KR101547170B1 - 유기 화합물 및 유기 화합물 합성방법 - Google Patents

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Abstract

새로운 안트라센 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 발광 효율이 높은 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 수명이 긴 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 이러한 발광소자를 사용함으로써, 수명이 긴 발광장치 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체를 제공한다. 또한 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체는 발광 효율이 높기 때문에, 발광소자에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 또 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체를 발광소자에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.

Description

유기 화합물 및 유기 화합물 합성방법{ORGANIC COMPOUND AND METHOD FOR SYNTHESIZING AN ORGANIC COMPOUND}
본 발명은, 유기 화합물, 유기 화합물 합성방법 및 안트라센 유도체 합성방법에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물에 비해, 다양한 구조를 취할 수 있어, 적절한 분자 설계로 여러 가지 기능을 가지는 재료를 합성할 수 있을 가능성이 있다. 이러한 이점들 때문에, 최근, 기능성 유기재료를 사용한 포토 일렉트로닉스나 일렉트로닉스가 주목을 받고 있다.
예를 들면 유기 화합물을 기능성 유기재료로 사용한 일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양전지나 발광소자, 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 이것들은 유기 화합물의 전기물성 및 광물성을 이용한 디바이스로, 특히 발광소자는 눈부시게 발전하고 있다.
발광소자의 발광 기구는, 한 쌍의 전극 간에 발광층을 사이에 두고 전압을 인가함으로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광중심에서 재결합해서 분자여기자를 형성하고, 그 분자여기자가 기저상태로 완화될 때에 에너지를 방출해서 발광한다고 전해지고 있다. 여기 상태에는 단일항 여기와 삼중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거치더라도 가능하다고 여겨지고 있다.
이러한 발광소자의 특성을 향상시키는 데 있어서는, 재료에 의존한 문제가 많고, 이러한 문제들을 극복하기 위해 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 이루어지고 있다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 녹색의 발광을 나타내는 안트라센 유도체에 대해 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 안트라센 유도체의 ＰＬ스펙트럼을 나타낼 뿐, 발광소자에 적용했을 경우에, 어떠한 특성을 나타낼지는 개시되어 있지 않다.
또한 특허문헌 2에는, 안트라센 유도체를 전하수송층으로 사용한 발광소자에 대해서 기재되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에는, 발광소자의 수명에 대해서는, 기재되어 있지 않다.
상품화에 입각하면 장기 수명화는 중요한 과제이며, 또한 한층 더 좋은 특성을 지닌 발광소자의 개발이 기대되고 있다.
[특허문헌 1] 미국 특허출원 공개 제2005/0260442호 명세서
[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 특개 2004-91334호
상기 문제를 감안하여, 본 발명은, 새로운 안트라센 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 발광 효율이 높은 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 수명이 긴 발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 이러한 발광소자를 사용함으로써, 수명이 긴 발광장치 및 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나는, 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 1]
Figure 112014065075888-pat00001

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (1-1)∼일반식 (1-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (1-1)∼일반식 (1-3)에 있어서, Ar11∼Ar13은, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, α는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (2)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 2]
Figure 112014065075888-pat00002

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (2-1)∼일반식 (2-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (2-1)∼일반식 (2-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R11∼R24는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R33∼R37은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R43∼R46은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (3)으로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 3]
Figure 112014065075888-pat00003

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (3-1)∼일반식 (3-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (3-1)∼일반식 (3-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (4)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 4]
Figure 112014065075888-pat00004
(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (4-1)∼일반식 (4-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (4-1)∼일반식 (4-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (5)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 5]
Figure 112014065075888-pat00005

(식 중, R1∼R10은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (5-1)∼일반식 (5-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (5-1)∼일반식 (5-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 구성에 있어서, Ar3은, 일반식 (11-1)∼일반식 (11-5)로 나타내는 치환기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화 6]
Figure 112014065075888-pat00006

(식 중, R51∼R62는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 구성에 있어서, 합성의 용이성의 관점에서, Ar1과 Ar2는, 동일한 구조를 가지는 치환기인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (6)으로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 7]
Figure 112014065075888-pat00007

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (6-1)∼일반식 (6-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (6-1)∼일반식 (6-3)에 있어서, Ar11∼Ar13은, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, α는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (7)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 8]
Figure 112014065075888-pat00008

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (7-1)∼일반식 (7-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (7-1)∼일반식 (7-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R11∼R24는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R33∼R37은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R43∼R46은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (8)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 9]
Figure 112014065075888-pat00009

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (8-1)∼일반식 (8-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (8-1)∼일반식 (8-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (9)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 10]
Figure 112014065075888-pat00010

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (9-1)∼일반식 (9-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (9-1)∼일반식 (9-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 본 발명의 하나는, 일반식 (10)으로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 11]
Figure 112014065075888-pat00011

(식 중, R1∼R10은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (10-1)∼일반식 (10-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (10-1)∼일반식 (10-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 구성에 있어서, Ar3은, 일반식 (11-1)∼일반식 (11-5)로 나타내는 치환기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화 12]
Figure 112014065075888-pat00012

(식 중, R51∼R62는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 구성에 있어서, 합성의 용이성의 관점에서, Ar1과 Ar2는, 동일한 구조를 가지는 치환기인 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 하나는, 상기 안트라센 유도체를 사용한 발광소자다. 구체적으로는, 한 쌍의 전극 간에 전술한 안트라센 유도체를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자다.
또한 본 발명의 하나는, 한 쌍의 전극 간에 발광층을 가지고, 발광층은 전술한 안트라센 유도체를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자다. 특히, 전술한 안트라센 유도체를 발광 물질로 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 전술한 안트라센 유도체가 발광하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 발광장치는, 한 쌍의 전극 간에 EL층을 가지고, EL층에, 상기의 안트라센 유도체를 포함한 발광소자와, 발광소자의 발광을 제어하는 제어수단을 가지는 것을 특징으로 한다. 이때, 본 명세서에 있어서의 발광장치는, 화상표시 디바이스, 발광 디바이스, 혹은 광원(조명장치를 포함한다)을 포함한다. 또한 패널에 코넥터, 예를 들면 ＦＰＣ(Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ) 혹은 ＴＡＢ(Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ) 테이프 혹은 ＴＣＰ(Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ)가 부착된 모듈, ＴＡＢ테이프나 ＴＣＰ의 끝에 인쇄배선판이 설치된 모듈, 또는 발광소자에 ＣＯＧ(Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ) 방식에 의해 ＩＣ(집적회로)가 직접 설치된 모듈도 모두 발광장치에 포함한 것으로 한다.
또한 본 발명의 발광소자를 표시부에 사용한 전자기기도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 전자기기는, 표시부를 가지고, 표시부는, 전술한 발광소자와 발광소자의 발광을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 효율 좋게 발광한다. 따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를, 발광소자에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체를 발광소자에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 장수명의 발광장치 및 전자기기를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 발광장치를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 전자기기를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 조명장치를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 조명장치를 설명하는 도면.
도 10은 실시의 형태의 발광소자를 설명하는 도면.
도 11은 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＤＰＡＰＰＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 12는 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＤＰＡＰＰＡ)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 13은 N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 14는 2-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＰＣＡＰＰＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 15는 2-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＰＣＡＰＰＡ)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 16은 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 17은 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 18은 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 19는 2-{3-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＰＣＡＰＰＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 20은 2-{3-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＰＣＡＰＰＡ)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 21은 2-(3-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＹＧＡＰＰＡ)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 22는 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)의 산화 반응 특성을 도시한 도면.
도 23은 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)의 환원 반응 특성을 도시한 도면.
도 24는 발광소자 1의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 25는 발광소자 1의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 26은 발광소자 1의 휘도-전류효율 특성을 도시한 도면.
도 27은 발광소자 1의 휘도-외부양자효율 특성을 도시한 도면.
도 28은 발광소자 1의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 29는 발광소자 2의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 30은 발광소자 2의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 31은 발광소자 2의 휘도-전류효율 특성을 도시한 도면.
도 32는 발광소자 2의 휘도-외부양자효율 특성을 도시한 도면.
도 33은 발광소자 2의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 34는 발광소자 3의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 도면.
도 35는 발광소자 3의 전압-휘도 특성을 도시한 도면.
도 36은 발광소자 3의 휘도-전류효율 특성을 도시한 도면.
도 37은 발광소자 3의 휘도-외부양자효율 특성을 도시한 도면.
도 38은 발광소자 3의 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 39는 본 발명의 발광소자를 설명하는 도면.
도 40은 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 41은 2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 42는 N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐벤지딘(약칭:2DPBAPPA)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 43은 N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐벤지딘(약칭:2DPBAPPA)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
도 44는 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭:2YGBAPPA)의 1H NMR 데이터를 도시한 도면.
도 45는 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭:2YGBAPPA)의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세한 내용을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명이 이하에 나타내는 실시의 형태의 기재 내용에 한정되게 해석되는 것은 아니다.
(실시의 형태 1)
본 실시의 형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체에 관하여 설명한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체다.
[화 13]
Figure 112014065075888-pat00013

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (1-1)∼일반식 (1-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (1-1)∼일반식 (1-3)에 있어서, Ar11∼Ar13은, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, α는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
일반식 (1)에 있어서, Ar1∼Ar2로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (12-1)∼구조식 (12-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 14]
Figure 112014065075888-pat00014

일반식 (1)에 있어서, Ar3로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (13-1)∼구조식 (13-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 15]
Figure 112014065075888-pat00015

일반식 (1-1)에 있어서, Ar11∼Ar13로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (21-1)∼구조식 (21-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 16]
Figure 112014065075888-pat00016

또한 일반식 (1-1)에 있어서, α로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (22-1)∼구조식 (22-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 17]
Figure 112014065075888-pat00017

따라서, 일반식 (1-1)로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (31-1)∼구조식 (31-23)으로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 18]
Figure 112014065075888-pat00018

[화 19]
Figure 112014065075888-pat00019

[화 20]
Figure 112014065075888-pat00020

또한 일반식 (1-2)에 있어서, Ar21로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (23-1)∼구조식 (23-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 21]
Figure 112014065075888-pat00021

또한 일반식 (1-2)에 있어서, R31로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (24-1)∼구조식 (24-18)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
Figure 112014065075888-pat00022

또한 일반식 (1-2)에 있어서, R32로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (25-1)∼구조식 (25-17)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 23]
Figure 112014065075888-pat00023

따라서, 일반식 (1-2)로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (32-1)∼구조식 (32-42)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 24]
Figure 112014065075888-pat00024

[화 25]
Figure 112014065075888-pat00025

[화 26]
Figure 112014065075888-pat00026

[화 27]
Figure 112014065075888-pat00027

[화 28]
Figure 112014065075888-pat00028

[화 29]
Figure 112014065075888-pat00029

또한 일반식 (1-3)에 있어서, Ar31로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (26-1)∼구조식 (26-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 30]
Figure 112014065075888-pat00030

또한 일반식 (1-3)에 있어서, β로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (27-1)∼구조식 (27-9)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 31]
Figure 112014065075888-pat00031

또한 일반식 (1-3)에 있어서, R41∼R42로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (28-1)∼구조식 (28-18)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 32]
Figure 112014065075888-pat00032

따라서, 일반식 (1-3)으로 나타내는 치환기로서는, 예를 들면 구조식 (33-1)∼구조식 (33-34)로 나타내는 치환기를 들 수 있다.
[화 33]
Figure 112014065075888-pat00033

[화 34]
Figure 112014065075888-pat00034

[화 35]
Figure 112014065075888-pat00035

[화 36]
Figure 112014065075888-pat00036

[화 37]
Figure 112014065075888-pat00037

또한 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체 중, 일반식 (2)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 38]
Figure 112014065075888-pat00038

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (2-1)∼일반식 (2-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (2-1)∼일반식 (2-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R11∼R24는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R33∼R37은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R43∼R46은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체 중, 일반식 (3)으로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 39]
Figure 112014065075888-pat00039

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (3-1)∼일반식 (3-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (3-1)∼일반식 (3-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체 중, 일반식 (4)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 40]
Figure 112014065075888-pat00040

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (4-1)∼일반식 (4-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (4-1)∼일반식 (4-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체 중, 일반식 (5)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 41]
Figure 112014065075888-pat00041

(식 중, R1∼R10은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (5-1)∼일반식 (5-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (5-1)∼일반식 (5-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 일반식 (1)∼일반식 (5)에 있어서, Ar3은, 일반식 (11-1)∼일반식 (11-5)로 나타내는 치환기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화 42]
Figure 112014065075888-pat00042

(식 중, R51∼R62는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 상기 일반식 (1)∼일반식 (5)에 있어서, Ar1과 Ar2는, 동일한 구조를 가지는 치환기인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식 (1)∼일반식 (5)에 있어서, A는 안트라센 골격의 2위의 위치에 결합하고 있는 것이 바람직하다. 2위의 위치에서 결합하고 있음으로써, Ar1과의 입체장애 및 Ar2와의 입체장애가 저감된다.
요컨대, 일반식 (6)으로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 43]
Figure 112014065075888-pat00043

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (6-1)∼일반식 (6-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (6-1)∼일반식 (6-3)에 있어서, Ar11∼Ar13은, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, α는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (7)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 44]
Figure 112014065075888-pat00044

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (7-1)∼일반식 (7-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (7-1)∼일반식 (7-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R11∼R24는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R33∼R37은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R43∼R46은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (8)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 45]
Figure 112014065075888-pat00045

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (8-1)∼일반식 (8-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (8-1)∼일반식 (8-3)에 있어서, Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (9)로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 46]
Figure 112014065075888-pat00046

(식 중, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (9-1)∼일반식 (9-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (9-1)∼일반식 (9-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 일반식 (10)으로 나타내는 안트라센 유도체인 것이 바람직하다.
[화 47]
Figure 112014065075888-pat00047

(식 중, R1∼R10은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, A는, 일반식 (10-1)∼일반식 (10-3)으로 나타내는 어느 하나의 치환기를 나타낸다. 일반식 (10-1)∼일반식 (10-3)에 있어서, Ar11은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R25∼R26은, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar21은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타내고, Ar31은, 페닐기, 또는, 1-나프틸기, 또는 2-나프틸기 중 어느 하나를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다.)
상기 일반식 (6)∼일반식 (10)에 있어서, Ar3은, 일반식 (11-1)∼일반식 (11-5)로 나타내는 치환기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[화 48]
Figure 112014065075888-pat00048

(식 중, R51∼R62는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼15의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다.)
또한 상기 일반식 (6)∼일반식 (10)에 있어서, Ar1과 Ar2는, 동일한 구조를 가지는 치환기인 것이 바람직하다.
일반식 (1)로 나타내는 안트라센 유도체의 구체적인 예로서는, 구조식 (101)∼구조식 (223)으로 나타내는 안트라센 유도체를 들 수 있다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되지 않는다.
[화 49]
Figure 112014065075888-pat00049

[화 50]
Figure 112014065075888-pat00050

[화 51]
Figure 112014065075888-pat00051

[화 52]
Figure 112014065075888-pat00052

[화 53]
Figure 112014065075888-pat00053

[화 54]
Figure 112014065075888-pat00054

[화 55]
Figure 112014065075888-pat00055

[화 56]
Figure 112014065075888-pat00056

[화 57]
Figure 112014065075888-pat00057

[화 58]
Figure 112014065075888-pat00058

[화 59]
Figure 112014065075888-pat00059

[화 60]
Figure 112014065075888-pat00060

[화 61]
Figure 112014065075888-pat00061

[화 62]
Figure 112014065075888-pat00062

[화 63]
Figure 112014065075888-pat00063

[화 64]
Figure 112014065075888-pat00064

[화 65]
Figure 112014065075888-pat00065

[화 66]
Figure 112014065075888-pat00066

[화 67]
Figure 112014065075888-pat00067

[화 68]
Figure 112014065075888-pat00068

[화 69]
Figure 112014065075888-pat00069

[화 70]
Figure 112014065075888-pat00070

[화 71]
Figure 112014065075888-pat00071

[화 72]
Figure 112014065075888-pat00072

[화 73]
Figure 112014065075888-pat00073

[화 74]
Figure 112014065075888-pat00074

[화 75]
Figure 112014065075888-pat00075

[화 76]
Figure 112014065075888-pat00076

[화 77]
Figure 112014065075888-pat00077

[화 78]
Figure 112014065075888-pat00078

[화 79]
Figure 112014065075888-pat00079

[화 80]
Figure 112014065075888-pat00080

[화 81]
Figure 112014065075888-pat00081

[화 82]
Figure 112014065075888-pat00082

[화 83]
Figure 112014065075888-pat00083

[화 84]
Figure 112014065075888-pat00084

[화 85]
Figure 112014065075888-pat00085

[화 86]
Figure 112014065075888-pat00086

[화 87]
Figure 112014065075888-pat00087

[화 88]
Figure 112014065075888-pat00088

[화 89]
Figure 112014065075888-pat00089

[화 90]
Figure 112014065075888-pat00090

[화 91]
Figure 112014065075888-pat00091

[화 92]
Figure 112014065075888-pat00092

[화 93]
Figure 112014065075888-pat00093

[화 94]
Figure 112014065075888-pat00094

[화 95]
Figure 112014065075888-pat00095

[화 96]
Figure 112014065075888-pat00096

[화 97]
Figure 112014065075888-pat00097

[화 98]
Figure 112014065075888-pat00098

[화 99]
Figure 112014065075888-pat00099

구조식 (101)∼구조식 (131)로 나타내는 안트라센 유도체는, 일반식 (1)에 있어서, A가 1반식 (1-1)일 경우의 구체적인 예이며, 구조식 (132)∼구조식 (181)로 나타내는 안트라센 유도체는, 일반식 (1)에 있어서, A가 일반식 (1-2)일 경우의 구체적인 예이며, 구조식 (182)∼구조식 (223)으로 나타내는 안트라센 유도체는, 일반식 (1)에 있어서, A가 일반식 (1-3)일 경우의 구체적인 예다.
본 발명의 안트라센 유도체의 합성 방법으로서는, 여러 가지 반응의 적용이 가능하다. 예를 들면 하기의 반응 스킴 (A-1)∼(A-5) 및 (B-1)∼(B-3)으로 나타내는 합성 반응을 행함으로써 합성할 수 있다.
[화 100]
Figure 112014065075888-pat00100

카르바졸을 골격에 포함한 화합물(화합물 A)과, N-브로모숙신이미드(ＮＢＳ), N-요오드숙신이미드(ＮＩＳ), 브롬(Ｂｒ2), 요오드화 칼륨(ＫＩ), 요오드(I2) 등의 할로겐 또는 할로겐화물을 반응시켜서, 3-할로겐화 카르바졸을 골격에 포함한 화합물(화합물 B)을 합성한 후, 다시 팔라듐 촉매(Ｐｄ촉매) 등의 금속촉매, 또는 요오드화 구리 등의 금속화합물, 또는, 구리 등의 금속을 사용하여, 화합물 B와 아릴아민과의 커플링 반응을 행함으로써 화합물 C를 얻는다. 합성 스킴 (A-1)에 있어서, 할로겐 원소(X1)는, 요오드 또는 브롬인 것이 바람직하다. 또한 R31은, 수소원자, 또는 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타낸다. 또한 Ar11은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타낸다.
[화 101]
Figure 112014065075888-pat00101

카르바졸을 골격에 포함한 화합물(화합물 D)과 방향족 화합물의 디할로겐화물을 반응시켜서, N-(할로겐화 아릴) 카르바졸을 골격에 포함한 화합물(화합물 E)을 합성한 후, 다시 팔라듐 등의 금속촉매, 또는 요오드화 구리 등의 금속화합물, 또는, 구리 등의 금속을 사용하여, 화합물 E와 아릴아민과의 커플링 반응을 행함으로써 화합물 F를 얻는다. 합성 스킴 (A-2)에 있어서, 방향족 화합물의 디할로겐화물의 할로겐 원소(X2, X3)는, 요오드 또는 브롬인 것이 바람직하다. 또한 X2와 X3은, 동일해도 되고 달라도 된다. 또한 R41 및 R42는, 각각, 수소원자, 또는 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 탄소수 6∼25의 아릴기 중 어느 하나를 나타낸다. 또한 β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타낸다. 또한 Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타낸다.
[화 102]
Figure 112014065075888-pat00102

[화 103]
Figure 112014065075888-pat00103

[화 104]
Figure 112014065075888-pat00104

1-아미노안트라퀴논 또는 2-아미노안트라퀴논(화합물 G)의 샌드메이어(Sandmeyer) 반응에 의해, 안트라퀴논의 할로겐화물(화합물 H)을 합성한다. 안트라퀴논의 할로겐화물(화합물 H)을 아릴 리튬과 반응시킴으로써, 9,10-디하이드로 안트라센 유도체의 디올체(화합물 I)를 합성한다. 9,10-디하이드로 안트라센 유도체의 디올체(화합물 I)를 포스핀산 나트륨·일수화물, 요오드화 칼륨, 아세트산을 사용하여, 탈ＯＨ반응을 행함으로써, 9,10-디아릴할로겐화 안트라센(화합물 J)을 합성한다.
이때, 합성 스킴 (A-3)∼(A-5)에 있어서, X4는 할로겐 원소를 나타낸다. 또한 Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타낸다.
[화 105]
Figure 112014065075888-pat00105
9,10-디아릴할로겐화 안트라센(화합물 J)과 할로겐화 아릴의 유기 붕소화합물, 또는, 할로겐화 아릴 보론산을 커플링 반응시킴으로써, 화합물 K를 합성한다. 합성 스킴 (A-6)에 있어서, R63은 수소 또는 탄소수 1∼4의 알킬기를 나타낸다. 또한 Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타낸다. 또한 X4와 X5는, 동일해도 되고 달라도 되며, 할로겐 원소를 나타낸다. 특히, 수율의 관점에서, X4가 요오드이며 X5가 브롬인 조합이 바람직하다.
[화 106]
Figure 112014065075888-pat00106

합성 스킴 (A-6)으로 합성한 화합물 K를 사용하여, 합성 스킴 (B-1)에 나타내는 반응에 의해, 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 화합물 K와 아릴아민 화합물을, 팔라듐 촉매 등의 금속촉매, 또는 요오드화 구리 등의 금속화합물, 또는, 구리 등의 금속을 사용하여, 커플링 반응시킴으로써, 일반식 (1-1a)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 합성 스킴 (B-1)에 있어서, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar11∼Ar13은, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, α는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타낸다. 이때, 일반식 (1-1a)로 나타내는 화합물은, 전술한 일반식 (1)에 있어서의 A가 일반식 (1-1)일 경우에 대응한다.
[화 107]
Figure 112014065075888-pat00107

합성 스킴 (A-1)로 합성한 화합물 C 및 합성 스킴 (A-6)으로 합성한 화합물 K를 사용하여, 합성 스킴 (B-2)에 나타내는 반응에 의해, 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 화합물 C와 화합물 K를, 팔라듐 촉매 등의 금속촉매, 또는 요오드화 구리 등의 금속화합물, 또는, 구리 등의 금속을 사용하여, 커플링 반응시킴으로써, 일반식 (1-2a)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 합성 스킴 (B-2)에 있어서, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar21은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, R31은, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타내고, R32는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 이때, 일반식 (1-2a)로 나타내는 화합물은, 전술한 일반식 (1)에 있어서의 A가 일반식 (1-2)일 경우에 대응한다.
[화 108]
Figure 112014065075888-pat00108

합성 스킴 (A-2)로 합성한 화합물 F 및 합성 스킴 (A-6)으로 합성한 화합물 K을 사용하여, 합성 스킴 (B-3)에 나타내는 반응에 의해, 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 화합물 F와 화합물 K를, 팔라듐 촉매 등의 금속촉매, 또는 요오드화 구리 등의 금속화합물, 또는, 구리 등의 금속을 사용하여, 커플링 반응시킴으로써, 일반식 (1-3a)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 합성 스킴 (B-3)에 있어서, Ar1∼Ar2는, 각각, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, Ar3은, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, Ar31은, 탄소수 6∼25의 아릴기를 나타내고, β는, 탄소수 6∼25의 아릴렌기를 나타내고, R41∼R42는, 각각, 수소원자, 또는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는, 탄소수 6∼25의 아릴기, 또는, 할로겐원자, 또는, 탄소수 1∼4의 할로알킬기 중 어느 하나를 나타낸다. 이때, 일반식 (1-3a)로 나타내는 화합물은, 전술한 일반식 (1)에 있어서의 A가 일반식 (1-3)일 경우에 대응한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 발광 양자 수율이 높고, 청∼황녹색으로 발광한다. 따라서, 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 산화환원반응을 반복해도 안정적이다. 따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 발광소자에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 청색 발광 또는 녹색 발광이 가능하기 때문에, 상기 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는, 풀 컬러 디스플레이의 발광소자로서 적합하게 사용할 수 있다.
이때, 본 발명의 안트라센 유도체는, 일반식 (1)로 나타내는 바와 같이, 안트라센 골격에 아릴렌기 Ar3을 통해, 아민 유닛 A가 결합하고 있다. 안트라센 골격과 아민 유닛 A의 사이에 아릴렌기 Ar3을 도입함으로써, 안트라센 골격과 아민 유닛 A의 상호작용을 작게 하고, 그 결과, 단파장의 발광이 가능해 진다는 것을 본 발명자들이 알아냈다.
9,10-디페닐안트라센과 같은 안트라센 유도체는, 청색 발광이 가능한 것이 알려져 있지만, 정공이 들어가기 어렵기 때문에, 발광소자에 있어서 효율 좋게 발광시키는 것이 어렵다. 한편으로, 안트라센 유도체에 정공이 들어가기 쉽게 하기 위해서, 아민 유닛을 도입하면, 발광 파장이 크고 장파장 쉬프트해버려, 색순도가 좋은 청색 발광을 얻기 어려워진다. 그러나, 본 발명의 안트라센 유도체는, 발광에 기여하고, 또한, 전자수송성에 기여하는 안트라센 골격과, 정공수송성에 기여하는 아민 유닛 A가, 아릴렌기 Ar3을 통해 결합하고 있는 분자구조를 가지고 있기 때문에, 단파장의 발광 즉 색순도가 좋은 청색 발광이 얻어진다는 특징이 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 일반식 (1)로 나타내는 바와 같이, 안트라센 골격에 아민 유닛 A가 1개만 결합하고 있기 때문에, 단파장의 발광이 가능하다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 아민 유닛 A를 1개만 가지기 때문에, 진공증착시에 분해하기 어렵고, 증착법에 의한 성막이 용이하다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 아민 유닛 A를 1개만 가지기 때문에, 저렴하게 생산할 수 있다.
(실시의 형태 2)
본 발명의 안트라센 유도체를 사용한 발광소자의 일 형태에 대해서 도 1a를 사용해서 이하에 설명한다.
본 발명의 발광소자는, 한 쌍의 전극 간에 복수의 층을 가진다. 그 복수의 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 이루어지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 조합해서 적층된 것이다.
본 형태에 있어서, 발광소자는, 제1 전극(102)과, 제2 전극(104)과, 제1 전극(102)과 제2 전극의 사이에 설치된 EL층(103)으로 구성되어 있다. 이때, 본 형태에서는 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로 해서, 이하 설명한다. 즉, 제1 전극(102)의 전위가 제2 전극(104)의 전위보다 높아지도록, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 전압을 인가했을 때에, 발광을 얻어지는 것으로 해서, 이하에 설명한다.
기판(101)은 발광소자의 지지체로서 사용할 수 있다. 기판(101)으로는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 이때, 발광소자의 제조 공정에 있어서 지지체로서 기능하는 것이면, 이것들 이외의 것으로 해도 된다.
제1 전극(102)으로는, 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 산화인듐-산화주석(ＩＴＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ:Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ) 등을 들 수 있다. 이러한 도전성 금속산화물막은, 보통 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용해서 제조해도 상관없다. 예를 들면 산화인듐-산화아연(ＩＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 1∼20wt%의 산화아연을 가한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(ＩＷＺＯ)은, 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5wt%, 산화아연을 0.1∼1wt% 함유한 타겟을 사용해서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 그 밖에, 금(Ａｕ), 백금(Ｐｔ), 니켈(Ｎｉ), 텅스텐(W), 크롬(Ｃｒ), 몰리브덴(Ｍｏ), 철(Ｆｅ), 코발트(Ｃｏ), 구리(Ｃｕ), 팔라듐(Ｐｄ), 또는 금속재료의 질화물(예를 들면 질화 티타늄:ＴｉＮ) 등을 들 수 있다.
EL층(103)은, 층의 적층구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 본 실시의 형태에서 나타내는 발광층을 적절히 조합하여 구성하면 된다. 예를 들면, EL층(103)은, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층(홀 블록킹층), 발광층, 전자수송층, 전자주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, EL층(103)은, 제1 전극(102) 위에 순차적으로 적층한 정공주입층(111), 정공수송층(112), 발광층(113), 전자수송층(114)을 가지는 구성에 관하여 설명한다. 각 층을 구성하는 재료에 대해서 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공주입층(111)은, 정공주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 정공주입성이 높은 물질로서는, 몰리브덴산화물이나 바나듐산화물, 루테늄산화물, 텅스텐산화물, 망간산화물 등을 사용할 수 있다. 그 밖에, 프탈로시아닌(약칭:H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＤＰＡＢ), 4,4'-비스(N-{4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭:ＤＮＴＰＤ) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술폰산)(ＰＥＤＯＴ/ＰＳＳ) 등의 고분자 등으로도 정공주입층(111)을 형성할 수 있다.
또한 정공주입층(111)으로서, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합재료를 사용할 수 있다. 이때, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 사용함으로써, 전극의 일함수에 의존하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(102)으로서 일함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라 시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭:F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한 전이금속산화물을 들 수 있다. 또 주기율표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 사용해도 된다. 이하에서는, 복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-디(p-톨일)-N,N'-디페닐-p-페닐렌 디아민(약칭:ＤＴＤＰＰＡ), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＤＰＡＢ), 4,4'-비스(N-{4-[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭:ＤＮＴＰＤ), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭:ＤＰＡ3Ｂ) 등을 들 수 있다.
복합재료에 사용할 수 있는 카르바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＡ1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＡ2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭:ＰＣｚＰＣＮ1) 등을 들 수 있다.
또한, 4,4'-디(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸일)페닐]벤젠(약칭:ＴＣＰＢ), 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭:ＣｚＰＡ), 1,4-비스[4-(N-카르바졸일)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등을 사용할 수 있다.
또한 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭:ＤＰＰＡ), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＢＡ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 9,10-디페닐안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 2-tert-부틸 안트라센(약칭:t-ＢｕＡｎｔｈ), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭:ＤＭＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 2,3,6,7-테트라메틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9,9'-비안트릴, 10,10'-디페닐-9,9'-비안트릴, 10,10'- 비스(2-페닐페닐)-9,9'-비안트릴, 10,10'-비스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 또한 이밖에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 이렇게, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지고, 탄소수 14∼42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는, 비닐 골격을 가져도 된다. 비닐기를 가지고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭:ＤＰＶＢｉ), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭:ＤＰＶＰＡ) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ)이나 폴리(4-비닐 트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭:ＰＴＰＤＭＡ), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ) 등의 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
정공수송층(112)은, 정공수송성이 높은 물질을 포함한 층이다. 정공수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)이나 N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭:ＴＰＤ), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭:ＴＤＡＴＡ), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:ＭＴＤＡＴＡ), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＢＳＰＢ) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 가지는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 사용해도 된다. 이때, 정공수송성이 높은 물질을 포함한 층은, 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 된다.
또한 정공수송층(112)으로서, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ)이나 폴리(4-비닐 트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ) 등의 고분자화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은, 발광성이 높은 물질을 포함한 층이다. 본 실시의 형태에서 나타내는 발광소자는, 발광층(113)은 실시의 형태 1에서 나타낸 본 발명의 안트라센 유도체를 포함한다. 본 발명의 안트라센 유도체는, 청색∼황녹색의 발광을 나타내기 때문에, 발광성이 높은 물질로서 발광소자에 적합하게 사용할 수 있다.
전자수송층(114)에는, 전자수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｍｑ3), 비스(10-히드록시 벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(약칭:ＢｅＢｑ2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(약칭:ＢＡｌｑ) 등, 퀴놀린 골격 또는 벤조 퀴놀린 골격을 가지는 금속착체 등으로 이루어진 층이다. 또한 그 밖에 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＯＸ)2), 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 가지는 금속착체 등도 사용할 수 있다. 또한, 금속착체 이외에도, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:ＰＢＤ)이나, 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:ＯＸＤ-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:ＴＡＺ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등도 사용할 수 있다. 여기에 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 이때, 정공보다도 전자의 수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자수송층으로 사용해도 상관없다. 또한 전자수송층은, 단층인 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것으로 해도 된다.
또한 전자수송층(114)으로서, 고분자화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-ｃｏ-(피리딘-3,5-디일)](약칭:ＰＦ-Ｐｙ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-ｃｏ-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭:ＰＦ-ＢＰｙ) 등을 사용할 수 있다.
제2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이것들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 이러한 음극재료의 구체적인 예로서는, 주기율표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Ｌｉ)이나 세슘(Ｃｓ) 등의 알칼리금속, 및 마그네슘(Ｍｇ), 칼슘(Ｃａ), 스트론튬(Ｓｒ) 등의 알칼리토금속, 및 이것들을 포함한 합금(ＭｇＡｇ, ＡｌＬｉ), 유로퓸(Ｅｕ), 이테르븀(Ｙｂ) 등의 희토류금속 및 이것들을 포함한 합금 등을 들 수 있다. 그러나, 제2 전극(104)과 전자수송층의 사이에, 전자주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층을 설치함으로써, 일함수의 대소에 상관없이, Ａｌ, Ａｇ, ＩＴＯ, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 여러 가지 도전성 재료를 제2 전극(104)으로 사용할 수 있다. 이러한 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 사용해서 성막할 수 있다.
이때, 전자주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층으로서는, 불화리튬(ＬｉＦ), 불화세슘(ＣｓＦ), 불화칼슘(ＣａＦ2) 등과 같은 알칼리금속 또는 알칼리토금속 또는 그러한 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리금속 또는 알칼리토금속 또는 그러한 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면 Ａｌｑ 내에 마그네슘(Ｍｇ)을 함유시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 전자주입층으로서, 전자수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 내에 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 함유시킨 것을 사용함으로써, 제2 전극(104)으로부터의 전자주입이 효율 좋게 일어나기 때문에 보다 바람직하다.
또한 EL층(103)의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 막론하고, 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면 진공증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 사용해도 상관없다. 또 각 전극 또는 각 층마다 다른 성막 방법을 사용해서 형성해도 상관없다.
전극에 있어서도, 졸-겔법을 사용해서 습식법으로 형성해도 좋고, 금속재료의 페이스트를 사용해서 습식법으로 형성해도 좋다. 또한 스퍼터링법이나 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 형성해도 좋다.
이하, 구체적인 발광소자의 형성 방법을 나타낸다. 본 발명의 발광소자를 표시장치에 적용하여, 발광층을 나누어 도포하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을 잉크젯법 등의 습식법을 사용해서 형성함으로써, 대형기판이어도 발광층을 나누어 도포하는 것이 용이해진다.
예를 들면 본 실시의 형태에 나타낸 구성에 있어서, 제1 전극을 건식법인 스퍼터링법, 정공주입층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법, 정공수송층을 건식법인 진공증착법, 발광층을 습식법인 잉크젯법, 전자주입층을 건식법인 공증착법, 제2 전극을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법을 사용해서 형성해도 좋다. 또한 제1 전극을 습식법인 잉크젯법, 정공주입층을 건식법인 진공증착법, 정공수송층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법, 발광층을 습식법인 잉크젯법, 전자주입층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법, 제2 전극을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법을 사용해서 형성해도 좋다. 이때, 상기의 방법에 한정되지 않고, 습식법과 건식법을 적절히 조합하면 된다.
또한 예를 들면 제1 전극을 건식법인 스퍼터링법, 정공주입층 및 정공수송층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법, 발광층을 습식법인 잉크젯법, 전자주입층을 건식법인 진공증착법, 제2 전극을 건식법인 진공증착법으로 형성할 수 있다. 즉, 제1 전극이 원하는 형상으로 형성되어 있는 기판 위에, 정공주입층에서 발광층까지 습식법으로 형성하고, 전자주입층에서 제2 전극까지 건식법으로 형성할 수 있다. 이 방법에서는, 정공주입층에서 제4층까지 대기압에서 형성할 수 있고, 발광층을 나누어 도포하는 것도 용이하다. 또한 전자주입층에서 제2 전극까지는, 진공에서 계속 형성할 수 있다. 따라서, 공정을 간략화하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 도 2에 나타낸 구성과 같은 경우에는, 상기의 방법과는 반대의 순서로, 제2 전극을 건식법인 스퍼터링 또는 진공증착법, 전자주입층을 건식법인 진공증착법, 발광층을 습식법인 잉크젯법, 정공수송층 및 정공주입층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법, 제1 전극을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법에 의해 형성할 수 있다. 이 방법에서는, 제2 전극에서 전자주입층까지 건식법에 의해 계속 진공에서 형성하고, 발광층에서 제1 전극까지 대기압에서 형성할 수 있다. 따라서, 공정을 간략화하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 전압을 가함으로써, 발광성이 높은 물질을 포함한 층인 발광층(113)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다.
발광은, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽 또는 양쪽을 통해 외부로 추출된다. 따라서, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽 또는 양쪽은, 투광성을 가지는 전극으로 이루어진다. 제1 전극(102)만이 투광성을 가지는 전극일 경우, 도 1a에 나타낸 바와 같이 발광은 제1 전극(102)을 통해서 기판측에서 추출된다. 또한 제2 전극(104)만이 투광성을 가지는 전극일 경우, 도 1b에 나타낸 바와 같이 발광은 제2 전극(104)을 통해서 기판과 반대측에서 추출된다. 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 모두 투광성을 가지는 전극일 경우, 도 1c에 나타낸 바와 같이 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통해, 기판측 및 기판과 반대측의 양쪽에서 추출된다.
이때, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 설치되는 층의 구성은, 상기의 것에는 한정되지 않는다. 발광 영역과 금속이 근접함으로써 생기는 소광을 방지하도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 설치한 구성이면, 상기 이외의 것이라도 좋다.
요컨대, 층의 적층구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자수송성이 높은 물질 또는 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질, 정공 블록 재료 등으로 이루어지는 층을, 본 발명의 안트라센 유도체와 자유롭게 조합하여 구성하면 된다.
도 2에 나타내는 발광소자는, 기판(301) 위에, 음극으로서 기능하는 제1 전극(302), 전자수송층(311), 발광층(312), 정공수송층(313), 정공주입층(314), 양극으로서 기능하는 제2 전극(304)이 순차적으로 적층된 구성으로 되어 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광소자를 제조하고 있다. 하나의 기판 위에 이러한 발광소자를 복수 개 제조함으로써 패시브형 발광장치를 제조할 수 있다. 또한 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에, 예를 들면 박막 트랜지스터(ＴＦＴ)를 형성하고, ＴＦＴ와 전기적으로 접속된 전극 위에 발광소자를 제조해도 된다. 이에 따라 ＴＦＴ에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형 발광장치를 제조할 수 있다. 이때, ＴＦＴ의 구조는, 특별히 한정되지 않는다. 스태거형 ＴＦＴ여도 되고, 역스태거형 ＴＦＴ여도 된다. 또한 ＴＦＴ에 사용하는 반도체의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체를 사용해도 되고, 결정성 반도체를 사용해도 된다. 또한 ＴＦＴ기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, Ｎ형 및 Ｐ형의 ＴＦＴ로 이루어진 것으로 해도 되고, 혹은 Ｎ형 또는 Ｐ형 중 어느 하나만으로 이루어진 것으로 해도 된다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 청색∼황녹색의 발광을 나타내기 때문에, 본 실시의 형태에 나타낸 바와 같이, 기타의 발광성 물질을 함유시키지 않고 발광층으로 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는 양자 수율이 높기 때문에, 발광소자에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는 산화환원반응을 반복해도 안정적이기 때문에, 발광소자에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는, 고효율의 청색 발광, 또는, 고효율의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 장수명의 청색 발광, 또는, 장수명의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 청색 발광소자는, 녹색 발광소자, 적색 발광소자에 비해, 수명, 효율의 측면에서 개발이 늦어지고 있어, 양호한 특성을 지닌 청색 발광소자가 기대되고 있다. 본 발명의 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는, 고효율, 장수명의 청색 발광이 가능해서, 풀 컬러 디스플레이에 적합하다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 고효율의 청색∼황녹색의 발광이 가능하기 때문에, 다른 발광 재료와 조합해서 발광소자에 적용함으로써, 백색 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 예를 들면, ＮＴＳＣ 색도좌표의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 사용해서 백색 발광을 얻고자 하는 경우, 대략 적색(R):녹색(G):청색(B) = 1:6:3의 비율로 각 색의 발광을 혼합하지 않으면 백색이 되지 않는다. 즉, 고휘도의 녹색 발광이 필요하기 때문에, 고효율의 녹색 발광을 얻을 수 있는 본 발명의 안트라센 유도체는, 발광소자에 적합하다.
(실시의 형태 3)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 2에 나타낸 구성과 다른 구성의 발광소자에 관하여 설명한다.
실시의 형태 2에 나타낸 발광층(113)을, 본 발명의 안트라센 유도체를 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광을 얻을 수 있다. 본 발명의 안트라센 유도체는 청색∼황녹색의 발광을 나타내기 때문에, 청색∼황녹색의 발광을 나타내는 발광소자를 얻을 수 있다.
여기에서, 본 발명의 안트라센 유도체를 분산시키는 물질로서는, 여러 가지 재료를 사용할 수 있고, 실시의 형태 2에 서술한 정공수송성이 높은 물질이나 전자수송성이 높은 물질 외에도, 4,4'-비스(N-카르바졸일)비페닐(약칭:ＣＢＰ)이나, 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스[1-페닐-1H-벤즈이미다졸](약칭:ＴＰＢＩ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ), 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭:ＣｚＰＡ) 등을 들 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체를 분산시키는 물질로서 고분자재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭:ＰＶＫ)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭:ＰＶＴＰＡ), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭:ＰＴＰＤＭＡ)폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭:Ｐｏｌｙ-ＴＰＤ) 등이나, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-ｃｏ-(피리딘-3,5-디일)](약칭:ＰＦ-Ｐｙ), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-ｃｏ-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](약칭:ＰＦ-ＢＰｙ) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는 발광 효율이 높기 때문에, 발광소자에 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체를 발광소자에 사용함으로써, 장수명의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는, 고효율의 청색 발광, 또는, 고효율의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 장수명의 청색 발광, 또는, 장수명의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다.
여기에서, 발광층(113) 이외는, 실시의 형태 2에 나타낸 구성을 적절히 사용할 수 있다.
(실시의 형태 4)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 2 및 실시의 형태 3에 나타낸 구성과 다른 구성의 발광소자에 관하여 설명한다.
실시의 형태 2에 나타낸 발광층(113)을, 본 발명의 안트라센 유도체에 발광성의 물질을 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광성 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체를 다른 발광성 물질을 분산시키는 재료로 사용할 경우, 발광성 물질에 기인한 발광색을 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체에 기인한 발광색과, 안트라센 유도체 내에 분산되어 있는 발광성 물질에 기인한 발광색의 혼색의 발광색을 얻을 수도 있다.
여기에서, 본 발명의 안트라센 유도체에 분산시키는 발광성 물질로서는, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(p-디메틸아미노스틸)-4H-피란(약칭:ＤＣＭ1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐)-4H-피란(약칭:ＤＣＭ2), N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭:ＤＭＱｄ), 루브렌 등의 형광을 발광하는 형광 발광성 물질을 사용할 수 있다. 또한, (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오르페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭:Ｉｒ(Ｆｄｐｑ)2(ａｃａｃ)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포르피린 백금(II)(약칭:ＰｔＯＥＰ) 등의 인광을 발광하는 인광 발광성 물질을 사용할 수 있다.
여기에서, 발광층(113) 이외는, 실시의 형태 2에 나타낸 구성을 적절히 사용할 수 있다.
(실시의 형태 5)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 4에 나타낸 구성과 다른 구성의 발광소자에 관하여 설명한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 정공수송성을 가진다. 따라서, 양극과 발광층의 사이에 본 발명의 안트라센 유도체를 포함한 층을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 실시의 형태 2에 나타낸 정공주입층(111)이나 정공수송층(112)에 사용할 수 있다.
또한 정공주입층(111)에 본 발명의 안트라센 유도체를 사용할 경우에는, 본 발명의 안트라센 유도체와, 본 발명의 안트라센 유도체에 대하여 전자수용성을 나타내는 무기 화합물을 복합하는 것이 바람직하다. 이러한 복합층을 사용함으로써, 캐리어 밀도가 증대되기 때문에, 정공주입성, 정공수송성이 향상된다. 또한 정공주입층(111)으로서 사용할 경우, 정공주입층(111)은 제1 전극(102)과 옴 접촉을 할 수 있게 되고, 일함수에 상관없이 제1 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다.
복합재료에 사용하는 무기 화합물로서는, 전이금속의 산화물인 것이 바람직하다. 또 주기율표에 있어서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서 안정적이며, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
여기에서, 본 실시의 형태는, 다른 실시의 형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시의 형태 6)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 5에 나타낸 구성과 다른 구성의 발광소자에 대해서 도 39를 사용하여 설명한다.
본 실시의 형태에 나타내는 발광소자는, 실시의 형태 2에 나타낸 발광소자에 있어서의 발광층(113)과 전자수송층(114)의 사이에 새롭게 기능층(115)을 설치한 것이다.
또한 본 실시의 형태에 있어서, 발광층(113)은, 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물을 가지는 구성인 것이 바람직하다. 즉, 발광성을 가지는 제1 유기 화합물이, 제2 유기 화합물에 분산된 구성인 것이 바람직하다. 본 발명의 안트라센 유도체는 높은 발광 효율을 가지기 때문에, 발광성을 가지는 제1 유기 화합물로서 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체를 분산시키는 제2 유기 화합물로서는, 실시의 형태 3에 도시한 바와 같이 여러 가지 재료를 사용할 수 있다. 본 실시의 형태에서는, 캐리어의 이동을 제어하는 기능층을, 발광층과, 음극으로서 기능하는 제2 전극의 사이에 설치하기 때문에, 발광층(113)은, 전자수송성인 것이 바람직하다. 즉, 정공수송성보다 전자수송성이 높은 것이 바람직하다. 따라서, 발광층(113)에 포함되는 제2 유기 화합물로서는, 전자수송성의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｍｑ3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭:ＢｅＢｑ2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭:ＢＡｌｑ), 비스(8-퀴놀리노라토)아연(II)(약칭:Ｚｎｑ), 비스[2-(2-벤조옥사졸일)페놀라토]아연(II)(약칭:ＺｎＰＢＯ), 비스[2-(2-벤조티아졸일)페놀라토]아연(II)(약칭:Ｚｎ(ＢＴＺ)2) 등의 금속착체, 2-(4-비페닐일)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:ＰＢＤ), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:ＯＸＤ-7), 3-(4-비페닐일)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:ＴＡＺ), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭:ＴＰＢＩ), 바소페난트롤린(약칭:ＢＰｈｅｎ), 바소큐프로인(약칭:ＢＣＰ) 등의 복소환 화합물이나, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＣｚＰＡ), 3,6-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭:ＤＰＣｚＰＡ), 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(약칭:ＤＰＰＡ), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:ＤＮＡ), 2-tert-부틸-9,10-디 (2-나프틸)안트라센(약칭:t-ＢｕＤＮＡ), 9,9'-비안트릴(약칭:ＢＡＮＴ), 9,9'-(스틸벤-3,3'-디일)디페난트렌(약칭:ＤＰＮＳ), 9,9'-(스틸벤-4,4'-디일)디페난트렌(약칭:ＤＰＮＳ2), 3,3',3"-(벤젠-1,3,5-트리일)트리피렌(약칭:ＴＰＢ3) 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 또한 4,4'-(퀴녹살린-2,3-디일)비스(N,N-디페닐아닐린)(약칭:ＴＰＡＱｎ), 9,10-디페닐안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 2,3-비스{4-[N-(4-비페닐)-N-페닐아미노]페닐}퀴녹살린(약칭:ＢＰＡＰＱ), 4,4'-(퀴녹살린-2,3-디일)비스{N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아닐린}(약칭:ＹＧＡＰＱ) 등을 사용할 수 있다.
기능층(115)은 제3 유기 화합물과 제4 유기 화합물을 가진다. 기능층(115)은 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자의 이동 속도를 제어하는 작용을 한다.
종래에는, 발광층이 전자수송성인 경우, 발광층 내로부터 전자가 뚫고 나가는 것을 방지하기 위해, 전자 블록층을 발광층의 양극 측에 설치하였다. 그러나, 그 전자 블록 기능이 시간에 따라 열화하면, 재결합 영역이 전자 블록층 내(혹은 정공수송층 내)에까지 이르게 되어, 전류효율의 저하(즉 휘도 열화)가 현저해진다. 한편, 본 실시의 형태에 나타내는 발광소자의 경우에는, 반대로, 발광층의 부근(음극측)에서 전자의 이동을 제어하기 때문에, 다소 전자측의 밸런스가 무너지더라도, 발광층 내에 있어서의 재결합의 비율은 변화하기 어려워, 휘도가 저하되기 어렵다.
기능층(115)으로서는 복수의 구성이 가능하다. 1번째 구성으로서, 전자수송성을 가지는 제4 유기 화합물에, 전자를 트랩하는 기능을 가지는 제3 유기 화합물을 첨가한 구성으로 할 수 있다. 이 구성의 경우, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자는, 전자수송층 등을 통과하여, 기능층(115)에 주입된다. 기능층(115)에 주입된 전자는, 제3 유기 화합물에 트랩 되어, 그 이동이 느려지고, 발광층(113)에의 전자주입이 제어된다.
본 구성의 경우, 기능층(115)에 포함되는 제3 유기 화합물은, 전자를 트랩하는 기능을 가지는 유기 화합물이다. 따라서, 제3 유기 화합물은, 기능층(115)에 포함되는 제4 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)보다 0.3eV 이상 낮은 최저공궤도준위(LUMO 준위)를 가지는 유기 화합물인 것이 바람직하다. 제3 유기 화합물이 포함되는 것에 의해, 층 전체로서는, 제4 유기 화합물만으로 이루어지는 층보다도 전자수송 속도가 작아진다. 즉, 제3 유기 화합물을 첨가함으로써, 캐리어의 이동을 제어할 수 있다. 또한 제3 유기 화합물의 농도를 제어함으로써, 캐리어의 이동 속도를 제어할 수 있다. 또한 제3 유기 화합물은 발광해도 좋지만, 그 경우에는 발광소자의 색순도를 유지하기 위해서, 제1 유기 화합물의 발광색과 제3 유기 화합물의 발광색은 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다.
기능층(115)에 포함되는 제3 유기 화합물로서는, 예를 들면 N,N'-디메틸퀴나크리돈(약칭:ＤＭＱｄ), N,N'-디페닐퀴나크리돈(약칭:ＤＰＱｄ), 9,18-디히드로벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리딘-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-1), 9,18-디메틸-9,18-디히드로벤조[h]벤조[7,8]퀴노[2,3-b]아크리딘-7,16-디온(약칭:ＤＭＮＱｄ-2), 쿠마린 30, 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 쿠마린 153 등의 청록색∼황녹색의 발광을 나타내는 물질을 사용할 수 있다.
기능층(115)에 포함되는 제4 유기 화합물은, 전자수송성을 가지는 유기 화합물이다. 즉, 정공수송성보다 전자수송성이 높은 물질이다. 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(III)(약칭:Ａｌｑ), Ａｌｍｑ3, ＢｅＢｑ2, ＢＡｌｑ, Ｚｎｑ, ＢＡｌｑ, ＺｎＰＢＯ, ＺｎＢＴＺ 등의 금속착체, ＰＢＤ, ＯＸＤ-7, ＴＡＺ, ＴＰＢＩ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ 등의 복소환 화합물, ＣｚＰＡ, ＤＰＣｚＰＡ, ＤＰＰＡ, ＤＮＡ, t-ＢｕＤＮＡ, ＢＡＮＴ, ＤＰＮＳ, ＤＰＮＳ2, ＴＰＢ3 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 전자에 대하여 안정적인 금속착체인 것이 바람직하다. 또한 전술한 바와 같이, 제3 유기 화합물의 LUMO 준위는, 제4 유기 화합물의 LUMO 준위보다 0.3eV 이상 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 사용하는 제2 유기 화합물의 종류에 따라, 그러한 조건을 충족시키도록 적절히 제4 유기 화합물을 선택하면 된다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 발생한 전위차에 의해 전류가 흐르고, EL층(103)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 더 구체적으로는, EL층(103) 중의 발광층(113)으로부터, 발광층(113)과 기능층(115)의 계면 부근에 걸쳐서 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 원리에 관한 것으로서, 이하에 설명한다.
제1 전극(102)로부터 주입된 정공은, 정공주입층(111), 정공수송층(112)을 지나서 발광층(113)에 주입된다. 한편, 제2 전극(104)로부터 주입된 전자는, 전자수송층(114)을 지나서, 캐리어의 이동을 제어하는 층인 기능층(115)에 주입된다. 기능층(115)에 주입된 전자는, 전자 트랩성을 가지는 제3 유기 화합물에 의해, 전자의 이동이 느려진다. 느려진 전자는, 발광층(113)에 주입되어, 정공과 재결합하고, 발광한다.
발광층(113)이 전자수송성을 가질 경우, 정공수송층(112)으로부터 발광층(113)에 주입된 정공은 이동이 느려진다. 또한 기능층(115)으로부터 발광층(113)에 주입된 전자는, 기능층(115)에서 이동이 느려졌기 때문에, 발광층(113)에서도 이동이 느리다. 따라서, 이동이 느린 정공과 이동이 느린 전자가 발광층(113)에서 재결합하기 때문에, 재결합 확률이 높아져, 발광 효율이 향상된다.
기능층(115)의 2번째 구성으로서, 기능층(115)은 제3 유기 화합물과 제4 유기 화합물을 포함한다. 제4 유기 화합물은, 제3 유기 화합물보다 많이 포함되어 있고, 제4 유기 화합물과 제3 유기 화합물의 캐리어 수송의 극성은 다르다. 본 실시의 형태에서는, 캐리어의 이동을 제어하는 기능층을, 발광층보다는 음극으로서 기능하는 제2 전극에 가깝게 설치할 경우에 관하여 설명한다. 즉, 발광층(113)과 제2 전극(104)의 사이에 설치할 경우에 관하여 설명한다.
발광층보다 음극으로서 기능하는 제2 전극에 가깝게 설치할 경우, 제4 유기 화합물은, 전자수송성의 유기 화합물이며, 제3 유기 화합물은 정공수송성의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 제4 유기 화합물은, 정공수송성보다 전자수송성이 높은 물질이며, 제3 유기 화합물은, 전자수송성보다 정공수송성이 높은 물질인 것이 바람직하다. 또한 제4 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)와, 제3 유기 화합물의 최저공궤도준위(LUMO 준위)의 차이는 0.3eV보다 작은 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.2eV 이하다. 즉, 열역학적으로는, 제4 유기 화합물과 제3 유기 화합물의 사이에서 캐리어인 전자의 이동이 용이한 것이 바람직하다.
본 구성의 경우, 상기한 바와 같이, 제4 유기 화합물은, 전자수송성의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, Ａｌｑ, Ａｌｍｑ3, ＢｅＢｑ2, ＢＡｌｑ, Ｚｎｑ, ＺｎＰＢＯ, ＺｎＢＴＺ 등의 금속착체, ＰＢＤ, ＯＸＤ-7, ＴＡＺ, ＴＰＢＩ, ＢＰｈｅｎ, ＢＣＰ 등의 복소환 화합물, ＣｚＰＡ, ＤＰＣｚＰＡ, ＤＰＰＡ, ＤＮＡ, t-ＢｕＤＮＡ, ＢＡＮＴ, ＤＰＮＳ, ＤＰＮＳ2, ＴＰＢ3 등의 축합 방향족 화합물을 사용할 수 있다.
또한 제3 유기 화합물로서는, 정공수송성의 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 9,10-디페닐안트라센(약칭:ＤＰＡｎｔｈ), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센과 같은 축합 방향족 탄화수소나, N,N-디페닐-9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＣｚＡ1ＰＡ), 4-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭:ＤＰｈＰＡ), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＡ), N,9-디페닐-N-{4-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]페닐}-9H-카르바졸-3-아민(약칭:ＰＣＡＰＢＡ), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭:2ＰＣＡＰＡ), ＮＰＢ (또는 α-ＮＰＤ), ＴＰＤ, ＤＦＬＤＰＢｉ, ＢＳＰＢ 등의 방향족 아민 화합물, 쿠마린 7, 쿠마린 30 등의 아미노기를 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
이러한 조합에 의해, 제4 유기 화합물로부터 제3 유기 화합물로, 혹은 제3 유기 화합물로부터 제4 유기 화합물로의 전자이동이 억제되어, 기능층(115)의 전자이동 속도를 억제할 수 있다. 또한 기능층(115)은 제4 유기 화합물에 제3 유기 화합물을 분산시켜서 구성되어 있기 때문에, 시간에 따라 결정화나 응집이 발생하기 어렵다. 따라서, 전술한 전자이동의 억제 효과도 시간에 따라 변화하기 어려워지고, 그 결과 캐리어 밸런스도 시간에 따라 변화하기 어려워진다. 즉, 발광소자의 수명의 향상, 즉, 신뢰성의 향상으로 이어진다.
이때, 전술한 조합 중에서도, 제4 유기 화합물로서 금속착체를, 제3 유기 화합물로서 방향족 아민 화합물을 조합하는 것이 바람직하다. 금속착체는 전자수송성이 높으면서 쌍극자모멘트가 크고, 한편, 방향족 아민 화합물은 정공수송성이 높으면서 비교적 쌍극자모멘트가 작다. 이렇게, 쌍극자모멘트가 크게 다른 물질을 조합함으로써 전술한 전자이동의 억제 효과는 보다 현저해진다. 구체적으로는, 제4 유기 화합물의 쌍극자모멘트를 P1, 제3 유기 화합물의 쌍극자모멘트를 P2라고 하면, P1/P2≥3 또는 P1/P2≤0.33이 되는 조합이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자에 있어서도, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 발생한 전위차에 의해 전류가 흐르고, EL층(103)에서 정공과 전자가 재결합하여, 발광하는 것이다. 더 구체적으로는, EL층(103) 중의 발광층(113)으로부터, 발광층(113)과 기능층(115)의 계면 부근에 걸쳐서 발광 영역이 형성되는 구성으로 되어 있다. 이 원리에 관해서, 이하에 설명한다.
기능층(115)에 있어서, 전자수송성의 유기 화합물인 제4 유기 화합물은, 전자수송성이기 때문에, 전자가 주입되기 쉽고, 전자가 근방의 제4 유기 화합물로 이동하기 쉽다. 즉, 제4 유기 화합물에 전자가 주입되는 속도, 및, 제4 유기 화합물로부터 전자가 방출되는 속도(v)가 크다.
한편, 정공수송성의 유기 화합물인 제3 유기 화합물은, 제4 유기 화합물의 LUMO 준위와 가까운 LUMO 준위를 가지기 때문에, 열역학적으로는 전자가 주입될 수 있다. 그러나, 전자수송성의 유기 화합물인 제4 유기 화합물로부터 정공수송성의 유기 화합물인 제3 유기 화합물에 전자가 주입되는 속도(v1), 또는, 제3 유기 화합물로부터 제4 유기 화합물에 전자가 주입되는 속도(v2)는, 제4 유기 화합물로부터 제4 유기 화합물에 전자가 주입되는 속도(v)보다도 작다.
따라서, 층 전체로서는, 제3 유기 화합물이 포함되는 것에 의해, 제4 유기 화합물만으로 이루어지는 층보다도 전자수송 속도가 작아진다. 즉, 제3 유기 화합물을 첨가함으로써, 캐리어의 이동을 제어할 수 있다. 또한 제3 유기 화합물의 농도를 제어함으로써, 캐리어의 이동 속도를 제어할 수 있다.
만약 상기 어느 쪽 구성의 기능층(115)도 설치하지 않는 종래의 발광소자이면, 전자의 이동은 느려지지 않은 상태에서 발광층(113)에 주입되어, 정공수송층(112)의 계면 부근까지 도달한다. 따라서 발광 영역은 정공수송층(112)과 발광층(113)의 계면 근방에 형성된다. 그 경우, 전자가 정공수송층(112)에까지 도달해버려, 정공수송층(112)을 열화시킬 우려가 있다. 또한 시간에 따라 정공수송층(112)에까지 도달해버리는 전자의 양이 늘어가면, 시간에 따라 발광층 내에서의 재결합 확률이 저하되기 때문에, 소자 수명의 저하(휘도의 시간에 따른 열화)로 이어진다.
본 실시의 형태에 나타내는 발광소자에 있어서는, 기능층(115)이 더 설치되는 점이 특징이다. 제2 전극(104)으로부터 주입된 전자는, 전자수송층(114)을 지나 기능층(115)에 주입된다. 기능층(115)에 주입된 전자는, 그 이동이 느려지고, 발광층(113)에의 전자주입이 제어된다. 그 결과, 종래에는 정공수송층(112)과 발광층(113)의 계면 근방에 형성되던 발광 영역이, 발광층(113)으로부터, 발광층(113)과 기능층(115)의 계면 부근에 걸쳐서 형성되게 된다. 따라서, 전자가 정공수송층(112)에까지 도달해버려, 정공수송층(112)을 열화시킬 가능성이 낮아진다. 또 정공에 대해서도, 발광층(113)에 있어서의 제2 유기 화합물이 전자수송성이기 때문에, 정공이 전자수송층(114)에까지 도달해서 전자수송층(114)을 열화시킬 가능성은 작다.
또한, 본 실시의 형태에 있어서는, 기능층(115)에 있어서, 단순히 전자 이동도가 느린 물질을 적용하는 것이 아닌, 전자수송성을 가지는 유기 화합물에, 전자를 트랩하는 기능을 가지는 유기 화합물 또는 정공수송성을 가지는 유기 화합물을 첨가한다는 점이 중요하다. 이러한 구성으로 함으로써, 단순히 발광층(113)으로의 전자주입을 제어할 뿐만 아니라, 그 제어된 전자주입량이 시간에 따라 변화하는 것을 억제할 수 있다. 또한 발광층(113)에 있어서의 제2 유기 화합물이 전자수송성이며, 발광층(113)에는 발광 물질인 제1 유기 화합물이 첨가되어 있기 때문에, 발광층(113)에 있어서의 정공의 양도 시간에 따라 변화하기 어렵다. 이상의 것으로부터 본 발명의 발광소자는, 발광소자에 있어서 시간에 따라 캐리어 밸런스가 악화되어 재결합 확률이 저하되는 현상을 방지할 수 있기 때문에, 소자 수명의 향상(휘도의 시간에 따른 열화의 억제)으로 이어진다.
본 실시의 형태에 나타내는 발광소자는, 발광층과 정공수송층의 계면 또는 발광층과 전자수송층의 계면에 발광 영역이 형성되어 있지 않고, 발광층의 중앙 부근에 발광 영역이 형성되어 있다. 따라서, 정공수송층이나 전자수송층에 발광 영역이 근접하는 것에 의한 열화의 영향을 받는 일이 없다. 또한 캐리어 밸런스의 시간에 따른 변화(특히 전자주입량의 시간에 따른 변화)를 억제할 수 있다. 따라서, 열화가 적고, 수명이 긴 발광소자를 얻을 수 있다.
이때, 기능층(115)에 포함되는 제3 유기 화합물의 발광색과, 발광층(113)에 포함되는 제1 유기 화합물의 발광색은, 같은 계열색의 발광색인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 유기 화합물의 발광스펙트럼의 피크치와 제3 유기 화합물의 발광스펙트럼의 피크치의 차이는, 30nm 이내인 것이 바람직하다. 30nm 이내인 것에 의해, 제3 유기 화합물의 발광색과 제1 유기 화합물의 발광색은, 같은 계열색의 발광색이 된다. 따라서, 전압 등의 변화에 의해, 제3 유기 화합물이 발광했을 경우에도, 발광색의 변화를 억제할 수 있다. 다만, 반드시 제3 유기 화합물이 발광할 필요는 없다.
또한 기능층(115)의 막 두께는, 5nm 이상 20nm 이하인 것이 바람직하다. 지나치게 막 두께가 두꺼우면, 캐리어의 이동 속도를 지나치게 낮추게 되어, 구동전압이 높아지게 된다. 또한 지나치게 막 두께가 얇으면, 캐리어의 이동을 제어하는 기능을 실현하지 못하게 된다. 따라서, 5nm 이상 20nm 이하의 막 두께인 것이 바람직하다.
또한 본 실시의 형태에서 나타내는 발광소자는, 제1 유기 화합물의 발광색과 제3 유기 화합물의 발광색은 같은 계열색의 발광색이기 때문에, 제1 유기 화합물뿐만 아니라, 제3 유기 화합물이 발광해도, 색순도가 좋은 발광을 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 청색∼황녹색의 발광을 나타내기 때문에, 본 실시의 형태에서 나타내는 소자구조는, 청색계의 발광소자 및 녹색계의 발광소자에 대하여 특히 효과적이다. 청색 및 녹색은, 풀 컬러 디스플레이를 제조할 때에는 필요한 색이며, 본 발명을 적용함으로써 열화를 개선할 수 있다.
(실시의 형태 7)
본 실시의 형태에서는, 본 발명에 따른 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광소자(이하, 적층형 소자라고 한다)의 형태에 대해서, 도 3을 참조해서 설명한다. 이 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자다. 각 발광 유닛의 구성으로서, 실시의 형태 2 ~ 실시의 형태 6에 나타낸 구성과 동일한 구성으로 이용할 수 있다. 즉, 실시의 형태 2 ~ 실시의 형태 6에 나타낸 발광소자는 1개의 발광 유닛을 가지는 발광소자다. 본 실시의 형태에서는, 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 관해서 설명한다.
도 3에 있어서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)의 사이에는, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층 되어 있고, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)의 사이에는 전하발생층(513)이 설치되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 실시의 형태 2와 동일한 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 같은 재료여도 되고 다른 재료여도 되며, 그 구성은 실시의 형태 2 ~ 실시의 형태 6과 동일한 것을 적용할 수 있다.
전하발생층(513)에는, 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료가 포함되어 있다. 이 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료는, 실시의 형태 2 또는 실시의 형태 5에 나타낸 복합재료이며, 유기 화합물과 산화바나듐이나 산화몰리브덴이나 산화텅스텐 등의 금속산화물을 포함한다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 여러 가지 화합물을 사용할 수 있다. 여기에서, 유기 화합물로서는, 정공이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다도 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이것들 이외의 것을 사용해도 된다. 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료는, 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
이때, 전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료와 다른 재료를 조합해서 형성해도 좋다. 예를 들면 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료를 포함한 층과, 전자공여성 물질 중에서 선택된 1개의 화합물과 전자수송성이 높은 화합물을 포함한 층을 조합해서 형성해도 좋다. 또한 유기 화합물과 금속산화물의 복합재료를 포함한 층과, 투명도전막을 조합해서 형성해도 좋다.
어떻든 간에, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 개재되는 전하발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 된다.
본 실시의 형태에서는, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 관하여 설명했지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 관해서도, 마찬가지로 적용할 수 있다. 본 실시의 형태에 관련되는 발광소자와 같이, 한 쌍의 전극 간에 복수의 발광 유닛을 전하발생층으로 구분해서 배치함으로써, 전류밀도를 낮게 유지한 상태에서, 고휘도로 발광시킬 수 있고, 그 결과 장수명 소자를 실현할 수 있다. 예를 들면, 조명을 응용예로 한 경우에는, 전극재료의 저항에 의한 전압강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일 발광이 가능해 진다. 또한 저전압 구동이 가능해서 소비 전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
여기에서, 본 실시의 형태는, 다른 실시의 형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시의 형태 8)
본 실시의 형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제조된 발광장치에 관하여 설명한다.
본 실시의 형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제조된 발광장치에 대해서 도 4를 사용하여 설명한다. 이때, 도 4a는, 발광장치를 나타내는 평면도, 도 4b는 도 4a를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도다. 이 발광장치는, 발광소자의 발광을 제어하는 것으로서, 점선으로 표시된 구동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602), 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)를 포함한다. 또한 604는 밀봉기판, 605는 씰재이며, 씰재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
한편, 인회배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부입력 단자가 되는 FPC(플랙시블 프린트 서킷)(609)로부터 비디오신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋트 신호 등을 수신한다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 인쇄회로기판(PWB)이 장착되어도 된다. 본 명세서에 있어서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 혹은 PWB가 부착된 상태도 포함한 것으로 한다.
다음으로, 단면구조에 대해서 도 4b를 참조하여 설명한다. 소자기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602) 내의 하나의 화소를 나타냈다.
이때, 소스측 구동회로(601)에는 N채널형 TFT(623)과 P채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS회로가 형성된다. 또한 구동회로는, 여러 가지 CMOS회로, PMOS회로 혹은 NMOS회로로 형성해도 된다. 또한 본 실시의 형태에서는, 화소부가 형성된 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타냈지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 구동회로를 화소부가 형성된 기판 위가 아닌 외부에 형성할 수도 있다.
또한 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611)와, 전류제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함한 복수의 화소로 형성된다. 이때, 제1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형 감광성 아크릴 수지막을 사용함으로써 형성한다.
또한 피복성을 양호하게 하기 위해서, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률반경(0.2μm∼3μm)을 가지는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 또한 절연물(614)로서, 빛의 조사에 의해 에칭제에 불용해성이 되는 네거티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에칭제에 용해성이 되는 포지티브형을 모두 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, EL층(616), 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기에서, 여기에서, 양극으로서 기능하는 제1 전극(613)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ＩＴＯ막, 또는 규소를 함유한 인듐주석 산화물막, 2∼20wt%의 산화아연을 포함한 산화인듐막, 질화티타늄막, 크롬막, 텅스텐막, Ｚｎ막, Ｐｔ막 등의 단층 막의 기타, 질화티타늄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티타늄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티타늄막의 3층 구조 등을 사용할 수 있다. 이때, 적층구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택이 얻어져, 더욱 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한 EL층(616)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 여러 가지 방법에 의해 형성된다. EL층(616)은, 실시의 형태 1에 나타낸 본 발명의 안트라센 유도체를 포함하고 있다. 또한, EL층(616)을 구성하는 다른 재료로서, 저분자재료, 올리고머, 덴드리머, 또는 고분자재료를 사용할 수 있다.
또한, EL층(616) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제2 전극(617)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(Ａｌ, Ｍｇ, Ｌｉ, Ｃａ, 또는 이것들의 합금이나 화합물, ＭｇＡｇ, ＭｇＩｎ, ＡｌＬｉ, ＬｉＦ, ＣａＦ2 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, EL층(616)에서 발생한 빛이 제2 전극(617)을 투과할 경우에는, 제2 전극(617)으로서, 막 두께를 얇게 한 금속박막과, 투명도전막(ＩＴＯ, 2∼20wt%의 산화아연을 포함한 산화인듐, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화아연(ＺｎＯ) 등)의 적층을 사용하는 것이 좋다.
또한 씰재(605)로 밀봉기판(604)을 소자기판(610)과 점착함으로써, 소자기판(610), 밀봉기판(604), 및 씰재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 이때, 공간(607)에는, 충전재가 충전되어 있는데, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우도 있고, 씰재(605)로 충전되는 경우도 있다.
이때, 씰재(605)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이러한 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한 밀봉기판(604)에 사용하는 재료로서 유리기판이나 석영기판 외에도, ＦＲＰ(Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ-Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ), ＰＶＦ(폴리비닐 플로라이드), 마일라, 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같은 프로세스에 의해, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제조된 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는, 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체를 사용하기 때문에, 양호한 특성을 구비한 발광장치를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 수명이 긴 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 발광 효율이 높기 때문에, 저소비 전력의 발광장치를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 안트라센 유도체는, 고효율의 청색 발광, 또는, 고효율의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 소비 전력이 낮고, 장수명의 청색 발광, 또는, 장수명의 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브형 발광장치에 관하여 설명했지만, 그 밖에, 트랜지스터 등의 구동용 소자를 특별히 설치하지 않고 발광소자를 구동시키는 패시브형 발광장치로 해도 된다. 도 5에는 본 발명을 적용해서 제조한 패시브형 발광장치의 사시도를 나타낸다. 이때, 도 5a는, 발광장치를 나타내는 사시도, 도 5b는 도 5a를 X-Y로 절단한 단면도다. 도 5에 있어서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956)의 사이에는 EL층(955)이 설치된다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 분리벽층(954)이 설치된다. 분리벽층(954)의 측벽은, 기판 면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 분리벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은, 사다리꼴 형상이며, 밑변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)에 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)에 접하지 않는 변)보다 짧다. 이렇게, 분리벽층(954)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다. 패시브형 발광장치에 있어서도, 본 발명의 발광소자를 포함함으로써, 수명이 긴 발광장치를 얻을 수 있다. 또한 저소비 전력의 발광장치를 얻을 수 있다.
(실시의 형태 9)
본 실시의 형태에서는, 실시의 형태 8에 나타내는 발광장치를 그 일부에 포함한 본 발명의 전자기기에 관하여 설명한다. 본 발명의 전자기기는, 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체를 포함하고, 장수명의 표시부를 가진다. 또한 소비 전력이 저감된 표시부를 가진다.
본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제조된 발광소자를 가지는 전자기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트시스템 등), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 기록 매체를 구비한 화상재생장치(구체적으로는 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ(ＤＶＤ) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이러한 전자기기의 구체적인 예를 도 6에 나타낸다.
도 6a는 본 발명에 따른 텔레비전 장치이며, 케이싱(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에 있어서, 표시부(9103)는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 7에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스형으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 발광 효율이 높고, 수명이 긴 특징이 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 같은 특징이 있기 때문에, 이 텔레비전 장치는 화질의 열화가 적고, 저소비 전력화를 실현한다. 이러한 특징에 의해, 텔레비전 장치에 있어서, 열화 보상 기능 회로나 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있기 때문에, 케이싱(9101)이나 지지대(9102)의 소형 경량화를 꾀할 수 있다. 본 발명에 따른 텔레비전 장치는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화를 실현하기 때문에, 그것에 의해 주거 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체는, 청색 발광 또는 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 표시가 가능하고, 긴 수명의 표시부를 가지는 텔레비전 장치를 얻을 수 있다.
도 6b는 본 발명에 따른 컴퓨터이며, 본체(9201), 케이싱(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부접속 포트(9205), 포인팅 마우스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 7에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스형으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 발광 효율이 높고, 수명이 긴 특징이 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 같은 특징을 지니기 때문에, 이 컴퓨터는 화질의 열화가 적고, 저소비 전력화를 실현한다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에 있어서, 열화 보상 기능 회로나 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있기 때문에, 본체(9201)나 케이싱(9202)의 소형 경량화를 꾀할 수 있다. 본 발명에 따른 컴퓨터는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화를 실현하기 때문에, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체는, 청색 발광 또는 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 표시가 가능하고, 긴 수명의 표시부를 가지는 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도 6c는 본 발명에 따른 휴대전화이며, 본체(9401), 케이싱(9402), 표시부(9403), 음성입력부(9404), 음성출력부(9405), 조작키(9406), 외부접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 7에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스형으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 발광 효율이 높고, 수명이 긴 특징이 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 같은 특징이 있기 때문에, 이 휴대전화는 화질의 열화가 적고, 저소비 전력화를 실현한다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에 있어서, 열화 보상 기능 회로나 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있기 때문에, 본체(9401)나 케이싱(9402)의 소형 경량화를 꾀할 수 있다. 본 발명에 따른 휴대전화는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화를 실현하기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체는, 청색 발광 또는 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 표시가 가능하고, 긴 수명의 표시부를 가지는 휴대전화를 얻을 수 있다.
도 6d는 본 발명이 관련되는 카메라이며, 본체(9501), 표시부(9502), 케이싱(9503), 외부접속 포트(9504), 리모트 컨트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시의 형태 2∼실시의 형태 7에 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스형으로 배열해서 구성되어 있다. 그 발광소자는, 발광 효율이 높고, 수명이 긴 특징이 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9502)도 같은 특징이 있기 때문에, 이 카메라는 화질의 열화가 적고, 저소비 전력화를 실현한다. 이러한 특징에 의해, 카메라에 있어서, 열화 보상 기능 회로나 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있기 때문에, 본체(9501)의 소형 경량화를 꾀할 수 있다. 본 발명에 따른 카메라는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화를 실현하기 때문에, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한 실시의 형태 1에 나타낸 안트라센 유도체는, 청색 발광 또는 녹색 발광이 가능하기 때문에, 풀 컬러 표시가 가능하고, 긴 수명의 표시부를 가지는 카메라를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극히 넓고, 이 발광장치를 다양한 분야의 전자기기에 적용할 수 있다. 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 수명이 긴 표시부를 가지는 전자기기를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 발광장치는, 조명장치로 사용할 수도 있다. 본 발명의 발광소자를 조명장치로 사용하는 일 형태를, 도 7을 사용하여 설명한다.
도 7은, 본 발명의 발광장치를 백라이트로 사용한 액정표시장치의 일례다. 도 7에 나타낸 액정표시장치는, 케이싱(901), 액정층(902), 백라이트(903), 케이싱(904)을 가지고, 액정층(902)은, 드라이버ＩＣ(905)와 접속되어 있다. 또한 백라이트(903)에는, 본 발명의 발광장치를 사용할 수 있고, 단자(906)에 의해, 전류가 공급된다.
본 발명의 발광장치를 액정표시장치의 백라이트로 사용함으로써, 발광 효율이 높고, 소비 전력이 저감된 백라이트를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 발광장치는, 면 발광의 조명장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능해서, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명의 발광장치는 초박형이면서 저소비 전력이기 때문에, 표시장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능해 진다. 또한 본 발명의 발광장치는 수명이 길기 때문에, 본 발명의 발광장치를 사용한 액정표시장치도 수명이 길다.
도 8은, 본 발명을 적용한 발광장치를, 조명장치인 전기 스탠드로 사용한 예다. 도 8에 나타내는 전기 스탠드는, 케이싱(2001)과, 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서, 본 발명의 발광장치가 이용되고 있다. 본 발명의 발광장치는, 발광 효율이 높고, 수명이 길기 때문에, 전기 스탠드도 발광 효율이 높고, 수명이 길다.
도 9는, 본 발명을 적용한 발광장치를, 실내의 조명장치(3001)로 사용한 예다. 본 발명의 발광장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명장치로 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 발광장치는, 박형이면서 저소비 전력이기 때문에, 박형화, 저소비 전력화의 조명장치로 사용할 수 있다. 이렇게, 본 발명을 적용한 발광장치를, 실내의 조명장치(3001)로 사용한 방에, 도 6a에 설명한 바와 같은, 본 발명에 따른 텔레비전 장치(3002)를 설치해서 공영방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 두 장치는 저소비 전력이므로, 전기요금을 걱정하지 않고, 밝은 방에서 박력 있는 영상을 감상할 수 있다.
[실시예 1]
본 실시예에서는, 구조식 (101)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＤＰＡＰＰＡ)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 109]
Figure 112014065075888-pat00109

[스텝 1] 2-브로모-9,10-디페닐안트라센의 합성
(i) 2-브로모-9,10-안트라퀴논의 합성
2-브로모-9,10-안트라퀴논의 합성 스킴을 (C-1)에 나타낸다.
[화 110]
Figure 112014065075888-pat00110

브롬화구리(II) 46g(0.20mol), 아세트니트릴 500mL를 1L 삼구 플라스크에 넣었다. 또한, 아초산tert-부틸 17g(0.17mol)을 가하고, 이 혼합물을 65도로 가열했다. 이 혼합물에, 2-아미노-9,10-안트라퀴논 25g(0.11mol)을 가하고, 같은 온도에서 6시간 교반했다. 반응 후, 반응 용액을 3mol/L의 염산 500mL 내에 붇고, 이 현탁액을 3시간 교반한 결과, 고체가 석출됐다. 이 석출물을 흡인 여과에 의해 회수하고, 흡인 여과하면서, 물, 에탄올로 세정했다. 여과물을 톨루엔에 용해시켜서 플로리실(Florisil, Floridin사 제조), 셀라이트(Celite, Celite사 제조), 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과하고, 얻어진 액을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를, 클로로포름, 헥산의 혼합 용매에 의해 재결정한 결과, 2-브로모-9,10-안트라퀴논의 유백색 분말형 고체를 18.6g, 수율 58%로 얻었다.
(ii) 2-브로모-9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올의 합성
2-브로모-9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올의 합성 스킴을 (C-2)에 나타낸다.
[화 111]
Figure 112014065075888-pat00111

2-브로모-9,10-안트라퀴논 4.9g(17mmol)을 300mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환하고, 테트라히드로푸란(ＴＨＦ) 100mL를 가해서, 잘 용해시켰다. 그 후에, 이 용액에, 페닐 리튬 18mL(37mmol)을 적하해서 가하고, 실온에서 약 12시간 교반했다. 반응 후, 용액을 물로 세정한 후, 수층(水層)을 아세트산 에틸로 추출했다. 추출 용액과 유기층을 함께, 황산 마그네슘으로 건조했다. 건조 후, 이 혼합물을 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여, 2-브로모-9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올을 얻었다(약 7.6g).
(iii) 2-브로모-9,10-디페닐안트라센의 합성
2-브로모-9,10-디페닐안트라센의 합성 스킴을 (C-3)에 나타낸다.
[화 112]
Figure 112014065075888-pat00112

얻어진 2-브로모-9,10-디페닐-9,10-디히드로안트라센-9,10-디올 약 7.6g(17mmol), 요오드화 칼륨 5.1g(31mmol), 포스핀산 나트륨 일수화물 9.7g(92mmol), 빙초산 50mL를 500mL 삼구 플라스크에 넣고, 120도에서 2시간 환류했다. 그 후에 반응 혼합물에 50% 포스핀산 30mL를 가하고, 120도에서 1시간 교반했다. 반응 후, 용액을 물로 세정한 후, 수층을 아세트산 에틸로 추출했다. 추출 용액과, 유기층을 함께, 황산 마그네슘으로 건조했다. 건조 후, 이 혼합물을 흡인 여과하고, 얻어진 여과액을 농축한 결과, 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔에 용해시킨 후, 셀라이트, 플로리실, 알루미나를 통해 여과했다. 얻어진 액을 농축해서 얻은 고체를, 클로로포름, 헥산의 혼합 용매에 의해 재결정한 결과 2-브로모-9,10-디페닐안트라센의 담황색 분말형 고체를 5.1g 얻었다. (ii)와 (iii)의 2단계에서의 수율은 74%였다.
[스텝 2] 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 합성
(i) 2-요오드-9,10-디페닐안트라센의 합성
2-요오드-9,10-디페닐안트라센의 합성 스킴을 (C-4)에 나타낸다.
[화 113]
Figure 112014065075888-pat00113

2-브로모-9,10-디페닐안트라센 10g(24mmol)을 500mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소로 치환한 후, 테트라히드로푸란 150mL를 가하고, 용해했다. 이 용액을 -78도에서 교반했다. 이 용액에 1.6mmol/L의 ｎ-부틸 리튬 용액 19mL를 시린지(syringe)에 의해 적하하고 -78도에서 1시간 교반해서 반응시킨 결과, 백색 고체가 석출됐다. 반응 후 이 반응 혼합물에, 요오드 12g(49mmol)을 테트라히드로푸란 80mL에 용해한 용액을 적하 로트로 적하했다. 적하 후, 이 혼합물을 -78도에서 1시간, 실온에서 12시간 교반했다. 반응 후, 반응 용액에 티오황산 나트륨 수용액을 첨가하고, 1시간 실온에서 교반했다. 이 혼합물에 아세트산 에틸을 가하고, 추출을 행했다. 수층과 유기층을 분리하고, 유기층을 티오황산 나트륨 수용액, 포화 식염수의 순으로 세정했다. 수층과 유기층을 분리하고, 유기층을 황산 마그네슘에 의해 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거했다. 얻어진 액을 농축한 결과, 고체를 얻었다. 이 고체에 메탄올을 첨가하고, 초음파를 조사해서 세정한 결과 고체가 석출됐다. 이 고체를 흡인 여과에 의해 회수한 결과, 담황색 분말형 고체를 수량 9.9g, 수율 90%로 얻었다.
(ii) 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 합성
2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 합성 스킴을 (C-5)에 나타낸다.
[화 114]
Figure 112014065075888-pat00114

4-브로모페닐 붕소산 2.0g(9.9mmol), 아세트산 팔라듐(0) 0.02g(0.089mmol), 2-요오드-9,10-디페닐안트라센 5.0g(11mmol), 트리스(o-톨일)포스핀 0.30g(0.99mmol)을 200mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 50mL, 탄산칼륨 수용액(2mol/L) 20mL, 에탄올 10mL를 가했다. 이 혼합물을 100도로 8시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 포화 탄산수소나트륨 수, 포화 식염수의 순으로 세정했다. 유기층과 수층을 분리하고, 유기층을 셀라이트, 알루미나, 플로리실을 통해 흡인 여과하여, 여과액을 얻었다. 얻어진 액을 농축한 결과, 고체를 얻었다. 이 고체에 메탄올을 첨가하고, 초음파를 조사해서 세정한 결과, 고체가 석출됐다. 흡인 여과에 의해 이 고체를 회수한 결과, 담황색 분말형 고체를 수량 4.6g, 수율 87%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센이라는 것을 확인했다.
2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3, 300MHz):δ=7.33-7.36(m,2H), 7.40(d, J=8.4Hz,2H), 7.49-7.72(m,15H), 7.78(d,J=9.3Hz,1H), 7.85(d,J=1.5Hz,1H). 또한 1H NMR차트를 도 40a, 도 40b에 나타낸다. 이때, 도 40b는, 도 40a에 있어서의 7.0ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
[스텝 3] 2ＤＰＡＰＰＡ의 합성법
2ＤＰＡＰＰＡ의 합성 스킴을 (C-6)에 나타낸다.
[화 115]
Figure 112014065075888-pat00115

실시예 1의 스텝2에서 합성한 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센 0.84g(1.7mmol), 나트륨 tert-부톡시드 0.30g(3.1mmol), N,N'，N'-트리페닐-1,4-페닐렌 디아민 0.53g(1.60mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0) 0.03g(0.06mmol)을 50mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 10mL, 트리tert-부틸 포스핀의 10wt% 헥산 용액 0.02mL를 가했다. 이 혼합물을 80도로 5시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과하고, 여과액을 얻었다. 얻어진 액을 물, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층에 황산 마그네슘을 첨가해서 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 액을 얻었다. 이 액을 농축해서 얻어진 고체를, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 컬럼 크로마토그래피는 전개 용매로서, 톨루엔:헥산=1:10의 혼합 용매를 사용하고, 이어서 톨루엔:헥산=1:3의 혼합 용매를 사용함으로써 행했다. 얻어진 프렉션(fraction)을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를 디클로로메탄과 메탄올의 혼합 용매로 재결정한 결과, 담황색 분말형 고체를 수량 0.84g, 수율 66%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＤＰＡＰＰＡ)이라는 것을 확인했다.
2ＤＰＡＰＰＡ의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＤＭＳＯ-d6, 300MHz, 120도):δ=6.93-7.12(m,15H), 7.24-7.54(m,14H), 7.72-7.56(m,10H), 7.79(s,1H). 또한 1H NMR차트를 도 11a, 도 11b에 나타낸다. 이때, 도 11b는, 도 11a에 있어서의 6.5ppm∼8.0ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2ＤＰＡＰＰＡ의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 12에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영 셀의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 12에 나타냈다. 도 12에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 284nm, 319nm, 362nm 부근에 흡수가 관찰됐다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 505nm(여기 파장 361nm)였다.
또한 2ＤＰＡＰＰＡ의 박막상태에 있어서의 이온화퍼텐셜을 대기 중의 광전자분광계(리켄계기사 제품, ＡＣ-2)로 측정한 결과, 5.26eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.26eV인 것을 알았다. 또한, 2ＤＰＡＰＰＡ의 박막의 흡수스펙트럼의 데이터를 사용하여, 직접 천이를 가정한 Ｔａｕｃ 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지갭으로 해서 어림잡은 결과, 그 에너지갭은 2.65eV였다. 얻어진 에너지갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.61eV였다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 구조식 (132)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＰＣＡＰＰＡ)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 116]
Figure 112014065075888-pat00116

[스텝 1] N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ)의 합성
(i) 3-브로모-9-페닐카르바졸의 합성
3-브로모-9-페닐카르바졸의 합성 스킴을 (D-1)에 나타낸다.
[화 117]
Figure 112014065075888-pat00117

2L 마이어(Meyer) 플라스크에, 9-페닐카르바졸 24.3g(100mmol)을 넣고, 빙초산 600mL에 용해시키고, N-브로모숙신이미드 17.8g(100mmol)을 천천히 가하고, 실온에서 약 12시간 교반했다. 이 빙초산 용액을 빙수 1L에 교반하면서 적하했다. 석출한 백색 고체를 흡인 여과에 의해 회수하고, 흡인 여과하면서 물로 3회 세정했다. 이 고체를 디에틸 에테르 150mL에 용해하고, 이 용액을 포화 탄산수소나트륨 수용액, 물로 세정했다. 이 유기층을 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 흡인 여과하고, 얻어진 액을 농축해서 유상물(油狀物)을 얻었다. 이 유상물에 메탄올 약 50mL를 가하고, 용해시켰다. 이 용액을 가만히 둠으로써 백색 고체가 석출됐다. 이 고체를 흡인 여과에 의해 회수하여 건조시킴으로써, 백색 분말의 3-브로모-9-페닐카르바졸을 28.4g(수율 88%)을 얻었다.
(ii) N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ)의 합성
N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ)(약칭:ＰＣＡ)의 합성 스킴을 (D-2)에 나타낸다.
[화 118]
Figure 112014065075888-pat00118

500mL 삼구 플라스크에, 3-브로모-9-페닐카르바졸을 19g(60mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)을 0.34g(0.60mmol), 1,1-비스(디페닐호스피노)페로센을 1.6g(3.0mmol), 나트륨 tert-부톡시드를 13g(0.18mol) 넣고, 질소 치환한 후, 탈수 크실렌을 110mL, 아닐린을 7.0g(75mmol) 가했다. 이것을 질소기류 하에서 90도, 7.5시간 가열 교반했다. 반응 종료 후, 반응액에 가열한 톨루엔 약 500mL를 가하고, 이것을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통해 여과했다. 얻어진 여과액을 농축하고, 여기에 헥산, 아세트산 에틸을 첨가해서 초음파를 조사한 결과 고체가 석출됐다. 이 고체를 흡인 여과에 의해 회수한 후, 건조시킨 결과, 유백색 분말의 N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ) 15g(수율 75%)을 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 N-페닐-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)아민(약칭:ＰＣＡ)이라는 것을 확인했다.
이 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(300MHz, ＣＤＣｌ3);6.84(t,J=6.9Hz,1H), 6.97(d,J=7.8Hz,2H), 7.20-7.61(m,13H), 7.90(s,1H), 8.04(d,J=7.8Hz,1H). 또한 1H NMR차트를 도 13a, 도 13b에 나타낸다. 이때, 도 13b는, 도 13a에 있어서의 5.0ppm∼9.0ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다. 또한 ＤＭＳＯ-d6 용매를 사용한 데이터를 나타낸다. 1H NMR (300MHz, ＤＭＳＯ-d6):δ=6.73(t,j=7.5,1H), 7.02(d,j=8.1,2H), 7.16-7.70(m,12H), 7.95(s,1H), 8.06(s,1H), 8.17(d,j=7.8,1H). 13C ＮＭＲ(75.5MHz, ＤＭＳＯ-d6):δ=109.55, 110.30, 110.49, 114.71, 118.22, 119.70, 120.14, 120.61, 122.58, 123.35, 126.18, 126.48, 127.37, 129.15, 130.14, 135.71, 136.27, 137.11, 140.41, 145.61.
[스텝 2]
2ＰＣＡＰＰＡ의 합성법
2ＰＣＡＰＰＡ의 합성 스킴을 (D-3)에 나타낸다.
[화 119]
Figure 112014065075888-pat00119

실시예 1의 스텝 2에서 합성한 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센 0.52g(1.1mmol), 나트륨 tert-부톡시드 0.30g(3.1mmol), N-페닐-9-페닐카르바졸-3-아민 0.32g(0.96mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0) 0.030g(0.060mmol)을 50mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 10mL, 트리(tert-부틸)포스핀의 10wt% 헥산 용액 0.02mL를 가했다. 이 혼합물을 80도로 5시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과했다. 얻어진 여과액을 물, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층에 황산 마그네슘을 첨가해서 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 액을 농축해서 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 컬럼 크로마토그래피는 전개 용매로서, 우선 톨루엔:헥산=1:10의 혼합 용매를 사용하고, 이어서 톨루엔:헥산=1:3의 혼합 용매를 사용해서 행했다. 얻어진 프렉션을 농축하여, 고체를 얻었다. 이 고체를 디클로로메탄과 메탄올의 혼합 용매로 재결정한 결과, 담황색 분말형 고체를 수량 0.50g, 수율 61%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 2-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＰＣＡＰＰＡ)이라는 것을 확인했다.
얻어진 황색 고체 1.4g의 승화 정제를 트레인 서블리메이션법에 의해 행했다. 승화 정제는 7.0Pa의 감압 상태, 아르곤의 유량을 3mL/min으로 해서 335도로 15시간 행했다. 수량 1.1g에 수율은 79%였다.
또한, 얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3, 300MHz, 50도):δ=6.03-7.02(m,1H), 7.04-7.78(m,34H), 7.86(s,1H), 7.93(s,1H), 7.99(d, J=7.8Hz,1H). 또한 1H NMR차트를 도 14a, 도 14b에 나타낸다. 이때, 도 14b는, 도 14a에 있어서의 6.5ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2ＰＣＡＰＰＡ의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 15에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영 셀의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 15에 나타냈다. 도 15에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 285nm, 362nm 부근에 흡수가 관찰됐다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 477nm(여기 파장 363nm)였다.
또한 2ＰＣＡＰＰＡ의 박막상태에 있어서의 이온화퍼텐셜을 대기 중의 광전자분광계(리켄계기사 제품, ＡＣ-2)로 측정한 결과, 5.32eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.32eV인 것을 알 수 있었다. 또한, 2ＰＣＡＰＰＡ의 박막의 흡수스펙트럼의 데이터를 사용하고, 직접 천이를 가정한 Ｔａｕｃ 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지갭으로 해서 어림잡은 결과, 그 에너지갭은 2.63eV였다. 얻어진 에너지갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.69eV였다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 구조식 (182)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 120]
Figure 112014065075888-pat00120

[스텝 1] 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)의 합성
(i) N-(4-브로모페닐)카르바졸의 합성
N-(4-브로모페닐)카르바졸의 합성 스킴을 (E-1)에 나타낸다.
[화 121]
Figure 112014065075888-pat00121

우선, N-(4-브로모페닐)카르바졸의 합성 방법에 관하여 설명한다. 300mL의 삼구 플라스크에, 1,4-디브로모 벤젠을 56g(0.24mol), 카르바졸을 31g(0.18mol), 요오드화구리(I)을 4.6g(0.024mol), 탄산칼륨을 66g(0.48mol), 18-크라운-6-에테르를 2.1g(0.008mol) 넣고, 질소 치환하고, 1,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로-2(1H)-피리미디논(약칭:ＤＭＰＵ)을 8mL 가하고, 180도로 6시간 교반했다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 흡인 여과에 의해 침전물을 제거하고, 얻어진 여과액을 희염산, 포화 탄산수소나트륨 수용액, 포화 식염수의 순으로 세정했다. 유기층을 황산 마그네슘에 의해 건조하고, 건조 후, 이 혼합물을 자연 여과했다. 얻어진 여과액을 농축한 결과, 유상물질을 얻었다. 이 유상물질을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:아세트산 에틸=9:1)에 의해 정제하고, 얻어진 고체를, 클로로포름, 헥산의 혼합 용매에 의해 재결정한 결과, Ｎ-(4-브로모페닐)카르바졸의 담갈색 플레이트형 결정을 21g, 수율 35%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 N-(4-브로모페닐)카르바졸이라는 것을 확인했다.
이 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(300MHz, ＣＤＣｌ3);δ=8.14(d,J=7.8Hz,2H), 7.73(d,J=8.7Hz,2H), 7.46(d,J=8.4Hz,2H), 7.42-7.26(m,6H).
(ii) 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)의 합성
4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)의 합성 스킴을 (E-2)에 나타낸다.
[화 122]
Figure 112014065075888-pat00122

200mL의 삼구 플라스크에, 상기 (i)에서 얻은 Ｎ-(4-브로모페닐)카르바졸을 5.4g(17.0mmol), 아닐린을 1.8mL(20.0mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0)을 100mg(0.17mmol), 나트륨-tert-부톡시드를 3.9g(40mmol) 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에, 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액)을 0.1mL, 톨루엔을 50mL 가했다. 이 혼합물을 80도, 6시간 교반했다. 반응 후, 반응 혼합물을, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 여과하고, 여과액을 물, 포화 식염수로 세정했다. 유기층을, 황산 마그네슘으로 건조하고, 이 혼합물을 자연 여과했다. 여과액을 농축해서 얻어진 유상물을 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산:아세트산 에틸=9:1)에 의해 정제한 결과 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)을 4.1g, 수율 73%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민(약칭:ＹＧＡ)이라는 것을 확인했다.
이 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(300MHz, ＤＭＳＯ-d6);δ=8.47(s,1H), 8.22(d,J=7.8Hz,2H), 7.44-7.16(m,14H), 6.92-6.87(m,1H). 또한 1H NMR차트를 도 16a, 도 16b에 나타낸다. 이때, 도 16b는, 도 16a에 있어서의 6.5ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
[스텝 2] 2ＹＧＡＰＰＡ의 합성법
2ＹＧＡＰＰＡ의 합성 스킴을 (E-3)에 나타낸다.
[화 123]
Figure 112014065075888-pat00123

실시예 1의 스텝 2에서 합성한 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센 0.51g(1.1mmol), 나트륨 tert-부톡시드 0.20g(2.1mmol), 4-(카르바졸-9-일)디페닐아민 0.35g(1.1mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0) 0.02g(0.04mmol)을 50mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔10mL, 트리(tert-부틸)포스핀의 10wt% 헥산 용액 0.02mL를 가했다. 이 혼합물을 80도로 3시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과했다. 얻어진 여과액을 물, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층에 황산 마그네슘을 첨가해서 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 여과액을 농축해서 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 컬럼 크로마토그래피는 우선 톨루엔:헥산=1:10을 전개 용매로 사용하고, 이어서 톨루엔:헥산=1:5의 혼합 용매를 전개 용매로 사용함으로써 행했다. 얻어진 프렉션을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를 디클로로메탄과 메탄올의 혼합 용매로 재결정한 결과, 분말형 황색 고체를 수량 0.51g, 수율 65%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이, 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)이라는 것을 확인했다.
얻어진 황색 고체 1.4g의 승화 정제를 트레인 서블리메이션법에 의해 행했다. 승화 정제는 7.0Pa의 감압 상태, 아르곤의 유량을 3mL/min으로 해서 333도로 9시간 행했다. 수량 1.2g에 수율은 86%였다.
또한 얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3,300MHz):δ=7.06-7.15(m,1H), 7.17-7.74(m,33H), 7.78(d,J=9.8Hz,1H), 7.90(s,1H), 8.14(d,J=7.8Hz,2H). 또한 1H NMR차트를 도 17a, 도 17b에 나타낸다. 이때, 도 17b는, 도 17a에 있어서의 7.0ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2ＹＧＡＰＰＡ의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 18에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영 셀의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 18에 나타냈다. 도 18에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 286nm, 293nm, 312nm, 357nm 부근에 흡수가 관찰됐다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 454nm(여기 파장 356nm)였다.
또한 2ＹＧＡＰＰＡ의 박막상태에 있어서의 이온화퍼텐셜을 대기 중의 광전자분광계(리켄계기사 제품, ＡＣ-2)로 측정한 결과, 5.48eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.48eV인 것을 알았다. 또한, 2ＹＧＡＰＰＡ의 박막의 흡수스펙트럼의 데이터를 사용하고, 직접 천이를 가정한 Ｔａｕｃ 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지갭으로 해서 어림잡은 결과, 그 에너지갭은 2.75eV였다. 얻어진 에너지갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.73eV였다.
또한 2ＹＧＡＰＰＡ의 산화환원 반응특성을 측정했다. 산화환원 반응특성은, 사이클릭 볼탐메트리(ＣＶ) 측정에 의해 조사했다. 이때 측정에는, 전기화학 애널라이저(BAS(주) 제품, 형식번호:ＡＬＳ모델 600A)를 사용했다.
ＣＶ측정에 있어서의 용액은, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(ＤＭＦ)((주)알드리치 제품, 99.8%, 카탈로그 번호;22705-6)을 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸 암모늄(n-Ｂｕ4ＮＣｌＯ4)((주)토쿄화성 제품, 카탈로그 번호;T0836)을 100mmol/L의 농도가 되도록 ＤＭＦ에 용해시켜서, 전해 용액을 조정했다. 또한 측정 대상인 2ＹＧＡＰＰＡ를 10mmol/L의 농도가 되도록 용해시키려고 했지만, 2ＹＧＡＰＰＡ는 용해성이 나빠, 녹지 않은 부분이 생기기 때문에, 녹지 않은 부분이 침전된 상태에서 상청액을 채취하고, 측정에 사용했다. 또한 작용 전극으로는 백금전극(BAS(주) 제품, ＰＴＥ백금전극)을, 카운터 전극으로는 백금전극(BAS(주) 제품, ＶＣ-3용 Ｐｔ카운터 전극(5cm))을, 참조 전극으로는 Ａｇ/Ａｇ+전극(BAS(주) 제품, ＲＥ5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용했다. 이때, 측정은 실온에서 행했다.
2ＹＧＡＰＰＡ의 산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 해서 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.27V로부터 0.70V까지 변화시킨 후, 0.70V로부터 -0.27V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 해서 100 사이클 측정했다. 또한 2ＹＧＡＰＰＡ의 환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 해서 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.35V로부터 -2.60V까지 변화시킨 후, -2.60V로부터 -0.35V까지 변화시키는 주사를 1사이클로 해서 100 사이클 측정했다. 이때, ＣＶ측정의 스캔 속도는 0.1V/s로 설정했다.
도 22에 2ＹＧＡＰＰＡ의 산화측의 ＣＶ측정 결과를, 도 23에 2ＹＧＡＰＰＡ의 환원측의 ＣＶ측정 결과를 각각 나타낸다. 도 22 및 도 23에 있어서, 가로축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 세로축은 작용 전극과 카운터 전극의 사이에 흐른 전류치(μA)를 나타낸다. 도 22로부터, 0.57∼0.59V(ｖｓ．Ａｇ/Ａｇ+전극) 부근에 산화를 나타내는 전류가 관측되었다. 또한 도 23으로부터, -2.21V(ｖｓ．Ａｇ/Ａｇ+전극) 부근에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다.
100 사이클이나 되는 주사를 반복하고 있는데도 불구하고, 산화 반응 및 환원 반응에 있어서, ＣＶ곡선의 피크 위치나 피크 강도에 그다지 변화가 나타나지 않는다. 이로부터, 본 발명의 안트라센 유도체는 산화환원반응의 반복에 대하여 매우 안정적이라는 것을 알 수 있었다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 구조식 (174)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-{3-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＰＣＡＰＰＡ)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 124]
Figure 112014065075888-pat00124
[스텝 1] 2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 합성
2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센)의 합성 스킴을 (F-1)에 나타낸다.
[화 125]
Figure 112014065075888-pat00125

3-브로모페닐 붕소산 2.0g(10mmol), 9,10-디페닐-2-요오드 안트라센 4.6g(10mmol), 트리스(o-톨일)포스핀 0.15mg(0.50mmol)을 200mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 50mL, 탄산칼륨 수용액(2mol/L) 14mL를 가했다. 플라스크 내를 감압하면서 교반해서 탈기하고, 탈기 후, 혼합물에 아세트산 팔라듐(II) 23mg(0.10mmol)을 가했다. 이 혼합물을 110도로 8시간 환류했다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 물로 세정했다. 유기층과 수층을 분리하고, 수층을 톨루엔으로 추출하고, 추출 용액과 유기층을 함께, 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 혼합물을 자연 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 여과액을 농축해서 유상물을 얻었다. 이 유상물을, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(전개 용매;헥산)에 의해 정제한 결과, 유백색 고체를 0.4g, 수율 18%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이 2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센이라는 것을 확인했다.
2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3,300MHz):δ=7.33-7.36(m,2H), 7.43-7.46(m,2H), 7.50-7.73 (m, 15H), 7.78(d, J=9.3Hz,1H), 7.85(d, J=1.2Hz,1H). 또한 1H NMR차트를 도 41a, 도 41b에 나타낸다. 이때, 도 41b는, 도 41a에 있어서의 7.0ppm∼8.0ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
[스텝 2] 2ｍＰＣＡＰＰＡ의 합성법
2ｍＰＣＡＰＰＡ의 합성 스킴을 (F-2)에 나타낸다.
[화 126]
Figure 112014065075888-pat00126
2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센 0.45g(0.93mmol), 나트륨 tert-부톡시드 0.2g(2.1mmol), N-페닐-9-페닐카르바졸-3-아민 0.31g(0.93mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0) 0.02g(0.04mmol)을 50mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 10mL, 트리tert-부틸 포스핀의 10% 헥산 용액 0.02mL를 가했다. 이 혼합물을 80도로 5시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과했다. 얻어진 여과액을 물, 포화 식염수로 세정한 후, 수층과 유기층을 분리했다. 유기층에 황산 마그네슘을 첨가해서 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 여과액을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔과 소량의 헥산에 용해하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 컬럼 크로마토그래피의 전개 용매는, 톨루엔:헥산=1:9을 사용하고, 이어서 톨루엔:헥산=1:3의 혼합 용매를 사용했다. 얻어진 플렉션을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를 클로로포름과 메탄올의 혼합 용매로 재결정한 결과, 황색 분말형 고체를 수량 0.46g, 수율 67%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이, 2-{3-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＰＣＡＰＰＡ)이라는 것을 확인했다.
또한 얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3,300MHz):δ=6.91-7.75(m,35H), 7.79(s,1H), 7.93(s,1H), 7.99(d,J=7.8Hz,1H). 또한 1H NMR차트를 도 19a, 도 19b에 나타낸다. 이때, 도 19b는, 도 19a에 있어서의 6.5ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2ｍＰＣＡＰＰＡ의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 20에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 20에 나타냈다. 도 20에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 366nm, 384nm, 406nm 부근에 흡수가 관찰됐다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 485nm(여기 파장 369nm)였다.
또한 2ｍＰＣＡＰＰＡ의 박막상태에 있어서의 이온화퍼텐셜을 대기 중의 광전자분광계(리켄계기사 제품, ＡＣ-2)로 측정한 결과, 5.34eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.34eV인 것을 알 수 있었다. 또한, 2ｍＰＣＡＰＰＡ의 박막의 흡수스펙트럼의 데이터를 사용하고, 직접 천이를 가정한 Ｔａｕｃ 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지갭으로 해서 어림잡은 결과, 그 에너지갭은 2.83eV였다. 얻어진 에너지갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.51eV였다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 구조식 (216)으로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-(3-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＹＧＡＰＰＡ)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 127]
Figure 112014065075888-pat00127

[스텝 1] 2ｍＹＧＡＰＰＡ의 합성법
2ｍＹＧＡＰＰＡ의 합성 스킴을 (G-1)에 나타낸다.
[화 128]
Figure 112014065075888-pat00128

2-(3-브로모페닐)-9,10-디페닐안트라센 0.45g(0.93mmol), 나트륨 tert-부톡시드 0.2g, 4-(9-카르바졸일)디페닐아민 0.31g(0.93mmol), 비스(디벤지리덴아세톤)팔라듐(0) 0.010g(0.02mmol)을 50mL 삼구 플라스크에 넣고, 그 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 톨루엔 10mL, 트리(tert-부틸)포스핀의 10wt% 헥산 용액 0.01mL를 가했다. 이 혼합물을 80도로 5시간 가열 교반하고, 반응시켰다. 반응 후, 반응 혼합물에 톨루엔을 첨가하고, 이 현탁액을 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통과시켜서 흡인 여과할 수 있었다. 얻어진 여과액을, 물과 포화 식염수로 세정한 후, 수층과 유기층을 분리했다. 유기층에 황산 마그네슘을 첨가해서 건조했다. 이 혼합물을 흡인 여과해서 황산 마그네슘을 제거하고, 얻어진 여과액을 농축해서 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔과 소량의 헥산에 용해하고, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제했다. 컬럼 크로마토그래피는, 전개 용매로서 톨루엔:헥산=1:9의 혼합 용매를 사용하고, 이어서 톨루엔:헥산=1:2의 혼합 용매를 사용했다. 프렉션을 농축해서 얻은 고체를, 클로로포름과 메탄올의 혼합 용매로 재결정한 결과, 황색 분말형 고체를 수량 0.45g, 수율 65%로 얻었다. 핵자기공명법(ＮＭＲ)에 의해, 이 화합물이, 2-(3-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ｍＹＧＡＰＰＡ)이라는 것을 확인했다.
또한 얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(ＣＤＣｌ3,300MHz):δ=7.06-7.72(m,34H), 7.75(d,J=9.3Hz,1H), 7.83(s,1H), 8.15(d,J=7.8Hz,2H). 또한 1H NMR차트를 도 21a, 도 21b에 나타낸다. 이때, 도 21b는, 도 21a에 있어서의 7.0ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
[실시예 6]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자에 대해서, 도 10을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 재료의 화학식은 이하에 나타낸다.
[화 129]
Figure 112014065075888-pat00129

(발광소자 1) 우선, 유리기판(2101) 위에, 산화규소를 포함한 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성했다. 이때, 그 막 두께는 110nm로 하고, 전극면적은 2mm×2mm로 했다.
다음에 제1 전극이 형성된 면이 아래쪽이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정하고, 10-4Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2102) 위에, ＮＰＢ와 산화몰리브덴(ＶＩ)과 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합해서 이루어진 복합재료를 포함한 층(2103)을 형성했다. 그 막 두께는 50nm로 하고 ＮＰＢ와 산화몰리브덴의 비율은, 중량비로 4:1(=ＮＰＢ:산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 이때, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 복합재료를 포함한 층(2103) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:ＮＰＢ)을 10nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공수송층(2104)을 형성했다.
또한, 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭:ＣｚＰＡ)과 구조식 (182)로 나타내는 2-(4-{N-[4-(카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＹＧＡＰＰＡ)을 공증착함으로써, 정공수송층(2104) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성했다. 여기에서, ＣｚＰＡ와 2ＹＧＡＰＰＡ의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＹＧＡＰＰＡ)가 되도록 조절했다.
그 후 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2105) 위에 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(약칭:Ａｌｑ)을 30nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자수송층(2106)을 형성했다.
그리고, 전자수송층(2106) 위에 불화리튬을 1nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자주입층(2107)을 형성했다.
마지막으로, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자주입층(2107) 위에 알루미늄을 200nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2108)을 형성함으로써 발광소자 1을 형성했다.
발광소자 1의 전류밀도-휘도 특성을 도 24에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 25에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율 특성을 도 26에 나타낸다. 또한 휘도-외부양자효율 특성을 도 27에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흐르게 했을 때의 발광스펙트럼을 도 28에 나타낸다. 도 28로부터, 발광소자 1의 발광은, 2ＹＧＡＰＰＡ의 발광인 것을 알 수 있다. 발광소자 1의 ＣＩＥ 색도좌표는, 약 800cd/m2의 휘도일 때 (x, y)= (0.16,0.22)이며, 발광소자 1의 발광은 청색이다. 또한 도 27로부터 알 수 있듯이 발광소자 1은, 비교적 양호한 외부양자효율을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 따라서, 발광소자 1의 발광 효율은 양호하다.
[실시예 7]
본 실시예 7에서는, 구조식 (132)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-{4-[N-페닐-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＰＣＡＰＰＡ)을 사용한 발광소자에 대해서, 구체적으로 예시한다.
(발광소자 2)
본 실시예 7에서 제조한 발광소자 2는, 발광층에 있어서, 2ＹＧＡＰＰＡ 대신에 2ＰＣＡＰＰＡ를 사용한 것 이외에는, 실시예 6의 발광소자 1과 같은 방법으로 제조했다. 즉 도 10에 나타낸 바와 같이, ＣｚＰＡ와 구조식 (132)로 나타내는 2ＰＣＡＰＰＡ를 공증착함으로써, 정공수송층(2104) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성한 것 이외에는, 발광소자 1과 같은 방법으로 제조했다. 이때, ＣｚＰＡ와 2ＰＣＡＰＰＡ의 중량비는, 1:0.05(=ＣｚＰＡ:2ＰＣＡＰＰＡ)가 되도록 조정했다.
발광소자 2의 전류밀도-휘도 특성을 도 29에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 30에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율 특성을 도 31에 나타낸다. 또한 휘도-외부양자효율 특성을 도 32에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흐르게 했을 때의 발광스펙트럼을 도 33에 나타낸다. 도 33으로부터, 발광소자 2의 발광은, 2ＰＣＡＰＰＡ의 발광인 것을 알 수 있다. 발광소자 2의 ＣＩＥ 색도좌표는, 1000cd/m2의 휘도일 때 (x, y)= (0.17,0.36)이며, 발광소자 2의 발광은 담청색이다. 또한 도 32로부터 알 수 있는 바와 같이 발광소자 2는, 높은 외부양자효율을 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 발광소자 2의 발광 효율은 높다.
[실시예 8]
본 실시예 8에서는, 구조식 (101)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 2-{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}-9,10-디페닐안트라센(약칭:2ＤＰＡＰＰＡ)을 사용한 발광소자에 대해서, 구체적으로 예시한다.
(발광소자 3)
본 실시예 8에서 제조한 발광소자 3은, 발광층에 있어서, 2ＹＧＡＰＰＡ 대신에 2ＤＰＡＰＰＡ를 사용한 것 이외에는, 실시예 6의 발광소자 1과 같은 방법으로 제조했다. 즉 도 10에 나타낸 바와 같이, ＣｚＰＡ와 구조식 (101)로 나타내는 2ＤＰＡＰＰＡ를 공증착함으로써, 정공수송층(2104) 위에 30nm의 막 두께의 발광층(2105)을 형성한 것 이외에는, 발광소자 1과 같은 방법으로 제조했다. 이때, ＣｚＰＡ와 2ＤＰＡＰＰＡ의 중량비는, 1:0.1(=ＣｚＰＡ:2ＤＰＡＰＰＡ)이 되도록 조정했다.
발광소자 3의 전류밀도-휘도 특성을 도 34에 나타낸다. 또한 전압-휘도 특성을 도 35에 나타낸다. 또한 휘도-전류효율 특성을 도 36에 나타낸다. 또한 휘도-외부양자효율 특성을 도 37에 나타낸다. 또한 1mA의 전류를 흐르게 했을 때의 발광스펙트럼을 도 38에 나타낸다. 도 38로부터, 발광소자 3의 발광은, 2ＤＰＡＰＰＡ의 발광인 것을 알 수 있다. 발광소자 3의 ＣＩＥ 색도좌표는, 800cd/m2의 휘도일 때 (x, y)= (0.23,0.51)이며, 발광소자의 발광은 푸른 빛을 띤 녹색이다. 또한 도 37로부터 알 수 있는 바와 같이 발광소자 3은, 높은 외부양자효율을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 따라서, 발광소자 3의 발광 효율은 높다.
[실시예 9]
본 실시예에서는, 구조식 (114)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐벤지딘(약칭:2DPBAPPA)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 130]
Figure 112014065075888-pat00130

[스텝 1] 트리페닐아민-4-붕소산의 합성
트리페닐아민-4-붕소산의 합성 스킴을 (H-1)에 나타낸다.
[화 131]
Figure 112014065075888-pat00131

500mL 삼구 플라스크에 10g(31mmol)의 4-브로모트리페닐아민을 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 여기에 150mL의 테트라히드로퓨란(THF)을 가한 후, 이 용액을 -80도로 냉각했다. 이 용액에 20mL(32mmol)의 n-부틸리튬(1.58mol/L 헥산 용액)을 시린지에 의해 적하했다. 적하 종료 후, 용액을 같은 온도에서 1시간 교반했다. 이 용액에 3.8mL(34mmol)의 트리메틸보르산을 가한 후, 용액의 온도를 실온으로 되돌리면서 약 15시간 교반했다. 교반 후, 이 용액에 약 150mL의 희염산(1.0mol/L)을 가해서, 1시간 교반했다. 교반 후, 이 혼합물의 수층을 초산에틸로 추출하고, 추출 용액과 유기층을 함께, 포화탄소수소 나트륨 수용액으로 세정했다. 유기층을 황산 마그네슘에 의해 건조하고, 이 혼합물을 여과하고, 여과액을 농축한 결과, 담갈색의 유상물을 얻었다. 이 유상물에 약 20mL의 클로로포름을 가한 후, 다시 약 50mL의 헥산을 가해서 1시간 방치한 결과, 백색 고체가 석출됐다. 이 고체를 흡인 여과에 의해 회수한 결과, 백색 고체를 5.2g, 수율 58%로 얻었다.
[스텝 2] N,N',N'-트리페닐벤지딘(약:DPBA)의 합성
N,N',N'-트리페닐벤지딘(약:DPBA)의 합성 스킴을 (H-2)에 나타낸다.
[화 132]
Figure 112014065075888-pat00132

4.3g(17mmol)의 4-브로모디페닐아민과, 5g(17mmol)의 트리페닐아민-4-붕소산과, 532mg(1.8mmol)의 트리(o-트릴)포스핀을 500mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 60mL의 톨루엔과, 40mL의 에탄올과, 14mL의 탄산칼륨 수용액(0.2mol/L)을 가했다. 이 혼합물을, 감압 하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기 후, 75mg(0.35mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 가했다. 이 혼합물을, 100℃에서 10.5시간 환류했다. 이 혼합물의 수층을 톨루엔으로 추출했다. 추출 용액과 유기층을 함께 포화 식염수로 세정하고, 황산 그네슘을 가해서 건조하고, 이 혼합물을 여과하고, 여과액을 농축한 결과, 담갈색의 유상물을 얻었다. 이 유상물을 약 50mL의 톨루엔에 용해시킨 후, 셀라이트(Celite, (주)Celite사 제조)와, 알루미나와, 플로리실(Florisil, Floridin사 제조)을 통과시켜서 흡인 여과했다. 여과액을 농축해서 얻은 고체를, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=4:6)에 의해 정제하고, 얻어진 백색 고체를 클로로포름/헥산에 의해 재결정한 결과, 백색 고체를 3.5g, 수율 49%로 얻었다.
[스텝 3] 2DPBAPPA의 합성
2DPBAPPA의 합성 스킴을 (H-3)에 나타낸다.
[화 133]
Figure 112014065075888-pat00133

0.70g(1.4mmol)의 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐 안트라센과, 0.60g(1.4mmol)의 N,N',N'-트리페닐벤지딘(약칭:DPBA)과, 1.Og(10mmol)의 나트륨 tert-부톡시드를 100mL의 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에, 10mL의 톨루엔과, 0.10mL의 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액)을 가했다. 이 혼합물을, 감압 하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기 후, 58mg(0.10mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 가했다. 이 혼합물을, 80℃에서 3시간 교반했다. 이 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 약 20mL의 톨루엔을 가한 후, 플로리실(Florisil, Floridin사 제조)과, 셀라이트(Celite, (주)Celite사 제조)와, 알루미나를 통과시켜서 여과했다. 얻어진 여과액을 농축하여, 담황색 고체를 얻었다. 이 담황색 고체를, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=3:2)에 의해 정제하고, 얻어진 황색 고체를 톨루엔/헥산에 의해 재결정한 결과, 황색 분말형 고체를 0.82g, 수율 70%로 얻었다.
얻어진, 담황색 분말형 고체 0.75g을 트레인 서블리메이션법에 의해 승화 정제했다. 승화 정제 조건은, 압력 6.OPa, 아르곤 가스를 유량 3.OmL/min에서 흘리면서, 350℃에서 재료를 가열했다. 승화 정제 후, 재료의 담황색 고체를 0.63g, 회수율 83%로 얻었다.
핵자기공명측정(NMR)에 의해, 이 화합물이, N-[4-(9,10-디페닐-2-안트릴)페닐]-N,N',N'-트리페닐벤지딘(약칭:2DPBAPPA)인 것을 확인했다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(DMSO-d6, 300MHz):δ=7.04-7.10(m,15H), 7.27-7.31(m,8H), 7.39-7.68(m,20H), 7.78(br,1H). 또한 1H NMR차트를 도 42a, 도 42b에 나타낸다. 이때, 도 42b는, 도 42a에 있어서의 6.5ppm∼8.Oppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2DPBAPPA의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 43에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영 셀의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 43에 나타냈다. 도 43에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 315nm 부근, 361nm 부근, 421nm 부근에 흡수가 보였다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 460nm(여기파장 370nm)였다.
또한 얻어진 2DPBAPPA의 분해온도를 고진공 차동형 시차열 저울(Bruker AXS 주식회사 제품, TG-DTA2410SA)에 의해 측정했다. 온도상승 속도를 10℃/min로 설정하고, 상압 상태에서 승온한 결과, 460℃에서 5%의 중량감소가 보였다. 따라서, 2DPBAPPA는 열안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
[실시예 10]
본 실시예에서는, 구조식(191)로 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체인 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭:2YGBAPPA)의 합성 방법을 구체적으로 설명한다.
[화 134]
Figure 112014065075888-pat00134

[스텝 1] 4-(9H-카르바졸-9-일)페닐 붕소산의 합성
4-(9H-카르바졸-9-일)페닐 붕소산의 합성 스킴을 (J-1)에 나타낸다.
[화 135]
Figure 112014065075888-pat00135
실시예 3의 스텝 1에서 합성된 N-(4-브로모페닐)카르바졸 19.6g(60.7mmol)을, 500mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 플라스크에, 100mL의 테트라히드로푸란(THF)을 가한 후, 이 용액을 -78℃로 냉각했다. 이 용액에, 질소기류 하에서 n-부틸리튬 헥산 용액(1.58mol/L) 66.8mL(42.3mmol)를 적하하고, 같은 온도에서 3시간 교반했다. 그 후, 같은 온도에서 트리메틸보르산 13.5mL(140mmol)을 가하고, 실온으로 되돌리면서 24시간 교반했다. 이 용액에 2.Omol/L 염산 200mL을 가하고, 실온에서 1시간 교반했다. 이 용액을 아세트산 에틸로 추출하고, 추출액과 유기층을 함께 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조했다. 이 혼합물을, 여과하고, 여과액을 농축한 결과, 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 클로로포름과 헥산의 혼합 용매에 의해 재결정한 결과, 4-(9H-카르바졸-9-일)페닐 붕소산의 백색 분말을 10.2g, 수율 58%로 얻었다.
[스텝 2] 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]디페닐아민(약칭:YGBA)의 합성
4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]디페닐아민(약칭:YGBA)의 합성 스킴을 (J-2)에 나타낸다.
[화 136]
Figure 112014065075888-pat00136

2.2g(8.8mmol)의 4-브로모디페닐아민과, 2.5g(8.8mm01)의 4-(9H-카르바졸-9-일)페닐 붕소산과, 398mg(1.3mmol)의 트리(o-톨일)포스핀을 200mL 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 30mL의 톨루엔과, 20mL의 에탄올과, 14mL의 탄산칼륨 수용액(0.2mol/L)을 가했다. 이 혼합물을, 감압 하에서 교반하면서 탈기하고, 59mg(0.26mmol)의 아세트산 팔라듐(II)을 가했다. 이 혼합물을, 100℃에서 6.5시간 환류했다. 이 혼합물을 약 15시간 방치하여 냉각한 결과, 회색 고체가 석출됐다. 이 회색 고체를 흡인 여과에 의해 회수한 결과, 회색 고체를 2.5g, 수율 70%로 얻었다.
[스텝 4] 2YGBAPPA의 합성
2YGBAPPA의 합성 스킴을 (J-3)에 나타낸다.
[화 137]
Figure 112014065075888-pat00137

0.76g(1.6mmol)의 2-(4-브로모페닐)-9,10-디페닐 안트라센과, 0.64g(1.6mmol)의 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]디페닐아민(약칭:YGBA)과, 1.0g(10mmol)의 나트륨 tert-부톡시드를 100mL의 삼구 플라스크에 넣고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에, 10mL의 톨루엔과, 0.10mL의 트리(tert-부틸)포스핀(10wt% 헥산 용액)을 가했다. 이 혼합물을, 감압 하에서 교반하면서 탈기하고, 탈기 후, 58mg(0.10mmol)의 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0)을 가했다. 이 혼합물을, 80℃에서 3시간 교반했다. 이 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 약 20mL의 톨루엔을 가한 후, 플로리실(Florisil, Floridin사 제조), 셀라이트(Celite, Celite사 제조), 알루미나를 통과시켜서 여과했다. 얻어진 액을 농축하여, 담황색 고체를 얻었다. 이 고체를, 실리카겔 컬럼크로마토그래피(전개 용매는 헥산:톨루엔=3:2)에 의해 정제하고, 얻어진 황색 고체를 톨루엔/헥산에 의해 재결정한 결과, 황색 분말형 고체를 0.62g, 수율 48%로 얻었다.
얻어진, 담황색 분말형 고체 0.60g을 트레인 서블리메이션법에 의해 승화 정제했다. 승화 정제 조건은, 압력 6.OPa, 아르곤 가스를 유량 3.OmL/min로 흘리면서, 360℃에서 재료를 가열했다. 승화 정제 후, 재료의 담황색 고체를 0.53g, 회수율 89%로 얻었다.
핵자기공명측정(NMR)에 의해, 이 화합물이, 4-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭:2YGBAPPA)인 것을 확인했다.
얻어진 화합물의 1H NMR 데이터를 이하에 나타낸다. 1H NMR(DMSO-d6, 30OMHz):δ＝7.12-7.16(m,6H), 7.29-7.80(m,32H), 7.94(d,J=7.8Hz,2H), 8.27(d,J=7.2Hz,2H). 또한 1H NMR차트를 도 44a, 도 44b에 나타낸다. 이때, 도 44b는, 도 44a에 있어서의 7.Oppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트다.
또한 2YGBAPPA의 톨루엔 용액의 흡수스펙트럼 및 발광스펙트럼을 도 45에 나타낸다. 측정에는 자외가시 분광광도계(일본 분광 주식회사 제품, V550형)를 사용했다. 용액을 석영 셀에 넣고, 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼을 측정했다. 용액 및 석영 셀의 흡수스펙트럼에서 석영 셀의 흡수스펙트럼을 뺀 용액의 흡수스펙트럼을 도 45에 나타냈다. 도 45에 있어서 가로축은 파장(nm), 세로축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 313nm 부근, 358nm 부근, 415nm 부근에 흡수가 보였다. 또한 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 457nm(여기파장 370nm)였다.
또한 얻어진 2YGBAPPA의 분해온도를 고진공 차동형 시차열 저울(Bruker AXS 주식회사 제품, TG-DTA2410SA)에 의해 측정했다. 온도상승 속도를 10℃/min로 설정하고, 상압 상태에서 승온한 결과, 500℃까지 승온해도 5%의 중량 감소가 보이지 않았다. 따라서, 2YGBAPPA는 열안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
102 : 제1 전극 103: EL층
104: 제2 전극 301: 기판
302: 제1 전극 311: 전자수송층
312: 발광층 313: 정공수송층
314: 정공주입층

Claims (14)

  1. 다음 일반식으로 표시되는 유기 화합물:
    Figure 712015001337842-pat00138

    Ar1과 Ar2는, 각각, 탄소수 6의 아릴기를 나타내고, X5는, 할로겐 원자를 나타내고,
    Ar3은, 다음 일반식 (11-1) 또는 (11-2)로 표시되고,
    Figure 712015001337842-pat00189

    Figure 712015001337842-pat00190

    R51 내지 R58은, 각각 수소를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    X5는, 브롬을 나타내는, 유기 화합물.
  3. 다음 합성 스킴에 따른 커플링 반응을 포함하는 유기 화합물 합성방법:
    Figure 712015001337842-pat00139

    Ar1 및 Ar2는, 각각, 탄소수 6의 아릴기를 나타내고, X4 및 X5는, 각각, 할로겐 원자를 나타내고, R63 은 수소 또는 탄소수 1~4의 알킬기를 나타내고,
    Ar3은, 다음 일반식 (11-1) 또는 (11-2)로 표시되고,
    Figure 712015001337842-pat00191

    Figure 712015001337842-pat00192

    R51 내지 R58은, 각각 수소를 나타낸다.
  4. 제 3 항에 있어서,
    X4 는, 요오드인, 유기 화합물 형성방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    X5 는 브롬인, 유기 화합물 형성방법.

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