KR101324758B1

KR101324758B1 - 카르바졸 유도체, 및 그것을 사용하여 얻어진 발광소자용재료, 발광소자, 전자기기

Info

Publication number: KR101324758B1
Application number: KR1020087003504A
Authority: KR
Inventors: 사치코 카와카미; 노부하루 오사와; 하루에 나카시마; 쿠미 코지마; 마사카즈 에가와; 료지 노무라
Original assignee: 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: CN102127422A; JP2013018774A; EP1917243B1; JP2015129185A; JP2009246396A; EP1917243A4; JP5094794B2; CN101223138B; JP5996704B2; US20090058261A1; WO2007007885A1; KR20080046634A; US7838128B2; CN102127422B; CN101223138A; EP1917243A1

Abstract

산화 반응의 반복에 내성을 가지는 발광소자용 재료를 제조하기 위한 원료로서 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 과제로 한다. 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 카르바졸 유도체이다. 일반식 (1)에서, R¹은 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기, 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1 내지 12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다.

카르바졸 유도체, 발광소자용 재료, 발광소자, 산화 반응, 청색 발광

Description

카르바졸 유도체, 및 그것을 사용하여 얻어진 발광소자용 재료, 발광소자, 전자기기{Carbazole derivative and light emitting element material, light emitting element, and electronic appliance obtained using the same}

본 발명은, 카르바졸(carbazole) 유도체에 관한 것으로, 특히 발광소자용 재료를 얻기 위한 원료로서 사용할 수 있는 카르바졸 유도체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 카르바졸 유도체를 사용하여 얻어진 발광소자용 재료, 및 그 발광소자용 재료를 사용하여 제작된 발광소자 및 전자기기에 관한 것이다.

근년, 디스플레이 등의 화소로서 발광소자가 사용되고 있다. 이와 같은 발광소자는 일반적으로, 발광 물질을 함유하는 층이 한 쌍의 전극 사이에 끼어진 구조를 가진다.

발광소자의 분야에서는, 발광 효율과 색도가 좋고, 또는 소광(消光) 등을 방지할 수 있는 발광소자를 얻기 위해, 발광소자를 제작하기 위한 재료가 되는 물질에 대한 다양한 연구가 행해지고 있다. 그 중에서도, 발광 물질(발광소자를 구동시켰을 때 발광을 나타내는 물질)로서 사용되는 물질은 일반적으로 "게스트"라고 칭해지고, 보다 효율 좋게 발광하는 게스트의 개발이 진행되고 있다. 예를 들어, 일본국 공개특허공고 2001-131541호 공보(문헌 1)는 발광 효율이 높고 발광 수명이 긴 유기 EL 소자용 재료에 관한 기술을 개시하고 있다.

그런데, 발광소자에서는, 정공 또는 전자의 수수(授受)에 의해 전극 사이에서 전류가 흐르고, 발광층에서 이들 캐리어가 게스트에 의해 트랩되어 재결합한다. 즉, 게스트는 산화 또는 환원된 상태를 거쳐 여기 상태가 된다. 이어서, 여기 상태가 된 게스트는 기저 상태로 복귀할 때 발광한다. 기저 상태로 복귀한 게스트는 캐리어의 재결합에 의해 다시 여기 상태가 된 후, 기저 상태로 복귀할 때 발광한다. 이와 같은 여기와 발광이 반복되는 게스트, 즉, 산화 또는 환원이 반복되는 게스트는, 산화 또는 환원되는 동안에 성질이 다른 것이 되기도 한다. 여기와 발광을 반복하는 동안에 게스트의 성질이 변화하면, 소망의 발광을 얻을 수 없게 되거나, 캐리어의 수송성이 변화하여 소자의 열화(劣化)의 원인이 될 수 있다. 따라서, 게스트에는 효율 좋게 발광할 뿐만 아니라, 산화 또는 환원에 대해서 내성을 가지는 것이 요구된다.

또한, 발광소자를 효율 좋게 발광시키기 위해서는, 게스트가 캐리어를 효율 좋게 트랩하게 하여, 캐리어의 재결합 효율을 향상시키는 것도 요구된다. 많은 발광소자에서는, 발광층은 "호스트"라고 칭해지는 기질에 게스트가 분산된 구성을 가지고 있고, 게스트의 HOMO 준위가 호스트의 HOMO 준위보다 높도록, 또는, 게스트의 LUMO 준위가 호스트의 LUMO 준위보다 낮도록 호스트와 게스트를 조합함으로써, 캐리어를 트랩시키기 쉬워진다. 그러나, 캐리어를 트랩시키기 쉬워지는 한편, HOMO 준위와 LUMO 준위 사이의 에너지 갭이 좁아져, 소망의 색도의 발광을 나타내는 발광소자를 얻을 수 없게 되는 경우도 생긴다. 이와 같은 문제는 특히 청색 발광을 나타내는 발광소자에서 현저하다.

따라서, 본 발명은, 산화 반응의 반복에 내성을 가지는 발광소자용 재료를 제조하는 원료로서 유용한 카르바졸 유도체를 제공하는 것을 과제로 한다.

또한, 본 발명은, 산화 반응의 반복에 내성을 가지는 발광소자용 재료를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은, 산화 반응의 반복에 내성을 가지고, 장기간 양호한 발광을 얻을 수 있는 발광소자를 제공하는 것을 과제로 한다. 본 명세서에서의 "산화 반응의 반복"이란, 중성 물질을 전기적으로 산화시킨 후 중성 상태로 복귀시키는 과정의 산화 공정을 반복하는 것을 의미한다.

또한, 본 발명은, 색도가 양호한 청색 발광을 나타내는 발광소자, 발광장치, 및 전자기기를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 일 양태는 아래의 일반식 (1)로 나타내어지는 카르바졸 유도체이다.

[일반식 (1)]

일반식 (1)에서, R¹은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1 내지 12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다.

본 발명의 일 양태는 아래의 일반식 (2)로 나타내어지는 발광소자용 재료이다.

[일반식 (2)]

일반식 (2)에서, R²는 수소 또는 아래의 일반식 (3)으로 나타내어지는 기를 나타낸다. 또한, R⁴ 및 R⁵는 수소, 메틸, tert-부틸 중 어느 하나를 나타내고, 또한 이들 중 적어도 한쪽은 수소를 나타낸다. 또한, 일반식 (2) 및 (3)에서, R³은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1 내지 12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다.

[일번식 (3)]

본 발명의 일 양태는 전극 사이에 발광층을 가지는 발광소자로서, 이 발광층은, 아래의 일반식 (4)로 나타내어지는 발광 물질과, 이 발광 물질보다 큰 이온화 포텐셜 및 이 발광 물질보다 큰 에너지 갭을 가지는 호스트를 함유하는 발광소자이다. 호스트는 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질인 것이 바람직하다.

[일반식 (4)]

일반식 (4)에서, R⁶는 수소 또는 아래의 일반식 (5)로 나타내어지는 기를 나타낸다. 또한, R⁸ 및 R⁹는 수소, 메틸 또는 tert-부틸 중 어느 하나를 나타내고, 또한 이들 중 적어도 한쪽은 수소를 나타낸다. 또한, 일반식 (4) 및 (5)에서, R⁷은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1 내지 4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1 내지 12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다.

[일반식 (5)]

본 발명의 일 양태는 전극 사이에 발광층을 가지는 발광소자로서, 이 발광층은 상기 일반식 (4)로 나타내어지는 발광 물질과, 이 발광 물질보다 큰 이온화 포텐셜 및 이 발광 물질보다 큰 에너지 갭을 가지는 호스트를 함유하는 발광소자이다. 호스트는 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 발광장치를 표시부 또는 조명부에 사용하는 전자기기이다.

본 발명을 실시함으로써, 산화 반응의 반복에 대하여 우수한 내성을 가지는 발광소자용 재료를 제조하는데 유용한 카르바졸 유도체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 실시함으로써, 산화 반응의 반복에 대하여 우수한 내성을 가지는 발광소자용 재료를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 실시함으로써, 산화 반응의 반복에 내성을 가지고, 장기간 양호한 상태로 발광시킬 수 있는 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 실시함으로써, 장기간 양호하게 표시 동작 또는 조명할 수 있는 전자기기를 얻을 수 있다.

본 발명을 실시함으로써, 색도가 양호한 청색 발광을 나타낼 수 있는 발광 물질로서 사용하는 발광소자용 재료를 제조하는데 유용한 카르바졸 유도체를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 실시함으로써, 색도가 양호한 청색 발광을 나타낼 수 있는 발광소자용 재료를 얻을 수 있다. 본 발명을 실시함으로써, 색도가 좋은 청색 발광을 나타내고 색채가 우수한 화상을 나타내는 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명을 실시함으로써, 색도가 좋은 청색 발광을 나타내고 색채가 우수한 화상을 나타내는 전자기기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 발광소자의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 2는 본 발명의 발광장치의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 3은 본 발명의 발광장치에 포함되는 회로에 대하여 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 발광장치의 양태에 대하여 설명하는 상면도.

도 5는 본 발명의 발광장치의 프레임 동작의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 6(A)∼도 6(C)는 본 발명의 발광장치에 포함되는 회로의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 7은 본 발명의 발광장치의 양태에 대하여 설명하는 단면도.

도 8(A)∼도 8(C)는 본 발명의 전자기기의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 9는 본 발명의 전자기기의 양태에 대하여 설명하는 도면.

도 10(A) 및 도 10(B)는 실시예 1에서 제조한 발광소자용 재료의 ¹H-NMR 차트.

도 11(A) 및 도 11(B)는 실시예 2에서 제조한 발광소자용 재료의 ¹H-NMR 차트.

도 12는 실시예 2에서 제조한 발광소자용 재료의 흡수 스펙트럼.

도 13은 실시예 2에서 제조한 발광소자용 재료의 발광 스펙트럼.

도 14(A) 및 도 14(B)는 실시예 2에서 제조한 발광소자용 재료의 CV 측정 결과.

도 15(A) 및 도 15(B)는 실시예 3에서 제조한 발광소자용 재료의 ¹H-NMR 차트.

도 16은 실시예 3에서 제조한 발광소자용 재료의 흡수 스펙트럼.

도 17은 실시예 3에서 제조한 발광소자용 재료의 발광 스펙트럼.

도 18(A) 및 도 18(B)는 실시예 3에서 제조한 발광소자용 재료의 CV 측정 결과.

도 19는 실시예들에서 제작한 발광소자에 대하여 설명하는 도면.

도 20은 실시예 4에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 21은 실시예 4에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 22는 실시예 4에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 23은 실시예 5에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 24는 실시예 5에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 25는 실시예 5에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 26은 실시예 6에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 27은 실시예 6에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 28은 실시예 6에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 29는 실시예 7에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 30은 실시예 7에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 31은 실시예 7에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 32는 실시예 8에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 33은 실시예 8에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 34는 실시예 8에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 35는 실시예 9에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 36은 실시예 9에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 37은 실시예 9에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 38은 실시예 10에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 39는 실시예 10에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 40은 실시예 10에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 41은 실시예 11에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 42는 실시예 11에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 43은 실시예 11에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 44는 실시예 12에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 45는 실시예 12에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 46은 실시예 12에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

도 47은 실시예 13에서 제작한 발광소자의 전압-휘도 특성.

도 48은 실시예 13에서 제작한 발광소자의 휘도-전류 효율 특성.

도 49는 실시예 13에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어남이 없이 그 형태 및 상세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명이 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.

[실시형태 1]

본 발명의 카르바졸 유도체 및 그의 제조방법의 일 양태에 대하여 설명한다.

본 발명의 카르바졸 유도체의 구체적 양태로서, 아래의 구조식 (1)∼(9)로 나타내어지는 카르바졸 유도체를 들 수 있다.

[구조식 (1)∼(9)]

아래의 일반식 (6)으로 나타내지고, 보다 구체적으로는 상기 구조식 (1)∼(9)로 나타내어지는 본 발명의 카르바졸 유도체는, 합성 스킴(Synthesis Scheme) (a-1)로 나타내어지는 바와 같이, 골격에 카르바졸을 포함하는 화합물(화합물 A)과 1,4-디브로모벤젠을 반응시켜, 골격에 N-(4-브로모페닐)을 포함하는 화합물 B를 합성한 후, 팔라듐 촉매를 사용한 아닐린과의 커플링 반응을 행함으로써 얻어질 수 있다.

[일반식 (6)]

[합성 스킴 (a-1)]

상기 일반식 (6) 및 합성 스킴 (a-1)에서, R¹⁰은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1∼12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다. 또한, 아릴기는 치환기를 가지고 있어도 좋고 가지지 않아도 좋다.

또한, 본 발명의 카르바졸 유도체의 합성법은 상기 합성 스킴 (a-1)로 나타내어지는 합성법에 한정되는 것은 아니고, 그 외의 합성법에 의해 합성될 수도 있다.

이상에 설명한 본 발명의 카르바졸 유도체는 산화 반응의 반복에 대하여 우수한 내성을 가지는 발광소자용 재료를 제조하는 원료로서 매우 유용하다. 또한, 이상에서 설명한 본 발명의 카르바졸 유도체는 색도가 좋은 청색 발광을 나타내는 발광 물질을 제조하는 원료로서도 유용하다.

[실시형태 2]

본 발명의 카르바졸 유도체를 사용한 안트라센 유도체의 제조방법의 일 양태에 대하여 설명한다.

아래의 합성 스킴 (b-1)로 나타내어지는 바와 같이, 상기한 일반식 (6)으로 나타내어지는 카르바졸 유도체와 디페닐 안트라센 골격을 가지는 화합물 C를 팔라듐 촉매 등의 금속 촉매를 사용한 커플링 반응시킴으로써, 아래의 일반식 (7)로 나타내어지고 발광소자용 재료로서 유용한 안트라센 유도체를 얻을 수 있다.

[일반식 (7)]

[합성 스킴 (b-1)]

상기 일반식 (7) 및 합성 스킴 (b-1)에서, R¹⁰은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1∼12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나의 기를 나타낸다. R¹¹은 수소, 메틸, tert-부틸 중 어느 하나를 나타낸다.

이상과 같이 하여 얻어진 안트라센 유도체는 산화 반응의 반복에 내성을 가지고, 또한, 청색 발광을 나타낼 수 있다. 그 때문에, 특히 발광 물질("게스트"라고도 칭함)로서 기능하는 발광소자용 재료로 유용하다. 또한, 상기 일반식 (7)로 나타내어지는 안트라센 유도체는, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센(약칭: CzPA), 디페닐안트라센 등의, 전자 수송성이 우수하고 에너지 갭이 넓고 청색 발광을 나타내는 발광 물질에 대한 호스트로서 유효한 유기 화합물과 조합하여 사용하는데 매우 적합하다. 일반식 (7)로 나타내어지는 안트라센 유도체와, t-BuDNA, CzPA, 디페닐 안트라센 등을 조합하여 사용함으로써, 적절한 양의 정공을 트랩할 수 있고, 발광층으로부터 그 외의 층으로 정공이 빠져나가는 것을 저감할 수 있음과 동시에, 색도가 좋은 청색 발광을 나타낼 수 있는 발광소자를 제작할 수 있다.

또한, 상기한 합성 스킴 (b-1)에서 사용되는 화합물 C는, 예를 들어, 아래의 합성 스킴 (b-2)로 나타내어지는 바와 같은 합성에 의해 얻을 수 있다.

[합성 스킴 (b-2)]

상기 합성 스킴 (b-2)에서, R¹¹은 수소 또는 tert-부틸을 나타낸다.

[실시형태 3]

본 발명의 카르바졸 유도체를 사용한 안트라센 유도체의 합성의 일 양태에 대하여 설명한다.

아래의 합성 스킴 (c-1)로 나타내어지는 바와 같이, 상기한 일반식 (6)으로 나타내어지는 카르바졸 유도체와 디페닐 안트라센 골격을 가지는 화합물 D를 팔라듐 촉매 등의 금속 촉매를 사용한 커플링 반응시킴으로써, 아래의 일반식 (8)로 나타내어지고 발광소자용 재료로서 유용한 안트라센 유도체를 얻을 수 있다.

[일반식 (8)]

[합성 스킴 (c-1)]

상기 일반식 (8) 및 합성 스킴 (c-1)에서, R¹⁰은 수소; 메틸, 에틸, tert-부틸 등의 탄소수 1∼4의 알킬기; 페닐, 비페닐, 나프틸 등의 탄소수 1∼12의 아릴기 중에서 선택되는 어느 하나를 나타낸다. R¹²및 R¹³은 수소, 메틸 또는 tert-부틸 중 어느 하나를 나타내고, 또한 이들 중 적어도 한쪽은 수소를 나타낸다.

이상과 같이 하여 얻어진 안트라센 유도체는 산화 반응의 반복에 내성을 가지고, 또한, 청색 발광을 나타낼 수 있다. 그 때문에, 특히 발광 물질로서 기능하는 발광소자용 재료로서 유용하다. 또한, 상기 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체는, t-BuDNA, CzPA 등의, 전자 수송성이 우수하고 에너지 갭이 넓고 청색 발광을 나타내는 발광 물질에 대한 호스트로서 유효한 유기 화합물과 조합하여 사용하는데 매우 적합하다. 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체와, t-BuDNA, CzPA, 디페닐 안트라센 등을 조합하여 사용함으로써, 적절한 양의 정공을 트랩할 수 있고, 발광층으로부터 그 외의 층으로 정공이 빠져나가는 것을 저감할 수 있음과 동시에, 색도가 좋은 청색 발광을 나타낼 수 있는 발광소자를 제작할 수 있다.

또한, 상기한 합성 스킴 (c-1)에서 사용되는 화합물 D는, 예를 들어, 아래의 합성 스킴 (c-2)로 나타내어지는 바와 같은 합성에 의해 얻을 수 있다.

[합성 스킴 (c-2)]

상기 합성 스킴 (c-2)에서, R¹² 및 R¹³은 수소, 메틸, tert-부틸 중 어느 하나를 나타내고, 또한 이들 중 적어도 한쪽은 수소를 나타낸다.

실시형태 2 및 3에서는, 본 발명의 카르바졸 유도체와 안트라센 유도체를 커플링 반응시켜 발광소자용 재료를 제조하는 양태에 대하여 설명하였지만, 안트라센 유도체뿐만 아니라, 페릴렌 유도체 또는 페난트렌 유도체와 본 발명의 카르바졸 유도체를 커플링 반응시켜 발광소자용 재료를 제조할 수도 있다.

[실시형태 4]

본 발명의 카르바졸 유도체를 사용하여 합성된 발광소자용 재료를 사용하여 제작된 발광소자의 일 양태에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.

도 1은 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 발광층(113)을 가지는 발광소자를 나타낸다. 발광층(113)에는 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체가 함유되어 있다. 또한, 도 1의 발광소자에서는, 제1 전극(101)과 발광층(113) 사이에 정공 주입층(111)과 정공 수송층(112)이 이 순서로 적층되어 제공되고, 제2 전극(102)과 발광층(113) 사이에 전자 주입층(115)과 전자 수송층(114)이 이 순서로 적층되어 제공되어 있다.

이와 같은 발광소자에서, 제1 전극(101)측으로부터 주입된 정공과, 제2 전극(102)측으로부터 주입된 전자가 발광층(113)에서 재결합하고, 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체가 여기 상태로 된다. 그리고, 여기 상태가 된 안트라센 유도체는 기저 상태로 복귀할 때 발광한다. 이와 같이, 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체는 발광 물질로서 기능한다.

이하에, 제1 전극(101), 제2 전극(102), 및 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 사이에 제공된 각층에 대하여 구체적으로 설명한다.

제1 전극(101)과 제2 전극(102)은 특별히 한정되지 않고, 인듐 주석 산화물(ITO), 산화규소를 함유하는 인듐 주석 산화물, 2∼20 중량%의 산화아연을 함유하는 산화인듐 외에, 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 제1 전극(101)은 알루미늄 외에, 마그네슘과 은의 합금, 알루미늄과 리튬의 합금 등을 사용하여 형성할 수도 있다. 또한, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)의 형성 방법에 대하여 특별히 한정은 없고, 제1 전극(101) 및 제2 전극(102)은, 예를 들어, 스퍼터링법이나 증착법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 발광한 광을 외부로 취출하기 위해, 제1 전극(101)과 제2 전극(102) 중의 어느 하나 또는 양쪽 모두는, 인듐 주석 산화물 등을 사용하거나, 또는 은, 알루미늄 등을 사용하여 수 nm∼수십 nm의 두께가 되도록 성막하여, 가시광선을 투과할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

정공 주입층(111)은 제1 전극(101)으로부터 정공 수송층(112)에의 정공의 주입을 보조하는 기능을 가지는 층이다. 정공 주입층(111)을 제공함으로써, 제1 전극(101)과 정공 수송층(112) 사이의 이온화 포텐셜의 차(差)가 완화되어, 정공이 주입되기 쉬워진다. 정공 주입층(111)은 정공 수송층(112)을 형성하는 물질보다 이온화 포텐셜이 낮고, 제1 전극(101)을 형성하는 물질보다 이온화 포텐셜이 높은 물질, 또는 정공 수송층(112)과 제1 전극(101) 사이에 막 두께 1∼2 nm의 박막으로서 제공된 때 에너지 밴드가 구부러지는 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 정공 주입층(111)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질의 구체예로서, 프탈로시아닌(약칭: H₂Pc)이나, 구리 프탈로시아닌(CuPC) 등의 프탈로시아닌계 화합물, 또는 폴리(에틸렌 디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술폰산) 수용액(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물 등을 들 수 있다. 즉, 정공 주입층(111)의 이온화 포텐셜이 정공 수송층(112)의 이온화 포텐셜보다 상대적으로 낮은 물질을 정공 수송성 물질 중에서 선택함으로써, 정공 주입층(111)을 형성할 수 있다. 또한, 정공 주입층(111)을 제공하는 경우, 제1 전극(101)은 인듐 주석 산화물 등의, 일 함수가 높은 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.

정공 수송층(112)은 제1 전극(101)측으로부터 주입된 정공을 발광층(113)으 로 수송하는 기능을 가지는 층이다. 그리하여, 정공 수송층(112)을 제공함으로써, 제1 전극(101)과 발광층(113)과의 거리를 떼어 놓을 수 있고, 그 결과, 제1 전극(101) 등에 함유되어 있는 금속에 기인하여 발광이 소광하는 것을 방지할 수 있다. 정공 수송층은 정공 수송성 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하고, 특히 1×10^-6 cm²/Vs 이상의 정공 이동도를 가지는 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 정공 수송성 물질이란, 전자 이동도보다 정공 이동도가 높고, 전자 이동도에 대한 정공 이동도의 비(즉, 정공 이동도/전자 이동도)가 바람직하게는 100보다 큰 물질을 말한다. 정공 수송층(112)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질의 구체예로서는, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: NPB), 4,4'-비스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: TPD), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트리페닐아민(약칭: TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭: MTDATA), 4,4'-비스{N-[4-(N,N-디-m-톨릴아미노)페닐]-N-페닐아미노}비페닐(약칭: DNTPD), 1,3,5-트리스[N,N-디(m-톨릴)아미노]벤젠(약칭: m-MTDAB), 4,4',4''-트리스(N-카르바졸일)트리페닐아민(약칭: TCTA), 프탈로시아닌(약칭: H₂Pc), 구리 프탈로시아닌(약칭: CuPc), 바나딜 프탈로시아닌(약칭: VOPc), 4,4'-비스[N-(4-비페닐릴)-N-페닐아미노]비페닐(약칭: BBPB) 등을 들 수 있다. 또한, 정공 수송성 물질 중에서도 특히 호스트로서 사용되는 물질보다 에너지 갭이 큰 물질을 선택하여 정공 수송층(112)을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 정공 수송층(112)은 이상에서 설명한 물질들을 포함하는 층을 2 이상 조합하여 형 성한 다층 구조의 층이어도 좋다.

발광층(113)은, 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체를, 이 안트라센 유도체의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지고, 또한 이 안트라센 유도체의 이온화 포텐셜보다 큰 이온화 포텐셜을 가지는 물질("호스트"라고 칭함)을 함유하는 층 중에 분산시킨 층인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 이 안트라센 유도체로부터의 발광이 이 안트라센 유도체 자체의 농도에 기인하여 소광하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 에너지 갭이란, LUMO 준위와 HOMO 준위 사이의 에너지 갭을 말한다.

보다 구체적으로는, 호스트로서 사용하는 물질은, 5.4 eV보다 큰 이온화 포텐셜과 2.8 eV보다 큰 에너지 갭을 가지고, 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질인 것이 바람직하다. 이와 같은 물질로서, 예를 들어, t-BuDNA, CzPA, 및 디페닐 안트라센 등의 안트라센 유도체, BCP 등의 페난트롤린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 트리아진 유도체를 들 수 있다. 이들 물질 중에서 선택된 1 또는 2 이상의 물질을, 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체가 분산 상태가 되도록 그 안트라센 유도체와 혼합하면 좋다. 발광층(113)을 이와 같은 구성으로 함으로써, 일반식 (7) 또는 일반식 (8)로 나타내어지는 안트라센 유도체가 정공을 효율 좋게 트랩할 수 있고, 그 결과, 발광 효율이 좋은 발광소자를 얻을 수 있다. 또한, 전자 수송층(114)은 에너지 갭이 작은 물질로 형성되는 일이 많고, 발광층(113)으로부터 여기 에너지가 이동하기 쉽지만, 발광층(113)을 이상과 같은 구성으로 함으로써, 발광층(113)에서의 정공과 전자의 재결합 영역(발광 영역)이 정공 수송층(112)측에 형성되게 되어, 전자 수송층(114)에의 여기 에너지의 이동을 방지할 수 있다. 그 결과, 발광층(113)이 아닌 층에서 발광이 생기는 것에 기인한 색도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 발광층(113)과 같이 복수의 화합물이 혼합된 층은 공증착법을 이용하여 형성할 수 있다. 여기서, 공증착이란, 단일의 처리실 내에 설치된 복수의 증발원으로부터 각각 원료를 기화시키고, 기화한 원료를 기상(氣相) 상태에서 혼합하여, 피처리물 위에 퇴적시키는 증착법을 말한다.

전자 수송층은 제2 전극(102)으로부터 주입된 전자를 발광층(113)으로 수송하는 기능을 가지는 층이다. 그리하여, 전자 수송층(114)을 제공함으로써, 제2 전극(102)과 발광층(113)과의 거리를 떼어 놓을 수 있고, 그 결과, 제2 전극(102) 등에 함유되어 있는 금속에 기인하여 발광이 소광하는 것을 방지할 수 있다. 전자 수송층은 전자 수송성 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하고, 특히 1×10^-6 cm²/Vs 이상의 전자 이동도를 가지는 물질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 수송성 물질이란, 정공 이동도보다 전자 이동도가 높고, 정공 이동도에 대한 전자 이동도의 비(즉, 전자 이동도/정공 이동도)가 바람직하게는 100보다 큰 물질을 말한다. 전자 수송층(114)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질의 구체예로서는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Alq₃), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀라토)알루미늄(약칭: Almq₃), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리나토)베릴륨(약칭: BeBq₂), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)-4-페닐페놀라토-알루미늄(약칭: BAlq), 비 스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)₂), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)₂) 등의 금속 착체 외에, 2-(4-비페닐릴)-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-tert-부틸페닐)-4-페닐-5-(4-비페닐릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: TAZ), 3-(4-tert-부틸페닐)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-비페니릴)-1,2,4-트리아졸(약칭: p-EtTAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP), 4,4-비스(5-메틸벤즈옥사졸-2-일)스틸벤(약칭: BzOs) 등을 들 수 있다. 또한, 전자 수송성 물질 중에서도 특히 호스트로서 사용되는 물질보다 에너지 갭이 큰 물질을 선택하여 전자 수송층(114)을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 전자 수송층(114)은 이상에서 설명한 물질을 포함하는 층을 2 이상 조합하여 형성한 다층 구조의 층이어도 좋다.

전자 주입층(115)은 제2 전극(102)으로부터 전자 수송층(114)에의 전자의 주입을 보조하는 기능을 가지는 층이다. 전자 주입층(115)은 BPhen, BCP, p-EtTAZ, TAZ, BzOs 등의 전자 수송층(114)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질 중에서, 전자 수송층(114)의 형성에 사용하는 물질보다 전자 친화력이 상대적으로 큰 물질을 선택하여 사용함으로써 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 전자 주입층(115)을 형성 함으로써, 제2 전극(102)과 전자 수송층(114) 사이의 전자 친화력의 차가 완화되어 전자가 주입되기 쉬워진다. 또한, 전자 주입층(115)에는, Li, Cs 등의 알칼리 금속, 리튬 산화물(Li₂O), 칼륨 산화물(K₂O), 나트륨 산화물(Na₂O) 등의 알칼리 금속 의 산화물, 칼슘 산화물(CaO), 마그네슘 산화물(MgO) 등의 알칼리토류 금속의 산화물, 불화리튬(LiF), 불화세슘(CsF) 등의 알칼리 금속의 불화물, 불화칼슘(CaF₂) 등의 알칼리토류 금속의 불화물, 또는 Mg, Ca 등의 알칼리토류 금속 등의 무기물이 포함되어 있어도 좋다. 또한, 전자 주입층(115)은 이상에서 설명한 바와 같은 유기물을 함유하는 구성이어도 좋고, 또는, LiF 등의 알칼리 금속의 불화물, 또는 CaF₂ 등의 알칼리토류 금속의 불화물 등의 무기물을 함유하는 구성이어도 좋다. 이와 같이, LiF 등의 알칼리 금속의 불화물, 또는 CaF₂ 등의 알칼리토류 금속의 불화물 등의 무기물을 사용하여 1∼2 nm의 박막으로서 전자 주입층(115)을 제공함으로써, 전자 주입층(115)의 에너지 밴드가 구부러지거나, 또는 전자 주입층(115)을 통해 터널 전류가 흐름으로써, 제2 전극(102)으로부터 전자 수송층(114)에의 전자의 주입이 용이하게 된다.

또한, 정공 주입층(111) 대신에 정공 발생층이 형성되어도 좋고, 또는 전자 주입층(115) 대신에 전자 발생층이 형성되어도 좋다.

여기서, 정공 발생층이란, 정공을 발생하는 층이다. 정공 수송성 물질 중에서 선택된 적어도 하나의 물질과, 정공 수송성 물질에 대하여 전자 수용성을 나타내는 물질을 혼합함으로써 정공 발생층을 형성할 수 있다. 여기서, 정공 수송성 물질로서는, 정공 수송층(112)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질과 유사한 물질을 사용할 수 있다. 또한, 전자 수용성을 나타내는 물질로서는, 몰리브덴 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 레늄 산화물 등의 금속 산화물을 사용하는 것이 바람 직하다.

또한, 전자 발생층이란, 전자를 발생하는 층이다. 전자 수송성 물질 중에서 선택된 적어도 하나의 물질과, 전자 수송성 물질에 대하여 전자 공여성을 나타내는 물질을 혼합함으로써 전자 발생층을 형성할 수 있다. 여기서, 전자 수송성 물질로서는, 전자 수송층(114)을 형성하는데 사용할 수 있는 물질과 유사한 물질을 사용할 수 있다. 또한, 전자 공여성을 나타내는 물질로서는, 알칼리 금속 및 알칼리토류 금속 중에서 선택된 물질, 구체적으로는 리튬(Li), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 등을 사용할 수 있다.

이상과 같은 양태의 발광소자는, 제1 전극(101)을 형성한 후, 그 위에, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)을 이 순서로 적층 형성한 후, 제2 전극(102)을 형성하는 제작 방법에 의해 제작될 수 있고, 또는, 제2 전극(102)을 형성한 후, 그 위에, 전자 주입층(115), 전자 수송층(114), 발광층(113), 정공 수송층(112), 정공 주입층(111)을 이 순서로 적층 형성한 후, 제1 전극(101)을 형성하는 제작 방법에 의해 제작될 수도 있다. 또한, 정공 주입층(111), 정공 수송층(112), 발광층(113), 전자 수송층(114), 전자 주입층(115)은 각각, 증착법, 잉크젯법, 도포법 등의 어느 방법으로 형성되어도 상관없다. 또한, 제1 전극(101) 또는 제2 전극(102)에 대해서도, 스퍼터링법 또는 증착법 등, 어느 방법을 이용하여 형성되어도 상관없다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광소자는 본 발명의 안트라센 유도체와 같이 안트라센 골격 또는 아민 골격 등을 포함하는 화합물을 사용하여 제작되 기 때문에, 산화 반응의 반복에 의한 발광 물질의 성질의 변화에 기인한 발광소자의 특성 변화가 적고, 그 결과, 장기간 안정적인 발광을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 안트라센 유도체를 사용하여 제작되기 때문에, 색도가 좋은 청색 발광을 나타낼 수 있다.

[실시형태 5]

실시형태 4에서 설명한 본 발명의 발광소자는 산화 반응의 반복에 내성을 가지고 장기간 양호한 상태로 발광할 수 있기 때문에, 본 발명의 발광소자를 사용함으로써, 장기간에 걸쳐 양호한 표시 화상 등을 제공할 수 있는 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 실시형태 4에서 설명한 본 발명의 발광소자는 색도가 좋은 청색 발광을 나타낼 수 있기 때문에, 본 발명의 발광소자를 사용함으로써, 색도가 좋은 청색 발광을 나타내고 색채가 우수한 화상을 나타내는 발광장치를 얻을 수 있다.

본 실시형태에서는, 표시 기능을 가지는 발광장치의 회로 구성 및 구동 방법에 대하여 도 2∼도 5를 사용하여 설명한다.

도 2는 본 발명을 적용한 발광장치의 개략적인 상면도이다. 도 2에서, 기판(6500) 위에는, 화소부(6511)와, 소스 신호선 구동회로(6512)와, 기입용 게이트 신호선 구동회로(6513)와, 소거용 게이트 신호선 구동회로(6514)가 제공되어 있다. 소스 신호선 구동회로(6512)와, 기입용 게이트 신호선 구동회로(6513)와, 소거용 게이트 신호선 구동회로(6514) 각각은 배선군을 통하여 외부 입력 단자인 FPC(Flexible Print Circuit)(6503)에 접속되어 있다. 그리고, 소스 신호선 구동회로(6512)와, 기입용 게이트 신호선 구동회로(6513)와, 소거용 게이트 신호선 구 동회로(6514) 각각은 FPC(6503)로부터 비디오 신호, 클록 신호, 스타트 신호, 리셋 신호 등을 받는다. 또한, FPC(6503)에는 프린트 배선판(PWB)(6504)이 부착되어 있다. 또한, 구동회로부는 상기와 같이 반드시 화소부(6511)와 동일 기판 위에 제공할 필요는 없고, 예를 들어, 배선 패턴이 형성된 FPC 위에 IC 칩을 실장한 TCP(Tape Carrier Package) 등을 이용하여 기판 외부에 제공하여도 좋다.

화소부(6511)에는, 열 방향으로 연장한 복수의 소스 신호선이 행 방향으로 나란히 배열되어 있다. 또한, 전류 공급선이 행 방향으로 나란히 배열되어 있다. 또한, 화소부(6511)에는 행 방향으로 연장한 복수의 게이트 신호선이 열 방향으로 나란히 배열되어 있다. 또한, 화소부(6511)에는 발광소자를 포함하는 다수 쌍의 회로가 배열되어 있다.

도 3은 일 화소를 동작시키기 위한 회로를 나타낸 도면이다. 도 3에 나타내는 회로에는 제1 트랜지스터(901)와 제2 트랜지스터(902)와 발광소자(903)가 포함되어 있다.

제1 트랜지스터(901)와 제2 트랜지스터(902) 각각은 게이트 전극과 드레인 영역과 소스 영역을 포함하는 3 단자 소자이고, 드레인 영역과 소스 영역 사이에 채널 영역을 가진다. 여기서, 소스 영역과 드레인 영역은 트랜지스터의 구조나 동작 조건 등에 따라 서로 바뀌기 때문에, 어느 하나가 소스 영역 또는 드레인 영역인지를 한정하는 것이 곤란하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 소스 또는 드레인으로서 기능하는 영역을 각각 제1 전극, 제2 전극이라고 표기한다.

게이트 신호선(911)과 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)는 스위치(918)에 의해 전기적으로 접속 또는 비접속 상태가 되도록 제공되어 있다. 또한, 게이트 신호선(911)과 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)는 스위치(919)에 의해 전기적으로 접속 또는 비접속 상태가 되도록 제공되어 있다. 또한, 소스 신호선(912)은 스위치(920)에 의해 소스 신호선 구동회로(915)와 전원(916) 중의 어느 하나에 전기적으로 접속되도록 제공되어 있다. 그리고, 제1 트랜지스터(901)의 게이트는 게이트 신호선(911)에 전기적으로 접속되고, 제1 트랜지스터의 제1 전극은 소스 신호선(912)에 전기적으로 접속되고, 제2 전극은 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제2 트랜지스터(902)의 제1 전극은 전류 공급선(917)에 전기적으로 접속되고, 제2 전극은 발광소자(903)에 포함되는 하나의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 스위치(918)는 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)에 포함되어 있어도 좋다. 또한, 스위치(919)는 소거용 게이트 신호선 구동회로(914) 중에 포함되어 있어도 좋다. 또한, 스위치(920)는 소스 신호선 구동회로(915) 중에 포함되어 있어도 좋다.

또한, 화소부에서의 트랜지스터나 발광소자 등의 배치에 대하여 특별히 한정은 없고, 예를 들어, 도 4의 상면도에 나타내는 바와 같이 배치할 수도 있다. 도 4에서, 제1 트랜지스터(1001)의 제1 전극은 소스 신호선(1004)에 접속되고, 제2 전극은 제2 트랜지스터(1002)의 게이트 전극에 접속되어 있다. 또한, 제2 트랜지스터(1002)의 제1 전극은 전류 공급선(1005)에 접속되고, 제2 전극은 발광소자의 전극(1006)에 접속되어 있다. 게이트 신호선(1003)의 일부는 제1 트랜지스터(1001)의 게이트 전극으로서 기능한다.

다음에, 구동방법에 대하여 설명한다. 도 5는 시간 경과에 따른 프레임 당 동작에 대하여 설명하는 도면이다. 도 5에서, 횡 방향은 시간 경과를 나타내고, 종 방향은 게이트 신호선의 주사단(scanning stage)의 수를 나타낸다.

본 발명의 발광장치를 사용하여 화상 표시를 행할 때, 표시 기간에서는 화면의 재기입 동작과 표시 동작이 반복하여 행해진다. 재기입의 횟수에 대하여 특별히 한정은 없지만, 화상을 보는 사람이 깜박거림(flicker)을 느끼지 않도록 1초 당 적어도 60회 정도로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 일 화면(1 프레임)의 재기입 동작과 표시 동작을 행하는 기간을 1 프레임 기간이라고 한다.

1 프레임 기간은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기입 기간(501a, 502a, 503a, 504a)과 보유 기간(501b, 502b, 503b, 504b)을 각각 포함하는 4개의 서브프레임(501, 502, 503, 504)으로 분할된다. 발광하기 위한 신호가 주어진 발광소자는 보유 기간에서 발광 상태로 되어 있다. 각각의 서브프레임에서의 보유 기간의 길이의 비는, 제1 서브프레임(501) : 제2 서브프레임(502) : 제3 서브프레임(503) : 제4 서브프레임(504) = 2³ : 2² : 2¹ : 2⁰ = 8 : 4 : 2 : 1로 되어 있다. 이것에 의해 4비트 계조를 표현할 수 있다. 그러나, 비트수 및 계조수는 여기서 설명하는 것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 8개의 서브프레임을 제공하여 8비트 계조를 행할 수도 있다.

1 프레임 기간에서의 동작에 대하여 설명한다. 먼저, 서브프레임(501)에서, 첫번째 행부터 마지막 행까지 순차로 기입 동작을 행한다. 따라서, 기입 기간의 개시 시간이 행에 따라 다르다. 기입 기간(501a)이 종료한 행으로부터 순서대로 보유 기간(501b)으로 이동한다. 이 보유 기간에서, 발광하기 위한 신호가 주어져 있는 발광소자는 발광 상태로 되어 있다. 또한, 보유 기간(501b)이 종료한 행으로부터 순서대로 다음의 서브프레임(502)으로 이동하여, 서브프레임(501)의 경우와 마찬가지로 첫번째 행부터 마지막 행까지 순차로 기입 동작이 행해진다. 이상과 같은 동작을 반복하여, 서브프레임(504)의 보유 기간(504b)까지 종료한다. 서브프레임(504)에서의 동작을 종료하면, 다음의 프레임을 개시한다. 이와 같이 하여, 각 서브프레임에서 발광한 시간을 적산(積算)한 시간이 1 프레임에서의 각각의 발광소자의 발광 시간이 된다. 이 발광 시간을 발광소자마다 바꾸어 일 화소 내에서 다양하게 조합함으로써, 명도 및 색도가 다른 다양한 표시색을 형성할 수 있다.

서브프레임(504)에서와 같이, 마지막 행까지의 기입이 종료하기 전에, 이미 기입을 끝내고 보유 기간으로 이행한 행에서의 보유 기간을 강제적으로 종료시키고자 할 때에는, 보유 기간(504b) 후에 소거 기간(504c)을 마련하고, 강제적으로 비발광 상태가 되도록 행을 제어하는 것이 바람직하다. 그 다음, 강제적으로 비발광 상태로 한 행에 대해서는 일정 기간 비발광 상태를 유지한다(이 기간을 비발광 기간(504d)이라고 한다). 그 다음, 마지막 행의 기입 기간이 종료한 직후, 첫번째 행부터 순서대로 다음(또는 다음 프레임)의 기입 기간으로 이행한다. 이것에 의해, 서브프레임(504)의 기입 기간과 그 다음의 서브프레임의 기입 기간이 겹치는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 서브프레임(501∼504)은 보유 기간이 가장 긴 것부터 가장 짧은 것의 순서로 배열되어 있지만, 반드시 본 실시형태와 같이 배열할 필요는 없고, 예를 들어, 보유 기간이 가장 짧은 것부터 순서대로 배열되어 있어도 좋고, 또는 랜덤(random)한 순서로 배열되어 있어도 좋다. 또한, 서브프레임은 복수의 프레임으로 추가로 분할되어 있어도 좋다. 즉, 같은 영상 신호를 주고 있는 기간에, 게이트 신호선의 주사를 다수회 행하여도 좋다.

다음에, 기입 기간 및 소거 기간에서의 도 3에 나타낸 회로의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 기입 기간에서의 동작에 대하여 설명한다. 기입 기간에서, n번째 행(n은 자연수)의 게이트 신호선(911)은 스위치(918)를 통하여 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)에 전기적으로 접속되고, 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)와는 비접속으로 된다. 또한, 소스 신호선(912)은 스위치(920)를 통하여 소스 신호선 구동회로(915)에 전기적으로 접속된다. 여기서, n번째 행(n은 자연수)의 게이트 신호선(911)에 접속된 제1 트랜지스터(901)의 게이트에 신호가 입력되어, 제1 트랜지스터(901)는 온(ON)으로 된다. 그 다음, 이때, 첫번째 열부터 마지막 열까지의 소스 신호선(912)에 동시에 영상 신호가 입력된다. 또한, 각 열의 소스 신호선(912)으로부터 입력되는 영상 신호는 서로 독립한 것이다. 소스 신호선(912)으로부터 입력된 영상 신호는 각각의 소스 신호선(912)에 접속된 제1 트랜지스터(901)를 통하여 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 입력된다. 이때, 제2 트랜지스터(902)에 입력된 신호에 따라, 발광소자(903)는 발광 또는 비발광이 결정된다. 예를 들어, 제2 트랜지스터(902)가 p채널형 트랜지스터인 경우에는, 제2 트랜 지스터(902)의 게이트 전극에 Low Level의 신호가 입력됨으로써 발광소자(903)가 발광한다. 한편, 제2 트랜지스터(902)가 n채널형 트랜지스터인 경우에는, 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 High Level의 신호가 입력됨으로써 발광소자(903)가 발광한다.

다음에, 소거 기간에서의 동작에 대하여 설명한다. 소거 기간에서, n번째 행(n은 자연수)의 게이트 신호선(911)은 스위치(919)를 통하여 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)에 전기적으로 접속되고, 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)와는 비접속으로 된다. 또한, 소스 신호선(912)은 스위치(920)를 통하여 전원(916)에 전기적으로 접속된다. 여기서, n번째 행의 게이트 신호선(911)에 접속된 제1 트랜지스터(901)의 게이트에 신호가 입력되어, 제1 트랜지스터(901)는 온으로 된다. 그 다음, 이때, 첫번째 열부터 마지막 열까지의 소스 신호선에 동시에 소거 신호가 입력된다. 소스 신호선(912)으로부터 입력된 소거 신호는 각각의 소스 신호선에 접속된 제1 트랜지스터(901)를 통하여 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 입력된다. 이때, 제2 트랜지스터(902)에 입력된 신호에 의해, 전류 공급선(917)으로부터 발광소자(903)에의 전류의 공급이 저지된다. 그 다음, 발광소자(903)는 강제적으로 비발광으로 된다. 예를 들어, 제2 트랜지스터(902)가 p채널형 트랜지스터인 경우에는, 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 High Level의 신호가 입력됨으로써 발광소자(903)는 비발광으로 된다. 한편, 제2 트랜지스터(902)가 n채널형 트랜지스터인 경우에는, 제2 트랜지스터(902)의 게이트 전극에 Low Level의 신호가 입력됨으로써 발광소자(903)는 비발광으로 된다.

또한, 소거 기간에서는, n번째 행(n은 자연수)에 대해서는, 이상에서 설명한 바와 같은 동작에 의해 소거하기 위한 신호를 입력한다. 그러나, 상기한 바와 같이, n번째 행이 소거 기간임과 동시에, 다른 행(m번째 행(m은 자연수)으로 한다)에 대해서는 기입 기간이 되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 같은 열의 소스 신호선을 사용하여 n번째 행에는 소거를 위한 신호를, m번째 행에는 기입을 위한 신호를 입력할 필요가 있기 때문에, 이하에 설명하는 바와 같이 동작시키는 것이 바람직하다.

앞에서 설명한 소거 기간에서의 동작에 의해, n번째 행의 발광소자(903)가 비발광으로 된 직후, 게이트 신호선(911)과 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)를 비접속 상태로 함과 동시에, 스위치(920)를 전환하여 소스 신호선(912)과 소스 신호선 구동회로(915)를 접속시킨다. 그 다음, 소스 신호선(912)과 소스 신호선 구동회로(915)를 접속시킴과 동시에, 게이트 신호선과 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)를 접속시킨다. 그 다음, 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)로부터 m번째 행의 게이트 신호선(911)에 선택적으로 신호가 입력되어, 제1 트랜지스터(901)를 온으로 함과 동시에, 소스 신호선 구동회로(915)로부터는, 첫번째 열부터 마지막 열까지 소스 신호선(912)에 기입을 위한 신호가 입력된다. 이 신호에 의해, m번째 행의 발광소자는 발광 또는 비발광 상태로 된다.

이상과 같이 하여 m번재 행에 대하여 기입 기간을 끝낸 직후, n+1번째 행의 소거 기간으로 이행한다. 그를 위해, 게이트 신호선(911)과 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)를 비접속으로 함과 동시에, 스위치(920)를 전환하여 소스 신호 선(912)을 전원(916)과 접속한다. 또한, 게이트 신호선과 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)를 비접속으로 함과 동시에, 게이트 신호선과 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)를 접속 상태로 한다. 그 다음, 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)로부터 n+1번째 행의 게이트 신호선에 선택적으로 신호를 입력하여, 제1 트랜지스터(901)를 온으로 함과 동시에, 전원(916)으로부터 소거 신호가 입력된다. 이와 같이 하여 n+1번째 행의 소거 기간을 끝낸 직후, m+1번째 행의 기입 기간으로 이행한다. 그 다음, 마찬가지로 소거 기간과 기입 기간을 반복하여, 마지막 행의 소거 기간까지 동작시킨다.

또한, 본 실시형태에서는, n번째 행의 소거 기간과 n+1번째 행의 소거 기간과의 사이에 m번째 행의 기입 기간을 마련하는 양태에 대하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, n-1번째 행의 소거 기간과 n번째 행의 소거 기간과의 사이에 m번재 행의 기입 기간을 마련하여도 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 서브프레임(504)에서와 같이 비발광 기간(504d)을 마련할 때, 소거용 게이트 신호선 구동회로(914)와 어느 하나의 게이트 신호선을 비접속 상태로 함과 동시에, 기입용 게이트 신호선 구동회로(913)와 다른 게이트 신호선을 접속 상태로 하는 동작을 반복하고 있다. 이와 같은 동작은 특히 비발광 기간을 마련하지 않은 프레임에서 행하여도 상관없다.

[실시형태 6]

본 발명의 발광소자를 포함하는 발광장치의 일 양태에 대하여 도 6(A)∼도 6(C)의 단면도를 사용하여 설명한다.

도 6(A)∼도 6(C)에서, 점선으로 둘러싸여 있는 사각형의 부분이 본 발명의 발광소자(12)를 구동하기 위해 설치되어 있는 트랜지스터(11)이다. 발광소자(12)는, 제1 전극(13)과 제2 전극(14) 사이에 발광층(15)을 가지고, 이 발광층(15)이 본 발명의 카르바졸 유도체를 사용하여 제조된 본 발명의 안트라센 유도체를 발광 물질로서 함유하는, 실시형태 4에서 설명한 바와 같은 발광소자이다. 트랜지스터(11)의 드레인과 제1 전극(13)은 제1 층간절연막(16(16a, 16b, 16c))을 관통하고 있는 배선(17)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 발광소자(12)는 격벽층(18)에 의해, 인접하여 형성되어 있는 다른 발광소자와 분리되어 있다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 발광장치는 본 실시형태에서 기판(10) 위에 제공되어 있다.

또한, 도 6(A)∼도 6(C)에 나타낸 트랜지스터(11)는 반도체층을 중심으로 하여 기판의 반대측에 게이트 전극이 형성된 탑 게이트형 TFT이다. 그러나, 트랜지스터(11)의 구조에 대해서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 보텀 게이트형 TFT이어도 좋다. 또한, 보텀 게이트형 TFT의 경우에는, 채널을 형성하는 반도체층 위에 보호막이 형성된 TFT(채널 보호형 TFT)이어도 좋고, 또는 채널을 형성하는 반도체층의 일부가 오목한 상태로 된 TFT(채널 엣지형 TFT)이어도 좋다.

또한, 트랜지스터(11)를 구성하는 반도체층은 결정성과 비정질의 어느 것이어도 좋다. 또한, 세미아모르퍼스 등이어도 좋다.

다음에, 세미아모르퍼스 반도체에 대하여 설명한다. 세미아모르퍼스 반도체란, 비정질과 결정 구조(단결정 또는 다결정을 포함한다)의 중간적인 구조를 가지 고, 자유 에너지적으로 안정적인 제3 상태를 가지는 반도체로서, 단거리 질서를 가지고 격자 변형을 가지는 결정질 영역을 포함하고 있는 것이다. 또한, 세미아모르퍼스 반도체의 막 중 적어도 일부의 영역에는, 0.5∼20 nm의 결정립을 포함하고 있다. 라만 스펙트럼이 520 cm^-1보다 저파수측으로 시프트하고 있다. X선 회절에서는 Si 결정 격자에 유래한다고 알려져 있는 (111) 및 (220)의 회절 피크가 관측된다. 세미아모르퍼스 반도체는 댕글링 본드(dangling bond)를 종단하기 위한 수소 또는 할로겐을 적어도 1 원자% 또는 그 이상 함유하고 있다. 세미아모르퍼스 반도체는 소위 미(微)결정 반도체라고도 칭해지고 있다. 미결정 반도체는, SiH₄, Si₂H₆, SiH₂Cl₂, SiHCl₃, SiCl₄, SiF₄ 중에서 선택된 기체를 글로우 방전 분해(플라즈마 CVD)하여 형성된다. 이들 기체를 H₂, 또는, H₂와 He, Ar, Kr, Ne로부터 선택된 1종 또는 다수 종의 희가스 원소와의 혼합물로 희석하여도 좋다. 희석비는 1 : 2 내지 1 : 1000의 범위로 한다. 압력은 대략 0.1 Pa∼133 Pa의 범위로 하고, 전원 주파수는 1 MHz∼120 MHz, 바람직하게는 13 MHz∼60 MHz로 한다. 기판 가열 온도는 300℃ 이하라면 좋고, 더 바람직하게는 100∼250℃로 한다. 막 중의 불순물 원소에 대해서는, 산소, 질소, 탄소 등의 대기 성분의 불순물의 농도는 1×10²⁰/cm³ 이하로 하는 것이 바람직하고, 특히, 산소 농도는 5×10¹⁹/cm³ 이하, 바람직하게는 1×10¹⁹/cm³ 이하로 한다.

또한, 결정성 반도체층의 구체예로서는, 단결정 또는 다결정성의 규소, 또는 규소-게르마늄을 포함하는 반도체층을 들 수 있다. 이것들은 레이저 결정화에 의해 형성된 것이어도 좋고, 예를 들어, 니켈 등을 사용한 고상 성장법에 의한 결정화에 의해 형성된 것이어도 좋다.

또한, 반도체층이 비정질 물질, 예를 들어, 아모르퍼스 실리콘으로 형성되는 경우에는, 트랜지스터(11) 및 그 외의 트랜지스터(발광소자를 구동하기 위한 회로를 구성하는 트랜지스터)가 모두 n채널형 트랜지스터로 구성된 회로를 가지는 발광장치인 것이 바람직하다. 그 외에, n채널형 트랜지스터와 p채널형 트랜지스터 중의 어느 트랜지스터를 포함하는 회로를 가지는 발광장치이어도 좋고, n채널형 트랜지스터와 p채널형 트랜지스터 양쪽 모두를 포함하는 회로를 가지는 발광장치이어도 좋다.

또한, 제1 층간절연막(16)은 도 6(A)∼도 6(C)에 나타내는 바와 같이 다층이어도 좋고, 또는 단층이어도 좋다. 또한, 제1 층간절연막(16a)은 산화규소나 질화규소와 같은 무기물을 함유하고, 제1 층간절연막(16b)은 아크릴이나 실록산(실록산은 실리콘(Si)과 산소(O)와의 결합으로 골격 구조가 구성되고, 치환기로서 플루오로기 또는 수소 또는 유기기(예를 들어, 알킬기, 방향족 탄화수소)를 가지는 화합물이다), 또는 도포 성막 가능한 산화규소 등의 물질을 함유한다. 또한, 제1 층간절연막(16c)은 아르곤(Ar)을 함유하는 질화규소막을 포함한다. 또한, 각 층을 구성하는 물질에 대해서는 특별히 한정은 없으므로, 여기서 설명한 것 이외의 것을 사용하여도 좋다. 또한, 이것들 이외의 물질을 함유하는 층을 더 조합하여도 좋 다. 이와 같이, 제1 층간절연막(16)은 무기막과 유기막 양쪽 모두를 사용하여 형성된 것이어도 좋고, 또는 무기막과 유기막 중의 어느 하나로 형성된 것이어도 좋다.

격벽층(18)은 엣지부에서 곡률반경이 연속적으로 변화하는 형상인 것이 바람직하다. 또한, 격벽층(18)은 아크릴이나 실록산, 레지스트, 산화규소 등을 사용하여 형성된다. 또한, 격벽층(18)은 무기막과 유기막 중의 어느 하나로 형성된 것이어도 좋고, 또는 양쪽 모두를 사용하여 형성된 것이어도 좋다.

또한, 도 6(A) 및 도 6(C)에서는, 제1 층간절연막(16)만이 트랜지스터(11)와 발광소자(12) 사이에 제공된 구성이지만, 도 6(B)과 같이, 제1 층간절연막(16(16a, 16b)) 외에 제2 층간절연막(19(19a, 19b))이 형성된 구성이어도 좋다. 도 6(B)에 나타내는 발광장치에서는, 제1 전극(13)이 제2 층간절연막(19)을 관통하여 배선(17)에 접속되어 있다.

제2 층간절연막(19)은 제1 층간절연막(16)과 마찬가지로, 다층이어도 좋고, 또는 단층이어도 좋다. 제2 층간절연막(19a)은 아크릴이나 실록산, 또는 도포 성막 가능한 산화규소 등의 물질을 포함한다. 또한, 제2 층간절연막(19b)은 아르곤(Ar)을 함유하는 질화규소막을 포함한다. 또한, 각 층을 구성하는 물질에 대해서는 특별히 한정은 없으므로, 여기에 설명한 것 이외의 것을 사용하여도 좋다. 또한, 이들 이외의 물질을 포함하는 층을 더 조합해도 좋다. 이와 같이, 제2 층간절연막(19)은 무기막과 유기막 양쪽 모두를 사용하여 형성된 것이어도 좋고, 또는 무기막과 유기막 중의 어느 하나로 형성된 것이어도 좋다.

발광소자(12)에서, 제1 전극과 제2 전극 모두가 투광성 물질을 사용하여 형성되어 있는 경우, 도 6(A)의 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 전극(13)측과 제2 전극(14)측의 양쪽으로부터 발광을 취출할 수 있다. 제2 전극(14)만이 투광성 물질을 사용하여 형성되어 있는 경우, 도 6(B)의 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 제2 전극(14)측만으로부터 발광을 취출할 수 있다. 이 경우, 제1 전극(13)은 반사율이 높은 재료를 사용하여 형성되거나, 또는 반사율이 높은 재료로 이루어지는 막(반사막)이 제1 전극(13)의 하방에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 제1 전극(13)만이 투광성 물질을 사용하여 형성되어 있는 경우, 도 6(C)의 흰색 화살표로 나타내는 바와 같이, 제1 전극(13)측만으로부터 발광을 취출할 수 있다. 이 경우, 제2 전극(14)은 반사율이 높은 재료를 사용하여 형성되거나, 또는 반사막이 제2 전극(14)의 상방에 제공되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 제1 전극(13)의 전위보다 제2 전극(14)의 전위가 높아지도록 전압을 인가했을 때 발광소자(12)가 동작하도록 발광층(15)이 적층된 것이어도 좋고, 또는, 제1 전극(13)의 전위보다 제2 전극(14)의 전위가 낮아지도록 전압을 인가했을 때 발광소자(12)가 동작하도록 발광층(15)이 적층된 것이어도 좋다. 전자(前者)의 경우, 트랜지스터(11)는 n채널형 트랜지스터이고, 후자의 경우, 트랜지스터(11)는 p채널형 트랜지스터이다.

본 실시형태에서는, 이상과 같이, 트랜지스터에 의해 발광소자의 구동을 제어하는 액티브형의 발광장치에 대하여 설명하였지만, 트랜지스터 등의 구동용의 소자를 특별히 마련하지 않고 발광소자를 구동시키는 패시브형의 발광장치이어도 좋 다. 도 7은 본 발명을 적용하여 제작한 패시브형의 발광장치의 사시도를 나타낸다. 도 7에서, 기판(951) 위에는, 전극(952)과 전극(956) 사이에, 방향족 탄화수소와 금속 산화물을 포함하는 층 및 발광층 등을 포함하는 다층 구조의 층(955)이 제공되어 있다. 전극(952)의 단부는 절연층(953)으로 덮여 있다. 그리고, 절연층(953) 위에는 격벽층(954)이 제공되어 있다. 격벽층(954)의 측벽은 기판면에 가까워짐에 따라 한쪽의 측벽과 다른 쪽의 측벽의 간격이 좁아지는 경사를 가진다. 즉, 격벽층(954)의 짧은 변 방향의 단면은 사다리꼴 형상이고, 바닥변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향으로 향하고 절연층(953)과 접하는 변)이 윗변(절연층(953)의 면 방향과 같은 방향으로 향하고 절연층(953)과 접하지 않는 변)보다 짧다. 이와 같이, 격벽층(954)을 형성함으로써, 정전기 등에 기인한 발광소자의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 패시브형의 발광장치에서도, 낮은 구동전압으로 동작하는 본 발명의 발광소자를 포함함으로써, 저소비전력으로 구동시킬 수 있다.

[실시형태 7]

;본 발명의 발광소자용 재료를 사용하여 제작된 발광소자를 가지는 발광장치는 산화 반응의 반복에 내성을 가지고, 장기간 양호한 상태로 발광 동작할 수 있다. 따라서, 그와 같은 본 발명의 발광장치를 표시부 또는 조명부에 사용함으로써, 장기간에 걸쳐 양호한 표시 화상을 제공할 수 있는 전자기기, 또는 장기간에 걸쳐 양호하게 조명할 수 있는 전자기기를 얻을 수 있다.

본 발명을 적용한 발광장치를 실장한 전자기기의 예를 도 8(A)∼도 8(C)에 나타낸다.

도 8(A)는 본 발명을 적용하여 제작한 퍼스널 컴퓨터이고, 본체(5521), 케이스(5522), 표시부(5523), 키보드(5524) 등을 포함하고 있다. 실시형태 1 및 2에서 설명한 바와 같은 본 발명의 발광소자를 화소로서 사용한 발광장치(예를 들어, 실시형태 3 및 4에서 설명한 바와 같은 구성을 포함하는 발광장치)를 표시부로서 내장함으로써, 표시부에서의 결함이 적고, 표시 화상의 오인(誤認)이 없고, 또한 색채가 우수한 표시 화상을 제공할 수 있는 퍼스널 컴퓨터를 완성할 수 있다. 또한, 본 발명의 발광소자를 광원으로서 사용한 발광장치를 백라이트로서 내장하여도 퍼스널 컴퓨터를 완성시킬 수 있다. 구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 케이스(5511)와 케이스(5514)에 액정 장치(5512)와 발광장치(5513)가 끼워 넣어진 조명 장치를 표시부로서 내장하면 좋다. 또한, 도 9에서, 액정 장치(5512)에는 외부 입력 단자(5515)가 부착되어 있고, 발광장치(5513)에는 외부 입력 단자(5516)가 부착되어 있다.

도 8(B)는 본 발명을 적용하여 제작한 전화기이고, 본체(5552), 표시부(5551), 음성 출력부(5554), 음성 입력부(5555), 조작 스위치(5556, 5557), 안테나(5553) 등을 포함하고 있다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 표시부로서 내장함으로써, 표시부에서의 결함이 적고 표시 화상의 오인이 없고, 또한, 색채가 우수한 표시 화상을 제공할 수 있는 전화기를 완성할 수 있다.

도 8(C)는 본 발명을 적용하여 제작한 텔레비전 수상기이고, 표시부(5531), 케이스(5532), 스피커(5533) 등을 포함하고 있다. 본 발명의 발광소자를 가지는 발광장치를 표시부로서 내장함으로써, 표시부에서의 결함이 적고 표시 화상의 오인 이 없고, 또한, 색채가 우수한 표시 화상을 제공할 수 있는 텔레비전 수상기를 완성할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 발광장치는 각종 전자기기의 표시부로서 사용하는데 매우 적합하다. 또한, 전자기기는 본 실시형태에서 설명한 것에 한정되는 것은 아니고, 내비게이션 장치 등, 그 외의 전자기기이어도 좋다.

이하에, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

본 발명의 카르바졸 유도체의 실시예의 하나로서, 구조식 (1)로 나타내어지는 카르바졸 유도체의 합성에 대하여 설명한다.

먼저, N-(4-브로모페닐)카르바졸의 합성 방법에 대하여 설명한다. 1,4-디브로모벤젠 56.3 g(0.24 mol), 카르바졸 31.3 g(0.18 mol), 요오드화 구리 4.6 g(0.024 mol), 탄산칼륨 66.3 g(0.48 mol), 18-크라운-6-에테르 2.1 g(0.008 mol)을 300 mL의 삼구(三口) 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크의 분위기를 질소로 치환한 다음, DMPU 8 mL를 첨가하고 180℃에서 6시간 교반하였다. 반응 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 흡인 여과에 의해 침전물을 제거하고, 여과액을 묽은 염산, 포화 탄산수소 나트륨 수용액, 포화 식염수의 순으로 세정하고, 황산 마그네슘에 의해 건조시켰다. 건조 후, 반응 혼합물을 자연 여과 농축하여, 얻어진 유상(油狀) 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(silica gel column chromatography)(헥산 : 초산에틸 = 9 : 1)에 의해 정제하고, 클로로포름과 헥산에 의해 재결정한 결 과, 목적물인 담갈색 플레이트 형상 결정을 수율 35%로 20.7 g 얻었다.

이 화합물의 ¹H-NMR를 다음에 나타낸다.

¹H-NMR (300 MHz, DMSO-d₆)δppm : 8.14(d, δ = 7.8 Hz, 2H), 7.73(d, δ = 8.7 Hz, 2H), 7.46(d, δ = 8.4 Hz, 2H), 7.42-7.26(m, 6H).

또한, N-(4-브로모페닐)카르바졸의 합성 스킴 (d-1)을 다음에 나타낸다.

[합성 스킴 (d-1)]

다음에, N-(4-브로모페닐)카르바졸 5.4 g(17.0 mmol), 아닐린 1.8 mL(20.0 mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(O)(약칭: Pd(dba)₂) 100 mg(0.17 mmol), 나트륨-tert-부톡시드(약칭: tert-BuONa) 3.9 g(40 mmol)을 200 mL의 삼구 플라스크에 넣어 혼합하고, 플라스크의 분위기를 질소로 치환한 다음, 트리-tert-부틸포스핀(약칭: P(tert-Bu)₃) 0.1 mL, 톨루엔 50 mL를 첨가하고, 80℃, 6시간 교반하였다. 반응 혼합물을 플로리실(Florisil^®), 셀라이트, 알루미나를 통하여 여과하고, 여과액을 물과 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 반응 혼합물을 자연 여과하고, 여과액을 농축하여, 얻어진 유상 물질을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산 : 초산에틸 = 9 : 1)에 의해 정제한 결과, 목적물을 수율 73%로 4.1 g 얻었다. 핵자기 공명법(¹H-NMR)을 사용하여, 이 화합물이 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카르바졸(약칭: YGA)인 것을 확인하였다.

이 화합물의 ¹H-NMR를 다음에 나타낸다. 또한, ¹H-NMR 차트를 도 10(A) 및 도 10(B)에 나타낸다. 또한, 도 10(B)는 도 10(A)에서의 6.7 ppm∼8.6 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.

¹H-NMR (300 MHz, DMSO-d₆)δ ppm : 8.47(s, 1H), 8.22(d, δ = 7.8 Hz, 2H), 7.44-7.16(m, 14H), 6.92-6.87(m, 1H).

또한, 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카르바졸의 합성 스킴 (d-2)를 다음에 나타낸다.

[합성 스킴 (d-2)]

[실시예 2]

실시예 1에 의해 얻어진 카르바졸 유도체를 사용한 본 발명의 안트라센 유도체의 합성에 대하여 설명한다.

[스텝 1 : 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센의 합성]

질소 기류 하에, 5.0 g의 1,4-디브로모벤젠을 함유하는 건조 에테르 용 액(200 mL)에, -78℃의 온도에서, 1.58 mol/L(13.4 mL)의 부틸리튬 헥산 용액을 적하하였다. 부틸리튬 헥산 용액을 적하한 후, 혼합물을 동일 온도에서 1시간 교반하였다. -78℃의 온도에서, 2-tert-부틸안트라퀴논(2.80 g)을 함유하는 건조 에테르 용액(40 mL)을 그 혼합물에 적하한 다음, 반응 용액을 천천히 실온까지 승온(昇溫)하였다. 반응 용액을 대략 12시간 정도 실온에서 교반한 후, 물을 첨가하고, 초산 에틸로 유기층을 추출하였다. 유기층을 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시키고, 여과, 농축한 다음, 잔사(殘渣)를 실리카 겔 크로마토그래피(전개 용매, 헥산-초산 에틸)에 의해 정제하여, 화합물 5.5 g을 얻었다.

얻어진 화합물을 핵자기 공명법(¹H-NMR)에 의해 측정한 결과, 그 화합물이 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디하이드록시-9,10-디하이드로안트라센인 것을 확인할 수 있었다.

이 화합물의 ¹H-NMR를 다음에 나타낸다.

¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 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).

또한, 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디하이드록시-9,10-디하이드로안트라센의 합성 스킴 (e-1)을 다음에 나타낸다.

[합성 스킴 (e-1)]

대기 하에, 상기와 같이 하여 얻어진 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸-9,10-디하이드록시-9,10-디하이드로안트라센 987 mg(1.55 mmol), 요오드화 칼륨 664 mg(4 mmol), 포스핀산 나트륨 수화물 1.48 g(14 mmol)을 빙초산 12 mL로 현탁하고, 2시간 환류 가열 교반하였다. 그 혼합물을 실온까지 냉각시킨 후, 생긴 석출물을 여과하고, 메탄올 약 50 mL로 세정하여, 여과물을 얻었다. 여과물을 건조시켜, 담황색 분말인 화합물 700 mg을 얻었다. 수율은 82%이었다. 이 화합물을 핵자기 공명법(¹H-NMR, ¹³C-NMR)에 의해 측정한 결과, 그 화합물이 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센인 것을 확인할 수 있었다.

이 화합물의 ¹H-NMR와 ¹³C-NMR를 다음에 나타낸다.

¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 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 (74 MHz, CDCl₃): δ = 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.

또한, 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센의 합성 스킴 (e-2)를 다음에 나타낸다.

[합성 스킴 (e-2)]

[스텝 2 : YGABPA의 합성]

질소 하에서, 9,10-비스(4-브로모페닐)-2-tert-부틸안트라센 540 mg(1.0 mmol), 9-[4-(N-페닐아미노)페닐]카르바졸(약칭: YGA) 670 mg(2.0 mmol), 비스(디벤질리덴아세톤)팔라듐(0) 12 mg(0.02 mmol), 트리-tert-부틸포스핀 110 mg(0.2 mmol), 나트륨-tert-부톡시드 600 mg(6.2 mmol)의 혼합물에 탈수 톨루엔 10 mL를 첨가하였다. 이것을 질소 분위기 하에서 90℃로 5시간 가열 교반하였다. 반응 종료 후, 반응 혼합물에 톨루엔 약 100 mL를 첨가하고, 이것을 플로리실, 알루미나, 셀라이트를 통하여 여과하였다. 얻어진 여과액을 농축하고, 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(톨루엔 : 헥산 = 1 : 1)로 정제하고, 디클로로메탄-헥산으로 재결정을 행한 결과, 500 mg의 황녹색 분말을 얻었다(수율 48%). 핵자기 공명법(¹H-NMR)을 사용하여, 이 황녹색 분말이 9,10-비스(4-{N-[4-(9-카르바졸일)페닐]-N-페닐아미 노}페닐)-2-tert-부틸안트라센(약칭: YGABPA)인 것을 확인할 수 있었다.

이 화합물의 ¹H-NMR를 다음에 나타낸다. 또한, ¹H-NMR 차트를 도 11(A) 및 도 11(B)에 나타낸다. 또한, 도 11(B)는 도 11(A)에서의 7 ppm∼8.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.

¹H-NMR(300 MHz, DMSO-d₆)δppm: 8.25(s, 4H), 7.87-7.16(m, 35H), 1.28(s, 9H).

또한, YGABPA의 합성 스킴 (e-3)을 다음에 나타낸다.

[합성 스킴 (e-3)]

또한, YGABPA의 흡수 스펙트럼을 도 12에 나타낸다. 도 12에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 12에서, (a)는 YGABPA가 단일 막인 상태에서의 흡수 스펙트럼이고, (b)는 YGABPA가 톨루엔 용액에 용해된 상태에서의 흡수 스펙트럼이다. 또한, YGABPA의 발광 스펙트럼을 도 13에 나타낸다. 도 13에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, (a)는 YGABPA가 단일 막인 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 358 nm)이고, (b)는 YGABPA가 톨루엔 용액에 용해된 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 358 nm)이다. 도 13으로부터, YGABPA로부터의 발광은 단일 막 상태에서 474 nm에 피크를 가지고, 톨루엔 용액 중에서 460 nm에 피크를 가지는 것을 알 수 있다. 그리고 이들 발광은 청색계의 발광색으로서 시인(視認)되었다. 따라서, YGABPA는 청색계의 발광을 나타내는 발광 물질로서 적합한 물질인 것을 알 수 있었다.

또한, 얻어진 YGABPA를 증착법에 의해 성막하고, 박막 상태의 YGABPA의 이온화 포텐셜을 광전자 분광장치(리켄 계기사제, AC-2)를 사용하여 측정한 결과, 이온화 포텐셜은 5.44 eV이었다. 또한, 박막 상태의 YGABPA의 흡수 스펙트럼을 UV·가시광 분광광도계(일본 분광사제, V-550)를 사용하여 측정하고, 흡수 스펙트럼의 장파장측의 흡수단의 파장을 에너지 갭(2.86 eV)으로 하고, LUMO 준위를 측정한 결과, LUMO 준위는 -2.58 eV이었다.

또한, 얻어진 YGABPA의 분해 온도(T_d)를 시차열 열중량 동시 측정장치(세이코 전자 주식회사제, TG/DTA 320)에 의해 측정한 결과, T_d는 500℃ 이상이고, 따라서, YGABPA는 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한, 사이클릭 볼타메트리(cyclic voltammetry: CV) 측정에 의해 YGABPA의 산화 환원 반응 특성에 대하여 조사하였다. 또한, 측정에는, 전기화학 애널라이저(BAS(주)제, ALS 모델 600A)를 사용하였다.

CV 측정에서 사용한 용액에 대해서는, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu₄NClO₄)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용매에 용해시키고, 또한, 측정 대상인 YGABPA를 1 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을 사용하고, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을 사용하고, 기준 전극으로서는 Ag/Ag⁺ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 기준 전극)을 사용하였다.

산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 측정하였다. 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 0.20 V로부터 0.80 V까지 변화시킨 후, 0.80 V로부터 0.20 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하고, 100 사이클 측정하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정하였다.

환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 측정하였다. 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.90 V로부터 -2.60 V까지 변화시킨 후, -2.60 V로부터 -0.90 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하고, 100 사이클 측정하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정하였다.

YGABPA의 산화 반응 특성에 대한 측정 결과를 도 14(A)에 나타낸다. 또한, YGABPA의 환원 반응 특성에 대한 측정 결과를 도 14(B)에 나타낸다. 도 14(A) 및 도 14(B)에서, 횡축은 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극 사이에서 흐른 전류값(1×10^-5 A)을 나타낸다.

도 14(A)로부터, 산화 전위는 0.61 V(vs. Ag/Ag⁺ 전극)인 것을 알 수 있었다. 또한, 도 14(B)로부터, 환원 전위는 -2.36 V(vs. Ag/Ag⁺ 전극)인 것을 알 수 있었다. 또한, 100 사이클의 주사를 반복하고 있음에도 불구하고, 산화 반응과 환원 반응 각각에서 CV 곡선의 피크 위치 및 피크 강도에 거의 변화를 볼 수 없다. 이것으로부터, 본 발명의 안트라센 유도체는 산화 환원 반응의 반복에 대하여 극히 안정적이라는 것을 알 수 있었다.

[실시예 3]

실시예 1에 의해 얻어진 카르바졸 유도체를 사용한 안트라센 유도체의 합성에 대하여 설명한다.

[스텝 1 : 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약칭: PA)의 합성]

(i) 9-페닐안트라센의 합성.

9-브로모안트라센 5.4 g(21.1 mmol), 페닐붕소산 2.6 g(21.1 mmol), Pd(OAc)₂(0) 60 mg(0.21 mmol), 2 M의 K₂CO₃ 수용액 10 mL(20 mmol), P(o-tolyl)₃ 263 mg(0.84 mmol), 1,2-디메톡시에탄(약칭: DME) 20 mL를 혼합하고, 80℃에서 9시간 교반하였다. 반응 후, 석출한 고체를 흡인 여과로 회수하고 나서, 톨루엔에 녹인 다음, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 통하여 여과하였다. 여과액을 물과 포 화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과 후, 여과액을 농축한 결과, 목적물인 9-페닐안트라센 21.5 g을 담갈색 고체로서 수율 85%로 얻었다(합성 스킴 (f-1)).

[합성 스킴 (f-1)]

(ii) 9-브로모-10-페닐안트라센의 합성.

9-페닐안트라센 6.0 g(23.7 mmol)을 사염화탄소 80 mL에 녹이고, 그의 반응 용액에, 적하 깔때기에 의해, 브롬 3.80 g(21.1 mmol)을 사염화탄소 10 mL에 녹인 용액을 적하하였다. 적하 후, 실온에서 1시간 교반하였다. 반응 후, 티오황산나트륨 수용액을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 유기층을 NaOH 수용액과 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과 후, 여과액을 농축하고 톨루엔에 녹인 다음, 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 사용하여 여과하였다. 여과액을 농축하고, 디클로로메탄 및 헥산에 의해 재결정을 행한 결과, 목적물인 9-브로모-10-페닐안트라센 7.0 g을 담황색 고체로서 수율 89%로 얻었다(합성 스킴 (f-2)).

[합성 스킴 (f-2)]

(iii) 9-요오드-10-페닐안트라센의 합성.

9-브로모-10-페닐안트라센 3.33 g(10 mmol)을 테트라하이드로푸란(약칭: THF) 80 mL에 녹이고, -78℃로 냉각시킨 다음, 그의 반응 용액에, 적하 깔때기에 의해, n-BuLi(1.6 M) 7.5 mL(12.0 mmol)를 적하하고 1시간 교반하였다. 요오드 5 g(20.0 mmol)을 THF 20mL에 녹인 용액을 적하하고, -78℃에서 다시 2시간 교반하였다. 반응 후, 티오황산나트륨 수용액을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 유기층을 티오황산나트륨 수용액과 포화 식염수로 세정하고, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과 후, 여과액을 농축하고, 에탄올에 의해 재결정화한 결과, 목적물인 9-요오드-10-페닐안트라센 3.1 g을 담황색 고체로서 수율 83%로 얻었다(합성 스킴 (f-3)).

[합성 스킴 (f-3)]

(iv) 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센(약칭: PA)의 합성.

9-요오드-10-페닐안트라센 1.0 g(2.63 mmol), p-브로모 페닐붕소산 542 mg(2.70 mmol), Pd(PPh₃)₄(O) 46 mg(0.03 mmol), 2 M의 K₂CO₃ 수용액 3 mL(6 mmol), 톨루엔 10 mL의 혼합물을 80℃에서 9시간 교반하였다. 반응 후, 톨루엔을 첨가하고나서 플로리실, 셀라이트, 알루미나를 사용하여 여과하였다. 여과액을 물과 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과 후, 여과액을 농축하고, 클로로포름과 헥산에 의해 재결정화한 결과, 목적물인 9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센 562 mg을 담갈색 고체로서 수율 45%로 얻었다(합성 스킴 (f-4)).

[합성 스킴 (f-4)]

[스텝 2 : YGAPA의 합성]

9-페닐-10-(4-브로모페닐)안트라센 409 mg(1.0 mmol), YGA 339 mg(1.0 mmol), Pd(dba)₂(0) 6 mg(0.01 mmol), tert-BuONa 500 mg(5.2 mol), P(tert-Bu)₃ 0.1 mL, 톨루엔 10 mL의 혼합물을 80℃에서 4시간 교반하였다. 반응 후, 용액을 물로 세정하고, 수층(水層)을 톨루엔으로 추출하고, 유기층과 함께 포화 식염수로 세정한 후, 황산 마그네슘으로 건조시켰다. 자연 여과 후 농축하여 얻어진 유상물을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피(헥산 : 톨루엔 = 7 : 3)에 의해 정제하고, 디클 로로메탄과 헥산에 의해 재결정화한 결과, 목적물인 YGAPA 534 mg를 황색 분말 형상 고체로서 수율 81%로 얻었다(합성 스킴 (f-5)). 이 화합물을 핵자기 공명법(¹H-NMR)에 의해 측정한 결과, 그 화합물이 9-(4-{N-[4-(9-카르바졸일)페닐]-N-페닐아미노}페닐)-10-페닐안트라센인 것을 확인할 수 있었다.

[합성 스킴 (f-5)]

이 화합물의 ¹H-NMR를 다음에 나타낸다. 또한, ¹H-NMR 차트를 도 15(A) 및 도 15(B)에 나타낸다. 또한, 도 15(B)는 도 15(A)에서의 6.5 ppm∼8.5 ppm의 범위를 확대하여 나타낸 차트이다.

¹H-NMR (300 MHz, DMSO-d₆): δ = 7.22-7.30(m, 4H), 7.39-7.47(m, 21H), 7.58-7.68(m, 7H), 7.78(d, J=8.1 Hz, 2H), 8.26(d, J=7.2 Hz, 2H).

또한, YGAPA의 흡수 스펙트럼을 도 16에 나타낸다. 도 16에서, 횡축은 파 장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, 도 16에서, (a)는 YGAPA가 단일 막인 상태에서의 흡수 스펙트럼이고, (b)는 YGAPA가 톨루엔 용액에 용해된 상태에서의 흡수 스펙트럼이다. 또한, YGAPA의 발광 스펙트럼을 도 17에 나타낸다. 도 17에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 발광 강도(임의 단위)를 나타낸다. 또한, (a)는 YGAPA가 단일 막인 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 390 nm)이고, (b)는 YGAPA가 톨루엔 용액에 용해된 상태에서의 발광 스펙트럼(여기 파장 370 nm)이다. 도 17로부터, YGAPA로부터의 발광은 단일 막 상태에서는 461 nm에 피크를 가지고, 톨루엔 용액에 용해된 상테에서는 454 nm에 피크를 가지는 것을 알 수 있다. 그리고, 이들 발광은 청색계의 발광색으로서 시인되었다. 이와 같이, YGAPA는 청색계의 발광을 나타내는 발광 물질로서 적합한 물질인 것을 알 수 있다.

또한, 얻어진 YGAPA를 증착법에 의해 성막하고, 박막 상태에서의 YGAPA의 이온화 포텐셜을 광전자 분광장치(리켄 계기사제, AC-2)를 사용하여 측정한 결과, 이온화 포텐셜은 5.55 eV이었다. 또한, 박막 상태에서의 YGAPA의 흡수 스펙트럼을, UV·가시광 분광광도계(일본 분광 사제, V-550)를 사용하여 측정하고, 흡수 스펙트럼의 장파장측의 흡수단의 파장을 에너지 갭(2.95 eV)으로 하고, LUMO 준위를 구한 결과, LUMO 준위는 -2.60 eV이었다.

또한, 얻어진 YGAPA의 분해 온도(T_d)를 시차열 열중량 동시 측정장치(세이코 전자 주식회사제, TG/DTA 320형)에 의해 측정한 결과, T_d는 402℃ 이상이고, 따라서, YGAPA는 양호한 내열성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한, 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의해, YGAPA의 산화 환원 반응 특성을 측정하였다. 또한, 측정에는 전기화학 애널라이저(BAS(주)제, ALS 모델 600A)를 사용하였다.

CV 측정에서 사용된 용액에 대해서는, 용매로서 탈수 디메틸포름아미드(DMF)를 사용하고, 지지 전해질인 과염소산 테트라-n-부틸암모늄(n-Bu₄NClO₄)을 100 mmol/L의 농도가 되도록 용매에 용해시키고, 또한, 측정 대상인 YGAPA를 1 mmol/L의 농도가 되도록 용해시켰다. 또한, 작용 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, PTE 백금 전극)을 사용하고, 보조 전극으로서는 백금 전극(BAS(주)제, VC-3용 Pt 카운터 전극(5 cm))을 사용하고, 기준 전극으로서는 Ag/Ag⁺ 전극(BAS(주)제, RE5 비수용매계 기준 전극)을 사용하였다.

산화 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 측정하였다. 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.35 V로부터 0.75 V까지 변화시킨 후, 0.75 V로부터 -0.35 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하고, 100 사이클 측정하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정하였다.

환원 반응 특성에 대해서는 다음과 같이 측정하였다. 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위를 -0.55 V로부터 -2.4 V까지 변화시킨 후, -2.4 V로부터 -0.05 V까지 변화시키는 주사를 1 사이클로 하고, 100 사이클 측정하였다. 또한, CV 측정의 스캔 속도는 0.1 V/s로 설정하였다.

YGAPA의 산화 반응 특성에 대한 측정 결과를 도 18(A)에 나타낸다. 또한, YGAPA의 환원 반응 특성에 대한 측정 결과를 도 18(B)에 나타낸다. 도 18(A) 및 도 18(B)에서, 횡축은 기준 전극에 대한 작용 전극의 전위(V)를 나타내고, 종축은 작용 전극과 보조 전극 사이에서 흐른 전류값(1×10^-5 A)을 나타낸다.

도 18(A)로부터, 산화 전위는 0.6 V(vs. Ag/Ag⁺ 전극)인 것을 알 수 있었다. 또한, 도 18(B)로부터, 환원 전위는 -2.29 V(vs. Ag/Ag⁺ 전극)인 것을 알 수 있었다. 또한, 100 사이클의 주사를 반복하고 있음에도 불구하고, 산화 반응과 환원 반응 각각에서 CV 곡선의 피크가 명확하게 관측되었다. 이것으로부터, 본 발명의 안트라센 유도체는 산화 환원 반응에 대해서 양호한 가역성을 나타내는 물질이고, 특히, 본 발명의 카르바졸 유도체를 함유하기 때문에 산화 반응에 대하여 우수한 가역성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 안트라센 유도체는 산화 반응의 반복에 대하여 내성이 있고, 물질의 변화가 일어나기 어려운 것을 알 수 있었다.

[실시예 4]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGABPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(301) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법에 의해 성막하여, 제1 전극(302)을 형성하였다. 제1 전극(302)의 두께는 110 nm가 되도록 하였다. 또한, 제1 전극은 2 mm×2 mm의 크기를 가지는 정방형의 형상이 되도록 형성하였다.

다음에, 제1 전극(302)이 형성된 면이 하방이 되도록, 제1 전극(302)이 형성된 유리 기판(301)을 진공 증착 장치 내에 설치된 홀더에 고정하였다.

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 증착법에 의해 제1 전극(302) 위에, 구리 프탈로시아닌을 포함하는 제1 층(303)을 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 20 nm가 되도록 하였다. 이 제1 층(303)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 주입층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제1 층(303) 위에, NPB를 포함하는 제2 층(304)을 증착법에 의해 형성하였다. 제2 층(304)의 두께는 40 nm가 되도록 하였다. 이 제2 층(304)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제2 층(304) 위에, t-BuDNA와 YGABPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, t-BuDNA : YGABPA의 질량비는 1 : 0.05가 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGABPA는 t-BuDNA를 포함하는 층에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGABPA는 발광 물질로서 기능한다.

다음에, 제3 층(305) 위에, Alq₃를 포함하는 제4 층(306)을 증착법에 의해 형성하였다. 제4 층(306)의 두께는 20 nm가 되도록 하였다. 이 제4 층(306)은 발광소자를 동작시켰을 때, 전자 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제4 층(306) 위에, 불화칼슘을 포함하는 제5 층(307)을 증착법에 의 해 형성하였다. 제5 층(307)의 두께는 1 nm가 되도록 하였다. 이 제5 층(307)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 주입층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제5 층(307) 위에, 알루미늄을 포함하는 제2 전극(308)을 형성하였다. 제2 전극(308)의 두께는 200 nm가 되도록 하였다.

이상과 같이 하여 제작한 발광소자에, 제1 전극(302)의 전위가 제2 전극(308)의 전위보다 높도록 전압을 인가했을 때, 발광소자를 통해 전류가 흐르고, 발광층으로서 기능하는 제3 층(305)에서 전자와 정공이 재결합하여 여기 에너지를 생성하고, 여기된 YGABPA가 기저 상태로 복귀할 때 발광하는 것이다.

이 발광소자를 글로브 박스 내에서 질소 분위기 하에 대기에의 노출 없이 봉지(封止)한 후, 발광소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 이 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.

측정 결과를 도 20 및 도 21에 나타낸다. 도 20은 전압-휘도 특성의 측정 결과를 나타내고, 도 21은 휘도-전류 효율 특성의 측정 결과를 나타낸다. 도 20에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 도 21에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 22에 나타낸다. 도 22에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 22로부터, 본 실시예의 발광소자는 462 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.20이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 5]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGABPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한다.

다음에, 제1 층(303) 위에, 4,4'-비스[N-(4-비페닐릴)-N-페닐아미노]비페닐 (약칭: BBPB)을 포함하는 제2 층(304)을 증착법에 의해 형성하였다. 제2 층(304)의 두께는 40 nm가 되도록 하였다. 이 제2 층(304)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제2 층(304) 위에, t-BuDNA와 YGABPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, t-BuDNA : YGABPA의 질량비는 1 : 0.05가 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGABPA는 t-BuDNA를 포함하는 층 내에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGABPA는 발광 물질로서 기능한다.

다음에, 제3 층(305) 위에, Alq₃를 포함하는 제4 층(306)을 증착법에 의해 형성하였다. 제4 층(306)의 두께는 20 nm가 되도록 하였다. 이 제4 층(306)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제4 층(306) 위에, 불화칼슘을 포함하는 제5 층(307)을 증착법에 의해 형성하였다. 제5 층(307)의 두께는 1 nm가 되도록 하였다. 이 제5 층(307)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 주입층으로서 기능하는 층이다.

이 발광소자를 글로브 박스 내에서 질소 분위기 하에 대기에의 노출 없이 봉지한 후, 발광소자의 동작 특성에 대하여 측정하였다. 이 측정은 실온(25℃로 유지된 분위기)에서 행하였다.

측정 결과를 도 23 및 도 24에 나타낸다. 도 23은 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 24는 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 23에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 24에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 25에 나타낸다. 도 25에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 25로부터, 본 실시예의 발광소자는 465 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.22이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 6]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGABPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같 기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한다.

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 증착법에 의해 제1 전극(302) 위에, DNTPD를 포함하는 제1 층(303)을 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 50 nm가 되도록 하였다. 이 제1 층(303)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 주입층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제1 층(303) 위에, NPB를 포함하는 제2 층(304)을 증착법에 의해 형성하였다. 제2 층(304)의 두께는 10 nm가 되도록 하였다. 이 제2 층(304)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제2 층(304) 위에, t-BuDNA와 YGABPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, t-BuDNA : YGABPA의 질량비는 1 : 0.1이 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGABPA는 t-BuDNA를 포함하는 층 내에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGABPA는 발광 물질로서 기능한다.

측정 결과를 도 26 및 도 27에 나타낸다. 도 26은 전압-휘도 특성에 대하 측정 결과를 나타내고, 도 27은 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸 다. 도 26에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 27에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 28에 나타낸다. 도 28에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 28로부터, 본 실시예의 발광소자는 475 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE표 색도 좌표는 x=0.18, y=0.27 이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 7]

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 제1 전극(302) 위에, NPB와 몰리브덴 산화물을 함유하는 제1 층(303)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 50 nm가 되도록 하고, NPB : 몰리브덴 산화물의 질량비는 4 : 2가 되도록 조정하였다. 또한, 증착 재료로서는, 특히 삼산화몰리브덴을 사용하였다. 이 제1 층(303)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 발생층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제3 층(305) 위에, Alq₃를 포함하는 제4 층(306)을 증착법에 의해 형성하였다. 제4 층(306)의 두께는 20 nm가 되도록 하였다. 이 제4 층(306)은 발 광소자를 동작시켰을 때 전자 수송층으로서 기능하는 층이다.

측정 결과를 도 29 및 도 30에 나타낸다. 도 29는 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 30은 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 29에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 30에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 31에 나타낸다. 도 31에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 31로부터, 본 실시예의 발광소자는 465 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.18, y=0.22 이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 8]

도 19에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(301) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법에 의해 성막하여, 제1 전극(302)을 형성하였다. 제1 전극(302)의 두께는 110 nm가 되도록 하였다. 또한, 전극은 2 mm×2 mm의 크기를 가지는 정방형의 형상이 되도록 형성하였다.

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 증착법에 의해 제1 전극(302) 위에, 구리 프탈로시아닌을 포함하는 제1 층(303)을 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 20 nm가 되도록 하였다. 이 제1 층(303)은 발광소 자를 동작시켰을 때 정공 주입층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제1 층(303) 위에, BSPB를 포함하는 제2 층(304)을 증착법에 의해 형성하였다. 제2 층(304)의 두께는 40 nm가 되도록 하였다. 이 제2 층(304)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 수송층으로서 기능하는 층이다.

이상과 같이 하여 제작한 발광소자에, 제1 전극(302)의 전위가 제2 전 극(308)의 전위보다 높도록 전압을 인가했을 때, 발광소자를 통해 전류가 흐르고, 발광층으로서 기능하는 제3 층(305)에서 전자와 정공이 재결합하여 여기 에너지를 생성하고, 여기된 YGABPA가 기저 상태로 복귀할 때 발광하는 것이다.

측정 결과를 도 32 및 도 33에 나타낸다. 도 32는 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 33은 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 32에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 33에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 34에 나타낸다. 도 34에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 34로부터, 본 실시예의 발광소자는 459 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.15, y=0.15)이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 9]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGABPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께 가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한다.

다음에, 제2 층(304) 위에, CzPA와 YGABPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, CzPA : YGABPA의 질량비는 1 : 0.1이 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGABPA는 CzPA를 포함하는 층 내에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGABPA는 발광 물질로서 기능한다. 또한, CzPA는 아래의 구조식 (10)으로 나타내어지는 물질이다.

[구조식 (10)]

측정 결과를 도 35 및 도 36에 나타낸다. 도 35는 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 36은 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 35에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 36에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 37에 나타낸다. 도 37에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 37로부터, 본 실시예의 발광소자는 474 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.15, y=0.24)이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 10]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGABPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한 다.

도 19에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(301) 위에, 산화규소를 포함하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법에 의해 성막하여, 제1 전극(302)을 형성하였다. 제1 전극(302)의 두께는 110 nm가 되도록 하였다. 또한, 전극은 2 mm×2 mm의 크기를 가지는 정방형의 형상이 되도록 형성하였다.

다음에, 제2 층(304) 위에, CzPA와 YGABPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, CzPA : YGABPA의 질량비는 1 : 0.1이 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGABPA는 t-BuDNA 를 포함하는 층 내에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGABPA는 발광 물질로서 기능한다.

측정 결과를 도 38 및 도 39에 나타낸다. 도 38은 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 39는 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 38에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 39에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 40에 나타낸다. 도 40에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 40으로부터, 본 실시예의 발광소자는 466 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.21이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 11]

본 실시예에서는, 실시예 3에서 합성된 YGAPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한다.

다음에, 제2 층(304) 위에, CzPA와 YGAPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, CzPA : YGAPA의 질량비는 1 : 0.04가 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGAPA는 CzPA를 포함하는 층 내에 분산된 것과 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGAPA는 발광 물질로서 기능한다.

다음에, 제3 층(305) 위에, Alq₃를 포함하는 제4 층(306)을 증착법에 의해 형성하였다. 제4 층(306)의 두께는 10 nm가 되도록 하였다. 이 제4 층(306)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 수송층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제4 층(306) 위에, Alq₃와 리튬(Li)을 함유하는 제5 층(307)을 공증 착법에 의해 형성하였다. 제5 층(307)의 두께는 10 nm가 되도록 하고, Alq₃ : Li의 질량비는 1 : 0.01이 되도록 조정하였다. 이 제5 층(307)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 발생층으로서 기능하는 층이다.

이상과 같이 하여 제작한 발광소자에, 제1 전극(302)의 전위가 제2 전극(308)의 전위보다 높도록 전압을 인가했을 때, 발광소자를 통해 전류가 흐르고, 발광층으로서 기능하는 제3 층(305)에서 전자와 정공이 재결합하여 여기 에너지를 생성하고, 여기된 YGAPA가 기저 상태로 복귀할 때 발광하는 것이다.

측정 결과를 도 41 및 도 42에 나타낸다. 도 41은 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 42는 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 41에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 42에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 43에 나타낸다. 도 43에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 43으로부터, 본 실시예의 발광소자는 456 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광 을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.17이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 12]

본 실시예에서는, 실시예 2에서 합성된 YGAPA를 발광 물질로서 사용한 발광소자의 제작 방법 및 그 발광소자의 동작 특성에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예의 발광소자는, 제1 전극과 제2 전극 사이에, 층을 구성하는 물질 및 층의 두께가 각각 다른 5개 층이 적층된 구조를 가진다는 점에서, 실시예 4의 발광소자와 같기 때문에, 본 실시예에서도 실시예 4의 설명에 사용한 도 19를 참조하여 설명한다.

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 제1 전극(302) 위에, NPB와 몰리브덴 산화물을 함유하는 제1 층(303)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 50 nm가 되도록 하고, NPB : 몰리브덴 산화 물의 질량비는 4 : 2가 되도록 조정하였다. 또한, 증착 재료로서는, 특히 삼산화몰리브덴을 사용하였다. 이 제1 층(303)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 발생층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제2 층(304) 위에, CzPA와 YGAPA를 함유하는 제3 층(305)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제3 층(305)의 두께는 40 nm가 되도록 하고, CzPA : YGAPA의 질량비는 1 : 0.04가 되도록 조정하였다. 이것에 의해, YGAPA는 CzPA를 포함하는 층으로 분산된 바와 같은 상태가 된다. 이 제3 층(305)은 발광소자를 동작시켰을 때 발광층으로서 기능하는 층이다. 또한, YGAPA는 발광 물질로서 기능한다.

다음에, 제4 층(306) 위에, Alq₃와 리튬(Li)을 함유하는 제5 층(307)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제5 층(307)의 두께는 10 nm가 되도록 하고, Alq₃ : Li의 질량비는 1 : 0.01이 되도록 조정하였다. 이 제5 층(307)은 발광소자를 동작시켰을 때 전자 발생층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제5 층(307) 위에, 알루미늄을 포함하는 제2 전극(308)을 형성하였 다. 제2 전극(308)의 두께는 200 nm가 되도록 하였다.

측정 결과를 도 44 및 도 45에 나타낸다. 도 44는 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 45는 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 44에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 45에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 46에 나타낸다. 도 46에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 46으로부터, 본 실시예의 발광소자는 452 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.14이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

[실시예 13]

도 19에 나타내는 바와 같이, 유리 기판(301) 위에, 산화규소를 함유하는 인듐 주석 산화물을 스퍼터링법에 의해 성막하고, 제1 전극(302)을 형성하였다. 제1 전극(302)의 두께는 110 nm가 되도록 하였다. 또한, 전극은 2 mm×2 mm의 크기를 가지는 정방형의 형상이 되도록 형성하였다.

다음에, 진공 증착 장치 내를 배기하여, 10^-4 Pa가 되도록 감압한 후, 제1 전극(302) 위에, DNTPD와 몰리브덴 산화물을 함유하는 제1 층(303)을 공증착법에 의해 형성하였다. 제1 층(303)의 두께는 50 nm가 되도록 하고, DNTPD : 몰리브덴 산화물의 질량비는 4 : 2가 되도록 조정하였다. 또한, 증착 재료로서는, 특히 삼산화몰리브덴을 사용하였다. 이 제1 층(303)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 발생층으로서 기능하는 층이다.

다음에, 제1 층(303) 위에, NPB를 포함하는 제2 층(304)을 증착법에 의해 형 성하였다. 제2 층(304)의 두께는 10 nm가 되도록 하였다. 이 제2 층(304)은 발광소자를 동작시켰을 때 정공 수송층으로서 기능하는 층이다.

측정 결과를 도 47 및 도 48에 나타낸다. 도 47은 전압-휘도 특성에 대한 측정 결과를 나타내고, 도 48은 휘도-전류 효율 특성에 대한 측정 결과를 나타낸다. 도 47에서, 횡축은 전압(V), 종축은 휘도(cd/m²)를 나타낸다. 또한, 도 48에서, 횡축은 휘도(cd/m²), 종축은 전류 효율(cd/A)을 나타낸다.

또한, 본 실시예에서 제작한 발광소자의 발광 스펙트럼을 도 49에 나타낸다. 도 49에서, 횡축은 파장(nm), 종축은 강도(임의 단위)를 나타낸다. 도 49로부터, 본 실시예의 발광소자는 453 nm에 발광 스펙트럼의 피크를 가지고, 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한, CIE 색도 좌표는 x=0.16, y=0.16이고, 따라서, 본 실시예의 발광소자는 색순도가 좋은 청색 발광을 나타내는 것을 알 수 있었다.

Claims

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아래의 구조식으로 나타내어지는, 발광소자용 화합물.
전극들 사이에, 발광 물질과 호스트를 포함하는 발광층을 가지고,

상기 발광 물질은 아래의 일반식으로 나타내어지고,

상기 식에서, R²는 수소 또는 아래의 일반식으로 나타내어지는 기를 나타내고,

상기 식에서, R⁴ 는 수소, 메틸, tert-부틸 중 어느 하나를 나타내고,

R³및 R⁵ 는 수소를 나타내고,

상기 호스트는, 상기 발광 물질보다 큰 이온화 포텐셜 및 상기 발광 물질보다 큰 에너지 갭을 가지는 유기 화합물인, 발광소자.
제 5 항에 있어서,

상기 호스트는 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질인, 발광소자.
제 5 항에 있어서,

상기 호스트는, 2-tert-부틸-9,10-디(2-나프틸)안트라센, 9-[4-(N-카르바졸일)]페닐-10-페닐안트라센, 및 9,10-디페닐 안트라센 중 어느 하나인, 발광소자.
제 5 항에 따른 발광소자를 포함하는, 발광장치.
제 8 항에 따른 발광장치를 표시부 또는 조명부에 포함하는, 전자기기.
제 5 항에 있어서,

상기 호스트는 안트라센 유도체, 페난트롤린 유도체, 옥사디아졸 유도체, 및 트리아진 유도체 중 어느 하나인, 발광소자.