CN103044269B - 芴衍生物、发光元件、发光器件、电子器件和照明器件 - Google Patents

芴衍生物、发光元件、发光器件、电子器件和照明器件 Download PDF

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Abstract

本发明的一个目的是通过由以下通式(G1)表示的新的芴衍生物提供具有高发光效率的发光元件。式中，R1-R8独立地表示氢原子、具有1-6个碳原子的烷基、取代或未取代的苯基，或者取代或未取代的联苯基中的任一种。此外，α1-α4独立地表示任一种具有6-12个碳原子的取代或未取代的亚芳基。此外，Ar1和Ar2独立地表示任一种具有6-13个环碳原子的芳基，Ar3表示具有1-6个碳原子的烷基或具有6-12个碳原子的取代或未取代的芳基。J，k，m,和n独立地表示0或1。

Description

芴衍生物、发光元件、发光器件、电子器件和照明器件
本申请是2010年5月19日提交的国际申请号为PCT/JP2010/058854，发明名称为“芴衍生物、发光元件、发光器件、电子器件和照明器件”的PCT专利申请的分案申请，该申请要求2009年5月29日的优先权。
技术领域
本发明涉及芴衍生物、发光元件、发光器件，电子器件和照明器件。
背景技术
近年来，人们对利用电致发光性的发光元件进行深入研究和开发。在这种发光元件的基础结构中，将包含具有发光性质的物质的层插入一对电极之间。通过向该元件施加电压，可从具有发光性质的物质获得光发射。
由于这类发光元件属于自发光类型，人们认为该发光元件与液晶显示器相比的优点是像素可见度高，并且不需要背光等，因此适合用作平板显示元件。此外，这种发光元件的优点在于它能形成薄而轻的元件，并具有极快的响应速度。
而且，由于这种发光元件可以形成膜状，可以容易地获得平面光发射。因此，可以形成利用平面光发射的大面积元件。这是由白炽灯和LED代表的点光源或者荧光灯代表的线光源很难获得的特性。因此，所述发光元件在照明等用途中用作表面光源特别有效。
利用电致发光性质的发光元件可以广义地根据利用有机化合物还是无机化合物作为发光物质来分类。使用有机化合物作为发光物质时，通过向发光元件施加电压，可将电子和空穴从一对电极注入包含发光有机化合物的层中，从而产生电流。当载流子（电子和空穴）重新组合且有机化合物的电子和空穴从激发态回到基态时发射光，其中电子和空穴同时在具有发光性质的有机分子中产生。
根据这种机理，这种发光元件称为电流激发型发光元件。应注意，有机化合物产生的激发态可以是单重激发态或三重激发态，从单重激发态发出的光被称为荧光，从三重激发态发出的光称为磷光。
除了上述通过重新组合电流激发的载流子而发光外，还有将激发能转移至另一种有机化合物，从而激发所述有机化合物来提供光发射的方法。在这种元件结构中发光材料扩散（掺杂）到普通有机EL的发光层中。主体材料表示发光材料扩散入其中的材料，掺杂剂表示扩散到主体材料中的材料。为了解决有机分子中当有机分子浓度高（浓度猝灭）时，由于层叠相互作用的发生导致提供具有的光发射发光效率低的问题，这样有利于通过向主体材料掺杂有机分子和抑制层叠得到高的发光效率。同时，电流激发的激发能从被电流激发的主体材料转移至掺杂剂，从而使掺杂剂发射光。
仅在高激发能向低激发能转移时发生这种激发能转移。因此，优选使用具有高激发态的材料作为主体材料。
有机EL层具有多个层，载流子传输层通常设置在发光层和电极之间。其中一个原因是载流子传输层能防止发光层中的激发能因能量转移至电极导致猝灭。此外，激发能高于发光层的材料（激子阻挡材料）优选用于邻近所述发光层的载流子传输层，这样发光层中的激发能不进行转移。
在有机EL的发光层和电极之间设置载流子注入层和载流子传输层的另一个原因是调节相邻层之间的载流子注入分配(partition)。相应地，在发光层中能有效地进行重组。
在改进这种发光元件的元件特性的过程中，存在许多取决于物质的问题，为了解决这些问题，已对元件结构、物质研发等作出改进（例如，参见专利文献1）。
[参考文献]
[专利文献]
[专利文献1]PCT国际公开第08/062636号
发明内容
本发明一个实施方式的目的是提供一种新的芴衍生物作为具有高空穴传输性的物质。另一个目的是通过将所述新的芴衍生物应用于发光元件提供具有高发光效率的发光元件。本发明一个实施方式的另一个目的是提供各自具有低功率消耗和低驱动电压的发光器件、电子器件和照明器件。
本发明的一个实施方式是由以下通式(G1)表示的芴衍生物：
[化学式1]
Figure GDA00002836197900031
式中，R1-R8独立地表示氢原子、具有1-6个碳原子的烷基、取代或未取代的苯基，或者取代或未取代的联苯基中的任一种。此外，α1-α4独立地表示任一种具有6-12个碳原子的取代或未取代的亚芳基。此外，Ar1和Ar2独立地表示任一种具有6-13个环碳原子的芳基，Ar3表示具有1-6个碳原子的烷基或具有6-12个碳原子的取代或未取代的芳基。J，k，m,和n独立地表示0或1。应注意J和k中的至少一个是1。
在上述结构中，通式(G1)中的R1-R8独立地表示结构式(R-1)至结构式(R-9)中的任一种。
[化学式2]
在上述结构中，通式(G1)中的α1-α4独立地表示结构式(α-1)至结构式(α-3)中的任一种。
[化学式3]
Figure GDA00002836197900041
在上述结构中，通式(G1)中的Ar1和Ar2独立地表示结构式(Ar-1)至结构式(Ar-6)中的任一种，Ar3表示结构式(Ar3-1)至(Ar3-8)中的任一种。
[化学式4]
Figure GDA00002836197900042
[化学式5]
Figure GDA00002836197900043
本发明的另一个实施方式表示以下结构式(101)、结构式(151)或结构式(118)。
[化学式6]
Figure GDA00002836197900051
[化学式7]
[化学式8]
Figure GDA00002836197900053
此外，本发明的另一个实施方式是包括位于一对电极之间的EL层的发光元件。所述EL层至少包括发光层和空穴传输层，所述空穴传输层包括一种或多种上述芴衍生物。
此外，本发明的另一个实施方式是使用上述发光元件形成的发光器件。本发明的另一个实施方式是使用上述发光器件形成的电子器件。本发明的另一个实施方式是使用上述发光器件形成的照明器件。
本发明一个实施方式的发光器件是包括前述发光元件和控制装置的发光器件，所述控制装置控制所述发光元件中的光发射。应注意本说明书中所述发光器件包括图像显示器件、发光器件或光源（包括照明器件）。另外，所述发光器件包括所有以下模块中的任意模块：其中连接器(诸如柔性印刷电路(FPC)、带式自动接合(TAB)带或带载封装(TCP))连接于板的模块；在TAB带或TCP端部装配印刷线路板的模块；包括通过玻璃上的芯片(Chip on Glass(COG))法直接安装在发光元件上的集成电路(IC)模块。
此外，本发明的发光器件的一个实施方式中用于显示器部分的电子器件也包含在本发明的范围内。因此，本发明的电子器件的实施方式包括显示器部分，其中所述显示器部分设置有上述发光器件。
此外，使用本发明发光器件的实施方式的照明器件也包含在本发明的范围内。因此，本发明照明装置的实施方式设置有上述发光器件。
由于本发明的芴衍生物具有高的空穴传输性，主要可以用于发光元件的EL层中的空穴传输层。另外，本发明的芴衍生物用于空穴传输层来形成发光元件，从而可以形成具有高发光效率的发光元件。
同时，使用这种发光元件，可以获得具有低功率消耗和低驱动电压的发光器件、电子器件和照明器件。
附图简述
图1A和1B各自是显示发光元件的图；
图2A-2C各自是显示发光元件的图；
图3A和3B各自是显示发光元件的图；
图4A和4B各自是显示发光器件的图；
图5A和5B各自是显示发光器件的图；
图6A-6D是显示电子器件的图；
图7是显示电子器件的图；
图8是显示照明器件的图；
图9是显示照明器件的图；
图10A和10B是4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的1H-NMR谱图；
图11是4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的吸收光谱；
图12是4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的发射光谱；
图13是显示4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的CV测试结果的图；
图14A和14B是4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺的1H-NMR谱图；
图15是4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺的吸收光谱；
图16是4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺的发射光谱；
图17是显示4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺的CV测试结果的图；
图18是显示实施例中发光元件的图。
图19是显示比较发光元件1和发光元件2的电流密度与亮度的特性图。
图20是显示比较发光元件1和发光元件2的电压与亮度的特性图。
图21是显示比较发光元件1和发光元件2的亮度与电流效率的特性图。
图22是显示发光元件3的电流密度与亮度的特性图；
图23是显示发光元件3的电压与亮度的特性图；
图24是显示发光元件3的亮度与电流效率的特性图；
图25是显示发光元件3可靠性测试结果的图；
图26是显示发光元件4和发光元件5的电流密度与亮度的特性图；
图27是显示发光元件4和发光元件5的电压与亮度的特性图；
图28是显示发光元件4和发光元件5的亮度与电流效率的特性图；
图29是显示发光元件4和发光元件5的可靠性测试结果的图；
图30是显示发光元件6和比较发光元件7的电流密度与亮度的特性图；
图31是显示发光元件6和比较发光元件7的电压与亮度的特性图。
图32是显示发光元件6和比较发光元件7的亮度与电流效率的特性图；
图33是显示发光元件6和比较发光元件7的发射光谱的图；
图34是显示发光元件8至发光元件10的电流密度与亮度的特性图；
图35是显示发光元件8至发光元件10的电压与亮度的特性图；
图36是显示发光元件8至发光元件10的亮度与电流效率的特性图；
图37是显示发光元件8至发光元件10的可靠性测试结果的图；
图38是显示发光元件11和比较发光元件12的电流密度与亮度的特性图；
图39是显示发光元件11和比较发光元件12的电压与亮度的特性图；
图40是显示发光元件11和比较发光元件12的亮度与电流效率的特性图；
图41是显示发光元件11和比较发光元件12的发射光谱的图；
图42是显示发光元件13的电流密度与亮度的特性图；
图43是显示发光元件13的电压与亮度的特性图；
图44是显示发光元件13的亮度与电流效率的特性图；
图45A和45B是4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的1H-NMR谱图；
图46是显示4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺吸收光谱的图；
图47是显示4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺的发射光谱的图；
图48是显示发光元件14和比较发光元件15的电流密度与亮度的特性图；
图49是显示发光元件14和比较发光元件15的电压与亮度的特性图；
图50是显示发光元件14和比较发光元件15的亮度与电流效率的特性图；
本发明最佳实施方式
以下将参考附图来描述本发明的实施方式。应注意，本发明不限于以下说明，本领域技术人员可以很容易地理解，在不背离本发明目的和范围的前提下可以进行各种变动和改进。因此,本发明不限于以下在实施方式中的描述。
(实施方式1)
在实施方式1中，描述本发明一个实施方式的芴衍生物。
本发明一个实施方式的芴衍生物是由通式(G1)表示的芴衍生物。
[化学式9]
Figure GDA00002836197900081
式中，R1-R8独立地表示氢原子、具有1-6个碳原子的烷基、取代或未取代的苯基，或者取代或未取代的联苯基中的任一种。此外，α1-α4独立地表示任一种具有6-12个碳原子的取代或未取代的亚芳基。此外，Ar1和Ar2独立地表示任一种具有6-13个环碳原子的芳基，Ar3表示具有1-6个碳原子的烷基或具有6-12个碳原子的取代或未取代的芳基。J，k，m,和n独立地表示0或1。应注意J和k中的至少一个是1。
当R1-R8,α1至α4,Ar1,Ar2,Ar3具有取代基时，取代基的例子可以是烷基，如甲基、乙基、丙基、戊基或己基，或芳基，如苯基或联苯基。或者，所述取代基可以彼此连接形成环（例如，联苯基与Ar1或Ar2的芴基团成环(为9,9′-螺芴基)，或者己基成环(为环己基)）。
据认为在通式(G1)中使用烷基时，在有机溶剂中的溶解度得以改进；因此，当使用该材料通过湿法形成元件时，使用具有烷基的材料能容易地制造元件，这是优选的。
对于通式(G1)中的R1至R8，可以是氢原子，烷基，如甲基、乙基、丙基、戊基或己基，取代或未取代的苯基，或取代或未取代的芳基，如联苯基。具体给出结构式(R-1)至(R-9)。
[化学式10]
Figure GDA00002836197900091
对于通式(G1)中的α1至α4，可以是取代或未取代的亚苯基。具体给出结构式(α-1)至(α-3)。
[化学式11]
Figure GDA00002836197900092
对于通式(G1)中的Ar1和Ar2，可以是取代或未取代的苯基、取代或未取代的联苯基、取代或未取代的萘基、取代或未取代的芴基、或者取代或未取代的芳基，如螺芴基。具体给出结构式(Ar-1)至(Ar-6)。在以下示出的(Ar-4)中联苯基与Ar1或Ar2的芴基形成环，即9,9′-螺芴基。
在这种情况下，使用(Ar-2)或(Ar-3)所示的稠环基团时，载流子传输性能得以提高，这是优选的。同样在这种情况下，当稠环基团和氮原子之间的α1或α2为1时，分子可以保持较宽的带隙(Bg)，这是优选的。此外，如(Ar-5)所示，通过σ键键合的结构使得来自氮原子的共轭难以延伸，Bg和T1能级高。因此，认为可以在波长较短的发光元件中使用该材料作为邻近发光层的层材料，或者作为发光层的掺杂材料，这是优选的。另外，使用具有大和刚性的分子量的稠环基团，如(Ar-2),(Ar-3)或(Ar-4)时，热物理学性质如玻璃化转变温度(Tg)得以改进，这是优选的。
[化学式12]
Figure GDA00002836197900101
对于通式(G1)中的Ar3，可以是烷基，如甲基、乙基、丙基、戊基或己基，取代或未取代的苯基，或取代或未取代的芳基，如联苯基。具体给出结构式(Ar3-1)至(Ar3-8)。
[化学式13]
给出由结构式(100)至(123)或结构式(150)至(173)表示的芴衍生物作为由通式(G1)表示的芴衍生物的具体例子。但本发明的实施方式不限于此。
[化学式14]
Figure GDA00002836197900111
[化学式15]
Figure GDA00002836197900121
[化学式16]
Figure GDA00002836197900131
[化学式17]
Figure GDA00002836197900141
[化学式18]
Figure GDA00002836197900151
[化学式19]
Figure GDA00002836197900161
[化学式20]
Figure GDA00002836197900171
[化学式21]
各种反应可以应用于本发明实施方式的芴衍生物的合成方法。例如，本发明实施方式中由通式(G1)表示的芴衍生物可以通过以下描述的合成反应进行合成。应注意，本发明实施方式中芴衍生物的合成方法不限于以下合成方法。
<由通式(G1)表示的芴衍生物的合成方法1>
如方案(A-1)所示，将1-卤代联苯基衍生物(a1)锂化或制成格氏试剂，并与苯甲酰衍生物(a2)反应进行脱羟基化(dehydroxilated)，从而得到卤代芳基芴衍生物(a3)。
[化学式22]
Figure GDA00002836197900191
将方案(A-1)中包含卤素的芳基化合物进行活化，与苯甲酰基衍生物反应形成苯酚衍生物，通过酸加成进行脱羟基化，从而可以获得芴衍生物。
使用烷基锂试剂进行锂化的反应或使用活性镁得到格氏试剂的反应可以用作活化的例子正丁基锂、叔丁基锂和甲基锂等作为烷基锂的例子。酸可以使用盐酸等。可以使用醚如乙醚，或四氢呋喃(THF)作为脱水溶剂。
如方案(A-2)所示，将卤代芳烃衍生物(a4)和芳基胺衍生物(a5)偶联，从而可以得到二芳基胺衍生物(a6)。
[化学式23]
如方案(A-3)所示，将卤代芳基芴衍生物(a3)和二芳基胺衍生物(a6)进行偶联，从而可以得到上述通式(G1)表示的芴衍生物。
[化学式24]
Figure GDA00002836197900211
应注意，上述方案(A-1)-(A-3)中的X1,X2或X3是卤素，优选是溴或碘，由于高反应性更优选碘。
在方案(A-2)和(A-3)中，包含卤素基团的芳基化合物和包含胺的芳基化合物（芳基伯胺化合物或芳基仲胺化合物）的偶联反应有多种反应条件。作为一个例子，可以采用在碱的存在下使用金属催化剂的合成方法。
示出在方案(A-2)和(A-3)中进行布齐沃德-哈特威格反应(Buchwald-Hartwigreaction)的情况。可以使用钯催化剂作为金属催化剂，钯络合物及其配体的混合物可以用作钯催化剂。给出二(二亚苄基丙酮)钯(0)和乙酸钯(II)等作为钯催化剂的例子。给出三叔丁基膦、三正己基膦、三环己基膦、1,1-双(二苯基膦基)二茂铁(缩写：DPPF)等作为配体。给出有机碱如叔丁醇钠和无机碱如碳酸钾等作为可以用作碱的物质。另外，上述反应优选在溶液中进行，甲苯、二甲苯和苯等可以在上述反应中用作溶剂。但可以使用的催化剂、配体、碱和溶剂不限于此。另外，该反应优选在氮气、氩气等惰性气氛下进行。
示出在方案(A-2)和(A-3)中进行乌尔曼(Ullmann)反应的情况。可以使用铜催化剂作为金属催化剂，给出碘化亚铜(I)和乙酸铜(II)作为铜催化剂。给出无机碱，例如碳酸钾作为可以用作碱的物质的例子。上述反应优选在溶液中进行，给出1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮(缩写:DMPU)、甲苯、二甲苯和苯等作为可以在上述反应中使用的溶剂。但可以使用的催化剂、配体、碱和溶剂不限于此。另外，该反应优选在氮气、氩气等惰性气氛下进行。
应注意优选使用高沸点的溶剂如DMPU或二甲苯，这是由于反应温度高于或等于100℃时，通过乌尔曼反应能在较短的时间内并以较高的产率获得目标物质。具体地，由于反应温度更优选高于或等于150℃，故更优选DMPU。
<由通式(G1)表示的芴衍生物的合成方法2>
例如，如方案(B-1)所示，将卤代芳基芴衍生物(a3)和芳基胺衍生物(a5)进行偶联，从而可以得到具有芴基(b1)的二芳基胺衍生物。
[化学式25]
Figure GDA00002836197900231
如方案(B-2)所示，将包含芴基的二芳基胺衍生物(b1)和卤代芳烃衍生物(a4)进行偶联，从而可以得到上述通式(G1)表示的芴衍生物。
[化学式26]
Figure GDA00002836197900241
应注意，上述方案(B-1)和(B-2)中的X2或X3是卤素，优选是溴或碘，由于碘的高反应性故更优选碘。
在方案(B-1)和(B-2)+中，包含卤素基团的芳基化合物和包含胺的芳基化合物（芳基伯胺化合物或芳基仲胺化合物）的偶联反应有多种反应条件。作为一个例子，可以采用在碱的存在下使用金属催化剂的合成方法。
可以在方案(B-1)和(B-2)中采用与方案(A-2)和(A-3)类似的方式进行布齐沃德-哈特威格反应和乌尔曼反应。
<由通式(G1)表示的芴衍生物的合成方法3>
例如，如方案(C-1)所示，将卤代芳基芴衍生物(c1)进行锂化或制成格氏试剂，并与有机硼酸反应，从而可以得到具有芴基的芳基硼酸衍生物(c2)(应注意J表示1)。
[化学式27]
如方案(C-2)所示，三芳基胺衍生物(c3)被卤化，从而可以得到卤代三芳基胺衍生物(c4)。
[化学式28]
Figure GDA00002836197900252
如方案(C-3)所示，将包含芴基的芳基硼酸衍生物(c2)和卤代三芳基胺衍生物(c4)进行偶联，从而可以得到上述通式(G1)表示的芴衍生物。
[化学式29]
Figure GDA00002836197900261
应注意方案(C-2)和(C-3)中k表示1。
上述方案(C-1)至(C-3)中的X4或X5是卤素，优选是溴或碘，由于碘的高反应性故更优选碘。
在方案(C-1)中使用包含卤素基团的芳基化合物得到包含硼酸基团（或有机硼基团）的芳基化合物的反应具有多种反应条件。方案中的R1至R8表示氢或烷基。
作为反应的一个例子，在使用烷基锂试剂将包含卤素基团的芳基化合物锂化之后，添加硼试剂将包含卤素基团的芳基化合物进行硼氧化或有机硼酸化(organoboration)。可以使用正丁基锂或甲基锂等作为烷基锂试剂。可以使用硼酸三甲酯或硼酸异丙酯等作为硼试剂。可以使用醚如乙醚，或四氢呋喃(THF)作为脱水溶剂。或者，可以使用具有活性镁的格氏试剂代替锂化试剂。
方案(C-2)中的卤化反应具有多种反应条件。例如，可以采用在极性溶剂的存在下使用卤化剂的反应。可以使用N-溴代琥珀酰亚胺(缩写:NBS)、N-碘代琥珀酰亚胺(缩写:NIS)、溴、碘或碘化钾等作为卤化剂。由于可以低成本进行合成，优选使用溴作为卤化剂。优选使用碘作为卤化剂，这是由于在接下来进行的反应使用生成的物质作为来源时，反应能更容易地进行（被碘取代的部分具有较高的活性）。应注意，方案(C-2)中k为1，卤化反应具体在胺的对位上发生。
方案(C-3)中包含卤素基团的芳基化合物和包含硼酸的芳基化合物（芳基硼酸）的偶联反应具有多种反应条件。作为其中一个例子，可以采用在碱的存在下使用金属催化剂的合成方法。
在方案(C-3)中，描述采用铃木-宫浦反应(Suzuki-Miyaura reaction)的情况。可以使用钯催化剂，如钯络合物及其配体的混合物作为金属催化剂。给出乙酸钯(II)、四(三苯基膦)钯(0)和双(三苯基膦)二氯化钯(II)等作为钯催化剂。给出三(邻甲苯基)膦、三苯基膦和三环己基膦等作为配体。另外，给出有机碱如叔丁醇钠和无机碱如碳酸钾等作为碱。反应优选在溶液中进行，可以使用甲苯和水的混合溶剂；甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；二甲苯和水的混合溶剂；二甲苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；苯和水的混合溶剂；苯、醇如乙醇和水的混合溶剂；醚如乙二醇二甲醚和水的混合溶剂等作为溶剂。但可以使用的催化剂、配体、碱和溶剂不限于此。或者，在所述方案中可以使用芳基衍生物、芳基铝、芳基锆、芳基锌或芳基锡化合物的有机硼化合物代替芳基硼酸。另外，该反应优选在氮气、氩气等惰性气氛下进行。
(实施方式2)
在实施方式2中，描述实施方式1中所述本发明实施方式的芴衍生物用于空穴传输层形成的发光元件。
实施方式2的发光元件包括用作阳极的第一电极，用作阴极的第二电极，和置于第一电极和第二电极之间的EL层。应注意，当在各电极上施加电压使第一电极的电势高于第二电极时，实施方式2中的发光元件可以发光。
此外，实施方式2中发光元件的EL层从第一电极一侧开始包括第一层（空穴注入层）、第二层（空穴传输层）、第三层（发光层）、第四层（电子传输层）和第五层（电子注入层）。
结合图1A和1B描述实施方式2中发光元件的结构。基材101用作发光元件的支承体。可以使用比如玻璃、石英或塑料等作为基材101。
应注意虽然上述基材101可以保留在采用本发明实施方式的发光元件的产品发光器件或电子器件中，基材101仅在发光元件的加工过程中用作发光元件的支撑，而不保留在终端产品中。
对在基材101上形成的第一电极102，优选使用具有高功函(具体地，大于或等于4.0eV的功函)的金属、合金、导电化合物或它们的混合物等。以下给出具体例子：氧化铟锡(ITO)、含硅或氧化硅的氧化铟锡、氧化铟锌(IZO)、含氧化钨和氧化锌的氧化铟(IWZO)。此外，有金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)、钛(Ti)、金属氮化物材料(如氮化钛)等。应注意，在本发明中，由于与第一电极102接触的EL层103中的第一层111包含有利于空穴注入的复合材料，而不考虑第一电极102的功函，可以使用任何已知的材料，只要该材料可以用作电极材料（例如，金属、合金、导电化合物及其混合物，和属于元素周期表第1族或第2族的元素）即可。
这些材料一般通过溅射法形成。例如，氧化铟-氧化锌(IZO)膜可采用溅射方法使用向氧化铟中加入1-20重量％氧化锌的靶形成；包含氧化钨和氧化锌的氧化铟的膜可采用溅射方法使用向氧化铟中加入0.5-5重量％的氧化钨和0.1-1重量％的氧化锌的靶形成。或者，可以使用真空蒸发法、涂覆法、喷墨法或旋涂法等。
此外，在第一电极102上形成的EL层103中，使用下述复合材料用于与第一电极102接触形成的第一层111时，多种金属、合金、导电化合物及其混合物中的任一种可以作为用于第一电极102的物质，而不考虑功函的高低。例如，也可以使用铝(Al),银(Ag),含铝合金(AlSi)等。
或者，可以使用任一种属于元素周期表第1和第2族的元素，即碱金属，如锂(Li)和铯(Cs)，碱土金属，如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)，包含它们的合金（例如，MgAg和AlLi），稀土金属，如铕(Eu)和镱(Yb)，包含它们的合金等具有低功函的材料。
应注意，当第一电极102使用碱金属、碱土金属或其合金形成时，可以使用真空蒸发法或溅射法。或者，在使用银糊等的情况，可以采用涂覆法或喷墨法等。
在第一电极102上形成的EL层103可以使用已知的材料形成，可以使用低分子化合物或高分子化合物。应注意形成EL层103的物质不限于有机化合物，可以包含部分无机化合物。
将包含高空穴注入性物质的空穴注入层，包含高空穴传输性物质的空穴传输层，包含发光物质的发光层，包含高电子传输性物质的电子传输层和包含高电子注入性物质的电子注入层等适当组合层叠形成EL层103。
应注意，图1A中所示的EL层103包括从第一电极102一侧依次层叠的第一层（空穴注入层）111，第二层（空穴传输层）112，第三层（发光层）113，第四层（电子传输层114）和第五层（电子注入层）115。
第一层111（空穴注入层）是包含具有高空穴注入性质的物质的空穴注入层。作为具有高空穴注入性质的物质，可以使用氧化钼、氧化钛、氧化钒、氧化铼、氧化钌、氧化铬、氧化锆、氧化铪、氧化钽、氧化银、氧化钨或氧化锰等。或者可以使用酞菁基化合物如酞菁(缩写：H2Pc)或酞菁铜(II)(缩写：CuPc)或酞菁氧钒(缩写：VOPc)作为低分子有机化合物。应注意，在实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物也可以以类似的方式使用。
此外，作为低分子有机化合物的例子有：芳族胺化合物如4,4',4″-三(N，N-二苯基氨基)三苯基胺(缩写：TDATA)、4,4',4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯基胺(缩写：MTDATA)、4,4'-二[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：DPAB)、4,4'-二(N-{4-[N′-(3-甲基苯基)-N′-苯基氨基]苯基}-N-苯基氨基)联苯(缩写：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基氨基苯基)-N-苯基氨基]苯(缩写：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA1)、3,6-二[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCA2)和3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)氨基]-9-苯基咔唑(缩写：PCzPCN1)等。应注意，在实施方式1中描述的本发明实施方式的咔唑衍生物也可以以类似的方式使用。
此外，或者可以使用任一种高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物或聚合物)。例如，高分子化合物的例子有聚(N-乙烯基咔唑)(缩写：PVK)、聚(4-乙烯基三苯基胺)(缩写：PVTPA)、聚[N-(4-{N′-[4-(4-二苯基氨基)苯基]苯基-N′-苯基氨基}苯基)甲基丙烯酰胺](缩写：PTPDMA)或聚[N，N′-二(4-丁基苯基)-N，N′-二(苯基)联苯胺](缩写：聚-TPD)等。或者可以使用其中加入酸的高分子化合物，例如，聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
此外，可以使用将受体物质混合入具有高空穴传输性质的物质中而得到的复合材料用于第一层111。使用这种包含受体物质的高空穴传输性物质，可以在不考虑功函的情况下选择用来形成电极的材料。换而言之,不仅高功函材料可以用于第一电极102，而且低功函材料也可用作第一电极102。这种复合材料可以通过将具有高空穴传输性质的物质和具有受体性质的物质共沉积而形成。应注意在本说明书中，术语“复合”不仅表示两种材料简单混合的状态，也表示多种材料混合并且电子在材料之间转移的状态。
作为用于复合材料的有机化合物，可以使用各种化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳烃和高分子化合物(例如，低聚物、枝状聚合物或聚合物)。用于所述复合材料的有机化合物优选具有高空穴传输性质的有机化合物。具体地，优选使用空穴迁移率大于或等于10-6cm2/V的物质。但是，除了上述物质以外的任何物质也可使用，只要它是空穴传输性质高于电子传输性质的物质即可。可以用于复合材料的有机化合物的具体例子如下。
例如，作为可以用于复合材料的有机化合物，有：芳族胺化合物如MTDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4′-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写：NPB或α-NPD)和N，N′-二(3-甲基苯基)-N，N'-二苯基-[1,1′-联苯]-4,4′-二胺(缩写：TPD)；和咔唑衍生物如4,4'-二(N-咔唑基)联苯(缩写：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(缩写：TCPB)、9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-苯基蒽(缩写：CzPA)和1,4-二[4-(N-咔唑基)苯基-2,3,5,6-四苯基苯。应注意，在实施方式1中描述的本发明实施方式的咔唑衍生物也可以以类似的方式使用。
此外，芳基烃化合物有，例如2-叔-丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、2-叔-丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写：DPPA)、2-叔-丁基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(缩写：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、9,10-二苯基蒽(缩写：DPAnth),2-叔-丁基蒽(缩写：t-BuAnth),9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(缩写：DMNA)、9,10-二[2-(1-萘基)苯基)-2-叔-丁基蒽、9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽和2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽。
此外，芳烃化合物有，例如2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9'-联蒽、10,10'-二苯基-9,9'-联蒽、10,10'-二(2-苯基苯基)-9,9'-联蒽、10,10'-二[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9'-联蒽、蒽、并四苯、红荧烯(rubrene)、苝、2,5,8,11-四(叔丁基)苝、并五苯(pentacene)、六苯并苯(coronene)、4,4'-二(2,2-二苯基乙烯基)联苯(缩写：DPVBi)和9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(缩写：DPVPA)等。
作为具有受体性质的物质，可给出有机化合物，例如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉并二甲烷(缩写：F4-TCNQ)和氯醌，以及过渡金属氧化物。此外，还有周期表第4-8族的金属的氧化物。具体来说，优选使用氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼，这是因为它们具有高电子接受性质。其中，尤其优选氧化钼，因为氧化钼在空气中的稳定性以及其吸湿性低，容易进行处理。
应注意，对于第一层111，可以使用由任意上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或聚-TPD与任意上述受体物质形成的复合材料。应注意，也可以使用通过将实施方式1中描述的本发明实施方式的咔唑化合物与上述具有受体性质的物质结合形成的复合材料用于第一层111。
第二层112是包含具有高空穴传输性质的物质的空穴传输层。应注意，在实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物也可以用于实施方式2中的第二层112。由于本发明实施方式的上述芴衍生物具有宽带隙，使用所述芴衍生物形成的第二层112难以吸收邻近第二层112的第三层（发光层）113中产生的激发能，并且激子被有效地约束在发光层中。从而可以获得高效率的发光元件。
此外，在实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物可以用于同时第一层111和第二层112。在这种情况下，可以容易地形成元件并且可以提高材料的使用效率。此外，由于第一层111和第二层112的能量图相同或类似，载流子能容易地在第一层111和第二层112之间传输。
第三层113是包含具有高发光性质的物质的层。以下所述的低分子有机化合物可以用于第三层113。应注意，由于实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物具有发光性质，所述芴衍生物也可以用作发光材料。
作为发光物质，可以使用例如发射荧光的荧光化合物或发射磷光的磷光化合物。
可以用于发光层113的荧光化合物，例如发射蓝光的发光物质有N，N′-二[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N，N′-二苯基芪-4,4′-二胺(缩写：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4′-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(缩写：YGAPA)等。
发射绿光的发光物质有N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(缩写：2PCAPA)、N-[9,10-二(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(缩写：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N，N′，N′-三苯基-1,4-亚苯基二胺(缩写：2DPAPA)、N-[9,10-二(1,1′-联苯-2-基)-2-蒽基]-N，N，′N′-三苯基-1,4-亚苯基二胺(缩写：2DPABPhA)、9,10-二(1,1′-联苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(缩写：2YGABPhA)、N，N，9-三苯基蒽-9-胺(缩写：DPhAPhA)等。
发射黄光的发光物质有红荧烯、5,12-二(1,1′-联苯-4-基)-6,11-二苯基并四苯(缩写：BPT)等。此外，发射红光的发光物质的例子有N，N，N′,N′-四(4-甲基苯基)并四苯-5,11-二胺(缩写：p-mPhTD)、7,14-二苯基-N，N，N′,N′-四(4-甲基苯基)苊并(acenaphtho)[1,2-a]荧蒽-3,10-二胺(缩写：p-mPhAFD)等。
可以用作发光层113的磷光化合物，例如用作发射蓝光的物质有四(1-吡唑基)硼酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N，℃2′]合铱(III)(缩写：FIr6)、吡啶甲酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]合铱(III)(缩写：FIrpic)、吡啶甲酸二{2-[3′,5′-二(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2'}合铱(III)(缩写：Ir(CF3ppy)2(pic))或乙酰丙酮酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′]合铱(III)(缩写：FIr(acac))等。用于绿光发射的物质有三(2-苯基吡啶-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(ppy)3)、乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶-N,C2′)铱(III)(缩写：Ir(ppy)2(acac))、乙酰丙酮酸二(1,2-二苯基-1H-苯并咪唑)铱(III)(缩写：Ir(pbi)2(acac))、或乙酰丙酮酸二(苯并[h]喹啉)铱(III)(缩写：Ir(bzq)2(acac))等。用于黄光发射的物质有乙酰丙酮酸二(2,4-二苯基-1,3-噁唑-N,C2')铱(III)(缩写：Ir(dpo)2(acac))、乙酰丙酮酸二[2-(4'-(五氟苯基苯基)吡啶]铱(III)(缩写：Ir(p-PF-ph)2(acac))、或乙酰丙酮酸二(2-苯基苯并噻唑-N,C2')铱(III)(缩写：Ir(bt)2(acac))等。用于橙色光发射的物质有三(2-苯基喹啉合-N,C2')铱(III)(缩写：Ir(pq)3)、或乙酰丙酮酸二(2-苯基喹啉合-N,C2')铱(III)(缩写：Ir(pq)2(acac))等。用于红光发射的物质是有机金属络合物，例如，乙酰丙酮酸二[2-(2′-苯并[4,5-a]噻吩基)吡啶酸合-N，C3')铱(III)(缩写：Ir(btp)2(acac))、乙酰丙酮酸二(1-苯基异喹啉酸合-N，C2')铱(III)(缩写：Ir(piq)2(acac)、(乙酰丙酮根)二[2,3-二(4-氟苯基)喹喔啉酸合]铱(III)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))或2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H，23H-卟吩酸合铂(II)(缩写：PtOEP)等。此外，稀土金属络合物，如三(乙酰丙酮根)(单菲咯啉)铽(III)(缩写：Tb(acac)3(Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮根(propanedionato))(单菲咯啉)合铕(III)(缩写：Eu(DBM)3(Phen))或三[1-(2-噻吩甲酰基)-3,3,3-三氟丙酮根](单菲咯啉)合铕(III)(缩写：Eu(TTA)3(Phen))呈现出来自稀土金属离子的光发射(不同多重态之间的电子传输)；因此这种稀土金属络合物可以用作磷光化合物。
第三层113可以具有上述具有高发光性质的物质分散在另一种物质中的结构。应注意在分散的情况下，分散的物质(掺杂剂)的浓度优选小于或等于总量的20质量％。此外，可以使用已知的物质作为被分散的具有发光性质的物质（主体材料）。优选使用其最低未占据分子轨道能级(LUMO能级)比发光性物质浅（绝对值较小）且最高已占分子轨道能级(HOMO能级)比发光性物质深（绝对值较大）的物质。此外，优选主体材料的能隙(band gap)（Bg:HOMO能级和LUMO能级之差）大于具有发光性质的掺杂剂的Bg。此外，当掺杂剂发射的光是处于S1能级的荧光时，掺杂剂优选高于主体材料，当掺杂剂发射的光是处于T1能级的磷光时，掺杂剂优选高于主体材料。
具体地，金属络合物有，三(8-羟基喹啉(quinolinolato))铝(III)(缩写：Alq)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(III)(缩写：Almq3)、二(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(II)(缩写：BeBq2)、二(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基酚酸)铝(III)(缩写：BAlq)、二(8-羟基喹啉)锌(II)(缩写：Znq)、二[2-(2-苯并噁唑基)酚酸]锌(II)(缩写：ZnPBO)或二[2-(2-苯并噻唑基)酚酸]锌(II)(缩写：ZnBTZ)。
此外，杂环化合物有2-(联苯基-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(缩写：PBD)、1,3-二[5-(对-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(联苯基-4-基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(缩写：TAZ)、2,2′,2″-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯并咪唑)(缩写:TPBI)、红菲绕啉(缩写：BPhen)或浴铜灵(缩写：BCP)。
或者，也可使用稠合芳族化合物，如9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写：DPCzPA)、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(缩写：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)、2-叔丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)、9,9'-联蒽(缩写：BANT)、9,9'-(芪-3,3'-二基)二菲(缩写：DPNS)、9,9'-(芪-4,4'-二基)二菲(缩写：DPNS2)或3,3',3″-(苯-1,3,5-三基)三芘(缩写：TPB3)。
可以使用多种物质作为被分散的具有发光性质的物质。例如，为了抑制结晶，可以进一步加入抑制结晶的物质如红荧烯。另外，可以进一步加入NPB或Alq等，从而向具有发光性质的物质有效地传输能量。应注意，可以使用实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物。使用具有高发光性质的物质这样分散在另一种物质中的结构，可以抑制第三层113的结晶。此外，也可以抑制因高浓度的具有高发光性质的物质引起的浓度猝灭。
此外，在上述物质中，特别优选使用具有电子传输性质的物质，使具有发光性质的物质分散其中，形成第三层113。具体地，也可以使用任意上述金属络合物和杂环化合物；上述稠合芳族化合物中的CzPA,DNA,和t-BuDNA；以下将给出更大分子的化合物作为能用于第四层114的物质。
或者，也可以使用以下给出的高分子化合物用于第三层113。
用于蓝光发射的发光物质有聚(9,9-二辛基芴-2,7-二基)(缩写：PFO)、[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-(2,5-二甲氧基苯-1,4-二基)]共聚物(缩写：PF-DMOP)、{(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-[N，N′-二-(对-丁基苯基)-1,4-苯二胺]}共聚物(缩写：TAB-PFH)等。
用于绿光发射的发光物质有聚(对-亚苯基亚乙烯基)(缩写：PPV)、[(9,9-二己基芴-2,7-二聚)-(苯并[2,1,3]噻二唑-4,7-二基)]交叉共聚物(缩写：PFBT)、[(9,9-二辛基-2,7-二亚乙烯基亚芴基(fluorenylene))-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基)交叉共聚物等。
用于橙光至红光发射的发光物质有聚[2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](缩写：MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2,5-二基)(缩写：R4-PAT)、{[9,9-二己基-2,7-二(1-氰基亚乙烯基)亚芴基]-[2,5-二(N，N′-二苯基氨基)-1,4-亚苯基]}交叉共聚物、{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-二(1-氰基亚乙烯基亚苯基)]-[2,5-二(N，N′-二苯基氨基)-1,4-亚苯基]}交叉共聚物(缩写：CN-PPV-DPD)等。
发光层113可以是两层或更多层的层叠。例如，当第一发光层和第二发光层从空穴传输层一侧依次层叠形成发光层113时，第一发光层可以使用具有空穴传输性质的物质作为主体材料形成，第二发光层可以使用具有电子传输性质的物质作为主体材料形成。更优选其空穴传输性质大于电子传输性质的材料用于第一发光层的主体材料和其电子传输性质大于空穴传输性质的材料用于第二发光层的主体材料。采用上述结构，在第一发光层和第二发光层之间形成发光位点，从而可以得到更高效的元件。
当具有上述结构的发光层使用多种材料形成时，所述发光层可以由真空蒸发法共蒸发形成；或者使用喷墨法、旋涂法或浸涂法等作为混合溶液的方法。
第四层114是包含具有高电子传输性质的物质的电子传输层。例如，对于第四层114，可以使用金属络合物如Alq,Almq3,BeBq2,BAlq,Znq,ZnPBO,或ZnBTZ作为低分子量有机化合物。或者，可以使用杂环化合物如PBD,OXD-7,TAZ,TPBI,BPhen或BCP代替金属络合物。在此提及的物质主要是电子迁移率大于或等于10-6cm2/Vs的那些物质。注意除了上述物质以外的任何物质也可用于电子传输层，只要它是电子传输性质高于空穴传输性质的物质即可。此外，所述电子传输层不限于单层,可以是由上述物质形成的两个或更多个层的叠层。
还可以使用高分子化合物用于第四层114。例如可以使用[(9,9-二己基芴-2,7-二基)-(吡啶-3,5-二基)]共聚物(缩写:PF-Py)或[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-(2,2'-联吡啶-6,6'-二基)]共聚物(缩写:PF-BPy)等。
第五层115是包含具有高电子注入性质的物质的电子注入层。对第五层115，可以使用碱金属、碱土金属或其化合物，例如氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、或氟化钙(CaF2)。或者，可以使用包含碱金属、碱土金属或其化合物的电子传输物质层，具体地，可以使用包含镁(Mg)的Alq层。应注意在这种情况下，能更有效地从第二电极104注入电子。
对第二电极104，可以使用具有低功函(具体地，小于或等于3.8eV的功函)的金属、合金或导电化合物或它们的混合物等。给出属于元素周期表第1和第2族的元素，即碱金属，如锂(Li)和铯(Cs)，碱土金属，如镁(Mg)、钙(Ca)和锶(Sr)，包含它们的合金（例如，MgAg和AlLi），稀土金属，如铕(Eu)和镱(Yb)，包含它们的合金等作为这种阴极材料的具体例子。
应注意，当第二电极104使用碱金属、碱土金属或其合金形成时，可以使用真空蒸发法或溅射法。在使用银糊等的情况，可以采用涂覆法或喷墨法等。
应注意通过提供第五层115，可以使用任意多种导电材料如Al,Ag,ITO和包含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡形成第二电极104，不考虑功函。可以通过溅射法、喷墨法或旋涂法等方法形成这样的导电材料的膜。
此外，对于其中第一层（空穴注入层）111、第二层（空穴传输层）112、第三层（发光层）113、第四层（电子传输层）114和第五层（电子注入层）115依次层叠的EL层103的形成方法，可以采用多种方法中的任一种，而不考虑该方法是干法还是湿法。例如，可以使用真空蒸发法,喷墨法,旋涂法等等。应注意对于各层可以使用不同的形成方法。
第二电极104可以通过湿法(如使用金属糊料的溶胶-凝胶法)代替干法(如溅射法或真空蒸发法)。
由于空穴通常在第一电极102和第一层（空穴注入层）111之间、第一层（空穴注入层）111和第二层（空穴传输层）112之间、第二层（空穴传输层）112和第三层（发光层）113之间流动，其HOMO能级（就金属来说的功函）优选相同或几乎相同，从而减少相邻层之间的载流子注入势垒(carrier injectionbarrier)。类似地，电子通常在第三层（发光层）113和第四层（电子传输层）114之间，第四层（电子传输层）114和第五层（电子注入层）115之间，以及第五层（电子注入层）115和第二电极104之间流动，其LUMO能级（金属时的功函）优选相同或几乎相同，从而减少相邻层之间的载流子注入势垒。差值优选小于或等于0.2eV，更优选小于或等于0.1eV。
优选HOMO能级在第二层（空穴传输层）112和第三层（发光层）113之间的差值和LUMO能级在第三层（发光层）113和第四层（电子传输层）114之间的差值增加，以使载流子限制在发光层中，从而可以得到更高效的发光元件。应注意在这种情况下，当势垒过高时，驱动电压高，这将成为元件的负担。因此，各差值优选小于或等于0.4eV，更优选小于或等于0.2eV。
在本发光实施方式的上述发光元件中，因为在第一电极102和第二电极104之间产生的电势差以及在EL层103中空穴和电子重新结合，导致产生电流，从而发光。然后发射的光通过第一电极102和第二电极104中的一者或者两者被提取(extracted out)。相应地，第一电极102和第二电极104中的一者或两者是具有透射光性质的电极。
如图2A所示，在只有第一电极102具有发光性质时，发射的光通过第一电极102从基材一侧被提取。或者，如图2B所示，在只有第二电极104具有发光性质时，发射的光通过第二电极104从与基材101相对的一侧被提取。如图2C所示，当第一电极102和第二电极104各自具有发光性质时，发射的光同时通过第一电极102和第二电极104从基材101一侧和与基材101相对的一侧被提取。
在第一电极102和第二电极104之间设置的层结构不限于上述结构。可以采用除上述结构之外的结构，只要至少包括第二层112（空穴传输层）和第三层113（发光层）即可。
或者，如图1B所示，可以使用其中作为阴极的第二电极104、EL层103和作为阳极的第一电极102以上述次序层叠在基材101上的结构。应注意在这种情况下EL层103具有其中第五层115、第四层114、第三层113、第二层112、第三层111和第一电极102以上述次序层叠在第二电极104上的结构。
应注意，通过使用在本发明的发光元件，可以制造无源矩阵发光器件或有源矩阵发光器件，这些器件中通过薄膜晶体管(TFT)控制发光元件的驱动。
应注意在制造有源矩阵发光器件的情况下，对TFT的结构没有特别限制。例如，可以适当地使用交错TFT(staggered TFT)或反转交错TFT。此外，在TFT基材上形成的驱动电路可以同时使用n-型TFT和p-型TFT或仅使用n-型TFT或p-型TFT中的一种形成。而且，对TFT中使用的半导体膜的结晶度没有特别限制。可以使用无定形半导体膜，或者可以使用晶体半导体膜。
在实施方式2描述的发光元件中，由于第二层（空穴传输层）112使用本发明实施方式的芴衍生物形成，不仅可以实现元件效率的提高，还能降低功率消耗。
(实施方式3)
参见图3A和3B，在实施方式3中，描述具有多个层叠的发光单元（也称为EL层）的结构的发光元件（下文称为层叠型元件）的模式。所述发光元件是在第一电极和第二电极之间具有多个发光单元的层叠型发光元件。发光单元的各自结构可以与实施方式2类似。换言之，实施方式2所述的发光元件是具有一个发光单元的发光元件。在实施方式3中，描述具有多个发光单元的发光元件。
在图3A中，在第一电极521和第二电极522之间，第一发光单元511和第二发光单元512层叠在一起。所述第一电极521和第二电极522可以与实施方式2中的电极相似。第一发光单元511和第二发光单元512可以具有相同或不同的结构，可以使用与实施方式2所述结构类似的结构。
当电压施用于第一电极521和第二电极522时，电荷产生层513是从一侧将电子注入发光单元并从另一侧将空穴注入发光单元的层，它可以是单层结构或者是多个层的层叠结构。对于多个层的层叠结构，优选将注入空穴的层与注入电子的层层叠的结构。
对于注入空穴的层，可以使用半导体或绝缘体，例如氧化钼、氧化钒、氧化铼或氧化钌。或者，注入空穴的层可以具有向具有高空穴传输性质的物质中加入受体物质的结构。包含具有高空穴传输性质的物质和受体物质的层包含7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉并二甲烷(缩写:F4-TCNQ)或金属氧化物，例如氧化钒、氧化钼或氧化钨。对于具有高空穴传输性质的物质，可以使用多种化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物，芳烃、高分子化合物、低聚物,树枝状聚合物和聚合物等。应注意，在实施方式1中描述的本发明实施方式的芴衍生物也可以以类似的方式使用。应注意优选使用空穴迁移率大于或等于10-6cm2/Vs的物质作为具有高空穴传输性质的物质。但是，除了上述物质以外的任何物质也可使用，只要它是空穴传输性质高于电子传输性质的物质即可。由于具有高空穴传输性质的物质和受体物质的复合材料具有良好的载流子注入性质和良好的载流子传输性质，可以实现低电压驱动和低电流驱动。
对于注入电子的层，可以使用半导体或绝缘体，例如氧化锂、氟化锂或碳酸铯。或者，空穴注入层可以具有向具有高空穴传输性质的物质中加入供体物质的结构。作为供体物质，可以使用碱金属、碱土金属、稀土金属、元素周期表第13族的金属，或者它们的氧化物或碳酸盐。具体地，优选使用锂(Li)、铯(Cs)、镁(Mg)、钙(Ca)、镱(Yb)、铟(In)、氧化锂或碳酸铯等。或者，可以使用有机化合物如四硫富瓦烯作为供体物质。可以使用实施方式1所述的材料作为具有高电子传输性质的物质。应注意优选使用空穴迁移率大于或等于10-6cm2/Vs的物质作为具有高空穴传输性质的物质。但是，除了上述物质以外的任何物质也可使用，只要它是电子传输性质高于空穴传输性质的物质即可。由于具有高空穴传输性质的物质和供体物质的复合材料具有良好的载流子注入性质和良好的载流子传输性质，可以实现低电压驱动和低电流驱动。
此外，实施方式2所述的电极材料可以用于电荷产生层513。例如，电荷产生层513可以通过包含具有高空穴传输性质的物质和金属氧化物的层与透明导电膜结合形成。考虑光提取效率，优选电荷产生层513是高度透光的层。
在任何情况下，设置在第一发光单元511和第二发光单元512之间的电荷产生层513都是可接受的，只要它是当电压施用于第一电极521和第二电极522时，能从一侧向发光单元注入电荷并从另一侧向发光单元注入空穴的层即可。例如，电荷产生层513的任何结构都是可接受的，只要以第一电极的电势高于第二电极的电势的方式施用电压时，电荷产生层513分别向第一发光单元511和第二发光单元512注入电子和空穴即可。
在实施方式3中，描述了具有两个发光单元的发光元件，但是也可以类似地使用其中三个或更多个发光单元层叠的发光元件，如图3B所示。通过在实施方式3的发光元件中设置多个发光单元，所述发光单元被成对电极之间的电荷产生层513隔开，可以实现高亮度区的光发射同时保持低电流密度，从而可以实现长寿命的光发射。当发光元件用于发光器件作为一个应用的例子时，可以降低因电极材料的电阻造成的压降,从而可以在很大的面积上实现均匀的发光。此外，可以实现能在低电压下驱动的具有低功率消耗的发光器件。
发光单元发射各不相同颜色的光，从而使整个发光元件发射所需颜色的光。例如，在具有两个发光单元的发光元件中，使第一发光单元和第二发光单元发射的光互补，因此作为整体发光元件可以获得发射白光的发光元件。应注意，词语互补摂表示当颜色混合时获得的消色差颜色中的颜色关系。也即是说，通过将一些物质发射出的作为互补色的光混合起来，能够得到白光。同样原理可以应用于具有三个发光单元的发光元件。例如，当第一发光单元的发射色是红色，第二发光单元的发射色是绿色，第三发光单元的发射色是蓝色时，发光元件作为整体提供白光发射。
应注意该实施方式3可以与任何其它实施方式适当结合。
(实施方式4)
在实施方式4中，将参考图4A和4B描述发光器件，该发光器件在像素部分包含本发明的发光元件。图4A是发光器件的俯视图,图4B是沿图4A的直线A-A'和B-B'的截面图。
在图4A中，附图标记401指驱动电路部分(源侧驱动电路)，附图标记402表示像素部分，附图标记403指驱动电路部分(栅侧驱动电路)，它们由虚线示出。附图标记404指密封基板，附图标记405指密封材料，被密封材料405包围的部分是空间407。
应注意，引线408用于传输信号，将信号据输入到源侧驱动电路401和栅侧侧驱动电路403，并接收来自挠性印刷电路(FPC)409的图像信号、时钟信号、起始信号、重置信号等，所述FPC409用作外部输入终端。尽管只显示了FPC，但是可以将FPC与印刷线路板(PWB)连接。本说明书中的发光器件不仅包括发光器件本身，而且还包括具有与之相连的FPC或PWB的发光器件。
随后，将参考图4B说明截面结构。在元件基板410上形成驱动电路部分和像素部分。在这种情况，图中显示了在像素部分402和所述驱动电路部分的源侧驱动电路401中的一个像素。形成了作为源侧驱动电路401的CMOS电路，该电路是n-沟道TFT423和p-沟道TFT424的组合。这种驱动电路可以使用各种电路，例如CMOS电路、PMOS电路或NMOS电路形成。虽然在实施方式4中描述驱动电路形成在基材上的驱动-集成型器件，但是本发明不限于这种类型，可以在该基材外形成驱动电路。
像素部分402包括多个像素，这些像素包括开关TFT411、电流控制TFT412以及与电流控制TFT412的漏极电连接的第一电极413。应注意，绝缘体414形成以便覆盖第一电极413的端部。
为改进覆盖，优选提供绝缘体414时使绝缘体414的上端部或下端部具有一定曲率的曲面。例如，当使用正性光敏丙烯酸树脂作为绝缘体414的材料时，仅在绝缘体414的上端部具有一定曲率半径(0.2-3微米)的曲面。或者，可以使用负性光敏材料或正性光敏材料形成绝缘体414，所述负性光敏材料通过光辐照而不溶于蚀刻剂中，正性光敏材料通过光辐照而溶于蚀刻剂中。
在第一电极413上形成EL层416和第二电极417。在这种情况下，可以使用多种材料如金属、合金和导电化合物或其混合物中的任一种形成第一电极413。应注意，对于具体的材料，可以使用实施方式2中所述的材料，所述材料用作可用于第一电极的材料。
可采用多种方法，例如使用蒸发掩模的蒸发法、喷墨法和旋涂法中的任一种形成EL层416。EL层416是实施方式2中所述的任意结构。此外，对于EL层416中包含的另一种材料，可以使用低分子化合物或高分子化合物（包括低聚物和枝状聚合物）。对于EL层的材料，不仅可以使用有机化合物，还可以使用无机化合物。
第二电极417可以使用多种金属、合金和导电化合物或其混合物中的任一种形成。在这种材料中，当第二电极417用作阴极时，优选使用具有低功函（功函小于或等于3.8eV）的金属、合金和导电化合物或其混合物等。给出元素周期表第1或2族的元素，即碱金属如锂(Li)或铯(Cs)，碱土金属如镁(Mg)、钙(Ca)或锶(Sr)，包含它们中的任一种的合金（例如MgAg和AlLi）等作为例子。
应注意，当EL层416中产生的光透射通过第二电极417时，第二电极417可以使用厚度小的金属薄膜和透明导电膜(氧化铟-氧化锡(ITO)、含硅或氧化硅的氧化铟-氧化锡、氧化铟-氧化锌(IZO)或者包含氧化钨和氧化锌的氧化铟等)层叠形成。
用密封剂405将密封基板404贴附于元件基板410；因此，在被元件基板410、密封基板404和密封剂405围绕的空间407中提供了发光元件418。应注意，用填料例如惰性气体(如氮气或氩气)或者密封材料405填充该空间407。
注意，优选将环氧基树脂用作密封剂405。用于该目的的材料优选是使水分或氧气不能透过的材料。可使用玻璃基板、石英基板、或者包括玻璃纤维增强的塑料(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸类材料等构成的塑料基板作为形成密封基板404的材料。
如上所述，可以获得具有本发明的发光元件的有源矩阵发光器件。
此外，本发明的发光元件可以用于无源矩阵发光器件，代替上述有源矩阵发光器件。图5A和5B显示使用本发明发光元件的无源矩阵发光器件的透视图和截面图。图5A是发光器件的透视图，图5B是沿图5A的X-Y线的截面图。
在图5A和5B中，在基板501上的第一电极502和第二电极503之间提供EL层504。第一电极502的端部被绝缘层505覆盖。而且，在绝缘层505上提供分隔层506。该分隔层506的侧壁为倾斜的，使两个侧壁之间的距离向基板表面方向缓慢变窄。换言之，沿分隔层506在窄侧方向的截面为梯形，并且底边(与绝缘层505接触的边，是梯形截面一对平行边中的一条)的长度小于顶边(不与绝缘层505接触的边，是一对平行边中的另一边)的长度。这种方式的分隔层506可以防止发光元件因为静电荷等产生缺陷。
因此,可以制得包括本发明的发光元件的无源矩阵发光器件。
应注意在实施方式4中描述的任意发光器件（有源矩阵发光器件和无源矩阵发光器件）都使用本发明的发光元件形成，具有高的发光效率，因此可以获得低功率消耗的发光器件。
注意到在实施方式4中，可以使用在实施方式1-3中所述结构的适当组合。
(实施方式5)
在实施方式中，描述包括实施方式4中所述本发明发光器件的电子器件。电子器件的例子包括：摄像机如摄影机和数码相机；眼镜式显示器、导航系统、放声装置(例如车载音频立体声系统或音频立体声装置)、计算机、游戏机、便携式信息终端(如，移动计算机、移动电话机、便携式游戏机、电子书阅读器等)、装有记录介质的图像重现装置(具体地，能够对数字通用盘(DVD)之类的记录介质进行重现、并装配有能显示图像的显示装置的装置)等。这些电子器件的具体例子显示在图6A-6D中。
图6A显示了按照本发明一个实施方式的电视接收机，其包括外壳611、支承基座612、显示部分613、扬声器部分614、视频输入终端615等。在电视接收机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分613。因为本发明的发光元件具有高发射效率的特征，通过使用本发明发光器件可以获得低功率消耗的电视接受机。
图6B显示根据本发明实施方式的计算机，其包括主体621、外壳622、显示部分623、键盘624、外部连接端口625、点击装置626等。在该计算机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分623。因为本发明的发光元件具有高发射效率的特征，通过使用本发明发光器件可以获得低功率消耗的计算机。
图6C显示本发明一个实施方式的移动电话机，其包括主体631、外壳632、显示部分633、声音输入部分634、声音输出部分635、操作键636、外部连接端口637、天线638等。在该移动电话机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分633。因为本发明的发光元件具有高发射效率的特征，通过使用本发明发光器件可以获得低功率消耗的移动电话机。
图6D显示根据本实施方式的摄像机，其包括主体641、显示部分642、外壳643、外部连接端口644、远程控制接收部分645、图像接收部分646、电池647、声音输入部分648、操作键649和目镜部分650等。在该摄像机中，本发明的发光器件可应用于显示器部分642。因为本发明的发光元件具有高发射效率的特征，通过使用本发明发光器件可以获得低功率消耗的摄像机。
如上所述,本发明的发光器件的应用范围极广，所述发光器件可应用于各种电子器件领域。通过使用本发明的发光器件，可以获得降低了功率消耗的电子器件。
此外，本发明的发光器件可以用作照明器件。图7显示液晶显示器件的例子，在该液晶显示器件中，本发明的发光器件用作背光。图7中显示的液晶显示器件包括外壳701、液晶层702、背光703和外壳704。液晶层702与驱动器IC505连接。本发明的发光器件作为背光703，通过端子706提供电流。
通过使用本发明的发光器件作为上述液晶显示器的背光，可以获得低功率消耗的背光。此外，由于本发明的发光器件是表面发光器件，可以形成很大的面积，也可以获得较大面积的背光。因此，可以获得具有低功率消耗的大面积液晶显示器。
图8是使用本发明的发光器件作为照明器件台灯的一个例子。图8中显示的台灯包括外壳801和光源802，本发明的发光器件用作光源802。本发明的发光器件具有高发射效率的发光元件，因此该发光器件可作低功率消耗的台灯。
图9显示应用本发明的发光器件用作内部照明系统901的例子。由于本发明的发光器件可以放大，所述发光器件可以用作大面积照明器件。此外，本发明的发光器件具有高发射效率的发光元件，因此该发光器件可作低功率消耗的照明器件。在使用本发明的发光器件用作内部照明器件901的室内，可以放置图6A所示的本发明的电视接收机902，可以在那里欣赏公共广播或电影。
注意到在实施方式5中，可以使用实施方式1-4所述结构的适当组合。
(实施例1)
《合成例1》
在实施例1中，描述实施方式1中和本发明实施方式中由通式(G1)表示的芴衍生物的合成例。具体地，描述实施方式1中由结构式(101)表示的4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)的合成方法。BPAFLP的结构如下所示。
[化学式30]
Figure GDA00002836197900431
[步骤1:9-(4-溴苯基)-9-苯基芴的合成方法]
在一个100毫升三颈烧瓶中，在减压条件下加热1.2克(50毫摩尔)镁并搅拌30分钟使其活化。将烧瓶冷却至室温后，在氮气氛下，加入几滴二溴甲烷，确定形成泡沫体并产生热量。将12克(50毫摩尔)溶解于10毫升二乙醚中的2-溴联苯缓慢滴加到该混合物中之后，在回流条件下搅拌和加热混合物2.5小时，制得格氏试剂。
在一个500毫升三颈烧瓶中放入10克(40毫摩尔)4-溴二苯甲酮和100毫升二乙醚。将按照预先合成的格氏试剂缓慢滴加到该混合物中，在回流条件下加热和搅拌9小时。
反应之后，将混合物过滤获得残余物。将得到的残余物溶解在150毫升乙酸乙酯中，向其中加入1N盐酸溶液，直至混合溶液变为酸性为止，搅拌混合物2小时。该溶液的有机层用水洗涤。然后加入硫酸镁以除去水分。将该悬浮液过滤，将得到的滤液浓缩获得糖果状的物质。
接着，在500毫升回收烧瓶中加入该糖果状物质、50毫升冰乙酸和1.0毫升盐酸，在氮气气氛，130℃条件下加入并搅拌该混合物1.5小时，进行反应。
反应之后，将反应混合物溶液过滤获得残余物。依次用水、氢氧化钠水溶液、水和甲醇洗涤获得的残余物，然后进行干燥，这样得到11克目标白色粉末，产率为69％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-1)。
[化学式31]
Figure GDA00002836197900441
[步骤2:4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)的合成方法]
向100毫升三颈烧瓶中加入3.2克(8.0毫摩尔)9-(4-溴苯基)-9-苯基芴、2.0克(8.0毫摩尔)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠和23毫克(0.04毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)，用氮气置换烧瓶中的气氛。然后在该混合物中加入20毫升无水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入0.2毫升(0.1毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量％己烷溶液)。在氮气气氛中于110℃加热并搅拌该混合物2小时使反应。
反应之后，在反应混合物溶液中加入200毫升甲苯，产生的悬浮液通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生产，目录编号540-00135)和Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行过滤。将获得的滤液浓缩，并通过硅胶柱层析进行纯化(洗脱溶剂，甲苯：己烷＝1：4)。浓缩得到的馏分，并向其中加入丙酮和甲醇。用超声波辐照该混合物，然后重结晶，得到4.1克目标白色粉末，产率为92％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-2)。
[化学式32]
Figure GDA00002836197900451
目标物质的Rf值是0.41，9-(4-溴苯基)-9-苯基芴的Rf值是0.51和4-苯基-二苯基胺的Rf值是0.27，这些测量值是通过硅胶柱薄层层析(TLC)测得的(洗脱溶剂，乙酸乙酯：己烷＝1:10)。
将上面步骤2获得的化合物进行核磁共振(1H-NMR)测定。测量数据如下所示。图10A和10B显示1H-NMR谱图。测量结果显示获得由结构式(101)表示的本发明的芴衍生物BPAFLP(缩写)。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=6.63–7.02(m,3H),7.06–7.11(m,6H),7.19–7.45(m,18H),7.53–7.55(m,2H),和7.75(d,J=6.9,2H)。
对得到的目标物质BPAFLP(缩写)的各种物理性质进行下述测试。
使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱（测量范围：200纳米-800纳米）。图11示出甲苯溶液和薄膜的吸收光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示吸收强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量，显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英和甲苯的吸收光谱得到。对于薄膜，测量在石英基材上蒸发的样品，显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英的吸收光谱得到。从这些光谱中可以看出，对于甲苯溶液的情况，在长波长一侧约314纳米处有吸收峰，对于薄膜的情况，在长波长一侧约324纳米处有吸收峰。
用荧光分光光度计(FS920,由滨松光子学公司制造)测量发射光谱。图12示出甲苯溶液和薄膜的发射光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示吸收强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量，对于薄膜，测量在石英基材上蒸发的样品。从这些光谱中，对于甲苯溶液的情况可以观察到在386纳米处的最大发射波长（激发波长：330纳米），对于薄膜的情况，可以观察到在400纳米处的最大发射波长（激发波长：349纳米）。
在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由理研计器有限公司(Riken KeikiCo.,Ltd)制造)测量薄膜的结果表明该薄膜的HOMO能级为-5.63eV。薄膜吸收光谱的Tauc曲线显示吸收边缘是3.34eV。因此，固体状态中能隙约为3.34eV，这表示薄膜的LUMO能级为-2.29eV。这表明BPAFLP(缩写)具有相对深的HOMO能级和宽的带隙(Bg)。
用循环伏安(CV)曲线检测BPAFLP(缩写)的氧化-还原反应的特性。应注意使用电化学分析仪(ALS型号600A或600C，由BAS公司(BAS Inc.)制造)进行测量。
应注意，对于氧化特性的测量，从-0.10V至1.50V，然后从1.50V至-0.10V扫描工作电极相对于参比电极的电势。结果发现HOMO能级为-5.51[eV]。此外，即使在100次循环之后氧化峰仍为类似的值。相应地，发现氧化态和中性态之间的氧化还原重复过程具有有利的特性。
注意以下描述测量方法。
（计算参比电极相对于真空级的电势能）
首先，计算实施例1中使用的参比电极（Ag/Ag+电极）相对于真空级的电势能(eV)。换言之，计算Ag/Ag+电极的费米能级。已知二茂铁在甲醇中相对于标准氢电极的氧化还原电势是+0.610[V vs.SHE]（参考文献：Christian R.Goldsmith等J.Am.Chem.Soc.,第124卷,第1,83-96号,2002）。另一方面，使用实施例1中的参比电极，计算二茂铁在甲醇中的氧化还原电势为+0.11[V vs.Ag/Ag+]。因此，发现实施例1中参比电极的电势能比标准氢电极的电势能低0.50[eV]。
注意已知标准氢电极对真空级的电势能是-4.44eV（参考文献：ToshihiroOhnishi和Tamami Koyama，高分子EL材料（High molecular EL material），Kyoritsu shuppan，第64-67页）。相应地，计算实施例1中使用的参比电极相对与真空级的电势能-4.44-0.50=-4.94[eV]。
(目标物质的CV测试条件)
对用于CV测量的溶液，使用脱水的二甲基甲酰胺(DMF,西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)产品，99.8％，目录编号22705-6)作为溶剂，高氯酸四正丁基铵(n-Bu4NClO4,东京化学工业公司(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)，目录编号T0836)是负载电解质(supporting electrolyte)，溶解于溶剂中，使高氯酸四正丁基铵的浓度为100毫摩尔/升。此外，将需测量的目标物溶解于该溶剂中，使其浓度为2毫摩尔/升。使用一种铂电极(由BAS公司制造，PTE铂电极)作为工作电极，使用一种铂电极(由BAS公司制造，VC-3的Pt对电极，5厘米))作为辅助电极，和Ag/Ag+电极(由BAS公司制造，RE-7参比电极，用于非水性溶剂)作为参比电极。应注意测量在室温下（20℃-25℃）进行。此外，在所有测量中，CV测量中的扫描速度设定为0.1伏/秒。
接下来，根据CV测量计算HOMO能级。图13显示氧化还原特性的CV测量结果。如图13所示，氧化峰电势（从中性态到氧化态）Epa为0.62V。此外，还原峰电势（氧化态至中性态）为0.52V。因此，计算半波电势(Epa和Epc之间的中间电势),Epa+Epc/2[V]为0.57V。这显示氧化反应发生，电能为+0.57[V vs.Ag/Ag+]。在本文中，如上所述，实施例1中使用的参比电极相对于真空级的的电势能为-4.94[eV]；因此，应理解按照以下方式计算BPAFLP(缩写)的HOMO能级：-4.94-0.57=-5.51[eV]。
用差示扫描量热法（Pyris1DSC，由帕金埃尔默公司(Perkin Elmer)制造）测量玻璃态转变温度。根据测量结果，确定玻璃态转变温度为107℃。在这种方式中，BPAFLP(缩写)具有高玻璃态转变温度和良好的耐热性。此外，不存在结晶峰；因此，发现BPAFLP(缩写)是难以结晶的物质。
(实施例2)
《合成例2》
在实施例2中，描述实施方式1中和本发明实施方式中由通式(G1)表示的芴衍生物的合成例。具体地，描述实施方式1中由结构式(151)表示的4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(缩写：BPAFLBi)的合成方法。BPAFLBi的结构如下所示。
[化学式33]
Figure GDA00002836197900481
[步骤1:9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基芴的合成方法]
在500毫升的三颈烧瓶中，加入5.1克（22毫摩尔）2-溴联苯，用氮气置换烧瓶中的气氛。然后，向混合物中加入200毫升无水四氢呋喃(缩写：THF)，将混合物溶液冷却至-78℃。向该混合物溶液中滴加14毫升(22毫摩尔)正丁基锂的己烷溶液，并搅拌该混合物2.5小时。之后，向混合物中加入6.7克(20毫摩尔)4-苯甲酰基-4′-溴联苯，-78℃条件下搅拌混合物2小时，然后室温下搅拌85小时。
反应后，在该反应溶液中加入1N稀盐酸，直到使该混合溶液为酸性，搅拌该混合物4小时。用水洗涤该溶液。洗涤之后，加入硫酸镁以除去水分。过滤该悬浮液，将得到的滤液浓缩并通过硅胶柱层析进行纯化（洗脱溶剂，己烷）。浓缩得到的馏分，并向其中加入甲醇，施加超声波，再进行重结晶，获得目标白色粉末。
接着，在200毫升回收烧瓶中加入该白色粉末、50毫升冰乙酸和1.0毫升盐酸，在氮气气氛，130℃条件下加入并搅拌该混合物2.5小时，进行反应。
反应之后，将反应混合物溶液过滤获得滤液。将得到的滤液溶解于100毫升甲苯，并依次用水、氢氧化钠水溶液和水洗涤，向其中加入硫酸镁以去除水分。过滤该悬浮液，将得到的滤液浓缩，向其中加入丙酮和甲醇。用超声波辐照该混合物，然后重结晶，得到6.3克目标白色粉末，产率为67％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-3)。
[化学式34]
[步骤2:4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺(缩写：BPAFLBi)的合成方法]
向100毫升三颈烧瓶中加入3.8克(8.0毫摩尔)9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基芴、2.0克(8.0毫摩尔)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠和23毫克(0.04毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)，用氮气置换烧瓶中的气氛。然后在该混合物中加入20毫升无水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入0.2毫升(0.1毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量％己烷溶液)。在氮气气氛中110℃条件下加热并搅拌该混合物2小时进行反应。
反应之后，向反应混合物溶液中加入200mL甲苯，通过Florisil和C盐(Celite)过滤得到的悬浮液。将获得的滤液浓缩，并通过硅胶柱层析进行纯化(洗脱溶剂，甲苯：己烷＝1：4)。浓缩得到的馏分，并向其中加入丙酮和甲醇。用超声波辐照该混合物，然后重结晶，得到4.4克目标白色粉末，产率为86％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-4)。
[化学式35]
Figure GDA00002836197900501
目标物质的Rf值是0.51，9-(4′-溴-4-联苯基)-9-苯基芴的Rf值是0.56和4-苯基-二苯基胺的Rf值是0.28，这些测量值是通过硅胶柱薄层层析(TLC)测得的(洗脱溶剂，乙酸乙酯：己烷＝1:10)。
将步骤2获得的化合物进行核磁共振(1H-NMR)测定。测量数据如下所示。图14A和14B显示1H-NMR谱图。测量结果显示获得由结构式(151)表示的本发明的芴衍生物BPAFLBi(缩写)。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.04(t,J=6.6,1H),7.12–7.49(m,30H),7.55–7.58(m,2H),和7.77(d,J=7.8,2H)。
对得到的目标物质BPAFLBi(缩写)的各种物理性质进行下述测试。
使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱（测量范围：200纳米-800纳米）。图15示出甲苯溶液和薄膜的吸收光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示吸收强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量，显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英和甲苯的吸收光谱得到。对于薄膜，测量在石英基材上蒸发的样品，显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英的吸收光谱得到。从这些光谱中可以看出，对于甲苯溶液的情况，在长波长一侧约340纳米处有吸收峰，对于薄膜的情况，在长波长一侧约341纳米处有吸收峰。
用荧光分光光度计(FS920,由滨松光子学公司制造)测量发射光谱。图16示出甲苯溶液和薄膜的发射光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示发射强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量，对于薄膜，测量在石英基材上蒸发的样品。从这些光谱中，对于甲苯溶液的情况可以观察到在386纳米处的最大发射波长（激发波长：345纳米），对于薄膜的情况，可以观察到在399纳米，419纳米处的最大发射波长（激发波长：348纳米）。
在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由理研计器有限公司(Riken KeikiCo.,Ltd)制造)测量薄膜的结果表明该薄膜的HOMO能级为-5.64eV。薄膜吸收光谱的Tauc曲线显示吸收边缘是3.28eV。因此，固体状态中能隙约为3.28eV，这表示薄膜的LUMO能级为-2.36eV。这表明BPAFLBi(缩写)具有相对深的HOMO能级和宽的带隙(Bg)。
用循环伏安(CV)曲线检测BPAFLBi(缩写)的氧化-还原反应的特性。应注意使用电化学分析仪(ALS型号600A或600C，由BAS公司(BAS Inc.)制造)进行测量。测量方法与实施例1相似，因此省略对测量方法的描述。
应注意，对于氧化特性的测量，从-0.10V至1.50V，然后从1.50V至-0.10V扫描工作电极相对于参比电极的电势。结果发现HOMO能级为-5.49[eV]。此外，即使在100次循环之后氧化峰仍为类似的值。相应地，发现氧化态和中性态之间的氧化还原重复过程具有有利的特性。
图17显示BPAFLBi(缩写)的氧化还原特性的CV测量结果。
用差示扫描量热法（Pyris1DSC，由帕金埃尔默公司(Perkin Elmer)制造）测量玻璃态转变温度。根据测量结果，确定玻璃态转变温度为126℃。在这种方式中，BPAFLBi(缩写)具有高玻璃态转变温度和良好的耐热性。此外，不存在结晶峰；因此，发现BPAFLBi(缩写)是难以结晶的物质。
(实施例3)
在实施例3中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例3中发光元件的元件结构如图18所示。使用本发明的芴衍生物（缩写：BPAFLP）用于空穴传输层1512形成发光元件2。此外，发光元件1是采用4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)用于空穴传输层1512形成的比较发光元件。为了使发光元件1和发光元件2具有同样的比较条件，比较发光元件1在与发光元件2相同的基材上形成，将发光元件1与发光元件2进行比较。实施例3中有机化合物的结构式如下所示。
[化学式36]
Figure GDA00002836197900521
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例5中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。接着，在第一电极1502上，共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI)，形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使NPB与氧化钼(VI)的重量比为4：1＝（NPB：氧化钼(VI)）。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源对多个材料进行蒸镀。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，比较发光元件1使用4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)形成，发光元件2使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写:BPAFLP)形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。第三层1513是通过共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)至厚度为30纳米形成的。这里控制蒸发速率，是CzPA与PCBAPA的重量比为1:0.10=(CzPA:PCBAPA)。
此外，在第三层1513上，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为10纳米的三(8-羟基喹啉)铝(III)(缩写：Alq)的膜，并在其上形成厚度20纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜，从而形成第四层1514（电子传输层）。
在第四层1514上，形成厚度为1纳米的氟化锂(LiF)膜作为第五层1515（电子注入层）。
最后，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为200纳米的铝膜，形成第二电极1504。这样，形成比较发光元件1和发光元件2。
应注意，除第二层1512之外，比较发光元件1和发光元件2以同样的步骤形成。
将这样得到的比较发光元件1和发光元件2密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图19显示比较发光元件1和发光元件2的电流密度与亮度特性。图20显示比较发光元件1和发光元件2的电压与亮度特性。图21显示比较发光元件1和发光元件2的亮度与电流效率特性。在图19中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图20中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图21中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表1显示比较发光元件1和发光元件2在1000cd/m2附近各自的电压、色度和电流效率。
[表1]
电压(V) 色度x 色度y 电流效率(cd/A)
比较发光元件1 3.8 0.16 0.19 5.2
发光元件2 4.2 0.15 0.21 8.5
发光元件2的驱动电压为4.2V时，亮度和电流值分别为880cd/m2和0.41mA。通过与使用NPB(缩写)用于第二层1512的比较发光元件1进行比较发现，使用BPAFLP(缩写)用于第二层1512的发光元件2具有较高的电流效率。这是由于与发光元件1相比，认为发光元件2的载流子平衡得到改进。由于BPAFLP(缩写)的HOMO能级与NPB的HOMO能级相比，更接近CzPA(缩写)（发光层的主体材料）的HOMO能级，认为从空穴传输层至发光层的空穴注入性质得以改进。此外，由于BPAFLP(缩写)的LUMO能级高于NPB的LUMO能级，认为从发光层到空穴传输层的电子阻挡性质得以改进。此外，由于BPAFLP(缩写)具有宽带隙(Bg)（与NPB相比），认为第三层（发光层）1513中产生的激子不会转移到邻近的第二层1512（也就是说，没有猝灭）并被限制。
(实施例4)
在实施例4中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例4中发光元件的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物（缩写：BPAFLP）用于空穴传输层1512形成发光元件3。实施例4中有机化合物的结构式如下所示。
[化学式37]
Figure GDA00002836197900551
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例4中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。接着，在第一电极1502上，共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和氧化钼(VI)，形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使CzPA与氧化钼(VI)的重量比为4：1＝（CzPA：氧化钼(VI)）。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件3使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。第三层1513是通过共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)至厚度为30纳米形成的。这里控制蒸发速率，是CzPA与PCBAPA的重量比为1:0.10=(CzPA:PCBAPA)。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第四层电子传输层，第五层电子注入层和第二电极。这样形成发光元件3。
将获得的发光元件3密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后测量发光元件3的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图22显示发光元件3的电流密度与亮度特性。图23显示发光元件3的电压与亮度特性。图24显示发光元件3的亮度与电流效率特性。在图22中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图23中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图24中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表2显示发光元件3在1000cd/m2附近的电压、色度和电流效率。
[表2]
电压(V) 色度x 色度y 电流效率(cd/A)
发光元件3 3.6 0.16 0.22 6.9
根据实施例4，确认使用本发明的芴衍生物(缩写:BPAFLP)的发光元件具有作为发光元件的特性和全部功能。此外，从可靠性测试结果可以看出，得到高度可靠的发光元件，在该发光元件中，即便在该发光元件连续发光的情况下，也不会引起由膜缺陷等导致的短路。
图25显示发光元件3在恒定电流驱动下连续发光的连续照明测试结果，初始亮度设定为1000cd/m2(假设1000cd/m2为100%，纵轴表示相对亮度)。从图25的结果可以看出，发光元件3即使在1000小时之后也能表现78％的初始亮度，使得发光元件3具有长寿命。因此，发现使用本发明的BPAFLP(缩写)可以得到长寿命的发光元件。
(实施例5)
在实施例5中，描述使用实施例1和实施例2中合成的芴衍生物4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺（缩写：BPAFLBi）形成的发光元件的制造方法，使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件和元件特性的测试结果。
实施例5中发光元件的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物用于空穴注入层和空穴传输层形成发光元件。实施例5中有机化合物的结构式如下所示。
[化学式38]
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例5中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。接着，在第一电极1502上，将本发明实施方式的芴衍生物和氧化钼(VI)共蒸发，形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使芴衍生物与氧化钼(VI)的重量比为4：1＝（芴衍生物：氧化钼）。应注意，发光元件4使用4-苯基-4′-[4-(9-苯基芴-9-基)苯基]三苯基胺（缩写：BPAFLBi）作为芴衍生物形成，发光元件5使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）作为芴衍生物形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。注意发光元件4使用BPAFLBi形成，发光元件5使用BPAFLP形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。注意在实施例5中，发光层具有两层（第一发光层和第二发光层）。第一发光层是在第二层1512上通过共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)至厚度为15纳米形成的。这里控制蒸发速率，是CzPA与PCBAPA的重量比为1:0.10=(CzPA:PCBAPA)。
接下来，通过蒸镀法使用电阻加热在第一发光层上形成第二发光层。第二发光层是在第一发光层上通过共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)至厚度为15纳米形成的。这里控制蒸发速率，是CzPA与PCBAPA的重量比为1:0.05=(CzPA:PCBAPA)。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第四层电子传输层，第五层电子注入层和第二电极。这样，形成发光元件4和发光元件5。
应注意，除第一层1511和第二层1512之外，发光元件4和发光元件5以同样的步骤形成。
将这样得到的发光元件4和发光元件5密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图26显示发光元件4和发光元件5的电流密度与亮度特性。图27显示发光元件4和发光元件5的电压与亮度特性。图28显示发光元件4和发光元件5的亮度与电流效率特性。在图26中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图27中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图28中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表3显示发光元件4和发光元件5在1000cd/m2附近各自的电压、色度、电流效率和外部量子效率。
[表3]
Figure GDA00002836197900591
根据实施例5，确认分别使用BPAFLBi(缩写)和BPAFLP(缩写)的发光元件具有作为发光元件的特性和全部功能。此外，从可靠性测试结果可以看出，得到高度可靠的发光元件，在该发光元件中，即便在该发光元件连续发光的情况下，也不会引起由膜缺陷等导致的短路。
图29显示发光元件4和发光元件5在恒定电流驱动下连续发光的连续照明测试结果，初始亮度设定为1000cd/m2(假设1000cd/m2为100%，纵轴表示相对亮度)。从图29的结果可以看出，发光元件4即使在850小时之后也能表现74％的初始亮度，发光元件5即使在850小时之后也能表现75％的初始亮度，使得发光元件4和发光元件5具有长寿命。因此，发现使用本发明的BPAFLBi(缩写)和BPAFLP(缩写)可以得到长寿命的发光元件。
(实施例6)
在实施例6中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例6中发光元件的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物用于空穴传输层形成发光元件6。实施例6中有机化合物的结构式如下所示。
[化学式39]
Figure GDA00002836197900601
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例6中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。接着，在第一电极1502上，共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI)，形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使NPB与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（NPB：氧化钼）。应注意，共蒸发法是一种蒸镀方法，该方法中，在一个处理室中同时由多个蒸发源对多个材料进行蒸镀。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件6使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写:BPAFLP)形成，发光元件7使用4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。共蒸发3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)和乙酰丙酮酸(2-苯基吡啶酸合-N，C2′)铱(III)(缩写:Ir(ppy)2acac)形成40纳米厚的膜，作为第三层1513。这里，控制蒸发速率，使CO11II与Ir(ppy)2acac的重量比为1:0.08=(CO11II:Ir(ppy)2acac)。
此外，在第三层1513上，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为10纳米的二(2-甲基-8-羟基喹啉)(4-苯基酚酸)铝(III)(缩写：BAlq)的膜，并在其上形成厚度20纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜，从而形成第四层1514（电子传输层）。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第四层电子传输层，第五层电子注入层和第二电极。这样，形成比较发光元件6和比较发光元件7。
应注意，除第二层1512之外，发光元件6和比较发光元件7以同样的步骤形成。
将这样得到的发光元件6和比较发光元件7密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图30显示发光元件6和比较发光元件7的电流密度与亮度特性。图31显示发光元件6和比较发光元件7的电压与亮度特性。图32显示发光元件6和比较发光元件7的亮度与电流效率特性。在图30中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图31中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图32中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表4显示发光元件6和比较发光元件7在1000cd/m2附近各自的电压、色度、电流效率和外部量子效率。
[表4]
Figure GDA00002836197900611
Figure GDA00002836197900621
图33显示发光元件6和比较发光元件7的发射光谱。
如图33所示，在比较发光元件7中，除了来自掺杂剂的发射波长之外，观察到来自空穴传输层中NPB的发射波长。这表明NPB阻挡电子的能力低，即使在内量子效率的NPB中也有部分重新组合发生。结果认为电流效率和外部量子效率降低。此外，认为由于NPB具有低的三重激发能，三重激发能容易从发光层转移至NPB，这导致电流效率和外部量子效率降低。另一方面，在发光元件6中，仅观察到来自发光层中掺杂剂的发射，未观察到来自空穴传输层中BPAFLP(缩写)的发射。相应地，表明BPAFLP具有高的电子阻挡能力，也具有大的三重激发能。结果是，产生的激发能主要被掺杂剂（发光层中的磷光材料）消耗而形成光，从而可以得到高的电流效率。因此，确认可以使用本发明实施方式的BPAFLP(缩写)用于空穴传输层获得高效的元件。
(实施例7)
在实施例7中，描述分别使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例7中的发光元件8-发光元件10各自的元件结构如图18所示。发光元件9使用本发明的上述芴衍生物用于传输层形成，发光元件10分别使用本发明的上述芴衍生物用于空穴注入层和空穴传输层形成。实施例7中有机化合物的结构式如下所示。
[化学式40]
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例7中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。然后，在第一电极1502上，沉积空穴注入材料至50纳米厚形成第一层1511（空穴注入层）。应注意，形成发光元件8和发光元件9时，共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI)，形成第一层1511（空穴注入层1511）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使NPB与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（NPB：氧化钼）。此外，形成发光元件10时，共蒸发4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)和氧化钼(VI)形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使BPAFLP与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（BPAFLP：氧化钼）。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件8使用4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBA1BP)]形成，发光元件9和发光元件10使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-3-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。共蒸发3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)，4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBA1BP)]和二{2-(4-氟苯基)-3,5-二甲基吡啶酸合}(吡啶甲酸)铱(III)(缩写:Ir(dmFppr)2pic)形成40纳米厚的膜，作为第三层1513。这里，控制蒸发速率，使CO11II与PCBA1BP和Ir(dmFppr)2pic)的重量比为1:0.15:0.1=(CO11II:PCBA1BP:Ir(dmFppr)2pic))。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第四层电子传输层，第五层电子注入层和第二电极。这样，形成发光元件8至发光元件10。
应注意，除第一层1511和第二层1512之外，发光元件8至发光元件10以同样的步骤形成。
将这样得到的发光元件8至发光元件10密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图34显示发光元件8至发光元件10的电流密度与亮度特性。图35显示发光元件8至发光元件10的电压与亮度特性。图36显示发光元件8至发光元件10的亮度与电流密度特性。在图34中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图35中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图36中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表5显示发光元件8至发光元件10在1000cd/m2附近各自的电压、色度、电流效率和外部量子效率。
[表5]
Figure GDA00002836197900651
发光元件8至发光元件10各自可以得到高的发光效率；但是，发现使用BPAFLP用于空穴传输层的发光元件9比发光元件8的电流效率高。此外，发现使用BPAFLP同时用于空穴注入层和空穴传输层的发光元件10比发光元件9的电流效率高。
图37显示发光元件8至发光元件10在恒定电流驱动下连续发光的连续照明测试结果，初始亮度设定为1000cd/m2(假设1000cd/m2为100%，纵轴表示相对亮度)。从图37的结果可以看出，发光元件8即使在650小时后能表现64％的初始亮度。发光元件9在500小时后能表现71％的初始亮度，发光元件10在500小时后能表现72％的初始亮度。因此，发现使用本发明实施方式的BPAFLP(缩写)可以得到长寿命的发光元件。
(实施例8)
这里，显示的模拟结果表明本发明实施方式的芴衍生物适合用于空穴传输材料。
模拟过程中使用的结构式如下所示。
[化学式41]
Figure GDA00002836197900661
首先，使用密度泛函理论计算结构式(101)(缩写:BPAFLP)、结构式(109)、结构式(114)、结构式(151)(缩写:BPAFLBi)、结构式(164)和NPB在单重态和三重态的最稳定的结构。使用高斯03(Gaussian03)作为量子化学计算程序。对H,C和N原子使用6-311G(d,p)作为基础函数。使用B3LYP作为泛函。
接着，使用通过上述计算得到的在单重态和三重态的最稳定的结构，通过依赖于时间的密度泛函理论分别计算结构式(101)(缩写:BPAFLP)、结构式(109)、结构式(114)、结构式(151)(缩写:BPAFLBi)、结构式(164)和NPB的激发能。该计算使用的基础函数和泛函与上述函数相同。
表6显示通过上述计算在单重态的最稳定结构的最高已占分子轨道(HOMO)能级的能级结果。
[表6]
Figure GDA00002836197900671
从表6的结果可以看出，上述芴衍生物的HOMO能级低于NPB。因此，证明当任意上述芴衍生物用作空穴传输材料时，与NPB相比，所述芴衍生物具有良好的向HOMO能级较深的发光层注入空穴的性质。
表7显示用TDDFT计算得到的单重态中最稳定结构的第一激发能（单重）结果。
[表7]
Figure GDA00002836197900672
从表7中可以看出，当任意上述芴衍生物用作空穴传输材料时，与NPB相比，所述芴衍生物很难将发光层和空穴传输层之间的界面上的单重态激子释放到空穴传输层一侧。
表8显示用TDDFT计算得到的三重态中最稳定结构的第一激发能（三重）结果。
[表8]
Figure GDA00002836197900673
Figure GDA00002836197900681
从表8中可以看出，当任意上述芴衍生物用作空穴传输材料时，与NPB相比，所述芴衍生物很难将发光层和空穴传输层之间的界面上的三重态激子从发光层释放到空穴传输层一侧。此外，发现使用任意芴衍生物作为磷光主体材料时，能容易地激发客体材料。
(实施例9)
在实施例9中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例9中的发光元件11和比较发光元件12的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物用于空穴注入层和空穴传输层形成发光元件11。
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例9中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。然后，在第一电极1502上，沉积空穴注入材料至50纳米厚形成第一层1511（空穴注入层）。形成发光元件11时，共蒸发4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)和氧化钼(VI)形成第一层1511（空穴注入层1511）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使BPAFLP与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（BPAFLP：氧化钼）。此外，形成比较发光元件12时，共蒸发4,4′,4″-三(咔唑基-9-基)三苯基胺(缩写：TCTA)和氧化钼(VI)形成第一层1511（空穴注入层）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使TCTA与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（TCTA：氧化钼）。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件11使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写:BPAFLP)形成，比较发光元件12使用4,4′,4″-三(咔唑基-9-基)三苯基胺(缩写：TCTA)形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。共蒸发9-[4-(4,5-二苯基-4H-1,2,4-三唑-3-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzTAZ1)和吡啶甲酸二[2-(4′,6′-二氟苯基)吡啶酸合-N,C2′]铱(III)(缩写：FIrpic)形成30纳米厚的膜作为第三层。这里控制蒸发速率，是CzTAZ1与FIrpic的重量比为1:0.06=(CzTAZ1:FIrpic)。
此外，在第三层1513上，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为10纳米的3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑(缩写：TAZ01)的膜，并在其上形成厚度20纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜，从而形成第四层1514（电子传输层）。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第五层电子注入层和第二电极。这样，形成发光元件11和比较发光元件12。
应注意，除第一层1511和第二层1512之外，发光元件11至比较发光元件12以同样的步骤形成。
将这样得到的发光元件11和比较发光元件12密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图38显示发光元件11和比较发光元件12的电流密度与亮度特性。图39显示发光元件11和比较发光元件12的电压与亮度特性。图40显示发光元件11和比较发光元件12的亮度与电流效率特性。在图38中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图39中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图40中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表9显示发光元件11和比较发光元件12在1000cd/m2附近各自的电压、色度、电流效率和外部量子效率。
[表9]
Figure GDA00002836197900691
Figure GDA00002836197900701
使用本发明的芴衍生物BPAFLP(缩写)用于第一层1511和第二层1512的发光元件11的驱动电压为5.2V时，亮度为910cd/m2，电流值为0.18mA。使用TCTA(缩写)代替BPAFLP(缩写)的比较发光元件12的驱动电压是5.2V时，亮度为850cd/m2，电流值为0.19mA。因此，确认使用BPAFLP(缩写)用于第一层1511和第二层1512的发光元件11与比较发光元件12相比具有更高的电流效率。发现将本发明实施方式的BPAFLP(缩写)应用与空穴注入层和空穴传输层可以获得高效的发光元件。
图41显示发光元件11和比较发光元件12的发射光谱。
在发光元件11和比较发光元件12中，均观察到来自磷光掺杂材料FIrpic(缩写)的发射光谱，均未观察到来自第三层1513的相邻层的光发射。这表示在两个元件中，载流子优选在第三层1513中重新结合，可以从良好的载流子平衡中发射光。表明因为此时发光元件11与比较发光元件12相比显示较高的电流效率，BPAFLP(缩写)具有更好的载流子平衡（阻挡来自第三层1513的电子和得到更多流向第三层1513的空穴），并且其三重激发能也高。这时，本发明实施方式的BPAFLP(缩写)的LUMO能级几乎与TCTA(缩写)相同(-2.30eV)，BPAFLP(缩写)的带隙(Bg)窄于TCTA(缩写)(3.40eV)；因此，本发明实施方式的BPAFLP(缩写)是具有较高空穴传输性质的材料。因此，认为发光层中可以有效地进行载流子重新结合，从而可以得到更高的效率。
(实施例10)
在实施例10中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例10中发光元件13的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物(缩写:BPAFLP)用于空穴注入层和空穴传输层形成发光元件13。实施例10中使用的有机化合物的结构式如下所示。
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例9中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。然后，在第一电极1502上，沉积空穴注入材料至50纳米厚形成第一层1511（空穴注入层）。形成发光元件13时，共蒸发4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：BPAFLP)和氧化钼(VI)形成第一层1511（空穴注入层1511）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使BPAFLP与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（BPAFLP：氧化钼）。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件13使用4-苯基-4′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：BPAFLP）形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。共蒸发4-[3-(苯并[9,10]菲-2-基)苯基]二苯并噻吩(缩写:mDBTPTp-II)和三(2-苯基吡啶合-N，C2′)铱(III)(缩写:Ir(ppy)3)，形成第三层1513。这里，控制蒸发速率，使mDBTPTp-II与Ir(ppy)3的重量比为1:0.08=(mDBTPTp-II:Ir(ppy)3)。
此外，在第三层1513上，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为10纳米的mDBTPTp-II膜，并在其上形成厚度20纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜，从而形成第四层1514（电子传输层）。
之后，采用与比较发光元件1类似的方式，形成第五层电子注入层和第二电极。这样形成发光元件13。
将获得的发光元件13密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后测量发光元件13的操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图42显示发光元件13的电流密度与亮度特性。图43显示发光元件13的电压与亮度特性。图44显示发光元件13的亮度与电流效率特性。在图42中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图43中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图44中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表10显示发光元件13在1000cd/m2附近的电压、色度、电流效率和外部量子效率。
[表10]
Figure GDA00002836197900721
根据实施例10，确认使用本发明的芴衍生物(缩写:BPAFLP)的发光元件具有足以用作发光元件的特性。此外，从可靠性测试结果可以看出，得到高度可靠的发光元件，在该发光元件中，即便在该发光元件连续发光的情况下，也不会引起由膜缺陷等导致的短路。
此外，将发光元件13在恒定电流驱动下连续发光进行连续照明测试，初始亮度设定为1000cd/m2，即使在1900个小时之后，仍保持86％的初始亮度。因此，发现发光元件13具有长寿命。因此，确认将本发明实施方式的BPAFLP(缩写)应用于空穴注入层可以获得长寿命的发光元件。
(实施例11)
《合成例3》
在实施例11中，描述实施方式1中和本发明实施方式中由通式(G1)表示的芴衍生物的合成例。具体地，描述实施方式1中由结构式(118)表示的4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：mBPAFLP)的合成方法。mBPAFLP的结构如下所示。
[化学式42]
Figure GDA00002836197900722
[步骤1:9-(3-溴苯基)-9-苯基芴的合成方法]
向200毫升三颈烧瓶中加入30毫升4.2克（18毫摩尔）2-溴联苯的无水THF溶液，将混合物溶液在-78℃条件下搅拌。向该混合物溶液中滴加11毫升(18毫摩尔)n-BuLi的己烷溶液(1.57M)，并搅拌该混合物2.5小时。之后，向该混合物滴加40毫升3.9克（15毫摩尔）3-溴二苯甲酮的无水THF溶液，将混合物搅拌2小时，并在室温下搅拌16小时。
反应之后，向该混合物溶液加入1N稀盐酸，搅拌该混合物1小时。用水洗涤该混合物。将得到的有机相浓缩，得到糖果状物质。
接着，在200毫升回收烧瓶中加入该糖果状物质、20毫升冰乙酸和1.0毫升盐酸，在氮气气氛，130℃条件下加入并搅拌该混合物2小时，进行反应。
反应之后，将该反应混合物溶液滴加到150毫升冰水中，沉淀得到焦糖状固体。倾滗去除不可溶的组分。将该焦糖状固体溶解于100毫升甲苯中，向其中加入碳酸氢钠的饱和水溶液，并搅拌甲苯溶液，直至不再有气泡产生。用水洗涤有机层，再加入硅胶吸收水分。将过滤该混合物得到的滤液进行浓缩，向其中加入甲醇。用超声波辅助该混合物，同时用冰冷却，再过滤产生的固体。获得4.9克目标白色粉末，产率为83％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-5)。
[化学式43]
[步骤2:4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：mBPAFLP)的合成方法]
向200毫升三颈烧瓶中加入2.4克(6.0毫摩尔)9-(3-溴苯基)-9-苯基芴、1.5克(6.0毫摩尔)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫摩尔)叔丁醇钠和3.0毫克(0.005毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)，用氮气置换烧瓶中的气氛。然后在该混合物中加入25毫升无水二甲苯。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入0.2毫升(0.1毫摩尔)三(叔丁基)膦(10重量％己烷溶液)。在氮气氛中于130℃加热并搅拌该混合物2.5小时使反应。
反应之后，在反应混合物溶液中加入200毫升甲苯，产生的悬浮液通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号540-00135)、氧化铝和Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行过滤。将获得的滤液浓缩，并通过硅胶柱层析进行纯化(展开溶剂，甲苯：己烷＝1：4)。浓缩得到的馏分，并向其中加入丙酮和甲醇。用超声辐照该混合物，然后重结晶，得到3.2克目标白色粉末，产率为97％。上述合成方法的反应方案示于以下(J-6)。
[化学式44]
目标物质的Rf值是0.51，9-(3-溴苯基)-9-苯基芴的Rf值是0.62和4-苯基-二苯基胺的Rf值是0.39，这些测量值是通过硅胶柱薄层层析(TLC)测得的(展开溶剂，乙酸乙酯：己烷＝1:10)。
将步骤2获得的化合物进行核磁共振(1H-NMR)测定。测量数据如下所示。图45A和45B显示1H-NMR谱图。测量结果显示获得由结构式(118)表示的本发明的芴衍生物mBPAFLP(缩写)。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=6.72(d,J=8.4,1H),6.92-7.36(m,22H),7.40–7.44(m,4H),7.54–7.57(m,2H),和7.72–7.75(m,2H)。
用GC-MS检测器(ITQ1100离子阱GC/MS系统，由塞摩费舍尔公司(ThermoFishe)制造)测量步骤2中得到的化合物的分子量。相应地，测得分子量为561.3的主峰（模式为EI+），确认获得目标mBPAFLP(缩写)。
对得到的目标物质mBPAFLP(缩写)的各种物理性质进行下述测试。
使用紫外光-可见光分光光度计(V-550,由JASCO公司制造)测量吸收光谱（测量范围：200纳米-800纳米）。图46示出甲苯溶液和薄膜的吸收光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示吸收强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量。显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英和甲苯的吸收光谱得到。测量在石英基材上蒸发得到薄膜的样品，显示的光谱从样品的吸收光谱中减去石英的吸收光谱得到。从这些光谱中可以看出，对于甲苯溶液的情况，在长波长一侧约310纳米和325纳米处有吸收峰，对于薄膜的情况，在长波长一侧约312纳米和329纳米处有吸收峰。
用荧光分光光度计(FS920,由滨松光子学公司制造)测量发射光谱。图47示出甲苯溶液和薄膜的发射光谱。横轴表示波长(纳米)，纵轴表示发射强度(任意单位)。将甲苯溶液置于石英池中进行测量，对于薄膜，测量在石英基材上蒸发的样品。从这些光谱中，对于甲苯溶液的情况可以观察到在382纳米处的最大发射波长（激发波长：340纳米），对于薄膜的情况，可以观察到在393纳米处的最大发射波长（激发波长：343纳米）。
在该气氛中用光电子分光光度计(AC-2,由理研计器有限公司(Riken KeikiCo.,Ltd)制造)测量薄膜的结果表明该薄膜的HOMO能级为-5.73eV。薄膜吸收光谱的Tauc曲线显示吸收边缘是3.34eV。因此，固体状态中能隙约为3.34eV，这表示薄膜的LUMO能级为-2.39eV。这表明mBPAFLP(缩写)具有相对深的HOMO能级和宽的带隙(Bg)。
用循环伏安(CV)曲线检测mBPAFLP(缩写)的氧化-还原反应的特性。应注意使用电化学分析仪(ALS型号600A或600C，由BAS公司(BAS Inc.)制造)进行测量。
应注意，对于氧化反应特性的测量，从-0.38V至0.69V，然后从0.69V至0.38V扫描工作电极相对于参比电极的电势。结果发现HOMO能级为-5.53[eV]。此外，即使在100次循环之后氧化峰仍为类似的值。相应地，发现氧化态和中性态之间的氧化还原重复过程具有有利的特性。
测量熔点。熔点为211℃-212℃。
(实施例12)
在实施例12中，描述使用实施例1中合成的芴衍生物4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺（缩写：mBPAFLP）形成的发光元件的制造方法和元件特性的测试结果。
实施例12中发光元件的元件结构如图18所示。使用本发明的上述芴衍生物(缩写:mBPAFLP)用于空穴注入层和空穴传输层形成发光元件14。
首先，通过溅射法在基材1501上沉积含氧化硅的氧化铟-氧化锡，形成第一电极1502。注意第一电极1502的厚度为110纳米，电极面积为2毫米×2毫米。
然后，在第一电极1502上形成包括多个层层叠的EL层1503。在实施例9中，EL层1503具有第一层1511（空穴注入层）、第二层1512（空穴传输层）、第三层1513（发光层）、第四层1514（电子传输层）和第五层1515（电子注入层）依次堆叠的结构。
将设置有第一电极1502的基材固定在真空蒸镀设备的基材夹具上，使设置有第一电极1502的表面向下设置。降低真空蒸镀设备的压力至约10-4Pa。然后，在第一电极1502上，沉积空穴注入材料至50纳米厚形成第一层1511（空穴注入层）。形成发光元件14时，共蒸发4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写：mBPAFLP)和氧化钼(VI)形成第一层1511（空穴注入层1511）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使mBPAFLP与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（mBPAFLP：氧化钼）。应注意，形成比较发光元件15时，共蒸发4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)和氧化钼(VI)，形成第一层1511（空穴注入层1511）。厚度为50纳米，控制蒸发速率以使NPB与氧化钼(VI)的重量比为4：2＝（NPB：氧化钼）。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第一层1511上沉积空穴传输材料至厚度为10纳米，形成第二层1512（空穴传输层）。应注意，发光元件14使用4-苯基-3′-(9-苯基芴-9-基)三苯基胺(缩写:mBPAFLP)形成，比较发光元件15使用4,4'-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(缩写:NPB)形成。
接着，通过蒸镀法使用电阻加热在第二层1512上形成第三层1513（发光层）。通过共蒸发9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CzPA)和4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)，形成厚度为30纳米的膜作为第三层1513。这里控制蒸发速率，是CzPA与PCBAPA的重量比为1:0.075=(CzPA:PCBAPA)。
此外，在第三层1513上，通过蒸镀法使用电阻加热形成厚度为10纳米的三(8-羟基喹啉)铝(III)(缩写：Alq)的膜，并在其上形成厚度20纳米的红菲绕啉(缩写:BPhen)的膜，从而形成第四层1514（电子传输层）。
在第四层1514上，形成厚度为1纳米的氟化锂(LiF)膜作为第五层1515（电子注入层）。
最后，通过蒸镀法使用电阻加热形成200纳米厚的铝膜，从而形成第二电极1504。以这种方式，形成发光元件14和比较发光元件15。
应注意，除第一层1511和第二层1512之外，发光元件14至比较发光元件15以同样的步骤形成。
将这样得到的发光元件14和比较发光元件15密封在氮气气氛的手套箱中，以防止接触空气。然后，测量其操作特性。注意测量在室温下进行(气氛保持在25℃)。
图48显示发光元件14和比较发光元件15的电流密度与亮度特性。图49显示发光元件14和比较发光元件15的电压与亮度特性。图50显示发光元件14和比较发光元件15的亮度与电流效率特性。在图48中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电流密度(mA/cm2)。在图49中，纵轴表示亮度(cd/m2)，横轴表示电压(V)。在图50中，纵轴表示电流效率(cd/A)，横轴表示亮度(cd/m2)。此外，表11显示发光元件14和比较发光元件15在1000cd/m2附近各自的电压、色度和电流效率。
[表11]
Figure GDA00002836197900771
发光元件14的驱动电压为3.4V时，亮度为1100cd/m2和电流值为0.72mA。发现使用mBPAFLP(缩写)用于第二层1512的发光元件14的电流效率高于使用NPB用于第二层1512的比较发光元件15。应理解这是因为与比较发光元件15相比，发光元件14的载流子平衡得以提高。认为由于mBPAFLP(缩写)的HOMO能级接近CzPA(缩写)（发光层的主体材料）的HOMO能级（与NPB相比），mBPAFLP从空穴传输层至发光层的空穴注入性质得以改进。此外，认为由于mBPAFLP(缩写)具有高的LUMO能级（与NPB相比），mBPAFLP(缩写)从发光层至空穴传输层的电子阻挡性质得以提高。此外，由于mBPAFLP(缩写)具有宽带隙(Bg)（与NPB相比），认为第三层（发光层）1513中产生的激子不会转移到邻近的第二层1512（也就是说，没有猝灭）并被限制。
此外，对发光元件14和比较发光元件15在恒定电流驱动下连续发光而进行连续照明测试时，初始亮度设定为1000cd/m2(假设1000cd/m2为100%，纵轴表示相对亮度)，在280小时后，发光元件14表现为80％的初始亮度，比较发光元件15表现为72％的初始亮度，因此发光元件14和比较发光元件15具有长寿命。因此，发现使用本发明的mBPAFLP(缩写)可以得到长寿命的发光元件。
(比较例1)
详细描述实施例3-实施例5中使用的4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBAPA)的合成方法。
[化学式45]
在以下(X-1)中示出4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBAPA)的合成方案。
[化学式46]
Figure GDA00002836197900782
向300毫升三颈烧瓶中加入7.8克(12毫摩尔)9-(4-溴苯基)-10-苯基蒽、4.8克(12毫摩尔)4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)二苯基胺(缩写:PCBA)、和5.2克(52毫摩尔)叔丁醇钠，用氮气置换烧瓶中的气氛。然后，向该混合物中加入60毫升甲苯和0.30毫升三(叔丁基)膦(10重量％的己烷溶液)。在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入136毫克(0.24毫摩尔)二(二亚苄基丙酮)钯(0)。将该混合物在100℃条件下搅拌3小时。搅拌之后，向该混合物中加入约50毫升甲苯。通过生产、Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)、氧化铝和Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司，目录编号540-00135)对该混合物进行抽滤。将产生的滤液浓缩获得黄色固体。将该固体用甲苯/己烷重结晶得到6.6克浅黄色粉末状固体PCBAPA，是合成的目标产物，产率为75％。
然后，通过多级升华(train sublimation)方法，对3.0克获得的浅黄色粉末状固体进行升华和纯化。对于升华纯化条件，在8.7Pa压力和氩气流速为3.0mL/min的条件下于350℃加热PCBAPA。升华纯化后，得到2.7克浅黄色PCBAPA固体，产率为90％。
将得到的化合物进行核磁共振(NMR)法测量。测量数据如下所示。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.09–7.14(m,1H),7.28–7.72(m,33H),7.88(d,J=8.4Hz,2H),8.19(d,J=7.2Hz,1H),和8.37(d,J=1.5Hz,1H)。
测量结果表明获得4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)。
以上实施例中所述的发光元件1-发光元件5可以使用4-(10-苯基-9-蒽基)-4′-(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)三苯基胺(缩写:PCBAPA)形成。
(比较例2)
详细描述实施例6和实施例7中使用的3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)的合成方法。
[化学式47]
Figure GDA00002836197900791
(Y-1)中示出3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)的合成方案。
[化学式48]
向100毫升三颈烧瓶中加入2.3克(6.6毫摩尔)2-(4-碘苯基)-5-苯基1,3,4-噁二唑、1.6克(6.6毫摩尔)3-苯基-9H-咔唑、和1.4克(15毫摩尔)叔丁醇钠，用氮气置换烧瓶中的气氛。向该混合物中加入30毫升甲苯和0.2毫升10重量％的三（叔丁基）膦的己烷溶液，用吸气器降低烧瓶的压力对混合物进行脱气，然后，用氮气置换烧瓶中的气氛。向混合物中加入0.058克（0.10毫摩尔）二(二亚苄基丙酮)钯(0)，接着在80℃氮气气流中搅拌15小时。搅拌之后，向混合物中加入甲苯，用碳酸钠的饱和水溶液和饱和盐水依次洗涤该悬浮液。然后，向有机层中加入硫酸镁以去除水分。之后，对该混合物进行抽滤，得到滤液。对获得的滤液用Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行抽滤，从而得到滤液。将浓缩所得滤液获得的化合物用硅胶柱层析进行纯化。先使用甲苯作为洗脱溶剂，再使用甲苯：乙酸乙酯=4:1的混合溶剂作为洗脱溶剂进行柱层析。向浓缩所得馏分得到的固体中加入丙酮，用超声波辐照洗涤。该化合物进行抽滤来收集固体。用氯仿和己烷的混合溶剂对收集到的固体进行重结晶，得到2.0克粉末状白色固体，产率为64％。
通过多级升华方法，对1.1克所得浅黄色粉末状固体进行升华和纯化。在3.0Pa减压和5毫升/分钟氩气流速条件下，于240℃进行升华纯化16小时。这样，得到0.98克白色固体，产率为89％。
将得到的化合物进行核磁共振(NMR)法测量。测量数据如下所示。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.30-7.76(m,13H),7.79(d,J=8.3Hz,2H),8.14-8.24(m,3H),8.35(sd,J=1.5Hz,1H),和8.39(d,J=8.8Hz,2H)。
测量结果显示得到3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)。
可以使用3-苯基-9-[4-(5-苯基-1,3,4-噁二唑-2-基)苯基]-9H-咔唑(缩写:CO11II)来形成上述实施例所述的发光元件6-发光元件10。
(比较例3)
详细描述实施例7中使用的4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)的合成方法。
[化学式49]
Figure GDA00002836197900811
在(Z-1)中示出4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)的合成方案。
[化学式50]
Figure GDA00002836197900812
在一个100毫升三颈烧瓶中，加入2.0克(4.9毫摩尔)4-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)二苯基胺、1.1克(4.9毫摩尔)4-溴联苯和2.0克(20毫摩尔)叔丁醇钠，烧瓶中的空气用氮气替代。然后，向该混合物中加入50毫升甲苯和0.30毫升三(叔丁基)膦(10重量％的己烷溶液)。
在减压下搅拌同时对混合物脱气之后，在混合物中加入0.10克二(二亚苄基丙酮)钯(0)。85℃条件下加热并搅拌该混合物5小时使之反应。反应之后，在该反应混合物中加入甲苯。通过Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)、氧化铝和Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司，目录编号540-00135)对该悬浮液进行抽滤，从而得到滤液。所得滤液用碳酸钠的饱和水溶液和饱和盐水依次进行洗涤。然后，向有机层中加入硫酸镁以去除水分。干燥之后，对该混合物进行抽滤去除硫酸镁，从而得到滤液。
将获得的滤液浓缩，并通过硅胶柱层析进行纯化。首先使用甲苯：己烷=1:9的混合溶剂作为洗脱溶剂，再使用甲苯：己烷=3:7的混合溶剂作为另一种洗脱溶剂进行硅胶柱层析。对浓缩所得馏分得到的固体用氯仿和己烷的混合溶剂进行重结晶，得到2.3可白色粉末状固体，产率为84％。
通过多级升华方法，对1.2克所得白色粉末状固体进行升华和纯化。在7.0Pa减压和3毫升/分钟氩气流速条件下，于280℃进行升华纯化20小时。这样，得到1.1克白色固体，产率为89％。
将得到的化合物进行核磁共振(NMR)法测量。测量数据如下所示。
1H-NMR(DMSO-d6,300MHz):δ(ppm)=7.05–7.20(m,7H),7.28–7.78(m,21H),8.34(d,J=7.8Hz,1H),和8.57(s,1H)。
测量结果表明获得4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)。
可以使用4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)形成发光元件8-发光元件10。
(比较例4)
详细描述比较例3中使用的4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)的另一种合成方法。由于能容易地以高产率获得较高纯度的目标物质，优选这种合成方法。
[化学式51]
Figure GDA00002836197900821
[步骤1：3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑的合成方法]
(Z-2)示出3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑的合成方案。
[化学式52]
Figure GDA00002836197900831
在300毫升三颈烧瓶中，将14克(50毫摩尔)4-溴碘代苯、14克(50毫摩尔)9-苯基-9H-咔唑-3-硼酸、110毫克(0.5毫摩尔)乙酸钯(II)、300毫克(1.0毫摩尔)三(邻甲苯基)膦、50毫升甲苯、10毫升乙醇和25毫升碳酸钾水溶液(2摩尔/升)的混合物在减压条件下搅拌脱气，在氮气气氛80℃下加热并搅拌6小时，进行反应。
反应之后，在反应混合物溶液中加入200毫升甲苯，产生的悬浮液通过Florisil(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号540-00135)和Celite(由瓦克纯化学工业有限公司生产，目录编号531-16855)进行过滤。用水洗涤得到的滤液，在其中加入硫酸镁以吸收水分。将该悬浮液过滤得到滤液。将获得的滤液浓缩，并通过硅胶柱层析进行纯化。这时，使用甲苯和己烷(甲苯:己烷＝1:4)的混合溶剂作为层析的洗脱溶剂。浓缩得到的馏分，并向其中加入己烷。用超声波辐照该混合物，然后重结晶，得到15克目标白色粉末，产率为75％。
目标物质的Rf值是0.32，4-溴碘代苯的Rf值是0.74，这些测量值是通过硅胶柱薄层层析(TLC)测得的(洗脱溶剂，乙酸乙酯：己烷＝1:10)。
此外，副产物1,4-二(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)苯的RF值为0.23，(洗脱溶剂，乙酸乙酯：己烷＝1:10)；但是，在该反应悬浮液中能在TLC上略微观察到斑点(spots)。
结果应理解，由于4-溴碘代苯(二卤化物并用于源材料)中的碘部分比溴部分具有更高的反应性，它选择性地(优选)与硼化合物9-苯基-9H-咔唑基-3-硼酸反应（即，二卤化物与硼化合物几乎以1:1反应）。此外，由于目标物质的RF值与副产物的RF值差距足够大，目标产物和副产物能容易地在上述层析中分离。
将步骤1中得到的化合物进行核磁共振(1H-NMR)法测量。测量数据如下所示。
1H-NMR(CDCl3,300MHz):δ(ppm)=7.24–7.32(m,1H),7.40–7.64(m,13H),8.17(d,J=7.2,1H),和8.29(s,1H)。
测试结果显示获得目标物质3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑。
用GC-MS检测器(ITQ1100离子阱GC/MS系统，由塞摩费舍尔科学有限公司(Thermo Fisher Scientific K.K)制造)测量上述化合物的分子量。相应地，测得分子量为397.13的主峰（模式为EI+），确认获得目标物质3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑。
该GC-MS检测器为检测到副产物1,4-二(9-苯基-9H-咔唑基-3-基)苯（分子量，560.2）的峰。因此，确认通过步骤1的反应，能容易地以极高产率获得较高纯度的目标物质。
[步骤2:4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)的合成方法]
在(Z-3)中示出4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)的合成方案。
[化学式53]
Figure GDA00002836197900841
在有机溶剂中加热并搅拌4-苯基-二苯基胺和3-(4-溴苯基)-9-苯基-9H-咔唑，使用钯催化剂，钯催化剂的配体和碱进行反应。
反应之后，将反应混合物溶液纯化获得目标白色粉末。
将得到的化合物进行核磁共振(NMR)法测量。测量结果表明，确认比较例3中获得目标物质4-苯基-4′-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(缩写：PCBA1BP)。
如上所述，确认通过比较例4所述的合成方法，能容易地以极高产率获得较高纯度的目标物质。
此申请基于2009年5月29日向日本专利局提交的日本专利申请第2009-131504号，其整个内容通过引用结合于此。
附图标记
101：基材，102：第一电极，103：EL层，104：第二电极，111：层，112：层，113：层，114：层，115：层，301：电极，302：电极，303：EL层，304：EL层，305：电荷产生层，401：源侧驱动电路，402：像素部分，403：栅侧驱动电路，404：密封基材，405：密封剂；407：间隔，408：导线，409：柔性印刷电路(FPC)，410：元件基材，411：开关TFT，412：电流控制TFT，413：第一电极；414：绝缘体，416：EL层，417：第二电极，418：发光元件，423：n-沟道TFT，424：p-沟道TFT，501：基材，502：第一电极，503：第二电极，504：EL层，505：绝缘层，506：分隔层，511：第一发光单元，512：第二发光单元，513：电荷产生层，521：第一电极，522：第二电极，611：外壳，612：支撑基材，613：显示器部分，614：扬声器部分，615：视频输入终端，621：主体，622：外壳，623：显示器部分，624：键盘，625：外部连接部件，626：点击装置，631：主体，632：外壳，633：显示器部分，634：声音输入部分，635：声音输出部分，636：操作键，637：外部连接部件，638：天线，641：主体，642：显示器部分，643：外壳，644：外部连接部件，645：远程控制接收部分，646：图像接收部分，647；电池，648：声音输入部分，649：操作键，650：目镜部分，701：外壳，702：液晶层，703：背光，704：外壳，705：驱动IC，706：终端，801：外壳，802：光源，901：照明器件，902：电视接收机，913：层，1501：基材，1502：第一电极，1503：EL层，1504：第二电极，1511：层，1512：层，1513：层，1514：层，和1515：层。

Claims (1)

1.一种由结构式(101)表示的化合物：
Figure FDA00002583011300011
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