KR101798839B1 - 안트라센 유도체와, 안트라센 유도체를 사용한 발광 재료, 발광소자, 발광장치 및 전자기기 - Google Patents

안트라센 유도체와, 안트라센 유도체를 사용한 발광 재료, 발광소자, 발광장치 및 전자기기 Download PDF

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Abstract

신규한 안트라센 유도체, 색순도가 좋은 청색 발광이 가능한 신규한 재료와, 이 신규한 재료를 사용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기를 제공한다. 일반식 (1)로 표시되는 안트라센 유도체가 제공된다. 이 안트라센 유도체를 사용하여, 색순도가 좋은 청색 발광을 하는 발광소자를 제공할 수 있다. 일반식에서, A1은 치환 또는 무치환의 페닐기를 나타내고, B1은 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 또는 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, R1∼R9은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.

Description

안트라센 유도체와, 안트라센 유도체를 사용한 발광 재료, 발광소자, 발광장치 및 전자기기{ANTHRACENE DERIVATIVE, AND LIGHT-EMITTING MATERIAL, LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은, 일렉트로루미네센스를 이용한 발광소자에 적용가능한 발광 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기 발광 재료를 사용한 발광소자와, 상기 발광소자를 사용한 발광장치와 전자기기에 관한 것이다.
발광 재료를 사용한 발광소자는 박막, 초경량 등의 특징을 갖고 있어, 차세대의 플랫패널 디스플레이에의 응용이 기대되고 있다. 또한, 자발광형이기 때문에, 이와 같이 발광 재료를 사용한 발광소자는, 종래의 액정 디스플레이(LCD)와 비교하여, 시야각이 넓고 시인성이 우수하다는 점에 우위성이 있는 것 같다.
발광소자는 다음과 같은 방식으로 발광을 하는 것으로 보인다. 한 쌍의 전극 사이에 발광층을 끼워 전압을 인가함으로써, 양극으로부터 주입되는 정공 및 음극으로부터 주입되는 전자가 발광층의 발광중심에서 재결합해서 분자를 여기하고, 여기한 분자가 기저상태로 되돌아올 때에 에너지를 방출함으로써 발광한다. 이때, 재결합에 의해 형성되는 여기상태에는 일중항 여기상태와 삼중항 여기상태가 있다. 발광은 일중항 여기 상태 또는 삼중항 여기 상태의 어느쪽의 여기상태를 거쳐도 가능한 것으로 생각되고 있다. 여기된 분자가 일중항 여기상태로부터 직접 기저상태까지 되돌아올 때 발생하는 발광은 형광으로 부르고, 여기된 분자가 삼중항 여기상태로부터 기저상태까지 되돌아올 때 발생하는 발광은 인광으로 부르고 있다.
이러한 발광소자는 그것의 특성을 향상시키기 위해 재료에 의존하는 많은 문제를 갖고 있다. 이와 같은 문제를 극복하기 위해, 소자구조의 개량이나 재료개발 등이 행해지고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1(미국 특허출원 공개 제2005/0260442호)에는 녹색의 발광을 표시하는 안트라센 유도체에 대해 기재되어 있다.
그렇지만, 특허문헌 1에는 안트라센 유도체의 발광 스펙트럼이 개시되어 있기는 하지만, 발광소자에 적용한 경우에 안트라센 유도체의 특성에 대해서는 기재되어 있지 않다. 상품화를 위해서는, 한층 더 좋은 특성을 갖는 발광소자의 개발이 요구되고 있다.
상기 문제를 감안하여, 본 발명은 신규한 안트라센 유도체를 제공한다.
본 발명은, 일렉트로루미네센스를 이용한 발광소자 혹은 발광장치에 적용가능하며 청색 발광을 가능하게 하는 안트라센 유도체를 제공하는 것을 목적의 한가지로 한다. 또한, 상기 청색 발광의 색순도를 향상시키는 것도 본 발명의 목적의 한가지로 한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 후술하는 일반식 (1) 및 일반식 (5)로 표시되는 2개의 태양의 화합물로 대별할 수 있다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체는, 안트라센의 9 위치 및 10 위치의 양 위치에 카바졸 유도체 관능기에 결합한 치환기 α을 결합한 태양과, 이들 위치 중에서 한쪽의 위치에만 상기 치환기 α을 결합한 태양으로 대별할 수 있다. 본 발명의 대별된 한가지 태양은, 상기한 것과 같이, 하기 일반식 (1)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00001
상기 일반식 (1)에 있어서, A1은 치환 또는 무치환의 페닐기를 나타내고, B1은 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, R1∼R9은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (2)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00002
상기 일반식 (2)에 있어서, A1은 치환 또는 무치환의 페닐기를 나타내고, α은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, R1∼R14은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
상기 일반식 (2)에 있어서, α은 무치환의 페닐렌기 또는 비페닐-4,4'-디일기인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (3)으로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00003
상기 일반식 (3)에 있어서, R1∼R8 및 R10∼R19는 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (4)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00004
상기 일반식 (4)에 있어서, R1∼R8은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 대별되는 남은 한가지 태양은, 상기한 것과 같이 하기 일반식 (5)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00005
상기 일반식 (5)에 있어서, B1은 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, R1∼R9은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (6)으로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00006
상기 일반식 (6)에 있어서, α은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한 개를 나타내고, R1∼R14는 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
상기 일반식 (6)에 있어서, α은 무치환의 페닐렌기 또는 비페닐-4,4'-디일기인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (7)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00007
상기 일반식 (7)에 있어서, R1∼R8 및 R10∼R14는 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일면은, 하기 일반식 (8)로 표시되는 안트라센 유도체이다.
Figure 112016128697442-pat00008
상기 일반식 (8)에 있어서, R1∼R8은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
또한, 본 발명의 일면은, 상기 어느 한 개의 안트라센 유도체를 포함하는 발광 재료이다.
또한, 본 발명의 일면은, 상기 어느 한 개의 안트라센 유도체를 포함하는 발광소자이다.
또한, 본 발명의 일면은, 발광물질 및 상기 어느 한 개의 안트라센 유도체를 포함하는 발광층을 갖는 발광소자이다.
또한, 본 발명의 일면은, 상기한 발광소자와, 이 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 갖는 발광장치이다.
또한, 본 발명의 일면은, 상기한 발광소자와 이 발광소자를 제어하는 제어회로를 구비한 표시부를 갖는 전자기기이다.
본 발명의 '발광장치'는, 그것의 카테고리에, 발광소자를 사용한 화상 표시 디바이스를 포함한다. 또한, '발광장치'의 카테고리는, 또한, 커넥터로 부착된 발광소자를 갖는 모듈, 예를 들면 이방 도전성 필름, TAB(tape automated bonding) 테이프 혹은 TCP(tape carrier package)로 부착된 모듈과, 또한 발광소자에 COG(chip on glass)에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈을 포함한다. 더구나, 조명 기기 등에 사용되는 발광장치도 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 전자수송성을 갖고 매우 큰 밴드갭을 갖고, 매우 단파장의 발광이 가능하며, 색순도가 좋은 청색 발광을 얻을 수 있다. 따라서, 이 안트라센 유도체 각각은 발광소자에 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 발광소자의 발광층의 호스트 재료로서 바람직하다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체로 구성되는 층 내부에, 본 발명의 안트라센 유도체 중 어느 것보다도 작은 밴드갭을 갖는 발광 재료(이하 발광 재료를 도펀트로 부른다)를 첨가하여, 도펀트로부터의 발광을 얻을 수 있다. 이때, 본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖기 때문에, 비교적 단파장의 발광을 갖는 도펀트를 사용한 경우에도, 본 발명의 안트라센 유도체로부터 발광하는 대신에, 도펀트로부터의 발광이 효율적으로 얻어질 수 있다. 구체적으로는, 450nm 정도에서 발광 극대를 갖고 우수한 청색의 색순도를 나타내는 발광 재료를 도펀트로서 사용하여, 색순도가 좋은 청색의 발광이 가능한 발광소자를 얻는 것이 가능하다.
이와 달리, 본 발명의 안트라센 유도체 중 어느 한개를, 본 발명의 안트라센 유도체보다도 큰 밴드갭을 갖는 재료(이하 호스트로 부른다)로 이루어진 층 내부에 첨가하여 발광소자를 제작함으로써, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체는 도펀트로서도 기능한다. 이때, 본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖고, 단파장의 발광을 나타내기 때문에, 색순도가 좋은 청색의 발광이 가능한 발광소자를 제작하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 안트라센 유도체 각각은 효율적으로 발광한다. 더구나, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광소자를 사용함으로써, 청색의 색순도가 좋은 발광장치 및 전자기기를 얻을 수 있다. 더구나, 발광 효율이 높고, 또한 소비 전력이 저감된 발광장치 및 전자기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일면에 따른 발광소자를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일면에 따른 발광소자를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일면에 따른 발광소자를 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일면에 따른 발광소자를 나타낸 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일면에 따른 발광소자를 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일면에 따른 전자기기를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일면에 따른 조명 장치를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일면에 따른 조명 장치를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일면에 따른 조명 장치를 나타낸 것이다.
도 10a 및 도 10b는 PCzPA의 1H NMR 차트이다.
도 11은 PCzPA의 톨루엔 용액 중에 있어서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 12는 PCzPA의 박막에 있어서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 13은 PCzPA의 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정(산화 반응)의 그래프이다.
도 14는 PCzPA의 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정(환원 반응)의 그래프이다.
도 15a 및 도 15b는 PCzBPA의 1H NMR 차트이다.
도 16은 PCzBPA의 톨루엔 용액 중에 있어서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 17은 PCzBPA의 박막에 있어서의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 18은 실시예 2의 발광소자를 나타낸 것이다.
도 19는 실시예 2에 따른 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 도시한 그래프이다.
도 20은 실시예 2에 따른 발광소자의 전압-휘도 특성을 도시한 그래프이다.
도 21은 실시예 2에 따른 발광소자의 휘도-전류효율 특성을 도시한 그래프이다.
도 22는 실시예 2에 따른 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 23은 실시예 3에 따른 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 24는 실시예 3에 따른 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 25는 실시예 3에 따른 발광소자의 휘도-전류효율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 26은 실시예 3에 따른 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 27은 실시예 3에 따른 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 28은 실시예 3에 따른 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 29는 실시예 3에 따른 발광소자의 휘도-전류효율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 30은 실시예 3에 따른 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 31은 실시예 4의 발광소자를 나타낸 것이다.
도 32는 실시예 4에 따른 발광소자의 전류밀도-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 33은 실시예 4에 따른 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 34는 실시예 4에 따른 발광소자의 휘도-전류효율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 35는 실시예 4에 따른 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 실시형태 및 실시예를 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타낸 실시형태 및 실시예의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체에 대해 설명한다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 각각 하기 일반식 (9)로 표시된다.
Figure 112016128697442-pat00009
일반식 (9)에 있어서, A1은 치환 또는 무치환의 페닐기를 나타내고, B1은 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α은 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, R1∼R9은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다.
상기 일반식 (9)에 있어서, A1이 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 알콕시기, 페닐기 또는 비페닐기가 바람직하다. 상기 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 탄소수 1∼4의 알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다. A1으로 표시되는 치환기로서는, 구체적으로는 구조식 (10-1)∼구조식 (10-6)으로 표시되는 치환기를 들 수 있다.
Figure 112016128697442-pat00010
상기 일반식 (9)에 있어서, α가 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 탄소수 1∼4의 알콕시기가 바람직하다. 상기 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 탄소수 1∼4의 알콕시기으로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다. α로 표시되는 치환기로서는, 구체적으로는 구조식 (11-1)∼구조식 (11-5)로 표시되는 치환기가 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00011
일반식 (9)에 있어서, B1이 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서는 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 탄소수 1∼4의 알콕시기, 또는 페닐기가 바람직하다. 상기 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 탄소수 1∼4의 알콕시기로서는, 예를 들면, 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등을 들 수 있다. B1으로 표시되는 치환기로서는, 구체적으로는 구조식 (12-1)∼구조식 (12-10)로 표시되는 치환기를 들 수 있다.
Figure 112016128697442-pat00012
상기 일반식 (9)에 있어서, R1∼R9이 치환기를 갖는 경우, 그 치환기로서는 탄소수 1∼4의 알킬기, 또는 탄소수 1∼4의 알콕시기, 또는 페닐기가 바람직하다. 상기 탄소수 1∼4의 알킬기로서는, 예를 들면 메틸기, 에틸기, 부틸기 등을 들 수 있다. 또한, 상기 탄소수 1∼4의 알콕시기로서는, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 부톡시기 등이 바람직하다.
본 발명의 안트라센 유도체로서, 이하 구조식 (101)∼구조식 (443)으로 표시되는 안트라센 유도체를 들 수 있다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되지 않는다.
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본 발명의 안트라센 유도체는 전술한 것과 같이 2가지 태양, 즉 안트라센 유도체의 9 위치 및 10 위치의 양 위치에 치환기를 갖는 α가 결합하고 있는 태양과, 한쪽의 위치에만 치환기를 갖는 α가 결합하고 있는 태양으로 대별될 수 있다. 그것의 합성법으로서는, 다양한 합성반응의 적용이 가능하다. 예를 들면, 하기 합성 스킴 (A-1)∼(A-8)에 나타내는 합성 반응을 통해 본 발명의 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 구체적으로는 합성 스킴 (A-1)∼ (A-6)에 나타낸 합성 반응을 통해 일반식 (1)에 기재된 안트라센 유도체를 합성할 수 있고, 합성 스킴 (A-7) 및 (A-8)에 나타내는 합성 반응을 통해 일반식 (5)에 기재된 안트라센 유도체를 합성할 수 있다. 이때, 본 발명의 안트라센 유도체의 합성은 이들 방법에 한정되는 것은 아니고, 그 밖의 합성 방법에 의해 합성되어 된다. 이하에, 그 합성 스킴에 관해 구체적으로 설명한다.
<일반식 (1)로 표시되는 화합물의 합성>
Figure 112016128697442-pat00079
상기 합성 스킴 (A-1)에 있어서, B1은 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, R9은 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타낸다. 또한, 카바졸 유도체인 화합물 A의 X는 할로겐, 바람직하게는 브롬 또는 요오드를 나타낸다. X로서 브롬 화합물이나 요오드 화합물(특히 요오드)을 사용함으로써, 이 화합물 A를 반응물로 사용하는 커플링반응이나 치환반응에 의해 이 X의 부분이 보다 신속하게 반응할 수 있다. 카바졸 유도체인 화합물 A1과, 할로겐 또는 할로겐화물을 반응시켜, 3-할로겐화 카바졸 유도체인 화합물 A가 얻어진다. 이때, 상기 할로겐 또는 할로겐화물로서는 특별하게 한정은 없지만, 요오드화에는 요오드(I2), 요오드화 칼륨(KI) 또는 N-요오드숙신이미드(NIS)를 사용하는 것이 바람직하고, 브롬화에는 브롬(Br2) 또는 N-브로모숙신이미드(NBS)를 사용하는 것이 바람직하다. NBS를 사용하면, 상기 합성반응이 초산 에틸 등의 극성용매 중에서 실온에서 용이하게 행해질 수 있어 바람직하다. 요오드, 브롬, 또는 요오드화 칼륨을 사용하면 저렴하게 합성할 수 있어 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00080
더구나, 상기 합성 스킴 (A-2)에 있어서, 상기 합성 스킴 (A-1)에서 따라 얻은 화합물 A와, 금속 또는 유기금속을 반응시킨 후, 붕산 에스테르를 가해 반응시켜, 트랜스 메탈화 반응에 의해, 카바졸 유도체의 3위치가 보론산인 화합물 B가 얻어진다. 이때, 상기 금속 또는 유기금속을 사용한 트랜스메탈 반응으로서는 특별하게 한정은 없지만, 마그네슘을 사용한 그리냐르 반응, 또는 부틸리튬 등 알킬리튬을 사용한 리튬화반응을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기 붕산 에스테르에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 붕산 트리메틸 또는 붕산 트리에틸 또는 붕산 트리이소프로필을 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00081
상기 합성 스킴 (A-3)에 있어서, A1은 치환 또는 무치환의 페닐기를 나타내고, R1∼R8은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고, X1∼X3은 각각 할로겐을 나타낸다. 상기 할로겐은 특별하게 한정되지 않지만, 염소, 브롬 또는 요오드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 화합물 C의 합성 방법을 이하에서 설명한다. 우선, 9-할로겐화 안트라센 유도체인 화합물 C3와 아릴 보론산의 커플링반응을 행하여 화합물 C2을 합성한다. 상기 커플링반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 촉매로서 금속 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 촉매에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 초산 팔라듐(Pd(OAc)2) 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 팔라듐 촉매가 바람직하다. 또한, 상기 팔라듐 촉매의 리간드에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 트리스(2-메틸페닐)포스핀 등의 인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 커플링반응에 있어서는, 반응을 촉진시키기 위해 염기를 가하는 것이 바람직하다. 상기한 염기에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 탄산 칼륨(K2CO3) 또는 탄산 나트륨(Na2CO3)이 바람직하다.
다음에, 안트라센 유도체인 화합물 C2를 할로겐화하여, 10-할로겐화 안트라센 유도체인 화합물 C1을 합성한다. 상기 할로겐화반응에 사용하는 할로겐 또는 할로겐화물에 관해서는 특별하게 한정은 없지만, 요오드화에는 요오드(I2), 요오드화 칼륨(KI) 또는 N-요오드숙신이미드(NIS)를 사용하는 것이 바람직하고, 브롬화에는 브롬(Br2) 또는 N-브로모숙신이미드(NBS)를 사용하는 것이 바람직하다. NBS를 사용하면, 상기 반응이 초산 에틸 등의 극성용매 중에서 실온에서 용이하게 합성할 수 있어 바람직하다. 요오드, 브롬 또는 요오드화 칼륨을 사용하면 저렴하게 합성할 수 있어 바람직하다.
다음에, 10-할로겐화 안트라센 유도체인 화합물 C1과 할로겐화 아릴 보론산의 커플링 반응을 행하여 화합물 C을 합성한다.
그 때에는, 상기 화합물 C1의 X2을 요오드로 하고, 할로겐화 아릴 보론산의 X를 브롬으로 하는 것이 특히 바람직하다. 상기 X2와 X로서 요오드와 브롬을 각각 사용함으로써, 요오드 화합물과 보론산 화합물 사이에서 선택적으로 커플링반응을 행할 수 있다. 즉, 상기 할로겐화 아릴 보론산의 호모커플링 등의 부반응을 억제할 수 있기 때문에, 부생성물의 생성을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 화합물 C의 순도가 높아짐으로써, 화합물 C의 정제를 간편하게 할 수 있다. 또한, 상기 화합물 C1에 있어서의 X2을 요오드로 하고, 상기 할로겐화 아릴 보론산에 있어서의 X3를 염소로 한 경우와, 화합물 C1에 있어서의 X2을 브롬으로 하고, 할로겐화 아릴 보론산에 있어서의 X3을 염소로 한 경우도, 마찬가지로 선택적 반응을 행할 수 있어 바람직하다. 또한, 상기 커플링반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 촉매로서 금속 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 더구나, 상기 금속 촉매에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 초산 팔라듐(Pd(OAc)2) 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 팔라듐 촉매가 바람직하다. 또한, 상기 팔라듐 촉매의 리간드에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 트리스(2-메틸페닐)포스핀 등의 인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 커플링반응에 있어서는 반응을 촉진시키기 위해 염기를 가하는 것이 바람직하다. 상기한 염기에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 탄산 칼륨(K2CO3) 또는 탄산 나트륨(Na2CO3)이 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00082
더구나, 상기 합성 스킴 (A-4)에 있어서, 상기 합성 스킴 (A-3)에 따라 얻어진 화합물 C과 상기 합성 스킴 (A-2)에 따라 얻어진 화합물 B의 커플링반응을 행하여, 상기 일반식 (1)과 동일한 일반식으로 표시되는 화합물 P1이 얻어진다. 상기 커플링반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 촉매로서 금속 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 촉매에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 초산 팔라듐(Pd(OAc)2) 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 팔라듐 촉매가 바람직하다. 또한, 상기 팔라듐 촉매의 리간드에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 트리스(2-메틸페닐)포스핀 등의 인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 커플링 반응에 있어서는, 반응을 촉진시키기 위해 염기를 가하는 것이 바람직하다. 상기 염기에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 탄산 칼륨(K2CO3) 또는 탄산나트륨(Na2CO3)이 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00083
한편, 합성 스킴 (A-5)에 있어서, 상기 합성 스킴 (A-3)에 따라 얻어진 화합물 C과 금속 또는 유기금속을 반응시킨 후, 붕산 에스테르를 거해서 반응시키고, 트랜스메탈화 반응에 의해, 안트라센 유도체의 보론산인 화합물 D가 얻어진다. 상기 금속 또는 유기금속을 사용한 트랜스메탈 반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 마그네슘을 사용한 그리냐르 반응 또는 부틸리튬 등 알킬리튬을 사용한 리튬화반응을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 붕산 에스테르에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 붕산 트리메틸 또는 붕산 트리에틸 또는 붕산 트리이소프로필이 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00084
더구나, 상기 합성 스킴 (A-6)에 있어서, 상기 합성 스킴 (A-5)에 따라 얻어진 화합물 D와 상기 합성 스킴 (A-1)에 따라 얻어진 화합물 A의 커플링반응을 행하여, 일반식 (1)과 동일한 일반식으로 표시되는 화합물 P1이 얻어진다. 상기 커플링반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 촉매로서 금속 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 더구나, 상기 금속 촉매에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 초산 팔라듐(Pd(OAc)2) 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 팔라듐 촉매가 바람직하다. 또한, 상기 팔라듐 촉매의 리간드에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 트리스(2-메틸페닐)포스핀 등의 인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 커플링반응에 있어서는, 반응을 촉진시키기 위해 염기를 가하는 것이 바람직하다. 염기에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 탄산 칼륨(K2CO3) 또는 탄산 나트륨(Na2CO3)이 바람직하다.
<일반식 (5)로 표시되는 화합물의 합성>
Figure 112016128697442-pat00085
상기 합성 스킴 (A-7)에 있어서, R1∼R8은 각각 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 치환 또는 무치환의 페닐기 중 어느 한개를 나타내고, α는 치환 또는 무치환의 페닐렌기, 치환 또는 무치환의 비페닐-4,4'-디일기 중 어느 한개를 나타내고 X1, X2은 할로겐을 나타낸다. 할로겐은 특별하게 한정되지 않지만, 염소, 브롬 또는 요오드가 바람직하다. 특히, X2은 브롬 또는 요오드가 바람직하다. 우선, 디할로겐화 아렌 유도체인 화합물 E3를 유기리튬 화합물로 리튬화하고, 다시 안트라퀴논 유도체인 화합물 E4을 가하고 반응시켜, 9,10-디히드로안트라센 유도체의 화합물 E2가 얻어진다. 상기 유기리튬 화합물에 대해 특별하게 한정은 없지만, 부틸리튬이 바람직하다. 이어서, 상기 화합물 E2을 탈수산화시켜, 할로겐화 안트라센 유도체의 화합물 E를 얻는다. 이 반응에 대해 특별하게 한정은 없지만, 요오드화 칼륨(KI)과 포스핀산 나트륨·1 수화물(NaPH2O2·H2O)을 사용하는 것이 바람직하다.
Figure 112016128697442-pat00086
더구나, 상기 합성 스킴 (A-8)에 있어서, 상기 합성 스킴 (A-7)에 따라 얻어진 화합물 E와 상기 합성 스킴 (A-2)에 따라 얻어진 화합물 B의 커플링반응을 행하여, 일반식 (5)로 표시되는 화합물 P2가 얻어진다. 상기 커플링반응에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 촉매로서 금속 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 더구나, 상기 금속 촉매에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 초산 팔라듐(Pd(OAc)2) 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 등의 팔라듐 촉매가 바람직하다. 또한, 상기 팔라듐 촉매의 리간드에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 트리스(2-메틸페닐)포스핀 등의 인 화합물이 바람직하다. 또한, 상기 커플링반응에 있어서는, 반응을 촉진시키기 위해 염기를 가하는 것이 바람직하다. 상기한 염기에 대해서는 특별하게 한정은 없지만, 탄산 칼륨(K2CO3) 또는 탄산 나트륨(Na2CO3)이 바람직하다.
본 발명의 안트라센 유도체는 매우 밴드갭이 크고, 매우 단파장의 발광이 가능하다. 따라서, 색순도가 좋은 청색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 안트라센 유도체는 전자수송성 및 정공수송성을 갖는다. 따라서, 이것을 발광소자에 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 발광소자의 발광층의 호스트 재료로서 적합하다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체로 구성되는 층 내부에, 본 발명의 안트라센 유도체보다도 작은 밴드갭을 갖는 발광 재료(이하, 발광 재료를 도펀트로 부른다)를 첨가하여, 도펀트로부터의 발광을 얻을 수 있다. 이때, 본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖기 때문에, 비교적 단파장의 발광을 갖는 도펀트를 사용해도, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광 대신에, 도펀트로부터의 발광이 효율적으로 얻어진다. 구체적으로는, 450nm 정도의 파장에서 발광 극대를 갖는 발광 재료가 우수한 청색의 색순도를 나타내는데, 이러한 재료를 도펀트로서 사용하여, 색순도가 좋은 청색의 발광을 얻는 것이 가능한 발광소자를 얻는 것이 가능하다. 본 발명의 안트라센 유도체를 청색 발광의 호스트 재료로서 사용하는 경우에는, A1은 축합하고 있지 않는 아릴기인 쪽이, 밴드갭이 넓어지기 때문에 바람직하다. 또한, α도 축합하고 있지 않는 아릴렌기가 바람직하다.
한편, 본 발명의 안트라센 유도체를, 본 발명의 안트라센 유도체보다도 큰 밴드갭을 갖는 재료(이하, 이 재료를 호스트로 부른다)로 이루어진 층 내부에 첨가하여 발광소자를 제작함으로써, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체는 도펀트로서도 기능한다. 이때, 본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖고, 단파장의 발광을 나타내기 때문에, 색순도가 좋은 청색의 발광을 얻을 수 있는 발광소자를 제작하는 것이 가능하다.
본 발명의 안트라센 유도체는 효율적으로 발광한다. 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
(실시형태 2)
실시형태 2에서는, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용한 발광소자의 일 태양에 대해 도 1을 사용해서 이하에서 설명한다.
본 발명의 발광소자는, 한 쌍의 전극 사이에 복수의 층을 갖는다. 해당 복수의 층은, 전극에서 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉 전극에서 떨어진 부분에서 캐리어의 재결합이 행해지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 각각 이루어진 층들의 적층체이다.
본 실시형태에 있어서, 발광소자는, 제1 전극(101)과, 제2 전극(103)과, 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 사이에 설치된 유기 화합물을 포함하는 층(102)으로 구성되어 있다. 이때, 본 형태에서의 설명에서는, 이하, 제1 전극(101)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(103)은 음극으로서 기능한다. 즉, 제1 전극(101)의 전위가 제2 전극(103)의 전위보다도 높아지도록, 제1 전극(101)과 제2 전극(103)에 전압을 인가했을 때에, 발광이 얻어지는 것으로 하여, 하기에서 설명을 한다.
기판(100)은 발광소자의 지지체로서 사용된다. 기판(100)으로서는, 예를 들면, 유리 또는 플라스틱 등의 기판을 사용할 수 있고, 발광소자의 제작 공정에 있어서 기판(100)이 지지체로서 기능하는 것이면, 이들 이외 재료를 사용해도 된다.
제1 전극(101)으로서는 일함수가 큰(구체적으로는 4.0eV 이상) 금속, 합금, 도전성 화합물, 또는 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면, 인듐 주석 산화물(ITO), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물(IZO), 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은, 보통 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸겔법 등을 응용해서 제작해도 상관없다. 예를 들면, 인듐 아연 산화물(IZO)은, 산화 인듐에 대하여 1∼20wt%의 산화 아연을 가한 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화 텅스텐 및 산화 아연을 함유한 산화 인듐(IWZO)은, 산화 인듐에 대하여 산화 텅스텐 및 산화 아연을 각각 0.5∼5wt% 및 0.1∼1wt% 함유한 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 타겟으로서는, 이밖에, 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) 등을 들 수 있다.
유기 화합물을 포함하는 층(102)의 적층 구조에 관해서는 특별하게 한정되지 않는다. 유기 화합물을 포함하는 층(102)은, 전자수송성이 높은 물질, 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성 물질(전자수성성 및 정공수송성이 높은 물질) 등으로 이루어진 1개 이상의 층과, 본 실시형태에서 설명한 발광층을 적당하게 조합한 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 정공주입층, 정공수송층, 정공저지층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층을 적당하게 조합하여 구성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 유기 화합물을 포함하는 층(102)은, 제1 전극(101) 위에 순서대로 적층한 정공주입층(111), 정공수송층(112), 발광층(113), 전자수송층(114) 및 전자주입층(115)을 갖는 구성에 대해 설명한다. 이들 층을 구성하는 재료에 대해 이하에서 구체적으로 나타낸다.
정공주입층(111)은, 정공주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등을 사용할 수 있다. 이밖에, 프탈로시아닌(H2Pc)이나 구리 프탈로시아닌(CuPC) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(DPAB) 또는 N,N'-비스[4-[비스(3-메틸페닐)아미노]페닐]-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4"-디아민(DNTPD) 등의 방향족 아민 화합물, 또는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 물질 등에 의해서도 정공주입층(111)을 형성할 수 있다.
이와 달리, 정공주입층(111)은, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 혼합한 복합재료로 형성할 수 있다. 이때, 정공수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 혼합한 복합재료를 사용할 때, 전극의 일함수에 상관없이 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(101)으로서 일함수가 큰 재료 뿐만 아니라, 일함수가 작은 재료를 사용할 수 있다. 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등을 들 수 있다. 또한, 천이금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소주기표의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화 바나듐, 산화 니오브, 산화 탄탈, 산화 크롬, 산화 몰리브덴, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도, 특히, 산화 몰리브덴은 대기중에서도 안정하고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(예를 들어, 올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 복합재료에 사용하는 유기 화합물로서는, 정공수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하지만, 전자수송성보다도 정공수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수 있다. 이하에서는, 복합재료에 사용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
예를 들면, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 아민 화합물로서는, N,N'-비스(4-메틸페닐)(p-토릴)-N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(DTDPPA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(DPA3B) 등을 들 수 있다.
복합재료에 사용할 수 있는 카바졸 유도체로서는, 구체적으로는, 3-[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카바졸(PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카바졸-3-일)아미노]-9-페닐카바졸(PCzPCN1) 등을 들 수 있다. 또한, 4,4'-디(N-카바졸릴)비페닐(CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(CzPA), 1,4-비스[4-(N-카바졸릴)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(t-BuDNA), 2-tert-부틸-9,10-디(1-나프틸)안트라센, 9,10-비스(3,5-디페닐페닐)안트라센(DPPA), 2-tert-부틸-9,10-비스(4-페닐페닐)안트라센(t-BuDBA), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(DNA), 9,10-디페닐안트라센(DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-부틸-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'-안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌 등을 들 수 있다. 이밖에, 펜타센, 코로넨 등도 사용할 수 있다. 전술한 것과 같이, 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖고 탄소수 14∼42인 방향족 탄화수소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
이때, 복합재료에 사용할 수 있는 방향족 탄화수소는 비닐 골격을 갖고 있어도 된다. 비닐기를 갖고 있는 방향족 탄화수소로서는, 예를 들면, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(DPVPA) 등을 들 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
정공수송층(112)은, 정공수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공수송성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(NPB), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1,1'-비페닐]-4,4'-디아민(TPD), 4,4',4"-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(TDATA), 4,4',4"-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(MTDATA), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(BSPB) 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다. 여기에서 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 정공이동도를 갖는 물질이다. 전자수송성보다도 정공수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용해도 된다. 이때, 정공수송성이 높은 물질을 포함하는 층은 단층에 한정되지 않고, 상기 물질로 이루어진 층을 각각 포함하는 2층 이상의 적층체를 정공수송성이 높은 물질을 포함하는 층으로 사용하여도 된다.
이와 달리, 정공수송층(112)으로서, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK)이나 폴리(4-비닐트리페닐아민)(PVTPA) 등의 고분자 화합물을 사용할 수도 있다.
발광층(113)은, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 본 실시형태에서 설명한 발광소자의 발광층(113)은, 실시형태 1에서 나타낸 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하여 형성할 수 있다. 본 발명의 안트라센 유도체는 청색의 발광을 나타내기 때문에, 발광성이 높은 물질로서 발광소자에 바람직하게 사용할 수 있다.
전자수송층(114)은, 전자수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리노라토)알루미늄(Almq3), 비스(10-히드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리노라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(BAlq) 등, 퀴놀린 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, 이밖에 비스[2-(2-히드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(Zn(BOX)2), 비스[2-(2'-히드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등도 사용할 수 있다. 금속착체 이외에도, 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(PBD), 1,3-비스[5-(p-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(OXD-7), 3-(4-비페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(TAZ), 바스펜안트롤린(BPhen), 바소큐프로인(BCP) 등도 사용할 수 있다. 여기에서 서술한 물질은, 주로 10-6cm2/Vs 이상의 전자이동도를 갖는 물질이다. 이때, 정공수송성보다도 전자수송성이 높은 물질이면, 상기 이외의 물질을 전자수송층으로서 사용해도 된다. 이때, 전자수송층은 단층에 한정되지 않고, 상기 물질을 각각 포함하는 2층 이상의 층의 적층체를 전자수송층으로 사용해도 된다.
이와 달리, 전자수송층(114)으로서, 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
전자주입층(115)은 전자주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자주입성이 높은 물질로서는, 예를 들면, 리튬(Li), 세슘(Cs), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 등의 알칼리 금속 혹은 알칼리 토류 금속, 또는 불화 리튬(LiF), 불화 세슘(CsF), 불화 칼슘(CaF2) 등의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시킨 전자주입성이 높은 화합물로 이루어진 층, 예를 들면, Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시켜 이루어진 층을 사용할 수 있다. 이때, 제2 전극(103)으로부터의 전자주입이 효율적으로 행해지기 때문에, 전자주입층으로서, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속을 함유시킨 전자주입성이 높은 물질로 이루어진 층을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
제2 전극(103)은, 일함수가 작은(구체적으로는 3.8eV 이하) 금속, 합금, 전기전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용하여 형성할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체적인 예로서는, 원소주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리 토류 금속, 및 이들을 포함하는 합금(예를 들면, MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 그렇지만, 제2 전극(103)과 전자수송층(114) 사이에, 전자주입을 촉진시키는 기능을 갖는 층을 설치함으로써, 일함수의 대소에 관계없이, Al, Ag, ITO, 규소 혹은 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물 등 다양한 도전성 재료를 제2 전극(103)으로서 사용할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법, 잉크젯법, 스핀코트법 등을 사용해서 성막하는 것이 가능하다.
또한, 유기 화합물을 포함하는 층(102)에 포함된 층들은, 건식법 또는 습식법을 막론하고, 다양한 방법에 의해 개별적으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 진공증착법, 잉크젯법, 스핀코트법 등을 사용해도 된다. 더구나, 각 전극 또는 각 층을 형성하기 위해 다른 성막방법을 사용해서 된다.
더구나, 전극은, 스퍼터링법이나 진공증착법 등의 건식법을 사용해서 형성해도 된다. 이때, 전극을 졸겔법을 사용해서 습식법으로 형성해도 되고, 금속 페이스트를 사용해서 습식법으로 형성해도 된다.
예를 들면, 본 발명의 발광소자를 표시장치에 적용하여, 대형기판을 사용해서 제작하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을, 잉크젯법을 사용해서 형성함으로써, 대형기판을 사용할 때에도 색상마다 별도로 발광층을 용이하게 형성할 수 있다.
예를 들면, 본 실시형태에서 설명한 구성은 다음과 같이 형성해도 된다. 제1 전극을 건식법인 스퍼터링법에 의해 형성하고, 정공주입층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀코트법에 의해 형성하고, 정공수송층을 건식법인 진공증착법을 사용하여 형성하고, 발광층을 습식법인 잉크젯법을 사용하여 형성하고, 전자주입층을 건식법인 진공증착법을 사용하여 형성하고, 제2 전극을 습식법인 잉크젯법이나 스핀코트법을 사용해서 형성한다. 이와 달리, 이 구성은 다음과 같이 형성해도 된다. 제1 전극을 습식법인 잉크젯법에 의해 형성하고, 정공주입층을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하고, 정공수송층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀코트법을 사용하여 형성하고, 발광층을 습식법인 잉크젯법에 의해 형성하고, 전자주입층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀코트법에 의해 형성하고, 제2 전극을 습식법인 잉크젯법이나 스핀코트법을 사용해서 형성한다. 이때, 상기한 방법에 한정되지 않고, 습식법과 건식법을 적당하게 조합하면 된다.
더구나 이와 달리, 발광소자를 다음과 같이 형성할 수 있다. 제1 전극을 건식법인 스퍼터링법에 의해 형성하고, 정공주입층 및 정공수송층을 습식법인 잉크젯법이나 스핀 코트법에 의해 형성하고, 발광층을 습식법인 잉크젯법에 의해 형성하고, 전자주입층을 건식법인 진공증착법에 의해 형성하고, 제2 전극을 건식법인 진공증착법에 의해 형성한다. 즉, 제1 전극이 원하는 형상으로 이미 형성되어 있는 기판 위에, 정공주입층으로부터 발광층까지의 층을 습식법으로 형성하고, 전자주입층으로부터 제2 전극까지의 층을 건식법으로 형성할 수 있다. 이 방법에서는, 정공주입층으로부터 전자수송층까지의 층을 대기압에서 형성할 수 있고, 발광층을 색상마다 별도로 형성하는 것이 용이하다. 또한, 전자주입층으로부터 제2 전극의 층은 진공에서 일관되게 형성할 수 있다. 따라서, 제조공정을 간략화하여, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 사이에서 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층인 발광층(113)에 있어서 정공과 전자가 재결합할 때 발광하는 것이다. 즉 발광층(113)에 발광 영역이 형성된다.
이때, 제1 전극(101)과 제2 전극(103) 사이에 설치되는 층의 구성은 상기한 것에 한정되지 않는다. 제1 전극(101) 및 제2 전극(103)으로부터 떨어져 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 설치한 구성이면, 상기 이외의 구조를 채용할 수 있다.
즉, 적층 구조에 관해서는 특별하게 한정되지 않는다. 전자수송성이 높은 물질, 정공수송성이 높은 물질, 전자주입성이 높은 물질, 정공주입성이 높은 물질, 바이폴라성의 물질(전자수성성 및 정공수송성이 높은 물질), 정공 블록 재료 등으로 이루어진 1개 이상의 층을, 본 발명의 안트라센 유도체와 적절히 조합할 수 있다.
청색을 발광하는 본 발명의 안트라센 유도체는, 본 실시형태에 나타낸 것과 같이, 다른 발광 물질을 함유시키지 않고 발광층으로서 사용하는 것이 가능하다.
본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖고 단파장의 발광을 나타내기 때문에, 색순도가 높은 청색의 발광을 얻을 수 있는 발광소자를 제작할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는 효율적으로 발광한다. 따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는, 실시형태 2에서 설명한 구성과 다른 구성의 발광소자에 대해 설명한다.
실시형태 2에서 설명한 발광층(113)의 다른 물질에 본 발명의 안트라센 유도체를 분산시킨 구성으로 함으로써, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광을 얻을 수 있다. 청색의 발광을 나타내는 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하여, 청색의 발광을 나타내는 발광소자를 얻을 수 있다.
여기에서, 본 발명의 안트라센 유도체가 분산되는 물질로서는, 실시형태 2에서 서술한 정공수송성이 높은 물질 또는 전자수송성이 높은 물질 이외에 다양한 재료를 사용할 수 있고, 4,4'-디(N-카바졸릴)비페닐(CBP), 2,2',2"-(1,3,5-벤젠트리일)트리스[1-페닐-1H-벤조이미다졸](TPBI), 9,10-디(2-나프틸)안트라센(DNA), 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(t-BuDNA), 9-[4-(N-카바졸릴)]페닐-10-페닐안트라센(CzPA) 등을 들 수 있다. 이와 달리, 본 발명의 안트라센 유도체가 분산되는 물질로서, 고분자 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카바졸)(PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](Poly-TPD), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-co-(피리딘-3,5-디일)](PF-Py), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,2'-비피리딘-6,6'-디일)](PF-BPy) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 매우 큰 밴드갭을 갖고 단파장의 발광을 나타내기 때문에, 색순도가 높은 청색의 발광을 얻을 수 있는 발광소자를 제작할 수 있다.
이때, 발광층(113) 이외의 다른 층들에 대해서는, 실시형태 2에서 설명한 구성을 적당하게 사용할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 2 및 3에서 설명한 구성과 다른 구성을 갖는 발광소자에 대해 설명한다.
실시형태 2에서 나타낸 발광층(113)을, 본 발명의 안트라센 유도체에 발광성의 물질을 분산시킨 구성으로 함으로써, 본 실시형태의 발광소자를 형성할 수 있고, 그 소자의 발광성의 물질로부터의 발광을 얻을 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체를 다른 발광성 물질을 분산시키는 재료로서 사용하는 경우, 발광성 물질에 기인한 발광 색을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 안트라센 유도체에 기인한 발광 색과, 안트라센 유도체 중에 분산되어 있는 발광성 물질에 기인한 발광 색의 혼색의 발광 색을 얻을 수도 있다.
본 발명의 안트라센 유도체에 분산되는 발광성 물질로서는 다양한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, N,N'-디페닐퀴나크리돈(DPQd), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(DCM2), N,N'-디메틸퀴나크리돈(DMQd), 2-tert-부틸-4-디시아노메틸렌-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란(DCJTB), 5,12-디페닐테트라센(DPT), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(YGAPA), 9,10-비스{4-{N-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-2-tert-부틸안트라센(YGABPA), 9-페닐-10-(4-[N-페닐-N-{3-(N-페닐)카보졸릴}]아미노)페닐안트라센(PCAPA), 9,10-비스{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}2-tert-부틸안트라센(DPABPA), 4,4'-비스{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGA2S), 4-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGAS), 4,4'-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스틸벤(PCA2S), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(DPVBi), 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(TBP), 페릴렌, 루브렌, 1,3,6,8-테트라페닐피렌 등의 형광을 발광하는 형광 발광성 물질을 사용할 수 있다. 이와 달리, 비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀸옥살리나토]이리듐(III) 아세틸아세토네이트(Ir(Fdpq)2(acac)), (2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-21H,23H-포피리나토)백금(II) 등의 인광을 발광하는 인광 발광성 물질을 사용할 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖기 때문에, 비교적 단파장의 도펀트 발광을 사용한 경우에도, 본 발명의 안트라센 유도체로부터의 발광 대신에, 도펀트로부터의 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 구체적으로는, 450nm 정도의 파장에서 발광 극대를 갖는 발광 재료가 우수한 청색의 색순도를 나타내는데, 이러한 재료를 도펀트로서 사용하여, 색순도가 좋은 청색의 발광을 얻는 것이 가능한 발광소자를 얻는 것이 가능하다. 또한, 청색의 발광을 나타내는 도펀트를 사용한 경우 뿐만 아니라, 청색∼적색이 파장을 갖는 발광을 나타내는 도펀트를 사용한 경우에도 호스트 재료로서도 본 발명의 안트라센 유도체를 사용할 수 있다.
이때, 발광층(113) 이외의 다른 층에 대해서는, 실시형태 2에 설명한 구성을 적당하게 사용할 수 있다,
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 2∼실시형태 4에서 설명한 구성과 다른 구성을 갖는 발광소자에 대해 도 2를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에서 설명한 발광소자에서는, 실시형태 2에서 나타낸 발광소자의 발광층(113)에 제1층(121)과 제2층(122)을 설치한다.
발광층(113)은 발광성이 높은 층을 포함한다. 본 발명의 발광소자에 있어서, 발광층(113)은 제1층(121)과 제2층(122)을 갖는다. 제1층(121)은 제1 유기 화합물과 정공수송성의 유기 화합물을 갖고, 제2층(122)은 제2 유기 화합물과 전자수송성의 유기 화합물을 갖는다. 제1층(121)은 제1 전극측 위에 접해서, 즉 발광소자의 양극측 위에 접해서 설치되어 있다.
제1 유기 화합물 및 제2 유기 화합물은 발광성이 높은 물질이다. 이들 각각에 대해 다양한 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, N,N'-디페닐퀴나크리돈(DPQd), 쿠마린 6, 쿠마린 545T, 2-(2-{2-[4-(디메틸아미노)페닐]에테닐}-6-메틸-4H-피란-4-일리덴)프로판디니트릴(DCM1), 2-{2-메틸-6-[2-(2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란-4-일리덴}프로판디니트릴(DCM2), N,N'-디메틸퀴나크리돈(DMQd), 2-tert-부틸-4-디시아노메틸렌-6-[2-(1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-벤조[ij]퀴놀리진-9-일)에테닐]-4H-피란(DCJTB), 5,12-디페닐테트라센(DPT), 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(YGAPA), 9,10-비스{4-{N-(9-카바졸릴)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-2-tert-부틸안트라센(YGABPA), 9-페닐-10-(4-[N-페닐-N-{3-(N-페닐)카보졸릴}]아미노)페닐안트라센(PCAPA), 9,10-비스{4-[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]페닐}2-tert-부틸안트라센(DPABPA), 4,4'-비스{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGA2S), 4-{N-[4-(카바졸-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGAS), 4,4'-비스[N-(9-페닐-9H-카바졸-3-일)-N-페닐아미노]스틸벤(PCA2S), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(DPVBi), 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(TBP), 페릴렌, 1,3,6,8-테트라페닐피렌 등의 형광을 발광하는 형광 발광성 물질을 사용할 수 있다. 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물은 동일하여도 달라도 된다.
제1층(121)에 포함되는 정공수송성을 갖는 유기 화합물은, 전자수송성보다도 정공수송성 쪽이 높은 물질이다. 또한, 제2층(122)에 포함되는 전자수송성의 유기 화합물은, 정공수송성보다도 전자수송성 쪽이 높은 물질이다. 본 발명의 안트라센 유도체는 전자수송성을 가져, 제2층(122)에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 안트라센 유도체는 정공수송성도 가져, 제1층(121)에 바람직하게 사용할 수도 있다.
이상과 같은 구성을 갖는 발광소자에 관해, 도 2를 사용하여 설명한다.
도 2에 있어서, 제1 전극(101)으로부터 주입된 정공은, 정공주입층(111) 등을 거쳐 제1층(121)에 주입된다. 제1층(121)에 주입된 정공은 제1층(121)을 거쳐 제2층(122) 내부로 수송된다. 여기에서, 제2층(122)에 포함되는 전자수송성의 유기 화합물은 정공수송성보다도 전자수송성 쪽이 높은 물질이기 때문에, 제2층(122)에 주입된 정공은 이동하기 어려워져, 그 결과, 정공은 제1층(121)과 제2층(122)의 계면 부근에 많이 존재하게 되고, 정공이 전자와 재결합하지 않고 전자수송층(114)에 도달해 버리는 현상이 억제된다.
한편, 제2 전극(103)으로부터 주입된 전자는 전자주입층(115) 등을 거쳐 제2층(122)에 주입된다. 제2층(122)에 주입된 전자는 제2층(122)을 거쳐 제1층(121) 내부로 수송된다. 여기에서, 제1층(121)에 포함되는 정공수송성의 유기 화합물은 전자수송성보다도 정공수송성 쪽이 높은 물질이기 때문에, 제1층(121)에 주입된 전자는 이동하기 어려워져, 전자가 정공과 재결합하지 않고 정공수송층(112)에 도달해 버리는 현상이 억제된다.
이 결과, 제1층(121)과 제2층(122)의 계면 부근의 영역에 정공과 전자가 많이 존재하게 되어, 그 계면 부근의 영역에서의 재결합의 확률이 높아진다. 즉, 발광층(113)의 중앙 부근에 발광 영역이 형성된다. 그 결과, 정공이 재결합하지 않고 전자수송층(114)에 도달해 버리는 현상이나, 혹은 전자가 재결합하지 않고 정공수송층(112)에 도달해 버리는 형상이 억제되기 때문에, 재결합의 확률의 저하를 방지할 수 있다. 이에 따라, 경시적인 캐리어 밸런스의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성의 향상에 이어진다.
또한, 도 2를 사용해서 앞서 설명한 것과 같이, 본 실시형태에서 설명한 발광소자에 있어서는, 제1층(121)으로부터 제2층(122)에 정공이 주입되도록 소자를 구성하기 위해, 정공수송성의 유기 화합물에 사용하는 본 발명의 안트라센 유도체의 HOMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는 작은 쪽이 바람직하다. 또한, 제2층(122)으로부터 제1층(121)에 전자가 주입되도록 소자를 구성하기 위해, 정공수송성의 유기 화합물에 사용하는 본 발명의 안트라센 유도체의 LUMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이는 작은 쪽이 바람직하다. 정공수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 크면, 발광 영역이 제1층 혹은 제2층의 어느쪽인가로 치우쳐 버린다. 마찬가지로, 정공수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 큰 경우도, 발광 영역이 제1층 혹은 제2층의 어느쪽인가로 치우쳐 버린다. 따라서, 정공수송성의 유기 화합물에 사용하는 본 발명의 안트라센 유도체의 HOMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이는, 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.1eV 이하이다. 정공수송성의 유기 화합물에 사용하는 안트라센 유도체의 LUMO 준위와 전자수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이는, 0.3eV 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.1eV 이하이다.
또한, 발광소자에서는 전자와 정공이 재결합함으로써 발광이 얻어지기 때문에, 발광층(113)에 사용되는 유기 화합물은, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인 것이 바람직하다. 즉, 유기 화합물이 산화 반응 및 환원 반응에 대하여 가역적인 것이 바람직하다. 특히, 정공수송성의 유기 화합물 및 전자수송성의 유기 화합물은, 각각 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인 것이 바람직하다. 본 발명의 안트라센 유도체는 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 안정적인 것은 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry: CV) 측정에 의해 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 안트라센 유도체는 발광층(113)에 바람직하게 사용할 수 있다. 이때, 본 실시형태에 있어서는, 발광층(113) 등의 어느 한 개의 측에 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하는 것이 필요하다.
구체적으로는, 유기 화합물의 산화 반응의 산화 피크 전위(Epa)나 환원 반응의 환원 피크 전위(Epc)의 변화, 피크의 형상의 변화 등을 측정함으로써, 산화 반응 및 환원 반응을 반복해도 유기 화합물이 안정적인지 아닌지를 확인할 수 있다. 발광층(113)에 사용하는 정공수송성의 유기 화합물 및 전자수송성의 유기 화합물에서는, 산화 피크 전위의 강도 및 환원 피크 전위의 강도의 변화가 50%보다도 작은 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 30%보다도 작다. 즉, 예를 들면, 산화 피크 전위가 감소해도 50% 이상의 피크의 강도를 유지하고 있는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 70% 이상의 피크의 강도를 유지한다. 또한, 산화 피크 전위 및 환원 피크 전위의 값의 변화는 0.05V 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.02V 이하이다.
제1층에 포함되는 발광성이 높은 물질과 제2층에 포함되는 발광성이 높은 물질로서 같은 물질을 사용함으로써, 발광층의 중앙 부근에서 발광시키는 것이 가능해 진다. 한편, 제1층과 제2층에 대해 발광성이 높은 다른 물질을 사용하는 경우에는, 제1층 및 제2층의 한쪽의 층에서만 발광해 버릴 가능성이 있다. 따라서, 제1층에 포함되는 발광성이 높은 물질과 제2층에 포함되는 발광성이 높은 물질을 같은 물질로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 안트라센 유도체는, 청색∼청록색의 파장을 갖는 발광을 나타내는 발광성이 높은 물질을 여기하는데 바람직하기 때문에, 본 실시형태에서 설명한 소자 구조는, 청색계의 발광소자 및 청록색계의 발광소자에 대하여 특히 유효하다. 본 발명의 안트라센 유도체는 녹색이나 적색의 발광소자에 사용해도 된다. 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것도 가능하다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 본 발명에 따른 복수의 발광 유닛을 적층한 구성의 발광소자(이하, 적층형 소자로 부른다)의 태양에 대해 도 3을 참조해서 설명한다. 이 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 복수의 발광 유닛을 갖는다. 각각의 발광 유닛은, 실시형태 2∼5 중 어느 한 개에서 설명한 유기 화합물을 포함하는 층(102)과 유사한 구성을 가질 수 있다. 즉, 실시형태 2∼5의 각각에서 설명한 발광소자는 1개의 발광 유닛을 갖고, 본 실시형태에서는, 복수의 발광 유닛을 갖는 발광소자에 대해 설명한다.
도 3에 있어서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502) 사이에는, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에는 실시형태 2와 유사한 재료를 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 실시형태 2∼4 중에서 어느 한개에 기재된 유기 화합물을 포함하는 층과 유사한 구조를 각각 갖는다.
전하발생층(513)은 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함한다. 이 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료는 실시형태 2에서 설명하였으며, 유기 화합물과 바나듐 산화물, 몰리브덴 산화물이나 텅스텐 산화물 등의 금속 산화물을 포함한다. 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등 다양한 화합물을 사용할 수 있다. 이때, 유기 화합물로서는, 정공수송성 유기 화합물로서 정공이동도가 10-6cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하지만, 전자수송성보다도 정공수송성이 높은 물질이면, 이들 이외 물질을 정공수송성 물질로 사용해도 된다. 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료는, 캐리어 주입성 및 캐리어 수송성이 우수하므로, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
이때, 전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료와 다른 재료를 조합해서 형성해도 된다. 예를 들면, 전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함하는 층과, 전자 공여성 물질 중에서 선택된 1의 화합물과 전자수송성이 높은 화합물을 포함하는 층을 조합해서 형성해도 된다. 또한, 전하발생층(513)은, 유기 화합물과 금속 산화물의 복합재료를 포함하는 층과, 투명 도전막을 조합해서 형성해도 된다.
어떻든간에, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512) 사이에 끼워지는 전하발생층(513)의 재료에 대해서는, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이면 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는, 2개의 발광 유닛을 갖는 발광소자에 대해 설명했지만, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 관해서도, 본 발명을 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태의 발광소자와 같이, 한 쌍의 전극 사이에 전하발생층을 설치하여 복수의 발광 유닛을 칸막이하면, 전류밀도를 낮게 유지한 채, 고휘도를 갖는 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 응용예로서 조명에 발광 소자를 적용한 경우에는, 전극재료의 저항에 의한 전압강하를 줄일 수 있다. 따라서, 대면적에서의 균일 발광을 실현할 수 있다. 더구나, 저전압에서 구동할 수 있는, 소비 전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
이때, 본 실시형태는, 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제작된 발광장치에 대해 설명한다.
본 실시형태에서는, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제작된 발광장치 에 관해서는 도 4a 및 도 4b를 사용하여 설명한다. 이때, 도 4a는, 발광장치를 나타낸 평면도이고, 도 4b는 도 4a를 A-A'선으로 절단한 단면도다. 이 발광장치는, 발광소자의 발광을 제어하기 위해, 점선으로 나타낸 구동회로부(소스측 구동회로)(401), 화소부(402) 및 구동회로부(게이트측 구동회로)(403)를 포함하고 있다. 참조부호 404는 밀봉기판을 나타내고, 405는 씰재를 나타내고, 씰재 405로 둘러싸인 공간(407)이 존재한다.
이때, 리드 배선(408)은 소스측 구동회로(401) 및 게이트측 구동회로(403)에 입력되는 신호를 전달하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자로서의 역할을 하는 플렉시블 프린트 서킷(FPC)(409)으로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 도시하고 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 된다. 본 명세서에 있어서의 발광장치는, 발광장치 본체 뿐만 아니라, FPC 혹은 PWB가 부착된 발광장치도 포함한다.
다음에, 단면 구조에 대해서 도 4b를 사용하여 설명한다. 소자기판(410) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있다. 도 4b에서는, 구동회로부인 소스측 구동회로(401)와, 화소부(402) 내부의 한개의 화소가 도시되어 있다.
소스측 구동회로(401)에는, n채널형 TFT(423)과 p채널형 TFT(424)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 구동회로에는, 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 혹은 NMOS 회로로 형성해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 화소부와 동일 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형 장치를 나타내지만, 구동회로가 반드시 화소부와 동일한 기판 위에 형성될 필요는 없고 기판 외부에 형성할 수도 있다.
화소부(402)는 스위칭용 TFT(411), 전류제어용 TFT(412)과 전류제어용 TFT(412)의 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(413)을 각각 갖는 복수의 화소에 의해 형성된다. 제1 전극(413)의 단부를 덮어 절연물(414)이 형성되어 있고, 본 실시형태에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막이 사용된다.
피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(414)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 갖는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(414)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용하는 경우, 절연물(414)의 상단부에만 곡률 반경(0.2㎛∼3㎛)을 갖는 곡면을 갖게 하는 것이 바람직하다. 절연물(414)은, 빛의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 또는 빛의 조사에 의해 에천트에 용해성으로 되는 포지티브형의 모두를 사용하여 형성할 수 있다.
제1 전극(413) 위에는, 유기 화합물을 포함하는 층(416), 및 제2 전극(417)이 형성되어 있다. 양극으로서 기능하는 제1 전극(413)의 사용하는 재료로서는, 일함수가 큰 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, ITO막, 또는 규소를 함유한 인듐 주석 산화물막, 2∼20wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐 막, 질화 티타늄 막, 크롬 막, 텅스텐 막, Zn막, Pt막 등의 단층막 이외에, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층막, 질화 티타늄 막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화 티타늄 막의 3층 적층막 구조 등을 사용할 수 있다. 이때, 적층막 구조를 사용하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹콘택이 취해지고, 더구나, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
유기 화합물을 포함하는 층(416)은, 증착 마스크를 사용한 증착법, 잉크젯법, 스핀코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. 유기 화합물을 포함하는 층(416)은, 실시형태 1에서 나타낸 안트라센 유도체를 포함하고 있다. 더구나, 유기 화합물을 포함하는 층(416)을 구성하는 다른 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머를 포함한다)을 들 수 있다.
유기 화합물을 포함하는 층(416) 위에 형성되고, 음극으로서 기능하는 제2 전극(417)에 사용하는 재료로서는, 일함수가 작은 재료(에를 들면, Al, Mg, Li, Ca, 또는 이들의 합금 혹은 화합물인, MgAg, MgIn, AlLi, LiF, CaF2 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 유기 화합물을 포함하는 층(416)에서 생긴 빛이 제2 전극(417)을 투과하는 경우에는, 제2 전극(417)으로서는, 막두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(예를 들면, ITO, 2∼20wt%의 산화 아연을 포함하는 산화 인듐, 규소 혹은 산화 규소를 함유한 인듐 주석 산화물, 산화 아연(ZnO) 등)과의 적층을 사용하는 것이 좋다.
더구나, 씰재(405)를 사용하여 밀봉기판(404)을 소자기판(410)과 부착함으로써, 소자기판(410), 밀봉기판(404) 및 씰재(405)로 둘러싸인 공간(407)에 발광소자(418)가 설치된다. 이때, 공간(407)에는 충전재가 충전되어 있고, 공간(407)은 불활성 기체(예를 들어, 질소나 아르곤 등) 또는 씰재(405)로 충전되는 경우도 있다.
씰재(405)에는 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉기판(404)의 재료로서, 유리 기판이나 석영 기판, 유리섬유 감화 플라스틱(FRP), 폴리비닐플로라이드(PVF), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어진 플라스틱 기판을 사용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제작된 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 높은 발광 효율을 갖는 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하면, 발광 효율이 높은 발광소자를 얻을 수 있다.
본 발명의 안트라센 유도체는 매우 큰 밴드갭을 갖기 때문에, 색순도가 높은 청색의 발광을 얻을 수 있는 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 높은 발광 효율을 갖는 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하면, 저소비 전력의 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 색순도가 높은 청색 발광이 가능한 발명의 안트라센 유도체를 사용하면, 색 재현성이 우수한 발광장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치에 대해 설명하였다. 본 발명은 패시브 매트릭스형의 발광장치에 적용해도 된다. 도 5a 및 도 5b에는 본 발명을 적용해서 제작한 패시브 매트릭스형의 발광장치가 도시되어 있다. 도 5a는, 발광장치를 나타낸 사시도이고, 도 5b는 도 5a를 X-Y선에서 절단한 단면도이다. 도 5a 및 도 5b에 있어서, 기판(951) 위에는 전극 952와 전극 956 사이에 유기 화합물을 포함하는 층(955)이 설치되어 있다. 전극 952의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 설치되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은, 기판면을 향함에 따라, 양 측벽들 사이의 간격이 점차 좁아지도록 하는 경사를 갖는다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단부면은 사다리꼴 형상이며, 저변(절연층(953)의 표면과 대향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 상부 변(절연층(953)의 표면과 대향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다도 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 설치함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다. 패시브 매트릭스형의 발광장치에 있어서도, 본 발명의 발광소자를 포함하면, 저소비 전력으로 구동할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 실시형태 7에서 설명한 발광장치를 각각 포함하는 본 발명의 전자기기에 대해 설명한다. 본 발명의 전자기기는, 실시형태 1에서 설명한 안트라센 유도체를 포함하여, 소비 전력이 저감된 표시부를 갖는다.
본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 제작된 발광소자를 갖는 전자기기로서, 텔레비전, 비디오 카메라 및 디지털 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 마운트 디스플레이), 네비게이션 시스템, 음향재생장치(예를 들면, 카 오디오 및 오디오 시스템), 컴퓨터, 게임 기기, 휴대 정보단말(예를 들면, 모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 및 전자서적 리더 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생장치(디지털 다기능 디스크(DVD) 등의 기록매체를 재생할 수 있으며, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이들 전자기기의 구체적인 예를 도 6a 내지 도 6d에 나타낸다.
도 6a는 본 발명에 따른 텔레비젼 장치로서, 샤시(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비젼 장치에 있어서, 표시부(9103)는, 실시형태 2∼실시형태 6에서 설명한 것과 유사한 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 해당 발광소자는 발광 효율이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 표시부(9103)가 유사한 특징을 갖는 발광소자를 갖기 때문에, 이 텔레비젼 장치는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 텔레비젼 장치에 있어서 전원회로를 대폭 삭감 혹은 축소할 수 있으므로, 샤시(9101)와 지지대(9102)의 소형 경량화를 꾀하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 텔레비젼 장치는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 그것에 의해 주거환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는 색순도가 높은 발광이 가능하기 때문에, 색 재현성이 우수한 표시부를 갖는 텔레비젼 장치를 얻을 수 있다.
도 6b는 본 발명에 따른 컴퓨터로서, 본체(9201), 샤시(9202), 표시부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에 있어서, 표시부(9203)는, 실시형태 2∼실시형태 6에서 설명한 것과 유사한 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 해당 발광소자는 발광 효율이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 표시부(9203)가 유사한 특징을 갖는 발광소자를 갖기 때문에, 이 컴퓨터는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에 있어서 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9201)와 샤시(9202)의 소형 경량화를 꾀하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 컴퓨터에 있어서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는 색순도가 높은 발광이 가능하기 때문에, 색 재현성이 우수한 표시부를 갖는 컴퓨터를 얻을 수 있다.
도 6c는 본 발명에 따른 휴대전화로서, 본체(9401), 샤시(9402), 표시부(9403), 음성입력부(9404), 음성출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에 있어서, 표시부(9403)는, 실시형태 2∼실시형태 6에서 설명한 것과 유사한 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 해당 발광소자는 발광 효율이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 표시부(9403)는 유사한 특징을 갖는 발광소자를 갖기 때문에, 이 휴대전화는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에 있어서 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9401)와 샤시(9402)의 소형 경량화를 꾀하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 휴대전화에 있어서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는 색순도가 높은 발광이 가능하기 때문에, 색 재현성이 우수한 표시부를 갖는 휴대전화를 얻을 수 있다.
도 6d는 본 발명에 따른 카메라이며, 본체(9501), 표시부(9502), 샤시(9503), 외부 접속 포트(9504), 리모트 콘트롤 수신부(9505), 수상부(9506), 배터리(9507), 음성입력부(9508), 조작 키(9509), 접안부(9510) 등을 포함한다. 이 카메라에 있어서, 표시부(9502)는, 실시형태 2∼실시형태 6에서 설명한 것과 유사한 발광소자를 매트릭스 모양으로 배열해서 구성되어 있다. 해당 발광소자는 발광 효율이 높다고 하는 특징을 갖고 있다. 표시부(9502)가 유사한 특징을 갖는 발광소자를 갖기 때문에, 이 카메라는 저소비 전력화가 도모되고 있다. 이러한 특징에 의해, 카메라에 있어서 전원회로를 대폭 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9501)의 소형 경량화를 꾀하는 것이 가능하다. 본 발명에 따른 카메라에 있어서는, 저소비 전력, 고화질 및 소형 경량화가 도모되고 있으므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 실시형태 1에서 설명한 안트라센 유도체를 사용한 발광소자는 색순도가 높은 발광이 가능하기 때문에, 색 재현성이 우수한 표시부를 갖는 카메라를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극히 넓어, 이 발광장치를 모든 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명의 안트라센 유도체를 사용함으로써, 발광 효율이 높은 표시부를 갖는 전자기기를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 색 재현성이 우수한 표시를 갖는 전자기기를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는, 조명 장치로서 사용할 수도 있다. 본 발명의 발광소자를 조명 장치로서 사용하는 일 태양을 도 7을 사용하여 설명한다.
도 7은, 본 발명의 발광장치를 백라이트로서 사용한 액정표시장치의 일례이다. 도 7에 나타낸 액정표시장치는, 샤시(901), 액정층(902), 백라이트(903), 샤시(904)를 갖는다. 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백라이트(903)로서, 본 발명의 발광장치가 사용되고, 단자(906)를 거쳐 전류가 공급되고 있다.
본 발명의 발광장치를 액정표시장치의 백라이트로서 사용하면, 발광 효율이 높고 소비 전력이 저감된 백라이트를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는 면발광의 조명 장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백라이트의 대면적화가 가능해서, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다. 더구나, 본 발명의 발광장치는 초박형이고 저소비 전력이기 때문에, 표시장치의 초박형화, 저소비 전력화도 가능해진다.
도 8은, 본 발명을 적용한 발광장치를 조명 장치인 전기 스탠드로서 사용한 예이다. 도 8에 나타낸 전기 스탠드는, 샤시(2001)와 광원(2002)을 갖고, 광원(2002)으로서 본 발명의 발광장치가 이용되고 있다. 본 발명의 발광장치는 발광 효율이 높기 때문에, 전기 스탠드도 발광 효율이 높다.
도 9는, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 예다. 본 발명의 발광장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 본 발명의 발광장치를 대면적의 조명 장치로서 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광장치는, 초박형이고 저소비 전력이기 때문에, 초박형화, 저소비 전력화의 조명 장치로서 사용하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명 장치(3001)로서 사용한 방에, 도 6a에서 설명한 것 같은, 본 발명에 따른 텔레비젼 장치(3002)를 설치해서, 공공 방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 양 장치는 저소비 전력이므로, 전기요금을 걱정하지 않고, 밝은 방에서 박력이 있는 영상을 감상할 수 있다.
(실시예 1)
(합성예 1)
본 합성예에서는, 하기 구조식 (88)로 표시되는 본 발명의 안트라센 유도체인 9-페닐-3-[4-10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)의 합성법을 구체적으로 설명한다.
Figure 112016128697442-pat00087
[스텝 1: 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(약칭: PA)의 합성]
(1) 9-페닐안트라센의 합성
9-브로모안트라센 5.4g(21mmol), 페닐보론산 2.6g(21mmol), 초산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 60mg(0.2mmol), 탄산 칼륨 수용액(2.0mol/L) 10mL(20mmol), 트리스(o-토릴)포스핀(약칭: P(o-tolyl)3) 260mg(0.8mmol), 1,2-디메톡시에탄(약칭: DME) 20mL을 200mL 3구 플라스크에 넣고, 이 혼합물을 질소 분위기 하에서 80℃에서 9시간 교반하였다. 반응후, 석출한 고체를 흡인 여과로 회수하고나서, 톨루엔에 용해시켜, 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855) 및 알루미나를 통과시켜 여과를 하였다. 얻어진 여과액을 물과 포화 식염수로 세정후, 황산 마그네슘을 가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 자연 여과하고, 얻어진 액을 농축함으로써, 합성의 목적물인 9-페닐안트라센의 담갈색 고체 22g을 수율 85%로 얻었다(합성 스킴 (a-1)).
Figure 112016128697442-pat00088
(2) 9-브로모-10-페닐안트라센의 합성
상기 스텝 1(1)에서 얻어진 9-페닐안트라센 6.0g(24mmol)을 사염화탄소 80mL에 용해시켰다. 그후, 적하 깔대기를 사용하여, 브롬 3.8g(21mmol)을 사염화탄소 10mL로 용해시킨 용액을 적하하면서 이 혼합물을 교반하였다. 적하 종료후, 이 혼합물을 실온에서 1시간 더 교반하여 반응시켰다. 반응후, 반응액에 티오황산 나트륨 수용액을 첨가하고, 혼합물을 교반하였다. 그후, 유기층을 수산화 나트륨 수용액과 포화 식염수의 순서로 세정하였다. 그후, 유기층에 황산 마그네슘을 가해서, 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 자연 여과하여, 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하고, 톨루엔에 용해시켜, 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855) 및 알루미나를 통과시켜 여과를 행하였다. 얻어진 액을 농축하고, 디클로로메탄 및 헥산의 혼합 용매로 재결정함으로써, 합성의 목적물인 9-브로모-10-페닐안트라센의 담황색 고체 7.0g을 수율 89%로 얻었다(합성 스킴 (a-2)).
Figure 112016128697442-pat00089
(3) 9-요오드-10-페닐안트라센의 합성
질소 분위기에서, 상기 스텝 1(2)에서 얻어진 9-브로모-10-페닐안트라센 3.3g(10mmol)을 테트라히드로푸란(약칭: THF) 80mL에 용해시키고, 분위기의 온도를 -78℃로 냉각하였다. 그후, 적하 깔대기를 사용하여 n-부틸리튬(약칭: n-BuLi)(1.6mol/L 헥산 용액) 7.5mL(12mmol)을 적하하고, 이 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 요오드 5.0g(20mmol)을 THF 20mL에 용해시킨 용액을 혼합액에 적하하고, 이 혼합물을 -78℃에서 2시간 동안 더 교반하여 반응시켰다. 반응후, 반응액에 티오황산 나트륨 수용액을 첨가하고 혼합물을 교반하였다. 그후, 유기층을 티오황산 나트륨 수용액 및 포화 식염수의 순서로 세정하였다. 그후, 유기층에 황산 마그네슘을 가해서 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여, 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 에탄올로 재결정함으로써, 합성의 목적물인 9-요오드-10-페닐안트라센의 담황색 고체 3.1g을 수율 83%로 얻었다(합성 스킴 (a-3)).
Figure 112016128697442-pat00090
(4) 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(약칭: PA)의 합성
상기 스텝 1(3)에서 얻어진 9-요오드-10-페닐안트라센 1.0g(2.6mmol), p-브로모페닐보론산 540mg(2.7mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 46mg(30μmol), 2.0mol/L 탄산 칼륨 수용액 3.0mL(6.0mmol), 톨루엔 10mL를 혼합하고, 이 혼합물을 80℃에서 9시간 교반하였다. 반응후, 톨루엔을 가하고나서 혼합물을 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855), 알루미나를 통과시켜 여과를 하였다. 얻어진 여과액을 물 및 포화 식염수로 세정후, 황산 마그네슘을 가하여 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여, 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 클로로포름 및 헥산의 혼합 용액으로 재결정함으로써, 합성의 목적물인 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센(약칭: PA)의 담갈색 고체 560mg을 수율 45%로 얻었다(합성 스킴 (a-4)).
Figure 112016128697442-pat00091
[스텝 2: 4-(10-페닐-9-안트릴)페닐보론산의 합성]
500mL 3구 플라스크에서, 상기 스텝 1(1)∼1(4)에서 얻어진 9-(4-브로모페닐)-10-페닐안트라센 20g(49mmol), 테트라히드로푸란(약칭: THF) 300mL을 질소 분위기하에서 -78℃에서 교반하였다. 그후, n-부틸리튬(1.6mol/L 헥산 용액) 34mL(54mmol)을 적하하고, 이 혼합물을 같은 온도에서 2시간 교반하였다. 그 후에, 여기에 붕산 트리메틸 13mL(110mmol)을 가하고, 혼합물을 실온에서 24시간 교반하였다. 반응 종료후, 여기에 1.0mol/L 염산 200mL을 가하고, 혼합물을 실온에서 1시간 교반하였다. 그후, 이 혼합물의 유기층을 물로 세정하여, 유기층과 물층으로 나누고, 얻어진 물층을 초산 에틸로 더 추출하였다. 이 추출 용액을 유기층과 혼합하여 포화 식염수로 세정후, 황산 마그네슘을 가해 수분을 제거하였다. 그후, 이것을 흡인 여과하여, 여과액을 얻었다. 얻어진 여과액을 농축해서 잔류물을 얻었다. 얻어진 잔류물을 클로로포름과 헥산의 혼합 용액으로 재결정함으로써, 합성의 목적물인 4-(10-페닐-9-안트릴)페닐보론산의 백색 분말형 고체 15g을 수율 84%로 얻었다(합성 스킴 (a-5)).
Figure 112016128697442-pat00092
[스텝 3: 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸의 합성]
1000mL 삼각 플라스크에, 9-페닐카바졸을 24g(100mmol), N-브로모숙신이미드를 18g(100mmol), 톨루엔 450mL, 초산 에틸 200mL을 가하고, 혼합물을 실온에서 45시간 교반하였다. 이 현탁액을 물로 세정한 후, 황산 마그네슘을 가해서 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하여 여과액을 얻었다. 얻어진 액을 농축 및 건조시킴으로써, 카라멜 형태의 합성의 목적물인 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸 32g을 수율 99%로 얻었다(합성 스킴 (a-6)).
Figure 112016128697442-pat00093
[스텝 4: 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA)의 합성]
100mL 3구 플라스크에서, 상기 스텝 2에서 얻어진 4-(10-페닐-9-안트릴)페닐보론산 2.6g(7.0mmol), 상기 스텝 3에서 얻어진 3-브로모-9-페닐-9H-카바졸 2.3g(7.0mmol), 초산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 2.0mg(10㎛ol), 트리스(o-토릴)포스핀(약칭: P(o-tolyl)3) 6.0mg(20㎛ol), 탄산 칼륨 수용액(2mol/L) 5mL(10mmol), 1,2-디메톡시에탄(약칭: DME) 20mL를 질소 분위기에서 90℃에서 6.5시간 가열하면서 교반을 행하였다. 그후, 이 현탁액을 실온까지 냉각한 후, 톨루엔 200mL을 가하면서, 혼합물을 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나, 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)을 통과하여 여과를 행하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 이것에 아세톤과 메탄올을 첨가해서 초음파를 건 후, 재결정을 행하였다. 이에 따라, 합성의 목적물인, 담황색 분말의 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(PCzPA) 3.8을 수율 95%로 얻었다(합성 스킴 (a-7))
Figure 112016128697442-pat00094
(합성예 2)
본 합성예에서는, 합성예 1과는 다른, 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(PCzPA)의 합성법을 구체적으로 설명한다.
[스텝 1: 9-페닐-9H-카바졸-3-보론산의 합성]
500mL 3구 플라스크에서, 합성예 1에서 기재한 스텝 3에서 얻어진 3-브로모-9-페닐카바졸 29g(90mmol), 테트라히드로푸란(약칭: THF) 200mL을 -78℃에서 교반하여 용액으로 하였다. 그후, 여기에 n-부틸리튬(1.6mol/L 헥산 용액)을 110ml(69mmol) 적하하고, 혼합물을 같은 온도에서 2시간 교반하였다. 더구나, 여기에 붕산 트리메틸을 13mL(140mmoL)을 가하고, 혼합물을 실온에서 24시간 교반하였다. 반응 종료후, 여기에 1.0mol/L 염산 200mL을 가하고, 혼합물을 실온에서 1시간 교반하였다. 이 혼합물을 물, 수산화 나트륨 수용액, 물의 순서로 세정하고, 황산 마그네슘을 가해서 수분을 제거하였다. 이 현탁액을 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하였다. 그후, 클로로포름과 헥산을 가하고, 초음파를 건 후, 재결정을 행하였다. 이에 따라, 합성의 목적물인, 백색 분말의 9-페닐-9H-카바졸-3-보론산 21g을 수율 80%로 얻었다(합성 스킴 (b-1)).
Figure 112016128697442-pat00095
[스텝 2: 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(PCzPA)의 합성]
200mL 3구 플라스크에서, 합성예 1에서 설명한 스텝 1(1)∼(4)에서 얻어진 9-(4-브로모 페닐)-10-페닐안트라센(약칭:PA) 1.9g(4.7mmol), 합성예 2에서 설명한 스텝 1에서 얻어진 9-페닐-9H-카바졸-3-보론산 1.4g(4.7mmol), 초산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 5.6mg(25㎛ol), 트리스(o-토릴)포스핀(약칭: P(o-tolyl)3) 52mg(170㎛ol), 탄산 칼륨 수용액(2.0mol/L) 7mL(15mmol), 1,2-디메톡시에탄(DME) 40mL를 질소 분위기에서 90℃에서 7시간 가열하면서 교반을 행하였다. 그후, 이 현탁액을 실온까지 냉각한 후, 혼합물을 여과해서 여과물을 얻었다. 이 얻어진 여과물을 따뜻한 톨루엔 50mL에 용해시킨 후, 톨루엔 400mL을 가하면서, 혼합물을 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 알루미나, 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과해 여과를 행하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 이것에 헥산을 첨가하고, 초음파를 건 후, 재결정을 행하였다. 이에 따라, 합성의 목적물인, 담황색 분말의 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(PCzPA) 2.0g을 수율 75%로 얻었다(합성 스킴 (b-2)).
Figure 112016128697442-pat00096
합성예 1에 기재된 스텝 4 및 합성예 2에 기재된 스텝 2에서 얻어진 고체의 1H NMR를 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 1H NMR 차트를 도 10a 및 도 10b에 나타낸다. 이때, 도 10b는, 도 10a에 있어서의 7.0ppm∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트이다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) : δ(ppm)=7.32-7.98(m, 27H), 8.25(d, J=7.8Hz, 1H), 8.55(d, J=1.5Hz, 1H).
더구나, PCzPA의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 자외 가시 분광광도계((주)JASCO제 V-550DS)를 사용하고, 톨루엔 용액을 사용하여, 실온에서 측정을 행하였다. 또한, PCzPA의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 형광광도계((주)하마마쓰포토닉스제 FS920)를 사용하고, 톨루엔 용액을 사용하여, 실온에서 측정을 행하였다. 측정 결과를 도 11에 나타낸다. 또한, 증착법으로 성막한 PCzPA 박막을 유사하게 측정하였다. 측정 결과를 도 12에 나타낸다. 도 11 및 도 12에 있어서, 횡축은 파장(nm)을 나타내고, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다.
도 11 및 도 12에서, PCzPA로부터의 발광은, 박막 상태에 있어서 448nm에 피크를 갖고, 톨루엔 용액 중에 있어서 440nm에 피크를 갖는 것을 알 수 있다. 따라서, PCzPA는, 특히 청색계의 발광을 나타내는 발광 물질에도 적합하다는 것을 알 수 있다.
사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해, PCzPA의 산화환원반응 특성을 측정하였다. 측정에는 전기화학 아날라이저(BAS(주)제 ALS 모델 600a)를 사용하였다. 또한, 용매와 지지 전해질로서 디메틸포름아미드(DMF) 및 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NCIO4)을 각각 사용하였으며, 10mmol/L 농도의 DMF 농도를 제공하도록 그것의 양을 조정하였다. 더구나, 1mmol/L 농도의 전해 용질을 제공하도록 PCzPA의 양을 조정하였다. 또한, 작용 전극, 보조 전극 및 참조 전극으로서, 백금 전극(BAS(주)제 PTE 백금 전극), 백금 전극(BAS(주)제 VC-3용 Pt 카운터 전극) 및 Ag/Ag+ 전극(BAS(주)제 RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 사용하였다. 이때, 0.1V/s의 주사 속도에서 100 사이클 동안 측정을 행하였다. 산화반응의 측정 결과를 도 13에 나타낸다. 환원반응 측정 결과를 도 14에 나타낸다. 도 13 및 도 14에서, 횡축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극 사이의 전류값(A)을 나타낸다.
도 13에서, PCzPA의 산화 전위는 (Ag/Ag+ 전극에 대해) 0.88V이었다. 도 14에서, PCzPA의 환원 전위는 (Ag/Ag+ 전극에 대해) -2.24v이었다. 100 사이클의 주사 측정을 통해, CV 곡선에 산화 피크 및 환원 피크가 명확하게 관측되었다. 따라서, 본 발명의 안트라센 유도체는 산화환원반응의 가역성이 우수한 물질인 것을 알 수 있었다.
(합성예 3)
본 합성예에서는, 하기 구조식 (98)로 표시되는 본 발명의 안트라센 유도체인 3,3'-(2-tert-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzBPA)의 합성법을 구체적으로 설명한다.
Figure 112016128697442-pat00097
[스텝 1: 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센(약칭: BPA)의 합성]
(1) 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디히드록시-9,10-디히드로안트라센의 합성
질소 기류하에서, 1,4-디브로모벤젠(5.0g)의 탈수 에테르 용액(200mL)에 -78℃에서 1.6mol/L의 부틸 리튬 헥산 용액(13mL)을 적하하였다. 적하 종료후, 같은 온도에서 혼합물을 1시간 교반하였다. 그후, 혼합물에 -78℃에서 2-tert-부틸안트라퀴논 2.8g(11mmol)의 탈수 에테르 용액(40mL)을 적하하였다. 그후, 반응 용액을 천천히 실온까지 승온하였다. 그후, 용액을 24시간 실온에서 교반한 후, 물을 가해, 초산 에틸로 추출하였다. 그후, 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘에서 건조하여, 여과, 농축하였다. 얻어진 잔류물을 실리카겔 크로마토그래피(전개 용매, 헥산-초산 에틸)에 의해 정제함으로써, 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디히드록시-9,10-디히드로안트라센을 5.5g을 수율 90%로 얻었다(합성 스킴 (c-1)).
Figure 112016128697442-pat00098
합성예 3에 기재된 상기 스텝 1(1)에서 얻어진 고체를 1H NMR에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) : δ(ppm)=1.31(s, 9H), 2.81(s, 1H), 2.86(s, 1H), 6.82-6.86(m, 4H), 7.13-7.16(m, 4H), 7.36-7.43(m, 3H), 7.53-7.70(m, 4H).
(2) 9,10-비스(4-브로모 페닐)-2-tert-부틸안트라센(약칭: BPA)의 합성
합성예 3에 기재된 스텝 1(1)에서 얻어진 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디히드록시-9,10-디히드로안트라센 987mg(1.6mmol), 요오드화 칼륨 3.664mg(4.0mmol), 포스핀산 나트륨 1 수화물을 1.48g(14mmol)을, 빙초산 12ml으로 현탁하였다. 그후, 혼합물을 2시간 동안 가열하면서 환류하여 교반하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각한 후, 생긴 석출물을 여과한 후, 얻어진 고체를 메탄올 약 50ml로 세정하였다. 얻어진 고체를 건조시킴으로써, 담황색 분말의 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센(약칭: BPA) 700mg을 82%의 수율로 얻었다(합성 스킴 (c-2)).
Figure 112016128697442-pat00099
합성예 3에 기재된 상기 스텝 1(2)에서 얻어진 고체를 1H NMR와 13C NMR에 의해 측정하였다. 이하에 측정데이터를 나타낸다.
1H NMR(300MHz, CDCl3): δ(ppm)=1.28(s, 9H), 7.25-7.37(m, 6H), 7.44-7.48(m, 1H) 7.56-7.65(m, 4H), 7.71-7.76(m, 4H). 13C NMR(74MHz, CDCl3) : δ(ppm)=30.8, 35.0, 120.8, 121.7, 121.7, 124.9, 125.0, 125.2, 126.4, 126.6, 126.6, 128.3, 129.4, 129.7, 129.9, 131.6, 131.6, 133.0, 133.0, 135.5, 135.7, 138.0, 138.1, 147.8.
[스텝 2: 3,3'-(2-tert-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzBPA)의 합성]
200mL 3구 플라스크에서, 합성예 3에 기재된 스텝 1(1)∼(2)에서 얻어진 9,10-디(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센(약칭: BPA) 1.6g(3.0mmol), 합성예 2에 기재된 스텝 1(1)에서 얻어진 9-페닐-9H-카바졸-3-보론산 1.7g(6.0mmol), 초산 팔라듐(II)(약칭: Pd(OAc)2) 13mg(60㎛ol), 트리스(o-토릴)포스핀(약칭: P(o-tolyl)3) 36mg(120㎛ol), 탄산 칼륨 수용액(2.0mol/L) 5mL(10mmol), 톨루엔 20mL, 에탄올 5ml를 질소 분위기 하에서 90℃에서 가열하면서 5.5시간 동안 교반을 행하였다. 그후, 이 현탁액을 실온까지 냉각한 후, 톨루엔 200mL을 가하면서 혼합물을 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호:540-00135), 실리카겔, 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통과하여 여과를 행하였다. 얻어진 여과액을 물로 세정하고, 황산 마그네슘을 가해서 수분을 제거하였다. 이 현탁액을, 플로리실(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 540-00135), 실리카겔, 알루미나, 셀라이트(와코순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하였다. 그후, 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔:헥산=1:1)를 사용하여, 이 합성의 목적물을 분취하였다. 분취된 목적물에 초산 에틸, 메탄올을 첨가하고, 초음파를 가하여, 재결정을 행하였다. 이에 따라, 합성의 목적물인, 담황색 분말의 3,3'-(2-tert-부틸안트라센-9,10-디일디-4,1-페닐렌)비스(9-페닐-9H-카바졸)(약칭: PCzBPA) 1.8을 수율 67%로 얻었다(합성 스킴 (c-3)).
Figure 112016128697442-pat00100
합성예 3에 기재된 스텝 3에서 얻어진 고체를 1H NMR에 의해 측정하였다. 이하에 측정 데이터를 나타낸다. 또한, 1H NMR 차트를 도 15a 및 도 15에 나타낸다. 이때, 도 15b는, 도 15a에 있어서의 7.0∼8.5ppm의 범위를 확대해서 나타낸 차트이다.
1H NMR(300MHz, CDCl3) : δ(ppm)=1.31(s, 9H), 7.32-7.90(m, 31H), 7.99(t, J=7.8, 4H), 8.25-8.29(m, 2H), 8.57(d, J=8.1, 2H).
다음에, PCzBPA의 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 이 측정은 자외가시 분광광도계((주)JASCO사제 V-550DS)를 사용하고, 톨루엔 용액을 사용하여, 실온에서 행하였다. 또한, PCzBPA의 발광 스펙트럼을 측정하였다. 이 측정은 형광광도계((주)하마마쓰포토닉스제 FA920)를 사용하고, 톨루엔 용액을 사용하여, 실온에서 행하였다. 측정 결과를 도 16에 나타낸다. 또한, 증착법으로 성막한, PCzBPA의 박막을 유사하게 측정하였다. 측정 결과를 도 17에 나타낸다. 도 16 및 도 17에 있어서, 횡축은 파장(nm)을 나타내고, 종축은 흡수 강도 및 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다.
도 16 및 도 17에서, PCzBPA로부터의 발광은 박막 상태에 있어서 457nm에서 피크를 갖고, 톨루엔 용액 중에 있어서 445nm에서 피크를 갖는다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 PCzBPA는, 특히 청색계의 발광을 나타내는 발광 물질에도 적합하다는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, PCzPA를 발광층의 발광 재료로서 사용한 발광소자의 제작 방법과 그것의 특성에 대해 도 18을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기 화합물의 화학식은 이하에 나타낸다.
Figure 112016128697442-pat00101
(발광소자 1)
우선, 유리 기판(2100)에 산화 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2101)을 형성하였다. 이때, 제1전극(2101)의 두께는 110nm로 설정하고, 이 전극의 면적은 2mm×2mm로 설정하였다.
다음에, 제1 전극이 형성된 기판의 면이 아래쪽을 향하도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공증착장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정한 후, 10-4Pa 정도가 될 때까지 감합하였다. 그후, 제1 전극(2101) 위에, 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화 몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합 재료를 포함하는 층(2102)을 형성하였다. 이 층(2102)의 막두께는 50nm로 설정하고, NPB과 산화 몰리브덴의 중량비는 4:1(=NPB: 산화 몰리브덴)이 되도록 조절하였다. 이때, 공증착법이란, 한개의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 복합재료를 포함하는 층(2102) 위로 NPB을 10nm의 막두께가 되도록 성막함으로써, 정공수송층(2103)을 형성하였다.
더구나, 실시예 1의 합성예 1에서 합성한 본 발명의 안트라센 유도체인 PCzPA를 증착함으로써, 정공수송층(2103) 위에 40nm의 막두께의 발광층(2111)을 형성하였다.
그후에, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 발광층(2111) 위에 트리스(8-퀴놀리노라토)알루미늄(Alq)을 10nm의 막두께가 되도록 성막하여, 전자수송층(2104)을 형성하였다.
더구나, 전자수송층(2104) 위에 Alq와 리튬을 막두께 10nm이 되도록 공증착함으로써, 전자주입층(2105)을 형성하였다. 여기에서, Alq와 Li의 중량비는 1:0.01(=Alq:Li)이 되도록 조절하였다.
최후에, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자주입층(2105) 위에 알루미늄을 200nm의 막두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2106)을 형성하였다. 이에 따라, 발광소자 1을 형성하였다.
발광소자 1의 전류밀도-휘도 특성을 도 19에 나타낸다. 발광소자 1의 전압-휘도 특성을 도 20에 나타낸다. 발광소자 1의 휘도-전류효율 특성을 도 21에 나타낸다. 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 22에 나타낸다. 도 22에서, 본 발명의 안트라센 유도체인 PCzPA에 유래하는 발광이 얻어진 것을 알 수 있었다. 또한, 발광소자 1의 CIE 색도 좌표는 1000cd/m2의 휘도에서 (x, y)=(0.15, 0.12)로서, 매우 색순도가 좋은 청색 발광이 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 도 21에서, 휘도 1000cd/m2에 있어서의 전류효율은 1.6cd/A로서, 발광소자 1이 효율적으로 발광하고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 20에서, 발광 개시 전압이 4V 미만으로, 구동전압이 낮다는 것을 알 수 있다. 이때, 상기 CIE 색도 좌표의 수치는, 휘도계(탑콘사제, 색채휘도계 BM-5A)를 사용해서 실측한 것이며, 이 이후의 다른 CIE 색도 좌표의 수에 대해서도 마찬가지이다.
따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 발광소자에 바람직하게 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 3)
본 실시예에서는, PCzPA를 발광층의 호스트 재료로서 사용한 발광소자의 제작방법과 그 특성에 대해 도 18을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기재료의 화학식은 이하에 나타낸다.
Figure 112016128697442-pat00102
(발광소자 2)
본 발광소자 2는, 실시예 2에서 설명한 발광소자 2의 발광층(2111)에 있어서의 PCzPA 대신에 PCzPA와 4-(9H-카바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(YGAPA)을 공증착하고, 정공수송층(2103) 위에 40nm의 막두께의 발광층(2111)을 형성한 것 이외는, 실시예 2에서 설명한 발광소자 2와 유사하게 제작하였다. 이때, PCzPA와 YGAPA의 중량비는 1:0.04(=PCzPA:YGAPA)가 되도록 조절하였다.
발광소자 2의 전류밀도-휘도 특성을 도 23에 나타낸다. 발광소자 2의 전압-휘도 특성을 도 24에 나타낸다. 발광소자 2의 휘도-전류효율 특성을 도 25에 나타낸다. 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 26에 나타낸다. 도 26에서, YGAPA에 유래하는 발광이 얻어진 것을 알 수 있었다. 또한, 발광소자 2의 CIE 색도 좌표는 1000cd/m2의 휘도에서 (x, y)=(0.16, 0.16)으로서, 매우 색순도가 좋은 청색 발광이 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 도 25에서, 휘도 1000cd/m2에 있어서의 전류효율은 2.2cd/A로서, 발광소자 2가 효율적으로 발광하고 있다는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 24에서, 발광 개시 전압이 4V 미만으로, 구동전압이 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 발광층의 호스트 재료로서, 특히, 청색의 발광을 나타내는 도펀트의 호스트 재료로서 바람직하게 사용할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
(발광소자 3)
본 발광소자 3은, 실시예 2에서 설명한 발광소자 1의 발광층(2111)에 있어서의 PCzPA 대신에, PCzPA와 4,4'-비스{N-[4-(카바졸)-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGA2S)을 공증착하고, 정공수송층(2103) 위에 30nm의 막두께의 발광층(2111)을 형성하고, 전자주입층(2105)이 20nm의 두께를 갖도록 Alq와 리튬을 공증착한 것 이외는, 실시예 2에서 설명한 발광소자 1과 유사하게 형성하였다. PCzPA와 YGA2S의 중량비는 1:0.05(=PCzPA:YGA2S)가 되도록 조절하였다.
발광소자 3의 전류밀도-휘도 특성을 도 27에 나타낸다. 발광소자 3의 전압-휘도 특성을 도 28에 나타낸다. 발광소자 3의 휘도-전류효율 특성을 도 29에 나타낸다. 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 30에 나타낸다. 도 30에서, YGA2S에 유래하는 발광을 얻어진 것을 알 수 있었다. 또한, 발광소자 3의 CIE 색도 좌표는 1000cd/m2의 휘도에서 (x, y)=(0.18, 0.20)으로서, 매우 색순도가 좋은 청색 발광이 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 도 29에서, 휘도 1000cd/m2에 있어서의 전류효율은 5.1cd/A로서, 발광소자 3이 효율적으로 발광하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 28에서, 발광 개시 전압이 4V 미만으로서, 구동전압이 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 발광층의 호스트 재료로서, 특히, 청색의 발광을 나타내는 도펀트의 호스트 재료로서 바람직하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, PCzPA를 발광층의 호스트 재료로서 사용한 2층 구조의 발광소자의 제조방법과 그 특성에 대해 도 31을 사용하여 설명한다. 본 실시예에서 사용한 유기재료의 화학식은 이하에 나타낸다.
Figure 112016128697442-pat00103
(발광소자 4)
우선, 유리 기판(3100)에 산화 규소를 포함하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(3101)을 형성하였다. 이때, 제 1 전극(3101)의 무께는 110nm로 설정하고, 전극 면적은 2mm×2mm로 설정하였다.
다음에, 제1 전극이 형성된 기판의 면이 아래쪽을 향하도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공증착장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정한 후, 10-4Pa 정도가 될 때까지 갑압하였다. 그후, 제1 전극(3101) 위에, 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 4.4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화 몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물의 복합재료를 포함하는 층(3102)을 형성하였다. 이 층(3102)의 두께는 50nm로 설정하고, NPB과 산화 몰리브덴(VI)의 중량비를 4:1(=NPB:산화 몰리브덴)이 되도록 조절하였다.
다음에, 저항가열을 사용한 증착법에 의해, 복합재료를 포함하는 층(3102) 위에 NPB을 10nm의 막두께가 되도록 성막함으로써, 정공수송층(3103)을 형성하였다.
더구나, 9,10-디페닐 안트라센(DPAnth)과 4,4'-비스{N-[4-(카바졸)-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGA2S)을 공증착함으로써, 정공수송층(3103) 위에 30nm의 막두께의 제1층(3111)을 형성하였다. DPAnth와 YGA2S의 중량비는 1:0.1(=DPAnth:YGA2S)이 되도록 조절하였다.
더구나, PCzPA와 4,4'-비스{N-[4-(카바졸)-9-일)페닐]-N-페닐아미노}스틸벤(YGA2S)을 공증착함으로써, 제1층(3111) 위에 30nm의 막두께의 제2층(3112)을 형성하였다. PCzPA와 YGA2S의 중량비는 1:0.05(=PCzPA:YGA2S)가 되도록 조절하였다.
그후에, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 제2층(3112) 위에 Alq를 10nm의 막두께가 되도록 성막함으로써, 전자수송층(3104)을 형성하였다.
더구나, 전자수송층(3104) 위에 Alq와 리튬을 막두께 20nm이 되도록 공증착함으로써, 전자주입층(3105)을 형성하였다. Alq와 Li의 중량비는 1:0.01(=Alq:리튬)이 되도록 조절하였다.
최후에, 저항가열에 의한 증착법을 사용하여, 전자주입층(3105) 위에 알루미늄을 200nm의 막두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(3106)을 형성하였다. 이에 따라, 발광소자 4를 형성하였다.
발광소자 4의 전류밀도-휘도 특성을 도 32에 나타낸다. 발광소자 4의 전압-휘도 특성을 도 33에 나타낸다. 발광소자 4의 휘도-전류효율 특성을 도 34에 나타낸다. 1mA의 전류를 흘려보냈을 때의 발광 스펙트럼을 도 35에 나타낸다. 도 35에서, YGA2S에 유래하는 발광을 얻어진 것을 알 수 있었다. 또한, 발광소자 4의 CIE 색도 좌표는 1000cd/m2의 휘도에서 (x, y)=(0.18, 0.17)로서, 매우 색순도가 좋은 청색 발광이 얻어질 수 있다는 것을 알 수 있었다. 도 34에서, 휘도 1000cd/m2에 있어서의 전류효율은 3.3cd/A로서, 발광소자 4가 효율적으로 발광하고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 33에서, 발광 개시 전압이 4V 미만으로서, 구동전압이 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 안트라센 유도체를 발광층의 호스트 재료로서, 특히, 청색의 발광을 나타내는 도펀트의 호스트 재료로서 바람직하게 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다.
이상으로부터, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용해서 발광소자를 제작함으로써, 발광 효율이 좋고, 색순도가 좋은 청색 발광이 가능한 발광소자, 발광장치 및 전자기기가 얻어진다는 것을 알 수 있었다.
본 출원은, 참조를 위해 전체내용이 본 발명에 원용되는, 2007년 12월 21일자 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 제 2007-330688에 근거한다.
100 기판, 101 제1 전극, 102 유기 화합물을 포함하는 층, 103 제2 전극, 111 정공주입층, 112 정공수송층, 113 발광층, 114 전자수송층, 115 전자주입층, 121 제1층, 122 제2층, 401 구동회로(소스측 구동회로), 402 화소부, 403 구동회로(게이트측 구동회로), 404 밀봉기판, 405 씰재, 407 공간, 408 배선, 409 플렉시블 프린트 서킷(FPC), 410 소자기판, 411 스위칭용 TFT, 412 전류제어용 TFT, 413 제1 전극, 414 절연물, 416 유기 화합물을 포함하는 층, 417 제2 전극, 418 발광소자, 423 n채널형 TFT, 424 p채널형 TFT, 501 제1 전극, 502 제2 전극, 511 제1 발광 유닛, 512 제2 발광 유닛, 513 전하발생층, 901 샤시, 902 액정층, 903 백라이트, 904 샤시, 905 드라이버 IC, 906 단자, 951 기판, 952 전극, 953 절연층, 954 격벽층, 955 유기 화합물을 포함하는 층, 956 전극, 2001 샤시, 2002 광원, 2100 유리 기판, 2101 제1 전극, 2102 복합재료를 포함하는 층, 2103 정공수송층, 2104 전자수송층, 2105 전자주입층, 2106 제2 전극, 2111 발광층, 3001 조명 장치, 3002 텔레비젼 장치, 3100 유리 기판, 3101 제1 전극, 3102 복합재료를 포함하는 층, 3103 정공수송층, 3104 전자수송층, 3105 전자주입층, 3106 제2 전극, 3111 제1층, 3112 제2층, 9101 샤시, 9102 지지대, 9103 표시부, 9104 스피커부, 9105 비디오 입력 단자, 9201 본체, 9202 샤시, 9203 표시부, 9204 키보드, 9205 외부 접속 포트, 9206 포인팅 디바이스, 9401 본체, 9402 샤시, 9403 표시부, 9404 음성입력부, 9405 음성출력부, 9406 조작 키, 9407 외부 접속 포트, 9408 안테나, 9501 본체, 9502 표시부, 9503 샤시, 9504 외부 접속 포트, 9505 리모트 콘트롤 수신부, 9506 수상부, 9507 배터리, 9508 음성입력부, 9509 조작 키, 9510 접안부

Claims (17)

  1. 하기 일반식 (101)로 표시되는 안트라센 유도체를 포함하는 발광소자:
    Figure 112016128697442-pat00104
    .
  2. 하기 일반식 (101)로 표시되는 안트라센 유도체, 및 발광 재료를 포함하는 발광층을 포함하는, 발광소자:
    Figure 112016128697442-pat00105
    .
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 발광소자; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 발광 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 따른 발광소자를 구비한 표시부; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 전자기기.
  5. 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치한 제1 발광층 및 제2 발광층을 포함하는 발광소자로서,
    상기 제1 발광층은 하기 일반식 (101)로 표시되는, 안트라센 유도체 및 제1 형광 유기 화합물을 포함하고:
    Figure 112017045896396-pat00106
    ,
    상기 제2 발광층은 제2 형광 유기 화합물 및 전자수송성의 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제1 형광 유기 화합물과 상기 제2 형광 유기 화합물은 서로 다르거나 서로 동일한 것인, 발광소자.
  6. 제5항에 있어서, 상기 안트라센 유도체 및 상기 전자수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.3eV 이하인, 발광소자.
  7. 제5항에 있어서, 상기 안트라센 유도체 및 상기 전자수송성의 유기 화합물의 HOMO 준위의 차이가 0.1eV 이하인, 발광소자.
  8. 제5항에 있어서, 상기 안트라센 유도체 및 상기 전자수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.3eV 이하인, 발광소자.
  9. 제5항에 있어서, 상기 안트라센 유도체 및 상기 전자수송성의 유기 화합물의 LUMO 준위의 차이가 0.1eV 이하인, 발광소자.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 양극 및 음극이고,
    상기 제2 발광층보다도 상기 제1 발광층이 상기 제1 전극과 가까운, 발광소자.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1 형광 유기 화합물 및 상기 제2 형광 유기 화합물이 서로 동일한 것인, 발광소자.
  12. 제5항에 따른 발광소자; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 발광 장치.
  13. 제5항에 따른 발광소자를 구비한 표시부; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 전자기기.
  14. 제1 전극 및 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 위치한 제1 발광층 및 제2 발광층을 포함하는 발광소자로서,
    상기 제1 발광층은 제1 형광 유기 화합물 및 정공수송성의 유기 화합물을 포함하고,
    상기 제2 발광층은 하기 일반식 (101)로 표시되는, 안트라센 유도체 및 제2 형광 유기 화합물을 포함하고:
    Figure 112017045896396-pat00107
    ,
    상기 제1 형광 유기 화합물과 상기 제2 형광 유기 화합물은 서로 다르거나 서로 동일한 것인, 발광소자.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 각각 양극 및 음극이고,
    상기 제2 발광층보다도 상기 제1 발광층이 상기 제1 전극과 가까운, 발광소자.
  16. 제14항에 따른 발광소자; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 발광 장치.
  17. 제14항에 따른 발광소자를 구비한 표시부; 및
    상기 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 포함하는, 전자기기.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101599705B1 (ko) 2007-12-21 2016-03-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 안트라센 유도체와, 안트라센 유도체를 사용한 발광 재료, 발광소자, 발광장치 및 전자기기
JP5352304B2 (ja) * 2008-04-02 2013-11-27 株式会社半導体エネルギー研究所 アントラセン誘導体、発光材料、発光素子用材料、塗布用組成物、発光素子、及び発光装置
EP2112212B1 (en) 2008-04-24 2013-05-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anthracene derivative, light-emitting material, material for light-emitting element, composition for coating light-emitting element, light-emitting device, and electronic device
JP5501656B2 (ja) * 2008-05-16 2014-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 組成物、薄膜の作製方法、及び発光素子の作製方法
CN101747257A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 株式会社半导体能源研究所 有机化合物及使用该有机化合物的发光元件
US8748014B2 (en) 2009-11-12 2014-06-10 Hodogaya Chemical Co., Ltd. Compound having a substituted anthracene ring structure and pyridoindole ring structure, and organic electroluminescent device
US8283855B2 (en) 2010-01-11 2012-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for synthesis of anthracene derivative
EP2433929B1 (en) * 2010-09-27 2013-10-23 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device
KR102345510B1 (ko) * 2011-02-16 2021-12-31 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 발광 소자
EP2503618B1 (en) 2011-03-23 2014-01-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composite material, light-emitting element, light-emitting device, electronic device, and lighting device
CN102584678B (zh) * 2012-01-16 2012-12-26 山东盛华电子新材料有限公司 一种n-苯基-3-（4-溴苯基）咔唑的合成方法
KR102198635B1 (ko) * 2012-04-20 2021-01-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
CN103361766B (zh) * 2013-07-25 2017-03-01 黑龙江大学 互穿结构聚苯胺/碳纳米管复合纳米纤维材料制法及应用
JP6047116B2 (ja) * 2014-03-28 2016-12-21 出光興産株式会社 新規なアントラセン化合物及びこれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
US20170125704A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device
KR102549533B1 (ko) * 2016-02-25 2023-06-30 삼성디스플레이 주식회사 유기 전계 발광 소자
KR20170101128A (ko) * 2016-02-26 2017-09-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
DE112018000748B4 (de) 2017-02-09 2022-12-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Organische Verbindung, Licht emittierendes Element, Licht emittierende Vorrichtung, elektronisches Gerät und Beleuchtungsvorrichtung
JP7325731B2 (ja) 2018-08-23 2023-08-15 国立大学法人九州大学 有機エレクトロルミネッセンス素子

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087023A1 (fr) 2002-04-17 2003-10-23 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Nouveau compose aromatique et element electroluminescent organique contenant ledit compose
JP2007063501A (ja) 2005-09-02 2007-03-15 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子
JP2007131722A (ja) 2005-11-10 2007-05-31 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3080333B2 (ja) 1992-02-25 2000-08-28 日立電線株式会社 半導体装置
JP3649302B2 (ja) 1996-05-23 2005-05-18 出光興産株式会社 有機電界発光素子
US20030215667A1 (en) * 2001-11-02 2003-11-20 Shuang Xie Electroluminescent devices
JP4183951B2 (ja) * 2002-02-25 2008-11-19 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置
JP4067414B2 (ja) 2003-01-22 2008-03-26 三井化学株式会社 非対称置換アントラセン化合物、および該非対称置換アントラセン化合物を含有する有機電界発光素子
TWI373506B (en) * 2004-05-21 2012-10-01 Toray Industries Light-emitting element material and light-emitting material
TWI327563B (en) 2004-05-24 2010-07-21 Au Optronics Corp Anthracene compound and organic electroluminescent device including the anthracene compound
CN100521283C (zh) 2004-11-26 2009-07-29 株式会社半导体能源研究所 发光元件、发光器件和电子器件
JP4790260B2 (ja) 2004-12-22 2011-10-12 出光興産株式会社 アントラセン誘導体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子
CN101090887B (zh) 2004-12-28 2010-09-29 株式会社半导体能源研究所 蒽衍生物、使用它的发光元件和使用它的发光器件
JP5311712B2 (ja) 2004-12-28 2013-10-09 株式会社半導体エネルギー研究所 アントラセン誘導体とそれを用いた発光素子、発光装置
US20060159952A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Eastman Kodak Company Mixed anthracene derivative host materials
WO2006104221A1 (en) 2005-03-28 2006-10-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anthracene derivative, material for light emitting element, light emitting element, light emitting device, and electronic device
EP1864962A4 (en) * 2005-03-28 2009-04-01 Idemitsu Kosan Co ANTHRYLARYENE DERIVATIVE, MATERIAL FOR AN ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE THEREFOR
JP2007039431A (ja) * 2005-03-28 2007-02-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd アントラセン誘導体、発光素子用材料、発光素子、発光装置及び電子機器
US7879464B2 (en) 2005-07-27 2011-02-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Anthracene derivative, material for light emitting element, light emitting element, light emitting device, and electronic appliance
KR101479924B1 (ko) 2005-09-02 2015-01-12 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 안트라센 유도체
KR100827917B1 (ko) 2005-11-18 2008-05-07 주식회사 엘지화학 발광 물질 및 이를 이용한 유기발광소자
KR101359631B1 (ko) * 2006-11-10 2014-02-10 삼성디스플레이 주식회사 안트라센 유도체 화합물 및 이를 이용한 유기 발광 소자
KR101579918B1 (ko) 2007-04-25 2015-12-24 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 안트라센 유도체, 및 안트라센 유도체를 사용한 발광소자, 발광장치, 및 전자 기기
TWI524567B (zh) * 2007-09-27 2016-03-01 半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，照明裝置，發光裝置，與電子裝置
JP2009120582A (ja) 2007-10-26 2009-06-04 Toyo Ink Mfg Co Ltd カルバゾリル基を有する化合物およびその用途
KR101599705B1 (ko) * 2007-12-21 2016-03-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 안트라센 유도체와, 안트라센 유도체를 사용한 발광 재료, 발광소자, 발광장치 및 전자기기
JP5501656B2 (ja) * 2008-05-16 2014-05-28 株式会社半導体エネルギー研究所 組成物、薄膜の作製方法、及び発光素子の作製方法
KR101661328B1 (ko) * 2008-09-19 2016-09-29 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 카르바졸 유도체 및 그 제조 방법
TWI528862B (zh) * 2009-01-21 2016-04-01 半導體能源研究所股份有限公司 發光元件，發光裝置以及電子裝置
US8283855B2 (en) * 2010-01-11 2012-10-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for synthesis of anthracene derivative
EP2433929B1 (en) * 2010-09-27 2013-10-23 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Organic Compound, Light-Emitting Element, Light-Emitting Device, Electronic Device, and Lighting Device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087023A1 (fr) 2002-04-17 2003-10-23 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Nouveau compose aromatique et element electroluminescent organique contenant ledit compose
JP2007063501A (ja) 2005-09-02 2007-03-15 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子
JP2007131722A (ja) 2005-11-10 2007-05-31 Toray Ind Inc 発光素子材料および発光素子

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