KR20090119717A - 유기 화합물, 벤조옥사졸 유도체, 및 벤조옥사졸 유도체를 이용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기 - Google Patents

유기 화합물, 벤조옥사졸 유도체, 및 벤조옥사졸 유도체를 이용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기 Download PDF

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

신규의 벤조옥사졸 유도체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것을 목적으로 한다. 또한, 발광소자, 발광장치 및 전자기기의 소비 전력을 저감하는 것을 목적으로 한다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 제공한다. 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체는 전자 주입성을 가지기 때문에, 발광소자, 발광장치 및 전자기기에 적합하게 이용할 수 있다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009028747775-PAT00001
벤조옥사졸 유도체, 발광소자, 발광장치, 전자 주입성

Description

유기 화합물, 벤조옥사졸 유도체, 및 벤조옥사졸 유도체를 이용한 발광소자, 발광장치 및 전자기기{ORGANIC COMPOUND, BENZOXAZOLE DERIVATIVE, AND LIGHT-EMITTING ELEMENT, LIGHT-EMITTING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE USING BENZOXAZOLE DERIVATIVE}
본 발명은, 유기 화합물 및 벤조옥사졸 유도체에 관한 것이다. 또한, 벤조옥사졸 유도체를 이용한 발광소자, 발광장치, 전자기기에 관한 것이다.
유기 화합물은 무기 화합물에 비하여, 다양한 구조를 취할 수 있고, 적절한 분자 설계에 의해 다양한 기능을 가지는 재료를 합성할 수 있는 가능성이 있다. 이러한 이점으로부터, 근년, 기능성 유기 재료를 이용한 포토 일렉트로닉스나 일렉트로닉스에 주목이 집중되고 있다.
예를 들면, 유기 화합물을 기능성 재료로서 이용한 일렉트로닉스 디바이스의 예로서, 태양전지나 발광소자, 유기 트랜지스터 등을 들 수 있다. 이것들은 유기 화합물의 전기물성 및 광물성을 이용한 디바이스로서, 특히 발광소자는 눈부신 발전을 보이고 있다.
발광소자의 발광 기구는 한쌍의 전극간에 발광층을 끼우고 전압을 인가함으 로써, 음극으로부터 주입된 전자 및 양극으로부터 주입된 정공이 발광층의 발광 중심에서 재결합하여 분자 여기자를 형성하고, 그 분자 여기자가 기저 상태로 완화할 때에 에너지를 방출하여 발광한다고 알려져 있다. 여기 상태에는 일중항 여기와 삼중항 여기가 알려져 있고, 발광은 어느 여기 상태를 거치더라도 가능하다고 생각된다.
이와 같은 발광소자는 그 소자 특성을 향상시키는데 있어서, 재료에 의존하는 문제가 많고, 이것들을 극복하기 위해 소자 구조의 개량이나 재료 개발 등이 행해지고 있다.
예를 들면, 발광소자의 전자 수송성 재료로서 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)이 널리 이용되고 있다(비특허문헌 1 참조). 그러나, Alq를 발광소자에 이용한 경우, 구동 전압이 높아진다는 문제가 있다. 특히, 상품화를 고려한 경우, 저소비 전력화는 중요한 과제이며, 보다 좋은 특성을 가지는 전자 수송 재료를 얻기 위하여, 다양한 연구개발을 하고 있다.
[비특허문헌 1] 타이시 츠지 외 5명, SID 04 DIGEST, 35, PP. 900∼903(2004)
발광소자의 구동 전압을 저감하기 위해서는, 전자 수송 재료는 전자를 받기 쉬운 것(전자 주입성이 좋은 것)이 요구된다. 또한, 구동 전압을 저감하기 위해서는, 전자 수송성이 높은 것도 중요하다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 신규의 전자 수송 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 양태는 신규의 전자 수송 재료를 이용한 발광소자, 발광장치, 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 양태는 발광소자의 구동 전압을 저감하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 일 양태는 발광소자, 발광장치, 전자기기의 소비 전력을 저감하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태는 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009028747775-PAT00002
(식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
상기 구성에서, Het는 일반식 (G1-1)로 나타내어지는 치환기인 것이 바람직하다. 즉, 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[일반식 (G1-1)]
Figure 112009028747775-PAT00003
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
일반식 (G1)에서, Ar1 및 Ar3은 동일한 구조이고, Ar2 및 Ar4는 동일한 구조인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 양태는 일반식 (G2)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G2)]
Figure 112009028747775-PAT00004
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 본 발명의 일 양태는 일반식 (G3)으로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G3)]
Figure 112009028747775-PAT00005
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 일반식 (G1)∼ 일반식 (G3)에서, R11 및 R15는 동일한 구조이고, R12 및 R16은 동일한 구조이고, R13 및 R17은 동일한 구조이고, R14 및 R18은 동일한 구조인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 벤조옥사졸 유도체는, 발광소자에 적합하게 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 한쌍의 전극간에, 상술한 벤조옥사졸 유도체를 가지는 발광소자이다.
특히, 상술한 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 발광소자의 전자 수송층으로서 이용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 양극과 음극과의 사이에, 발광층, 및 상술한 벤조옥사졸 유도체를 포함하는 층을 가지고, 벤조옥사졸 유도체를 포함하는 층은 발광층과 음극과의 사이에 형성되어 있는 발광소자이다.
또한, 본 발명은, 상술한 발광소자를 가지는 발광장치도 범주에 포함하는 것이다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 상술한 벤조옥사졸 유도체를 포함하는 발광소자, 및 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서 중에서의 발광장치란, 화상 표시장치, 발광장치, 혹은 광원(조명장치를 포함)을 포함한다. 또한, 발광소자가 형성된 패널에 커넥터, 예를 들면, FPC(Flexible Printed Circuit) 혹은 TAB(Tape Automated Bonding) 테이프 혹은 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TAB 테이프나 TCP의 끝에 프린트 배선판이 설치된 모듈, 또는 발광소자에 COG(Chip On Glass) 방식에 의해 IC(집적회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광장치에 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 발광소자를 표시부에 이용한 전자기기도 본 발명의 범주에 포함하는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 표시부를 가지고, 표시부는 상술한 발광소자와 발광소자의 발광을 제어하는 제어회로를 구비한 것을 특징으로 하는 전자기기이다.
또한, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 합성할 때 이용되는 유기 화합물도 신 규 물질이기 때문에, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 합성할 때에 이용되는 유기 화합물도 본 발명에 포함되는 것으로 한다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 하기 일반식 (G11)로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[일반식 (G11)]
Figure 112009028747775-PAT00006
(식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, X5 및 X6은 각각 독립적으로 할로겐 또는 트리플레이트기(트리플루오로메탄 술포닐기)를 나타낸다.)
본 발명의 벤조옥사졸 유도체는, 전자 주입성이 뛰어난 전자 수송 재료이다. 따라서, 발광소자에 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 발광소자에 이용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비 전력이 작은 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 발광소자를 발광장치 및 전자기기에 적용함으로써, 소비 전력이 작은 발광장치 및 전자기기를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 양태에 대하여 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
[실시형태 1]
본 실시형태에서는 본 발명의 벤조옥사졸 유도체에 대하여 설명한다. 본 발명의 벤조옥사졸 유도체는 헤테로 고리와 벤조옥사졸 골격을 가진다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체의 하나는, 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G1)]
Figure 112009028747775-PAT00007
(식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
일반식 (G1)에서, Ar1∼Ar4로 나타내어지는 아릴렌기로서는, 구조식 (11-1)∼구조식 (11-13)으로 나타내어지는 아릴렌기 등을 들 수 있다. 구조식 (11-7)∼구조식 (11-9)나, 구조식 (11-11)∼구조식 (11-13)에 나타낸 바와 같이, Ar1∼Ar4로 나타내어지는 아릴렌기는 치환기를 더 가지고 있어도 좋다.
[구조식 (11-1)∼구조식 (11-13)]
Figure 112009028747775-PAT00008
또한, 본 명세서 중에서 나타내는 아릴기, 또는 아릴렌기의 탄소수는, 주골격의 고리를 형성하는 탄소수를 나타내고 있고, 그것에 결합하는 치환기의 탄소수를 포함하는 것은 아니다. 아릴기, 또는 아릴렌기에 결합하는 치환기로서는, 탄소수 1∼4의 알킬기 또는 탄소수 6∼13의 아릴기를 들 수 있다. 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 페닐기, 나프틸기 또는 플루오레닐기 등을 들 수 있다. 또한, 아릴기, 또는 아릴렌기가 가지는 치환기는 1개이어도 복수이어도 좋고, 아릴기, 또는 아릴렌기가 2개의 치환기를 가지는 경우, 치환기들이 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. 예를 들면, 아릴기가 플루오레닐기인 경우, 9위의 탄소가 2개의 페닐기를 가지고 있어도 좋고, 그 2개의 페닐기가 서로 더 결합하여, 스피로 고리 구조를 형성하여도 좋다. 구조식 (11-12)가 스피로 고리 구조를 형성는 경우의 예이다.
또한, 일반식 (G1)에서, R11∼R18로 나타내어지는 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐으로서는, 예를 들면, 구조식 (12-1)∼구조식 (12-21)로 나타내어지는 치환기 등을 들 수 있다.
[구조식 (12-1)∼구조식 (12-21)]
Figure 112009028747775-PAT00009
또한, 일반식 (G1)에서, Het로 나타내어지는 헤테로 고리로서는, 구체적으로는, 구조식 (13-1)∼구조식 (13-6)으로 나타내어지는 피리딜기나 피리미디닐기를 들 수 있다.
[구조식 (13-1)∼구조식 (13-6)]
Figure 112009028747775-PAT00010
특히, Het는 일반식 (G1-1)로 나타내어지는 치환기인 것이 바람직하다. 즉, 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
[일반식 (G1-1)]
Figure 112009028747775-PAT00011
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
Het로 나타내어지는 치환기가, 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 것인 것에 의해, 전자 주입성, 전자 수송성이 뛰어난 벤조옥사졸 유도체가 얻어진다.
또한, 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체에서, Ar1∼Ar4로 나타내어지는 아릴렌기는 페닐렌기인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 1,2-페닐렌기, 1,3-페닐렌기, 1,4-페닐렌기 중 어느 것인 것이 바람직하다. Ar1∼Ar4로 나타내어지는 아릴렌기가 페닐렌기인 것에 의해, 합성 또는 정제(고순도화)가 용이하게 된다.
즉, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체의 하나는, 일반식 (G2)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G2)]
Figure 112009028747775-PAT00012
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체에서, 합성 또는 정제(고순도화)가 용이하다는 점으로부터, Ar1∼Ar4는 치환 또는 무치환의 1,4-페닐렌기 인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체의 하나는, 일반식 (G3)으로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체이다.
[일반식 (G3)]
Figure 112009028747775-PAT00013
(식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
또한, 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체에서, 합성 또는 정제(고순도화)가 용이하다는 점으로부터, 피리딘 고리에 같은 치환기가 결합하는 구조인 것이 바람직하다. 즉, Ar1 및 Ar3은 동일한 구조이고, Ar2 및 Ar4는 동일한 구조 인 것이 바람직하다. 또한, R11 및 R15는 동일한 구조이고, R12 및 R16은 동일한 구조이고, R13 및 R17은 동일한 구조이고, R14 및 R18은 동일한 구조인 것이 바람직하다.
일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체로서는, 예를 들면, 구조식 (101)∼구조식 (208)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 들 수 있다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 (101)∼구조식 (208)]
Figure 112009028747775-PAT00014
Figure 112009028747775-PAT00015
Figure 112009028747775-PAT00016
Figure 112009028747775-PAT00017
Figure 112009028747775-PAT00018
Figure 112009028747775-PAT00019
Figure 112009028747775-PAT00020
Figure 112009028747775-PAT00021
Figure 112009028747775-PAT00022
Figure 112009028747775-PAT00023
Figure 112009028747775-PAT00024
Figure 112009028747775-PAT00025
Figure 112009028747775-PAT00026
Figure 112009028747775-PAT00027
Figure 112009028747775-PAT00028
Figure 112009028747775-PAT00029
Figure 112009028747775-PAT00030
Figure 112009028747775-PAT00031
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본 발명의 벤조옥사졸 유도체의 합성 방법으로서는, 다양한 반응의 적용이 가능하다. 예를 들면, 이하에 나타낸 합성 반응을 행함으로써, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체의 합성 방법은, 이하의 합성 방법에 한정되는 것은 아니다.
＜일반식 (G1)로 나타내어지는 화합물의 합성 방법＞
Figure 112009028747775-PAT00064
먼저, 벤조옥사졸 유도체(화합물 4)는, 합성 스킴 (A-1)에 따라 합성할 수 있다. 이 스킴 중에서, R11∼R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타내고, Ar2는, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, X2는 할로겐을 나타내고, 특히 염소가 바람직하다.
먼저, 치환기를 가지고 있어도 좋은 오르토-아미노페놀 유도체(화합물 1)를 할로겐화아실(화합물 2)로 아실화함으로써, N-(2-하이드록시페닐)아릴렌아미드 유도체(화합물 3)를 합성한다. 이때 이용되는 용매는, 디에틸 에테르나 테트라하이드로퓨란 등의 에테르계 용매나, 클로로포름이나 디클로로메탄이나 사염화탄소 등 의 할로겐계 용매를 들 수 있지만, 이용되는 용매는 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음에, N-(2-하이드록시페닐)아릴렌아미드 유도체(화합물 3)를 탈수고리화시킴으로써, 벤조옥사졸 고리를 형성할 수 있다. 이때 이용하는 탈수제는, 염산, 황산, 인산 등의 무기산이나, 파라-톨루엔술폰산, 트리플루오로초산 등의 유기산을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이때 이용되는 용매는 클로로포름이나 디클로로메탄이나 사염화탄소 등의 할로겐계 용매나, 벤젠이나 톨루엔이나 크실렌 등의 탄화수소를 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 하여, 벤조옥사졸 유도체(화합물 4)가 얻어진다.
[합성 스킴 (A-2)]
Figure 112009028747775-PAT00065
다음에, 벤조옥사졸 유도체(화합물 4)를 알킬리튬 시약과 붕소 시약을 이용하여 보론산화, 또는, 유기 붕소화함으로써, 벤조옥사졸 유도체의 보론산(화합물 5), 또는, 벤조옥사졸 유도체의 유기 붕소 화합물(화합물 5)이 얻어진다.
합성 스킴 (A-2)에서, R11∼R14는 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로 겐 중 어느 것인가를 나타낸다. 또한, Ar2는, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X1은 할로겐을 나타내고, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, R30은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R31은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R40 및 R41은 수소, 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. 합성 스킴 (A-2)에서 R40과 R41은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.
합성 스킴 (A-2)에서, 디에틸 에테르, 테트라하이드로퓨란(THF), 시클로펜틸 메틸 에테르 등의 에테르계 용매를 이용할 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 알킬리튬 시약은, R30이 n-부틸기인 n-부틸리튬이나, R30이 tert-부틸기인 tert-부틸리튬이나, R30이 sec-부틸기인 sec-부틸리튬, R30이 메틸기인 메틸 리튬 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 알킬리튬 시약은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 붕소 시약으로서는, R31이 메틸기인 붕산 트리메틸이나, R31이 이소프로필기인 붕산 트리이소프로필 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 붕소 시약은 이것에 한정되는 것은 아니다.
[합성 스킴 (A-3)]
Figure 112009028747775-PAT00066
또한, 벤조옥사졸 유도체(화합물 9)는, 합성 스킴 (A-3)에 따라 합성할 수 있다. 이 스킴 중에서, R15∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타내고, Ar4는, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐을 나타내고, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, X4는 할로겐을 나타내고, 특히 염소가 바람직하다.
먼저, 치환기를 가지고 있어도 좋은 오르토-아미노페놀 유도체(화합물 6)를 할로겐화아실(화합물 7)로 아실화함으로써, N-(2-하이드록시페닐)아릴렌아미드 유도체(화합물 8)를 합성한다. 이때 이용되는 용매는, 디에틸 에테르나 테트라하이 드로퓨란 등의 에테르계 용매나, 클로로포름이나 디클로로메탄이나 사염화탄소 등의 할로겐계 용매를 들 수 있지만, 이용되는 용매는 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음에, N-(2-하이드록시페닐)아릴렌아미드 유도체(화합물 8)를 탈수고리화 시킴으로써, 벤조옥사졸 고리를 형성할 수 있다. 이때 이용하는 탈수제는, 염산, 황산, 인산 등의 무기산이나, 파라-톨루엔술폰산, 트리플루오로초산 등의 유기산을 들 수 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 또한, 이때 이용되는 용매는 클로로포름이나 디클로로메탄이나 사염화탄소 등의 할로겐계 용매나, 벤젠이나 톨루엔이나 크실렌 등의 탄화수소를 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이 하여, 벤조옥사졸 유도체(화합물 9)을 얻을 수 있다.
[합성 스킴 (A-4)]
Figure 112009028747775-PAT00067
다음에, 합성 스킴 (A-4)에 따라, 벤조옥사졸 유도체(화합물 9)를, 알킬리튬 시약과 붕소 시약을 이용하여 보론산화, 또는, 유기 붕소화함으로써, 벤조옥사졸 유도체의 보론산(화합물 10), 또는, 벤조옥사졸 유도체의 유기 붕소 화합물(화합물 10)을 얻을 수 있다.
합성 스킴 (A-4)에서, R15∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다. 또한, Ar4는, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다. 또한, X3은 할로겐을 나타내고, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, R32는 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R33은 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타내고, R42 및 R43은 수소, 탄소수 1∼6의 알킬기를 나타낸다. 합성 스킴 (A-4)에서 R42와 R43은 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.
합성 스킴 (A-4)에서, 디에틸 에테르, 테트라하이드로퓨란(THF), 시클로펜틸 메틸 에테르 등의 에테르계 용매를 이용할 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 알킬리튬 시약은, R32가 n-부틸기인 n-부틸리튬이나, R32가 tert-부틸기인 tert-부틸리튬이나, R32가 sec-부틸기인 sec-부틸리튬, R32가 메틸기인 메틸 리튬 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 알킬리튬 시약은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 붕소 시약으로서는, R33이 메틸기인 붕산 트리메틸이나, R33이 이소프로필기인 붕산 트리이소프로필 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 붕소 시약은 이것에 한정되는 것은 아니다.
[합성 스킴 (A-5)]
Figure 112009028747775-PAT00068
또한, 합성 스킴 (A-5)에 나타낸 바와 같이, 니트릴기를 가지는 헤테로 고리 화합물(화합물 11)과 히드라진을 반응시킴으로써, 아미드라존 유도체(화합물 12)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-5)에서, Het는 피리딜기 또는 피리미디닐기를 나타낸다.
합성 스킴 (A-5)에서 이용할 수 있는 용매는, 에탄올, 메탄올, 부탄올 등의 알코올류, 물 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 히드라진을 용매로서 이용함으로써, 그 외의 용매를 이용하지 않아도 좋다. 또한, 시약으로서 이용하는 히드라진은 안전상의 관점에서, 수화물을 이용하는 것이 좋지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
[합성 스킴 (A-6)]
Figure 112009028747775-PAT00069
다음에, 합성 스킴 (A-6)에 나타낸 바와 같이, 아미드라존 유도체(화합물 12)와 1,2-디케톤 유도체(화합물 13)를 고리화함으로써 1,2,4-트리아진 유도체(화합물 14)를 얻을 수 있다. 합성 스킴 (A-6)에서, Het는 피리딜기 또는 피리미디닐기를 나타낸다. 또한, X5 및 X6은, 각각 독립적으로 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타내고, X5 및 X6이 할로겐인 경우, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, Ar1 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다.
합성 스킴 (A-6)에서, 이용할 수 있는 용매는, 디클로로메탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐계 용매, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등의 알코올류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류를 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 할로겐계 용매를 이용하는 경우에는, 보다 비점(沸點)이 높은 클로로포름, 또는, 사염화탄소를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 합성 스킴 (A-6)에서, Ar1 및 Ar3은 수율 및 정제의 면에서 동일한 것이 보다 바람직하다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니다.
[합성 스킴 (A-7)]
Figure 112009028747775-PAT00070
1,2,4-트리아진 유도체(화합물 14)를 알켄 구조를 가지는 화합물에 의해, Diels-Alder 반응으로 탈질소하여, 피리딘 유도체(화합물 15)가 얻어진다. 합성 스킴 (A-7)에서, Het는 피리딜기 또는 피리미디닐기를 나타낸다. 또한, X5 및 X6은 각각 독립적으로 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타내고, X5 및 X6이 할로겐인 경우, 특히 염소, 브롬, 요오드가 바람직하다. 또한, Ar1 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타낸다.
합성 스킴 (A-7)에서, 이용할 수 있는 용매는, 에탄올, 메탄올, 부탄올 등의 알코올류, 테트라하이드로퓨란, 디에틸 에테르, 시클로펜틸 메틸 에테르, 디이소프로필 에테르 등의 에테르류, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄 등의 알칸류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 클로로포름, 디클로로메탄, 사염화탄소, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2,2,-테트라 클로로메탄, 클로로벤젠, 브로모벤젠, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 1,2-디브로모벤젠, 1,3-디브로모벤젠, 1,4-디브로모벤젠 등의 할로겐계 용매를 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이용되는 용매는 크실렌이나, 디클로로벤젠과 같은 비점이 높은 용매가 보다 바람직하다.
또한, 알켄 구조를 가지는 화합물로서는, 시클로펜타디엔이나, 비시클로[2,2,1]헵타-2,5-디엔 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 알켄 구조를 가지는 화합물은 이것에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 피리딘 유도체(화합물 15)와, 화합물 5나 화합물 10에 나타낸 벤조옥사졸 유도체의 유기 붕소 화합물 또는 보론산을 스즈키·미야우라 커플링에 의해 반응시킴으로써, 목적물인 일반식 (G1)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 얻을 수 있다.
스즈키·미야우라 커플링에서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매로서는, 초산 팔라듐(II), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 비스(트리페닐포스핀)팔라듐(II) 디클로라이드 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 촉매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 스즈키·미야우라 커플링에서, 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자로서는, 트리(오르토-톨릴)포스핀이나, 트리페닐포스핀이나, 트리시클로헥실포스핀 등을 들 수 있다. 이용할 수 있는 팔라듐 촉매의 배위자는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 스즈키·미야우라 커플링에서, 이용할 수 있는 염기로서는, 나트륨 tert-부톡시드 등의 유기 염기나, 탄산칼륨 등의 무기 염기 등을 들 수 있지만, 이용할 수 있는 염기는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 스즈키·미야우라 커플링에서, 이용할 수 있는 용매로서는, 톨루엔과 물의 혼합 용매, 톨루엔과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 크실렌과 물의 혼합 용매, 크실렌과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 벤젠과 물의 혼합 용매, 벤젠과 에탄올 등의 알코올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매 등을 들 수 있다. 단, 이용할 수 있는 용매는 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 톨루엔과 물, 또는 톨루엔과 에탄올과 물의 혼합 용매, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 등의 에테르류와 물의 혼합 용매가 보다 바람직하다.
스즈키·미야우라 커플링에서, 화합물 5나 화합물 10과 같은 유기 붕소 화합물, 또는 보론산 이외에도, 유기 알루미늄이나, 유기 지르코늄, 유기 아연, 유기 주석 화합물 등을 이용하는 크로스 커플링이어도 좋다. 그러나, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
일반식 (G1)을 합성하는 경우, 원료로서 이용하는 화합물 5 및 화합물 10이 동일한 것, 즉, R11과 R15, R12와 R16, R13과 R17, R14와 R18이 동일하고, 동일한 유기 붕소 시약 또는 보론산체를 2당량 이용하는 것이, 수율이나 정제(고순도화)의 면에서 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체는 전자 주입성이 뛰어나다. 특히, 일반식 (G1)에서의 Het가 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 것인 경우, 전자 주입성, 전자 수송성이 모두 뛰어난 벤조옥사졸 유도체를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체를 발광소자나 유기 트랜지스터 등의 일렉트로닉스 디바이스에 이용함으로써, 양호한 전기 특성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 벤조옥사졸 유도체를 합성하기 위한 원료인 유기 화합물은 신규 물질이기 때문에, 본 발명에 포함되는 것이다.
본 발명의 일 양태에 관한 유기 화합물은, 일반식 (G11)로 나타내어지는 유기 화합물이다.
[일반식 (G11)]
Figure 112009028747775-PAT00071
(식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, X5 및 X6은, 각각 독립적으로 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타낸다.)
일반식 (G11)로 나타내어지는 유기 화합물의 구체예로서는, 예를 들면, 이하의 구조식 (301)∼구조식 (360)의 유기 화합물을 들 수 있다. 단, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.
[구조식 (301)∼구조식 (360)]
Figure 112009028747775-PAT00072
Figure 112009028747775-PAT00073
Figure 112009028747775-PAT00074
Figure 112009028747775-PAT00075
Figure 112009028747775-PAT00076
Figure 112009028747775-PAT00077
Figure 112009028747775-PAT00078
Figure 112009028747775-PAT00079
Figure 112009028747775-PAT00080
Figure 112009028747775-PAT00081
일반식 (G11)로 나타내어지는 유기 화합물의 합성법으로서는, 다양한 반응의 적용이 가능하다. 예를 들면, 상술한 화합물 15와 같은 합성법(합성 스킴 (A-7))을 이용하여 합성할 수 있다.
[실시형태 2]
본 실시형태에서는 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 이용한 발광소자의 일 양태에 대하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다.
본 발명의 발광소자는, 한쌍의 전극간에 복수의 층을 가진다. 이 복수의 층은, 전극으로부터 떨어진 곳에 발광 영역이 형성되도록, 즉 전극으로부터 떨어진 부위에서 캐리어의 재결합이 행해지도록, 캐리어 주입성이 높은 물질이나 캐리어 수송성이 높은 물질로 이루어지는 층을 조합하여 적층된 것이다.
본 형태에서, 발광소자는 제1 전극(102), 제2 전극(104), 제1 전극(102)과 제2 전극(104)의 사이에 형성된 EL층으로 구성되어 있다. 또한, 본 형태에서는 제1 전극(102)은 양극으로서 기능하고, 제2 전극(104)은 음극으로서 기능하는 것으로서, 이하, 설명을 한다. 즉, 제1 전극(102)이 제2 전극(104)보다 전위가 높아지도록, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)에 전압을 인가했을 때에, 발광이 얻어지는 것으로서, 이하 설명을 한다.
기판(101)은 발광소자의 지지체로서 이용된다. 기판(101)으로서는, 예를 들면 유리, 또는 플라스틱, 금속 등을 이용할 수 있다. 또한, 발광소자의 지지체로서 기능하는 것이라면, 이것들 이외의 것이어도 좋다. 또한, 발광소자로부터의 발광을 기판을 통해 외부로 취출하는 경우에는, 기판(101)은 투광성을 가지는 기판인 것이 바람직하다.
제1 전극(102)으로서는, 일 함수가 큰(구체적으로는 4.0 eV 이상인 것이 바람직하다) 금속, 합금, 도전성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 산화인듐-산화주석(ITO: Indium Tin Oxide), 규소 혹은 산화 규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO: Indium Zinc Oxide), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등을 들 수 있다. 이들 도전성 금속 산화물막은 통상 스퍼터에 의해 성막되지만, 졸-겔법 등을 응용하여 잉크젯법, 스핀 코트법 등에 의해 제조해도 상관없다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연(IZO)은 산화인듐에 대하여 1∼20 wt%의 산화아연을 가한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO)은 산화인듐에 대하여 산화텅스텐을 0.5∼5 wt%, 산화아연을 0.1∼1 wt%함유한 타겟을 이용하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 티탄(Ti), 또는 금속 재료의 질화물(예를 들면, 질화티탄) 등을 들 수 있다.
또한, 제1 전극(102)과 접하는 층으로서, 후술하는 복합 재료를 포함하는 층을 이용한 경우에는, 제1 전극(102)으로서, 일 함수의 대소에 상관없이 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄을 포함하는 합금(예를 들면, AlSi) 등을 이용할 수 있다. 또한, 일 함수가 작은 재료인, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함하는 합금 등을 이용할 수도 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이것들을 포함하는 합금의 막은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 포함하는 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
본 실시형태에 나타낸 EL층(103)은 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 가지고 있다. 또한, EL층(103)은 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 가지고 있으면 좋고, 그 외의 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 즉, EL층(103)은 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질, 발광성이 높은 물질 등을 포함하는 층과, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다. 예를 들면, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등을 적절히 조합하여 구성할 수 있다. 각층을 구성하는 재료에 대하여 이하에 구체적으로 나타낸다.
정공 주입층(111)은, 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 물질로서는, 산화몰리브덴이나 산화바나듐, 산화루테늄, 산화텅스텐, 산화망간 등을 이용할 수 있다. 이 외에, 저분자의 유기 화합물로서는, 프탈로시아닌(약칭: H2Pc), 구리(II) 프탈로시아닌(약칭: CuPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭: VOPc) 등의 프탈로시아닌계의 화합물, 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐 아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DPAB), 4,4'-비스(N-{4-[N'-(3-메틸페닐)-N'-페닐아미노]페닐}-N-페닐아미노)비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N-(4-디페닐아미노페닐)-N-페닐아미노]벤젠(약칭: DPA3B), 3-[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA1), 3,6-비스[N-(9-페닐카르바졸-3-일)-N-페닐아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCA2), 3-[N-(1-나프틸)-N-(9-페닐카르바졸-3-일)아미노]-9-페닐카르바졸(약칭: PCzPCN1) 등의 방향족 아민 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 정공 주입층(111)으로서, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 이용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 것을 이용함으로써, 전극의 일 함수에 의하지 않고 전극을 형성하는 재료를 선택할 수 있다. 즉, 제1 전극(102)으로서 일 함수가 큰 재료뿐만 아니라, 일 함수가 작은 재료를 이용할 수 있다. 이들 복합 재료는, 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터 물질을 공증착함으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 명세서 중에서, 복합이란, 단지 2개의 재료를 혼합시킬 뿐만 아니라, 복수의 재료를 혼합하는 것에 의해 재료간에서의 전하의 수수가 행해질 수 있는 상태가 되는 것을 말한다.
복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등) 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 복합 재료에 이용하는 유기 화합물로서는, 정 공 수송성이 높은 유기 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질인 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 이하에서는, 복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물을 구체적으로 열거한다.
복합 재료에 이용할 수 있는 유기 화합물로서는, 예를 들면, MTDATA, TDATA, DPAB, DNTPD, DPA3B, PCzPCA1, PCzPCA2, PCzPCN1, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), N,N'-비스(3-메틸페닐)-N,N'-디페닐-[1, 1'-비페닐]-4,4'-디아민(약칭: TPD) 등의 방향족 아민 화합물이나, 4,4'-디(N-카르바졸릴)비페닐(약칭: CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카르바졸릴)페닐]벤젠(약칭: TCPB), 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA), 1,4-비스[4-(N-카르바졸릴)페닐]-2,3,5,6-테트라페닐벤젠 등의 카르바졸 유도체나, 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-디페닐 안트라센(약칭: DPAnth), 2-tert-부틸안트라센(약칭: t-BuAnth), 9,10-비스(4-메틸-1-나프틸)안트라센(약칭: DMNA), 9,10-비스[2-(1-나프틸)페닐]-2-tert-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'-비 스[(2,3,4,5,6-펜타페닐)페닐]-9,9'-비안트릴, 안트라센, 테트라센, 루브렌, 페릴렌, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌, 펜타센, 코로넨, 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭: DPVBi), 9,10-비스[4-(2,2-디페닐비닐)페닐]안트라센(약칭: DPVPA) 등의 방향족 탄화수소 화합물을 들 수 있다.
또한, 억셉터성 물질로서는, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물이나, 천이 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, 원소 주기표에서의 제4족 내지 제8족에 속하는 금속의 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 산화바나듐, 산화니오브, 산화탄탈, 산화크롬, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화망간, 산화레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 그 중에서도 특히, 산화몰리브덴은 대기 중에서도 안정적이고, 흡습성이 낮고, 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
또한, 정공 주입층(111)으로서는, 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 이용할 수 있다. 예를 들면, 폴리(N-비닐카르바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트리페닐아민)(약칭: PVTPA), 폴리[N-(4-{N'-[4-(4-디페닐아미노)페닐]페닐-N'-페닐아미노}페닐)메타크릴아미드](약칭: PTPDMA), 폴리[N,N'-비스(4-부틸페닐)-N,N'-비스(페닐)벤지딘](약칭: Poly-TPD) 등의 고분자 화합물을 들 수 있다. 또한, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌술폰산)(PEDOT/PSS), 폴리아닐린/폴리(스티렌술폰산)(PAni/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 상술한 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물과, 상술한 억셉터성 물질을 이용하여 복합 재료를 형성하고, 정공 주입층(111)으로서 이용해도 좋다.
정공 수송층(112)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 저분자의 유기 화합물로서, NPB(또는 α-NPD), TPD, 4,4'-비스[N-(9,9-디메틸플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: DFLDPBi), 4,4'-비스[N-(스피로-9,9'-비플루오렌-2-일)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BSPB) 등의 방향족 아민 화합물을 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질이다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층은, 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이어도 좋다.
또한, 상술한 정공 수송성이 높은 물질에 억셉터성 물질을 함유시킨 복합 재료를 정공 수송층(112)으로서 이용해도 좋다.
또한, 정공 수송층(112)으로서 PVK, PVTPA, PTPDMA, Poly-TPD 등의 고분자 화합물을 이용할 수도 있다.
발광층(113)은, 발광성이 높은 물질을 포함하는 층으로, 다양한 재료를 이용할 수 있다. 예를 들면, 발광성이 높은 물질로서는, 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 이용할 수 있다.
발광층에 이용할 수 있는 인광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)테트라키스(1-피라졸릴)보레이트(약칭: FIr6), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토 N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 비스[2-(3',5'비스트리플루오로메틸페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)피콜리네이트(약칭: Ir(CF3ppy)2(pic)), 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디나토-N,C2']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: FIracac) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)(약칭: Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(ppy)2(acac)), 비스(1,2-디페닐-1H-벤조이미다졸라토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pbi)2(acac)), 비스(벤조[h]퀴놀리나토)이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bzq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 비스(2,4-디페닐-1,3-옥사졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(dpo)2(acac)), 비스[2-(4'-퍼플루오로페닐페닐)피리디나토]이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(p-PF-ph)2(acac)), 비스(2-페닐벤조티아졸라토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(bt)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색계의 발광 재료로서, 트리스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)(약 칭: Ir(pq)3), 비스(2-페닐퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(pq)2(acac)) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)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 유기 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 트리스(아세틸아세토나토)(모노페난트롤린)테르븀(III)(약칭: Tb(acac)3(Phen)), 트리스(1,3-디페닐-1,3-프로판디오나토)(모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(DBM)3(Phen)), 트리스[1-(2-테노일)-3,3,3-트리플루오로아세토나토](모노페난트롤린)유로퓸(III)(약칭: Eu(TTA)3(Phen)) 등의 희토류 금속 착체는, 희토류 금속 이온으로부터의 발광(다른 다중도간의 전자 천이)이기 때문에, 인광성 화합물로서 이용할 수 있다.
발광층에 이용할 수 있는 형광성 화합물로서는, 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(9,10-디페닐-2-안트릴)트리페닐아민(약칭: 2YGAPPA), N,9-디페닐-N-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸-3-아민(약칭: PCAPA), 페릴렌, 2,5,8,11-테트라-tert-부틸페릴렌(약칭: TBP), 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 발광층으로서는, 상술한 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 각종의 것을 이용할 수 있고, 발광성의 물질보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질로서는, 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)베릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체, 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 복소 고리 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), 9,10-디페닐안트라센(약칭: DPAnth), 6,12-디메톡시-5,11-디페닐크리센 등의 축합 방향족 화합물, 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 등을 이용할 수 있다.
또한, 발광성의 물질을 분산시키기 위한 물질은 복수종 이용할 수 있다. 예를 들면, 결정화를 억제하기 위하여 루브렌 등의 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가해도 좋다. 또한, 발광성의 물질로의 에너지 이동을 보다 효율 좋게 행하기 위하여 NPB, 혹은 Alq 등을 더 첨가해도 좋다.
발광성이 높은 물질을 다른 물질에 분산시킨 구성으로 함으로써, 발광층(113)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 발광성이 높은 물질의 농도가 높은 것에 의한 농도 소광을 억제할 수 있다.
또한, 발광층(113)으로서, 고분자 화합물을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 청색계의 발광 재료로서, 폴리(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)(약칭: PFO), 폴리[(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-(2,5-디메톡시벤젠-1,4-디일)](약칭: PF-DMOP), 폴리{(9,9-디옥틸플루오렌-2,7-디일)-co-[N,N'-디(p-부틸페닐)-1,4-디아미노벤젠]}(약칭: TAB-PFH) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, 폴리(p-페닐렌비닐렌)(약칭: PPV), 폴리[(9,9-디헥실플루오렌-2,7-디일)-alt-co-(벤조[2,1,3]티아디아졸-4,7-디일)](약칭: PFBT), 폴리[(9,9-디옥틸-2,7-디비닐렌플루 오레닐렌)-alt-co-(2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-페닐렌)] 등을 들 수 있다. 또한, 오렌지색∼적색계의 발광 재료로서, 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥속시)-1,4-페닐렌비닐렌](약칭: MEH-PPV), 폴리(3-부틸티오펜-2,5-디일)(약칭: R4-PAT), 폴리{[9,9-디헥실-2,7-비스(1-시아노비닐렌)플루오레닐렌]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}, 폴리{[2-메톡시-5-(2-에틸헥실록시)-1,4-비스(1-시아노비닐렌페닐렌)]-alt-co-[2,5-비스(N,N'-디페닐아미노)-1,4-페닐렌]}(약칭: CN-PPV-DPD) 등을 들 수 있다.
전자 수송층(114)은, 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는, 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 전자 수송층(114)으로서 이용할 수 있다. 특히, 일반식 (G1)에서의 Het가 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 하나인 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성이 뛰어나기 때문에, 전자 수송층으로서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 전자 수송층은, 단층의 것뿐만 아니라, 2층 이상 적층된 것이어도 좋다.
전자 수송층이 2층 이상 적층된 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송 재료로서는, 예를 들면, 저분자의 유기 화합물로서, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]퀴놀리나토)페릴륨(II)(약칭: BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(III)(약칭: BAlq), 비스(8-퀴놀리놀라토)아연(II)(약칭: Znq), 비스[2-(2-벤조옥사졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnPBO), 비 스[2-(2-벤조티아졸릴)페놀라토]아연(II)(약칭: ZnBTZ) 등의 금속 착체를 들 수 있다. 또한, 금속 착체 이외에도, 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 복소 고리 화합물도 이용할 수 있다. 여기에 설명한 물질은, 주로 10-6 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질이다. 또한, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면, 상기 이외의 물질을 전자 수송층으로서 이용해도 상관없다. 또한, 전자 수송층은 단층의 것뿐만 아니라, 상기 물질로 이루어지는 층이 2층 이상 적층된 것이어도 좋다.
전자 수송층이 2층 이상 적층된 것으로 하는 경우, 다른 전자 수송성이 높은 물질로서, 고분자 화합물을 이용할 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 이용할 수 있다.
전자 주입층(115)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 물질로서는, 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF), 불화칼슘(CaF2) 등과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 이용할 수 있다. 예를 들면, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시킨 것, 예를 들면 Alq 중에 마그네슘(Mg)을 함유시킨 것 등을 이용할 수 있다. 또한, 전자 주입층으로서, 전자 수송성을 가지는 물질로 이루어지는 층 중에 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 함유시킨 것을 이용함으로써, 제2 전극(104)으로부터의 전자 주입이 효율 좋게 행해지기 때문에 보다 바람직하다.
제2 전극(104)을 형성하는 물질로서는, 일 함수가 작은(구체적으로는 3.8 eV 이하인 것이 바람직하다) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용할 수 있다. 이와 같은 음극 재료의 구체예로서는, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi), 유로퓸(Eu), 이테르븀(Yb) 등의 희토류 금속 및 이것들을 포함하는 합금 등을 들 수 있다. 알칼리 금속, 알칼리토류 금속, 이것들을 포함하는 합금의 막은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속을 포함하는 합금은 스퍼터링법에 의해 형성하는 것도 가능하다. 또한, 은 페이스트 등을 잉크젯법 등에 의해 성막하는 것도 가능하다.
또한, 제2 전극(104)과 전자 수송층(114)과의 사이에, 전자 주입을 촉진하는 기능을 가지는 층인 전자 주입층(115)을 형성함으로써, 일 함수의 대소에 상관없이, Al, Ag, ITO, 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석 등 다양한 도전성 재료를 제2 전극(104)으로서 이용할 수 있다. 이들 도전성 재료는, 스퍼터링법이나 잉크젯법, 스핀 코트법 등을 이용하여 성막하는 것이 가능하다.
또한, EL층의 형성 방법으로서는, 건식법, 습식법을 불문하고, 다양한 방법 을 이용할 수 있다. 예를 들면, 진공 증착법, 잉크젯법 또는 스핀 코트법 등을 이용해도 상관없다. 또한, 각 전극 또는 각층마다 다른 성막 방법을 이용하여 형성해도 상관없다.
예를 들면, 상술한 재료 중, 고분자 화합물을 이용하여 습식법으로 EL층을 형성해도 좋다. 또는, 저분자의 유기 화합물을 이용하여 습식법으로 형성할 수도 있다. 또한, 저분자의 유기 화합물을 이용하여 진공 증착법 등의 건식법을 이용하여 EL층을 형성해도 좋다.
또한, 전극에 대해서도, 졸-겔법을 이용하여 습식법으로 형성해도 좋고, 금속 재료의 페이스트를 이용하여 습식법으로 형성해도 좋다. 또한, 스퍼터링법이나 진공 증착법 등의 건식법을 이용하여 형성해도 좋다.
예를 들면, 본 발명의 발광소자를 표시장치에 적용하여, 대형 기판을 이용하여 제조하는 경우에는, 발광층은 습식법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 발광층을 잉크젯법을 이용하여 형성함으로써, 대형 기판을 이용하여도 발광층을 나누어 도포하는 것이 용이하게 된다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)과의 사이에 생긴 전위차에 의해 전류가 흘러, EL층(103)에서 정공과 전자가 재결합하여 발광하는 것이다.
발광은 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 통하여 외부로 취출된다. 따라서, 제1 전극(102) 또는 제2 전극(104)의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두는, 투광성을 가지는 전극이다. 예를 들면, 제1 전극(102)만이 투 광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102)을 통하여 기판측으로부터 취출된다. 또한, 제2 전극(104)만이 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제2 전극(104)을 통하여 기판과 반대쪽으로부터 취출된다. 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)이 모두 투광성을 가지는 전극인 경우, 발광은 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)을 통하여, 기판측 및 기판과 반대쪽의 양쪽 모두로부터 취출된다.
또한, 제1 전극(102)과 제2 전극(104)과의 사이에 형성되는 층의 구성은, 상기의 것에 한정되는 것은 아니다. 발광 영역과 금속이 근접하는 것에 의해 생기는 소광을 방지하도록, 제1 전극(102) 및 제2 전극(104)으로부터 떨어진 부위에 정공과 전자가 재결합하는 발광 영역을 형성한 구성으로서, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 가지는 구성이라면, 상기 이외의 것이어도 좋다.
즉, 층의 적층 구조에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 전자 수송성이 높은 물질 또는 정공 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 정공 주입성이 높은 물질, 바이폴러성(전자 및 정공의 수송성이 높은 물질)의 물질 등으로 이루어지는 층과, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 적절히 조합하여 구성하면 좋다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판(101) 위에, 음극으로서 기능하는 제2 전극(104), EL층(103), 양극으로서 기능하는 제1 전극(102)이 순차로 적층된 구성으로 하여도 좋다. 도 2에서는, 제2 전극(104) 위에, 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)이 순차로 적층된 구성으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 기판 위에 발광소자를 제조한다. 일 기판 위에 이와 같은 발광소자를 복수 제조함으로써, 패시브 매트릭스형의 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 좋다. 이것에 의해, TFT에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치를 제조할 수 있다. 또한, TFT의 구조는 특별히 한정되는 것은 아니다. 스태거형의 TFT이어도 좋고, 역스태거형의 TFT이어도 좋다. 또한, TFT 기판에 형성되는 구동용 회로에 대해서도, N형 및 P형의 TFT로 이루어지는 것이어도 좋고, 혹은 N형의 TFT 또는 P형의 TFT 중 어느 한쪽으로만 이루어지는 것이어도 좋다. 또한, TFT에 이용되는 반도체막의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 비정질 반도체막을 이용해도 좋고, 결정성 반도체막을 이용해도 좋다. 또한, 단결정 반도체막을 이용해도 좋다. 단결정 반도체막은 스마트 컷법 등을 이용하여 제조할 수 있다.
실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는, 전자를 받기 쉬운 성질을 가지고 있어, 전자 주입성이 뛰어나다. 따라서, 발광소자의 전자 수송 재료로서, 특히 전자 수송층에 이용함으로써, 구동 전압이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 소비 전력이 낮은 발광소자를 얻을 수 있다. 특히, 일반식 (G1)에서의 Het가 2-피리딜기, 4-피리딜기, 피리미딘-2-일기, 피리미딘-4-일기 중 어느 것인 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성이 뛰어나기 때문에, 전자 수송층으로서 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 유기 화합물을 이용한 발광소자는, 구동한 상태에서는 정공 과다인 것이 많다. 따라서, 발광 효율을 향상시키기 위해서는, 전자 수송성이 뛰어난 재료를 이용하여 전자를 보다 많이 공급하는 것이 중요하다. 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성이 뛰어나기 때문에, 발광소자에 이용함으로써, 캐리어 밸런스를 향상시킬 수 있어, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 3]
본 실시형태에서는 본 발명에 관한 발광소자의 일 양태로서, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 발광층에 이용한 구성에 대하여 설명한다.
실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 발광성이 높은 물질(게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성의 발광층에서 호스트 재료로서 이용할 수 있다.
실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 호스트 재료로서 이용한 경우, 게스트 재료가 형광을 발광하는 경우에는, 게스트 재료로서, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 낮고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 높은 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 청색계의 발광 재료로서, N,N'-비스[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N,N'-디페닐스틸벤-4,4'-디아민(약칭: YGA2S), 4-(9H-카르바졸-9-일)-4'-(10-페닐-9-안트릴)트리페닐아민(약칭: YGAPA) 등을 들 수 있다. 또한, 녹색계의 발광 재료로서, N-(9,10-디페닐-2-안트 릴)-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,9-디페닐-9H-카르바졸-3-아민(약칭: 2PCABPhA), N-(9,10-디페닐-2-안트릴)-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPAPA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)-2-안트릴]-N,N',N'-트리페닐-1,4-페닐렌디아민(약칭: 2DPABPhA), N-[9,10-비스(1,1'-비페닐-2-일)]-N-[4-(9H-카르바졸-9-일)페닐]-N-페닐안트라센-2-아민(약칭: 2 YGABPhA), N,N,9-트리페닐안트라센-9-아민(약칭: DPhAPhA) 등을 들 수 있다. 또한, 황색계의 발광 재료로서, 루브렌, 5,12-비스(1,1'-비페닐-4-일)-6,11-디페닐테트라센(약칭: BPT) 등을 들 수 있다. 또한, 적색계의 발광 재료로서, N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)테트라센-5,11-디아민(약칭: p-mPhTD), 7,13-디페닐-N,N,N',N'-테트라키스(4-메틸페닐)아세나프토[1,2-a]플루오란텐-3,10-디아민(약칭: p-mPhAFD) 등을 들 수 있다.
또한, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 호스트 재료로서 이용한 경우, 게스트 재료가 인광을 발광하는 경우에는, 게스트 재료로서, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체보다 삼중항 여기 에너지가 작은 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 비스[2-(2'-벤조[4,5-α]티에닐)피리디나토-N,C3']이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(btp)2(acac)), 비스(1-페닐이소퀴놀리나토-N,C2')이리듐(III)아세틸아세토네이트(약칭: Ir(piq)2(acac)), (아세틸아세토나토)비스[2,3-비스(4-플루오로페닐)퀴녹살리나토]이리듐(III)(약칭: Ir(Fdpq)2(acac)), 2,3,7,8,12,13,17,18-옥타에틸-2H,23H-포르피린 백금(II)(약칭: PtOEP) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다.
실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는, 전자 수송성을 가지고 있기 때문에, 발광층에 이용함으로써 전자 수송성이 높은 발광층으로 할 수 있다. 이와 같은 구성의 발광층은 전자 트랩성이 높은 게스트 재료를 이용한 경우, 고효율의 발광을 얻을 수 있다.
또한, 발광성의 물질(게스트 재료)을 분산시키기 위한 물질(호스트 재료)은 복수종 이용할 수 있다. 따라서, 발광층은 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체 이외에, 제2 호스트 재료를 포함하여도 좋다. 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는 전자 수송성이 뛰어나기 때문에, 제2 호스트 재료로서는 정공 수송성이 뛰어난 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 발광층이 정공 수송성 및 전자 수송성을 가지게 되어, 발광층에서의 정공과 전자의 재결합 확률이 높아져, 고효율의 발광을 얻을 수 있다. 또한, 저구동 전압의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 4]
본 실시형태에서는 본 발명에 관한 발광소자의 일 양태로서, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 전자 주입층에 이용한 구성에 대하여 설명한다.
실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체는 전자 주입성이 뛰어나기 때문에, 발광소자의 전자 주입층으로서 이용할 수 있다. 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 전자 주입층으로서 이용하는 경우에는, 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체 이외에, 리튬, 마그네슘 등의 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 그들의 화합물을 함유시키는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 음극으로서 기능하는 전극으로부터의 전자 주입성이 높아져, 저구동 전압의 발광소자를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 5]
본 실시형태는, 본 발명에 관한 복수의 발광 유닛이 적층된 구성의 발광소자(이하, 적층형 소자라고 한다)의 일 양태에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 이 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극과의 사이에, 복수의 발광 유닛을 가지는 적층형 발광소자이다. 각 발광 유닛의 구성으로서는, 실시형태 2∼실시형태 4에 나타낸 구성과 같은 구성을 이용할 수 있다. 즉, 실시형태 2에 나타낸 발광소자는 1개의 발광 유닛을 가지는 발광소자이다. 본 실시형태에서는 복수의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명한다.
도 3에서, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)과의 사이에는, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)이 적층되어 있다. 제1 전극(501)과 제2 전극(502)은 실시형태 1과 같은 것을 적용할 수 있다. 또한, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)은 같은 구성이어도 다른 구성이어도 좋고, 그 구성은 실시형태 2∼실 시형태 4에 나타낸 구성과 같은 것을 적용할 수 있다.
전하 발생층(513)은, 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 한쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 층으로서, 단층이어도 복수의 층이 적층된 구성이어도 좋다. 복수의 층이 적층된 구성으로서는, 정공을 주입하는 층과 전자를 주입하는 층이 적층된 구성인 것이 바람직하다.
정공을 주입하는 층으로서는, 산화몰리브덴, 산화바나듐, 산화레늄, 산화루테늄 등의 반도체나 절연체를 이용할 수 있다. 혹은, 정공 수송성이 높은 물질에, 억셉터 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 층은 실시형태 2에 나타낸 복합 재료이며, 억셉터 물질로서, 7,7,8,8-테트라시아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노디메탄(약칭: F4-TCNQ)이나, 산화바나듐이나 산화몰리브덴이나 산화텅스텐 등의 금속 산화물을 포함한다. 정공 수송성이 높은 물질로서는, 방향족 아민 화합물, 카르바졸 유도체, 방향족 탄화수소, 고분자 화합물, 올리고머, 덴드리머, 폴리머 등, 다양한 화합물을 이용할 수 있다. 또한, 정공 수송성이 높은 물질로서는, 정공 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함하는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
전자를 주입하는 층으로서는, 산화리튬, 불화리튬, 탄산세슘 등의 절연체나 반도체를 이용할 수 있다. 혹은, 전자 수송성이 높은 물질에, 도너성 물질이 첨가된 구성이어도 좋다. 도너성 물질로서는, 알칼리 금속 또는 알칼리토류 금속 또는 희토류 금속 또는 원소 주기표에서의 제13족에 속하는 금속 및 그 산화물, 탄산염을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 리튬(Li), 세슘(Cs), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 이테르븀(Yb), 인듐(In), 산화리튬, 탄산세슘 등을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 테트라티아나프타센과 같은 유기 화합물을 도너성 물질로서 이용해도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질로서는, 실시형태 2에 나타낸 재료를 이용할 수 있다. 또한, 전자 수송성이 높은 물질로서는, 전자 이동도가 10-6 cm2/Vs 이상인 것을 적용하는 것이 바람직하다. 단, 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이라면, 이것들 이외의 것을 이용해도 좋다. 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 가지는 복합 재료는 캐리어 주입성, 캐리어 수송성이 뛰어나기 때문에, 저전압 구동, 저전류 구동을 실현할 수 있다.
또한, 전하 발생층(513)으로서, 실시형태 2에 나타낸 전극 재료를 이용할 수도 있다. 예를 들면, 정공 수송성이 높은 물질과 금속 산화물을 포함하는 층과 투명 도전막을 조합하여 형성해도 좋다. 또한, 광 취출 효율의 점으로부터, 전하 발생층은 투광성이 높은 층으로 하는 것이 바람직하다.
어쨌든, 제1 발광 유닛(511)과 제2 발광 유닛(512)에 끼워지는 전하 발생층(513)은 제1 전극(501)과 제2 전극(502)에 전압을 인가했을 때에, 한쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하고, 다른 한쪽의 발광 유닛에 정공을 주입하는 것이라면 좋다. 예를 들면, 제1 전극의 전위가 제2 전극의 전위보다 높아지도록 전압을 인가한 경우, 전하 발생층(513)은 제1 발광 유닛(511)에 전자를 주입하고, 제2 발광 유닛(512)에 정공을 주입하는 것이라면 어떠한 구성이어도 좋다.
본 실시형태에서는 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에 대하여 설명했지만, 마찬가지로, 3개 이상의 발광 유닛을 적층한 발광소자에 대해서도, 마찬가지로 적용하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 발광소자와 같이, 한쌍의 전극간에 복수의 발광 유닛을 전하 발생층에서 나누어 배치함으로써, 전류 밀도를 낮게 유지한 채로, 고휘도 영역에서의 발광이 가능하기 때문에, 장수명 소자를 실현할 수 있다. 또한, 조명을 응용예로 한 경우는 전극 재료의 저항에 의한 전압 강하를 작게 할 수 있으므로, 대면적에서의 균일 발광이 가능하게 된다. 또한, 저전압 구동이 가능하고 소비 전력이 낮은 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 각각의 발광 유닛의 발광색을 다른 것으로 함으로써, 발광소자 전체적으로, 소망의 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들면, 2개의 발광 유닛을 가지는 발광소자에서, 제1 발광 유닛의 발광색과 제2 발광 유닛의 발광색을 보색의 관계가 되도록 함으로써, 발광소자 전체적으로 백색 발광하는 발광소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 보색이란, 혼합하면 무채색이 되는 색들의 관계를 말한다. 즉, 보색의 관계에 있는 색을 발광하는 물질로부터 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개의 발광 유닛을 가지는 발광소자의 경우에도 마찬가지로, 예를 들면, 제1 발광 유닛의 발광색이 적색이고, 제2 발광 유닛의 발광색이 녹색이 며, 제3 발광 유닛의 발광색이 청색인 경우, 발광소자 전체적으로는, 백색 발광을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 6]
본 실시형태에서는 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치의 일 양태에 대하여 설명한다.
본 실시형태에서는 화소부에 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치에 대하여 도 4를 이용하여 설명한다. 또한, 도 4(A)는 발광장치를 도시한 상면도, 도 4(B)는 도 4(A)를 A-A' 및 B-B'로 절단한 단면도이다. 이 발광장치는, 발광소자의 발광을 제어함으로서, 점선으로 나타낸 구동회로부(소스측 구동회로)(601), 화소부(602), 구동회로부(게이트측 구동회로)(603)를 포함한다. 또한, 부호 604는 봉지(封止) 기판, 부호 605는 시일재이며, 시일재(605)로 둘러싸인 내측은, 공간(607)으로 되어 있다.
또한, 리드 배선(608)은 소스측 구동회로(601) 및 게이트측 구동회로(603)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이며, 외부 입력 단자가 되는 FPC(Flexible Printed Circuit)(609)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, 여기에서는 FPC밖에 도시하지 않았지만, 이 FPC에는 프린트 배선 기판(PWB)이 장착되어 있어도 좋다. 본 명세서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 거기에 FPC 혹은 PWB가 장착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면 구조에 대하여 도 4(B)를 이용하여 설명한다. 소자 기판(610) 위에는 구동회로부 및 화소부가 형성되어 있지만, 여기에서는 구동회로부인 소스측 구동회로(601)와, 화소부(602) 중의 하나의 화소가 도시되어 있다.
또한, 소스측 구동회로(601)는 N 채널형 TFT(623)와 P 채널형 TFT(624)를 조합한 CMOS 회로가 형성된다. 또한, 구동회로는 다양한 CMOS 회로, PMOS 회로 혹은 NMOS 회로로 형성해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위에 구동회로를 형성한 드라이버 일체형을 나타내지만, 반드시 그럴 필요는 없고, 화소부가 형성된 기판과 동일 기판 위가 아니라, 외부에 구동회로를 형성할 수도 있다.
또한, 화소부(602)는 스위칭용 TFT(611), 및 전류 제어용 TFT(612)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 제1 전극(613)을 포함하는 복수의 화소에 의해 형성된다. 또한, 제1 전극(613)의 단부를 덮어 절연물(614)이 형성되어 있다. 여기에서는, 포지티브형의 감광성 아크릴 수지막을 이용함으로써 형성한다.
또한, 피복성을 양호한 것으로 하기 위해, 절연물(614)의 상단부 또는 하단부에 곡률을 가지는 곡면이 형성되도록 한다. 예를 들면, 절연물(614)의 재료로서 포지티브형의 감광성 아크릴을 사용한 경우, 절연물(614)의 상단부에만 곡률 반경(0.2 ㎛∼3 ㎛)을 가지는 곡면을 가지게 하는 것이 바람직하다. 또한, 절연물(614)로서 광의 조사에 의해 에천트에 불용해성이 되는 네가티브형, 혹은 광의 조사에 의해 에천트에 용해성이 되는 포지티브형을 모두 사용할 수 있다.
제1 전극(613) 위에는, EL층(616), 및 제2 전극(617)이 각각 형성되어 있다. 여기서, 제1 전극(613)에 이용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 제1 전극을 양극으로서 이용하는 경우에는, 그 중에서도, 일 함수가 큰(바람직하게는, 일 함수 4.0 eV 이상) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 규소를 함유한 산화인듐-산화주석막, 산화인듐-산화아연막, 질화티탄막, 크롬막, 텅스텐막, Zn막, Pt막 등의 단층막 외에, 질화티탄과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과의 적층, 질화티탄막과 알루미늄을 주성분으로 하는 막과 질화티탄막과의 3층 구조 등의 적층막을 이용할 수 있다. 또한, 적층 구조로 하면, 배선으로서의 저항도 낮고, 양호한 오믹 콘택트를 취할 수 있어, 양극으로서 기능시킬 수 있다.
또한, EL층(616)은 증착 마스크를 이용한 증착법, 잉크젯법, 스핀 코트법 등의 다양한 방법에 의해 형성된다. EL층(616)은 실시형태 1에 나타낸 벤조옥사졸 유도체를 가지고 있다. 또한, EL층(616)을 구성하는 재료로서는, 저분자 화합물, 또는 고분자 화합물, 올리고머, 덴드리머 중 어느 것인가를 이용해도 좋다. 또한, EL층(616)에 이용하는 재료로서는 유기 화합물뿐만 아니라, 무기 화합물을 이용해도 좋다.
또한, 제2 전극(617)에 이용하는 재료로서는, 다양한 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 제2 전극을 음극으로서 이용하는 경우에는, 그 중에서도 일 함수가 작은(바람직하게는 일 함수 3.8 eV 이하) 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 원소 주기표의 제1족 또는 제2족에 속하는 원소, 즉 리튬(Li)이나 세 슘(Cs) 등의 알칼리 금속, 및 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 등의 알칼리토류 금속, 및 이것들을 포함하는 합금(MgAg, AlLi) 등을 들 수 있다. 또한, EL층(616)에 생긴 광을 제2 전극(617)을 투과시키는 경우에는, 제2 전극(617)으로서 막 두께를 얇게 한 금속 박막과, 투명 도전막(산화인듐-산화주석(ITO), 규소 혹은 산화규소를 함유한 산화인듐-산화주석, 산화인듐-산화아연(IZO), 산화텅스텐 및 산화아연을 함유한 산화인듐(IWZO) 등)과의 적층막을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 시일재(605)로 봉지 기판(604)을 소자 기판(610)과 부착시킴으로써, 소자 기판(610), 봉지 기판(604), 및 시일재(605)로 둘러싸인 공간(607)에 발광소자(618)가 구비된 구조로 되어 있다. 또한, 공간(607)에는, 충전재가 충전되어 있고, 불활성 기체(질소나 아르곤 등)가 충전되는 경우 외에, 시일재(605)가 충전되는 경우도 있다.
또한, 시일재(605)에는 에폭시계 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 재료는 가능한 한 수분이나 산소를 투과하지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 봉지 기판(604)에 이용하는 재료로서 유리 기판이나 석영 기판 외에, FRP(Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF(폴리비닐플루오라이드), 폴리에스테르 또는 아크릴 등으로 이루어지는 플라스틱 기판을 이용할 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 얻을 수 있다.
본 발명의 발광장치는, 실시형태 2∼실시형태 5에 나타낸 발광소자를 가진다. 실시형태 2∼실시형태 5에 나타낸 발광소자는 구동 전압이 낮기 때문에, 소비 전력이 낮은 발광장치를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브 매트릭스형의 발광장치에 대하여 설명했지만, 패시브 매트릭스형의 발광장치여도 좋다. 도 5에는 본 발명을 적용하여 제조한 패시브 매트릭스형의 발광장치를 나타낸다. 또한, 도 5(A)는 발광장치를 도시한 사시도, 도 5(B)는 도 5(A)를 X-Y로 절단한 단면도이다. 도 5에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956)과의 사이에는 EL층(955)이 형성되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 형성되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라, 한쪽의 측벽과 다른 한쪽의 측벽과의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 단변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이며, 바닥변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면방향과 같은 방향을 향하고, 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 형성함으로써, 음극을 패터닝할 수 있다. 또한, 패시브 매트릭스형의 발광장치에서도, 구동 전압이 낮은 본 발명에 관한 발광소자를 포함함으로써, 소비 전력이 낮은 발광장치를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시형태 7]
본 실시형태에서는 실시형태 6에 나타낸 발광장치를 그 일부에 포함하는 본 발명의 전자기기의 양태에 대하여 설명한다. 본 발명의 전자기기는, 실시형태 2∼ 실시형태 5에 나타낸 발광소자를 가지고, 저소비 전력의 표시부를 가진다.
본 발명의 발광장치를 이용하여 제조된 전자기기로서, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 네비게이션 시스템, 음향 재생장치(카 오디오, 오디오 컴포넌트 등), 컴퓨터, 게임기기, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대전화, 휴대형 게임기 또는 전자 서적 등), 기록 매체를 구비한 화상 재생장치(구체적으로는, Digital Versatile Disc(DVD) 등의 기록 매체를 재생하고, 그 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치) 등을 들 수 있다. 이와 같은 전자기기의 구체예를 도 6에 나타낸다.
도 6(A)은 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치이며, 케이스(9101), 지지대(9102), 표시부(9103), 스피커부(9104), 비디오 입력 단자(9105) 등을 포함한다. 이 텔레비전 장치에서, 표시부(9103)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9103)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 텔레비전 장치는 저소비 전력화를 도모한다. 이러한 특징에 의해, 텔레비전 장치에서, 전원 회로를 큰폭으로 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 케이스(9101)나 지지대(9102)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 텔레비전 장치는, 저소비 전력 및 소형 경량화를 도모하고 있으므로, 그것에 의해 주환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(B)은 본 실시형태에 관한 컴퓨터이며, 본체(9201), 케이스(9202), 표시 부(9203), 키보드(9204), 외부 접속 포트(9205), 포인팅 디바이스(9206) 등을 포함한다. 이 컴퓨터에서, 표시부(9203)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는, 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9203)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 컴퓨터는 저소비 전력화를 도모한다. 이러한 특징에 의해, 컴퓨터에서, 전원 회로를 큰폭으로 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9201)나 케이스(9202)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 컴퓨터는, 저소비 전력 및 소형 경량화가 도모되어 있으므로, 환경에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(C)은 카메라이며, 본체(9301), 표시부(9302), 케이스(9303), 외부 접속 포트(9304), 리모콘 수신부(9305), 수상부(9306), 배터리(9307), 음성 입력부(9308), 조작 키(9309), 접안부(9310) 등을 포함한다. 이 카메라에서, 표시부(9302)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9302)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 카메라는 저소비 전력화를 도모한다. 이러한 특징에 의해, 카메라에서, 전원 회로를 큰폭으로 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9301)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 카메라는, 저소비 전력 및 소형 경량화를 도모하므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 6(D)은 본 실시형태에 관한 휴대전화이며, 본체(9401), 케이스(9402), 표 시부(9403), 음성 입력부(9404), 음성 출력부(9405), 조작 키(9406), 외부 접속 포트(9407), 안테나(9408) 등을 포함한다. 이 휴대전화에서, 표시부(9403)는 실시형태 2∼실시형태 5에서 설명한 것과 같은 발광소자를 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있다. 이 발광소자는 구동 전압이 낮고, 소비 전력이 낮다는 특징을 가지고 있다. 그 발광소자로 구성되는 표시부(9403)도 같은 특징을 가지기 때문에, 이 휴대전화는 저소비 전력화를 도모한다. 이러한 특징에 의해, 휴대전화에서, 전원 회로를 큰폭으로 삭감, 혹은 축소할 수 있으므로, 본체(9401)나 케이스(9402)의 소형 경량화를 도모하는 것이 가능하다. 본 실시형태에 관한 휴대전화는 저소비 전력 및 소형 경량화를 도모하므로, 휴대에 적합한 제품을 제공할 수 있다.
도 12에는 도 6(D)과는 다른 구성의 휴대전화의 일례를 나타낸다. 도 12(A)가 정면도, 도 12(B)가 배면도, 도 12(C)가 전개도이다. 도 12에 도시한 휴대전화는 전화와 휴대형 정보 단말기의 쌍방의 기능을 구비하고, 컴퓨터를 내장하며, 음성 통화 이외에도 다양한 데이터 처리가 가능한 소위 스마트 폰이다.
도 12에 도시한 휴대전화는 2개의 케이스(1001 및 1002)로 구성되어 있다. 케이스(1001)에는, 표시부(1101), 스피커(1102), 마이크로폰(1103), 조작 키(1104), 포인팅 디바이스(1105), 카메라용 렌즈(1106), 외부 접속 단자(1107) 등을 구비하고, 케이스(1002)에는 이어폰 단자(1108), 키보드(1201), 외부 메모리 슬롯(1202), 카메라용 렌즈(1203), 라이트(1204) 등을 구비한다. 또한, 안테나는 케이스(1001) 내부에 내장되어 있다.
또한, 상기 구성에 더하여, 비접촉 IC칩, 소형 기록 장치 등을 내장하여도 좋다.
표시부(1101)에는, 실시형태 6에 나타낸 발광장치를 내장하는 것이 가능하고, 사용 형태에 따라 표시의 방향이 적절히 변화된다. 표시부(1101)와 동일면 위에 카메라용 렌즈(1106)를 구비하기 때문에, 영상 통화가 가능하다. 또한, 표시부(1101)를 파인더로 하여 카메라용 렌즈(1203) 및 라이트(1204)로 정지 화면 및 동영상의 촬영이 가능하다. 스피커(1102) 및 마이크로폰(1103)은 음성 통화에 한정하지 않고, 영상 통화, 녹음, 재생 등이 가능하다. 조작 키(1104)에서는, 전화의 착발신, 전자 메일 등의 간단한 정보 입력, 화면의 스크롤, 커서 이동 등이 가능하다. 또한, 서로 중첩된 케이스(1001)와 케이스(1002)(도 12(A))는 슬라이드하여 도 12(C)와 같이 전개하여, 휴대형 정보 단말기로서 이용할 수 있다. 이 경우, 키보드(1201), 포인팅 디바이스(1105)를 이용하여 원활한 조작이 가능하다. 외부 접속 단자(1107)는 AC 어댑터 및 USB 케이블 등의 각종 케이블과 접속 가능하고, 충전 및 컴퓨터 등과의 데이터 통신이 가능하다. 또한, 외부 메모리 슬롯(1202)에 기록 매체를 삽입하여 보다 대량의 데이터 보존 및 이동에 대응할 수 있다.
또한, 상기 기능에 더하여, 적외선 통신 기능, 텔레비전 수신 기능 등을 구비한 것이어도 좋다.
도 7은 음향 재생장치, 구체예로서 카 오디오로서, 본체(701), 표시부(702), 조작 스위치(703, 704)를 포함한다. 표시부(702)는 실시형태 6의 발광장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현할 수 있다. 또한, 이 표시부(702)는 세그먼트 방식의 발광장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광소자를 이용함으로써, 차량용 전원(12∼42 V)을 이용하여, 저소비 전력화를 도모하면서, 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 차량 탑재용 오디오를 나타내지만, 휴대형이나 가정용의 오디오 장치에 이용해도 좋다.
도 8은, 음향 재생장치의 일례로서 디지털 플레이어를 나타낸다. 도 8에 도시한 디지털 플레이어는, 본체(710), 표시부(711), 메모리부(712), 조작부(713), 이어폰(714) 등을 포함한다. 또한, 이어폰(714) 대신에 헤드폰이나 무선식 이어폰을 이용할 수 있다. 표시부(711)로서 실시형태 6의 발광장치(패시브 매트릭스형 또는 액티브 매트릭스형)로 실현할 수 있다. 또한, 이 표시부(711)는 세그먼트 방식의 발광장치로 형성해도 좋다. 어쨌든, 본 발명에 관한 발광소자를 이용함으로써, 2차 전지(니켈-수소 전지 등)를 이용해도 표시가 가능하고, 저소비 전력화를 도모하면서, 밝은 표시부를 구성할 수 있다. 메모리부(712)는 하드 디스크나 불휘발성 메모리를 이용한다. 예를 들면, 기록 용량이 20∼200 기가바이트(GB)인 NAND형 불휘발성 메모리를 이용하여 조작부(713)를 조작함으로써, 영상이나 음성(음악)을 기록, 재생할 수 있다. 또한, 표시부(702) 및 표시부(711)는 검은색 배경에 흰색 문자를 표시함으로써 소비 전력을 억제시킨다. 이것은 휴대형의 오디오 장치에서 특히 유효하다.
이상과 같이, 본 발명을 적용하여 제조한 발광장치의 적용 범위는 매우 넓고, 이 발광장치를 모든 분야의 전자기기에 적용하는 것이 가능하다. 본 발명을 적용함으로써, 저소비 전력의 표시부를 가지는 전자기기를 제조하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명을 적용한 발광장치는, 발광 효율이 높은 발광소자를 가지고 있어 조명장치로서 이용할 수도 있다. 본 발명을 적용한 발광소자를 조명장치로서 이용하는 일 양태를, 도 9를 이용하여 설명한다.
도 9에는 본 발명에 관한 발광장치를 조명장치로서 이용한 전자기기의 일례로서, 본 발명을 적용한 발광장치를 백 라이트로서 이용한 액정표시장치를 나타낸다. 도 9에 나타낸 액정표시장치는, 케이스(901), 액정층(902), 백 라이트(903), 케이스(904)를 가지고, 액정층(902)은 드라이버 IC(905)와 접속되어 있다. 또한, 백 라이트(903)는 본 발명을 적용한 발광장치가 이용되고 있고, 단자(906)에 의해 전류가 공급된다.
본 발명에 관한 발광장치는 박형이고 저소비 전력이기 때문에, 본 발명에 관한 발광장치를 액정표시장치의 백 라이트로서 이용함으로써, 표시장치의 박형화, 저소비 전력화도 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 관한 발광장치는, 면발광의 조명장치이며 대면적화도 가능하기 때문에, 백 라이트의 대면적화가 가능하고, 액정표시장치의 대면적화도 가능하게 된다.
도 10은 본 발명에 관한 발광장치를 조명장치인 전기 스탠드로서 이용한 예이다. 도 10에 도시한 전기 스탠드는 케이스(2001)와 광원(2002)을 가지고, 광원(2002)으로서 본 발명에 관한 발광장치가 이용된다. 본 발명의 발광장치는 저소비 전력화되어 있으므로, 전기 스탠드도 소비 전력이 낮다.
도 11은, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명장치(3001)로서 이용한 예이다. 본 발명에 관한 발광장치는 대면적화도 가능하기 때문에, 대면적의 조명 장치로서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 발광장치는 저소비 전력이기 때문에, 저소비 전력의 조명장치로서 이용하는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 발명을 적용한 발광장치를 실내의 조명장치(3001)로서 이용한 방에, 도 6(A)에서 설명한 바와 같은, 본 발명에 관한 텔레비전 장치(3002)를 설치하여 공공 방송이나 영화를 감상할 수 있다. 이러한 경우, 양장치는 저소비 전력이므로, 환경에 대한 부하를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합하는 것이 가능하다.
[실시예 1]
본 실시예에서는 구조식 (101)로 나타내어지는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (101)]
Figure 112009028747775-PAT00082
[스텝 1: 4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산의 합성]
(i) 4-브로모-N-(2-하이드록시페닐)벤즈아미드의 합성
4-브로모-N-(2-하이드록시페닐)벤즈아미드의 합성 스킴을 (B-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-1)]
Figure 112009028747775-PAT00083
200 mL의 3구 플라스크에 2-아미노페놀 2.2 g(20 mmol), 트리에틸아민 3.0 mL(22 mmol), 테트라하이드로퓨란(THF) 50 mL를 첨가하여, 0℃에서 냉각시켰다. 냉각 후, 질소 기류하에서, 4-브로모 안식향산 클로라이드 4.5 g(20 mmol)의 THF 50 mL 용액을 적하했다. 이 용액을 질소 기류하, 0℃에서 4시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 물에 이 용액을 첨가하고, 수층을 초산에틸로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 0.2 M의 염산, 포화 탄산수소나트륨 수용액으로 세정한 후, 이 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 이 혼합물을 셀라이트(Celite)(와코 순약 공업 주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 초산에틸/헥산으로 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 5.3 g, 수율 88%로 얻었다.
(ii) 2-(4-브로모페닐) 벤조옥사졸의 합성
2-(4-브로모페닐)벤조옥사졸의 합성 스킴을 (B-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-2)]
Figure 112009028747775-PAT00084
300 mL의 3구 플라스크에 4-브로모-N-(2-하이드록시페닐)벤즈아미드 5.3 g(18 mmol), 파라-톨루엔술폰산 일수화물 8.0 g(46 mmol), 톨루엔 200 mL를 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 4시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 초산에틸에 의해 추출했다. 이 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 탄산수소나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하여, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 셀라이트(와코 순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 초산에틸/헥산에 의해 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 3.1 g, 수율 61%로 얻었다.
(iii) 4-(벤조옥사졸 2-일)페닐보론산의 합성
4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산의 합성 스킴을 (B-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-3)]
Figure 112009028747775-PAT00085
300 mL의 3구 플라스크에 2-(4-브로모페닐)벤조옥사졸 5.5 g(20 mmol)을 첨가하여 플라스크 내를 질소 치환했다. 이것에 THF 120 mL를 첨가하여 질소 기류하에서 -78℃로 냉각시켰다. 냉각 후, 이 용액에 1.6 M의 n-부틸리튬 13 mL(22 mmol)를 적하하여, 같은 온도에서 2시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 붕산트리메틸 4.4 mL(40 mmol)를 첨가하여 실온까지 승온하여 16시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 1 M의 염산 100 mL를 용액에 첨가하여 1시간 교반했다. 얻어진 혼합물의 수층을 초산에틸로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 초산에틸/헥산에 의해 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 3.3 g, 수율 69%로 얻었다.
[스텝 2: 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘의 합성]
(i) 피리딘-2-카르복시아미드라존의 합성
피리딘-2-카르복시아미드라존의 합성 스킴을 (B-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-4)]
Figure 112009028747775-PAT00086
500 mL의 가지 플라스크에 2-시아노피리딘 21 g(0.20 mol), 에탄올 200 mL, 히드라진 일수화물 33 mL(0.68 mol)를 첨가했다. 이 용액을 질소 기류하, 실온에서 44시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액을 물에 첨가했다. 이 용액을 클로로포름으로 추출하여, 얻어진 추출 용액을 포화 식염수에 의해 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 헥산을 첨가한 현탁액에, 초음파를 조사한 후, 흡인 여과하여 고체를 회수한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 21 g, 수율 75%로 얻었다.
(ii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(2-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(2-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성 스킴을 (B-5)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-5)]
Figure 112009028747775-PAT00087
300 mL의 3구 플라스크에 4,4'-디브로모벤질 10 g(28 mmol), 피리딘-2-카르복시아미드라존 4.3 g(31 mmol), 클로로포름 100 mL를 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하에서, 6시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 1.0 M의 염산, 포화 탄산수소나트륨 수용액, 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 에탄올/헥산을 첨가하여 현탁액으로 하고, 이 현탁액에 초음파를 조사한 후, 흡인 여과를 하여 고체를 회수한 결과, 목적물인 황색 분말을 수량 12 g, 수율 91%로 얻었다.
(iii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘의 합성 스킴을 (B-6)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-6)]
Figure 112009028747775-PAT00088
500 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(2-피리딜)-1,2,4-트리아진 13 g(27 mmol), 2,5-노르보르나디엔 9.0 mL(83 mmol), 크실렌 150 mL를 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하, 140℃에서 5시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 톨루엔으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔)에 의해 정제하여, 목적물인 담황색 분말을 수량 7.5 g, 수율 59%로 얻었다.
이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘인 것을 확인하였다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.10(d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.31-7.47(m, 7H), 7.80-7.86(m, 2H), 8.46(d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.54(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.71(d, J = 4.8 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 13에 나타낸다. 또한, 도 13(B)은 도 13(A)에서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
[스텝 3: 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 합성]
BOxP2BPy의 합성 스킴을 (B-7)에 나타낸다.
[합성 스킴 (B-7)]
Figure 112009028747775-PAT00089
100 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘 1.4 g(3.0 mmol), 탄산나트륨 1.3 g(12 mmol), 4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산 1.6 g(6.6 mmol), 톨루엔 25 mL, 에탄올 6 mL, 물 6 mL를 첨가했다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 0.14 g(0.12 mmol)를 첨가하여, 질소 기류하, 80℃에서 11시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물을 실온까지 냉각하여, 석출한 고체를 흡인 여과에 의해 회수했다. 얻어진 고체를 클로로포름에 용해하여, 물, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체의 톨루엔 용액을 셀라이트(와코 순약공업주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체에 메탄올을 첨가한 현탁액에 초음파를 조사한 후, 흡인 여과하여 고체를 회수했다. 또한, 이 고체를 톨루엔에 의해 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 1.1 g, 수율 54%로 얻었다.
얻어진 목적물 1.4 g을 330℃, 아르곤 기류하(유속 3.0 mL/min), 압력 10 Pa의 조건하에서, 17시간 승화 정제를 행한 결과, 목적물을 수량 0.85 g, 회수율 59%로 얻었다. 이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.33-7.43(m, 7H), 7.58-7.69(m, 8H), 7.77-7.89(m, 7H), 7.95(d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.30-8.35(m, 4H), 8.51(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.64(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.73(d, J = 3.9 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 14에 나타낸다. 또한, 도 14(B)는 도 14(A)에서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, BOxP2BPy의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 15에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다. 도 15에서 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 329 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 418 nm(여기 파장 332 nm)였다.
또한, BOxP2BPy의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 16에, BOxP2BPy의 박막의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 석영 기판에 증착하여 박막 샘플을 제조하고, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시하였다. 도 16에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 17에서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 329 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 박막의 경우에는 441 nm(여기 파장 370 nm)였다.
또한, BOxP2BPy의 박막 상태에서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광전자 분광법(리켄케이키사제, AC-2)으로 측정한 결과, 6.04 eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -6.04 eV인 것을 알 수 있었다. 또한, BOxP2BPy의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 이용하여, 직접 천이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하여 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로서 추측한 결과, 그 에너지 갭은 3.32 eV였다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.72 eV였다.
또한, BOxP2BPy의 산화 환원 반응 특성을 측정했다. 산화 환원 반응 특성은, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사했다. 또한, 측정에는 전기 화학 애널라이저(BAS(주)제, 제품번호: ALS 모델 600 A)를 이용했다.
CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)((주)알드리치제, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)을 이용하여, 지지 전해질인 과염소산테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)((주)도쿄 화성제, 카탈로그 번호: T0836)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 측정 대상인 BOxP2BPy를 2 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag＋ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 이용했다. 또한, 측정은 실온에서 행하였다.
BOxP2BPy의 산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 0.02 V로부터 1.50 V까지 변화시킨 후, 1.50 V로 부터 0.02 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, BOxP2BPy의 환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -1.28 V로부터 -2.55 V까지 변화시킨 후, -2.55 V로부터 -1.28 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클을 측정했다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정했다.
도 18에 BOxP2BPy의 산화측의 CV 측정 결과를, 도 19에 BOxP2BPy의 환원측의 CV 측정 결과를 각각 나타낸다. 도 18 및 도 19에서, 횡축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극과의 사이에 흐른 전류값(A)을 나타낸다. 도 18에서는 산화를 나타내는 전류는 관측되지 않았지만, 도 19에서는 -2.25 V 부근(vs. Ag/Ag＋ 전극)에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다.
100 사이클의 주사를 반복하였음에도 불구하고, 환원 반응에서, CV 곡선의 피크 위치나 피크 강도에 그다지 변화를 볼 수 없었다. 이것으로부터, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체인 BOxP2BPy는 환원 반응의 반복에 대하여 매우 안정적이라는 것을 알 수 있었다.
[실시예 2]
본 실시예에서는, 구조식 (102)로 나타내어지는 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (102)]
Figure 112009028747775-PAT00090
[스텝 1: 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘의 합성]
(i) 피리딘-3-카르복시아미드라존의 합성
피리딘-3-카르복시아미드라존의 합성 스킴을 (C-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-1)]
Figure 112009028747775-PAT00091
100 mL의 가지 플라스크에 3-시아노피리딘 2.6 g(25 mmol), 에탄올 10 mL, 물 5.0 mL, 히드라진 일수화물 7.0 mL(0.14 mol)를 첨가했다. 이 용액을 질소 기류하, 실온에서 6일간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 포화 식염수 30 mL를 첨가했다. 이 용액을 클로로포름으로 추출하여, 추출 용액을 황산마그네슘으 로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 클로로포름/헥산으로 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 1.1 g, 수율 33%로 얻었다.
(ii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(3-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(3-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성 스킴을 (C-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-2)]
Figure 112009028747775-PAT00092
200 mL의 3구 플라스크에 피리딘-3-카르복시아미드라존 1.1 g(8.2 mmol), 클로로포름 80 mL, 물 10 mL, 4,4'-디브로모벤질 3.2 g(8.8 mmol)을 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하에서, 14시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여, 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(클로로포름 : 초산에틸 = 2 : 1)에 의해 정제하여, 목적물인 황색 분말을 수량 2.8 g, 수율 71%로 얻었다.
(iii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘의 합성 스킴을 (C-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-3)]
Figure 112009028747775-PAT00093
200 mL의 3구 가지 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(3-피리딜)-1,2,4-트리아진 2.4 g(5.0 mmol), 파라-크실렌 60 mL, 2,5-노르보르나디엔 2.5 mL(23 mmol)를 첨가했다. 이 용액을 질소 기류하, 150℃에서 20시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 물을 첨가하고, 수층을 톨루엔으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산 : 초산에틸 = 1 : 1)에 의해 정제하고, 또한, 클로로포름/헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 황색 분말을 수량 0.68 g, 수율 28%로 얻었다.
이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 5,6- 비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.10(d, J = 8.1 Hz, 2H), 7.31-7.48(m, 7H), 7.81(d, J = 1.8 Hz, 2H), 8.45(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.68(dd, J = 5.1, 2.1 Hz, 1H), 9.31(d, J = 2.1 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 20에 나타낸다. 또한, 도 20(B)은 도 20(A)에서의 7.0 ppm∼9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
[스텝 2: 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 합성]
BOxP2BPy(3)의 합성 스킴을 (C-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (C-4)]
Figure 112009028747775-PAT00094
100 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘 0.80 g(1.7 mmol), 탄산나트륨 0.84 g(7.9 mmol), 4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산 0.77 g(3.3 mmol), 톨루엔 20 mL, 에탄올 4.0 mL, 물 5.0 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 78 mg(0.067 mmol)을 첨가하여 질소 기류하, 80℃에서 4시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하여 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(초산에틸 : 톨루엔 = 2 : 1)로 정제하고, 또한, 톨루엔/헥산에 의해 재결정한 결과, 목적물인 백색 분말을 수량 0.44 g, 수율 36%로 얻었다.
얻어진 목적물 0.45 g을 370℃, 아르곤 기류하(유속 3.0 mL/min), 압력 10 Pa의 조건하에서, 17시간 승화 정제를 행한 결과, 목적물을 수량 0.17 g, 회수율 37%로 얻었다. 이 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 따라 측정하여, 얻어진 화합물이 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.35-7.45(m, 7H), 7.59-7.69(m, 8H), 7.78-7.92(m, 8H), 8.31-8.36(m, 4H), 8.52(d, J = 8.4 Hz, 1H), 8.70(dd, J = 4.8, 1.5 Hz, 1H), 9.37(d, J = 2.4 Hz, 1H).
또한, 1H NMR 차트를 도 21에 나타낸다. 또한, 도 21(B)은 도 21(A)에서의 7.0 ppm∼9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, BOxP2BPy(3)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 22에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 22에서 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 328 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 417 nm(여기 파장 334 nm) 였다.
또한, BOxP2BPy(3)의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 23에, BOxP2BPy(3)의 박막의 발광 스펙트럼을 도 24에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 석영 기판에 증착하여 박막 샘플을 제조하고, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 23에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 24에서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 329 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 박막의 경우에는 454 nm(여기 파장 336 nm)였다.
또한, BOxP2BPy(3)의 박막 상태에서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광전자 분광법(리켄케이키사제, AC-2)으로 측정한 결과, 5.85 eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.85 eV인 것을 알 수 있었다. 또한, BOxP2BPy(3)의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 이용하여, 직접 천이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로서 추측한 결과, 그 에너지 갭은 3.31 eV였다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.54 eV였다.
또한, BOxP2BPy(3)의 산화 환원 반응 특성을 측정했다. 산화 환원 반응 특성은, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사했다. 또한 측정에는 전기 화학 애널라이저(BAS(주)제, 제품번호: ALS 모델 600 A)를 이용했다.
CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)((주)알드리치제, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)을 이용하여, 지지 전해질인 과염소산테트라- n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)((주)도쿄 화성제, 카탈로그 번호: T0836)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 측정 대상인 BOxP2BPy(3)를 0.6 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag＋ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 이용했다. 또한, 측정은 실온에서 행하였다.
BOxP2BPy(3)의 산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.16 V로부터 1.50 V까지 변화시킨 후, 1.50 V로부터 -0.16 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, BOxP2BPy(3)의 환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.69 V로부터 -2.70 V까지 변화시킨 후, -2.70 V로부터 -0.69 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정했다.
도 25에 BOxP2BPy(3)의 산화측의 CV 측정 결과를, 도 26에 BOxP2BPy(3)의 환원측의 CV 측정 결과를 각각 나타낸다. 도 25 및 도 26에서, 횡축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극과의 사이에 흐른 전류값(A)을 나타낸다. 도 25에서는 산화를 나타내는 전류가 관측되지 않았지만, 도 26에서는 -2.26 V 부근(vs. Ag/Ag＋ 전극)에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다.
100 사이클의 주사를 반복하였음에도 불구하고, 환원 반응에서, CV 곡선의 피크 위치나 피크 강도에 그다지 변화를 볼 수 없었다. 이것으로부터, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체인 BOxP2BPy(3)는 환원 반응의 반복에 대하여 매우 안정적이라는 것을 알 수 있었다.
[실시예 3]
본 실시예에서는, 구조식 (103)으로 나타내어지는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (103)]
Figure 112009028747775-PAT00095
[스텝 1: 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘의 합성]
(i) 피리딘-4-카르복시아미드라존의 합성
피리딘-4-카르복시아미드라존의 합성 스킴을 (D-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (D-1)]
Figure 112009028747775-PAT00096
50 mL의 가지 플라스크에 4-시아노피리딘 1.0 g(9.9 mmol), 에탄올 2.0 mL, 물 7.0 mL, 히드라진 일수화물 5.5 mL(0.11 mol)를 첨가했다. 이 용액을 질소 기류하, 실온에서 26시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 물을 첨가했다. 이 용액을 클로로포름으로 추출하여, 얻어진 추출 용액을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하여, 얻어진 여과액을 농축한 결과, 목적물인 황색 분말을 수량 0.67 g, 수율 50%로 얻었다.
(ii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(4-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(4-피리딜)-1,2,4-트리아진의 합성 스킴을 (D-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (D-2)]
Figure 112009028747775-PAT00097
300 mL의 3구 플라스크에 피리딘-4-카르복시아미드라존 1.2 g(8.5 mmol), 4,4'-디브로모벤질 3.2 g(8.8 mmol), 클로로포름 100 mL, 물 10 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서 4시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 얻어진 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(클로로포름 : 초산에틸 = 10 : 1)에 의해 정제하여, 목적 생성물인 황색 분말을 수량 2.2 g, 수율 52%로 얻었다.
(iii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘의 합성 스킴을 (D-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (D-3)]
Figure 112009028747775-PAT00098
100 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(4-피리딜)-1,2,4-트리아진 2.2 g(4.7 mmol), 파라-크실렌 45 mL, 2,5-노르보르나디엔 2.5 mL(23 mmol)를 첨가하고, 질소 기류하, 140℃에서 14시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액 에 물을 첨가하고, 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산 : 초산에틸 = 2 : 1)에 의해 정제하고, 목적물인 황색 분말을 수량 1.7 g, 수율 78%로 얻었다.
이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터 및 13C NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.09(d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.33(d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.43-7.48(m, 4H), 7.80-7.88(m, 2H), 8.01(d, J = 6.3 Hz, 2H), 8.75(d, J = 5.7 Hz, 2H).
13C NMR(75 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 119.21, 120.97, 122.14, 122.85, 130.97, 131.30, 131.64, 131.87, 134.91, 138.01, 138.43, 139.60, 145.63, 150.48, 153.29, 155.86.
또한, 1H NMR 차트를 도 27에 나타낸다. 또한, 도 27(B)은 도 27(A)에서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다. 또한, 13C NMR 차트를 도 28에 나타낸다. 또한, 도 28(B)은 도 28(A)에서의 110 ppm∼160 ppm의 범위를 확 대하여 나타낸 차트이다.
[스텝 2: 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 합성]
BOxP2BPy(4)의 합성 스킴을 (D-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (D-4)]
Figure 112009028747775-PAT00099
100 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘 0.83 g(1.8 mmol), 탄산나트륨 0.82 g(7.7 mmol), 4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산 0.81 g(3.4 mmol), 톨루엔 20 mL, 에탄올 4.0 mL, 물 10 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 테트 라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0) 82 mg(0.071 mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 12시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물을 실온까지 냉각하고, 석출한 고체를 흡인 여과에 의해 회수했다. 얻어진 고체를 클로로포름에 용해하고, 물, 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 얻어진 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체의 톨루엔 용액을 셀라이트(와코 순약 공업 주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔/헥산에 의해 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 0.69 g, 수율 55%로 얻었다.
얻어진 목적물 0.66 g을 360℃, 아르곤 기류하(유속 3.0 mL/min), 압력 10 Pa의 조건하에서, 7시간 승화 정제를 행한 결과, 목적물을 수량 0.36 g, 회수율 54%로 얻었다. 이 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.35-7.43(m, 6H), 7.59-7.69(m, 8H), 7.77-7.82(m, 6H), 7.93(d, J = 4.5 Hz, 2H), 8.08(d, J = 4.2 Hz, 2H), 8.31-8.35(m, 4H), 8.78(d, J = 4.2 Hz, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 29에 나타낸다. 또한, 도 29(B)는 도 29(A)에서의 7.0 ppm∼9.0 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, BOxP2BPy(4)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 30에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 30에서 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 328 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 418 nm(여기 파장 330 nm)였다.
또한, BOxP2BPy(4)의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 31에, BOxP2BPy(4)의 박막의 발광 스펙트럼을 도 32에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 석영 기판에 증착하여 박막 샘플을 제조하고, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 31에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 32에서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 330 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 박막의 경우에는 451 nm(여기 파장 332 nm)였다.
또한, BOxP2BPy(4)의 박막 상태에서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광전자 분광법(리켄케이키사제, AC-2)으로 측정한 결과, 5.92 eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.92 eV인 것을 알 수 있었다. 또한, BOxP2BPy(4)의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 이용하여 직접 천이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡 수단을 광학적 에너지 갭으로서 추측한 결과, 그 에너지 갭은 3.29 eV였다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.63 eV였다.
[실시예 4]
본 실시예에서는, 구조식 (104)로 나타내어지는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 합성 방법에 대하여 설명한다.
[구조식 (104)]
Figure 112009028747775-PAT00100
[스텝 1: 2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘의 합성]
(i) 피리미딘-2-카르복시아미드라존의 합성
피리미딘-2-카르복시아미드라존의 합성 스킴을 (E-1)에 나타낸다.
[합성 스킴 (E-1)]
Figure 112009028747775-PAT00101
50 mL 가지 플라스크에 2-시아노피리미딘 3.2 g(3.0 mmol), 에탄올 15 mL, 물 5.0 mL, 히드라진 일수화물 2.0 mL(41 mmol)를 첨가했다. 이 용액을 질소 기류하, 실온에서 26시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 용액에 포화 식염수를 첨가했다. 이 용액을 클로로포름으로 추출하여, 얻어진 추출 용액을 황산마그네슘에 의해 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 황색 유상물을 수량 1.7 g, 수율 40%로 얻었다.
(ii) 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(피리미딘-2-일)-1,2,4-트리아진의 합성
5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(피리미딘-2-일)-1,2,4-트리아진의 합성 스킴을 (E-2)에 나타낸다.
[합성 스킴 (E-2)]
Figure 112009028747775-PAT00102
200 mL의 3구 플라스크에 4,4'-디브로모벤질 4.4 g(12 mmol), 피리미딘-2-카르복시아미드라존 1.7 g(12 mmol), 클로로포름 100 mL, 물 5.0 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 질소 기류하에서, 14시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하여 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정한 후, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하여, 여과액을 농축한 결과 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(클로로포름 : 초산에틸 = 1 : 1)에 의해 정제한 결과, 목적물인 황색 분말을 수량 4.1 g, 수율 73%로 얻었다.
(iii) 2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘의 합성
2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘의 합성 스킴을 (E-3)에 나타낸다.
[합성 스킴 (E-3)]
Figure 112009028747775-PAT00103
200 mL의 3구 플라스크에 5,6-비스(4-브로모페닐)-3-(피리미딘-2-일)-1,2,4-트리아진 2.4 g(5.0 mmol), 파라-크실렌 60 mL, 2,5-노르보르나디엔 2.1 mL(19 mmol)를 첨가했다. 이 혼합물을 질소 기류하, 150℃에서 12시간 환류했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 톨루엔으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 얻어진 고체를 클로로포름/헥산에 의해 재결정하여, 목적물인 담황색 고체를 수량 1.6 g, 수율 67%로 얻었다.
이 화합물을 핵자기 공명 측정(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.10(d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.27-7.47(m, 7H), 7.87(d, J = 8.1 Hz, 1H), 8.53(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.95(d, J = 4.5 Hz, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 33에 나타낸다. 또한, 도 33(B)은 도 33(A)에서의 6.5 ppm∼9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
[스텝 2: 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 합성]
BOxP2PyPm의 합성 스킴을 (E-4)에 나타낸다.
[합성 스킴 (E-4)]
Figure 112009028747775-PAT00104
200 mL의 3구 플라스크에 2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘 0.80 g(1.7 mmol), 트리(오르토-톨릴)포스핀 0.11 g(0.36 mmol), 4-(벤조옥사졸-2-일)페닐보론산 0.89 g(3.7 mmol), 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(DME) 70 mL, 2.0 M의 탄산칼륨 수용액 4.0 mL를 첨가하였다. 이 혼합물을 감압하에서 교반함으로써 탈기하고, 플라스크 내를 질소 치환했다. 이 혼합물에 초산 팔라듐(II) 26 mg(0.12 mmol)을 첨가하고, 질소 기류하, 80℃에서 13시간 교반했다. 소정 시간 경과 후, 이 혼합물에 물을 첨가하고, 수층을 클로로포름으로 추출했다. 얻어진 추출 용액과 유기층을 합하여 포화 식염수로 세정하고, 유기층을 황산마그네슘으로 건조시켰다. 이 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체의 톨루엔 용액을 셀라이트(와코 순약 공업 주식회사, 카탈로그 번호: 531-16855)를 통해 흡인 여과하고, 얻어진 여과액을 농축하여 고체를 얻었다. 이 고체를 톨루엔에 의해 재결정하여, 목적물인 백색 분말을 수량 0.51 g, 수율 42%로 얻었다.
얻어진 목적물 0.45 g을 370℃, 아르곤 기류하(유속 3.0 mL/min), 압력 10 Pa의 조건하에서, 17시간 승화 정제를 행한 결과, 목적물을 수량 0.38 g, 회수율 84%로 얻었다. 이 화합물을 핵자기 공명법(NMR)에 의해 측정하여, 얻어진 화합물이 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)인 것을 확인했다.
이하에 1H NMR 데이터를 나타낸다.
1H NMR(300 MHz, CDCl3) : δ(ppm) = 7.33-7.43(m, 7H), 7.57-7.68(m, 8H), 7.76-7.81(m, 6H), 8.00(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.29-8.35(m, 4H), 8.57(d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.98(d, J = 5.1 Hz, 2H).
또한, 1H NMR 차트를 도 34에 나타낸다. 또한, 도 34(B)는 도 34(A)에서의 7.0 ppm∼9.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.
또한, BOxP2PyPm의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 도 35에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 용액은 석영 셀에 넣고, 석영 셀에 톨루엔만을 넣어 측정한 흡수 스펙 트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 35에서 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 톨루엔 용액의 경우에는 328 nm 부근에 흡수가 관측되었다. 또한, 최대 발광 파장은 톨루엔 용액의 경우에는 418 nm(여기 파장 333 nm)였다.
또한, BOxP2PyPm의 박막의 흡수 스펙트럼을 도 36에, BOxP2PyPm의 박막의 발광 스펙트럼을 도 37에 나타낸다. 측정에는 자외 가시 분광 광도계(일본 분광 주식회사제, V550형)를 이용했다. 석영 기판에 증착하여 박막 샘플을 제조하고, 석영 기판의 흡수 스펙트럼을 뺀 흡수 스펙트럼을 도시했다. 도 36에서 횡축은 파장(nm), 종축은 흡수 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 37에서 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 박막의 경우에는 327 nm 부근에 흡수가 관찰되었다. 또한, 최대 발광 파장은 박막의 경우에는 450 nm(여기 파장 363 nm)였다.
또한, BOxP2PyPm의 박막 상태에서의 이온화 포텐셜을 대기 중의 광전자 분광법(리켄케이키사제, AC-2)으로 측정한 결과, 5.94 eV였다. 그 결과, HOMO 준위가 -5.94 eV인 것을 알 수 있었다. 또한, BOxP2PyPm의 박막의 흡수 스펙트럼의 데이터를 이용하여, 직접 천이를 가정한 Tauc 플롯으로부터 흡수단을 구하고, 그 흡수단을 광학적 에너지 갭으로서 추측한 결과, 그 에너지 갭은 3.16 eV였다. 얻어진 에너지 갭의 값과 HOMO 준위로부터 LUMO 준위를 구한 결과, -2.78 eV였다.
또한, BOxP2PyPm의 산화 환원 반응 특성을 측정했다. 산화 환원 반응 특성은, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해 조사했다. 또한, 측정에는 전기 화학 애널라이저(BAS(주)제, 제품번호: ALS 모델 600 A)를 이용했다.
CV 측정에서의 용액은 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)((주)알드리치제, 99.8%, 카탈로그 번호: 22705-6)를 이용하여, 지지 전해질인 과염소산테트라-n-부틸암모늄(n-Bu4NClO4)((주)도쿄 화성제, 카탈로그 번호: T0836)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 측정 대상인 BOxP2PyPm을 1.0 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을, 참조 전극으로서는 Ag/Ag＋ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 참조 전극)을 각각 이용했다. 또한, 측정은 실온에서 행하였다.
BOxP2PyPm의 산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.27 V로부터 1.50 V까지 변화시킨 후, 1.50 V로부터 -0.27 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, BOxP2PyPm의 환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 하여 조사했다. 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.93 V로부터 -2.70 V까지 변화시킨 후, -2.70 V로부터 -0.93 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하여, 100 사이클 측정했다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정했다.
도 38에 BOxP2PyPm의 산화측의 CV 측정 결과를, 도 39에 BOxP2PyPm의 환원측의 CV 측정 결과를 각각 나타낸다. 도 38 및 도 39에서, 횡축은 참조 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극과의 사이에 흐른 전류값(A)을 나타낸다. 도 38에서는, 산화를 나타내는 전류가 관측되지 않았지만, 도 39에서는, -2.23 V 부근(vs. Ag/Ag＋ 전극)에 환원을 나타내는 전류가 관측되었다.
100 사이클의 주사를 반복하였음에도 불구하고, 환원 반응에서, CV 곡선의 피크 위치나 피크 강도에 그다지 변화를 볼 수 없었다. 이것으로부터, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체인 BOxP2PyPm는 환원 반응의 반복에 대해서 매우 안정적이라는 것을 알 수 있었다.
[실시예 5]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자에 대하여, 도 40을 이용하여 설명한다. 본 실시예에서 이용한 재료의 구조식을 이하에 나타낸다. 또한, 이미 구조식을 나타낸 재료에 대해서는 생략한다.
Figure 112009028747775-PAT00105
이하에, 본 실시예의 발광소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광소자 1)
먼저, 유리 기판(2101) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2102)을 형성했다. 또한, 그 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다.
다음에, 제1 전극(2102)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정했다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2102) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층(2111)을 형성했다. 그 막 두께는 50 nm로 하고, NPB와 산화몰리브덴(VI)과의 비율은 중량비로 4 : 1( = NPB : 산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2111) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2112)을 형성했다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)과 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2112) 위에 30 nm의 막 두께의 발광층(2113)을 형성했다. 여기서, CzPA와 PCBAPA와의 중량비는 1 : 0.1( = CzPA : PCBAPA)이 되도록 조절했다.
그 후 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 발광층(2113) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)을 30 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2114)을 형성했다.
또한, 전자 수송층(2114) 위에, 불화리튬을 1 nm의 막 두께가 되도록 성막하 여, 전자 주입층(2115)을 형성했다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 전자 주입층(2115) 위에 알루미늄을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2104)을 형성하여, 발광소자 1을 제조했다.
(발광소자 2)
발광소자 1과 동일 기판을 이용하여 BOxP2BPy 대신에, 구조식 (104)로 나타내어지는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)을 이용하여, 발광소자 1과 마찬가지로 발광소자 2를 제조했다. 즉, 구조식 (104)로 나타내어지는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)을 30 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2114)을 형성했다. 전자 수송층(2114) 이외에는 발광소자 1과 마찬가지로 제조했다.
(발광소자 3)
발광소자 1과 동일 기판을 이용하여 BOxP2BPy 대신에, 구조식 (103)으로 나타내어지는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))을 이용하여, 발광소자 1과 마찬가지로 발광소자 3을 제조했다. 즉, 구조식 (103)으로 나타내어지는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))을 30 nm의 막 두께가 되도록 성 막하여, 전자 수송층(2114)을 형성했다. 전자 수송층(2114) 이외에는 발광소자 1과 마찬가지로 제조했다.
(비교 발광소자 4)
발광소자 1과 동일 기판을 이용하여 BOxP2BPy 대신에, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)을 이용하여, 발광소자 1과 마찬가지로 비교 발광소자 4를 제조했다. 즉, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)을 30 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(2114)을 형성했다. 전자 수송층(2114) 이외에는 발광소자 1과 마찬가지로 제조했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 1∼발광소자 3 및 비교 발광소자 4를 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광소자 1∼발광소자 3 및 비교 발광소자 4의 전류 밀도-휘도 특성을 도 41에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 42에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 43에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 44에 나타낸다.
또한, 1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 45에 나타낸다. 도 45로부터, 발광소자 1∼발광소자 3 및 비교 발광소자 4의 발광은 PCBAPA에 유래한 발광인 것을 알 수 있었다.
비교 발광소자 4에서, 휘도 940 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.17, y = 0.19)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 940 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.3 cd/A이며, 외부 양자 효율은 2.9%였다. 또한, 휘도 940 cd/m2일 때의 전압은 5.8 V, 전류 밀도는 22.0 mA/cm2, 파워 효율은 2.3 lm/W였다.
한편, 발광소자 1에서, 휘도 990 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.15, y = 0.18)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 990 cd/m2일 때의 전류 효율은 6.6 cd/A이고, 외부 양자 효율은 4.9%이며, 높은 발광 효율을 나타냈다. 또한, 휘도 990 cd/m2일 때의 전압은 3.4 V이고, 비교 발광소자 4에 비해 구동 전압이 저감되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 전류 밀도는 14.9 mA/cm2, 파워 효율은 6.1 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 발광소자 2에서, 휘도 930 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.15, y = 0.17)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 930 cd/m2일 때의 전류 효율은 5.9 cd/A이고, 외부 양자 효율은 4.4%이며, 높은 발광 효율을 나타냈다. 또한, 휘도 930 cd/m2일 때의 전압은 3.8 V이며, 비교 발광소자 4에 비해 구동 전압이 저감되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 전류 밀도는 15.9 mA/cm2, 파워 효율은 4.9 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 발광소자 3에서, 휘도 850 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.15, y = 0.17)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 850 cd/m2일 때의 전류 효율은 5.0 cd/A이고, 외부 양자 효율은 3.8%이며, 높은 발광 효율을 나타냈다. 또한, 휘도 850 cd/m2일 때의 전압은 4.2 V이며, 비교 발광소자 4에 비해 구동 전압이 저감되어 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 전류 밀도는 17.2 mA/cm2, 파워 효율은 3.7 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 도 44로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자 1∼발광소자 3은 비교 발광소자 4에 비하여, 같은 전류를 흘리기 위해 필요한 전압이 낮다. 그리고 도 43으로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자 1∼발광소자 3은 비교 발광소자 4에 비하여, 전류 효율도 높다. 따라서, 도 42에 도시한 바와 같이, 같은 휘도를 얻기 위해 필요한 전압이 낮고, 소비 전력을 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 발광소자에 이용함으로써, 저구동 전압의 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 저소비 전력의 발광소자를 얻을 수 있다.
[실시예 6]
본 실시예에서는, 본 발명의 발광소자에 대하여, 도 46을 이용하여 설명한다. 이하에, 본 실시예의 발광소자의 제조 방법을 나타낸다.
(발광소자 5)
먼저, 유리 기판(2201) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐주석 산화물(ITSO)을 스퍼터링법으로 성막하여, 제1 전극(2202)을 형성했다. 또한, 그 막 두께는 110 nm로 하고, 전극 면적은 2 mm×2 mm로 했다.
다음에, 제1 전극(2202)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극이 형성된 기판을 진공 증착 장치 내에 설치된 기판 홀더에 고정했다. 성막실을 10-4 Pa 정도까지 감압한 후, 제1 전극(2202) 위에, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)과 산화몰리브덴(VI)을 공증착함으로써, 유기 화합물과 무기 화합물을 복합하여 이루어지는 복합 재료를 포함하는 층(2211)을 형성했다. 그 막 두께는 50 nm로 하고, NPB와 산화몰리브덴(VI)과의 비율은 중량비로 4 : 1( = NPB : 산화몰리브덴)이 되도록 조절했다. 또한, 공증착법이란, 하나의 처리실 내에서 복수의 증발원으로부터 동시에 증착을 행하는 증착법이다.
다음에, 저항 가열을 이용한 증착법에 의해, 복합 재료를 포함하는 층(2211) 위에 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 정공 수송층(2212)을 형성했다.
또한, 9-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카르바졸(약칭: CzPA)와 4-(10-페닐-9-안트릴)-4'-(9-페닐-9H-카르바졸-3-일)트리페닐아민(약칭: PCBAPA)을 공증착함으로써, 정공 수송층(2212) 위에 30 nm의 막 두께의 발광층(2213)을 형성했다. 여 기서, CzPA와 PCBAPA와의 중량비는 1 : 0.1( = CzPA : PCBAPA)이 되도록 조절했다.
그 후, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 발광층(2213) 위에, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(III)(약칭: Alq)을 10 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(A)(2214)을 형성했다. 또한, 전자 수송층(A)(2214) 위에, 구조식 (101)로 나타내어지는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)을 20 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(B)(2215)을 형성했다. 따라서, 본 실시예의 발광소자는 전자 수송층을 2층 적층한 구성으로 되어 있다.
또한, 전자 수송층(B)(2215) 위에, 불화리튬을 1 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 주입층(2216)을 형성했다.
마지막으로, 저항 가열에 의한 증착법을 이용하여, 전자 주입층(2216) 위에 알루미늄을 200 nm의 막 두께가 되도록 성막함으로써, 제2 전극(2204)을 형성하여 발광소자 5를 제조했다.
(발광소자 6)
발광소자 5와 동일 기판을 이용하여, BOxP2BPy 대신에 구조식 (104)로 나타내어지는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)을 이용하여, 발광소자 5와 마찬가지로 발광소자 6을 제조했다. 즉, 구조식 (104)로 나타내어지는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)을 20 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(B)(2215)을 형성했다. 전자 수송층(B)(2215) 이외는 발광소자 5와 마찬가지로 제조했다.
(발광소자 7)
발광소자 5와 동일 기판을 이용하여, BOxP2BPy 대신에 구조식 (103)으로 나타내어지는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))을 이용하여, 발광소자 5와 마찬가지로 발광소자 7을 제조했다. 즉, 구조식 (103)으로 나타내어지는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))을 20 nm의 막 두께가 되도록 성막하여, 전자 수송층(B)(2215)을 형성했다. 전자 수송층(B)(2215) 이외는 발광소자 5와 마찬가지로 제조했다.
이상에 의해 얻어진 발광소자 5∼발광소자 7을 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 발광소자가 대기에 노출되지 않도록 봉지하는 작업을 행한 후, 이들 발광소자의 동작 특성에 대하여 측정을 행하였다. 또한, 측정은 실온(25℃에서 유지된 분위기)에서 행하였다.
발광소자 5∼발광소자 7의 전류 밀도-휘도 특성을 도 47에 나타낸다. 또한, 전압-휘도 특성을 도 48에 나타낸다. 또한, 휘도-전류 효율 특성을 도 49에 나타낸다. 또한, 전압-전류 특성을 도 50에 나타낸다.
또한, 1 mA의 전류를 흘렸을 때의 발광 스펙트럼을 도 51에 나타낸다. 도 51로부터, 발광소자 5∼발광소자 7의 발광은 PCBAPA에 유래한 발광인 것을 알 수 있었다.
발광소자 5에서, 휘도 1080 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.16, y = 0.18)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1080 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.8 cd/A이며, 외부 양자 효율은 3.5%였다. 또한, 휘도 1080 cd/m2일 때의 전압은 4.4 V이며, 저구동 전압인 것을 알 수 있다. 또한, 전류 밀도는 22.5 mA/cm2, 파워 효율은 3.4 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 발광소자 6에서, 휘도 840 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.16, y = 0.18)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 840 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.8 cd/A이며, 외부 양자 효율은 3.5%였다. 또한, 휘도 840 cd/m2일 때의 전압은 4.4 V이며, 저구동 전압인 것을 알 수 있다. 또한, 전류 밀도는 17.4 mA/cm2, 파워 효율은 3.5 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 발광소자 7에서, 휘도 1160 cd/m2일 때의 CIE 색도 좌표는 (x = 0.16, y = 0.18)이고, 청색의 발광을 나타냈다. 또한, 휘도 1160 cd/m2일 때의 전류 효율은 4.7 cd/A이며, 외부 양자 효율은 3.4%였다. 또한, 휘도 1160 cd/m2일 때의 전압은 4.6 V이며, 저구동 전압인 것을 알 수 있다. 또한, 전류 밀도는 24.5 mA/cm2, 파워 효율은 3.2 lm/W이며, 높은 파워 효율을 나타냈다.
또한, 발광소자 5 및 발광소자 7에 관하여, 초기 휘도를 1000 cd/m2로 하여, 정전류 구동에 의한 연속 점등 시험을 행한 결과를 도 52에 나타낸다(종축은 1000 cd/m2를 100%로 했을 때의 상대 휘도이다). 도 52로부터 알 수 있는 바와 같이, 발광소자 5는 1500시간 후에도 초기 휘도의 63%의 휘도를 유지하고 있었다. 또한, 발광소자 7은 690시간 후에도 초기 휘도의 64% 정도의 휘도를 유지하고 있다는 것을 알 수 있었다.
발광소자 5∼발광소자 7은, 전자 수송층(A)으로서 Alq를 이용하지만, 제2 전자 수송층(전자 수송층(B))으로서 본 발명의 벤조옥사졸 유도체인 BOxP2BPy 및 BOxP2PyPm, BOxP2BPy(4)를 이용함으로써, 실시예 5에 나타낸 비교 발광소자 4와 같이 Alq로 이루어지는 층만으로 전자 수송층을 구성한 경우에 비해서도, 큰폭으로 구동 전압을 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 소비 전력을 저감할 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 벤조옥사졸 유도체를 발광소자에 이용함으로써, 저구동 전압의 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 저소비 전력의 발광소자를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 관한 발광소자를 설명한 도면.
도 2는 본 발명의 일 양태에 관한 발광소자를 설명한 도면.
도 3은 본 발명의 일 양태에 관한 발광소자를 설명한 도면.
도 4는 본 발명의 일 양태에 관한 발광장치를 설명한 도면.
도 5는 본 발명의 일 양태에 관한 발광장치를 설명한 도면.
도 6은 본 발명의 일 양태에 관한 전자기기를 설명한 도면.
도 7은 본 발명의 일 양태에 관한 전자기기를 설명한 도면.
도 8은 본 발명의 일 양태에 관한 전자기기를 설명한 도면.
도 9는 본 발명의 일 양태에 관한 전자기기를 설명한 도면.
도 10은 본 발명의 일 양태에 관한 조명장치를 설명한 도면.
도 11은 본 발명의 일 양태에 관한 조명장치를 설명한 도면.
도 12는 본 발명의 일 양태에 관한 전자기기를 설명한 도면.
도 13은 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,2'-비피리딘의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 14는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 15는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도 면.
도 16은 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 17은 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 18은 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 19는 2,2'-[2,2'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy)의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 20은 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,3'-비피리딘의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 21은 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 22는 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 23은 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 24는 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사 졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 25는 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 26은 2,2'-[2,3'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(3))의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 27은 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 28은 5,6-비스(4-브로모페닐)-2,4'-비피리딘의 13C NMR 차트를 나타낸 도면.
도 29는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 30은 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 31은 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 32는 2,2'-[2,4'-비피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2BPy(4))의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 33은 2-[5,6-비스(4-브로모페닐)-2-피리딜]피리미딘의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 34는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 1H NMR 차트를 나타낸 도면.
도 35는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 톨루엔 용액의 흡수 스펙트럼 및 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 36은 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 박막의 흡수 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 37은 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 박막의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 38은 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 39는 2,2'-[2-(비피리딘-2-일)피리딘-5,6-디일비스(비페닐-4,4'-디일)]비스벤조옥사졸(약칭: BOxP2PyPm)의 CV 측정 결과를 나타낸 도면.
도 40은 실시예의 발광소자를 설명한 도면.
도 41은 실시예 5에서 제조한 발광소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 42는 실시예 5에서 제조한 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 43은 실시예 5에서 제조한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 44는 실시예 5에서 제조한 발광소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 45는 실시예 5에서 제조한 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 46은 실시예의 발광소자를 설명한 도면.
도 47은 실시예 6에서 제조한 발광소자의 전류 밀도-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 48은 실시예 6에서 제조한 발광소자의 전압-휘도 특성을 나타낸 도면.
도 49는 실시예 6에서 제조한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성을 나타낸 도면.
도 50은 실시예 6에서 제조한 발광소자의 전압-전류 특성을 나타낸 도면.
도 51은 실시예 6에서 제조한 발광소자의 발광 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 52는 실시예 6에서 제조한 발광소자의 구동 시간에 대한 휘도 변화를 나타낸 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
101: 기판 102: 제1 전극
103: EL층 104: 제2 전극
111: 정공 주입층 112: 정공 수송층
113: 발광층 114: 전자 수송층
115: 전자 주입층

Claims (20)

  1. 일반식 (G1)으로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체.
    [일반식 (G1)]
    Figure 112009028747775-PAT00106
    (식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    Het는 일반식 (G1-1)로 나타내어지는 치환기인, 벤조옥사졸 유도체.
    [일반식 (G1-1)]
    Figure 112009028747775-PAT00107
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  3. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (G2)로 나타내어지는, 벤조옥사졸 유도체.
    [일반식 (G2)]
    Figure 112009028747775-PAT00108
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  4. 제 1 항에 있어서,
    일반식 (G3)로 나타내어지는, 벤조옥사졸 유도체.
    [일반식 (G3)]
    Figure 112009028747775-PAT00109
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  5. 제 1 항에 있어서,
    Ar1 및 Ar3은 동일한 구조이고, Ar2 및 Ar4는 동일한 구조인, 벤조옥사졸 유도체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    R11 및 R15는 동일한 구조이고, R12 및 R16은 동일한 구조이고, R13 및 R17은 동 일한 구조이고, R14 및 R18은 동일한 구조인, 벤조옥사졸 유도체.
  7. 한쌍의 전극간에 일반식 (G1)으로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는 발광소자.
    [일반식 (G1)]
    Figure 112009028747775-PAT00110
    (식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
  8. 제 7 항에 따른 발광소자와, 상기 발광소자의 발광을 제어하도록 구성된 제어회로를 구비한, 발광장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    Het는 일반식 (G1-1)로 나타내어지는 치환기인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 발광소자.
    [일반식 (G1-1)]
    Figure 112009028747775-PAT00111
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  10. 제 7 항에 있어서,
    일반식 (G2)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 발광소자.
    [일반식 (G2)]
    Figure 112009028747775-PAT00112
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타 낸다.)
  11. 제 7 항에 있어서,
    일반식 (G3)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 발광소자.
    [일반식 (G3)]
    Figure 112009028747775-PAT00113
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  12. 제 7 항에 있어서,
    Ar1 및 Ar3은 동일한 구조이고, Ar2 및 Ar4는 동일한 구조인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 발광소자.
  13. 제 7 항에 있어서,
    R11 및 R15는 동일한 구조이고, R12 및 R16은 동일한 구조이고, R13 및 R17은 동일한 구조이고, R14 및 R18은 동일한 구조인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 발광소자.
  14. 한쌍의 전극간에 일반식 (G1)으로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는 발광소자를 포함하는 표시부를 구비한 전자기기.
    [일반식 (G1)]
    Figure 112009028747775-PAT00114
    (식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1∼Ar4는 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, R11∼R18은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼4의 알킬기, 탄소수 1∼4의 할로알킬기, 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴기, 할로겐 중 어느 것인가를 나타낸다.)
  15. 제 14 항에 있어서,
    Het는 일반식 (G1-1)로 나타내어지는 치환기인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 전자기기.
    [일반식 (G1-1)]
    Figure 112009028747775-PAT00115
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  16. 제 14 항에 있어서,
    일반식 (G2)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 전자기기.
    [일반식 (G2)]
    Figure 112009028747775-PAT00116
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  17. 제 14 항에 있어서,
    일반식 (G3)로 나타내어지는 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 전자기기.
    [일반식 (G3)]
    Figure 112009028747775-PAT00117
    (식 중, A1∼A3 중 1개 또는 2개는 질소를 나타내고, 나머지는 탄소를 나타낸다.)
  18. 제 14 항에 있어서,
    Ar1 및 Ar3은 동일한 구조이고, Ar2 및 Ar4는 동일한 구조인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 전자기기.
  19. 제 14 항에 있어서,
    R11 및 R15는 동일한 구조이고, R12 및 R16은 동일한 구조이고, R13 및 R17은 동일한 구조이고, R14 및 R18은 동일한 구조인 벤조옥사졸 유도체를 가지는, 전자기기.
  20. 일반식 (G11)로 나타내어지는 유기 화합물.
    [일반식 (G11)]
    Figure 112009028747775-PAT00118
    (식 중, Het는 피리딜기, 또는, 피리미디닐기를 나타내고, Ar1 및 Ar3은 각각 독립적으로 치환 또는 무치환의 탄소수 6∼13의 아릴렌기를 나타내고, X5 및 X6은, 각각 독립적으로 할로겐 또는 트리플레이트기를 나타낸다.)
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