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KR20200109307A - 발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판 - Google Patents

발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판 Download PDF

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KR20200109307A
KR20200109307A KR1020207019149A KR20207019149A KR20200109307A KR 20200109307 A KR20200109307 A KR 20200109307A KR 1020207019149 A KR1020207019149 A KR 1020207019149A KR 20207019149 A KR20207019149 A KR 20207019149A KR 20200109307 A KR20200109307 A KR 20200109307A
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light
color conversion
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layer
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KR1020207019149A
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야스노리 이치하시
다이사쿠 타나카
마사히토 니시야마
케이조 우다가와
유카 타테마츠
Original Assignee
도레이 카부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 일형태인 발광소자는, 부분 구동 가능한 복수의 광원과, 상기 복수의 광원 중 적어도 일부에 대해서 상기 광원으로부터의 입사광의 적어도 일부를 변환하여 상기 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 색변환부를 구비한다. 이 발광소자에 있어서, 상기 색변환부는 피로메텐 유도체를 포함하는 것이다. 또한, 이러한 발광소자는 디스플레이에 적용할 수 있다. 색변환 기판은 피로메텐 유도체를 포함하는 것이다.

Description

발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판
본 발명은 발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판에 관한 것이다.
색변환 방식에 의한 멀티컬러화 기술을 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이, 조명 장치 등에 응용하는 것이 활발히 검토되고 있다. 색변환이란 발광체로부터의 발광을 보다 장파장인 광으로 변환하는 것이며, 예를 들면 청색 발광을 녹색이나 적색 발광으로 변환하는 것을 나타낸다. 이 색변환 기능을 갖는 조성물(이하, 색변환 조성물이라 적당하게 말한다)을 필름화하고, 예를 들면 청색 광원과 조합함으로써 청색 광원으로부터 청, 녹, 적색의 3원색을 인출하는 것, 즉 백색광을 인출하는 것이 가능하게 된다.
이러한 청색 광원과 색변환 기능을 갖는 필름(이하, 색변환 필름이라 적당하게 말한다)을 조합시킨 백색 광원을 광원 유닛으로 하고, 이 광원 유닛과, 액정 구동 부분과, 컬러필터를 조합시킴으로써 풀컬러 디스플레이의 제작이 가능하게 된다. 또한, 액정 구동 부분이 없으면 그대로 백색 광원으로서 사용할 수 있고, 예를 들면 LED 조명 등의 백색 광원으로서 응용할 수 있다.
액정 디스플레이의 과제로서 색 재현성의 향상을 들 수 있다. 색 재현성의 향상에는 광원 유닛의 청, 녹, 적의 각 발광 스펙트럼의 반값폭을 좁게 하여, 청, 녹, 적 각 색의 색순도를 높이는 것이 유효하다. 이것을 해결하는 수단으로서, 무기 반도체 미립자에 의한 양자점을 색변환 조성물의 성분으로서 사용하는 기술이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 양자점 대신에 유기물의 발광 재료를 색변환 조성물의 성분으로서 사용하는 기술도 제안되어 있다. 유기 발광 재료를 색변환 조성물의 성분으로서 사용하는 기술의 예로서는, 피로메텐 유도체를 사용한 것(예를 들면, 특허문헌 1 참조)이 개시되어 있다.
그러나, 액정 디스플레이는 응답 속도가 느린 것이나 콘트라스트가 낮다고 하는 과제도 있다. 한편으로, 유기 EL 디스플레이나 마이크로 LED 디스플레이와 같은 자발광형 디스플레이는, 하나의 화소를 구성하는 서브픽셀 자체가 단체로 독립해서 빛나는 자발광형의 소자이며, 그 때문에, 응답 속도가 고속인 것, 비발광시의 휘도가 매우 낮아, 결과적으로 콘트라스트가 높은 것 등의 특장을 갖고 있다.
자발광형 소자를 이용하여 다색 발광을 실현하는 방법의 하나로서, 색변환(CCM)법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2, 3 참조). CCM법은, 예를 들면 유기 EL 소자의 발광을 흡수하고, 흡수 파장과 다른 파장분포의 발광을 행하는 색변환층을 유기 EL 소자의 앞면에 배치해서 다색을 표현하는 방법이다. 본 방식에 있어서는, 단색 발광의 유기 EL 소자를 사용할 수 있기 때문에 디스플레이의 제조가 용이하여, 대화면 디스플레이로의 전개도 적극적으로 검토되어 있다.
일본 특허공개 2011-241160호 공보 일본 특허공개 평 8-286033호 공보 국제공개 제2010/092694호
그러나, 특허문헌 1에 기재된 양자점을 사용하는 기술은, 열, 공기 중의 수분이나 산소에 약하여 내구성이 충분하지 않았다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 유기 발광 재료를 이용하여 발광소자를 제작해도 색 재현성 및 내구성의 향상이라고 하는 관점에서는 아직 불충분했다. 특히, 색 재현성과 높은 내구성을 양립할 수 있는 기술이 불충분했다.
특허문헌 2, 3에는 발광 재료로서 형광 안료를 사용한 CCM법이 개시되어 있지만, 여기광의 스펙트럼 및 형광 재료의 발광 스펙트럼이 샤프한 것이 아니라, 색순도의 향상이 불충분했다. 또한, 형광 재료의 광에 대한 안정성이 낮아 연속 점등시에 색도가 크게 변화된다고 하는 과제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 유기 EL 디스플레이나 마이크로 LED 디스플레이에 색변환 재료로서 적합한 유기 발광 재료를 제공하고, 응답 속도 및 콘트라스트를 유지함과 아울러 색 재현성의 향상과 높은 내구성을 양립시키는 것이다.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 발광소자는 부분 구동 가능한 복수의 광원과, 상기 복수의 광원 중 적어도 일부에 대해서 상기 광원으로부터의 입사광의 적어도 일부를 변환하여 상기 입상광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 색변환부를 구비하고, 상기 색변환부가 피로메텐 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 광원의 발광이 청색광 또는 청녹색광의 발광인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 색변환부가 상기 복수의 광원에 대응하는 패턴상으로 오목부를 형성하는 격벽과, 상기 오목부에 형성되어서 이루어지는 색변환층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 색변환층이 서로 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 2종류 이상의 색변환층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 오목부에는 상기 색변환층이 형성되어 있지 않은 일부분이 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 컬러필터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 복수의 광원이 발광 다이오드인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 발광 다이오드가 질화갈륨계 화합물 반도체를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 복수의 광원이 양극과 음극 사이에 존재하는 유기층을 갖고, 전기 에너지에 의해 발광하는 유기 전계 발광소자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 유기 전계 발광소자가 톱 에미션형의 유기 전계 발광소자인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 유기층이 호스트 재료와 도펀트 재료를 갖고, 상기 도펀트 재료가 붕소 착체계 도펀트 재료, 피렌계 도펀트 재료, 크리센계 도펀트 재료, 벤조플루오란텐계 도펀트 재료 및 아민계 도펀트 재료 중에서 선택되는 적어도 1개의 재료를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 유기층이 호스트 재료와 도펀트 재료를 갖고, 상기 호스트 재료가 안트라센계 호스트 재료를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 유기층이 열 활성화 지연 형광 재료를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 피로메텐 유도체가 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물인 것을 특징으로 한다.
Figure pct00001
(일반식 (1)에 있어서, X는 C-R7 또는 N이다. R1∼R9는 각각 동일하여도 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기, 및 인접 치환기와의 사이에 형성되는 축합환 및 지방족환 중에서 선택된다.)
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 X가 C-R7이며, R7이 하기 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것을 특징으로 한다.
Figure pct00002
(일반식 (2)에 있어서, r은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기로 이루어지는 군에서 선택된다. k는 1∼3의 정수이다. k가 2 이상일 경우, r은 각각 동일하여도 달라도 좋다.)
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 R1, R3, R4 및 R6이 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 알킬기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 R1, R3, R4 및 R6이 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 R1∼R6 중 적어도 하나가 전자구인기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 상기 전자구인기가 불소원자를 포함하는 기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 상기 전자구인기가 함불소 아실기, 함불소 에스테르기, 함불소 아미드기, 함불소 술포닐기, 함불소 술폰산 에스테르기 및 함불소 술폰아미드기 중에서 선택되는 기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서 R8 또는 R9 중 어느 하나는 시아노기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 피로메텐 유도체가 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 피로메텐 유도체가 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 색변환부가 하기의 발광 재료 (a) 및 발광 재료 (b)를 함유하고, 상기 발광 재료 (a) 및 상기 발광 재료 (b) 중 적어도 하나가 상기 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 한다.
발광 재료 (a): 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료
발광 재료 (b): 여기광 또는 상기 발광 재료 (a)로부터의 발광 중 적어도 한쪽에 의해 여기됨으로써, 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 색변환부가 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 발광소자는 상기 발명에 있어서, 상기 수지의 산소 투과도가 0.1cc/㎡·day·atm 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 디스플레이는, 상기 발명 중 어느 하나에 기재된 발광소자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 색변환 기판은 피로메텐 유도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광소자 및 색변환 기판은, 응답 속도 및 콘트라스트가 뛰어나고, 색 재현성의 향상과 높은 내구성을 양립시키는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 디스플레이는, 이러한 발광소자를 사용하기 때문에 응답 속도 및 콘트라스트가 뛰어나고, 색 재현성의 향상과 높은 내구성을 양립시키는 것이 가능하게 된다고 하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 발광소자의 제1예의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 발광소자의 제2예의 구성을 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판의 적합한 실시형태를 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 목적이나 용도에 따라 여러가지로 변경해서 실시할 수 있다.
<발광소자>
본 발명의 실시형태에 따른 발광소자에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 발광소자의 제1예의 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 이 제1예의 발광소자(11)는 유기 EL 기판(12) 및 색변환 기판(16)을 구비한다.
이 제1예에 있어서, 유기 EL 기판(12)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수(예를 들면 3개)의 유기 EL 소자(13)와, 투명기판(14)과, 밀봉층(15)을 구비한다. 복수의 유기 EL 소자(13)는 부분 구동이 가능한 복수의 광원의 일례이며, 투명기판(14) 상에 형성되어 있다. 밀봉층(15)은 이들 복수의 유기 EL 소자(13)를 덮는 층이며, 도 1에 나타내는 바와 같이, 유기 EL 소자(13)가 형성된 투명기판(14) 상에 형성되어 있다.
색변환 기판(16)은 본 발명에 있어서의 색변환부의 일례이다. 본 발명에 있어서의 색변환부는 복수의 광원 중 적어도 일부에 대해서, 상기 광원(예를 들면, 이들 복수의 광원 중 적어도 일부의 광원)으로부터의 입사광의 적어도 일부를 변환하여 상기 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 것이다. 또한, 이 색변환부는 피로메텐 유도체를 포함하고 있다.
구체적으로는, 이 제1예에 있어서 색변환 기판(16)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 적색 변환층(17R)과, 녹색 변환층(17G)과, 적색 컬러필터(18R)와, 녹색 컬러필터(18G)와, 격벽(19)과, 기판(110)을 구비한다. 격벽(19)은 복수의 유기 EL 소자(13)에 대응하는 패턴을 이루도록, 기판(110) 상에 설치된다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 격벽(19)은 기판(110) 상에 있어서 이들 복수의 유기 EL 소자(13)에 대응하는 패턴상으로 오목부를 형성한다. 적색 변환층(17R) 및 녹색 변환층(17G)은 각각, 격벽(19)에 의해서 구획된 오목부에 형성되어서 이루어지는 색변환층의 일례이며, 피로메텐 유도체를 포함하는 층이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 적색 변환층(17R)은 격벽(19)에 의한 오목부 중 소정 부분에 형성된다. 이 적색 변환층(17R)의 위에는 적색 컬러필터(18R)가 형성되어 있다. 녹색 변환층(17G)은 격벽(19)에 의한 오목부 중, 적색 변환층(17R)과는 다른 부분에 형성된다. 이 녹색 변환층(17G)의 위에는 녹색 컬러필터(18G)가 형성되어 있다. 또한, 격벽(19)에 의한 오목부에는 색변환층이 형성되어 있지 않은 일부분이 포함된다. 예를 들면, 이 제1예에 있어서, 격벽(19)에 의한 오목부에는 적색 변환층(17R) 및 적색 컬러필터(18R)가 형성된 제 1 오목부와, 녹색 변환층(17G) 및 녹색 컬러필터(18G)가 형성된 제 2 오목부와, 적색 변환층(17R) 및 녹색 변환층(17G)의 어느 쪽이나 형성되어 있지 않은 제 3 오목부가 포함된다.
상기와 같은 구성을 갖는 색변환 기판(16)은, 복수의 유기 EL 소자(13) 중 적어도 일부로부터의 입사광의 적어도 일부를, 적색 변환층(17R) 및 녹색 변환층(17G)의 각각에 의해 색변환한다. 이것에 의해, 색변환 기판(16)은 유기 EL 소자(13)로부터의 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출한다. 구체적으로는, 색변환 기판(16)은 격벽(19)에 의한 오목부 중, 적색 변환층(17R)측의 오목부와 녹색 변환층(17G)측의 오목부로부터 상기 출사광을 각각 방출한다. 즉, 색변환 기판(16)에 있어서의 색변환층은 서로 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 2종류의 색변환층(적색 변환층(17R) 및 녹색 변환층(17G))으로 이루어진다. 제1예의 발광소자(11)는 이러한 색변환 기판(16)과 상술한 유기 EL 기판(12)을 조합함으로써, 도 1에 나타낸 바와 같이 구성된다.
또, 광원으로서의 유기 EL 소자(13)의 배치수는, 도 1에 나타내는 3개에 한정되지 않고, 2개 이상(복수)이라도 좋다. 또한, 색변환 기판(16)에 있어서의 색변환층은, 도 1에 나타내는 적색 변환층(17R) 및 녹색 변환층(17G)에 한정되지 않고, 2종류 이상의 색변환층으로 이루어지는 것이라도 좋다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 발광소자의 제2예의 구성을 나타내는 모식 단면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 이 제2예의 발광소자(21)는 발광 다이오드(LED)를 갖는 LED 기판(22)과, 색변환 기판(26)을 구비한다.
이 제2예에 있어서, LED 기판(22)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수(예를 들면 3개)의 LED(23)와, 투명기판(24)을 구비한다. 복수의 LED(23)는 부분 구동이 가능한 복수의 광원의 일례이며, 투명기판(24) 상에 설치되어 있다. 또한, LED 기판(22)은 미세한 LED를 개개의 화소에 고밀도로 전면에 깐 미니 LED 기판 또는 마이크로 LED 기판인 것이 바람직하다.
색변환 기판(26)은 본 발명에 있어서의 색변환부의 일례이다. 구체적으로는, 이 제2예에 있어서 색변환 기판(26)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 적색 변환층(27R)과, 녹색 변환층(27G)과, 적색 컬러필터(28R)와, 녹색 컬러필터(28G)와, 격벽(29)과, 기판(210)을 구비한다.
격벽(29)은 복수의 LED(23)에 대응하는 패턴을 이루도록, 기판(210) 상에 설치된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 격벽(29)은 기판(210) 상에 있어서, 이들 복수의 LED(23)에 대응하는 패턴상으로 오목부를 형성한다. 적색 변환층(27R) 및 녹색 변환층(27G)은 각각, 격벽(29)에해 구획된 오목부에 형성되어서 이루어지는 색변환층의 일례이며, 피로메텐 유도체를 포함하는 층이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 적색 변환층(27R)은 격벽(29)에 의한 오목부 중 소정 부분에 형성된다. 이 적색 변환층(27R)의 위에는 적색 컬러필터(28R)가 형성되어 있다. 녹색 변환층(27G)은 격벽(29)에 의한 오목부 중, 적색 변환층(27R)과는 다른 부분에 형성된다. 이 녹색 변환층(27G)의 위에는 녹색 컬러필터(28G)가 형성되어 있다. 또한, 격벽(29)에 의한 오목부에는 색변환층이 형성되어 있지 않은 일부분이 포함된다. 예를 들면, 이 제2예에 있어서, 격벽(29)에 의한 오목부에는 적색 변환층(27R) 및 적색 컬러필터(28R)가 형성된 제 1 오목부와, 녹색 변환층(27G) 및 녹색 컬러필터(28G)가 형성된 제 2 오목부와, 적색 변환층(27R) 및 녹색 변환층(27G)의 어느 것도 형성되어 있지 않은 제 3 오목부가 포함된다.
상기와 같은 구성을 갖는 색변환 기판(26)은, 복수의 LED(23) 중 적어도 일부로부터의 입사광의 적어도 일부를, 적색 변환층(27R) 및 녹색 변환층(27G)의 각각에 의해 색변환한다. 이것에 의해, 색변환 기판(26)은 LED(23)로부터의 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출한다. 구체적으로는, 색변환 기판(26)은 격벽(29)에 의한 오목부 중, 적색 변환층(27R)측의 오목부와 녹색 변환층(27G)측의 오목부로부터 상기 출사광을 각각 방출한다. 즉, 색변환 기판(26)에 있어서의 색변환층은 서로 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 2종류의 색변환층(적색 변환층(27R) 및 녹색 변환층(27G))으로 이루어진다. 제2예의 발광소자(21)는 이러한 색변환 기판(26)과 상술한 LED 기판(22)을 조합함으로써, 도 2에 나타낸 바와 같이 구성된다.
또, 광원으로서의 LED(23)의 배치수는 도 2에 나타내는 3개에 한정되지 않고, 2개 이상(복수)이라도 좋다. 또한, 색변환 기판(26)에 있어서의 색변환층은, 도 2에 나타내는 적색 변환층(27R) 및 녹색 변환층(27G)에 한정되지 않고, 2종류 이상의 색변환층으로 이루어지는 것이라도 좋다.
<광원>
본 발명에 따른 발광소자(예를 들면 도 1, 도 2에 나타내는 발광소자(11, 21))의 광원은, 복수의 광원으로 이루어지고, 부분 구동이 가능하다. 광원의 종류는 색변환층의 형광체를 여기할 수 있는 발광을 방사할 수 있으면 어느 광원이어도 사용할 수 있다. 예를 들면, 열음극관이나 냉음극관, 무기 일렉트로루미네선스(EL) 등의 형광성 광원, 유기 EL 소자 광원, LED 광원, 백열 광원, 또는 태양광 등, 어느 광원의 여기광이라도 원리적으로는 이용 가능하다. 도 1에서는 유기 EL 소자(13)가 광원에 해당하고, 도 2에서는 LED(23)가 광원에 해당한다. 여기광은 1종류의 발광 피크를 가지는 것이라도 좋고, 2종류 이상의 발광 피크를 가지는 것이라도 좋지만, 색순도를 높이기 위해서는 1종류의 발광 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 발광 피크의 종류가 다른 복수의 광원을 임의로 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
디스플레이나 조명 용도에서는, 청색광의 색순도를 높일 수 있다고 하는 관점으로부터, 본 발명에 있어서의 복수의 광원 중 적어도 일부의 광원의 발광이 청색광 또는 청녹색광의 발광인 것이 바람직하다. 청색광 또는 청녹색광으로서 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위에 극대파장을 갖는 광이 바람직하다. 청색광 또는 청녹색광의 발광 스펙트럼은 싱글 피크여도 더블 피크여도 좋다. 또한, 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위에 극대파장을 갖는 광에는, YAG계 LED와 같이 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위에 제 1 피크를 갖고, 500㎚ 이상 700㎚ 이하의 파장 범위에 제 2 피크를 갖는 것도 포함되지만, 청색의 색순도가 향상한다고 하는 관점으로부터, 500㎚ 이상 700㎚ 이하의 파장 범위에 극대파장을 갖지 않는 것이 바람직하다. 또한, 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위에 피크를 갖는 광이, 더욱 바람직하게는 여기광이다. 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 여기광은 비교적 작은 여기 에너지의 광이며, 피로메텐 유도체의 발광 물질의 분해를 방지할 수 있다. 따라서, 발광소자에 사용하는 광원은 430㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위에 극대발광을 갖는 광원인 것이 바람직하다. 또한, 이 광원은 440㎚ 이상 470㎚ 이하의 파장 범위에 극대발광을 갖는 것이 바람직하다.
상기 발광소자의 광원은 발광 다이오드인 것이 바람직하다. 광원이 발광 다이오드이면 광원을 고선명하게 복수 배치할 수 있기 때문에 고해상도의 디스플레이가 가능해진다. 또한, 발광 다이오드는 발광 강도가 높기 때문에 휘도가 높은 디스플레이가 가능해진다.
또한, 청색광의 색순도를 높일 수 있다고 하는 관점으로부터, 광원으로서의 발광 다이오드는 질화갈륨계 화합물 반도체를 갖는 것이 바람직하다. 발광 다이오드가 질화갈륨계 화합물 반도체를 갖는 것에 의해, 여기광의 발광을 샤프하게 할 수 있고, 이 결과 색순도가 향상한다.
상기 발광소자의 광원은 양극과 음극 사이에 유기층이 존재하고, 전기 에너지에 의해 발광하는 유기 전계 발광소자인 것이 바람직하다. 이 광원이 상기 유기 전계 발광소자이면, 광원을 고선명하게 복수 배치할 수 있기 때문에 고해상도의 디스플레이가 가능해진다. 또한, 유기 전계 발광소자는 박형화가 가능하기 때문에 디스플레이 자체의 박형화에 기여한다.
유기 전계 발광소자는, 보다 구체적으로는, 양극과 음극, 및 그들 양극과 음극 사이에 개재하는 유기층을 갖는다. 상기 유기층은 적어도 발광층과 전자 수송층을 갖는다. 유기 전계 발광소자는 상기 유기층, 특히 발광층이 전기 에너지에 의해 발광하는 광원인 것이 바람직하다.
상기 유기층의 적층 구성으로서, 발광층과 전자 수송층으로 이루어지는 적층 구성(발광층/전자 수송층)이 일례로서 들 수 있다. 또한, 상기 유기층의 적층 구성으로서는, 발광층/전자 수송층만으로 이루어지는 구성 외에, 이하에 나타내는 제1∼제3의 적층 구성 등을 들 수 있다. 제1의 적층 구성으로서는, 예를 들면 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층을 적층한 구성(정공 수송층/발광층/전자 수송층)을 들 수 있다. 제2의 적층 구성으로서는, 예를 들면 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과 전자 주입층을 적층한 구성(정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층)을 들 수 있다. 제3의 적층 구성으로서는, 예를 들면 정공 주입층과 정공 수송층과 발광층과 전자 수송층과 전자 주입층을 적층한 구성(정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층)을 들 수 있다. 또한, 상기 각 층은 각각 단일층, 복수층의 어느 것이라도 좋다. 또한, 상기 유기 전계 발광소자는 상기 유기층에 인광 발광층이나 형광 발광층을 복수 갖는 적층형의 것이라도 좋고, 형광 발광층과 인광 발광층을 조합시킨 발광소자라도 좋다. 또한, 상기 유기층에는 각각 서로 다른 발광색을 나타내는 복수의 발광층을 적층할 수 있다.
또한, 상기 유기 전계 발광소자는 상기 유기층의 적층 구성을, 중간층을 개재해서 복수 적층한 탠덤형의 것이라도 좋다. 이러한 탠덤형의 유기 전계 발광소자의 적층 구성에 있어서, 적어도 1층은 인광 발광층인 것이 바람직하다. 상기 중간층은, 일반적으로 중간 전극, 중간 도전층, 전하 발생층, 전자 인발층, 접속층, 중간 절연층이라고도 불린다. 이러한 중간층으로서는 공지의 재료 구성을 사용할 수 있다. 탠덤형의 유기 전계 발광소자의 구체적인 적층 구성예로서는, 예를 들면, 이하에 나타내는 제4 및 제5의 적층 구성과 같이, 양극과 음극 사이에 중간층으로서 전하 발생층을 포함하는 적층 구성을 들 수 있다. 제4의 적층 구성으로서는, 예를 들면, 정공 수송층/발광층/전자 수송층과, 전하 발생층과, 정공 수송층/발광층/전자 수송층의 적층 구성(정공 수송층/발광층/전자 수송층/전하 발생층/정공 수송층/발광층/전자 수송층)을 들 수 있다. 제5의 적층 구성으로서는, 예를 들면, 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층과, 전하 발생층과, 정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층의 적층 구성(정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층/전하 발생층/정공 주입층/정공 수송층/발광층/전자 수송층/전자 주입층)을 들 수 있다. 상기 중간층을 구성하는 재료로서는, 구체적으로는 피리딘 유도체, 페난트로린 유도체가 바람직하게 사용된다.
또한, 상기 발광소자의 광원은 톱 에미션형의 유기 전계 발광소자인 것이 바람직하다. 이 광원이 톱 에미션형의 유기 전계 발광소자일 경우, 예를 들면 양극을 반사 전극층과 투명 전극층의 적층 구조로 하고, 반사 전극층 상의 투명 전극층의 막두께를 바꾸는 방법을 들 수 있다. 양극 위에 유기층을 적당하게 적층한 후, 음극에 반투명 전극으로서, 예를 들면 박막으로 한 반투명의 은 등을 사용함으로써 유기 전계 발광소자에 마이크로 캐비티 구조를 도입할 수 있다. 이와 같이 유기 전계 발광소자에 마이크로 캐비티 구조를 도입하면, 유기층으로부터 발광되어 음극을 통과해서 사출된 광의 스펙트럼은, 유기 전계 발광소자가 마이크로 캐비티 구조를 갖고 있지 않을 경우보다 급준하게 되고, 또한, 정면으로의 사출강도가 크게 증대한다. 이것을 디스플레이에 사용했을 경우, 색역 향상과, 휘도 향상에 기여한다.
<발광층>
본 발명에 있어서의 광원이 상기 유기층을 갖는 것일 경우, 상기 유기층은 상술한 바와 같이 발광층을 갖고, 이 발광층 중에 호스트 재료와 도펀트 재료를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 발광층은 단일층, 복수층의 어느 쪽이라도 좋고, 어느 쪽의 경우라도 발광 재료(호스트 재료, 도펀트 재료)에 의해 형성된다. 발광층을 구성하는 재료는 호스트 재료와 도펀트 재료의 혼합물이여도 좋고, 호스트 재료 단독으로 이루어지는 것이여도 좋다. 또한, 호스트 재료 및 도펀트 재료는 각각 1종류여도 좋고, 복수 종류의 조합이여도 좋다. 도펀트 재료는 호스트 재료의 전체에 포함되어 있어도 되고, 호스트 재료에 부분적으로 포함되어 있어도 된다. 도펀트 재료는 호스트 재료 내에 있어서 적층되어 있어도 되고, 분산되어 있어도 된다. 호스트 재료와 도펀트 재료가 혼합되어서 이루어지는 발광층은, 호스트 재료와 도펀트 재료의 공증착법이나, 호스트 재료와 도펀트 재료를 미리 혼합하고나서 증착하는 방법으로 형성할 수 있다.
발광층의 발광 재료로서는, 구체적으로는, 이전부터 발광체로서 알려져 있었던 안트라센이나 피렌 등의 축합환 유도체, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄을 비롯한 금속 킬레이트화 옥시노이드 화합물, 비스스티릴안트라센 유도체나 디스티릴벤젠 유도체 등의 비스스티릴 유도체, 디벤조푸란 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체 등을 사용할 수 있다. 그러나, 상기 발광 재료는, 특별히 이것들에 한정되는 것은 아니다.
호스트 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 나프타센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체 등을 들 수 있다. 호스트 재료는, 이것들 중에서도 안트라센 유도체 또는 나프타센 유도체인 것이 특히 바람직하다.
특히, 호스트 재료는 안트라센계 호스트 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 호스트 재료가 안트라센계 호스트 재료를 함유하면, 높은 색순도와 고효율 발광이 가능해지고, 디스플레이의 저소비전력화에 기여한다.
도펀트 재료로서는 특별하게 한정되지 않지만, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 피렌, 크리센, 트리페닐렌, 페릴렌, 플루오란텐, 플루오렌, 인덴 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체(예를 들면 2-(벤조티아졸-2-일)-9,10-디페닐안트라센이나 5,6,11,12-테트라페닐나프타센 등), 4,4'-비스(2-(4-디페닐아미노페닐)에테닐)비페닐, 4,4'-비스(N-(스틸벤-4-일)-N-페닐아미노)스틸벤 등의 아미노스티릴 유도체, 피로메텐 유도체, N,N'-디페닐-N,N'-디(3-메틸페닐)-4,4'-디페닐-1,1'-디아민으로 대표되는 방향족 아민 유도체 등을 수 있다.
특히, 도펀트 재료는 붕소 착체계 도펀트 재료, 피렌계 도펀트 재료, 크리센계 도펀트 재료, 벤조플루오란텐계 도펀트 재료 및 아민계 도펀트 재료 중에서 선택되는 적어도 1개의 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 붕소 착체계 도펀트 재료, 피렌계 도펀트 재료, 크리센계 도펀트 재료, 벤조플루오란텐계 도펀트 재료 및 아민계 도펀트 재료는, 매우 샤프한 발광을 나타내기 때문에 색순도가 향상한다. 또한, 도펀트 재료가 아민계 도펀트 재료이면, 휘도가 향상되기 때문에 바람직하다. 한편으로, 도펀트 재료가 붕소 착체계 도펀트 재료이면, 색역이 향상되기 때문에 바람직하다. 붕소 착체계 도펀트 재료 중, 퀴놀린 붕소 착체계 도펀트 재료는, 특히 샤프한 발광을 나타내기 때문에 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서의 발광층에는 인광 발광 재료가 포함되어 있어도 좋다. 인광 발광 재료란 실온에서도 인광 발광을 나타내는 재료이다. 도펀트 재료로서 인광 발광 재료를 사용하는 경우에는, 기본적으로 실온에서도 인광 발광이 얻어질 필요가 있다. 이 인광 발광을 얻을 수 있는 한, 도펀트 재료로서의 인광 발광 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이 인광 발광 재료로서는 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 오스뮴(Os), 및 레늄(Re)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 유기금속 착체 화합물인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 실온에서도 높은 인광 발광 수율을 갖는다고 하는 관점으로부터, 이리듐, 또는 백금을 갖는 유기금속 착체가 보다 바람직하다. 인광 발광성의 도펀트 재료와 조합시켜서 사용되는 호스트 재료로서는, 인돌 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 피리딘, 피리미딘, 트리아진 골격을 갖는 함질소 방향족 화합물 유도체, 폴리아릴벤젠 유도체, 스피로플루오렌 유도체, 트룩센 유도체, 트리페닐렌 유도체와 같은 방향족 탄화수소 화합물 유도체, 디벤조푸란 유도체, 디벤조티오펜 유도체와 같은 칼코겐 원소를 함유하는 화합물, 베릴륨퀴놀리놀 착체와 같은 유기금속 착체 등이 적합하게 사용된다. 그러나, 이 호스트 재료는 일반적으로 사용되는 도펀트 재료보다 삼중항 에너지가 크고, 전자, 정공이 각각의 수송층으로부터 원활하게 주입되며, 또한 수송하는 것이면, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이 호스트 재료에는 2종 이상의 삼중항발광 도펀트 재료가 함유되어 있어도 되고, 2종 이상의 호스트 재료가 함유되어 있어도 된다. 또한, 이 호스트 재료에는 1종 이상의 삼중항 발광 도펀트 재료와 1종 이상의 형광 발광 도펀트 재료가 함유되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서의 광원의 유기층은 그 발광층에 열활성화 지연 형광 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 열활성화 지연 형광 재료는, 일반적으로, TADF 재료라고도 불리고, 일중항 여기상태의 에너지 준위와 삼중항 여기상태의 에너지 준위의 에너지 갭을 작게 함으로써 삼중항 여기상태로부터 일중항 여기상태로의 역항간 교차를 촉진하고, 일중항 여기자 생성 확률을 향상시킨 재료이다. 상기 유기층 중의 발광층이 열활성화 지연 형광 재료를 함유하면, 더욱 고효율 발광이 가능해지고, 디스플레이의 저소비전력화에 기여한다. 열활성화 지연 형광 재료는 단일의 재료로 열활성화 지연 형광을 나타내는 재료이여도 좋고, 복수의 재료로 열활성화 지연 형광을 나타내는 재료여도 좋다. 발광층에 사용되는 열활성화 지연 형광 재료는 단일의 재료여도 복수의 재료여도 좋고, 공지의 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 열활성화 지연 형광 재료로서, 예를 들면 벤조니트릴 유도체, 트리아진 유도체, 디술폭시드 유도체, 카르바졸 유도체, 인돌로카르바졸 유도체, 디히드로페나진 유도체, 티아졸 유도체, 옥사디아졸 유도체 등을 들 수 있다.
<오목부>
본 발명에 있어서, 색변환부(예를 들면 도 1, 도 2에 나타내는 색변환 기판(16, 26))에 사용되는 오목부는, 복수의 광원에 대응하는 패턴상으로 격벽이 배치됨으로써 구획된 영역을 가리킨다. 도 1에서는 기판(110) 상에 패턴상으로 배치된 격벽(19)에 의해 구획된 영역이 오목부에 해당한다. 도 2에서는 기판(210) 상에 패턴상으로 배치된 격벽(29)에 의해 구획된 영역이 오목부에 해당한다. 격벽의 재료로서는 감광성, 비감광성의 어느 재료라도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 격벽의 재료로서 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실록산 폴리머계 수지, 폴리이미드 수지 등이 바람직하게 사용된다.
상기 격벽의 형성에 있어서는, 스핀 코트, 딥 코트, 롤 코트, 그라비어 코트, 디스펜서 등과 같은 습식 코팅법으로 소정의 박막을 형성하고, 또한, 레지스트 도포, 프리베이킹, 노광, 현상, 포스트베이킹, 에칭, 레지스트 제거 등을 포함하는 포토리소그래피법을 이용하고, 이것에 의해, 상기 격벽의 패턴을 제작해도 좋다. 또한, LiF, MgF2 등과 같은 고체물을 이용하여 격벽을 형성할 경우, 진공증착, 스퍼터링 등의 드라이 프로세스로 막을 형성한 후, 또한, 상기와 같은 포토리소그래피법, 또는 에칭 등의 드라이 프로세스에 의해 상기 격벽의 소정의 패턴을 형성해도 좋다.
상기 격벽의 막두께는 색변환부의 오목부에 형성되는 색변환층의 막두께보다 큰 것이 바람직하고, 예를 들면 0.5㎛ 이상 50㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 상기 격벽의 패턴은 인접하는 각 오목부에 형성되어서 이루어지는 각 색변환층 사이에서의 발광의 혼색을 막는데도 충분한 폭의 것이면 좋다. 예를 들면, 상기 격벽의 패턴은 1㎛ 이상 20㎛ 이하의 폭으로 형성하는 것이 바람직하고, 5㎛ 이상 15㎛ 이하의 폭으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.
<색변환부>
본 발명에 따른 발광소자의 색변환부는 상기 발광소자를 구성하는 각 구성부 중, 후술하는 녹색광을 발하는 색변환층 또는 적색광을 발하는 색변환층을 형성한 오목부를 구비한 구성부이다. 예를 들면, 도 1에서는 색변환 기판(16)이 색변환부에 해당한다. 도 2에서는, 색변환 기판(26)이 색변환부에 해당한다. 이러한 색변환부는 복수의 오목부 내에 색변환층이 형성되어 있는 색변환부인 것이 바람직하다. 복수의 오목부 내에 색변환층이 형성되어 있음으로써 인접하는 각 색변환층 사이에서의 발광의 혼색을 막을 수 있고, 이 결과, 고해상도의 디스플레이가 가능해진다.
또한, 본 발명에 있어서는 색변환부의 오목부가 형성된 색변환층이 서로 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 2종류 이상의 색변환층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 색변환층이 적어도 2종류의 색변환층으로 이루어짐으로써 달랐던 색의 발광을 제어 가능하게 되고, 디스플레이의 멀티컬러화가 가능해진다. 또한, 예를 들면, 2종류의 색변환층이 녹색광과 적색광을 각각 발할 경우이며 또한 광원에 청색 광원을 사용한 경우에는, 디스플레이의 풀컬러화가 가능해진다.
<색변환층을 형성하지 않는 오목부>
본 발명에 따른 발광소자는 색변환부의 오목부의 일부에 색변환층이 형성되어 있지 않은 것이 보다 바람직하다. 색변환층을 갖는 오목부, 및 색변환층이 형성되어 있지 않은 오목부가 색변환부에 형성됨으로써, 예를 들면 색변환층이 형성되어 있지 않은 오목부는 광원의 청색광을 투과시킬 수 있고, 청색광을 효율적으로 이용할 수 있기 때문에 디스플레이의 고효율화에 기여한다.
또한, 색변환부의 오목부 전체 중, 색변환층을 갖는 오목부로서 상기 격벽으로 구획된 영역(이하, 색변환층을 갖는 오목부 영역으로 적당하게 말한다)은, 복수의 광원의 각각의 바로 위에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 색변환층을 갖는 오목부 영역이 복수의 광원의 각각의 바로 위에 형성되어 있음으로써, 청, 녹, 적의 3색의 발광을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 디스플레이의 고해상도화가 가능해진다. 색변환층을 갖는 각 오목부 영역은 색변환부의 동일면 상에 배치되고, 또한 복수의 광원의 바로 위에 각각 형성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
<색변환층>
본 발명에 있어서의 색변환층은 광원으로부터의 입사광의 적어도 일부를 색변환(파장변환)하고, 상기 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 기능을 갖는 층이다. 본 발명에 따른 발광소자에 사용되는 색변환층은 피로메텐 유도체를 포함한다. 피로메텐 유도체는 형광 양자 수율 및 색순도가 모두 높은 형광체이다. 이 때문에, 피로메텐 유도체를 포함하는 색변환층(색변환부)을 구비한 발광소자를 디스플레이에 이용했을 때에, 이 디스플레이의 고효율화와 고색역화가 가능해진다.
상기 색변환층에 포함되는 피로메텐 유도체는 하기의 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pct00003
일반식 (1)에 있어서, X는 C-R7 또는 N이다. R1∼R9는 각각 동일하여도 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기, 및 인접 치환기와의 사이에 형성되는 축합환 및 지방족환 중에서 선택된다.
상기의 모든 기에 있어서 수소는 중수소여도 좋다. 이것은 이하에 설명하는 화합물 또는 그 부분구조에 있어서도 같다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 예를 들면 탄소수 6∼40의 치환 또는 무치환의 아릴기란, 아릴기로 치환된 치환기에 포함되는 탄소수도 포함시켜서 모든 탄소수가 6∼40이 되는 아릴기이다. 탄소수를 규정하고 있는 다른 치환기도 이것과 같다.
또한, 상기의 모든 기에 있어서 치환될 경우에 있어서의 치환기로서는, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기가 바람직하고, 더욱이는, 각 치환기의 설명에 있어서 바람직하다고 하는 구체적인 치환기가 바람직하다. 또한, 이들 치환기는 상술의 치환기에 의해 더 치환되어 있어도 좋다.
「치환 또는 무치환의」이라고 할 경우에 있어서의 「무치환」이란, 수소원자 또는 중수소원자가 치환된 것을 의미한다. 이하에 설명하는 화합물 또는 그 부분구조에 있어서, 「치환 또는 무치환의」이라고 할 경우에 대해서도 상기와 같다.
상기의 모든 기 중 알킬기란, 예를 들면 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, seｃ-부틸기, tert-부틸기 등의 포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 치환되어 있을 경우의 추가의 치환기에는 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 알킬기, 할로겐, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이 점은 이하의 기재에도 공통된다. 또한, 알킬기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 입수의 용이성이나 비용의 점으로부터, 바람직하게는 1 이상 20 이하, 보다 바람직하게는 1 이상 8 이하의 범위이다.
시클로알킬기란, 예를 들면 시클로프로필기, 시클로헥실기, 노보닐기, 아다만틸기 등의 포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬기 부분의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 3 이상 20 이하의 범위이다.
복소환기란, 예를 들면 피란환, 피페리딘환, 환상 아미드 등의 탄소 이외의 원자를 환내에 갖는 지방족환을 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 복소환기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 이상 20 이하의 범위이다.
알케닐기란, 예를 들면 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 등의 이중결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알케닐기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 이상 20 이하의 범위이다.
시클로알케닐기란, 예를 들면 시클로펜테닐기, 시클로펜타디에닐기, 시클로헥세닐기 등의 이중결합을 포함하는 불포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다.
알키닐기란, 예를 들면 에티닐기 등의 삼중결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알키닐기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 이상 20 이하의 범위이다.
알콕시기란, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등의 에테르 결합 을 통해서 지방족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 이 지방족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알콕시기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 이상 20 이하의 범위이다.
알킬티오기란 알콕시기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자로 치환된 것이다. 알킬티오기의 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 알킬티오기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 이상 20 이하의 범위이다.
아릴에테르기란, 예를 들면 페녹시기 등, 에테르 결합을 개재한 방향족 탄화수소기가 결합한 관능기를 나타내고, 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴에테르기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 6 이상 40 이하의 범위이다.
아릴티오에테르기란 아릴에테르기의 에테르 결합의 산소원자가 황원자로 치환된 것이다. 아릴티오에테르기에 있어서의 방향족 탄화수소기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴티오에테르기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 6 이상 40 이하의 범위이다.
아릴기란, 예를 들면 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 벤조플루오레닐기, 디벤조플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기, 벤조페난트릴기, 벤조안트라세닐기, 크리세닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기, 벤조플루오란테닐기, 디벤조안트라세닐기, 페릴레닐기, 헬리세닐기 등의 방향족 탄화수소기를 나타낸다. 그 중에서도, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기, 피레닐기, 플루오란테닐기, 트리페닐레닐기가 바람직하다. 아릴기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 아릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 6 이상 40 이하, 보다 바람직하게는 6 이상 30 이하의 범위이다.
R1∼R9가 치환 또는 무치환의 아릴기일 경우, 아릴기로서는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기가 보다 바람직하다. 더 바람직하게는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기이며, 페닐기가 특히 바람직하다.
각각의 치환기가 아릴기로 더 치환될 경우, 아릴기로서는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기가 바람직하고, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기가 보다 바람직하다. 특히 바람직하게는 페닐기이다.
헤테로아릴기란, 예를 들면 피리딜기, 플라닐기, 티에닐기, 퀴놀리닐기, 이소퀴놀리닐기, 피라지닐기, 피리미딜기, 피리다지닐기, 트리아지닐기, 나프틸리디닐기, 신놀리닐기, 프탈라지닐기, 퀴녹살리닐기, 퀴나졸리닐기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르바졸릴기, 벤조카르바졸릴기, 카르볼리닐기, 인돌로카르바졸릴기, 벤조프로카르바졸릴기, 벤조티에노카르바졸릴기, 디히드로인데노카르바졸릴기, 벤조퀴놀리닐기, 아크리디닐기, 디벤조아크리디닐기, 벤조이미다졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페닌트롤리닐기 등의, 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개 환내에 갖는 환상 방향족기를 나타낸다. 단, 나프틸리디닐기란 1,5-나프틸리디닐기, 1,6-나프틸리디닐기, 1,7-나프틸리디닐기, 1,8-나프틸리디닐기, 2,6-나프틸리디닐기, 2,7-나프틸리디닐기 중 어느 하나를 나타낸다. 헤테로아릴기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 헤테로아릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 이상 40 이하, 보다 바람직하게는 2 이상 30 이하의 범위이다.
R1∼R9가 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 경우, 헤테로아릴기로서는 피리딜기, 플라닐기, 티에닐기, 퀴놀리닐기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르바졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페닌트롤리닐기가 바람직하고, 피리딜기, 플라닐기, 티에닐기, 퀴놀리닐기가 보다 바람직하다. 특히 바람직하게는 피리딜기이다.
각각의 치환기가 헤테로아릴기로 더 치환될 경우, 헤테로아릴기로서는 피리딜기, 플라닐기, 티에닐기, 퀴놀리닐기, 피리미딜기, 트리아지닐기, 벤조푸라닐기, 벤조티에닐기, 인돌릴기, 디벤조푸라닐기, 디벤조티에닐기, 카르바졸릴기, 벤조이미다졸릴기, 이미다조피리딜기, 벤조옥사졸릴기, 벤조티아졸릴기, 페닌트롤리닐기가 바람직하고, 피리딜기, 플라닐기, 티에닐기, 퀴놀리닐기가 보다 바람직하다. 특히 바람직하게는 피리딜기이다.
할로겐이란 불소, 염소, 브롬 및 요오드에서 선택되는 원자를 나타낸다. 또한, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기는 치환기를 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 좋다. 여기에서, 치환기로서는, 예를 들면 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 치환기는 더 치환되어도 좋다.
아미노기란 치환 또는 무치환의 아미노기이다. 치환할 경우의 치환기로서는, 예를 들면 아릴기, 헤테로아릴기, 직쇄 알킬기, 분기 알킬기 등을 들 수 있다. 아릴기, 헤테로아릴기로서는 페닐기, 나프틸기, 피리딜기, 퀴놀리닐기가 바람직하다. 이들 치환기는 더 치환되어도 좋다. 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 2 이상 50 이하, 보다 바람직하게는 6 이상 40 이하, 특히 바람직하게는 6 이상 30 이하의 범위이다.
실릴기란, 예를 들면 트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, tert-부틸디메틸실릴기, 프로필디메틸실릴기, 비닐디메틸실릴기 등의 알킬실릴기나, 페닐디메틸실릴기, tert-부틸디페닐실릴기, 트리페닐실릴기, 트리나프틸실릴기 등의 아릴실릴기를 나타낸다. 규소 상의 치환기는 더 치환되어도 좋다. 실릴기의 탄소수는 특별하게 한정되지 않지만, 바람직하게는 1 이상 30 이하의 범위이다.
실록사닐기란, 예를 들면 트리메틸실록사닐기 등의 에테르 결합을 개재한 규소 화합물기를 나타낸다. 규소 상의 치환기는 더 치환되어도 좋다. 또한, 보릴기란 치환 또는 무치환의 보릴기이다. 보릴기의 치환할 경우의 치환기로서는, 예를 들면 아릴기, 헤테로아릴기, 직쇄 알킬기, 분기 알킬기, 아릴에테르기, 알콕시기, 히드록실기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 아릴기, 아릴에테르기가 바람직하다. 또한, 술포기란 치환 또는 무치환의 술포기이다. 술포기의 치환할 경우의 치환기로서는, 예를 들면 아릴기, 헤테로아릴기, 직쇄 알킬기, 분기 알킬기, 아릴에테르기, 알콕시기 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 직쇄 알킬기, 아릴기가 바람직하다. 또한, 포스핀옥사이드기란 -P(=O)R10R11로 나타내어지는 기이다. R10, R11은, R1∼R9와 같은 군에서 선택된다.
인접 치환기와의 사이에 형성되는 축합환 및 지방족환이란, 임의의 인접하는 2치환기(예를 들면 일반식 (1)의 R1과 R2)가 서로 결합하여, 공역 또는 비공역의 환상 골격을 형성하는 것을 말한다. 이러한 축합환 및 지방족환의 구성 원소로서는, 탄소 이외에도 질소, 산소, 황, 인 및 규소에서 선택되는 원소를 포함하고 있어도 된다. 또한, 이들 축합환 및 지방족환은 별도의 환과 더 축합해도 좋다.
일반식 (1)로 나타내어지는 화합물은 높은 발광 양자 수율을 나타내고, 또한, 발광 스펙트럼의 반값폭이 작기 때문에, 효율적인 색변환과 높은 색순도의 쌍방을 달성할 수 있다. 또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물은, 적절한 치환기를 적절한 위치에 도입함으로써 발광 효율, 색순도, 열적 안정성, 광 안정성 및 분산성 등의 다양한 특성이나 물성을 조정할 수 있다. 예를 들면, R1, R3, R4 및 R6이 모두 수소일 경우에 비하여, R1, R3, R4 및 R6 중 적어도 1개가 치환 또는 무치환의 알킬기나 치환 또는 무치환의 아릴기, 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 경우의 쪽이, 보다 좋은 열적 안정성 및 광 안정성을 나타낸다. 일반식 (1)에 있어서, 이들 R1, R3, R4 및 R6은 각각 동일하여도 달라도 좋다.
R1, R3, R4 및 R6 중 적어도 1개가 치환 또는 무치환의 알킬기일 경우, 이 알킬기로서는 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, seｃ-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기와 같은 탄소수 1∼6의 알킬기가 바람직하다. 또한, 이 알킬기로서는 열적 안정성이 우수하다고 하는 관점으로부터, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, seｃ-부틸기, tert-부틸기가 바람직하다. 또한, 농도 소광을 막고, 발광 양자 수율을 향상시킨다고 하는 관점에서는, 이 알킬기로서 입체적으로 부피가 큰 tert-부틸기가 보다 바람직하다. 또한, 합성의 용이함, 원료 입수의 용이함이라고 하는 관점으로부터, 이 알킬기로서 메틸기도 바람직하게 사용된다.
R1, R3, R4 및 R6 중 적어도 1개가 치환 또는 무치환의 아릴기일 경우, 이 아릴기로서는 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 페닐기, 비페닐기이다. 이 아릴기로서 특히 바람직하게는 페닐기이다.
R1, R3, R4 및 R6 중 적어도 1개가 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 경우, 이 헤테로아릴기로서는 피리딜기, 퀴놀리닐기, 티에닐기가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 피리딜기, 퀴놀리닐기이다. 이 헤테로아릴기로서 특히 바람직하게는 피리딜기이다.
R1, R3, R4 및 R6의 가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 알킬기일 경우, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 바인더 수지나 용매로의 용해성이 양호해지기 때문에 바람직하다. 이 경우, 알킬기로서는 합성의 용이함, 원료 입수의 용이함이라고 하는 관점으로부터 메틸기가 바람직하다.
R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기일 경우, 보다 좋은 열적 안정성 및 광 안정성을 나타내기 때문에 바람직하다. 이 경우, R1, R3, R4 및 R6의 전부는 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기인 것이 보다 바람직하다.
복수의 성질을 향상시키는 치환기도 있지만, 전부에 있어서 충분한 성능을 나타내는 치환기는 한정되어 있다. 특히, 고발광 효율과 고색순도의 양립이 어렵다. 그 때문에, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물에 대하여 복수 종류의 치환기를 도입함으로써 발광 특성이나 색순도 등에 밸런스가 잡힌 화합물을 얻는 것이 가능하다.
특히, R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기일 경우, 예를 들면 R1≠R4, R3≠R6, R1≠R3 또는 R4≠R6 등과 같이, 복수 종류의 치환기를 도입하는 것이 바람직하다. 여기에서 「≠」는 다른 구조의 기인 것을 나타낸다. 예를 들면, R1≠R4는 R1과 R4가 다른 구조의 기인 것을 나타낸다. 상기와 같이 복수 종류의 치환기를 도입함으로써, 색순도에 영향을 주는 아릴기와 발광 효율에 영향을 주는 아릴기를 동시에 도입할 수 있기 때문에, 미세한 조절이 가능해진다.
그 중에서도, R1≠R3 또는 R4≠R6인 것이 발광 효율과 색순도를 밸런스 좋게 향상시킨다고 하는 관점으로부터 바람직하다. 이 경우, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물에 대하여, 색순도에 영향을 주는 아릴기를 양측의 피롤환에 각각 1개 이상 도입하고, 그 이외의 위치에 발광 효율에 영향을 주는 아릴기를 도입할 수 있기 때문에, 이들 양쪽의 성질을 최대한으로 향상시킬 수 있다. 또한, R1≠R3 또는 R4≠R6일 경우, 내열성과 색순도의 쌍방을 향상시킨다고 하는 관점으로부터, R1=R4 및 R3=R6인 것이 보다 바람직하다.
주로 색순도에 영향을 주는 아릴기로서는 전자 공여성기로 치환된 아릴기가 바람직하다. 전자 공여성기란 유기(有機) 전자론에 있어서 유기(誘起) 효과나 공명 효과에 의해, 치환한 원자단에 전자를 공여하는 원자단이다. 전자 공여성기로서는 하멧칙의 치환기 정수(σp(파라))로서, 부의 값을 취하는 것을 들 수 있다. 하멧칙의 치환기 정수(σp(파라))는 화학편람 기초편 개정 5판(II-380쪽)으로부터 인용할 수 있다.
전자 공여성기의 구체예로서는, 예를 들면 알킬기(메틸기의 σp: -0.17)나 알콕시기(메톡시기의 σp: -0.27), 아미노기(-NH2의 σp: -0.66) 등을 들 수 있다. 특히, 탄소수 1∼8의 알킬기 또는 탄소수 1∼8의 알콕시기가 바람직하고, 메틸기, 에틸기, tert-부틸기, 메톡시기가 보다 바람직하다. 분산성의 관점으로부터는, tert-부틸기, 메톡시기가 특히 바람직하고, 이것들을 상기 전자 공여성기로 했을 경우, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물에 있어서 분자끼리의 응집에 의한 소광을 막을 수 있다. 치환기의 치환 위치는 특별하게 한정되지 않지만, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 광 안정성을 높이기 위해서는 결합의 비틀림을 억제할 필요가 있기 때문에, 피로메텐 골격과의 결합 위치에 대하여 메타 위치 또는 파라 위치에 결합시키는 것이 바람직하다. 한편, 주로 발광 효율에 영향을 주는 아릴기로서는, tert-부틸기, 아다만틸기, 메톡시기 등의 부피가 큰 치환기를 갖는 아릴기가 바람직하다.
R1, R3, R4 및 R6이 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기일 경우, R1, R3, R4 및 R6은 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 페닐기인 것이 바람직하다. 이 때, R1, R3, R4 및 R6은 각각 이하의 Ar-1∼Ar-6으로부터 선택되는 것이 보다 바람직하다. 이 경우, R1, R3, R4 및 R6의 바람직한 조합으로서는, 표 1-1∼표 1-11에 나타내는 바와 같은 조합을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00004
(표 1-1)
Figure pct00005
(표 1-2)
Figure pct00006
(표 1-3)
Figure pct00007
(표 1-4)
Figure pct00008
(표 1-5)
Figure pct00009
(표 1-6)
Figure pct00010
(표 1-7)
Figure pct00011
(표 1-8)
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(표 1-9)
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(표 1-10)
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(표 1-11)
Figure pct00015
또한, 일반식 (1)에 있어서, R2 및 R5는 수소, 알킬기, 카르보닐기, 에스테르기, 아릴기 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 그 중에서도, R2 및 R5로서는 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 열적 안정성의 관점으로부터, 수소 또는 알킬기가 바람직하고, 발광 스펙트럼에 있어서 좁은 반값폭을 얻기 쉽다고 하는 관점으로부터, 수소가 보다 바람직하다.
또한, 일반식 (1)에 있어서, R8 및 R9는 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 알콕시기, 아릴에테르기, 불소, 함불소 알킬기, 함불소 헤테로아릴기, 함불소 아릴기, 함불소 알콕시기, 함불소 아릴에테르기 또는 시아노기인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 여기광에 대하여 안정적이고 보다 높은 형광 양자 수율이 얻어지는 점에서, R8 및 R9는 불소, 시아노기 또는 함불소 아릴기인 것이 보다 바람직하다. 또한, 합성의 용이함의 관점으로부터, R8 및 R9는 불소 또는 시아노기인 것이 더욱 바람직하다. 특히, R8 또는 R9 중 어느 하나는 시아노기인 것이 바람직하다. R8 또는 R9로서 시아노기를 도입함으로써 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 내구성이 향상한다.
여기에서, 함불소 아릴기란 불소를 포함하는 아릴기이다. 함불소 아릴기로서, 예를 들면 플루오로페닐기, 트리플루오로메틸페닐기 및 펜타풀루오로페닐기 등을 들 수 있다. 함불소 헤테로아릴기란 불소를 포함하는 헤테로아릴기이다. 함불소 헤테로아릴기로서, 예를 들면 플루오로피리딜기, 트리플루오로메틸피리딜기 및 트리플루오로피리딜기 등을 들 수 있다. 함불소 알킬기란 불소를 포함하는 알킬기이다. 함불소 알킬기로서, 예를 들면 트리플루오로메틸기나 펜타플루오로에틸기 등을 들 수 있다.
또한, 일반식 (1)에 있어서 X는 C-R7인 것이, 광 안정성의 관점으로부터 바람직하다. 또한, X가 C-R7일 경우, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 내구성은 치환기 R7의 영향을 받기 쉬운 경향이 있다. 즉, 이 화합물의 발광 강도의 경시적인 저하에는 치환기 R7이 크게 영향을 준다. 구체적으로는, R7이 수소일 경우, 이 부위의 반응성이 높기 때문에, 이 부위와 공기 중의 수분이나 산소가 용이하게 반응하기 쉬운 경향이 있다. 이 R7의 반응은 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 분해를 야기하는 원인이 된다. 또한, R7이 예를 들면 알킬기와 같은 분자쇄의 운동의 자유도가 큰 치환기일 경우, 확실히 R7의 반응성은 저하하지만, 색변환층 내부에 있어서 화합물끼리가 경시적으로 응집하기 쉬운 경향이 있다. 이 화합물끼리의 응집은, 결과적으로 농도 소광에 의한 발광 강도의 저하를 초래하는 원인이 된다. 따라서, R7은 수소 또는 알킬기라도 좋지만, 강직하고, 또한 운동의 자유도가 작아 응집을 야기하기 어려운 기인 것이 바람직하다. 구체적으로는, R7은 치환 또는 무치환의 아릴기, 또는 치환 또는 무치환의 헤테로아릴기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
보다 높은 형광 양자 수율을 주고, 보다 열분해하기 어렵다고 하는 관점, 및 광 안정성의 관점으로부터, X가 C-R7이며, R7이 치환 또는 무치환의 아릴기인 것이 바람직하다. 이 아릴기로서는 발광 파장을 손상하지 않는다고 하는 관점으로부터, 페닐기, 비페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 플루오레닐기, 페난트릴기, 안트라세닐기가 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 광 안정성을 높이기 위해서는, R7과 피로메텐 골격의 탄소-탄소 결합의 비틀림을 적절하게 억제할 필요가 있다. 왜냐하면, 과도하게 비틀림이 크면 여기광에 대한 반응성이 높아지는 등, 광 안정성이 저하하기 때문이다. 이러한 관점으로부터, R7로서는 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 터페닐기, 치환 또는 무치환의 나프틸기가 바람직하고, 치환 또는 무치환의 페닐기, 치환 또는 무치환의 비페닐기, 치환 또는 무치환의 터페닐기가 보다 바람직하다. R7로서 특히 바람직하게는, 치환 또는 무치환의 페닐기이다.
또한, R7은 적당하게 부피가 큰 치환기인 것이 바람직하다. R7이 어느 정도의 큰 부피를 가짐으로써 분자의 응집을 막을 수 있다. 그 결과, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 발광 효율이나 내구성이 보다 향상한다.
이러한 부피가 큰 치환기인 R7의 더욱 바람직한 예로서는, 하기 일반식 (2)로 나타내어지는 구조의 기를 들 수 있다. 즉, 일반식 (1)에 있어서, X가 C-R7일 경우, R7은 하기 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 바람직하다.
Figure pct00016
일반식 (2)에 있어서, r은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기로 이루어지는 군으로부터 선택된다. k는 1∼3의 정수이다. k가 2 이상일 경우, r은 각각 동일하여도 달라도 좋다.
보다 높은 발광 양자 수율을 줄 수 있다고 하는 관점으로부터, r은 치환 또는 무치환의 아릴기인 것이 바람직하다. 이 아릴기 중에서도, 특히 페닐기, 나프틸 기가 바람직한 예로서 들 수 있다. r이 아릴기일 경우, 일반식 (2)의 k는 1 또는 2인 것이 바람직하고, 그 중에서도 분자의 응집을 보다 막는다고 하는 관점으로부터, 2인 것이 보다 바람직하다. 또한, k가 2 이상일 경우, 복수의 r 중 적어도 1개는 알킬기로 치환되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우의 알킬기로서는 열적 안정성의 관점으로부터, 메틸기, 에틸기 및 tert-부틸기가 특히 바람직한 예로서 들 수 있다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 형광 파장이나 흡수 파장을 제어하거나, 용매와의 상용성을 높이거나 한다고 하는 관점으로부터, r은 치환 또는 무치환의 알킬기, 치환 또는 무치환의 알콕시기 또는 할로겐인 것이 바람직하고, 메틸기, 에틸기, tert-부틸기, 메톡시기인 것이 보다 바람직하다. 분산성의 관점으로부터는, 이 r로서 tert-부틸기, 메톡시기가 특히 바람직하다. r이 tert-부틸기 또는 메톡시기인 것은 분자끼리의 응집에 의한 소광을 막는 것에 대해서 보다 유효하다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 추가의 일형태로서, R1∼R7 중 적어도 1개가 전자구인기인 것이 바람직하다. 특히, 이하에 나타내는 제 1∼제 3 형태가 바람직하다. 제1의 바람직한 형태로서는, R1∼R6 중 적어도 1개가 전자구인기인 것을 들 수 있다. 제2의 바람직한 형태로서는, R7이 전자구인기인 것을 들 수 있다. 제3의 바람직한 형태로서는, R1∼R6 중 적어도 1개가 전자구인기이며, 또한, R7이 전자구인기인 것을 들 수 있다. 이와 같이, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 피로메텐 골격에 전자구인기를 도입함으로써 피로메텐 골격의 전자 밀도를 대폭 낮출 수 있다. 이것에 의해, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 산소에 대한 안정성이 보다 향상하고, 그 결과, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
전자구인기란 전자 수용성기로도 호칭하고, 유기 전자 이론에 있어서 유기 효과나 공명 효과에 의해, 치환한 원자단으로부터 전자를 끌어당기는 원자단이다. 전자구인기로서는 하멧칙의 치환기 정수(σp(파라))로서 정의 값을 취하는 것을 들 수 있다. 하멧칙의 치환기 정수(σp(파라))는 화학편람 기초편 개정 5판(II-380쪽)으로부터 인용할 수 있다. 또, 페닐기도 상기와 같은 정의 값을 취하는 예도 있지만, 본 발명에 있어서 전자구인기에 페닐기는 포함되지 않는다.
전자구인기의 예로서, 예를 들면 -F(σp: +0.06), -Cl(σp: +0.23), -Br(σp: +0.23), -I(σp: +0.18), -CO2R12(σp: R12가 에틸기일 때 +0.45), -CONH2(σp: +0.38), -COR12(σp: R12가 메틸기일 때 +0.49), -CF3(σp: +0.50), -SO2R12(σp: R12가 메틸기일 때 +0.69), -NO2(σp: +0.81) 등을 들 수 있다. R12는 수소원자, 치환 또는 무치환의 환형성 탄소수 6∼30의 방향족 탄화수소기, 치환 또는 무치환의 환형성 원자수 5∼30의 복소환기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼30의 알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 1∼30의 시클로알킬기를 나타낸다. 이들 각 기의 구체예로서는, 상기와 같은 예를 들 수 있다.
일반식 (1)에 있어서, R2 및 R5 중 적어도 1개는 전자구인기인 것이 바람직하다. 이 이유는, 이하에 나타내는 바와 같다. 즉, 일반식 (1)의 R2 및 R5는 피로메텐 골격의 전자 밀도에 크게 영향을 주는 치환 위치의 치환기이다. 이들 R2 및 R5에 전자구인기를 도입함으로써 효율적으로 피로메텐 골격의 전자 밀도를 저감할 수 있다. 이 결과, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 산소에 대한 안정성이 보다 향상하기 때문에, 이 화합물의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 일반식 (1)에 있어서, R2 및 R5는 전자구인기인 것이 보다 바람직하다. 왜냐하면, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 산소에 대한 안정성이 더욱 향상하고, 이 화합물의 내구성을 대폭 향상시킬 수 있기 때문이다.
또한, 일반식 (1)에 있어서, 전자구인기는 불소원자를 포함하는 기인 것이 바람직하다. 전자구인기가 불소원자를 포함하는 기임으로써 피로메텐 골격의 전자 밀도를 보다 저감할 수 있다. 이것에 의해, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 산소에 대한 안정성이 향상하고, 이 화합물의 내구성을 향상시킬 수 있다.
바람직한 전자구인기로서는, 불소, 함불소 아릴기, 함불소 헤테로아릴기, 함불소 알킬기, 치환 또는 무치환의 아실기, 치환 또는 무치환의 에스테르기, 치환 또는 무치환의 아미드기, 치환 또는 무치환의 술포닐기, 치환 또는 무치환의 술폰산 에스테르기, 치환 또는 무치환의 술폰아미드기 또는 시아노기를 들 수 있다. 왜냐하면, 이것들은 화학적으로 분해하기 어렵기 때문이다.
보다 바람직한 전자구인기로서는, 함불소 알킬기, 치환 또는 무치환의 아실기, 치환 또는 무치환의 에스테르기, 치환 또는 무치환의 아미드기, 치환 또는 무치환의 술포닐기, 치환 또는 무치환의 술폰산 에스테르기, 치환 또는 무치환의 술폰아미드기 또는 시아노기를 들 수 있다. 왜냐하면, 이것들은 농도 소광을 막고, 발광 양자 수율을 향상시키는 효과로 연결되기 때문이다. 특히 바람직한 전자구인기는, 치환 또는 무치환의 에스테르기이다. 또한, 색변환층 내부에 있어서의 분자끼리의 응집을 야기하기 어려워 내구성이 향상하기 때문에, 전자구인기로서는 치환의 에스테르기가 더욱 바람직하다.
더욱 바람직한 전자구인기로서는 함불소 아실기, 함불소 에스테르기, 함불소 아미드기, 함불소 술포닐기, 함불소 술폰산 에스테르기, 함불소 술폰아미드기를 들 수 있다. 이들 기는 효율적으로 피로메텐 붕소 착체 골격의 전자 밀도를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 산소에 대한 안정성이 향상하고, 이 결과, 이 화합물의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
그 중에서도, R2 및 R5 중 적어도 한쪽은 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 에스테르기인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이 경우, 색순도를 떨어뜨리지 않고, 내구성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 특히, 내구성의 향상의 관점으로부터, R2 및 R5가 함께, 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 에스테르기인 것이 보다 바람직하다.
일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 바람직한 예의 하나로서, R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 알킬기이며, 또한, X가 C-R7이며, R7이 일반식 (2)로 나타내어지는 기일 경우를 들 수 있다. 이 경우, R7은 r이 치환 또는 무치환의 페닐기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 추가의 바람직한 일례로서, R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 상술의 Ar-1∼Ar-6으로부터 선택되고, 또한, X가 C-R7이며, R7이 일반식 (2)로 나타내어지는 기일 경우를 들 수 있다. 이 경우, R7은 r이 tert-부틸기, 메톡시기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 보다 바람직하고, r이 메톡시기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 추가의 바람직한 일례로서, R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 알킬기이며, 또한, R2 및 R5가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 에스테르기이며, 또한, X가 C-R7이며, R7이 일반식 (2)로 나타내어지는 기일 경우를 들 수 있다. 이 경우, R7은 r이 치환 또는 무치환의 페닐기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 특히 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 추가의 바람직한 일례로서, R1, R3, R4 및 R6의 전부가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 상술의 Ar-1∼Ar-6으로부터 선택되고, 또한, R2 및 R5가 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 에스테르기이며, 또한, X가 C-R7이며, R7이 일반식 (2)로 나타내어지는 기일 경우를 들 수 있다. 이 경우, R7은 r이 tert-부틸기, 메톡시기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 보다 바람직하고, r이 메톡시기로서 포함되는 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것이 특히 바람직하다.
일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 일례를 이하에 나타내지만, 이 화합물은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
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Figure pct00041
일반식 (1)로 표현되는 화합물은, 예를 들면 일본 특허공표 평 8-509471호 공보나 일본 특허공개 2000-208262호 공보에 기재된 방법으로 합성할 수 있다. 즉, 피로메텐 화합물과 금속염을 염기 공존 하에서 반응시킴으로써, 목적으로 하는 피로메텐계 금속 착체가 얻어진다.
또한, 피로메텐-불화 붕소 착체의 합성에 대해서는, J. Org. Cheｍ., vol.64, No.21, pp.7813-7819(1999), Angew. Cheｍ., Int. Ed. Engl., vol.36, pp.1333-1335(1997) 등에 기재되어 있는 방법을 참고로 해서, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물을 합성할 수 있다. 예를 들면, 하기 일반식 (3)으로 나타내어지는 화합물과 일반식 (4)로 나타내어지는 화합물을 옥시염화인 존재 하, 1,2-디클로로에탄 중에서 가열한 후, 하기 일반식 (5)로 나타내어지는 화합물을 트리에틸아민 존재 하, 1,2-디클로로에탄 중에서 반응시키고, 이것에 의해, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물을 얻는 방법을 들 수 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 여기에서, R1∼R9는 상기 설명과 같다. J는 할로겐을 나타낸다.
Figure pct00042
또한, 아릴기나 헤테로아릴기의 도입시는, 할로겐화 유도체와 붕산 또는 붕산 에스테르화 유도체의 커플링 반응을 이용하여 탄소-탄소 결합을 생성하는 방법을 들 수 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로, 아미노기나 카르바졸릴기의 도입시에도, 예를 들면 팔라듐 등의 금속 촉매 하에서의 할로겐화 유도체와 아민 또는 카르바졸 유도체의 커플링 반응을 이용하여 탄소-질소 결합을 생성하는 방법을 들 수 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시형태에 따른 색변환부는, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물 이외에, 필요에 따라서 기타의 화합물을 적당하게 함유할 수 있다. 예를 들면, 여기광으로부터 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물로의 에너지 이동 효율을 더욱 높이기 위해서, 루브렌 등의 어시스트 도펀트를 함유해도 좋다. 또한, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물의 발광색 이외의 발광색을 가미하고 싶은 경우에는, 소망의 유기 발광 재료, 예를 들면 쿠마린계 색소, 로다민계 색소 등의 유기 발광 재료를 첨가할 수 있다. 기타, 이들 유기 발광 재료 이외에도 무기 형광체, 형광 안료, 형광 염료, 양자점 등의 공지의 발광 재료를 조합시켜서 첨가하는 것도 가능하다.
이하에, 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물 이외의 유기 발광 재료의 일례를 나타내지만, 본 발명은 특별히 이것들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pct00043
본 발명에 있어서, 색변환부에 포함되는 제1예의 피로메텐 유도체는 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것이 바람직하다. 즉, 색변환부는 하기의 발광 재료 (a)를 함유하는 색변환층을 구비하는 것이 바람직하다. 발광 재료 (a)는 400㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 여기광을 사용함으로써, 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료이다. 이후, 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광은 「녹색의 발광」이라고 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 색변환부에 포함되는 제2예의 피로메텐 유도체는 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것이 바람직하다. 즉, 색변환부는 하기의 발광 재료 (b)를 함유하는 색변환층을 구비하는 것이 바람직하다. 발광 재료 (b)는 400㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 여기광 및 상기 발광 재료 (a)로부터의 발광 중 적어도 한쪽에 의해 여기됨으로써, 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료이다. 이후, 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광은 「적색의 발광」이라고 한다.
일반적으로, 여기광은 그 에너지가 클수록 발광 재료의 분해를 야기하기 쉽다. 그러나, 400㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 여기광은 비교적 작은 여기 에너지의 것이다. 이 때문에, 상기 파장 범위의 여기광을 사용함으로써, 색변환부(상세하게는 색변환층)에 포함되는 발광 재료의 분해를 야기하지 않아, 색순도가 양호한 발광이 얻어진다.
또한, 본 발명에 있어서 색변환부는, 상기의 발광 재료 (a) 및 발광 재료 (b)를 함유하는 것이 바람직하다. 즉, 색변환부는 발광 재료 (a)를 함유하는 색변환층(녹색 변환층)과, 발광 재료 (b)를 함유하는 색변환층(적색 변환층)을 구비하는 것이 바람직하다. 이것에 추가해, 이들 발광 재료 (a) 및 발광 재료 (b) 중 적어도 하나는 상기 피로메텐 유도체인 것이 바람직하다. 또, 상기 발광 재료 (a)는 1종류만 단독으로 사용해도 좋고, 복수 병용해도 좋다. 마찬가지로, 상기 발광 재료 (b)는 1종류만 단독으로 사용해도 좋고, 복수 병용해도 좋다.
400㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 여기광의 일부는, 본 발명에 있어서의 색변환부 중 색변환층을 지나지 않고 색변환층 이외의 부분(예를 들면 색변환층이 형성되어 있지 않은 오목부)을 투과한다. 이 때문에, 이 투과한 일부의 여기광은 그것 자체를 청색의 발광으로서 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서의 색변환부가 녹색의 발광을 나타내는 발광 재료 (a)와 적색의 발광을 나타내는 발광 재료 (b)를 각 색변환층에 각각 함유하고, 광원으로서 발광 피크가 샤프한 청색광을 발하는 청색 광원(예를 들면 청색 유기 EL 소자 또는 청색 LED)을 사용했을 경우, 청, 녹, 적의 각 색에 있어서 샤프한 형상의 발광 스펙트럼을 나타내고, 색순도가 좋은 백색광을 얻을 수 있다. 그 결과, 특히 디스플레이에 있어서는 색채가 한층더 선명하고 또한 보다 큰 색역을 효율적으로 만들 수 있다. 또한, 조명 용도에 있어서는, 현재 주류로 되어 있는 청색 LED와 황색 형광체를 조합시킨 백색 LED에 비하여, 특히 녹색 영역 및 적색 영역의 발광 특성이 개선되기 때문에 연색성이 향상된 바람직한 백색 광원을 얻을 수 있다.
발광 재료 (a)로서는, 쿠마린 6, 쿠마린 7, 쿠마린 153 등의 쿠마린 유도체, 인도시아닌 그린 등의 시아닌 유도체, 플루오레세인, 플루오레세인이소티오시아네이트, 카르복시플루오레세인디아세테이트 등의 플루오레세인 유도체, 프탈로시아닌 그린 등의 프탈로시아닌 유도체, 디이소부틸-4,10-디시아노페릴렌-3,9-디카르복실레이트 등의 페릴렌 유도체, 그 외에 피로메텐 유도체, 스틸벤 유도체, 옥사진 유도체, 나프탈이미드 유도체, 피라진 유도체, 벤조이미다졸 유도체, 벤조옥사졸 유도체, 벤조티아졸 유도체, 이미다조피리딘 유도체, 아졸 유도체, 안트라센 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 방향족 아민 유도체, 유기금속 착체 화합물 등이 바람직한 것으로서 예시된다. 그러나, 발광 재료 (a)는 특별히 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이들 화합물 중에서도, 피로메텐 유도체는 높은 발광 양자 수율을 부여하고, 내구성이 양호하므로 특히 적합한 화합물이다. 피로메텐 유도체로서는, 예를 들면 상술의 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 색순도가 높은 발광을 나타내기 때문에 바람직하다.
발광 재료 (b)로서는, 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스티릴)-4H-피란 등의 시아닌 유도체, 로다민 B, 로다민 6G, 로다민 101, 술포로다민 101 등의 로다민 유도체, 1-에틸-2-(4-(p-디메틸아미노페닐)-1,3-부타디에닐)-피리디늄-퍼클로레이트 등의 피리딘 유도체, N,N'-비스(2,6-디이소프로필페닐)-1,6,7,12-테트라페녹시페릴렌-3,4:9,10-비스디카르보이미드 등의 페릴렌 유도체, 그 외에 포르피린 유도체, 피로메텐 유도체, 옥사진 유도체, 피라진 유도체, 나프타센이나 디벤조디인데노페릴렌 등의 축합 아릴환을 갖는 화합물이나 그 유도체, 유기금속 착체 화합물 등이 적합한 것으로서 예시된다. 그러나, 발광 재료 (b)는 특별히 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이들 화합물 중에서도, 피로메텐 유도체는 높은 발광 양자 수율을 부여하고, 내구성이 양호하므로 특히 적합한 화합물이다. 피로메텐 유도체로서는, 예를 들면 상술의 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물이 색순도가 높은 발광을 나타내기 때문에 바람직하다.
본 발명에 있어서, 색변환부에 있어서의 유기 발광 재료의 함유량은, 화합물의 몰 흡광계수, 발광 양자 수율 및 여기파장에 있어서의 흡수 강도, 및 제작하는 색변환부에 있어서의 색변환층의 두께나 투과율에도 의하지만, 통상은 상기 색변환층에 포함되는 수지의 100중량부에 대하여 1.0×10-4중량부∼30중량부이다. 그 중에서도, 이 유기 발광 재료의 함유량은 상기 색변환층에 포함되는 수지의 100중량부에 대하여 1.0×10-3중량부∼10중량부인 것이 더욱 바람직하고, 5.0×10-3중량부∼5중량부인 것이 특히 바람직하다.
또한, 색변환부가 녹색의 발광을 보이는 발광 재료 (a)와, 적색의 발광을 보이는 발광 재료 (b)를 양쪽 함유할 경우, 녹색의 발광의 일부가 적색의 발광으로 변환되기 때문에 발광 재료 (a)의 함유몰량(na)과 발광 재료 (b)의 함유몰량(nb)의 비율은 na:nb=100:1∼1:100이다. 이 비율(na:nb)은 20:1∼1:20인 것이 바람직하고, 5:1∼1:5인 것이 더욱 바람직하고, 2:1∼1:2인 것이 특히 바람직하다. 단, 함유몰량(na) 및 함유몰량(nb)은 색변환부의 색변환층에 포함되는 수지 중의 물질량이다.
샘플로서 색변환층을 측정했을 때의 양자 수율은, 피크 파장이 440㎚ 이상 460㎚ 이하의 청색광을 색변환 기판에 조사했을 때, 통상은 0.5 이상이며, 바람직하게는 0.7 이상이며, 보다 바람직하게는 0.8 이상이며, 더 바람직하게는 0.9 이상이다.
<색변환층에 포함되는 수지>
본 발명에 있어서, 색변환부는 그 색변환층에 수지를 함유하고 있어도 좋다. 색변환층에 포함되는 수지는 연속상을 형성하는 것이며, 성형 가공성, 투명성, 내열성 등이 우수한 재료이면 된다. 색변환층에 함유의 수지로서는, 예를 들면 아크릴계, 메타크릴계, 폴리신남산 비닐계, 폴리이미드계, 환 고무계 등의 반응성 비닐기를 갖는 광경화형 레지스트 재료, 에폭시 수지, 실리콘 수지(실리콘 고무, 실리콘 겔 등의 오르가노폴리실록산 경화물(가교물)을 포함한다), 요소 수지, 불소 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리이미드 수지, 환상 올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 우레탄 수지, 멜라민 수지, 폴리비닐 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지, 폴리비닐알콜 수지, 셀룰로오스 수지, 지방족 에스테르 수지, 방향족 에스테르 수지, 지방족 폴리올레핀 수지, 방향족 폴리올레핀 수지 등의, 공지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 색변환층에 함유의 수지로서는 이들 공중합 수지를 사용할 수도 있다.
이들 수지 중에서도, 투명성의 관점으로부터 에폭시 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 에스테르 수지 또는 이것들의 혼합물을 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 내열성의 관점으로부터 아크릴 수지 및 에스테르 수지가 바람직하게 사용된다. 더욱 바람직하게는, 녹색의 발광에 있어서의 양자 수율의 관점으로부터 아크릴 수지이다.
열경화형 실리콘 수지는, 일례로서 규소원자에 결합한 알케닐기를 함유하는 화합물과, 규소원자에 결합한 수소원자를 갖는 화합물의 히드로실릴화 반응에 의해 형성된다. 이러한 재료로서는, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 알릴트리메톡시실란, 프로페닐트리메톡시실란, 노보네닐트리메톡시실란, 옥테닐트리메톡시실란 등의 규소원자에 결합한 알케닐기를 함유하는 화합물과, 메틸하이드로겐 폴리실록산, 디메틸폴리실록산-CO-메틸하이드로겐 폴리실록산, 에틸하이드로겐 폴리실록산, 메틸하이드로겐 폴리실록산-CO-메틸페닐폴리실록산 등의 규소원자에 결합한 수소원자를 갖는 화합물의, 히드로실릴화 반응에 의해 형성되는 것을 들 수 있다. 또한, 열경화형 실리콘 수지로서는, 그 외에도, 예를 들면 일본 특허공개 2010-159411호 공보에 기재되어 있는 것 같은 공지의 것을 이용할 수 있다.
또한, 열경화형 실리콘 수지로서는, 시판되고 있는 것, 예를 들면 일반적인 LED 용도의 실리콘 밀봉재를 사용하는 것도 가능하다. 그 구체예로서는, 도레이 다우코닝사제의 OE-6630A/B, OE-6336A/B나, 신에츠 카가쿠 고교사제의 SCR-1012A/B, SCR-1016A/B 등을 들 수 있다. 열경화형 실리콘 수지에는, 상온에서의 경화를 억제해서 포트 라이프를 길게 하기 위해서, 아세틸렌알콜 등의 히드로실릴화 반응 지연제를 배합하는 것이 바람직하다.
열가소성 실리콘 수지는, 유리 전이 온도 또는 융점까지 가열함으로써 연화하고, 유동성을 나타내는 수지이다. 열가소성 실리콘 수지는 한번 가열해서 연화되어도 경화반응 등의 화학반응을 수반하지 않기 때문에, 상온으로 되돌리면 다시 고체가 된다. 또한, 열가소성 실리콘 수지로서는 시판되고 있는 것, 예를 들면 도레이 다우코닝사제의 RSN-0805, RSN-0217 등의 RSN 시리즈를 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 색변환층에 포함되는 수지의 산소 투과도는 0.1cc/㎡·day·atm 이상인 것이 바람직하다. 상기 수지의 산소 투과도가 0.1cc/㎡·day·atm 이상임으로써 색변환층(파장 변환층)에 산소가 함유되는 상태로 된다. 색변환층 중의 발광 재료가 여기되어 발광하는 과정에 있어서, 일부 발생하는 발광 재료의 삼중항 여기상태는 불안정하고, 발광 재료 자체가 열화하여 내구성 악화의 원인이 된다. 한편, 색변환층 중에 산소가 있을 경우, 신속하게 산소에 여기 에너지를 이동시켜 발광 재료는 신속하게 안정된 기저 상태로 되돌아온다. 이 때문에, 색변환층 중의 발광 재료의 열화가 억제되고, 이 결과, 색변환층의 내구성이 향상된다.
상기 산소 투과도는, 바람직하게는 10cc/㎡·day·atm 이상이며, 보다 바람직하게는 1000cc/㎡·day·atm 이상이다. 한편, 상기 산소 투과도의 상한으로서는, 10000cc/㎡·day·atm 이하가 바람직하다.
또, 산소 투과도는 막두께 20미크론의 평면상 시험편을 사용하고, 온도 20℃, 습도 0% RH의 조건에서, 모콘(MOCON)사(미국)제의 산소 투과율 측정 장치(기종명, "옥시트란"(등록상표)("OXTRAN" 2/20))을 사용하여, JIS K7126-2(2006)에 기재된 전해 센서법에 의거하여 측정했을 때의 값이다.
또한, 색변환층이 다른 층으로 피복될 경우, 색변환층 중의 산소량이 감소하고, 내구성 악화로 연결될 우려가 있다. 그 때문에, 색변환층과 인접하는 층은 공기 등의 산소를 포함하는 기체의 층인 것이 바람직하다. 또는, 색변환층이 수지 등의 층으로 피복되는 경우에는, 이 층의 산소 투과도는 색변환층 중의 수지와 마찬가지로, 0.1cc/㎡·day·atm 이상인 것이 바람직하다.
<그 밖의 첨가제>
본 발명에 있어서의 색변환부에 있어서, 색변환층은 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위에서 첨가제를 포함하고 있어도 된다. 첨가제의 예로서는, 구체적으로는 분산 안정화제, 레벨링제, 산화방지제, 난연제, 탈포제, 가소제, 가교제, 경화제, 자외선 흡수제 등의 내광성 안정화제, 실란커플링제 등의 접착 보조제 등을 들 수 있다.
또한, 색변환층으로부터의 광 인출 효율을 높인다고 하는 목적에서, 색변환층은 무기입자를 포함하고 있어도 된다. 무기입자의 예로서는, 구체적으로는 유리, 티타니아, 실리카, 알루미나, 실리콘, 지르코니아, 세리아, 질화알루미늄, 탄화규소, 질화규소, 티탄산 바륨 등으로 구성되는 미립자를 들 수 있다. 이것들은 단독으로 사용되어도 좋고, 2종류 이상 병용되어도 좋다. 그 중에서도, 입수하기 쉽다고 하는 관점으로부터, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아가 바람직하다.
<색변환층의 제작 방법>
본 발명에 있어서 색변환층은, 상술한 바와 같이 색변환부의 격벽에 의한 오목부 내에 형성된다. 색변환층을 오목부 내에 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 색변환층의 구성 재료를 포함하는 잉크를 조제하고, 스핀코트법 등의 도포법을 이용하여 투명기판 전체면에 형성한 후에 포토리소그래프법 등을 이용하여 패터닝을 실시함으로써 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 색변환층은 상기 포토리소그래프법에 한하지 않고, 스크린 인쇄법 등을 이용하여 패턴상으로 형성해도 좋고, 또는 잉크젯법에 의해 패턴상으로 형성해도 좋다.
<색변환 기판>
본 발명에 있어서, 색변환 기판은 투명기판 상에 복수의 색변환층을 구비하는 것이다. 또한, 색변환 기판은 이들 복수의 색변환층 중 적어도 하나에 피로메텐 유도체를 포함하고 있다. 이들 복수의 색변환층은 쌍방 모두, 피로메텐 유도체를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 색변환 기판은 색변환층으로서 적색 변환층과 녹색 변환층을 포함하는 것이 바람직하다. 적색 변환층은 적어도 청색광을 흡수해서 적색광을 발하는 형광체 재료에 의해 형성되어 있다. 녹색 변환층은 적어도 청색광을 흡수해서 녹색광을 발하는 형광체 재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 색변환 기판의 투명기판 상에는 격벽이 형성되어 있어도 되고, 색변환층은 투명기판 상에 형성된 격벽과 격벽 사이(오목부)에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 색변환 기판은 투명기판측으로부터 여기광을 색변환층으로 입사시키고, 이 색변환층에 의해 색변환된 광을 투명기판과 반대의 측으로부터 시인할 수 있는 것이라도 좋다. 또는, 색변환 기판은 색변환층측으로부터 여기광을 색변환층으로 입사시키고, 이 색변환층에 의해 색변환된 광을 투명기판측으로부터 시인할 수 있는 것이라도 좋다. 샘플로서 색변환 기판을 측정했을 때의 양자 수율은, 피크 파장이 440㎚ 이상 460㎚ 이하의 청색광을 색변환 기판에 조사했을 때, 통상은 0.5 이상이며, 바람직하게는 0.7 이상이며, 보다 바람직하게는 0.8 이상이며, 더 바람직하게는 0.9 이상이다.
<컬러필터>
또한, 본 발명에 있어서의 발광소자 및 색변환 기판은 상술한 적색 컬러필터(18R)나 녹색 컬러필터(18G)(도 1, 도 2 참조)에 예시되는 바와 같이, 컬러필터를 갖는 것이 바람직하다. 컬러필터는 가시광의 특정 파장영역을 투과시켜 투과 광을 소망의 색상으로 하고, 및 투과광의 색순도를 향상시키기 위한 층이다. 색변환 기판은 컬러필터를 구비하고 있지 않을 경우, 청색광을 색변환층에서 변환할 때에 여기광원으로부터의 청색광을 충분히 차단할 수 없기 때문에 변환광에 청색광이 혼합되고, 그 결과, 선택적으로 변환광은 얻어지지 않아 높은 색순도가 얻어지지 않을 경우가 있다. 그래서, 색변환 기판은 컬러필터를 사용함으로써 선택적으로 청색광만을 차단하고, 변환광만을 인출하는 것이 가능하게 되고, 이 결과, 색순도가 향상된다.
본 발명에 있어서의 발광소자 및 색변환 기판에 사용되는 컬러필터는, 액정 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 재료로서, 최근에는 포토레지스트에 안료를 분산시킨 안료 분산형 재료가 자주 사용된다. 컬러필터로서는 400㎚ 이상 550㎚ 이하의 파장 범위의 광을 투과시키는 청색 컬러필터, 500㎚ 이상 600㎚ 이하의 파장 범위의 광을 투과시키는 녹색 컬러필터, 500㎚ 이상의 파장 범위의 광을 투과시키는 황색 컬러필터, 또는 600㎚ 이상의 파장 범위의 광을 투과시키는 적색 컬러필터 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 컬러필터는 색변환부로부터 이격하여 적층되어 있어도 되고, 일체화해서 적층되어 있어도 된다. 또한, 색변환 기판 상에 컬러필터를 형성해도 좋고, 색변환 기판과는 별도로 컬러필터 기판을 제작하고, 이들 색변환 기판과 컬러필터 기판을 중합해도 좋다. 또한, 광원으로부터 순차적으로 색변환부, 컬러필터의 순서로 적층되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 컬러필터로서는, 색재와 바인더 수지를 포함하는 컬러필터 형성용 조성물의 경화물이 바람직하고, 색재, 바인더 수지, 반응성 모노머 및 광중합 개시제를 포함하는 컬러필터 형성용 조성물의 경화물이 보다 바람직하다. 색재로서는 안료나 염료 등을 들 수 있다. 안료로서는 유기 안료, 무기 안료를 들 수 있다. 색재는 이것들을 2종 이상 함유하는 것이라도 좋다. 이것들 중에서도 유기 안료, 염료가 바람직하고, 이 경우, 컬러필터의 광 투과성을 향상시킬 수 있다.
적색 색재의 유기 안료로서는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 레드 9, 48, 97, 122, 123, 144, 149, 166, 168, 177, 179, 180, 192, 209, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 240, 254, 255, 256, 257, 258,260, 261, 264, 266, 267, 268, 269, 273, 274, 291 등을 들 수 있다.
황색 색재의 유기 안료로서는, C.I. 피그먼트 옐로 12, 13, 17, 20, 24, 83, 86, 93, 95, 109, 110, 117, 125, 129, 137, 138, 139, 147, 148, 150, 153, 154, 166, 168, 180, 185, 231 등을 들 수 있다.
타색의 색재로서는, C.I. 피그먼트 오렌지 13, 31, 36, 38, 40, 42, 43, 51, 55, 59, 61, 64, 65, 71 등의 오렌지색 안료 등을 들 수 있다.
염료로서는, 예를 들면 유용성 염료, 산성 염료, 직접 염료, 알칼리성 염료, 산성 매염 염료 등을 들 수 있다. 상기 염료는 레이크화해도 좋고, 염료와 함질소 화합물의 조염 화합물로 해도 관계없다. 구체적으로는, 예를 들면 아조계 염료, 벤조퀴논계 염료, 나프토퀴논계 염료, 안트라퀴논계 염료, 크산텐계 염료, 시아닌계 염료, 스쿠아릴리움계 염료, 크로코늄계 염료, 멜로시아닌계 염료, 스틸벤계 염료, 디아릴메탄계 염료, 트리아릴메탄계 염료, 플루오란계 염료, 스피로피란계 염료, 프탈로시아닌계 염료, 인디고계 염료, 풀기드계 염료, 니켈 착체계 염료, 아줄렌계 염료 등을 들 수 있다.
녹색 컬러필터에 사용되는 색재로서는, 예를 들면, C.I. 피그먼트 그린 1, 2, 4, 7, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 26, 36, 45, 48, 50, 51, 54, 55, 58, 59나, C.I. 피그먼트 옐로 1, 1:1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12, 13, 14, 16, 17, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 41, 42, 43, 48, 53, 55, 61, 62, 62:1, 63, 65, 73, 74, 75, 81, 83, 87, 93, 94, 95, 97, 100, 101, 104, 105, 108, 109, 110, 111, 116, 117, 119, 120, 126, 127, 127:1, 128, 129, 133, 134, 136, 138, 139, 142, 147, 148, 150, 151, 153, 154, 155, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 172, 173, 174, 175, 176, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 188, 189, 190, 191, 191:1, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 211, 213, 218, 220, 221, 228, C.I. 피그먼트 블루 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:5, 15:6, 16, 60 등의 안료를 들 수 있다.
청색 컬러필터에 사용되는 색재로서는, 예를 들면, C.I. 피그먼트 블루 15, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등의 청색 안료, C.I. 피그먼트 바이올렛 19, 23, 29, 30, 32, 37, 40, 50 등의 보라색 안료, 앳시드 레드 59, 289, 일본 특허공개 2011-032298호 공보에 나타내어진 색재 등을 들 수 있다.
이들 색재는 컬러필터 형성용 조성물 중에 용해시켜도, 입자로서 분산시켜도 관계없다. 이들 색재 중에서도, 휘도를 보다 향상시킨다고 하는 관점으로부터, 컬러필터(특히 적색 컬러필터)는 적색 색재 및 황색 색재를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이 황색 색재는 C.I. 피그먼트 옐로 138, C.I. 피그먼트 옐로 139, C.I. 피그먼트 옐로 150, C.I. 피그먼트 옐로 180, C.I. 피그먼트 옐로 185 및 C.I. 피그먼트 옐로 231 중 적어도 하나인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서의 색변환 기판은 색변환층에 의해 적색 이외의 광을 흡수 함으로써 적색영역의 광 강도를 증대시킨다. 이 때문에, 색변환 기판은 상기와 같은 색재를 포함함으로써, 색변환층에서 변환된 색의 파장 선택성을 향상시켜 색순도를 보다 향상시킬 수 있다.
바인더 수지로서는 색재의 응집을 막고, 컬러필터층 내에 색재 등을 균일하게 분산할 수 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 바인더 수지로서는 색변환층에 포함되는 수지로서 앞에 예시한 것을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서는 컬러필터층의 막두께를 T1이라고 하고, 색변환층의 막두께를 T2라고 했을 경우, T1+T2는 2㎛ 이상 8㎛ 이하인 것이 바람직하다. T1+T2를 2㎛ 이상으로 함으로써 색순도를 보다 향상시킬 수 있다. 한편, T1+T2를 8㎛ 이하 로 함으로써 컬러필터층 및 색변환층의 패턴 가공성을 향상시킬 수 있다.
또한, T1/T2의 비는 0.5 이상 3 이하인 것이 바람직하다. T1/T2를 0.5 이상으로 함으로써 색변환층의 효과를 보다 효과적으로 발휘할 수 있다. 한편, T1/T2를 3 이하로 함으로써 컬러필터층 및 색변환층의 패턴 가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 비스듬히 보았을 경우의 타색과의 혼색을 억제해서 색순도를 보다 향상시킬 수 있다.
컬러필터 및 색변환층의 각 층의 두께는 촉침식 막두께 측정 장치를 이용하여 단차의 높이를 측정함으로써 산출할 수 있다. 보다 구체적으로는, 컬러필터층 또는 색변환층의 일부에 바늘 등으로 상처를 내서 기판 등의 하층을 드러내게 해, 컬러필터층 또는 색변환층의 상방으로부터 수직으로 촉침식 막두께 측정기를 이용하여 관찰함으로써, 대상으로 하는 층의 두께를 구할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 컬러필터층의 선폭을 W1이라고 하고, 색변환층의 선폭을 W2라고 했을 경우에, W1-W2는 1㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. W1-W2를 1㎛ 이상으로 함으로써 비스듬하게 보았을 경우에 타색의 착색층을 통과하는 광에 대한 색변환층의 영향을 억제하여 색순도나 밝기를 보다 향상시킬 수 있다. 한편, W1-W2를 30㎛ 이하로 함으로써 색변환층을 통과해서 컬러필터를 통과하는 광의 비율을 높여서 휘도나 색순도를 보다 향상시킬 수 있다. 컬러필터 및 색변환층의 각층의 선폭은 광학현미경을 이용하여 컬러필터층 또는 색변환층의 패턴을 배율 100배로 확대 관찰해서 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서의 색변환 기판은 서로 다른 색의 각 컬러필터 사이에 형성되는 수지 블랙 매트릭스와, 기판 상의 컬러필터 등의 각 구성부를 덮는 오버코트층을 더 구비하고 있어도 된다. 오버코트층으로서는, 예를 들면 에폭시 수지, 아크릴 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실록산 수지, 폴리이미드 수지, 규소함유 폴리이미드 수지, 폴리이미드 실록산 수지 등으로 이루어지는 막 등을 들 수 있다.
수지 블랙 매트릭스를 형성하는 재료로서는, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 바인더 수지와 흑색 안료를 함유하는 재료를 들 수 있다. 흑색 안료로서는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 블랙 7, 카본블랙, 흑연, 산화철, 산화망간, 티타늄 블랙 등을 들 수 있다. 수지 블랙 매트릭스는 이것들을 2종 이상 함유해도 좋고, 다른 색의 안료를 더 함유해도 좋다. 흑색 안료는 표면 처리된 것이라도 좋다. 수지 블랙 매트릭스의 두께는, 0.5㎛ 이상 2㎛ 이하인 것이 바람직하다.
<밀봉층>
본 발명에 있어서의 발광소자는 광원 등의 소자의 유기층이나 전극의 산화를 막기 위해서 소자 상에 밀봉층을 갖고 있어도 된다. 밀봉층에는 습기의 침입을 막기 위해서 시판의 저흡습성의 광경화성 접착제, 에폭시계 접착제, 실리콘계 접착제, 가교 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 접착제 시트 등의 접착성 수지층을 이용하여, 유리판 등의 밀봉판이 접착된다. 이것에 의해, 밀봉층은 밀봉된다. 이 밀봉판으로서는 유리판 이외에도, 금속판, 플라스틱판 등을 사용할 수도 있다.
<디스플레이>
본 발명의 실시형태에 따른 발광소자는 유기 EL 디스플레이, 마이크로 LED 디스플레이, 부분 구동형 LED 백라이트 액정 디스플레이 등의 디스플레이에 사용할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 디스플레이는, 적어도, 상술한 발광소자를 구비한다. 본 발명의 디스플레이에 적용되는 발광소자로서 대표적인 예는, 이하에 나타내는 것 등을 들 수 있다. 예를 들면, 유기 EL 디스플레이에 적용되는 발광소자는 부분 구동형의 청색 유기 전계 발광소자 광원, 색변환부 및 컬러필터를 구비하는 것이다. 마이크로 LED 디스플레이에 적용되는 발광소자는 부분 구동형의 청색 LED 광원, 색변환부 및 컬러필터를 구비하는 것이다. 부분 구동형 청색 LED 백라이트 액정 디스플레이에 적용되는 발광소자는 부분 구동형의 청색 LED 백라이트, 색변환부, 액정층 및 컬러필터를 구비하는 것이다.
(실시예)
이하, 본 발명 및 효과에 대해서 구체적인 실시예를 사용하여 설명하지만, 하기의 실시예는 본 발명의 적용 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 하기의 실시예 및 비교예에 있어서의 평가 방법은 이하에 나타내는 바와 같다.
(BT2020 커버율 평가)
BT2020 커버율 평가에서는, 후술하는 실시예 및 비교예에서 제작한 유기 EL 디스플레이를 각 색에 대하여 10mA/㎠로 구동하고, 탑콘제 분광 방사계 SR-LEDW로 각 색의 색도를 측정했다. 얻어진 색도로부터 CIEu'v' 색도 좌표의 BT2020 규격 커버율을 구했다. BT2020 규격 커버율이 80% 이상이면 양호로 하고, 90% 이상이면 매우 양호로 했다.
(내구성 평가)
내구성 평가에서는, 후술하는 실시예 및 비교예에서 제작한 유기 EL 디스플레이의 전체 점등시(백색)에 있어서의 색도변화를 측정하고, CIEu'v'의 초기값으로부터 ±0.01 변화할 때까지의 시간을 내구성 평가에 사용했다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 색변환 기판 및 이것을 적용한 유기 EL 디스플레이의 제작예를 설명한다. 본 발명의 실시예 1에 있어서, 유기 EL 디스플레이는 화소수를 160×120×RGB로 하고, 화소 피치를 0.33㎜로 해서 형성했다.
(색변환 기판의 제작)
(제1항목: 격벽의 제작)
제1항목에서는, 실시예 1에 있어서의 색변환 기판의 격벽의 제작 방법에 대하여 설명한다. 이 격벽의 제작 방법에서는, 투명기판(코닝 1737 유리: 50×50×1.1㎜) 상에, 격벽 재료로서 VPA204/P5.4-2(신닛테츠 카가쿠사제)를 스핀코트하고, 격자상의 패턴으로 되는 포토마스크를 통해서 자외선 노광하고, 2% 탄산나트륨 수용액으로 현상 후, 200℃에서 베이킹하여 투명한 격벽(막두께 25㎛)의 패턴을 형성했다.
(제2항목: 적색 변환층의 제작)
제2항목에서는, 실시예 1에 있어서의 색변환 기판의 적색 변환층의 제작 방법에 대하여 설명한다. 이 적색 변환층의 제작 방법에서는 테트랄린 용매 중에 적색 피로메텐 유도체 RD-1(0.2중량%)과 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)(쿠라레제)(3중량%)을 혼합하여 잉크를 조제했다. 이 PMMA의 산소 투과도는 약 6000이다. 조제한 잉크를, 잉크젯법을 이용하여 질소분위기 중에서 상기 투명기판에 있어서의 적색 변환층 영역의 표면에 부착시켰다. 그 후, 이 투명기판을 200℃에서 30분간, 건조시켜 막두께 300㎚의 적색 변환층을 제작했다.
(제3항목: 녹색 변환층의 제작)
제3항목에서는, 실시예 1에 있어서의 색변환 기판의 녹색 변환층의 제작 방법에 대하여 설명한다. 이 녹색 변환층의 제작 방법에서는 테트랄린 용매 중에 녹색 피로메텐 유도체 GD-1(1.5중량%)과 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)(쿠라레사제)(3중량%)을 혼합하여 잉크를 조제했다. 조제한 잉크를, 잉크젯법을 이용하여 질소분위기 중에서 상기 투명기판에 있어서의 녹색 변환층 영역의 표면에 부착했다. 그 후, 이 투명기판을 200℃에서 30분간, 건조시켜 막두께 300㎚의 녹색 변환층을 제작했다.
(제4항목: 컬러필터의 제작)
제4항목에서는, 실시예 1에 있어서의 색변환 기판의 컬러필터의 제작 방법 에 대하여 설명한다. 이 컬러필터의 제작 방법에서는, 상기 제1항목부터 제3항목까지의 처리가 행하여진 투명기판에 대하여, 적색 컬러필터 재료(후지필름 일렉트로닉스 마테리알즈사제: 컬러 모자이크 CR-7001)를, 스핀코트법을 이용하여 도포했다. 형성된 도막에 대하여 포토리소그래피법에 의해 패터닝을 실시했다. 이것에 의해, 상기 적색 변환층의 위에 선폭 0.1㎜, 피치 0.33㎜, 막두께 2㎛의 라인 패턴을 갖는 적색 컬러필터를 제작했다.
이어서, 녹색 컬러필터 재료(후지필름 일렉트로닉스 마테리알즈사제: 컬러 모자이크 CG-7001)를 사용한 것 이외에는, 적색 컬러필터와 같은 방법을 이용하여, 상기 녹색 변환층의 위에 녹색 컬러필터를 제작했다. 제작한 녹색 컬러필터는 상기 적색 컬러필터와 마찬가지로, 선폭 0.1㎜, 피치 0.33㎜, 막두께 2㎛의 라인 패턴을 갖는 것이었다. 이상에 의해, 청색광을 투과하는 화소와, 적색 변환층의 위에 적색 컬러필터를 갖는 화소와, 녹색 변환층의 위에 녹색 컬러필터를 갖는 화소를 갖는 색변환 기판을 제작했다.
(유기 EL 기판의 제작)
다음에, 실시예 1에 있어서의 유기 EL 기판의 제작 방법에 대하여 설명한다. 이 유기 EL 기판의 제작 방법에서는, 상기에 의해 제작된 색변환 기판 상에 패터닝 된 화소형상에 대응하여 유기 EL용의 기판 상에 TFT를 배열했다. 계속해서, 이 기판에 스퍼터법을 이용하여 Ag막을 형성한 후, ITO 투명 도전막을 165㎚의 두께로 패턴상으로 형성했다. 얻어진 기판을, 세미코클린 56(상품명, 후루우치 카가쿠사제)으로 15분간 초음파 세정하고나서 초순수로 세정했다. 이 기판 상에 유기 EL 소자를 제작하기 직전에, 이 기판을 1시간 UV-오존처리하고, 진공 증착 장치 내에 설치하여 이 장치 내의 진공도가 5×10-4Pa 이하로 될 때까지 배기했다. 저항가열법에 의해, 우선, 정공 주입층으로서 화합물 HAT-CN6을 5㎚ 증착하고, 계속하여, 정공 수송층으로서 화합물 HT-1을 50㎚ 증착했다. 다음에, 발광층으로서 호스트 재료로서의 화합물 H-1과, 청색 도펀트 재료로서의 화합물 BD-1을 도프 농도가 5중량%로 되도록 해서 20㎚의 두께로 증착했다. 또한, 도너성 재료로서 화합물 2E-1을 사용하고, 전자 수송층으로서 화합물 ET-1을, 화합물 ET-1과 화합물 2E-1의 증착 속도비가 1:1이 되도록 해서 35㎚의 두께로 적층했다. 다음에, 전자 주입층으로서 화합물 2E-1을 0.5㎚ 증착한 후, 마그네슘과 은을 60㎚ 공증착해서 음극으로 하고, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq3)을 60㎚의 두께로 증착했다. 성막을 종료한 기판에 밀봉 유리 기판을 접착하여 부분 구동 가능한 톱 에미션형의 유기 EL 기판을 얻었다.
(유기 EL 디스플레이의 제작)
다음에, 실시예 1에 있어서의 유기 EL 디스플레이의 제작 방법에 대하여 설명한다. 이 유기 EL 디스플레이의 제작 방법에서는, 상기와 같이 제작한 색변환 기판 및 유기 EL 기판을 접합하고, 이것에 의해 유기 EL 디스플레이를 제작했다. 제작한 유기 EL 디스플레이를 이용하여 각 색의 색도를 측정한 결과, CIEu'v' 색도좌표의 BT2020 규격 커버율은 88.2%이었다. 또한, 이 유기 EL 디스플레이의 전체 점등시(백색)에 있어서의 색도변화를 측정한 결과, CIEu'v'의 초기값으로부터 ±0.01 변화할 때까지의 시간은 120시간이었다. 이 실시예 1의 평가 결과는 후술의 표 2에 나타낸다.
(실시예 2∼8, 비교예 1)
다음에, 본 발명의 실시예 2∼8 및 본 발명에 대한 비교예 1에 대하여 설명한다. 실시예 2∼8 및 비교예 1에서는, 표 2에 기재한 화합물을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 발광소자 및 디스플레이를 제작해서 평가를 행하였다. 실시예 2∼8 및 비교예 1의 각 평가 결과는 표 2에 나타낸다.
(표 2)
Figure pct00044
또, 상술한 실시예 1∼8 및 비교예 1에 있어서 적당하게 사용된 적색 피로메텐 유도체 RD-1, 녹색 피로메텐 유도체 GD-1∼GD-7, 및 화합물 BD-1, BD-2, HAT-CN6, HT-1, H-1, ET-1, 2E-1, DPVBi, DCJTB는, 하기에 나타내는 화합물이다.
Figure pct00045
Figure pct00046
(산업상의 이용 가능성)
이상과 같이, 본 발명에 따른 발광소자, 디스플레이 및 색변환 기판은 응답 속도 및 콘트라스트의 유지와 함께, 색 재현성의 향상과 높은 내구성의 양립에 적합하다.
11 : 발광소자
12 : 유기 EL 기판
13 : 유기 EL 소자
14 : 투명기판
15 : 밀봉층
16 : 색변환 기판
17G : 녹색 변환층
17R : 적색 변환층
18G : 녹색 컬러필터
18R : 적색 컬러필터
19 : 격벽
110 : 기판
21 : 발광소자
22 : LED 기판
23 : LED
24 : 투명기판
26 : 색변환 기판
27G : 녹색 변환층
27R : 적색 변환층
28G : 녹색 컬러필터
28R : 적색 컬러필터
29 : 격벽
210 : 기판

Claims (28)

  1. 부분 구동 가능한 복수의 광원과,
    상기 복수의 광원 중 적어도 일부에 대해서, 상기 광원으로부터의 입사광의 적어도 일부를 변환하여 상기 입사광과는 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 색변환부를 구비하고,
    상기 색변환부가 피로메텐 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 발광이 청색광 또는 청녹색광의 발광인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 색변환부가,
    상기 복수의 광원에 대응하는 패턴상으로 오목부를 형성하는 격벽과,
    상기 오목부에 형성되어서 이루어지는 색변환층을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 색변환층이 서로 다른 파장영역의 출사광을 방출하는 2종류 이상의 색변환층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 오목부에는 상기 색변환층이 형성되어 있지 않은 일부분이 포함되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    컬러필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광원이 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드가 질화갈륨계 화합물 반도체를 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광원이 양극과 음극 사이에 존재하는 유기층을 갖고, 전기 에너지에 의해 발광하는 유기 전계 발광소자인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유기 전계 발광소자가 톱 에미션형의 유기 전계 발광소자인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 유기층이 호스트 재료와 도펀트 재료를 갖고,
    상기 도펀트 재료가 붕소 착체계 도펀트 재료, 피렌계 도펀트 재료, 크리센계 도펀트 재료, 벤조플루오란텐계 도펀트 재료 및 아민계 도펀트 재료 중에서 선택되는 적어도 하나의 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층이 호스트 재료와 도펀트 재료를 갖고,
    상기 호스트 재료가 안트라센계 호스트 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기층이 열활성화 지연 형광 재료를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피로메텐 유도체가 하기의 일반식 (1)로 나타내어지는 화합물인 것을 특징으로 하는 발광소자.
    Figure pct00047

    (일반식 (1)에 있어서, X는 C-R7 또는 N이다. R1∼R9는 각각 동일하여도 달라도 좋고, 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기, 및 인접 치환기와의 사이에 형성되는 축합환 및 지방족환 중에서 선택된다.)
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 X가 C-R7이며, R7이 하기의 일반식 (2)로 나타내어지는 기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
    Figure pct00048

    (일반식 (2)에 있어서, r은 수소, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 알케닐기, 시클로알케닐기, 알키닐기, 수산기, 티올기, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴에테르기, 아릴티오에테르기, 아릴기, 헤테로아릴기, 할로겐, 시아노기, 알데히드기, 카르보닐기, 카르복실기, 에스테르기, 카르바모일기, 아미노기, 니트로기, 실릴기, 실록사닐기, 보릴기, 술포기, 포스핀옥사이드기로 이루어지는 군에서 선택된다. k는 1∼3의 정수이다. k가 2 이상일 경우, r은 각각 동일하여도 달라도 좋다.)
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 R1, R3, R4 및 R6이 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 알킬기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 R1, R3, R4 및 R6이 각각 동일하여도 달라도 좋고, 치환 또는 무치환의 아릴기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 R1∼R6 중 적어도 하나가 전자구인기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 상기 전자구인기가 불소원자를 포함하는 기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 상기 전자구인기가 함불소 아실기, 함불소 에스테르기, 함불소 아미드기, 함불소 술포닐기, 함불소 술폰산 에스테르기 및 함불소 술폰아미드기 중에서 선택되는 기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  21. 제 14 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일반식 (1)에 있어서 R8 또는 R9 중 어느 하나는 시아노기인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피로메텐 유도체가, 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  23. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피로메텐 유도체가, 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 색변환부가 하기의 발광 재료 (a) 및 발광 재료 (b)를 함유하고,
    상기 발광 재료 (a) 및 상기 발광 재료 (b) 중 적어도 하나가 상기 피로메텐 유도체인 것을 특징으로 하는 발광소자.
    발광 재료 (a): 여기광을 사용함으로써 피크 파장이 500㎚ 이상 580㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료
    발광 재료 (b): 여기광 또는 상기 발광 재료 (a)로부터의 발광 중 적어도 한쪽에 의해 여기됨으로써, 피크 파장이 580㎚ 이상 750㎚ 이하의 영역에 관측되는 발광을 보이는 발광 재료
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 색변환부가 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 수지의 산소 투과도가 0.1cc/㎡·day·atm 이상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 기재된 발광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  28. 피로메텐 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 색변환 기판.
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