체(7201), 하우징(7202), 표시부(7203), 키보드(7204), 외부 접속 포트(7205), 포인팅 디바이스(7206) 등을 포함한다. 또한, 이 컴퓨터는 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 표시부(7203)에 사용함으로써 제작된다. 도 10의 (B1)의 컴퓨터는 도 10의 (B2)와 같은 형태이어도 좋다. 도 10의 (B2)의 컴퓨터에는 키보드(7204), 포인팅 디바이스(7206) 대신에 제 2 표시부(7210)가 제공되어 있다. 제 2 표시부(7210)는 터치 패널식이 되어 있고, 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 접속됨으로써, 수납이나 운반을 할 때 화면을 손상시키거나 파손시키는 등의 문제의 발생도 방지할 수 있다.
도 10의 (C), (D)는 휴대 정보 단말의 일례를 도시한 것이다. 휴대 정보 단말은 하우징(7401)에 제공된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크로폰(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 정보 단말은 발광 소자를 매트릭스상으로 배열하여 제작된 표시부(7402)를 가진다.
도 10의 (C) 및 (D)에 도시된 휴대 정보 단말은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 정보를 입력할 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 등의 조작은, 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 할 수 있다.
표시부(7402)의 화면에는 주로 3가지 모드가 있다. 첫 번째는 화상의 표시를 주로 하는 표시 모드이고, 두 번째는 문자 등의 정보의 입력을 주로 하는 입력 모드이다. 세 번째는 표시 모드와 입력 모드의 2가지 모드가 혼합된 표시+입력 모드이다.
예를 들어, 전화를 걸거나, 또는 메일을 작성하는 경우에는 표시부(7402)를 문자의 입력을 주로 하는 문자 입력 모드로 하고, 화면에 표시된 문자의 입력 조작을 하면 좋다. 이 경우, 표시부(7402)의 화면의 대부분에 키보드 또는 번호 버튼을 표시시키는 것이 바람직하다.
또한, 휴대 전화기 내부에 자이로스코프, 가속도 센서 등 기울기를 검출하는 센서를 가지는 검출 장치를 제공함으로써, 휴대 전화기의 방향(세로인지 가로인지)을 판단하여, 표시부(7402)의 화면 표시를 자동적으로 전환되도록 할 수 있다.
또한, 화면 모드의 전환은, 표시부(7402)를 터치하거나 또는 하우징(7401)의 조작 버튼(7403)의 조작에 의하여 수행된다. 또한, 표시부(7402)에 표시되는 화상의 종류에 따라 전환되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 표시부에 표시되는 화상 신호가 동영상 데이터이면 표시 모드로, 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 화면의 모드를 입력 모드로부터 표시 모드로 전환되도록 제어하여도 좋다.
표시부(7402)는 이미지 센서로서 기능시킬 수도 있다. 예를 들어, 표시부(7402)를 손바닥이나 손가락으로 터치하여, 장문, 지문 등을 촬상함으로써, 본인 인증을 할 수 있다. 또한, 표시부에 근적외광을 발광하는 백라이트 또는 근적외광을 발광하는 센싱용 광원을 사용하면 손가락 정맥, 손바닥 정맥 등을 촬상할 수도 있다.
또한, 상기 전자 기기는 본 명세서 중에 나타낸 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 표시부에 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발광 소자는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다. 또한, 구동 전압이 작은 발광 소자로 할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 포함하는 전자 기기는 소비전력이 작은 전자 기기로 할 수 있다.
도 11은 발광 소자를 백라이트에 적용한 액정 표시 장치의 일례이다. 도 11에 도시된 액정 표시 장치는 하우징(901), 액정층(902), 백라이트 유닛(903), 하우징(904)을 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 백라이트 유닛(903)에는 발광 소자가 사용되어 있고, 단자(906)에 의하여 전류가 공급되어 있다.
발광 소자에는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 발광 소자를 액정 표시 장치의 백라이트에 적용함으로써, 소비전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 형태인 전기 스탠드의 예이다. 도 12에 도시된 전기 스탠드는 하우징(2001)과 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서 발광 소자를 사용한 조명 장치가 사용되어 있다.
도 13은 실내의 조명 장치(3001)의 예이다. 상기 조명 장치(3001)에는 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태인 자동차를 도 14에 도시하였다. 상기 자동차는 앞유리나 대시보드에 발광 소자가 탑재되어 있다. 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 발광 소자를 사용하여 제공된 표시 영역이다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하고, 이로써 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 소비전력을 억제할 수 있기 때문에 차재용으로 적합하다.
표시 영역(5000)과 표시 영역(5001)은 자동차의 앞유리에 제공된, 발광 소자를 사용하는 표시 장치이다. 이 발광 소자의 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 앞유리에 설치하더라도, 시야를 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 사용하는 것이 좋다.
표시 영역(5002)은 필러 부분에 제공된 발광 소자를 사용하는 표시 장치이다. 표시 영역(5002)에는 차체에 제공된 촬상 수단에 의한 영상을 표시함으로써, 필러로 가려진 시야를 보완할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 대시보드 부분에 제공된 표시 영역(5003)은 차체로 가려진 시야를 자동차의 외측에 제공된 촬상 수단에 의한 영상을 표시함으로써, 사각을 보완하여 안전성을 높일 수 있다. 보이지 않는 부분을 보완하도록 영상을 표시함으로써, 더 자연스럽고 위화감 없이 안전을 확인할 수 있다.
표시 영역(5004)이나 표시 영역(5005)은 내비게이션 정보, 속도계나 회전수, 주행 거리, 급유량, 기어 상태, 에어컨디셔너의 설정 등, 기타 다양한 정보를 제공할 수 있다. 표시는 사용자의 취향에 맞추어 적절히 그 표시 항목이나 레이아웃을 변경할 수 있다. 또한, 이들 정보는 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5003)에도 제공할 수 있다. 또한, 표시 영역(5000) 내지 표시 영역(5005)은 조명 장치로서 사용할 수도 있다.
도 15의 (A) 및 (B)는 반으로 접을 수 있는 태블릿형 단말의 일례이다. 도 15의 (A)는 펼쳐진 상태이고, 태블릿형 단말은 하우징(9630), 표시부(9631a), 표시부(9631b), 표시 모드 전환 스위치(9034), 전원 스위치(9035), 절전 모드 전환 스위치(9036), 잠금부(9033), 조작 스위치(9038)를 가진다. 또한, 상기 태블릿 단말은 본 발명의 일 형태의 발광 소자를 구비한 발광 장치를 표시부(9631a), 표시부(9631b)의 한쪽 또는 양쪽에 사용함으로써 제작된다.
표시부(9631a)는 일부를 터치 패널 영역(9632a)으로 할 수 있고, 표시된 조작 키(9637)를 터치함으로써 데이터 입력을 할 수 있다. 또한, 표시부(9631a)에서는 일례로서 절반 영역이 표시 기능만을 가지는 구성, 나머지 절반 영역이 터치 패널의 기능을 가지는 구성을 나타내었지만 상기 구성에 한정되지 않는다. 표시부(9631a)의 전체 영역이 터치 패널의 기능을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 표시부(9631a)의 전체 면에 키보드 버튼을 표시시켜 터치 패널로 하고, 표시부(9631b)를 표시 화면으로서 사용할 수 있다.
또한, 표시부(9631b)에서도 표시부(9631a)와 마찬가지로, 표시부(9631b)의 일부를 터치 패널 영역(9632b)으로 할 수 있다. 또한, 터치 패널의 키보드 표시 전환 버튼(9639)이 표시되는 위치를 손가락이나 스타일러스 등으로 터치함으로써 표시부(9631b)에 키보드 버튼을 표시할 수 있다.
또한, 터치 패널 영역(9632a)과 터치 패널 영역(9632b)에 대하여 동시에 터치 입력을 할 수도 있다.
또한, 표시 모드 전환 스위치(9034)는 세로 표시 또는 가로 표시 등의 표시 방향의 전환, 흑백 표시나 컬러 표시의 전환 등을 선택할 수 있다. 절전 모드 전환 스위치(9036)는 태블릿형 단말에 내장된 광 센서로 검출되는 사용 시의 외광의 광량에 따라 표시의 휘도를 최적화할 수 있다. 태블릿형 단말에는 광 센서뿐만 아니라 자이로스코프, 가속도 센서 등의 기울기를 검출하는 센서 등 다른 검출 장치가 내장되어도 좋다.
또한, 도 15의 (A)에서는 표시부(9631b)와 표시부(9631a)의 표시 면적이 같은 예를 도시하였지만 특별히 한정되지 않고, 한쪽의 크기와 다른 쪽의 크기가 달라도 좋고, 표시의 품질도 달라도 좋다. 예를 들어 한쪽이 다른 쪽보다 고정세(高精細)한 표시를 할 수 있는 표시 패널로 하여도 좋다.
도 15의 (B)는 닫은 상태이고, 본 실시형태에서의 태블릿형 단말에서는 하우징(9630), 태양 전지(9633), 충방전 제어 회로(9634), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 구비하는 예를 나타내었다. 또한, 도 15의 (B)에서는 충방전 제어 회로(9634)의 일례로서 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636)를 가지는 구성을 도시하였다.
또한, 태블릿형 단말은 반으로 접을 수 있기 때문에, 사용하지 않을 때 하우징(9630)을 닫은 상태로 할 수 있다. 따라서, 표시부(9631a), 표시부(9631b)를 보호할 수 있기 때문에, 내구성이 우수하고, 장기 사용의 관점에서도 신뢰성이 우수한 태블릿형 단말을 제공할 수 있다.
또한, 이 외에도 도 15의 (A) 및 (B)에 도시된 태블릿형 단말은 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시하는 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시부에 표시하는 기능, 표시부에 표시된 정보를 터치 입력으로 조작 또는 편집하는 터치 입력 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능 등을 가질 수 있다.
태블릿형 단말의 표면에 장착된 태양 전지(9633)에 의하여, 전력을 터치 패널, 표시부, 또는 영상 신호 처리부 등에 공급할 수 있다. 또한, 태양 전지(9633)는 하우징(9630)의 1면 또는 2면에 제공되어 있으면 효율적인 배터리(9635)의 충전을 하는 구성으로 할 수 있기 때문에 적합하다.
또한, 도 15의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)의 구성, 및 동작에 대하여 도 15의 (C)에 블록도를 도시하여 설명한다. 도 15의 (C)에는 태양 전지(9633), 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치 SW1 내지 스위치 SW3, 표시부(9631)를 도시하였고, 배터리(9635), DCDC 컨버터(9636), 컨버터(9638), 스위치 SW1 내지 스위치 SW3이 도 11의 (B)에 도시된 충방전 제어 회로(9634)에 대응된다.
우선 외광에 의하여 태양 전지(9633)로 발전되는 경우의 동작의 예에 대하여 설명한다. 태양 전지로 발전된 전력은 배터리(9635)를 충전하기 위한 전압이 되도록 DCDC 컨버터(9636)에 의하여 승압 또는 강압된다. 그리고, 표시부(9631)의 동작에 태양 전지(9633)에 의하여 충전된 전력이 사용될 때는 스위치 SW1을 온으로 하여, 컨버터(9638)에 의하여 표시부(9631)에 필요한 전압으로 승압 또는 강압하게 된다. 또한, 표시부(9631)에서 표시를 하지 않을 때는 SW1을 오프로 하고 SW2를 온으로 하여 배터리(9635)의 충전을 하는 구성으로 하면 좋다.
또한, 태양 전지(9633)에 대해서는, 발전 수단의 일례로서 나타내었지만, 발전 수단은 특별히 한정되지 않고, 압전 소자(피에조 소자)나 열전 변환 소자(펠티에 소자) 등 다른 발전 수단으로 배터리(9635)의 충전을 하는 구성이어도 좋다. 무선(비접촉)으로 전력을 송수신하여 충전하는 무접점 전력 전송 모듈이나, 또 다른 충전 수단을 조합하여 충전하는 구성으로 하여도 좋고, 발전 수단을 가지지 않아도 된다.
또한, 상기 표시부(9631)를 구비하기만 하면 도 15에 도시된 형상의 태블릿형 단말에 한정되지 않는다.
또한, 도 16의 (A) 내지 (C)에 접을 수 있는 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 16의 (A)에 펼쳐진 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 16의 (B)에 펼쳐진 상태 또는 접은 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 중간의 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 도 16의 (C)에 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)을 도시하였다. 휴대 정보 단말(9310)은 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼쳐진 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다.
표시 패널(9311)은 힌지(9313)로 연결된 3개의 하우징(9315)으로 지지되어 있다. 또한, 표시 패널(9311)은 터치 센서(입력 장치)를 탑재한 터치 패널(입출력 장치)이어도 좋다. 또한, 표시 패널(9311)은 힌지(9313)를 개재하여 2개의 하우징(9315) 사이를 굴곡시킴으로써, 휴대 정보 단말(9310)을 펼쳐진 상태로부터 접은 상태로 가역적으로 변형시킬 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 장치를 표시 패널(9311)에 사용할 수 있다. 표시 패널(9311)에서의 표시 영역(9312)은 접은 상태의 휴대 정보 단말(9310)의 측면에 위치하는 표시 영역이다. 표시 영역(9312)에는, 정보 아이콘이나 사용 빈도가 높은 애플리케이션이나 프로그램의 바로가기 등을 표시시킬 수 있어, 정보의 확인이나 애플리케이션 등의 기동을 원활하게 할 수 있다.
(실시예 1)
<<합성예 1>>
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 본 실시예에서는 이리듐을 중심 금속으로 하고 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 [2-{(9H-카바졸-9-일)-2-피리딘일-κN}페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(Czppy)])의 합성예를 구체적으로 예시한다. [Ir(ppy)2(Czppy)]의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 8]
Figure pct00008
또한, 상기 [Ir(ppy)2(Czppy)]에서, 카바졸 골격이 정공 수송성을 가지는 제 1 골격에 상당하고, 2-피리딜페닐 골격이 발광성을 가지는 제 2 골격에 상당한다.
<단계 1: 4-클로로-2-페닐피리딘의 합성>
우선, 2,4-다이클로로피리딘 12g, 페닐보론산 9.9g, 탄산 포타슘 34g, DME 400mL, 물 240mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.94g을 더하여, 마이크로파(2.45GHz, 400W)를 2시간 조사하였다. 반응 후, 아세트산 에틸에 의하여 추출을 하였다. 그 후, 다이클로로메테인을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 12g(수율 80%, 황색 유상 물질) 얻었다. 단계 1의 합성 스킴을 하기 (a-1)에 나타낸다.
[화학식 9]
Figure pct00009
<단계 2: 9-(2-페닐피리딘-4-일)-9H-카바졸(약칭: HCzppy)의 합성>
다음으로, 상기 단계 1에서 얻은 4-클로로-2-페닐피리딘 12g, 9H-카바졸 13g, 소듐-tert-뷰톡사이드(약칭: tert-BuONa) 11g을 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한 톨루엔 280mL, 트라이-tert-뷰틸포스핀 1.3g, 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(약칭: Pd2(dba)3) 3.0g을 더하여 120℃에서 5시간 가열 교반하였다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과액의 용매를 증류 제거하고, 다이클로로메테인:헥세인=1:1을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 11g(수율 53%, 황색 유상 물질) 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 하기 (a-2)에 나타낸다.
[화학식 10]
Figure pct00010
<단계 3: [Ir(ppy)2(Czppy)]의 합성>
다음으로, 다이-μ-클로로-테트라키스{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2Cl]2) 2.8g과 다이클로로메테인 200mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 2.0g과 메탄올 40mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다.
이 고체에 상기 단계 2에서 얻은 HCzppy 2.2g, 2-에톡시에탄올(약칭: 2-EE) 50mL, N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF) 50mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다. 얻어진 혼합물을 농축하고, 다이클로로메테인:헥세인=1:1로부터 서서히 헥세인의 비율을 줄이고 최종적으로 다이클로로메테인만을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후, 또한 클로로폼:헥세인=3:2를 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)2(Czppy)]를 주황색 고체로 얻었다(수율: 19%).
얻어진 주황색 고체 0.52g을 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은 압력 2.6Pa로, 아르곤 유량 5mL/min, 300℃에서 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 목적물의 주황색 고체를 수율 74%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 하기 (a-3)에 나타낸다.
[화학식 11]
Figure pct00011
또한, 상기 단계 3에서 얻어진 주황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 17에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 상술한 구조식(100)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)2(Czppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 6.85-6.98(m,11H), 7.20(dd,1H), 7.32-7.35(t,2H), 7.42-7.45(t,2H), 7.59-7.65(m,6H), 7.67(d,1H), 7.70-7.72(t,3H), 7.92(dd,2H), 8.13-8.16(t,3H).
다음으로, [Ir(ppy)2(Czppy)]의 다이클로로메테인 탈산소 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)를 사용하고, 글로브 박스(Bright Co., Ltd. 제조, LABstarM13(1250/780))에서, 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀봉하여, 실온에서 측정하였다.
얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 18에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 18에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 18에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)2(Czppy)]는 537nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 2)
<<합성예 2>>
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료의 합성 방법에 대하여 자세히 설명한다. 본 실시예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 비스[2-{4-(9H-카바졸-9-일)-2-피리딘일-κN}페닐-κC][2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)(Czppy)2])의 합성예를 구체적으로 예시한다. [Ir(ppy)(Czppy)2]의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 12]
Figure pct00012
또한, 상기 [Ir(ppy)(Czppy)2]에서, 카바졸 골격이 정공 수송성을 가지는 제 1 골격에 상당하고, 2-피리딜페닐 골격이 발광성을 가지는 제 2 골격에 상당한다.
<단계 1: 다이-μ-클로로-테트라키스[4-(9H-카바졸-9-일)-2-피리딘일-κN)페닐-κC]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(Czppy)2Cl]2)의 합성>
우선, HCzppy 6.1g, 염화이리듐(III) 수화물 2.9g, 2-에톡시에탄올 90mL, 물 30mL를 환류관이 제공된 둥근바닥 플라스크에 넣고, 아르곤 버블링을 하면서 마이크로파(2.45GHz, 200W)를 2시간 조사하였다. 얻어진 혼합물을 여과하고, 메탄올로 세정함으로써, 목적물을 6.3g(수율 76%, 황색 고체) 얻었다. 또한, 단계 1의 합성 스킴을 하기 (b-1)에 나타낸다.
[화학식 13]
Figure pct00013
<단계 2: [Ir(ppy)(Czppy)2]의 합성>
다음으로, 상기 단계 1에서 얻은 [Ir(Czppy)2Cl]2 4.3g과 다이클로로메테인(약칭: DCM) 250mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.9g과 아이소프로판올 40mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 2-페닐피리딘(약칭: Hppy) 1.6g, 2-에톡시에탄올 50mL, N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF) 50mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다.
얻어진 혼합물을 농축하고, 다이클로로메테인:헥세인=1:1을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 또한 클로로폼:헥세인=3:2를 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 메탄올을 사용하여 재결정함으로써, [Ir(ppy)(Czppy)2]를 주황색 고체로 얻었다(수율: 7%). 또한, 단계 2의 합성 스킴을 하기 (b-2)에 나타낸다.
[화학식 14]
Figure pct00014
또한, 상기 단계 2에서 얻어진 주황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 19에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예 2에서, 상술한 구조식(101)으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)(Czppy)2]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 6.82-6.96(m,9H), 7.04-7.07(t,1H), 7.29-7.37(m,6H), 7.42-7.46(m,4H), 7.67-7.74(m,8H), 7.80(d,1H), 7.83(d,1H), 7.93(d,1H), 7.98(d,1H), 8.12-8.15(ms,4H), 8.23-8.25(ms,2H).
다음으로, [Ir(ppy)(Czppy)2]의 다이클로로메테인 탈산소 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)를 사용하고, 글로브 박스(Bright Co., Ltd. 제조, LABstarM13(1250/780))에서, 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀봉하여, 실온에서 측정하였다.
얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 20에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 20에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 20에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 20에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)(Czppy)2]는, 530nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자로서, 실시예 1에서 설명한 [2-{(9H-카바졸-9-일)-2-피리딘일-κN}페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(Czppy)])(구조식(100))을 발광층의 게스트 재료로서 사용한 발광 소자 1, 실시예 2에서 설명한 [Ir(ppy)(Czppy)2](구조식(101))를 발광층의 게스트 재료로서 사용한 발광 소자 2, 또한 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)3])을 발광층의 게스트 재료로서 사용한 비교 발광 소자 1에 대하여 이들의 소자 구조, 제작 방법, 및 그 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 발광 소자의 소자 구조를 도 21에 도시하고, 구체적인 구성에 대하여 표 1에 나타내었다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00015
[화학식 15]
Figure pct00016
<<발광 소자의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 소자는, 도 21에 도시된 바와 같이 기판(1900) 위에 형성된 양극(901) 위에 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)이 순차적으로 적층되고 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)이 적층된 구조를 가진다.
우선, 기판(1900) 위에 양극(1901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한, 기판(1900)에는 유리 기판을 사용하였다. 또한, 양극(1901)은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여, 70nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서, 전처리로서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분 동안의 진공 소성을 한 후, 기판을 30분 정도 냉각하였다.
다음으로, 양극(1901) 위에 정공 주입층(1911)을 형성하였다. 정공 주입층(1911)은, 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=4:2(중량비)로 하고, 막 두께가 60nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(1911) 위에 정공 수송층(1912)을 형성하였다. 정공 수송층(1912)은, 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)카바졸(약칭: PCCP)을 사용하고, 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(1912) 위에 발광층(1913)을 형성하였다.
발광층(1913)은, 발광 소자 1의 경우에는 호스트 재료로서 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02)을 사용하고, 어시스트 재료로서 PCCP를, 게스트 재료(인광 재료)로서 [Ir(ppy)2(Czppy)]를 사용하고, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)2(Czppy)]=0.5:0.5:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)2(Czppy)]=0.8:0.2:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 따라서, 발광층(1913)은, 막 두께 40nm의 적층 구조를 가진다.
발광층(1913)은, 발광 소자 2의 경우에는 호스트 재료로서 mPCCzPTzn-02를 사용하고, 어시스트 재료로서 PCCP를, 게스트 재료(인광 재료)로서 [Ir(ppy)(Czppy)2]를 사용하고, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)(Czppy)2]=0.5:0.5:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)(Czppy)2]=0.8:0.2:0.1(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 따라서, 발광층(1913)은, 막 두께 40nm의 적층 구조를 가진다.
발광층(1913)은, 비교 발광 소자 1의 경우에는 호스트 재료로서 mPCCzPTzn-02를 사용하고, 어시스트 재료로서 PCCP를, 게스트 재료(인광 재료)로서 [Ir(ppy)3]을 사용하고, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)3]=0.5:0.5:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)3]=0.8:0.2:0.1(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 따라서, 발광층(1913)은, 막 두께 40nm의 적층 구조를 가진다.
다음으로, 발광층(1913) 위에 전자 수송층(1914)을 형성하였다. 전자 수송층(1914)은, mPCCzPTzn-02의 막 두께가 15nm, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)의 막 두께가 10nm가 되도록 순차적으로 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(1914) 위에 전자 주입층(1915)을 형성하였다. 전자 주입층(1915)은, 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)을 형성하였다. 음극(1903)은 알루미늄을 증착법에 의하여 막 두께가 200nm가 되도록 형성하였다.
이상의 공정에 의하여, 기판(1900) 위에, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼우는 발광 소자를 형성하였다. 또한, 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)은, 본 발명의 일 형태에서의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한, 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한, 상술한 바와 같이 제작한 발광 소자는, 다른 기판(도시하지 않았음)에 의하여 밀봉된다. 또한, 상기 기판을 사용한 밀봉 시에는, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉재를 사용하여 다른 기판을 기판(1900) 위에 고정시키고, 실재를 기판(1900) 위에 형성된 발광 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리함으로써 수행하였다.
<<발광 소자의 동작 특성>>
제작된 각 발광 소자(발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온에서 하였다. 또한, 결과를 도 22 내지 도 25에 나타내었다.
이들 결과로부터, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1)는 양호한 전류 효율과 높은 외부 양자 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 소자의 주된 초기 특성값을 이하의 표 2에 나타내었다.
[표 2]
Figure pct00017
또한, 발광 소자 1, 발광 소자 2, 및 비교 발광 소자 1에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 26에 나타내었다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 531nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)2(Czppy)]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 발광 소자 2의 발광 스펙트럼은 531nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)(Czppy)2]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 비교 발광 소자 1의 발광 스펙트럼은 517nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)3]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 발광 소자 1 및 발광 소자 2에 사용한 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체는, 2-페닐피리딘 골격의 4위치에 카바졸 골격을 가짐으로써, 캐리어(전자 또는 정공)의 주입이나 수송을 용이하게 할 수 있어, 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 구동 전압을 저감시킬 수 있다. 따라서 비교 발광 소자 1에 비하여 높은 전류 효율과 낮은 구동 전압을 나타내는 것을 알 수 있다.
(실시예 4)
본 실시예에서는, 본 발명의 발광 소자용 재료인 비스{2-[6-(9H-카바졸-9-일)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}-{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(czppm)2(ppy)](구조식(102))만으로 발광층을 형성한 발광 소자 3에 대하여, 소자 구조, 제작 방법, 및 그 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 발광 소자의 소자 구조를 도 21에 도시하고, 구체적인 구성에 대하여 표 3에 나타내었다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 이하에 나타낸다.
[표 3]
Figure pct00018
[화학식 16]
Figure pct00019
<<발광 소자의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 소자는, 도 21에 도시된 바와 같이 기판(1900) 위에 형성된 양극(1901) 위에 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)이 순차적으로 적층되고 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)이 적층된 구조를 가진다.
우선, 기판(1900) 위에 양극(1901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한, 기판(1900)에는 유리 기판을 사용하였다. 또한, 양극(1901)은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여, 70nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서, 전처리로서, 기판(1900)의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분 동안의 진공 소성을 한 후, 기판을 30분 정도 냉각하였다.
다음으로, 양극(1901) 위에 정공 주입층(1911)을 형성하였다. 정공 주입층(1911)은, 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=2:1(중량비)로 하고, 막 두께가 50nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(1911) 위에 정공 수송층(1912)을 형성하였다. 정공 수송층(1912)은, N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을 사용하고, 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(1912) 위에 발광층(1913)을 형성하였다. 발광층(1913)은, 상기 구조식(102)으로 나타내어지는 비스{2-[6-(9H-카바졸-9-일)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}-{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(czppm)2(ppy)])을 사용하고, 막 두께가 30nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 발광층(1913) 위에 전자 수송층(1914)을 형성하였다. 전자 수송층(1914)은, 상기 구조식(iv)으로 나타내어지는 2-[3'-(다이벤조싸이오펜-4-일)바이페닐-3-일]다이벤조[f,h]퀴녹살린(약칭: 2mDBTBPDBq-II)을 막 두께 30nm가 되도록 증착한 후, 상기 구조식(vi)으로 나타내어지는 바소페난트롤린(약칭: Bphen)의 막 두께가 15nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(1914) 위에 전자 주입층(1915)을 형성하였다. 전자 주입층(1915)은, 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)을 형성하였다. 음극(1903)은 알루미늄을 증착법에 의하여 막 두께가 200nm가 되도록 형성하였다.
이상의 공정에 의하여, 기판(1900) 위에, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼우는 발광 소자를 형성하였다. 또한, 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)은, 본 발명의 일 형태에서의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한, 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한, 상술한 바와 같이 제작한 발광 소자는, 다른 기판(도시하지 않았음)에 의하여 밀봉된다. 또한, 상기 기판을 사용한 밀봉 시에는, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉재를 사용하여 상기 기판을 기판(1900) 위에 고정시키고, 실재를 기판(1900) 위에 형성된 발광 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리함으로써 수행하였다.
<<발광 소자의 동작 특성>>
제작한 발광 소자 3의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 하였다. 또한, 결과를 도 27 내지 도 31에 나타내었다.
이들 결과로부터, 본 발명의 일 형태인 발광 소자 3은 단일 재료로 발광층을 형성하였음에도 불구하고, 양호한 전류 효율과 높은 외부 양자 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 소자의 주된 초기 특성값을 이하의 표 4에 나타내었다.
[표 4]
Figure pct00020
또한, 발광 소자 3에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 32에 나타내었다. 도 32에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 3의 발광 스펙트럼은 568nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(czppm)2(ppy)]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 발광 소자 3에 사용한 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체는, 4-페닐피리미딘 골격의 6위치에 카바졸 골격을 가짐으로써, 캐리어(전자 또는 정공)의 주입이나 수송을 용이하게 할 수 있어, 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 구동 전압을 저감시킬 수 있다. 또한, 카바졸 골격(캐리어 수송성 골격)이 발광성 골격의 외주에 위치하기 때문에, 어떤 분자의 발광성 골격이 다른 분자의 발광성 골격과 상호 작용하여, 농도 소광을 일으키는 것을 억제할 수 있다. 그러므로, 단일 재료로 이루어지는 발광층이면서도, 높은 외부 양자 효율을 실현할 수 있다. 이상으로부터, 공증착을 사용하지 않는 단일 재료로 이루어지는 발광층을 가지는 발광 소자이더라도, 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료를 사용함으로써, 높은 전류 효율과 낮은 구동 전압이 양호한 특성을 나타내는 발광 소자를 제공할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 5)
<<합성예 3>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 비스{2-[6-(9H-카바졸-9-일)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}-{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(czppm)2(ppy)])의 합성예에 대하여 개시한다. [Ir(czppm)2(ppy)]의 구조를 이하에 나타낸다.
[화학식 17]
Figure pct00021
또한, 상기 [Ir(czppm)2(ppy)]에서는, 카바졸 골격이 정공 수송성을 가지는 제 1 골격에 상당하고, 4-페닐피리미딘 골격이 발광성을 가지는 제 2 골격에 상당한다.
<단계 1: 4-카바졸-9-일-6-페닐피리미딘(약칭: Hczppm)의 합성>
수소화 소듐(60% in mineral oil) 0.053g과 드라이N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: dryDMF) 30mL를 3구 플라스크에 넣고, 내부를 질소 치환하였다. 여기에 카바졸 1.76g과 dryDMF 30mL를 더하여, 실온에서 1시간 교반하였다. 그 후, 4-클로로-6-페닐피리미딘 1.76g과 dryDMF 30mL를 더하여, 실온에서 4시간 교반하여 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 용액을 물에 더하여, 흡인 여과함으로써 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 다이클로로메테인을 전개 용매로 하는 플래시 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제하여 목적의 피리미딘 유도체 Hczppm을 얻었다(백색 분말, 수율 62%). 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 18]
Figure pct00022
<단계 2: 다이-μ-클로로-테트라키스{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2Cl]2)의 합성>
2-에톡시에탄올 30mL와 물 10mL, 2-페닐피리딘(약칭: Hppy) 3.88g, 염화이리듐 수화물(IrCl3·H2O)(Furuya Metal Co., Ltd. 제조) 3.49g을, 환류관이 제공된 가지형 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 아르곤 치환하였다. 그 후, 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 2시간 조사하여 반응시켰다. 반응 후, 얻어진 혼합물을 메탄올을 사용하여 흡인 여과, 세정함으로써 복핵(複核) 착체 [Ir(ppy)2Cl]2를 얻었다(황색 고체, 수율 59%). 단계 2의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 19]
Figure pct00023
<단계 3: 비스{2-[6-(9H-카바졸-9-일)-4-피리미딘일-κN3]페닐-κC}-{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}이리듐(III)(약칭: [Ir(czppm)2(ppy)])의 합성>
상기 단계 2에서 얻은 복핵 착체 [Ir(ppy)2Cl]2 3.69g과 다이클로로메테인 390mL를 차광된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 트라이플루오로메테인설폰산 은 2.27g을 메탄올 180mL에 녹인 용액을 적하하고, 실온에서 24시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 여과 보조제를 통과시켜 여과한 후, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이어서, 얻어진 고체와 Hczppm 3.90g, 에탄올 40mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 90℃에서 48시간 가열한 후, 얻어진 혼합물을 흡인 여과하였다. 얻어진 잔여물을, 헥세인:아세트산 에틸=6:1을 전개 용매로 하는 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피에 의하여 정제한 후, 다이클로로메테인과 메탄올의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료인 [Ir(czppm)2(ppy)]를 황등색 분말로 얻었다(수율 6%). 단계 3의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 20]
Figure pct00024
상기 단계 3에서 얻어진 황등색 분말의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 33의 (A), (B)에 나타내었다. 도 33의 (B)는 도 33의 (A)의 6.50ppm 내지 8.75ppm의 범위를 확대하여 나타낸 도면이다. 이로써, 본 합성예 3에서 상술한 구조식으로 나타내어지는 본 발명의 일 형태의 발광 소자용 재료인 [Ir(czppm)2(ppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 6.82(d,1H), 6.87-7.03(m,8H), 7.10(t,1H), 7.37-7.40(m,4H), 7.47-7.51(m,4H), 7.75-7.78(m,2H), 7.88(t,2H), 7.97(d,1H), 8.03(d,1H), 8.12(d,4H), 8.18(dd,4H), 8.23(s,2H), 8.36(s,1H), 8.61(s,1H).
다음으로, [Ir(czppm)2(ppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(9.9μmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 절대 PL 양자 수율 측정 장치(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, C11347-01)를 사용하고, 글로브 박스(Bright Co., Ltd. 제조, LABstarM13(1250/780))에서, 질소 분위기하에서 다이클로로메테인 탈산소 용액(9.9μmol/L)을 석영 셀에 넣고 밀봉하여, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 34에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 34에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 34에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(9.9μmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 34에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 발광 소자용 재료인 [Ir(czppm)2(ppy)]는 574nm에 발광 피크를 가지고, 황색의 발광이 관측되었다.
(실시예 6)
<<합성예 4>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 전자 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 구비한 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 [4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(5dptznppy)])의 합성 방법을 개시한다. [Ir(ppy)2(5dptznppy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 21]
Figure pct00025
<단계 1: 3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터의 합성>
우선, 2-(3-브로모페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진 2.0g, 비스(피나콜레이토)다이보론(약칭: (Bpin)2) 1.6g, 아세트산 포타슘 1.5g, N,N-다이메틸폼아마이드 25mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)다이클로라이드 다이클로로메테인 부가물(약칭: Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2) 0.042g을 더하여, 150℃에서 3시간 가열 교반하였다. 얻어진 반응 용액의 용매를 증류 제거하고, 잔류물을 톨루엔을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 2.0g(수율: 88%, 백색 고체) 얻었다. 또한 단계 1의 합성 스킴을 이하에 나타낸다.
[화학식 22]
Figure pct00026
<단계 2: 2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]피리딘(약칭: H5dptznppy)의 합성>
다음으로, 상기 단계 1에서 얻은 3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터 2.8g과, 2-브로모피리딘 0.9g, 탄산 포타슘 1.6g, 테트라하이드로퓨란(약칭: THF) 50mL, 물 25mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.33g을 더하여, 70℃에서 24시간 가열 교반하였다. 반응 후, 아세트산 에틸에 의하여 추출을 하였다. 그 후, 다이클로로메테인을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 2.2g(수율 98%, 백색 고체) 얻었다. 또한, 단계 2의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 23]
Figure pct00027
<단계 3: [4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(5dptznppy)])의 합성>
이어서, [Ir(ppy)2Cl]2 1.9g과 다이클로로메테인 190mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.1g과 메탄올 90mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 상기 단계 2에서 얻은 H5dptznppy 2.0g, 에탄올 70mL를 더하여, 질소 분위기하에서 24시간 환류시켰다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과물을 다이클로로메테인을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 황색 고체를 얻었다(수율: 28%). 또한, 단계 3의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 24]
Figure pct00028
또한, 상기 단계 3에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 35에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에 의하여, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(ppy)2(5dptznppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3):6.84-6.99(m,9H), 7.13(d,1H), 7.53-7.64(m,11H), 7.68(d,2H), 7.74(t,1H), 7.91(t,2H), 8.21(d,2H), 8.76(d,4H), 9.03(s,1H). 또한, 5.30 부근에 있는 피크는 다이클로로메테인에서 유래된 피크이다.
이어서, [Ir(ppy)2(5dptznppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 36에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 36에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 36에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 36에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(ppy)2(5dptznppy)]는 510nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 7)
<<합성예 5>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 전자 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 구비한 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 비스[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5dptznppy)2(ppy)])의 합성 방법을 개시한다. [Ir(5dptznppy)2(ppy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 25]
Figure pct00029
<단계 1: 2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]피리딘(약칭: H5dptznppy)의 합성>
실시예 6에서의 합성예 4의 단계 2와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: [Ir(5dptznppy)2(ppy)]의 합성>
[Ir(ppy)2Cl]2 1.9g과 다이클로로메테인 190mL를 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.1g과 메탄올 90mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 H5dptznppy 2.0g, 에탄올 70mL를 더하여, 질소 분위기하에서 24시간 환류시켰다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과물을 다이클로로메테인을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써 황색 고체를 얻었다(수율: 3.5%). 단계 2의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 26]
Figure pct00030
또한, 상기에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 37에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(5dptznppy)2(ppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CDCl3): 6.89-7.05(m,6H), 7.16(d,1H), 7.19(d,1H), 7.52-7.65(m,16H), 7.71(d,1H), 7.75-7.80(m,2H), 7.94(d,1H), 8.20-8.27(m,4H), 8.74(d,4H), 8.78(d,4H), 9.07(d,2H).
이어서, [Ir(5dptznppy)2(ppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 38에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 38에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 38에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 38에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(5dptznppy)2(ppy)]는 501nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 8)
<<합성예 6>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 [2-(4-다이페닐아미노-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(dpappy)])의 합성 방법을 개시한다. [Ir(ppy)2(dpappy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 27]
Figure pct00031
<단계 1: 4-클로로-2-페닐피리딘의 합성>
4-클로로-2-페닐피리딘은 실시예 1에서의 합성예 1의 단계 1과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: 4-다이페닐아미노-2-페닐피리딘(약칭: Hdpappy)의 합성>
다음으로, 상기 단계 1에서 얻은 4-클로로-2-페닐피리딘 4.5g, 다이페닐아민 4.9g, 소듐-tert-뷰톡사이드 4.1g을, 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, 톨루엔 105mL, 트라이-tert-뷰틸포스핀 0.57mL, 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(약칭: Pd2(dba)3) 1.1g을 더하여, 120℃에서 5시간 가열 교반하였다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과액의 용매를 증류 제거하고, 아세트산 에틸:헥세인=2:1을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 2.4g(수율 31%, 황색 고체) 얻었다. 단계 2의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 28]
Figure pct00032
<단계 3: [2-(4-다이페닐아미노-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(dpappy)])의 합성>
다음으로, [Ir(ppy)2Cl]2 1.8g과 다이클로로메테인 180mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.1g과 메탄올 86mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 상기 단계 2에서 얻은 Hdpappy 1.5g, 2-에톡시에탄올 35mL, N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF) 35mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다. 얻어진 혼합물을 농축하고, 다이클로로메테인:헥세인=1:1을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 주황색 고체를 얻었다(수율: 20%).
얻어진 주황색 고체 0.41g을, 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은, 압력 1.5Pa로, 아르곤 유량 5mL/min, 310℃에서 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 목적물의 주황색 고체를 수율 68%로 얻었다. 단계 3의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 29]
Figure pct00033
또한, 상기 단계 3에서 얻어진 주황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 39에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 [Ir(ppy)2(dpappy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 6.34(dd,1H), 6.68-6.92(m,10H), 7.01(t,1H), 7.11(d,1H), 7.22-7.26(m,7H), 7.29(d,1H), 7.37-7.40(m,4H), 7.53(d,1H), 7.59(t,1H), 7.66(t,3H), 7.74(d,1H), 7.87(d,1H), 7.91(d,1H).
이어서, [Ir(ppy)2(dpappy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 40에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 40에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 40에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 40에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(ppy)2(dpappy)]는 531nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 9)
<<합성예 7>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 정공 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 비스[2-(4-다이페닐아미노-2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(dpappy)2(ppy)])의 합성예를 나타낸다. [Ir(dpappy)2(ppy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 30]
Figure pct00034
<단계 1: 4-클로로-2-페닐피리딘의 합성>
4-클로로-2-페닐피리딘은 실시예 1에서의 합성예 1의 단계 1과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: 4-다이페닐아미노-2-페닐피리딘(약칭: Hdpappy)의 합성>
Hdpappy는 실시예 8에서의 합성예 6의 단계 2와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 3: 비스[2-(4-다이페닐아미노-2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(dpappy)2(ppy)])의 합성>
우선, 다이-μ-클로로-테트라키스{2-[2-피리딘일-κN]페닐-κC}다이이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2Cl]2) 1.8g과 다이클로로메테인 180mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.1g과 메탄올 86mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 Hdpappy 1.5g, 2-에톡시에탄올(약칭: 2-EE) 35mL, N,N-다이메틸폼아마이드(약칭: DMF) 35mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다. 얻어진 혼합물을 농축하고, 다이클로로메테인:헥세인=1:1을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 다이클로로메테인과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 주황색 고체를 얻었다(수율: 7.7%).
얻어진 주황색 고체 0.22g을, 트레인 서블리메이션법에 의하여 승화 정제하였다. 승화 정제 조건은, 압력 1.5Pa로, 아르곤 유량 5mL/min, 330℃에서 고체를 가열하였다. 승화 정제 후, 목적물의 주황색 고체를 수율 64%로 얻었다. 또한, 단계 3의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 31]
Figure pct00035
또한, 상기 단계 3에서 얻어진 주황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 41에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(dpappy)2(ppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 6.29(dd,1H), 6.43(dd,1H), 6.72-6.69(m,3H), 6.75-7.73(m,2H), 6.80-6.79(m,2H), 6.89-6.86(m,1H), 6.95(t,1H), 7.10(d,1H), 7.42-7.19(m,26H), 7.60(t,1H), 7.65(d,1H), 7.71(d,1H), 7.87(d,1H).
이어서, [Ir(dpappy)2(ppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 42에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 42에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 42에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 42에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(dpappy)2(ppy)]는 534nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 10)
<<합성예 8>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 전자 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 [4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)])의 합성예를 나타낸다. [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 32]
Figure pct00036
<단계 1: 3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터의 합성>
우선, 2-(3-브로모페닐)-4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진 10g, 비스(피나콜레이토)다이보론(약칭: (Bpin)2) 7.9g, 아세트산 포타슘 7.6g, DMF 125mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, [1,1'-비스(다이페닐포스피노)페로센]팔라듐(II)다이클로라이드 다이클로로메테인 부가물(약칭: Pd(dppf)2Cl2·CH2Cl2) 0.21g을 더하여, 150℃에서 3시간 가열 교반하였다. 얻어진 반응 용액의 용매를 증류 제거하고, 톨루엔을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 7.1g(수율: 63%, 백색 고체) 얻었다. 또한 단계 1의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 33]
Figure pct00037
<단계 2: 5-브로모-2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸피리딘의 합성>
다음으로, 상기 단계 1에서 얻은 3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터 6.0g, 2,5-다이브로모-4-메틸피리딘 4.4g, 탄산 소듐 3.9g을 물 21mL에 녹인 용액, 톨루엔 84mL, 에탄올 21mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, 테트라키스(트라이페닐포스핀)팔라듐(0) 0.64g을 더하여, 100℃에서 13시간 가열 교반하였다. 반응 후, 톨루엔에 의하여 추출을 하였다. 용매를 증류 제거하고, 아세트산 에틸과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써, 목적물을 6.4g(수율: 97%, 백색 고체) 얻었다. 또한, 단계 2의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 34]
Figure pct00038
<단계 3: 2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸-5-페닐피리딘(약칭: H5dptznmdppy)의 합성>
다음으로, 상기 단계 2에서 얻은 5-브로모-2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸피리딘 6.4g, 페닐보론산 1.8g, 인산 삼포타슘 3.4g, 톨루엔 65mL, 물 6.5mL를 환류관이 제공된 3구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하였다. 또한, 2-다이사이클로헥실포스피노-2',6'-다이메톡시바이페닐(약칭: SPhos) 0.22g, 트리스(다이벤질리덴아세톤)다이팔라듐(0)(약칭: Pd2(dba)3) 0.12g을 더하여, 8시간 가열시켰다. 반응 후, 톨루엔에 의하여 추출을 하였다. 그 후, 톨루엔을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제함으로써, 목적물을 5.4g(수율: 86%, 담황색 고체) 얻었다. 또한, 단계 3의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 35]
Figure pct00039
<단계 4: 다이-μ-클로로-테트라키스[2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(mdppy)2Cl]2)의 합성>
다음으로, 4-메틸-2,5-다이페닐피리딘(약칭: Hmdppy) 3.2g, 염화이리듐(III) 수화물 1.9g, 2-에톡시에탄올(약칭: 2-EE) 21mL, 물 7mL를 환류관이 제공된 둥근바닥 플라스크에 넣고, 아르곤 버블링을 하면서 마이크로파(2.45GHz, 100W)를 1시간 조사하였다. 얻어진 혼합물을 여과하고, 메탄올로 세정함으로써, 목적물을 3.2g(수율 72%, 황색 고체) 얻었다. 또한, 단계 4의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 36]
Figure pct00040
<단계 5: [4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)])>
다음으로, 상기 단계 4에서 얻은 [Ir(mdppy)2Cl]2 3.2g과 다이클로로메테인 230mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.5g과 메탄올 110mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 상기 단계 3에서 얻은 H5dptznmdppy 5.4g, 에탄올 75mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과물을 클로로폼을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 클로로폼과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써 황색 고체를 얻었다(수율: 41%). 또한, 단계 5의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 37]
Figure pct00041
또한, 상기 단계 5에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 43에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에 의하여 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 2.31(s,3H), 2.34(s,3H), 2.43(s,3H), 6.83-6.98(m,6H), 7.03-7.09(m,6H), 7.15(d,1H), 7.30-7.39(m,9H), 7.49(d,2H), 7.54(s,1H), 7.57-7.63(m,6H), 7.70(t,2H), 7.80(s,2H), 8.08(s,1H), 8.21(d,1H), 8.78(d,4H), 9.03(s,1H).
이어서, [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 44에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 44에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 44에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 44에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]는 519nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 11)
<<합성예 9>>
본 합성예에서는, 이리듐을 중심 금속으로 하고 전자 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 가지는 배위자를 가지는 유기 금속 착체인 비스[4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC][2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)])의 합성예를 개시한다. [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]의 구조식을 이하에 나타낸다.
[화학식 38]
Figure pct00042
<단계 1: 3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터의 합성>
3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐보론산피나콜 에스터는 실시예 10에서의 합성예 8의 단계 1과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 2: 5-브로모-2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸피리딘의 합성>
5-브로모-2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸피리딘은, 실시예 10에서의 합성예 8의 단계 2와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 3: 2-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-4-메틸-5-페닐피리딘(약칭: H5dptznmdppy)의 합성>
H5dptznmdppy는 실시예 10에서의 합성예 8의 단계 3과 마찬가지로 합성하였다.
<단계 4: 다이-μ-클로로-테트라키스[2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]다이이리듐(III)(약칭: [Ir(mdppy)2Cl]2)의 합성>
[Ir(mdppy)2Cl]2는 실시예 10에서의 합성예 8의 단계 4와 마찬가지로 합성하였다.
<단계 5: [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]의 합성>
단계 4에서 합성한 [Ir(mdppy)2Cl]2 3.2g과 다이클로로메테인 230mL를 3구 플라스크에 넣고 플라스크 내를 질소 치환하였다. 여기에, 은트라이플레이트 1.5g과 메탄올 110mL의 혼합액을 적하하고, 실온에서 20시간 교반하였다. 얻어진 혼합물을 셀라이트로 여과시킨 후, 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 단계 3에서 합성한 H5dptznmdppy 5.4g과, 에탄올 75mL를 더하여, 질소 분위기하에서 17시간 환류시켰다. 얻어진 반응물을 여과하고, 여과물을 클로로폼을 전개 용매로 한 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하였다. 그 후 클로로폼을 이동상으로 한 고속 액체 크로마토그래피로 더 정제하였다. 얻어진 용액을 농축하고, 클로로폼과 헥세인의 혼합 용매를 사용하여 재결정함으로써 황색 고체를 얻었다(수율: 7.1%). 또한, 단계 5의 합성 스킴을 아래에 나타낸다.
[화학식 39]
Figure pct00043
또한, 상기 단계 5에서 얻어진 황색 고체의 핵자기 공명 분광법(1H-NMR)에 의한 분석 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 1H-NMR 차트를 도 45에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 합성예에서 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]가 얻어진 것을 알 수 있었다.
1H-NMR.δ(CD2Cl2): 2.34(s,3H), 2.43(s,3H), 2.45(s,3H), 6.89-7.00(m,3H), 7.05-7.12(m,6H), 7.20(dd,2H), 7.31-7.40(m,9H), 7.51(s,1H), 7.55-7.65(m,14H), 7.74(d,1H), 7.83(s,1H), 8.12(s,2H), 8.22(d,1H), 8.27(d,1H)8.76(d,4H), 8.80(d,4H), 9.08(d,2H).
이어서, [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]의 다이클로로메테인 용액의 자외 가시 흡수 스펙트럼(이하에서는 단순히 '흡수 스펙트럼'이라고 함) 및 발광 스펙트럼을 측정하였다. 흡수 스펙트럼의 측정에는 자외 가시 분광 광도계(JASCO Corporation 제조, V550형)를 사용하고, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 또한, 발광 스펙트럼의 측정에는 형광 광도계(Hamamatsu Photonics K.K. 제조, FS920)를 사용하고, 탈기한 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고, 실온에서 측정하였다. 얻어진 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼의 측정 결과를 도 46에 나타내었다. 가로축은 파장을, 세로축은 흡수 강도 및 발광 강도를 나타낸다. 또한, 도 46에서 2개의 실선을 나타내었지만, 가는 실선은 흡수 스펙트럼을 나타내고, 굵은 실선은 발광 스펙트럼을 나타낸다. 도 46에 나타낸 흡수 스펙트럼은, 다이클로로메테인 용액(0.010mmol/L)을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼에서, 다이클로로메테인만을 석영 셀에 넣고 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 결과를 나타낸 것이다.
도 46에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체 [Ir(5dptznmdppy)2(mdppy)]는 510nm에 발광 피크를 가지고, 다이클로로메테인 용액으로부터는 황록색의 발광이 관측되었다.
(실시예 12)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자로서, 실시예 10에서 설명한 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)](구조식(103))를 발광층의 게스트 재료로서 사용한 발광 소자 4, 또한 [Ir(ppy)3]을 발광층의 게스트 재료로서 사용한 비교 발광 소자 2에 대하여 이들의 소자 구조, 제작 방법, 및 그 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 발광 소자의 소자 구조를 도 21에 도시하고, 구체적인 구성에 대하여 표 5에 나타내었다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 나타낸다.
[표 5]
Figure pct00044
[화학식 40]
Figure pct00045
<<발광 소자의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 소자는, 도 21에 도시된 바와 같이 기판(1900) 위에 형성된 양극(901) 위에 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)이 순차적으로 적층되고 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)이 적층된 구조를 가진다.
우선, 기판(1900) 위에 양극(1901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한, 기판(1900)에는 유리 기판을 사용하였다. 또한, 양극(1901)은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여, 70nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서, 전처리로서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분 동안의 진공 소성을 한 후, 기판을 30분 정도 냉각하였다.
다음으로, 양극(1901) 위에 정공 주입층(1911)을 형성하였다. 정공 주입층(1911)은, 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=2:1(중량비)로 하고, 막 두께가 40nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(1911) 위에 정공 수송층(1912)을 형성하였다. 정공 수송층(1912)은, 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)카바졸(약칭: PCCP)을 사용하고, 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(1912) 위에 발광층(1913)을 형성하였다.
발광층(1913)은, 발광 소자 4의 경우에는 호스트 재료로서 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02)을 사용하고, 어시스트 재료로서 PCCP를, 게스트 재료(인광 재료)로서 [4-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)-2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(4-메틸-5-페닐-2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)])을 사용하고, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)2(Czppy)]=0.6:0.4:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 40nm로 하였다.
발광층(1913)은, 비교 발광 소자 2의 경우에는 호스트 재료로서 mPCCzPTzn-02를 사용하고, 어시스트 재료로서 PCCP를, 게스트 재료(인광 재료)로서 [Ir(ppy)3]을 사용하고, 중량비가 mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)3]=0.5:0.5:0.10(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 또한, mPCCzPTzn-02:PCCP:[Ir(ppy)3]=0.8:0.2:0.1(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 20nm로 하였다. 따라서, 발광층(1913)은, 막 두께 40nm의 적층 구조를 가진다.
다음으로, 발광층(1913) 위에 전자 수송층(1914)을 형성하였다. 전자 수송층(1914)은, mPCCzPTzn-02의 막 두께가 15nm, 바소페난트롤린(약칭: Bphen)의 막 두께가 10nm가 되도록 순차적으로 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(1914) 위에 전자 주입층(1915)을 형성하였다. 전자 주입층(1915)은, 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)을 형성하였다. 음극(1903)은 알루미늄을 증착법에 의하여 막 두께가 200nm가 되도록 형성하였다.
이상의 공정에 의하여, 기판(1900) 위에, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼우는 발광 소자를 형성하였다. 또한, 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)은, 본 발명의 일 형태에서의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한, 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한, 상술한 바와 같이 제작한 발광 소자는, 다른 기판(도시하지 않았음)에 의하여 밀봉된다. 또한, 상기 기판을 사용한 밀봉 시에는, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉재를 사용하여 다른 기판을 기판(1900) 위에 고정시키고, 실재를 기판(1900) 위에 형성된 발광 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리함으로써 수행하였다.
<<발광 소자의 동작 특성>>
제작된 각 발광 소자(발광 소자 4, 비교 발광 소자 2)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 하였다. 또한, 결과를 도 47 내지 도 51에 나타내었다.
이들 결과로부터, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(발광 소자 4, 비교 발광 소자 2)는 양호한 전류 효율과 높은 외부 양자 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 소자의 주된 초기 특성값을 이하의 표 6에 나타내었다.
[표 6]
Figure pct00046
또한, 발광 소자 4, 비교 발광 소자 2에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 52에 나타내었다. 도 52에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 4의 발광 스펙트럼은 520nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(mdppy)2(5dptznmdppy)]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 비교 발광 소자 2의 발광 스펙트럼은 516nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)3]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다.
또한, 발광 소자 4에 사용한 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체는, 다이페닐피리딘 골격에 다이페닐트라이아진 골격이 결합한 배위자를 가짐으로써, 캐리어(전자 또는 정공)의 주입이나 수송을 용이하게 할 수 있다. 이로써, 소자의 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 구동 전압을 저감시킬 수 있어, 발광 소자 4를 비교 발광 소자 2에 비하여 전류 효율이 높고, 구동 전압이 낮은 발광 소자로 할 수 있었다.
이어서, 전류값을 2mA로 하고, 전류 밀도가 일정한 조건에서의 구동 시간에 대한 휘도의 변화를 나타내는 그래프를 도 53에 나타내었다. 이 결과로부터, 본 발명의 일 형태의 발광 소자인 발광 소자 4는 비교 발광 소자 2와 같은 양호한 신뢰성을 가지는 발광 소자인 것을 알 수 있었다.
(실시예 13)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태인 발광 소자인 실시예 8에서 설명한 [Ir(ppy)2(dpappy)](구조식(104))를 발광층의 게스트 재료로서 사용한 발광 소자 5와, 비교 발광 소자인 [Ir(ppy)3]을 발광층의 게스트 재료로서 사용한 비교 발광 소자 3의 소자 구조, 제작 방법, 및 그 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 설명한 발광 소자의 소자 구조를 도 21에 도시하고, 구체적인 구성에 대하여 표 7에 나타내었다. 또한, 본 실시예에서 사용하는 재료의 화학식을 나타낸다.
[표 7]
Figure pct00047
[화학식 41]
Figure pct00048
<<발광 소자의 제작>>
본 실시예에서 나타내는 발광 소자는, 도 21에 도시된 바와 같이 기판(1900) 위에 형성된 양극(901) 위에 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)이 순차적으로 적층되고 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)이 적층된 구조를 가진다.
우선, 기판(1900) 위에 양극(1901)을 형성하였다. 전극 면적은 4mm2(2mm×2mm)로 하였다. 또한, 기판(1900)에는 유리 기판을 사용하였다. 또한, 양극(1901)은 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITO)을 스퍼터링법에 의하여, 70nm의 막 두께로 성막하여 형성하였다.
여기서, 전처리로서, 기판의 표면을 물로 세정하고, 200℃에서 1시간 소성한 후, UV 오존 처리를 370초 하였다. 그 후, 10-4Pa 정도까지 내부가 감압된 진공 증착 장치에 기판을 도입하고, 진공 증착 장치 내의 가열실에 있어서, 170℃에서 60분 동안의 진공 소성을 한 후, 기판을 30분 정도 냉각하였다.
다음으로, 양극(1901) 위에 정공 주입층(1911)을 형성하였다. 정공 주입층(1911)은, 진공 증착 장치 내를 10-4Pa까지 감압한 후, 1,3,5-트라이(다이벤조싸이오펜-4-일)벤젠(약칭: DBT3P-II)과 산화 몰리브데넘을 DBT3P-II:산화 몰리브데넘=2:1(중량비)로 하고, 막 두께가 40nm가 되도록 공증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 주입층(1911) 위에 정공 수송층(1912)을 형성하였다. 정공 수송층(1912)은, 9-페닐-9H-3-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)카바졸(약칭: PCCP)을 사용하고, 막 두께가 20nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 정공 수송층(1912) 위에 발광층(1913)을 형성하였다.
발광층(1913)은, 발광 소자 5의 경우, 호스트 재료로서 9-[3-(4,6-다이페닐-1,3,5-트라이아진-2-일)페닐]-9'-페닐-2,3'-바이-9H-카바졸(약칭: mPCCzPTzn-02)을, 어시스트 재료로서 N-(1,1'-바이페닐-4-일)-9,9-다이메틸-N-[4-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)페닐]-9H-플루오렌-2-아민(약칭: PCBBiF)을, 그리고 게스트 재료(인광 재료)로서 [2-(4-다이페닐아미노-2-피리딘일-κN)페닐-κC]비스[2-(2-피리딘일-κN)페닐-κC]이리듐(III)(약칭: [Ir(ppy)2(dpappy)])을 사용하고, mPCCzPTzn-02:PCBBiF:[Ir(ppy)2(Czppy)]=0.6:0.4:0.1(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 40nm로 하였다.
발광층(1913)은, 비교 발광 소자 3의 경우, 호스트 재료로서 mPCCzPTzn-02를, 어시스트 재료로서 PCBBiF를, 그리고 게스트 재료(인광 재료)로서 [Ir(ppy)3]을 사용하고, mPCCzPTzn-02:PCBBiF:[Ir(ppy)3]=0.6:0.4:0.1(중량비)이 되도록 공증착하였다. 또한, 막 두께는 40nm로 하였다.
다음으로, 발광층(1913) 위에 전자 수송층(1914)을 형성하였다. 전자 수송층(1914)은, mPCCzPTzn-02의 막 두께가 20nm, 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBphen)의 막 두께가 10nm가 되도록 순차적으로 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 수송층(1914) 위에 전자 주입층(1915)을 형성하였다. 전자 주입층(1915)은, 플루오린화 리튬(LiF)을 사용하고, 막 두께가 1nm가 되도록 증착하여 형성하였다.
다음으로, 전자 주입층(1915) 위에 음극(1903)을 형성하였다. 음극(1903)은 알루미늄을 증착법에 의하여 막 두께가 200nm가 되도록 형성하였다.
이상의 공정에 의하여, 기판(1900) 위에, 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 끼우는 발광 소자를 형성하였다. 또한, 상기 공정에서 설명한 정공 주입층(1911), 정공 수송층(1912), 발광층(1913), 전자 수송층(1914), 전자 주입층(1915)은, 본 발명의 일 형태에서의 EL층을 구성하는 기능층이다. 또한, 상술한 제작 방법에서의 증착 공정에서는 모두 저항 가열법에 의한 증착법을 사용하였다.
또한, 상술한 바와 같이 제작한 발광 소자는, 다른 기판(도시하지 않았음)에 의하여 밀봉된다. 또한, 상기 기판을 사용한 밀봉 시에는, 질소 분위기의 글로브 박스 내에서 밀봉재를 사용하여 다른 기판을 기판(1900) 위에 고정시키고, 실재를 기판(1900) 위에 형성된 발광 소자의 주위에 도포하고, 밀봉 시에 365nm의 자외광을 6J/cm2 조사하고, 80℃에서 1시간 열처리함으로써 수행하였다.
<<발광 소자의 동작 특성>>
제작된 각 발광 소자(발광 소자 5, 비교 발광 소자 3)의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 하였다. 또한, 결과를 도 54 내지 도 58에 나타내었다.
이들 결과로부터, 본 발명의 일 형태인 발광 소자(발광 소자 5, 비교 발광 소자 3)는, 양호한 전류 효율과 높은 외부 양자 효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 1000cd/m2 부근에서의 각 발광 소자의 주된 초기 특성값을 표 8에 나타내었다.
[표 8]
Figure pct00049
또한, 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 3에 2.5mA/cm2의 전류 밀도로 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 59에 나타내었다. 도 59에 나타낸 바와 같이, 발광 소자 5의 발광 스펙트럼은 523nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)2(dpappy)]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다. 또한, 비교 발광 소자 3의 발광 스펙트럼은 517nm 부근에 피크를 가지고, 발광층(1913)에 포함되는 유기 금속 착체인 [Ir(ppy)3]의 발광에서 유래되는 것이 시사된다.
또한, 발광 소자 5에 사용한 본 발명의 일 형태인 유기 금속 착체는, 다이페닐피리딘 골격에 다이페닐아민 골격이 결합한 배위자를 가짐으로써, 캐리어(전자 또는 정공)의 주입성이나 수송성이 양호하다. 그러므로, 발광 소자 5는 발광 효율이 양호한 발광 소자로 할 수 있다.
또한, 발광 소자 5 및 비교 발광 소자 3에서는 발광층에서의 어시스트 재료로서 PCBBiF를 사용하고 있지만, PCBBiF는 상기 구조식과 같이, 다이페닐아민 골격이 포함되는 유기 화합물이다. 어시스트 재료인 PCBBiF에 포함되는 골격과 발광 재료에 포함되는 캐리어 수송 골격이 같은 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 14)
본 실시예에서는, 본 발명의 일 형태의 구성을 가지는, 구조식(C1) 내지 구조식(C3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체에 대하여, 이의 HOMO 및 LUMO의 분포에 대하여 계산한 결과를 나타낸다. 구조식(C1) 내지 구조식(C3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체의 구조식을 아래에 나타낸다.
[화학식 1]
Figure pct00050
분자 궤도 계산에는, Gaussian09 프로그램을 사용하였다. 기저 함수로서 6-311G를 사용하고, B3PW91＼6-311G를 사용하여 각 분자의 단일항 바닥 상태(S0)에 대하여 구조 최적화를 하였다.
계산으로 구한 각 구조에서의 HOMO 및 LUMO의 전자 밀도 분포를 나타내는 도면을 도 60에 나타내었다.
도 60에 도시된 바와 같이, 구조식(C1)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, HOMO가 주로 페닐피리딘 배위자와 이리듐 이온에 분포하고, LUMO가 주로 다이페닐트라이아진에 분포한다는 결과가 얻어졌다. 또한, 구조식(C2)으로 나타내어지는 유기 금속 착체도, HOMO가 주로 페닐피리딘 유도체의 배위자와 이리듐 이온에 분포하고, LUMO가 주로 다이페닐트라이아진에 분포한다는 결과가 얻어졌다. 또한, 구조식(C3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, HOMO가 주로 페닐피리딘 배위자와 이리듐 이온에 분포하고, LUMO도 주로 페닐피리미딘 유도체의 배위자에 분포한다는 결과가 얻어졌다.
따라서, 구조식(C1)으로 나타내어지는 유기 금속 착체 및 구조식(C2)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는 캐리어 수송성을 가지는 골격인 다이페닐트라이아진에 LUMO의 분포가 있어, 캐리어 수송이나 전자 주입에 관여하는 것을 나타내고 있다. 한편, 구조식(C3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는 캐리어 수송성을 가지는 골격인 트라이아진으로의 LUMO의 분포가 보이지 않아, 캐리어 수송이나 전자 주입에 대한 관여도 적은 것으로 생각된다.
본 발명의 일 형태는 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 발광성을 가지는 제 2 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는 발광 소자용 재료이다. 상기 계산 결과를 참조하면 구조식(C1) 및 구조식(C2)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, 다이페닐트라이아진 골격에 LUMO가 분포되기 때문에, 상기 골격이 캐리어 수송이나 전자 주입의 역할을 하는 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격에 상당하고, 페닐피리딘 골격이 발광성을 가지는 제 2 골격에 상당하는 유기 화합물이라고 할 수 있다. 그러나, 구조식(C3)으로 나타내어지는 유기 금속 착체는, 다이메틸트라이아진 골격에 LUMO의 분포가 보이지 않고, 페닐피리딘 골격에 LUMO가 분포되기 때문에, 캐리어의 수송이나 전자 주입은 발광성을 가지는 골격이 발광과 캐리어 수송의 역할을 동시에 하는 것으로 생각된다.
101: 양극
102: 음극
103: EL층
111: 정공 주입층
112: 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: 양극
403: EL층
404: 음극
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(플렉시블 인쇄 회로)
610: 소자 기판
611: 스위칭용 FET
612: 전류 제어용 FET
613: 양극
614: 절연물
616: EL층
617: 음극
618: 발광 소자
730: 절연막
770: 평탄화 절연막
772: 도전막
782: 발광 소자
783: 액적 토출 장치
784: 액적
785: 층
786: EL층
788: 도전막
901: 하우징
902: 액정층
903: 백라이트 유닛
904: 하우징
905: 드라이버 IC
906: 단자
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: 양극
1024R: 양극
1024G: 양극
1024B: 양극
1025: 격벽
1028: EL층
1029: 음극
1031: 밀봉 기판
1032: 실재
1033: 투명 기재
1034R: 적색 착색층
1034G: 녹색 착색층
1034B: 청색 착색층
1035: 블랙 매트릭스
1037: 제 3 층간 절연막
1040: 화소부
1041: 구동 회로부
1042: 주변부
1400: 액적 토출 장치
1402: 기판
1403: 액적 토출 수단
1404: 촬상 수단
1405: 헤드
1406: 점선
1407: 제어 수단
1408: 기억 매체
1409: 화상 처리 수단
1410: 컴퓨터
1411: 마커
1412: 헤드
1413: 재료 공급원
1414: 재료 공급원
1415: 재료 공급원
1416: 헤드
1900: 기판
1901: 양극
1903: 음극
1911: 정공 주입층
1912: 정공 수송층
1913: 발광층
1914: 전자 수송층
1915: 전자 주입층
2001: 하우징
2002: 광원
3001: 조명 장치
5000: 표시 영역
5001: 표시 영역
5002: 표시 영역
5003: 표시 영역
5004: 표시 영역
5005: 표시 영역
7101: 하우징
7103: 표시부
7105: 스탠드
7107: 표시부
7109: 조작 키
7110: 리모트 컨트롤러
7201: 본체
7202: 하우징
7203: 표시부
7204: 키보드
7205: 외부 접속 포트
7206: 포인팅 디바이스
7210: 제 2 표시부
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크로폰
9033: 잠금부
9034: 스위치
9035: 전원 스위치
9036: 스위치
9038: 조작 스위치
9310: 휴대 정보 단말
9311: 표시 패널
9312: 표시 영역
9313: 힌지
9315: 하우징
9630: 하우징
9631: 표시부
9631a: 표시부
9631b: 표시부
9632a: 터치 패널 영역
9632b: 터치 패널 영역
9633: 태양 전지
9634: 충방전 제어 회로
9635: 배터리
9636: DCDC 컨버터
9637: 조작 키
9638: 컨버터
9639: 버튼

Claims (35)

  1. 발광 소자용 재료로서,
    캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과,
    발광성을 가지는 제 2 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는, 발광 소자용 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 정공 수송성을 가지는 골격인, 발광 소자용 재료.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 상기 유기 화합물에서의 HOMO를 가지는 골격인, 발광 소자용 재료.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 전자 수송성을 가지는 골격인, 발광 소자용 재료.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 상기 유기 화합물에서의 LUMO를 가지는 골격인, 발광 소자용 재료.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 상기 제 2 골격에 직접 결합되는, 발광 소자용 재료.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 골격과 상기 제 2 골격이 메타페닐렌기 또는 바이페닐-3,3'-다이일기로 연결되는, 발광 소자용 재료.
  8. 발광 소자용 재료로서,
    정공 수송성을 가지는 제 1 골격과,
    전자 수송성을 가지는 제 2 골격과,
    발광성을 가지는 제 3 골격을 1개의 분자 내에 가지고, 분자량이 3000 이하인 유기 화합물을 포함하는, 발광 소자용 재료.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 HOMO를 가지는, 발광 소자용 재료.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 골격이 LUMO를 가지는, 발광 소자용 재료.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 골격 및/또는 상기 제 2 골격이 상기 제 3 골격에 직접 결합되는, 발광 소자용 재료.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 골격 및/또는 상기 제 2 골격이 상기 제 3 골격과 메타페닐렌기 또는 바이페닐-3,3'-다이일기로 연결되는, 발광 소자용 재료.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 형광을 발하는, 발광 소자용 재료.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 지연 형광을 발하는, 발광 소자용 재료.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 인광을 발하는, 발광 소자용 재료.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 유기 화합물이 더 중심 금속을 가지는 유기 금속 착체인, 발광 소자용 재료.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 중심 금속이 이리듐인, 발광 소자용 재료.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 유기 금속 착체에서의 상기 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격이 다이페닐트라이아진 골격인, 발광 소자용 재료.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 정공 수송성 골격을 가지는, 발광 소자용 재료.
  20. 제 16 항에 있어서, 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 발광성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지는, 발광 소자용 재료.
  21. 제 16 항에 있어서, 상기 유기 금속 착체는 적어도 2개의 상이한 배위자를 가지고, 한쪽의 배위자는 정공 수송성 골격을 가지고, 다른 쪽의 배위자는 전자 수송성 골격을 가지고, 상기 2개의 상이한 배위자 중 적어도 어느 한쪽은 발광성 골격을 더 가지는, 발광 소자용 재료.
  22. 제 16 항에 있어서, 상기 유기 화합물 또는 상기 유기 금속 착체의 분자량이 1300 이하인, 발광 소자용 재료.
  23. 발광 소자로서,
    제 1 항에 따른 발광 소자용 재료가 증착법에 의하여 성막되어 사용된, 발광 소자.
  24. 발광 소자로서,
    제 1 항에 따른 발광 소자용 재료가 습식법에 의하여 성막되어 사용된, 발광 소자.
  25. 제 1 유기 화합물과, 제 1 항에 따른 발광 소자용 재료를 포함하는 발광층을 가지는 발광 소자로서,
    상기 발광 소자용 재료에 포함되는 유기 화합물이 이리듐 착체이고,
    상기 이리듐 착체의 상기 캐리어 수송성을 가지는 제 1 골격과 동일한 구조가, 상기 제 1 유기 화합물이 가지는 골격의 적어도 일부에 포함되는, 발광 소자.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 발광층이 제 2 유기 화합물을 더 포함하는, 발광 소자.
  27. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 아민 골격인, 발광 소자.
  28. 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 골격이 다이페닐아민 골격인, 발광 소자.
  29. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00051
  30. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00052
  31. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00053
  32. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00054
  33. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00055
  34. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00056
  35. 유기 금속 착체로서,
    아래의 구조식으로 나타내어지는, 유기 금속 착체.
    Figure pct00057
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