JP2022183155A - 発光素子、表示装置、電子機器及び照明装置 - Google Patents

発光素子、表示装置、電子機器及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】新規の化合物を提供する。また、発光効率、素子寿命が良好な発光素子を提供する。【解決手段】ジベンゾカルバゾール骨格及びアミン骨格を２つ有する一般式（Ｇ０）で表される有機化合物である。一般式（Ｇ０）中、Ａは置換または無置換のジベンゾカルバゾール骨格を表す。ジベンゾカルバゾール骨格とアミン骨格はアリーレン基を介して結合しても、アリーレン基を介さずに結合しても良い。また、当該化合物を有する発光素子を提供する。JPEG2022183155000057.jpg54167【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、新規な有機化合物に関する。特にジベンゾカルバゾール骨格及びジアミン骨格を有する有機化合物に関する。または、該有機化合物を含む発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様は物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、発光装置、表示装置、照明装置、発光素子、それらの製造方法に関する。また、本発明の一態様は、ジベンゾカルバゾール骨格及びジアミン骨格を有する有機化合物の新規な合成方法に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様としては、該有機化合物を含む発光素子、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置の製造方法、を一例として挙げることができる。
有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子（有機ＥＬ素子）の実用化が進んでいる。これら発光素子は一般に、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層（ＥＬ層）を挟んだ構成を有する。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
このような発光素子は自発光型であるため、ディスプレイの画素として用いると、視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
また、これらの発光素子は発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色である。また、有機化合物からの発光は材料を選択することにより紫外光を含まない発光にできることから、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
このように有機ＥＬ素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に好適であるため、より良好な効率、素子寿命を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。上述のディスプレイや照明装置には白色光が求められるため、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色が混合される。ここで、現状の青色燐光材料は色純度や信頼性が不十分であるため、青色には蛍光材料が用いられる。そのため、色純度が高く、信頼性、発光効率が良好な青色蛍光材料の開発が盛んに行われている。（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開２０１２－７７０６９号公報 特開２００２－１９３９５２号公報
電子機器や照明装置の高性能化の要求により、発光素子には様々な特性が求められており、特に色純度の高い青蛍光材料が望まれている。また、発光素子に用いられる材料には発光効率及び信頼性が良好であることが求められる。
そこで、本発明の一態様では、新規な有機化合物を提供することを課題とする。特に新規な青色蛍光を発する有機化合物を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規な芳香族アミン骨格を有する有機化合物を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、色純度が良好な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、寿命の良好な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低い発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することを課題とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することを課題とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、下記一般式（Ｇ０）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000002
一般式（Ｇ０）中、Ａは置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾール骨格を表し、Ａｒ１はジベンゾカルバゾール骨格のＮ位で結合し、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。
上記構成において、ジベンゾカルバゾール骨格がジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格であると好ましい。
また、上記構成において、ジベンゾカルバゾール骨格が有する２つのナフタレン骨格のいずれか一方にＡｒ３が結合し、他方のナフタレン骨格にＡｒ４が結合すると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000003
一般式（Ｇ１）中、Ａｒ１は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ６のいずれか一は一般式（Ｇ１－１）で表される置換基であり、Ｒ７乃至Ｒ１２のいずれか一は一般式（Ｇ１－２）で表される置換基であり、その他のＲ１乃至Ｒ１２はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａは０乃至３の整数を表す。
Figure 2022183155000004
一般式（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ５乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ２）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000005
一般式（Ｇ２）中、Ａｒ１、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１０はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記一般式（Ｇ３）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000006
一般式（Ｇ３）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。）
上記構成において、ｂ及びｃがそれぞれ０であると好ましい。
上記構成において、Ａｒ９及びＡｒ１１はそれぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリフェニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾフルオレニル基、ベンゾカルバゾリル基、ナフトベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾフルオレニル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジナフトチチオフェニル基、ジナフトフラニル基、のいずれか一である、と好ましい。
上記構成において、Ａｒ１０及びＡｒ１２はそれぞれ独立に、一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）で表される置換基のいずれか一である、有機化合物。
Figure 2022183155000007
一般式（Ｈｔ－３）及び（Ｈｔ－４）中、Ｘは酸素または硫黄を表し、（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）中、Ｒ１６乃至Ｒ２１のいずれか一、Ｒ２２乃至Ｒ３１のいずれか一、Ｒ３２乃至Ｒ３９のいずれか一、Ｒ４０乃至Ｒ４８のいずれか一、Ｒ４９乃至Ｒ５７のいずれか一、Ｒ５８乃至Ｒ６７のいずれか一及びＲ６８乃至Ｒ７７のいずれか一が、それぞれＡｒ５またはＡｒ８との単結合を表し、その他のＲ１６乃至Ｒ８５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７シクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。
また、本発明の他の一態様は、下記構造式（１００）乃至（１０５）及び構造式（１６８）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000008
Figure 2022183155000009
また、本発明の別の一態様は、上記各構成に記載の有機化合物を含む電子デバイスである。
上記構成において、該発光素子が上記各構成に記載の有機化合物に由来する発光を呈すると好ましい。
なお、上記各構成における発光素子は、陽極と、陰極と、の間にＥＬ層を有する。また、ＥＬ層は、少なくとも発光層を有すると好ましい。さらにＥＬ層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層や他の機能層を含んでいても良い。
また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一と、を有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、当該表示装置と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含める。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を指す。また、発光素子にコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられた表示モジュール、ＴＣＰの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装された表示モジュールも本発明の一態様である。
本発明の一態様によって、新規な有機化合物を提供することができる。特に新規な青色蛍光を発する有機化合物を提供することができる。または、本発明の一態様では、新規な芳香族アミン骨格を有する有機化合物を提供することができる。または、本発明の一態様によって、色純度が良好な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、寿命の良好な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、発光効率の良好な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。
または、本発明の他の一態様によって、信頼性の高い発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様によって、消費電力の小さい発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様に係る、発光素子の概略図、及び発光層に係るエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様に係る、発光素子の概略図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度－電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度－電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率－輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、比較化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物のＮＭＲチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物のＭＳ２スペクトルを説明する図。
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本明細書で説明する各図において、陽極、ＥＬ層、中間層、陰極などの大きさや厚さは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
また、本明細書等において、第１、第２、第３などとして付される序数詞は、便宜上用いるものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物について、以下説明する。
本発明の一態様の有機化合物は下記一般式（Ｇ０）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000010
一般式（Ｇ０）中、Ａは置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾール骨格を表し、Ａｒ１はジベンゾカルバゾール骨格のＮ位で結合し、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。
本発明の一態様に係る有機化合物は、一分子中にジベンゾカルバゾール骨格を一つ及びアミン骨格を２つ有する有機化合物である。該構成とすることで、量子収率が高く、色純度が高い青色蛍光材料が得られることを、本発明者らは見出した。本発明の一態様に係る有機化合物はジベンゾカルバゾール骨格を有するため、高い量子収率を有する。さらにジベンゾカルバゾール骨格はカルバゾール骨格と比較し、耐熱性に優れるため好ましい。
該ジベンゾカルバゾール骨格はジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格であると好ましい。該構成とすることで、本発明の一態様の有機化合物を発光素子に適用することで、信頼性に優れた発光素子を得ることができる。
また、本発明の一態様の有機化合物は、一般式（Ｇ０）中、ジベンゾカルバゾール骨格が有する２つのナフタレン骨格それぞれに一つずつアミン骨格を有する置換基が結合すると好ましい。すなわち、Ａｒ３がジベンゾカルバゾール骨格が有する２つのナフタレン骨格のいずれか一方に、Ａｒ４が他方のナフタレン骨格に結合すると好ましい。該構成とすることによって、２つのアミン骨格どうしの立体障害を抑制することができるため、容易に本発明の一態様の有機化合物を合成できるため好ましい。また、一分子中にジベンゾカルバゾール骨格を一つ及びアミン骨格を１つ有する有機化合物と比較し、発光素子の発光効率を向上させることができる。本効果はジベンゾカルバゾール骨格が二つのアミン骨格で挟まれることで、最高被占軌道（Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＨＯＭＯ）および最低空軌道（Ｌｏｗｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ：ＬＵＭＯ）軌道が共にジベンゾカルバゾール骨格に分布し、励起してから発光するまでの構造変化を少なくすることができるためである。
また、本発明の一態様に係る有機化合物はジベンゾカルバゾール骨格のＮ位に置換もしくは無置換アリール基または、置換もしくは無置換アリーレン基を介して置換もしくは無置換アリール基を有すると好ましい。該構成とすることで、Ｎ位に水素が結合している場合よりも耐熱性や信頼性が良好な芳香族炭化水素基を導入できるため、耐熱性、信頼性に優れた有機化合物を得ることができる。
また、本発明の一態様に係る有機化合物は一般式（Ｇ０）中Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を導入すると好ましい。該構成とすることで、アミン骨格に水素から耐熱性や信頼性が良好な芳香族炭化水素基を導入できさらに、アミン骨格を信頼性や昇華性が良好な３級アミン骨格にすることができるため、耐熱性、信頼性に優れた有機化合物を得ることができる。
該炭素数６乃至１００のアリール基、炭素数３乃至１００のヘテロアリール基としては、
置換または無置換のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリフェニリル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾフルオレニル基、ベンゾカルバゾリル基、ナフトベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾフルオレニル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジナフトチオフェニル基、ジナフトフラニル基、フェナントリル基、トリアジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアゾリル基、ピリジニル基、ベンゾフロピリミジニル基、ベンゾチオピリミジニル基、ベンゾフロピラジニル基、ベンゾチオピラジニル基、ベンゾフロピリジニル基、ベンゾチオピリジニル基、ビカルバゾリル基等が挙げられる。ただし、該炭素数６乃至１００のアリール基、炭素数３乃至１００のヘテロアリール基はこれに限られない。
本発明の一態様の有機化合物は下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000011
一般式（Ｇ１）中、Ａｒ１は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ６のいずれか一は一般式（Ｇ１－１）で表される置換基であり、Ｒ７乃至Ｒ１２のいずれか一は一般式（Ｇ１－２）で表される置換基であり、その他のＲ１乃至Ｒ１２はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａは０乃至３の整数を表す。
Figure 2022183155000012
一般式（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ５乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。
本発明の一態様の有機化合物は、一般式（Ｇ１）中、Ａｒ３がジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格の１位乃至６位のいずれか一と結合し、Ａｒ４がジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格の６位乃至１３位のいずれか一と結合すると好ましい。すなわち、ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールが有する２つのナフタレン骨格それぞれに一つずつアミン骨格を有する置換基が結合すると好ましい。該構成とすることによって、一分子中にジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格を一つ及びアミン骨格を１つ有する有機化合物と比較し、発光素子の発光効率を向上させることができる。本効果は分子全体の対称性が向上するためと考えられる。
本発明の一態様の有機化合物は下記一般式（Ｇ２）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000013
一般式（Ｇ２）中、Ａｒ１、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１０はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。
一般式（Ｇ２）中において、Ａｒ３及びＡｒ４がそれぞれジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格の５位及び９位に結合することが好ましい。すなわち、アミン骨格を有する置換基はジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格の５位及び９位において結合することが好ましい。該構成とすることによって、後述するように合成が簡便に行えるため、安価に本発明の一態様の有機化合物を得ることができる。
本発明の一態様の有機化合物は下記一般式（Ｇ２）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000014
一般式（Ｇ３）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。
本発明の一態様の有機化合物は、Ｎ位に置換または無置換のフェニル基を有すると好ましい。フェニル基は安価にジベンゾカルバゾール骨格のＮ位に導入できるため、該構成とすることで、本発明の一態様の有機化合物を安価に合成することができる。また、ジベンゾカルバゾール骨格のＮ位にフェニル基を導入すると、昇華性を向上させることができる。
また、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、ｂ及びｃがそれぞれ０であると好ましい。すなわち、ジベンゾカルバゾール骨格とアミン骨格が直接結合すると好ましい。該構成とすることで、良好な量子収率を有する有機化合物を得ることができる。
また、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、ｄ、ｅ、ｆ及びｇがそれぞれ独立に１以上３以下であっても良い。すなわち、Ａｒ８乃至Ａｒ１２がアリーレン基を介してアミン骨格と結合しても良い。該構成とすることによって、共役系の長さを調整できるため、発光色の調整を行うことができる。また、分子量を増加させることができるため、耐熱性に優れた有機化合物を得ることができる。
また、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、ａ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇが０であっても構わない。すなわち、Ａｒ８乃至Ａｒ１２とアミン骨格が直接結合しても良い。該構成とすることで、より安価に本発明の一態様の有機化合物を得ることができる。
また、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、Ａｒ９及びＡｒ１１はそれぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリフェニリル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾフルオレニル基、ベンゾカルバゾリル基、ナフトベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾフルオレニル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジナフトチオフェニル基、ジナフトフラニル基、フェナントリル基のいずれか一であると好ましい。これら置換基はアミン骨格への導入が容易であり、電気化学的に安定であるため、安価に信頼性が良い有機化合物を得ることができる。
また、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、Ａｒ１０及びＡｒ１２はそれぞれ独立に、一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）で表される置換基のいずれかであると好ましい。
Figure 2022183155000015
一般式（Ｈｔ－３）及び（Ｈｔ－４）中、Ｘは酸素または硫黄を表し、（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）中、Ｒ１６乃至Ｒ２１のいずれか一、Ｒ２２乃至Ｒ３１のいずれか一、Ｒ３２乃至Ｒ３９のいずれか一、Ｒ４０乃至Ｒ４８のいずれか一、Ｒ４９乃至Ｒ５７のいずれか一及びＲ５８乃至Ｒ６７のいずれか一が窒素との単結合を表し、その他のＲ１６乃至Ｒ８５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。
本発明の一態様の有機化合物は下記構造式（１００）乃至（１０５）及び（１６８）で表される有機化合物である。
Figure 2022183155000016
Figure 2022183155000017
＜置換基の例＞
一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）において、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８で表される置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、フルオレンジイル基、ビフェニルジイル基、スピロフルオレンジイル基、ターフェニルジイル基などが挙げられる。特にフェニレン基、ビフェニルジイル基を用いると他のアリーレン基と比較して安価でかつ、分子量が小さくなるため、良好な昇華性を得ることができるため好ましい。具体的には、下記構造式（Ａｒ－１）乃至（Ａｒ－２７）で表される基を適用することができる。なお、Ａｒで表される基はこれらに限定されず、置換基を有していても良い。
Figure 2022183155000018
また、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）において、Ａｒ９乃至Ａｒ１２は例えば、置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のヘテロアリール基を表す。該アリール基若しくは該ヘテロアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基、フェナントリル基などを具体例として挙げることができる。また、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環を含む縮合複素芳香環（例えば、カルバゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ベンゾナフトフラン環、ベンゾナフトチオフェン環、インドロカルバゾール環、ベンゾフロカルバゾール環、ベンゾチエノカルバゾール環、インデノカルバゾール環、ジベンゾカルバゾール環など）を有する置換基も挙げることができる。より具体的には例えば、下記構造式（Ａｒ－２８）乃至（Ａｒ－７９）で表される基が挙げられる。なお、Ａｒ９乃至Ａｒ１２で表される基はこれらに限定されない。
Figure 2022183155000019
Figure 2022183155000020
なお、（Ａｒ－２８）乃至（Ａｒ－３６）の様に、Ａｒ９乃至Ａｒ１２がフェニル基やアルキルフェニル基、ビフェニル基で構成される場合、発光が短波長であり、好ましい。また置換基が嵩高いため、分子間相互作用が抑制され、昇華や蒸着温度が下げることができる。また、（Ａｒ－２９）、（Ａｒ－３２）の様に、オルト位にアルキル基を導入すると、発光波長が短波長となるため、好ましい。また、（Ａｒ－３９）乃至（Ａｒ－４５）に示すフルオレニル基は、六員環が２つ以上縮環したアリール骨格よりも発光が短波長であり、好ましい。
また、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ２）において、Ａｒ２で表される置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニル基、フルオレニル基、ビフェニルジイル基、スピロフルオレニル基などが挙げられる。具体的には、下記構造式（Ａｒ－２８）乃至（Ａｒ－５１）で表される基を適用することができる。なお、Ａｒ２で表される基はこれらに限定されず、置換基を有していても良い。
また、一般式（Ｇ１）乃至（Ｇ３）におけるＲ１乃至Ｒ１５及び一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）におけるＲ１６乃至Ｒ８５は、例えば、水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５アリール基を表す。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基などを具体例として挙げることができる。より具体的には例えば、下記構造式（Ｒ－１）乃至（Ｒ－３５）で表される基が挙げられる。なお、Ｒ１乃至Ｒ１５及びＲ１６乃至Ｒ８５で表される基はこれらに限定されない。
Figure 2022183155000021
このとき、Ｒ１６乃至Ｒ８５は、水素である場合、本発明の一態様の有機化合物を簡便・安価に合成できる。電気化学的に安定で信頼性が良好となり、好ましい。また水素以外の置換基であると、本発明の一態様の有機化合物の耐熱性を向上させることができる。（Ｒ－２）乃至（Ｒ－１５）、（Ｒ－１７）乃至（Ｒ－２１）、（Ｒ－２９）、（Ｒ－３０）の様に、アルキル基やシクロアルキル基、アルキル基を有するアリール基であると、有機溶剤への溶解性が良好となるため、本発明の一態様の有機化合物の精製を簡便に行うことができる。またアリール基によって分子がかさ高くなることで昇華温度を下げることができる。（Ｒ－１６）、（Ｒ－２２）乃至（Ｒ－２６）、（Ｒ－３１）乃至（Ｒ－３５）の様に、アルキル基やシクロアルキル基を有さないアリール基は、電気化学的に安定で信頼性が良好となる。
なお、上述の一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）、（Ｇ１－１）、（Ｇ１－２）及び一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）において、Ａ、Ａｒ１乃至Ａｒ１２、Ｒ１乃至Ｒ８５がさらに置換基を有する場合、該置換基としては、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５アリール基をあげることができる。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フルオレニル基、スピロフルオレニル基などを具体例として挙げることができる。
また、本発明の一態様に係る有機化合物は、分子量が１５００以下であると、昇華性が良好なため、好ましい。より好ましくは、分子量が１２００以下、さらに好ましくは分子量が１０００以下である。また分子量が６００以上であると、耐熱性が良好となるため、好ましい。
＜化合物の具体例＞
一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）として表される化合物の具体的な構造としては、下記構造式（１００）乃至（１７５）で表される有機化合物等を挙げることができる。なお、一般式（Ｇ０）乃至（Ｇ３）として表される有機化合物は、下記例示に限られない。
Figure 2022183155000022
Figure 2022183155000023
Figure 2022183155000024
Figure 2022183155000025
Figure 2022183155000026
Figure 2022183155000027
Figure 2022183155000028
Figure 2022183155000029
Figure 2022183155000030
Figure 2022183155000031
なお構造式（１７４）で表される有機化合物のように、一般式（Ｇ０）（Ｇ１）、（Ｇ１－１）、（Ｇ１－２）、（Ｇ２）及び（Ｇ３）中の、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇがそれぞれ独立に１乃至３の整数の場合、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８は異なる置換基を結合させても良い。例えば、構造式（１７４）は一般式（Ｇ０）において、ｃが２の場合である場合の一例であるが、Ａｒ３として一つには１，３フェニレンを、もう一つは１，４フェニレンを用いている。。
なお、本実施の形態における有機化合物は、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて成膜することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物の合成法の一例について、一般式（Ｇ０）で表される有機化合物を例に説明する。
一般式（Ｇ０）で表される有機化合物は、下記合成スキーム（Ｆ－１）に示すように、有機化合物（ａ１）と、アリールアミン化合物（ａ２）とアリールアミン化合物（ａ３）とのクロスカップリング反応により、得ることができる。Ｘ１やＸ２の例としては塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン基や、スルホニルオキシ基などがあげられる。Ｄ１はｂやｃが０、すなわち有機化合物（ａ２）や有機化合物（ａ３）が二級アミンである場合、水素を表し、１以上、すなわち有機化合物（ａ２）や有機化合物（ａ３）が三級アミンである場合はボロン酸やジアルコキシボロン酸、アリールアルミニウム、アリールジルコニウム、アリール亜鉛、又はアリールスズ等を表す。
Figure 2022183155000032
一般式（ａ１）乃至（ａ３）及び（Ｇ０）中、Ａは置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾール骨格を表し、Ａｒ１はジベンゾカルバゾール骨格のＮ位で結合し、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のヘテロアリール基を表す。
上記反応は様々な条件によって進行させることができる、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。例えば、ｂまたはｃが０の場合はウルマンカップリングやハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いることができる。ｂまたはｃが１以上の場合は鈴木・宮浦反応を用いることができる。
なお、ここでは有機化合物（ａ１）に対して有機化合物（ａ２）および有機化合物（ａ３）を同時に反応させているが、有機化合物（ａ２）と有機化合物（ａ３）が異なる有機化合物である場合、有機化合物（ａ１）に対して有機化合物（ａ２）と有機化合物（ａ３）とを１種類ずつ順番に反応させる方が収率・純度よく目的物を得られ、好ましい。有機化合物（ａ２）と有機化合物（ａ３）が同一である場合が、有機化合物（ａ１）に対して同時に反応させて収率・純度よく目的物を得られ、好ましい。
またｂやｃが１以上の場合は、反応させる官能基が逆すなわち、有機化合物（ａ１）のＸ１およびＸ２がボロン酸等を表し、有機化合物（ａ２）のＤ１および有機化合物（ａ３）のＤ２がハロゲン基を表しても良い。
以上のように、本発明の一態様の有機化合物を合成することができる。
また、本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物の合成に用いることのできる、中間体の合成法の一例について説明する。
一般式（Ｇ２）で表される有機化合物の原料は、下記合成スキーム（Ｆ－２）に示すように、有機化合物（ｂ１）をハロゲン化することで有機化合物（ｂ２）を得ることができる。
Figure 2022183155000033
一般式（ｂ１）及び（ｂ２）中、Ａｒ１は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１０はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａは０乃至３の整数を表す。Ｘ３およびＸ４の例としては塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン基などがあげられる。
上記反応は様々な条件によって進行させることができる。例えば、極性溶媒下でハロゲン化剤を用いた反応を用いることができる。上記ハロゲン化剤としては、Ｎ－ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）やＮ－ヨードコハク酸イミド（ＮＩＳ）、臭素、ヨウ素、ヨウ化カリウム等を用いることができる。ハロゲン化剤として臭化物を用いると、より安価に合成できるため好ましい。またハロゲン化剤としてヨウ化物を用いると、生じた目的物を原料として用いた場合（ヨウ素置換された部分がより活性が高いため）より反応が容易に進むため好ましい。
また上記スキームにおいては、Ｎ－ブロモコハク酸イミド（ＮＢＳ）やＮ－ヨードコハク酸イミド（ＮＩＳ）を酢酸エチルやクロロホルム存在下で反応させると、ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格の５位と９位を選択的に、室温で簡便にハロゲン化することができる。そのため、本発明の一態様に係る有機化合物の合成に好適に用いることができる。また、上記反応で用いられる、酢酸エチルやクロロホルム等の溶媒は、水と混和しにくいため、反応終了後の溶液を水で洗浄することで、不要なコハク酸イミドや未反応のＮＢＳやＮＩＳなどを容易に取り除け、精製が簡便であるので好ましい。
またスキーム（Ｆ－２）で得られた有機化合物（ｂ２）は、スキーム（Ｆ－１）で有機化合物（ａ１）として用いることができる。
以上、本発明の一態様の有機化合物の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である有機化合物を有する発光素子の構成例を、図１を用いて以下に説明する。
図１（Ａ）は本発明の一態様である発光素子１５０の断面図である。発光素子１５０は少なくとも、一対の電極（電極１０１と、電極１０２）を有し、該電極間にＥＬ層１００を有する。
また、ＥＬ層１００は少なくとも発光層１３０及び正孔輸送層１１２を有する。さらに正孔注入層１１１、電子輸送層１１８、電子注入層１１９等の機能層を有する。
なお、本実施の形態では電極１０１を陽極、電極１０２を陰極として説明するが、発光素子の構成はこれに限定されない。すなわち、電極１０１を陰極、電極１０２を陽極とする構成であっても良い。その場合、積層順が逆となる。つまり、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層という順序で積層すれば良い。
また、ＥＬ層１００の構成はこれに限定されず、他の機能層、例えば電子または正孔の輸送性を向上または阻害することができる機能層、または励起子の拡散を抑制することができる機能層を有していても良い。これら機能層はそれぞれ単層であっても、複数の層の積層構造であっても良い。
発光素子１５０はＥＬ層１００のいずれかの層に本発明の一態様に係る有機化合物が含まれていればよい。なお、該有機化合物は良好な量子収率を有する。そのため、発光層１３０のゲスト材料として用いることによって、発光効率が良好な発光素子を得ることができる。また、色純度が良好な青色発光を得ることができる。
＜発光素子の構成例１＞
次に、上記青色蛍光素子の構成例について図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）を用いて説明する。
図１（Ａ）に示す発光素子１５０は、少なくとも発光層１３０に本発明の一態様である有機化合物を用いた素子である。図１（Ｂ）は発光層１３０における材料の構成例を示しており、図１（Ｃ）は発光層１３０における各材料のエネルギー準位の相関を表す模式図である。
ここでは、ホスト材料１３１のＴ１準位がゲスト材料１３２のＴ１準位よりも低い場合について説明する。図１（Ｃ）における表記及び符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料１２１のＴ１準位がゲスト材料１２２のＴ１準位よりも高くても構わない。
・Ｈｏｓｔ（１３１）：ホスト材料１３１
・Ｇｕｅｓｔ（１３２）：ゲスト材料１３２（蛍光材料）
・ＳＦＨ：ホスト材料１３１のＳ１準位
・ＴＦＨ：ホスト材料１３１のＴ１準位
・ＳＦＧ：ゲスト材料１３２（蛍光材料）のＳ１準位
・ＴＦＧ：ゲスト材料１３２（蛍光材料）のＴ１準位
ホスト材料１３１は、三重項励起エネルギーを三重項－三重項消滅（ＴＴＡ：ｔｒｉｐｌｅｔ－ｔｒｉｐｌｅｔ ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ）によって一重項励起エネルギーに変換する機能を有すると好ましい。そうすることで、本来蛍光発光に寄与しない発光層１３０で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料１３１における一重項励起エネルギーに変換し、ゲスト材料１３２に移動することで（図１（Ｃ）ルートＥ１参照）、蛍光発光として取り出すことが可能となる。そのため、蛍光素子の発光効率を向上させることができる。なお、ＴＴＡによる蛍光発光は、寿命の長い三重項励起状態を経ての発光であるため、遅延蛍光が観測される。
発光層１３０において、効率良くゲスト材料１３２へ一重項励起エネルギーを移動させるためには、図１（Ｃ）に示すように、ホスト材料１３１の一重項励起エネルギーの最も低い準位（Ｓ１準位）は、ゲスト材料１３２のＳ１準位より高いことが好ましい。また、ホスト材料１３１の三重項励起エネルギーの最も低い準位（Ｔ１準位）は、ゲスト材料１３２のＴ１準位より低いことが好ましい（図１（Ｃ）ルートＥ２参照）。このような構成にすることによって、発光層１３０において、効率良くＴＴＡを生じさせることができる。
さらにホスト材料１３１のＴ１準位は発光層１３０と接する正孔輸送層１１２に使用される材料のＴ１準位より低いことが好ましい。すなわち、正孔輸送層１１２が励起子拡散を抑制する機能を有することが好ましい。このような構成にすることで、発光層１３０で生成した三重項励起子の発光層１３０への拡散を抑制することができるため、発光効率が良い素子を提供することができる。
本発明の一態様である有機化合物は良好な量子収率を有するため、上記ＴＴＡを利用した発光素子中のゲスト材料として好適に使用することができる。
なお、最低励起一重項エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低励起一重項状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができる。もしくは、有機化合物の蛍光発光スペクトルのピーク波長から最低励起一重項エネルギー準位を推定しても良い。また、最低励起三重項エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低励起三重項状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができるが、該遷移が禁制であることから、観測することが困難な場合がある。その場合には、有機化合物の燐光発光スペクトルのピーク波長より、最低励起三重項エネルギー準位を推定しても良い。
なお、本発明の一態様である有機化合物は、有機薄膜太陽電池などの電子デバイスに用いることができる。より具体的には、キャリア輸送性を有するため、キャリア輸送層、キャリア注入層に用いることができる。また、アクセプター性物質との混合膜を用いることで、電荷発生層として用いることができる。また、光励起するため、発電層として用いることができる。
＜材料＞
次に、本発明の一態様に係わる発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪発光層≫
発光層１３０中では、ホスト材料１３１が少なくともゲスト材料１３２より重量比で多く存在し、ゲスト材料１３２（蛍光材料）は、ホスト材料１３１中に分散される。なお、発光層１３０において、ホスト材料１３１は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。
また、発光層１３０において、ゲスト材料１３２としては、本発明の一態様に係る有機化合物を用いることが好ましい。また、ゲスト材料１３２としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などを用いることができ、例えば以下の材料を用いることができる。
具体的には、５，６－ビス［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰ２ＢＰｙ）、５，６－ビス［４’－（１０－フェニル－９－アントリル）ビフェニル－４－イル］－２，２’－ビピリジン（略称：ＰＡＰＰ２ＢＰｙ）、Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｍＭｅｍＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－ピレン－１，６－ジアミン（略称：１，６ｔＢｕ－ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－３，８－ジシクロヘキシルピレン－１，６－ジアミン（略称：ｃｈ－１，６ＦＬＰＡＰｒｎ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルスチルベン－４，４’－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）トリフェニルアミン（略称：２ＹＧＡＰＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）、Ｎ，Ｎ’’－（２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン－９，１０－ジイルジ－４，１－フェニレン）ビス［Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン］（略称：ＤＰＡＢＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＰＡ）、Ｎ－［４－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＰＡ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン－２，７，１０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、クマリン３０、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，９－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ－［９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－２－アントリル］－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－トリフェニル－１，４－フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、９，１０－ビス（１，１’－ビフェニル－２－イル）－Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－フェニルアントラセン－２－アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９－トリフェニルアントラセン－９－アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、Ｎ，Ｎ’－ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）、ルブレン、２，８－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－５，１１－ビス（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－６，１２－ジフェニルテトラセン（略称：ＴＢＲｂ）、ナイルレッド、５，１２－ビス（１，１’－ビフェニル－４－イル）－６，１１－ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）、２－（２－｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－６－メチル－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ１）、２－｛２－メチル－６－［２－（２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）テトラセン－５，１１－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＴＤ）、７，１４－ジフェニル－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（４－メチルフェニル）アセナフト［１，２－ａ］フルオランテン－３，１０－ジアミン（略称：ｐ－ｍＰｈＡＦＤ）、２－｛２－イソプロピル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＩ）、２－｛２－ｔｅｒｔ－ブチル－６－［２－（１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＤＣＪＴＢ）、２－（２，６－ビス｛２－［４－（ジメチルアミノ）フェニル］エテニル｝－４Ｈ－ピラン－４－イリデン）プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＭ）、２－｛２，６－ビス［２－（８－メトキシ－１，１，７，７－テトラメチル－２，３，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ，５Ｈ－ベンゾ［ｉｊ］キノリジン－９－イル）エテニル］－４Ｈ－ピラン－４－イリデン｝プロパンジニトリル（略称：ＢｉｓＤＣＪＴＭ）、５，１０，１５，２０－テトラフェニルビスベンゾ［５，６］インデノ［１，２，３－ｃｄ：１’，２’，３’－ｌｍ］ペリレン、などが挙げられる。
なお、発光層１３０において、ホスト材料１３１及びゲスト材料１３２以外の材料を有していても良い。
また、発光層１３０において、ホスト材料１３１として、本発明の一態様の有機化合物を用いることができる。
なお、発光層１３０に用いることができる材料としては、特に限定はないが、例えば、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、３－（４－ビフェニリル）－４－フェニル－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’－（１，３，５－ベンゼントリイル）トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、９－［４－（５－フェニル－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣＯ１１）などの複素環化合物、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα－ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、Ｎ，Ｎ－ジフェニル－９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－４’－（１０－フェニル－９－アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－｛４－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］フェニル｝－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ，９－ジフェニル－Ｎ－（９，１０－ジフェニル－２－アントリル）－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、７－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：ｃｇＤＢＣｚＰＡ）、６，１２－ジメトキシ－５，１１－ジフェニルクリセン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’，Ｎ’’’，Ｎ’’’－オクタフェニルジベンゾ［ｇ，ｐ］クリセン－２，７，１０，１５－テトラアミン（略称：ＤＢＣ１）、９－フェニル－３－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、３，６－ジフェニル－９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、９，９’－ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’－（スチルベン－３，３’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’－（スチルベン－４，４’－ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、１，３，５－トリ（１－ピレニル）ベンゼン（略称：ＴＰＢ３）などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料１３２のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
なお、発光層１３０は２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層１３０とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
次に、図１（Ａ）に示す発光素子１５０のその他の構成の詳細について、以下説明する。
≪正孔注入層≫
正孔注入層１１１は、一対の電極の一方（電極１０１または電極１０２）からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移金属酸化物としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）などがその代表例である。
正孔注入層１１１として、正孔輸送材料と、これに対して電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、７，７，８，８－テトラシアノ－２，３，５，６－テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４－ＴＣＮＱ）、クロラニル、２，３，６，７，１０，１１－ヘキサシアノ－１，４，５，８，９，１２－ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ－ＣＮ）等の電子吸引基（ハロゲン基やシアノ基）を有する化合物である。また、遷移金属酸化物、例えば第４族から第８族金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどである。中でも酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
正孔輸送材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送材料は高分子化合物であっても良い。
なお本発明の一態様の有機化合物も該正孔輸送材料として好適に用いることができる。
これら正孔輸送性の高い材料として、例えば、芳香族アミン化合物としては、Ｎ，Ｎ’－ジ（ｐ－トリル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－ｐ－フェニレンジアミン（略称：ＤＴＤＰＰＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、Ｎ，Ｎ’－ビス｛４－［ビス（３－メチルフェニル）アミノ］フェニル｝－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－（１，１’－ビフェニル）－４，４’－ジアミン（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５－トリス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、３－［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＤＰＡ２）、３，６－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－（１－ナフチル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＴＰＮ２）、３－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６－ビス［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３－［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）アミノ］－９－フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、他に、４，４’－ジ（Ｎ－カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５－トリス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９－［４－（１０－フェニル－９－アントリル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、１，４－ビス［４－（Ｎ－カルバゾリル）フェニル］－２，３，５，６－テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、芳香族炭化水素としては、例えば、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ジ（１－ナフチル）アントラセン、９，１０－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス（４－フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ－ＢｕＤＢＡ）、９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０－ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２－ｔｅｒｔ－ブチルアントラセン（略称：ｔ－ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０－ビス（４－メチル－１－ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、２－ｔｅｒｔ－ブチル－９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン、９，１０－ビス［２－（１－ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７－テトラメチル－９，１０－ジ（１－ナフチル）アントラセン、２，３，６，７－テトラメチル－９，１０－ジ（２－ナフチル）アントラセン、９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ジフェニル－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス（２－フェニルフェニル）－９，９’－ビアントリル、１０，１０’－ビス［（２，３，４，５，６－ペンタフェニル）フェニル］－９，９’－ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１－テトラ（ｔｅｒｔ－ブチル）ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有し、炭素数１４乃至炭素数４２である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、４，４’－ビス（２，２－ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０－ビス［４－（２，２－ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等が挙げられる。
また、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）やポリ（４－ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ－（４－｛Ｎ’－［４－（４－ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル－Ｎ’－フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’－ビス（４－ブチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ－ＴＰＤ）等の高分子化合物を用いることもできる。
さらに、正孔輸送性の高い材料としては、例えば、４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢまたはα－ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－［１，１’－ビフェニル］－４，４’－ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’，４’’－トリス（カルバゾール－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：１’－ＴＮＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’－ビス［Ｎ－（スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－イル）－Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）、４－フェニル－４’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）、４－フェニル－３’－（９－フェニルフルオレン－９－イル）トリフェニルアミン（略称：ｍＢＰＡＦＬＰ）、Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－Ｎ－｛９，９－ジメチル－２－［Ｎ’－フェニル－Ｎ’－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）アミノ］－９Ｈ－フルオレン－７－イル｝フェニルアミン（略称：ＤＦＬＡＤＦＬ）、Ｎ－（９，９－ジメチル－２－ジフェニルアミノ－９Ｈ－フルオレン－７－イル）ジフェニルアミン（略称：ＤＰＮＦ）、２－［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＤＰＡＳＦ）、４－フェニル－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡ１ＢＰ）、４，４’－ジフェニル－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＢｉ１ＢＰ）、４－（１－ナフチル）－４’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＮＢ）、４，４’－ジ（１－ナフチル）－４’’－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＮＢＢ）、４－フェニルジフェニル－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）アミン（略称：ＰＣＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’－ビス（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニルベンゼン－１，３－ジアミン（略称：ＰＣＡ２Ｂ）、Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’－トリフェニル－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’－トリス（９－フェニルカルバゾール－３－イル）ベンゼン－１，３，５－トリアミン（略称：ＰＣＡ３Ｂ）、Ｎ－（４－ビフェニル）－Ｎ－（９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－アミン（略称：ＰＣＢｉＦ）、Ｎ－（１，１’－ビフェニル－４－イル）－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］－９，９－ジメチル－９Ｈ－フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＢｉＦ）、９，９－ジメチル－Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］フルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＦ）、Ｎ－フェニル－Ｎ－［４－（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）フェニル］スピロ－９，９’－ビフルオレン－２－アミン（略称：ＰＣＢＡＳＦ）、２－［Ｎ－（９－フェニルカルバゾール－３－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＰＣＡＳＦ）、２，７－ビス［Ｎ－（４－ジフェニルアミノフェニル）－Ｎ－フェニルアミノ］－スピロ－９，９’－ビフルオレン（略称：ＤＰＡ２ＳＦ）、Ｎ－［４－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ－（４－フェニル）フェニルアニリン（略称：ＹＧＡ１ＢＰ）、Ｎ，Ｎ’－ビス［４－（カルバゾール－９－イル）フェニル］－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－９，９－ジメチルフルオレン－２，７－ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｆ）などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、３－［４－（１－ナフチル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＮ）、３－［４－（９－フェナントリル）－フェニル］－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰＣＰＰｎ）、３，３’－ビス（９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール）（略称：ＰＣＣＰ）、１，３－ビス（Ｎ－カルバゾリル）ベンゼン（略称：ｍＣＰ）、３，６－ビス（３，５－ジフェニルフェニル）－９－フェニルカルバゾール（略称：ＣｚＴＰ）、３，６－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－９－フェニル－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＰｈＣｚＧＩ）、２，８－ジ（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）－ジベンゾチオフェン（略称：Ｃｚ２ＤＢＴ）、４－｛３－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］フェニル｝ジベンゾフラン（略称：ｍｍＤＢＦＦＬＢｉ－ＩＩ）、４，４’，４’’－（ベンゼン－１，３，５－トリイル）トリ（ジベンゾフラン）（略称：ＤＢＦ３Ｐ－ＩＩ）、１，３，５－トリ（ジベンゾチオフェン－４－イル）－ベンゼン（略称：ＤＢＴ３Ｐ－ＩＩ）、２，８－ジフェニル－４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＩＩ）、４－［４－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－６－フェニルジベンゾチオフェン（略称：ＤＢＴＦＬＰ－ＩＶ）、４－［３－（トリフェニレン－２－イル）フェニル］ジベンゾチオフェン（略称：ｍＤＢＴＰＴｐ－ＩＩ）等のアミン化合物、カルバゾール化合物、チオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、芳香族アミン骨格の少なくとも一を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
≪正孔輸送層≫
正孔輸送層１１２は正孔輸送材料を含む層であり、正孔注入層１１１の材料として例示した正孔輸送材料を使用することができる。正孔輸送層１１２は正孔注入層１１１に注入された正孔を発光層１３０へ輸送する機能を有するため、正孔注入層１１１のＨＯＭＯ準位と同じ、あるいは近いＨＯＭＯ準位を有することが好ましい。
また、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、本発明の一態様である有機化合物も好適に用いることができる。
≪電子輸送層≫
電子輸送層１１８は、電子注入層１１９を経て一対の電極の他方（電極１０１または電極１０２）から注入された電子を発光層１３０へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。電子を受け取りやすい化合物（電子輸送性を有する材料）としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。具体的には、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体などが挙げられる。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層１１８は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
具体的には、例えば、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）（４－フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８－キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス［２－（２－ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２－（２－ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などのオキサゾール系、またはチアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２－（４－ビフェニリル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、９－［４－（５－フェニル－１，３，４－オキサジアゾール－２－イル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣＯ１１）、３－（４－ビフェニリル）－４－フェニル－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、９－［４－（４，５－ジフェニル－４Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－イル）フェニル］－９Ｈ－カルバゾール（略称：ＣｚＴＡＺ１）、２，２’，２’’－（１，３，５－ベンゼントリイル）トリス（１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］－１－フェニル－１Ｈ－ベンゾイミダゾール（略称：ｍＤＢＴＢＩｍ－ＩＩ）、バソフェナントロリン（略称：Ｂｐｈｅｎ）、２，９－ビス（ナフタレン－２－イル）－４，７－ジフェニル－１，１０－フェナントロリン（略称：ＮＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、２－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（ジベンゾチオフェン－４－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＤＢＴＢＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３’－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）ビフェニル－３－イル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＢＰＤＢｑ）、２－［４－（３，６－ジフェニル－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ＣｚＰＤＢｑ－ＩＩＩ）、７－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：７ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、及び、６－［３－（ジベンゾチオフェン－４－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：６ｍＤＢＴＰＤＢｑ－ＩＩ）、２－［３－（３，９’－ビ－９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ジベンゾ［ｆ，ｈ］キノキサリン（略称：２ｍＣｚＣｚＰＤＢｑ）、４，６－ビス［３－（フェナントレン－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＰｎＰ２Ｐｍ）、４，６－ビス［３－（４－ジベンゾチエニル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＤＢＴＰ２Ｐｍ－ＩＩ）、４，６－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリミジン（略称：４，６ｍＣｚＰ２Ｐｍ）などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、２－｛４－［３－（Ｎ－フェニル－９Ｈ－カルバゾール－３－イル）－９Ｈ－カルバゾール－９－イル］フェニル｝－４，６－ジフェニル－１，３，５－トリアジン（略称：ＰＣＣｚＰＴｚｎ）などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、３，５－ビス［３－（９Ｈ－カルバゾール－９－イル）フェニル］ピリジン（略称：３５ＤＣｚＰＰｙ）、１，３，５－トリ［３－（３－ピリジル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴｍＰｙＰＢ）などのピリジン骨格を有する複素環化合物、４，４’－ビス（５－メチルベンゾオキサゾール－２－イル）スチルベン（略称：ＢｚＯｓ）などの複素芳香族化合物も用いることができる。上述した複素環化合物の中でも、トリアジン骨格、ジアジン（ピリミジン、ピラジン、ピリダジン）骨格、及びピリジン骨格の少なくとも一を有する複素環化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。また、ポリ（２，５－ピリジンジイル）（略称：ＰＰｙ）、ポリ［（９，９－ジヘキシルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（ピリジン－３，５－ジイル）］（略称：ＰＦ－Ｐｙ）、ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレン－２，７－ジイル）－ｃｏ－（２，２’－ビピリジン－６，６’－ジイル）］（略称：ＰＦ－ＢＰｙ）のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層１１８は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、電子輸送層１１８と発光層１３０との間にキャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であり、キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、電子が発光層を通り抜けてしまうことにより発生する問題（例えば素子寿命の低下）の抑制に大きな効果を発揮する。
また、ｎ型の化合物半導体を用いても良く、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化錫、酸化タングステン、酸化タンタル、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、ケイ酸ジルコニウムのような酸化物、窒化ケイ素のような窒化物、硫化カドミウム、セレン化亜鉛及び硫化亜鉛等も用いることができる。
≪電子注入層≫
電子注入層１１９は電極１０２からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第１族金属、第２族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層１１９にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層１１９に、電子輸送層１１８で用いることが出来る物質を用いても良い。
また、電子注入層１１８に、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層１１８を構成する物質（金属錯体や複素芳香族化合物等）を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、ナトリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン（略称：ＴＴＦ）等の有機化合物を用いることもできる。
なお、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いてもよい。
≪量子ドット≫
発光材料としては量子ドットも用いることができる。量子ドットは、数ｎｍサイズの半導体ナノ結晶であり、１×１０３個から１×１０６個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なり、用いる量子ドットのサイズを変更することによって容易に発光波長を調整することができる。
また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な内部量子効率はほぼ１００％であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の２５％を大きく上回り、りん光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機化合物である量子ドットはその本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
量子ドットを構成する材料としては、第１４族元素、第１５族元素、第１６族元素、複数の第１４族元素からなる化合物、第４族から第１４族に属する元素と第１６族元素との化合物、第２族元素と第１６族元素との化合物、第１３族元素と第１５族元素との化合物、第１３族元素と第１７族元素との化合物、第１４族元素と第１５族元素との化合物、第１１族元素と第１７族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどを挙げることができる。
具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、及びこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
量子ドットの構造としては、コア型、コア－シェル型、コア－マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア－シェル型やコア－マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤（又は保護基）としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンｎ－オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンｎ－ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ（ｎ－ヘキシル）アミン、トリ（ｎ－オクチル）アミン、トリ（ｎ－デシル）アミン等の第３級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、３級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるように、そのサイズを適宜調整する。結晶のサイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へシフトする。そのため、量子ドットのサイズを変更させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ（直径）は、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
ところで、有機ＥＬ素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散し、発光材料の濃度消光を抑制することによって発光効率を高めている。ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する材料であることが必要である。特に、青色燐光材料を発光材料に用いる場合においては、それ以上の三重項励起エネルギー準位を有し、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料が必要であり、その開発は困難を極めている。ここで、量子ドットは、ホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア－シェル構造（コア－マルチシェル構造を含む）であることが好ましい。
発光層の発光材料に量子ドットを用いる場合、当該発光層の膜厚は３ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とし、発光層中の量子ドットの含有率は１以上１００以下体積％とする。ただし、量子ドットのみで発光層を形成することが好ましい。なお、当該量子ドットを発光材料としてホスト材料に分散した発光層を形成する場合は、ホスト材料に量子ドットを分散させる、またはホスト材料と量子ドットとを適当な液媒体に溶解または分散させてウェットプロセス（スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット法など）により形成すればよい。燐光性の発光材料を用いた発光層については、上記ウェットプロセスの他、真空蒸着法も好適に利用することができる。
ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の有機溶媒を用いることができる。
≪一対の電極≫
電極１０１及び電極１０２は、発光素子の陽極または陰極としての機能を有する。電極１０１及び電極１０２は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。
電極１０１または電極１０２の一方は、光を反射する機能を有する導電性材料により形成されることが好ましい。該導電性材料としては、アルミニウム（Ａｌ）またはＡｌを含む合金等が挙げられる。Ａｌを含む合金としては、ＡｌとＬ（Ｌは、チタン（Ｔｉ）、ネオジム（Ｎｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、及びランタン（Ｌａ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等が挙げられ、例えばＡｌとＴｉ、またはＡｌとＮｉとＬａを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀（Ａｇ）、またはＡｇとＮ（Ｎは、イットリウム（Ｙ）、Ｎｄ、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、Ａｌ、Ｔｉ、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、Ｎｉ、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、または金（Ａｕ）の一つまたは複数を表す）とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、タングステン、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅、チタンなどの遷移金属を用いることができる。
また、発光層から得られる発光は、電極１０１及び電極１０２の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極１０１及び電極１０２の少なくとも一方は、光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、可視光の透過率が４０％以上１００％以下、好ましくは６０％以上１００％以下であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。
また、電極１０１及び電極１０２は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が２０％以上８０％以下、好ましくは４０％以上７０％以下であり、かつその抵抗率が１×１０－２Ω・ｃｍ以下の導電性材料が挙げられる。例えば、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを１種又は複数種用いて形成することができる。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ、以下ＩＴＯ）、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（略称：ＩＴＳＯ）、酸化インジウム－酸化亜鉛（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、チタンを含有した酸化インジウム－錫酸化物、インジウム－チタン酸化物、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムなどの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度（好ましくは、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ａｇ、またはＡｇとＡｌ、ＡｇとＭｇ、ＡｇとＡｕ、ＡｇとＹｂなどの合金等を用いることができる。
なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する材料は、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料であればよく、例えば上記のようなＩＴＯに代表される酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、または有機物を含む有機導電体を含む。有機物を含む有機導電体としては、例えば、有機化合物と電子供与体（ドナー）とを混合してなる複合材料、有機化合物と電子受容体（アクセプター）とを混合してなる複合材料等が挙げられる。また、グラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。また、当該材料の抵抗率としては、１×１０５Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０４Ω・ｃｍ以下がさらに好ましい。
また、上記の材料の複数を積層することによって電極１０１及び電極１０２の一方または双方を形成してもよい。
また、光取り出し効率を向上させるため、光を透過する機能を有する電極と接して、該電極より屈折率の高い材料を形成してもよい。このような材料としては、可視光を透過する機能を有する材料であればよく、導電性を有する材料であっても有さない材料であってもよい。例えば、上記のような酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、有機物が挙げられる。有機物としては、例えば、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層に例示した材料が挙げられる。また、無機炭素系材料や光が透過する程度の金属薄膜も用いることができ、数ｎｍ以上数十ｎｍ以下の層を複数積層させてもよい。
電極１０１または電極１０２が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい（３．８ｅＶ以下）材料を有することが好ましい。例えば、元素周期表の第１族又は第２族に属する元素（リチウム、ナトリウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等）、これら元素を含む合金（例えば、ＡｇとＭｇ、ＡｌとＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、Ｙｂ等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀を含む合金等を用いることができる。
また、電極１０１または電極１０２を陽極として用いる場合、仕事関数の大きい（４．０ｅＶ以上）材料を用いることが好ましい。
また、電極１０１及び電極１０２は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極１０１及び電極１０２は、各発光層からの所望の光を共振させ、その波長を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。
電極１０１及び電極１０２の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＶＤ法、パルスレーザ堆積法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を適宜用いることができる。
≪基板≫
また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極１０１側から順に積層しても、電極１０２側から順に積層しても良い。
なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる（フレキシブル）基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、からなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子、及び光学素子を保護する機能を有するものであればよい。
例えば、本発明等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板（例えば単結晶基板又はシリコン基板）、ＳＯＩ基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性が劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板（天然繊維（絹、綿、麻）、合成繊維（ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル）若しくは再生繊維（アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル）などを含む）、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を形成し、ＦＥＴと電気的に接続された電極上に発光素子１５０を作製してもよい。これにより、ＦＥＴによって発光素子１５０の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、発光素子に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、発光素子に適用しなくてもよい。
以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態においては、実施の形態３に示す発光素子の構成と異なる構成の発光素子、について、図２を用いて、以下説明を行う。なお、図２において、図１（Ａ）に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
＜発光素子の構成例２＞
図２は、発光素子２５０の断面模式図である。
図２に示す発光素子２５０は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）の間に、複数の発光ユニット（発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８）を有する。複数の発光ユニットのうちいずれか一つの発光ユニットは、図１（Ａ）に示した、ＥＬ層１００と同様な構成を有すると好ましい。つまり、図１（Ａ）で示した発光素子１５０は、１つの発光ユニットを有し、発光素子２５０は、複数の発光ユニットを有すると好ましい。なお、発光素子２５０において、電極１０１が陽極として機能し、電極１０２が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子２５０の構成としては、逆であっても構わない。
また、図２に示す発光素子２５０において、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とが積層されており、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８との間には電荷発生層１１５が設けられる。なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８は、同じ構成でも異なる構成でもよい。例えば、発光ユニット１０８に、ＥＬ層１００と同様な構成を用いると好ましい。
また、発光素子２５０は、発光層１２０と、発光層１７０と、を有する。また、発光ユニット１０６は、発光層１２０の他に、正孔注入層１１１、正孔輸送層１１２、電子輸送層１１３、及び電子注入層１１４を有する。また、発光ユニット１０８は、発光層１７０の他に、正孔注入層１１６、正孔輸送層１１７、電子輸送層１１８、及び電子注入層１１９を有する。
発光素子２５０は発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８が有するいずれかの層に本発明の一態様に係る有機化合物が含まれていればよい。なお、該有機化合物が含まれる層として好ましくは発光層１２０または発光層１７０である。
電荷発生層１１５は、正孔輸送性材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
電荷発生層１１５に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態３に示す正孔注入層１１１に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が１×１０－６ｃｍ２／Ｖｓ以上であるものを適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けない構成であっても良い。あるいは、発光ユニットの陰極側の面が電荷発生層１１５に接している場合は、電荷発生層１１５が該発光ユニットの電子注入層または電子輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには電子注入層または電子輸送層を設けない構成であっても良い。
なお、電荷発生層１１５は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
なお、発光ユニット１０６と発光ユニット１０８とに挟まれる電荷発生層１１５は、電極１０１と電極１０２とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図２において、電極１０１の電位の方が電極１０２の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層１１５は、発光ユニット１０６に電子を注入し、発光ユニット１０８に正孔を注入する。
なお、電荷発生層１１５は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性（具体的には、電荷発生層１１５に対する可視光の透過率が４０％以上）を有することが好ましい。また、電荷発生層１１５は、一対の電極（電極１０１及び電極１０２）よりも低い導電率であっても機能する。
上述した材料を用いて電荷発生層１１５を形成することにより、発光層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
また、図２においては、２つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子２５０に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
なお、上記各構成において、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８に用いるゲスト材料が呈する発光色としては、互いに同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８が互いに同じ色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット１０６及び発光ユニット１０８が互いに異なる色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子２５０は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。この場合、発光層１２０及び発光層１７０のいずれか一方もしくは双方、に発光波長の異なる複数の発光材料を用いることによって、発光素子２５０が呈する発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層１２０及び発光層１７０の光を互いに補色の関係とすることによって白色発光を得ることができる。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光になるようゲスト材料を選択することが好適である。
また、３つ以上の発光ユニットを積層した発光素子の場合、それぞれの発光ユニットに用いるゲスト材料が呈する発光色は、互いに同じであっても異なっていてもよい。同色の発光を呈する発光ユニットを複数有する場合、この複数の発光ユニットが呈する発光色は、その他の色と比較して、少ない電流値で高い発光輝度を得ることができる。このような構成は、発光色の調整に好適に用いることができる。特に、発光効率が異なり且つ、異なる発光色を呈するゲスト材料を用いる場合に好適である。例えば、３層の発光ユニットを有する場合、同色の蛍光材料を有する発光ユニットを２層、該蛍光材料とは異なる発光色を呈するりん光材料を有する発光ユニットを１層とすることで、蛍光発光とりん光発光の発光強度を調整することができる。すなわち、発光ユニットの数によって発光色の強度を調整可能である。
このような蛍光発光ユニットを２層、りん光発光ユニットを１層有する発光素子の場合、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層及び黄色りん光材料を含む発光ユニットを１層含有する発光素子、青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層及び、赤りん光材料及び緑りん光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、または青色蛍光材料を含む発光ユニットを２層及び赤りん光材料、黄色りん光材料及び緑りん光材料を含む発光層ユニットを１層有する発光素子、であると効率良く白色発光が得られるため好ましい。
また、発光層１２０または発光層１７０の少なくとも一つを層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。すなわち、発光層１２０、または発光層１７０の少なくとも一つが２層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第１の発光層と第２の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層とする場合、第１の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する材料を用い、第２の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する材料を用いる構成などがある。この場合、第１の発光層と第２の発光層とが有する発光材料は、同じ材料あっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。互いに異なる色の発光を呈する機能を有する複数の発光材料を有する構成により、三原色や、４色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。
また、発光ユニット１０８の発光層がりん光性化合物を有すると好適である。なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、本発明の一態様に係る有機化合物を適用することによって、発光効率、信頼性が良好な発光素子を提供することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態５）
本実施の形態では実施の形態３及び実施の形態４で説明した発光素子を用いた発光装置について、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて説明する。
図３（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）をＡ－ＢおよびＣ－Ｄで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部（ソース側駆動回路）６０１、画素部６０２、駆動回路部（ゲート側駆動回路）６０３を含んでいる。また、６０４は封止基板、６２５は乾燥材、６０５はシール材であり、シール材６０５で囲まれた内側は、空間６０７になっている。
なお、引き回し配線６０８はソース側駆動回路６０１及びゲート側駆動回路６０３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６０９からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｉｎｇ Ｂｏａｒｄ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態を含むものとする。
次に、上記発光装置の断面構造について図３（Ｂ）を用いて説明する。素子基板６１０上に駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路６０１と画素部６０２中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路６０１はｎチャネル型ＴＦＴ６２３とｐチャネル型ＴＦＴ６２４とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路は種々のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路、ＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく、外部に形成することもできる。
また、画素部６０２はスイッチング用ＴＦＴ６１１と電流制御用ＴＦＴ６１２とそのドレインに電気的に接続された第１の電極６１３とを含む画素により形成される。なお、第１の電極６１３の端部を覆うように絶縁物６１４が形成されている。絶縁物６１４は、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、絶縁物６１４上に形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物６１４の上端部または下端部に曲率を有する面が形成されるようにする。例えば、絶縁物６１４の材料として感光性アクリルを用いた場合、絶縁物６１４の上端部のみに曲面をもたせることが好ましい。該曲面の曲率半径は０．２μｍ以上０．３μｍ以下が好ましい。また、絶縁物６１４として、ネガ型、ポジ型、いずれの感光材料も使用することができる。
第１の電極６１３上には、ＥＬ層６１６、および第２の電極６１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極６１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、ＥＬ層６１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。ＥＬ層６１６を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物（オリゴマー、デンドリマーを含む）であっても良い。
さらに、ＥＬ層６１６上に形成され、陰極として機能する第２の電極６１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ等）を用いることが好ましい。なお、ＥＬ層６１６で生じた光が第２の電極６１７を透過させる場合には、第２の電極６１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ、２ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのが良い。
なお、第１の電極６１３、ＥＬ層６１６、第２の電極６１７により、発光素子６１８が形成されている。発光素子６１８は実施の形態３及び実施の形態４の構成を有する発光素子であると好ましい。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態３及び実施の形態４で説明した構成を有する発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材６０５で封止基板６０４を素子基板６１０と貼り合わせることにより、素子基板６１０、封止基板６０４、およびシール材６０５で囲まれた空間６０７に発光素子６１８が備えられた構造になっている。なお、空間６０７には、充填材が充填されており、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、樹脂若しくは乾燥材又はその両方で充填される場合もある。
なお、シール材６０５にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態３及び実施の形態４で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
＜発光装置の構成例１＞
図４には表示装置の一例として、白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層（カラーフィルタ）を形成した発光装置の例を示す。
図４（Ａ）には基板１００１、下地絶縁膜１００２、ゲート絶縁膜１００３、ゲート電極１００６、１００７、１００８、第１の層間絶縁膜１０２０、第２の層間絶縁膜１０２１、周辺部１０４２、画素部１０４０、駆動回路部１０４１、発光素子の第１の電極１０２４Ｗ、１０２４Ｒ、１０２４Ｇ、１０２４Ｂ、隔壁１０２５、ＥＬ層１０２８、発光素子の第２の電極１０２９、封止基板１０３１、シール材１０３２などが図示されている。
また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）には着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を透明な基材１０３３に設けている。また、黒色層（ブラックマトリックス）１０３５をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材１０３３は、位置合わせし、基板１００１に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層１０３６で覆われている。また、図４（Ａ）においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、４色の画素で映像を表現することができる。
図４（Ｂ）では赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）をゲート絶縁膜１００３と第１の層間絶縁膜１０２０との間に形成する例を示した。図４（Ｂ）に示すように着色層は基板１００１と封止基板１０３１の間に設けられても良い。
また、以上に説明した発光装置では、ＴＦＴが形成されている基板１００１側に光を取り出す構造（ボトムエミッション型）の発光装置としたが、封止基板１０３１側に発光を取り出す構造（トップエミッション型）の発光装置としても良い。
＜発光装置の構成例２＞
トップエミッション型の発光装置の断面図を図５に示す。この場合、基板１００１には光を通さない基板を用いることができる。ＴＦＴと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第３の層間絶縁膜１０３７を電極１０２２を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第３の層間絶縁膜１０３７は第２の層間絶縁膜１０２１と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第１の下部電極１０２５Ｗ、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極１０２５Ｂはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図６のようなトップエミッション型の発光装置である場合、下部電極１０２５Ｗ、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極１０２５Ｂは反射電極とすることが好ましい。なお、第２の電極１０２９は光を反射する機能と、光を透過する機能を有することが好ましい。また、第２の電極１０２９と下部電極１０２５Ｗ、下部電極１０２５Ｒ、下部電極１０２５Ｇ、下部電極１０２５Ｂとの間でマイクロキャビティ構造を適用し特定波長の光を増幅する機能を有することが好ましい。ＥＬ層１０２８の構成は、実施の形態３及び実施の形態４で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図５において、白色の発光が得られるＥＬ層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限られない。
図５のようなトップエミッション構造では着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）を設けた封止基板１０３１で封止を行うことができる。封止基板１０３１には画素と画素との間に位置するように黒色層（ブラックマトリックス）１０３０を設けても良い。着色層（赤色の着色層１０３４Ｒ、緑色の着色層１０３４Ｇ、青色の着色層１０３４Ｂ）や黒色層（ブラックマトリックス）はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板１０３１は透光性を有する基板を用いる。
また、ここでは赤、緑、青、白の４色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の３色でフルカラー表示を行ってもよい。また、赤、緑、青、黄の４色でフルカラー表示を行ってもよい。
以上のようにして、実施の形態３及び実施の形態４で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様は有機ＥＬを用いた発光素子であるため、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、該電子機器に本発明の一態様の有機化合物を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
図６（Ａ）、（Ｂ）に示す携帯情報端末９００は、筐体９０１、筐体９０２、表示部９０３、及びヒンジ部９０５等を有する。
筐体９０１と筐体９０２は、ヒンジ部９０５で連結されている。携帯情報端末９００は、折り畳んだ状態（図６（Ａ））から、図６（Ｂ）に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末９００には、ヒンジ部９０５により連結された筐体９０１と筐体９０２に亘って、フレキシブルな表示部９０３が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９０３に用いることができる。これにより、高信頼性を有する携帯情報端末を作製することができる。
表示部９０３は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末９００を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末９００を展開すると、表示部９０３が大きく湾曲した形態で保持される。例えば、曲率半径１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下に湾曲した部分を含んで、表示部９０３が保持される。表示部９０３の一部は、筐体９０１から筐体９０２にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部９０３は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部９０３は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体９０１と筐体９０２の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体９０１と筐体９０２のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部９０５は、携帯情報端末９００を展開したときに、筐体９０１と筐体９０２との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる（それ以上に開かない）角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましく、代表的には、９０度、１２０度、１３５度、１５０度、または１７５度などとすることができる。これにより、携帯情報端末９００の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部９０５がロック機構を有すると、表示部９０３に無理な力がかかることなく、表示部９０３が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体９０１及び筐体９０２は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体９０１または筐体９０２のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図６（Ｃ）に示す携帯情報端末９１０は、筐体９１１、表示部９１２、操作ボタン９１３、外部接続ポート９１４、スピーカ９１５、マイク９１６、カメラ９１７等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９１２に用いることができる。これにより、高い歩留まりで携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末９１０は、表示部９１２にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部９１２に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン９１３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や、表示部９１２に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末９１０の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末９１０の向き（縦か横か）を判断して、表示部９１２の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部９１２に触れること、操作ボタン９１３の操作、またはマイク９１６を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末９１０は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末９１０は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
図６（Ｄ）に示すカメラ９２０は、筐体９２１、表示部９２２、操作ボタン９２３、シャッターボタン９２４等を有する。またカメラ９２０には、着脱可能なレンズ９２６が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部９２２に用いることができる。これにより、高信頼性を有するカメラを作製することができる。
ここではカメラ９２０を、レンズ９２６を筐体９２１から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ９２６と筐体９２１とが一体となっていてもよい。
カメラ９２０は、シャッターボタン９２４を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部９２２はタッチパネルとしての機能を有し、表示部９２２をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ９２０は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体９２１に組み込まれていてもよい。
図７（Ａ）は腕時計型の携帯情報端末９２００を、図７（Ｂ）は腕時計型の携帯情報端末９２０１を、それぞれ示す斜視図である。
図７（Ａ）に示す携帯情報端末９２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部９００１はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末９２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末９２００は、接続端子９００６を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子９００６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子９００６を介さずに無線給電により行ってもよい。
図７（Ｂ）に示す携帯情報端末９２０１は、図７（Ａ）に示す携帯情報端末と異なり、表示部９００１の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末９２０１の表示部の外形が非矩形状（図７（Ｂ）においては円形状）である。
図７（Ｃ）から（Ｅ）は、折り畳み可能な携帯情報端末９２０２を示す斜視図である。なお、図７（Ｃ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態の斜視図であり、図７（Ｄ）が携帯情報端末９２０２を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図７（Ｅ）が携帯情報端末９２０２を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末９２０２は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末９２０２が有する表示部９００１は、ヒンジ９０５５によって連結された３つの筐体９０００に支持されている。ヒンジ９０５５を介して２つの筐体９０００間を屈曲させることにより、携帯情報端末９２０２を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末９２０２は、曲率半径１ｍｍ以上１５０ｍｍ以下で曲げることができる。
図８（Ａ）は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット５１００は、上面に配置されたディスプレイ５１０１、側面に配置された複数のカメラ５１０２、ブラシ５１０３、操作ボタン５１０４を有する。また図示されていないが、掃除ロボット５１００の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット５１００は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット５１００は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット５１００は自走し、ゴミ５１２０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット５１００はカメラ５１０２が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ５１０３に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ５１０３の回転を止めることができる。
ディスプレイ５１０１には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット５１００が走行した経路をディスプレイ５１０１に表示させてもよい。また、ディスプレイ５１０１をタッチパネルとし、操作ボタン５１０４をディスプレイ５１０１に設けてもよい。
掃除ロボット５１００は、スマートフォンなどの携帯電子機器５１４０と通信することができる。カメラ５１０２が撮影した画像は、携帯電子機器５１４０に表示させることができる。そのため、掃除ロボット５１００の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ５１０１の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ５１０１に用いることができる。
図８（Ｂ）に示すロボット２１００は、演算装置２１１０、照度センサ２１０１、マイクロフォン２１０２、上部カメラ２１０３、スピーカ２１０４、ディスプレイ２１０５、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７、移動機構２１０８を備える。
マイクロフォン２１０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ２１０４は、音声を発する機能を有する。ロボット２１００は、マイクロフォン２１０２およびスピーカ２１０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ２１０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット２１００は、使用者の望みの情報をディスプレイ２１０５に表示することが可能である。ディスプレイ２１０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ２１０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット２１００の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ２１０３および下部カメラ２１０６は、ロボット２１００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ２１０７は、移動機構２１０８を用いてロボット２１００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット２１００は、上部カメラ２１０３、下部カメラ２１０６および障害物センサ２１０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ２１０５に用いることができる。
図８（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。
ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体５０００、表示部５００１、スピーカ５００３、ＬＥＤランプ５００４、操作キー５００５（電源スイッチ、又は操作スイッチを含む）、接続端子５００６、センサ５００７（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン５００８、第２の表示部５００２、支持部５０１２、イヤホン５０１３等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部５００１および第２の表示部５００２に用いることができる。
また、図９（Ａ）、（Ｂ）に、折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末５１５０は筐体５１５１、表示領域５１５２および屈曲部５１５３を有している。図９（Ａ）に展開した状態の携帯情報端末５１５０を示す。図９（Ｂ）に折りたたんだ状態の携帯情報端末５１５０を示す。携帯情報端末５１５０は、大きな表示領域５１５２を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域５１５２は屈曲部５１５３により半分に折りたたむことができる。屈曲部５１５３は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びて、屈曲部５１５３は２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域５１５２は、タッチセンサ（入力装置）を搭載したタッチパネル（入出力装置）であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域５１５２に用いることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置に適用する一例について、図１０及び図１１を用いて説明する。本発明の一態様である発光素子を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い照明装置を作製できる。
本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様の発光素子を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
図１０（Ａ）は、多機能端末３５００の一方の面の斜視図を示し、図１０（Ｂ）は、多機能端末３５００の他方の面の斜視図を示している。多機能端末３５００は、筐体３５０２に表示部３５０４、カメラ３５０６、照明３５０８等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明３５０８に用いることができる。
照明３５０８は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、ＬＥＤに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明３５０８とカメラ３５０６とを組み合わせて用いる場合、照明３５０８を点灯または点滅させて、カメラ３５０６により撮像することができる。照明３５０８としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す多機能端末３５００は、図７（Ａ）から図７（Ｃ）に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
また、筐体３５０２の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末３５００の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、多機能端末３５００の向き（縦か横か）を判断して、表示部３５０４の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
表示部３５０４は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部３５０４に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部３５０４に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。なお、表示部３５０４に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
図１０（Ｃ）は、防犯用のライト３６００の斜視図を示している。ライト３６００は、筐体３６０２の外側に照明３６０８を有し、筐体３６０２には、スピーカ３６１０等が組み込まれている。本発明の一態様の発光素子を照明３６０８に用いることができる。
ライト３６００としては、例えば、照明３６０８を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体３６０２の内部には、ライト３６００からの発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、１回または間欠的に複数回、発光が可能なような回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能なような回路としてもよい。また、照明３６０８の発光と同時に、スピーカ３６１０から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
ライト３６００としては、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト３６００にデジタルスチルカメラ等のカメラ、撮影機能を有する機能を備えてもよい。
図１１は、発光素子を室内の照明装置８５０１として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置８５０２を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置８５０３を備えても良い。また、照明装置８５０１、８５０２、８５０３に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置８５０４とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、５，９－ビス［Ｎ－フェニル－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１００））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．５ｇ（３．０ｍｍｏｌ）、４－フェニルジフェニルアミンを２．２ｇ（９．０ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．７ｇ（１８ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン３０ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を１７ｍｇ（３０μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１２０℃で７時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝７：３）で精製し、得られたフラクションを濃縮することで、固体を得た。得られた固体をトルエン／エタノールで再沈殿し、黄色固体を１．８ｇ、収率７４％で得た。本合成スキームを下記（Ａ－１）に示す。
Figure 2022183155000034
得られた固体１．５ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力２．２×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３２０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．７０ｇ、回収率４５％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．９７（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．０３－７．１０（ｍ，８Ｈ），７．２３－７．３１（ｍ，６Ｈ），７．３８－７．４３（ｍ，６Ｈ），７．５０－７．６６（ｍ，１５Ｈ），７．７９（ｄ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），８．１５（ｄｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，Ｊ２＝１．５Ｈｚ，２Ｈ），９．２２（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す。なお、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）における６．０ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図１３に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図１４に示す。固体薄膜は石英基板上に真空蒸着法にて作製した。トルエン溶液の吸収スペクトルは、紫外可視分光光度計（（株）日本分光製 Ｖ５５０型）を用いて測定し、トルエンのみを石英セルに入れて測定したスペクトルを差し引いて示した。また、薄膜の吸収スペクトルは、分光光度計（（株）日立ハイテクノロジーズ製 分光光度計Ｕ４１００）を用いた。また、薄膜の発光スペクトルの測定には、蛍光光度計（（株）浜松ホトニクス製 ＦＳ９２０）を用いた。溶液の発光スペクトルの測定と量子収率は絶対ＰＬ量子収率測定装置（（株）浜松ホトニクス製 Ｑｕａｎｔａｕｒｕｓ－ＱＹ）を用いた。
図１３より、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は４１９ｎｍ、３２４ｎｍ、３１４ｎｍ、２８３ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４６０ｎｍ付近（励起波長４００ｎｍ）であった。また、図１４より、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、４１９ｎｍ、３３１ｎｍ、３１３ｎｍおよび２８４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４７３ｎｍおよび４９６ｎｍ付近（励起波長４１０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認した。また、蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は、８１％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣを液体クロマトグラフ質量分析（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，略称：ＬＣ／ＭＳ分析）によって分析した。
ＬＣ／ＭＳ分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｕｌｔｉｍａｔｅ３０００によりＬＣ（液体クロマトグラフィー）分離を行い、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製Ｑ ＥｘａｃｔｉｖｅによりＭＳ分析（質量分析）を行った。
ＬＣ分離は、任意のカラムを用いてカラム温度は４０℃とし、送液条件は溶媒を適宜選択し、サンプルは任意の濃度の５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣを有機溶媒に溶かして調整し、注入量は５．０μＬとした。
Ｔａｒｇｅｔｅｄ－ＭＳ２法により、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣ由来のイオンであるｍ／ｚ＝８２９．３５のＭＳ２測定を行なった。Ｔａｒｇｅｔｅｄ－ＭＳ２の設定は、ターゲットイオンの質量範囲をｍ／ｚ＝８２９．３５±２．０（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ＝４）とし、検出はポジティブモードで行った。コリジョンセル内でターゲットイオンを加速するエネルギーＮＣＥ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ）を５０として測定した。得られたＭＳスペクトルを図１５に示す。
図１５の結果から、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝７５２、６７６、５８４、５０８、４３２、３４１、２４４付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図に示す結果は、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝７５２付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、フェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝６７６付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるビフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、ビフェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝５８４付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける４－フェニルジフェニルアミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、４－フェニルジフェニルアミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝３４１付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける４－フェニルジフェニルアミノ基が２つ離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールおよび４－フェニルジフェニルアミノ基２つを含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－メチルフェニル）－Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール－５，９－ジアミン（略称：５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１０１））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．１ｇ（２．１ｍｍｏｌ）、Ｎ－（３－メチルフェニル）－３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニルアミンを２．７ｇ（６．３ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．２ｇ（１３ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン２５ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を２４ｍｇ（４２μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で１３時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝１：１）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体をトルエン／エタノールで再結晶し、黄色固体を１．７ｇ、収率６８％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－２）に示す。
Figure 2022183155000035
得られた固体１．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力１．５×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３５０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．６０ｇ、回収率５８％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝２．１５（ｓ，６Ｈ），６．５４（ｄｄ，Ｊ１＝６．６Ｈｚ，Ｊ１＝０．９Ｈｚ，２Ｈ），６．７１（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，４Ｈ），６．７９－６．８３（ｍ，４Ｈ），６．８９－６．９６（ｍ，６Ｈ），７．０２－７．１６（ｍ，１８Ｈ），７．２２（ｓ，２Ｈ），７．２５－７．３２（ｍ，４Ｈ），７．４２－７．６１（ｍ，７Ｈ），７．７７－７．８５（ｍ，６Ｈ），８．０２（ｄｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，Ｊ２＝１．２Ｈｚ，２Ｈ），９．１９（ｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す。なお、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）における６．０ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図１７に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図１８に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図１７より、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は４１７ｎｍ、３０８ｎｍ、２９７ｎｍ、２８４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４５８ｎｍ付近（励起波長４２０ｎｍ）であった。また、図１８より、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、４１７ｎｍ、３０８ｎｍおよび２７８ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４７０ｎｍ、４９４ｎｍおよび５３５ｎｍ付近（励起波長４１０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認し、発光物質や可視領域の蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は７９％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。分析方法は実施例１と同様に行った。得られたＭＳスペクトルを図１９に示す。
図１９の結果から、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝９４５、８６８、７６４、６８６、５２２、４４６、２４１付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図に示す結果は、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝９４５付近のプロダクトイオンは、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける９－フェニル－９Ｈ－フルオレニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、９－フェニル－９Ｈ－フルオレニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝８６８付近のプロダクトイオンは、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝７６４付近のプロダクトイオンは、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－３－メチルフェニル）－Ｎ－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］アミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－３－メチルフェニル）－Ｎ－［３－（９－フェニル－９Ｈ－フルオレン－９－イル）フェニル］アミノ基を含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、Ｎ，Ｎ’－ビス（６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール－５，９－ジアミン（略称：５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１０２））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．１ｇ（２．３ｍｍｏｌ）、Ｎ－（６－フェニルベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）フェニルアミンを２．２ｇ（５．６ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．３ｇ（１４ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン２５ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を２６ｍｇ（４５μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で７時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝２：１、次いでヘキサン：トルエン＝３：２）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体を酢酸エチル／エタノールで再結晶し、黄色固体を２．２ｇ、収率８６％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－３）に示す。
Figure 2022183155000036
得られた固体１．２ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力８．６×１０－３Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３７５℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．５５ｇ、回収率４７％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．９６（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，４Ｈ），７．０２－７．１２（ｍ，８Ｈ），７．２１（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．２８－７．４４（ｍ，１９Ｈ），７．６４（ｔ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），７．７３－７．８２（ｍ，４Ｈ），８．１２（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，２Ｈ），８．２１（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），８．２８（ｓ，２Ｈ），８．３６（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），８．７８（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），９．２２（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示す。なお、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）における６．５ｐｐｍから９．０ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図２１に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図２２に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図２１より、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は４１４ｎｍ、２８４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４５１ｎｍ、４７７ｎｍ付近（励起波長３６０ｎｍ）であった。また、図２２より、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、４１６ｎｍ、３４６ｎｍ、３２５ｎｍおよび２６２ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４６６ｎｍおよび４９４ｎｍ付近（励起波長４００ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認し、発光物質や可視領域の蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は８７％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。分析方法は実施例１と同様に行った。得られたＭＳスペクトルを図２３に示す。
図２３の結果から、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝８１６、７２６、６４９、５７２、４３３，３４１付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図に示す結果は、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝８１６付近のプロダクトイオンは、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣが、６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝７２６付近のプロダクトイオンは、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－（６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－（６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝３４１付近のプロダクトイオンは、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－（６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基が２つ離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢｎｆＡ２ＰｃｇＤＢＣが、７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールおよびＮ－（６－フェニル－ベンゾ［ｂ］ナフト［１，２－ｄ］フラン－８－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基を２つ含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、Ｎ，Ｎ’－ジ（ジベンゾフラン－４－イル）－Ｎ，Ｎ’－ジフェニル－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール－５，９－ジアミン（略称：５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩ）（構造式（１０３））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．５ｇ（２．９ｍｍｏｌ）、４－アニリノジベンゾフランを２．４ｇ（９．３ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．７ｇ（１７ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン３０ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を３３ｍｇ（５８．２μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で８時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝２：１、次いでヘキサン：トルエン＝３：２）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体をトルエン／酢酸エチルで再結晶した。淡黄色固体を１．５ｇ、収率６０％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－４）に示す。
Figure 2022183155000037
得られた固体１．３ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力９．８×１０－３Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３１０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．７５ｇ、回収率５９％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．７２（ｄ，Ｊ１＝７．５Ｈｚ，４Ｈ），６．８９（ｔ，Ｊ１＝７．５Ｈｚ，２Ｈ），７．１４－７．１９（ｍ，６Ｈ），７．２８（ｔ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），７．３８－７．５１（ｍ，１５Ｈ），７．７７（ｔ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，２Ｈ），７．９３（ｄｄ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，Ｊ２＝０．９０Ｈｚ，２Ｈ），８．１６（ｄｄ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，Ｊ２＝１．２Ｈｚ，２Ｈ），８．２４（ｄｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，Ｊ２＝１．２Ｈｚ，２Ｈ），９．２０（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す。なお、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）における６．５ｐｐｍから８．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが得られたことが分かった。
＜５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩの特性＞
次に、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図２５に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図２６に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図２５より、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩのトルエン溶液は４０９ｎｍ、３４２ｎｍ、２８５ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４４９ｎｍ付近（励起波長４００ｎｍ）であった。また、図２６より、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩの薄膜は、４１０ｎｍ、３４６ｎｍ、３１４ｎｍ、２８５ｎｍおよび２４８ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４６４ｎｍおよび４８３ｎｍ付近（励起波長４１０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが青色に発光することを確認した。また、蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は８６％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。分析方法は実施例１と同様に行った。得られたＭＳスペクトルを図２７に示す。
図２７の結果から、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩは、主としてｍ／ｚ＝７８１、６９１、６００、５２３、４３３、２７０付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図に示す結果は、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝７８１付近のプロダクトイオンは、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩにおけるフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが、フェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝６９１付近のプロダクトイオンは、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩにおけるジベンゾフラニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが、ジベンゾフラニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝６００付近のプロダクトイオンは、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩにおけるＮ－（ジベンゾフラン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが、Ｎ－（ジベンゾフラン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝２７０付近のプロダクトイオンは、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩにおける５－［Ｎ－（ジベンゾフラン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾリル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＦｒＡ２ＰｃｇＤＢＣ－ＩＩが、５－［Ｎ－（ジベンゾフラン－４－イル）－Ｎ－フェニルアミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾリル基を含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、５，９－ビス［Ｎ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１０４））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．４ｇ（２．８ｍｍｏｌ）、Ｎ－（２，６－ジメチルフェニル）－４－ジフェニルアミンを１．９ｇ（７．１ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．６ｇ（１７ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン３０ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を３２ｍｇ（５６μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で７．５時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝２：１、次いでヘキサン：トルエン＝３：２）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体をトルエン／酢酸エチルで再結晶し、黄色固体を１．０ｇ、収率４０％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－５）に示す。
Figure 2022183155000038
得られた固体１．０ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力２．３×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３１０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．８０ｇ、回収率７９％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝２．００（ｓ，１２Ｈ），６．５９（ｄ，Ｊ１＝９．０Ｈｚ，４Ｈ），７．０３（ｓ，２Ｈ），７．１３（ｓ，６Ｈ），７．２７（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．３７－７．５３（ｍ，１５Ｈ），７．６０（ｄ，Ｊ１＝６．９Ｈｚ，４Ｈ），７．７３（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），８．１１（ｄｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，Ｊ２＝０．９Ｈｚ，２Ｈ），９．１９（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に示す。なお、図２８（Ｂ）は図２８（Ａ）における６．５ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図２９に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図３０に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図２９より、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は４３３ｎｍ、４１５ｎｍ、３１０ｎｍ、２８２ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４５８ｎｍ、４８７ｎｍ付近（励起波長４３０ｎｍ）であった。また、図３０より、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、４３７ｎｍ、４１８ｎｍ、３９０ｎｍ、３１０ｎｍおよび２７６ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４７３ｎｍおよび４９７ｎｍ付近（励起波長４１０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認し、発光物質や可視領域の蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は８５％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。分析方法は実施例１と同様に行った。得られたＭＳスペクトルを図３１に示す。
図３１の結果から、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝７８０、６１４、５３７、５０９、４５９、３４３、２７０、１９４付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図に示す結果は、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝７８０付近のプロダクトイオンは、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおける２，５－ジメチルフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、２，５－ジメチルフェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝６１４付近のプロダクトイオンは、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝５３７付近のプロダクトイオンは、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基とフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基とフェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝３４３付近のプロダクトイオンは、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基が２つ離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ｏＤＭｅＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－（２，５－ジメチルフェニル）－Ｎ－（４－ビフェニル）アミノ基２つと７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、５，９－ビス［ジ（４－ビフェニル）アミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１０５））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５，９－ジブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを１．３ｇ（２．６ｍｍｏｌ）、ビス（４－ビフェニリル）アミンを２．１ｇ（６．４ｍｍｏｌ）、ナトリウムｔｅｒｔ－ブトキシドを１．５ｇ（１５ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン２６ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を２９ｍｇ（５１μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で１５時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝２：１、次いでヘキサン：トルエン＝３：２）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体をトルエン／エタノールで再沈殿し、黄色固体を２．２ｇ、収率９０％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－６）に示す。
Figure 2022183155000039
得られた固体１．１ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力２．２×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３１０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．５１ｇ、回収率４５％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ δ（ＣＤＣｌ３）：１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝７．１４（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，８Ｈ），７．２７－７．３２（ｍ，４Ｈ），７．３９－７．６３（ｍ，３１Ｈ），７．６９（ｄ，Ｊ１＝６．６Ｈｚ，２Ｈ），７．８２（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），８．１８（ｄ，Ｊ１＝９．３Ｈｚ，２Ｈ），９．２５（ｄ，Ｊ１＝８．１Ｈｚ，２Ｈ）
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図３２（Ａ）及び図３２（Ｂ）に示す。なお、図３２（Ｂ）は図３２（Ａ）における７．０ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図３３に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図３４に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図３３より、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は４２３ｎｍ、３４２ｎｍ、３１４ｎｍ、２８７ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４６５ｎｍ付近（励起波長４００ｎｍ）であった。また、図３４より、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、４２３ｎｍ、３４４ｎｍ、３１３ｎｍ、２９０ｎｍおよび２４６ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４８２ｎｍ、５１４ｎｍおよび５４８ｎｍ付近（励起波長４１０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認した。また、蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は７５％と良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。分析方法は実施例１と同様に行った。得られたＭＳスペクトルを図３５に示す。
図３５の結果から、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝８２９、６６２、５０９、４３２、３２０付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図３５に示す結果は、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝８２９付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるビフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣが、ビフェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝６６２付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるジ（４－ビフェニル）アミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣが、ジ（４－ビフェニル）アミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝３２０付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣにおけるジ（４－ビフェニル）アミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＢＡ２ＰｃｇＤＢＣが、ジ（４－ビフェニル）アミノ］－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール基を含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様である、一般式（Ｇ０）で表される化合物の一つである、５，９－ビス｛４‐［Ｎ－（４－ビフェニル）―Ｎ－フェニルアミノ］フェニル｝－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール（略称：５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣ）（構造式（１６８））の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
＜ステップ１：５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに１．３ｇ（２．６ｍｍｏｌ）の５，９－ジブロモ－７－フェニルジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールと、２．３ｇ（６．４ｍｍｏｌ）の４’－フェニルトリフェニルアミン－４－ボロン酸、６８ｍｇ（０．２３ｍｍｏｌ）のトリス（２－メチルフェニル）ホスフィン、１．８ｇ（１３ｍｍｏｌ）の炭酸カリウムを入れた。この混合物に、１５ｍＬのトルエンと、５ｍＬのエタノールと、５ｍＬの水を加えた。この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。脱気を行った混合物に１０ｍｇ（４５μｍｏｌ）の酢酸パラジウム（ＩＩ）を加え、窒素気流下、９０℃で１２．５時間攪拌した。撹拌後、得られた反応混合物に水、エタノールを加え、超音波を照射後、ろ過し、固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝２：１、次いでヘキサン：トルエン＝１：１）で精製し、フラクションを濃縮することで固体を得た。得られた固体をトルエンで再結晶し、黄色固体を２．１ｇ、収率８６％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ａ－７）に示す。
Figure 2022183155000040
得られた黄色固体１．１ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力２．４×１０－２Ｐａ、アルゴン流量０ｍＬ／ｍｉｎの条件で、３８０℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を０．８９ｇ、回収率８２％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ－ＮＭＲ：１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤ２Ｃｌ２，３００ＭＨｚ）：δ＝７．０９（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．２１－７．７６（ｍ，４５Ｈ），８．２０（ｄ，Ｊ１＝６．９Ｈｚ，２Ｈ），９．３２（ｄ，Ｊ１＝９．０Ｈｚ，２Ｈ）．
また、得られた黄色固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図４７（Ａ）及び図４７（Ｂ）に示す。なお、図４７（Ｂ）は図４７（Ａ）における６．５ｐｐｍから９．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から黄色固体は目的物である、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣであることが分かった。
＜５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣの特性＞
次に、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図４８に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図４９に示す。測定は実施例１と同様に行った。
図４８より、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣのトルエン溶液は３９１ｎｍ、３２４ｎｍ、２９１ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４５３ｎｍ付近（励起波長３９７ｎｍ）であった。また、図４９より、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣの薄膜は、３９４ｎｍ、３２２ｎｍ、２９４ｎｍ付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは４６５ｎｍ付近（励起波長３９０ｎｍ）に見られた。この結果から、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣが青色に発光することを確認し、発光物質や可視領域の蛍光発光物質のホストとして利用可能であることがわかった。
また、トルエン溶液での量子収率は９５％と非常に良好であり、発光材料として好適であることがわかった。
この様に本発明の一態様の有機化合物である５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣは、ジベンゾカルバゾール骨格とアミンとの間にアリーレン基を導入することで、アリーレン基を導入していない化合物と比較し、吸収ピーク波長と発光ピーク波長が短波長化することが分かった。。また量子収率も高くなることがわかった。
次に、本実施例で得られた５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣをＬＣ／ＭＳ分析によって分析した。ＬＣ分離は実施例１と同様に行った。Ｔａｒｇｅｔｅｄ－ＭＳ２法により、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣ由来のイオンであるｍ／ｚ＝９８１．４１のＭＳ２測定を行なった。Ｔａｒｇｅｔｅｄ－ＭＳ２の設定は、ターゲットイオンの質量範囲をｍ／ｚ＝９８１．４１±２．０（ｉｓｏｌａｔｉｏｎｗｉｎｄｏｗ＝４）とし、検出はポジティブモードで行った。コリジョンセル内でターゲットイオンを加速するエネルギーＮＣＥを６０として測定した。得られたＭＳスペクトルを図５０に示す。
図５０の結果から、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣは、主としてｍ／ｚ＝９０５、８２９、７３６、６６０、５８４、５０７、４９３、４１７付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。なお、図５０に示す結果は、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣに由来する特徴的な結果を示すものであることから、混合物中に含まれる５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣを同定する上での重要なデータであるといえる。
なお、ｍ／ｚ＝９０５付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣにおけるフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣが、フェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝８２９付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣにおけるビフェニル基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣが、ビフェニル基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝７３６付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－ビフェニル－４－フェニルアミノ基が離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－ビフェニル－４－フェニルアミノ基を含んでいることを示唆するものである。
なお、ｍ／ｚ＝４９３付近のプロダクトイオンは、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣにおけるＮ－ビフェニル－４－ビフェニルアミノ基が２つ離脱した状態のカチオンと推定され、５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣが、Ｎ－ビフェニル－４－フェニルアミノ基を２つ含んでいることを示唆するものである。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む発光素子及び比較発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図１（Ａ）に示す。また、素子構造の詳細を表１及び表２に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure 2022183155000041
Figure 2022183155000042
Figure 2022183155000043
≪発光素子１の作製≫
ガラス基板上に電極１０１として、ＩＴＳＯ膜をスパッタリング法にて厚さが７０ｎｍになるように形成した。なお、電極１０１の電極面積は、４ｍｍ２（２ｍｍ×２ｍｍ）とした。次に基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、２００℃で１時間乾燥させた後、ＵＶオゾン処理を３７０秒行った。その後、１×１０－４Ｐａ程度の真空度に保たれた真空蒸着装置に基板を入れ、１７０℃で３０分間のベークを行った。その後、基板を３０分程度放冷した。
次に、電極１０１上に正孔注入層１１１として、ＰＣＰＰｎと、酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＰＣＰＰｎ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣＰＰｎを厚さが３０ｎｍになるように蒸着した。
次に、発光層１３０として、正孔輸送層１１２上に、ｃｇＤＢＣｚＰＡと５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣとを、重量比（ｃｇＤＢＣｚＰＡ：５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣ）が１：０．０３になるように、且つ厚さが２５ｎｍになるように共蒸着した。なお、発光層１３０において、５，９ＢＰＡ２ＰｃｇＤＢＣは、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層１３０上に、電子輸送層１１８（１）として、ｃｇＤＢＣｚＰＡを厚さが１５ｎｍになるよう蒸着した。次に、電子輸送層１１８（１）上に、電子輸送層１１８（２）として、ＮＢＰｈｅｎを厚さが１０ｎｍになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層１１８上に、電子注入層１１９として、ＬｉＦを厚さが１ｎｍになるように蒸着した。
次に、電子注入層１１９上に、電極１０２として、アルミニウム（Ａｌ）を厚さが２００ｎｍになるように形成した。
次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板（対向基板）を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子１を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が３６５ｎｍの紫外光を６Ｊ／ｃｍ２照射し、８０℃にて１時間熱処理した。以上の工程により発光素子１を得た。
≪発光素子２乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の作製≫
発光素子２乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の作製工程は、先に示した発光素子１と発光層１３０の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子１と同様としたため、詳細な説明は省略する。素子構造の詳細は表１及び表２を参照すれば良い。
なお、本発明の一態様である発光素子１乃至発光素子６及び発光素子９には本発明の一態様である有機化合物である、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が２つ結合した構造を有する有機化合物を用いた。一方、比較発光素子７にはジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が１つ結合した構造を有する有機化合物を用いた。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の特性を測定した。輝度およびＣＩＥ色度の測定には色彩輝度計（トプコン社製、ＢＭ－５Ａ）を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器（浜松ホトニクス社製、ＰＭＡ－１１）を用いた。
発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の電流効率－輝度特性を図３６に示す。また、電流密度－電圧特性を図３７に示す。また、外部量子効率－輝度特性を図３８に示す。なお、各発光素子の測定は室温（２３℃に保たれた雰囲気）で行った。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の素子特性を表３に示す。
Figure 2022183155000044
また、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７に１２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図３９示す。
図３６及び表３で示すように、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７は高い電流効率を示した。特に、本発明の一態様に係る有機化合物を用いた発光素子１乃至発光素子６、発光素子９はいずれも１０ｃｄ／Ａを超える、青色蛍光素子としては非常に高い電流効率を示した。また、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９はいずれも比較発光素子７よりも高い電流効率を示した。よって、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が一つ結合した構造よりも、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が二つ結合した構造の方が発光素子の発光効率が良いことが分かった。
図３８及び表３で示すように、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７は高い外部量子効率を示した。特に、本発明の一態様に係る有機化合物を用いた発光素子１乃至発光素子６及び発光素子９はいずれも９％を超える、蛍光素子としては非常に高い外部量子効率を示した。また、発光素子１乃至発光素子６及び発光素子９はいずれも比較発光素子７よりも高い外部量子効率を示した。よって、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が一つ結合した構造を有する有機化合物よりも、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が二つ結合した構造を有する有機化合物の方が発光素子の発光効率が良いことが分かった。これは、発光素子１乃至発光素子６及び発光素子９で発光材料として用いた、ジアミン化合物である本発明の一態様の有機化合物が、比較発光素子７で用いたモノアミン化合物のそれよりも発光量子収率が高いことが要因の一つと考えられる。
特に、本発明の一態様に係る有機化合物である５，９ｍＭｅｍＦＬＰＡ２ＰｃｇＤＢＣや５，９ＢＰＡＰ２ＰｃｇＤＢＣを発光材料として用いた発光素子は、外部量子効率が１１％以上と非常に高い値を示した。よって、ジベンゾカルバゾール骨格に結合したアリールアミンに置換基としてフルオレニル基を導入する、またはジベンゾカルバゾール骨格とアリールアミン骨格との間にアリーレン基を導入すると、特に外部量子効率が高い発光素子が得られることが分かった。
また本発明の一態様の化合物を発光材料に用いた素子において、Ｓ１が高く（吸収端から導いたバンドギャップが３．３ｅＶ以上）、ＬＵＭＯ準位の低い材料（－２．７ｅＶより大きい）を正孔輸送層に用いた場合、特に高い外部量子効率が得られることが分かった。
なお、一対の電極から注入されたキャリア（正孔及び電子）の再結合によって生成する一重項励起子の生成確率は２５％であるため、外部への光取り出し効率を２５％とした場合、蛍光素子の外部量子効率の理論値は最大で６．２５％となる。発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７においてはいずれも理論限界値よりも高い効率が得られている。この理由は、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７において、一対の電極から注入されたキャリアの再結合によって生成した一重項励起子に由来する発光に加えて、実施の形態３で示したＴＴＡにより三重項励起子の一部が一重項励起子に変換され、蛍光発光に寄与しているためと考えられる。本実施例では例示しないが、過渡蛍光測定を行ったところ、発光素子３乃至発光素子６それぞれから遅延蛍光が観測された。その他の発光素子からも同様に遅延蛍光が観測されると考えられる。従って、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７ではＴＴＡによって理論限界値以上の外部量子効率が得られていることがわかった。
また、図３７及び表３で示すように、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。
また、図３９より発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の発光スペクトルはそれぞれ、４６８ｎｍ、４６２ｎｍ、４５９ｎｍ、４５８ｎｍ、４７１ｎｍ、４７４ｎｍ、４６１ｎｍ、４５６ｎｍ付近にスペクトルピークを有し、半値全幅はそれぞれ、５０ｎｍ、５２ｎｍ、５０ｎｍ、５４ｎｍ、５１ｎｍ、５３ｎｍ、５７ｎｍ、５７ｎｍ程度であったため、発光素子１乃至発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７はそれぞれが有するゲスト材料に由来する良好な青色の発光を示した。また、発光素子２乃至発光素子４は特に色度ｙが低い値を示した。発光素子２乃至発光素子４のゲスト材料として用いた、本発明の一態様の有機化合物には、アミン骨格に嵩高い置換基を有する。そのため、同じ窒素に結合している、他方のアリール基との立体障害が大きくなるため、窒素原子とアリール基間の結合長が長くなり、共役の分布範囲が小さくなる。その結果、発光がより短波長シフトし、色度ｙが低くなったと考えられる。
＜発光素子の信頼性＞
次に、発光素子１乃至発光素子４、発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７の２ｍＡにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図４０に示す。図４０から発光素子１乃至発光素子４、発光素子６、発光素子９及び比較発光素子７は良好な信頼性を有することが分かった。特に発光素子１、発光素子４及び発光素子９はＬＴ９０（輝度１０％減少時間）がいずれも１００時間を超えており、特に良好な信頼性を示すことが分かった。また、図４０より発光素子１乃至発光素子６、発光素子９は比較発光素子７と比較しそれぞれ同等以上の信頼性を有することが分かった。特に発光素子１、発光素子３、発光素子４及び発光素子９は比較発光素子７よりも優れた信頼性を有することが分かった。よって、本発明の一態様に係る有機化合物のアミン骨格が有する置換基に無置換のフェニル基を導入すると信頼性がより良好になることが示唆される。また、比較発光素子７と同等の信頼性を有する発光素子２及び発光素子６はいずれも電流効率が比較発光素子７よりも良好であるため、各素子に同一の値で電流を流した場合、発光素子２及び発光素子６の方が比較発光素子７よりも輝度が高い。同一電流での駆動試験においてより高輝度で光る発光素子２及び発光素子６は比較発光素子７よりも信頼性が良好であると言える。つまり同一輝度で駆動した場合、発光素子２及び発光素子６は比較発光素子７よりも信頼性が良好であると言える。
以上、本発明の一態様の化合物を発光層に用いることで、色純度の高い青色発光を示し、高い発光効率、良好な駆動電圧及び良好な信頼性を示す発光素子を作製することができる。また、本発明の一態様である有機化合物を用いた発光素子は、ジベンゾカルバゾール骨格にアミン骨格が一つ結合した構造を有する有機化合物よりも発光効率が高く、良好な信頼性を有することが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、実施例８とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図１（Ａ）に示す。また、素子構造の詳細を表４に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure 2022183155000045
Figure 2022183155000046
≪発光素子８作製≫
発光素子８の作製工程は、先に示した発光素子１と正孔注入層１１１及び正孔輸送層１１２の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子１と同様としたため、詳細な説明は省略する。素子構造の詳細は表４を参照すれば良い。
＜発光素子８の作製＞
発光素子８の正孔注入層１１１として、電極１０１上にＰＣｚＰＡと、酸化モリブデン（ＶＩ）（ＭｏＯ３）と、を重量比（ＰＣｚＰＡ：ＭｏＯ３）が１：０．５になるように、且つ厚さが１０ｎｍになるように共蒸着した。
次に、正孔注入層１１１上に正孔輸送層１１２として、ＰＣｚＰＡを厚さが３０ｎｍになるように蒸着した。
＜発光素子の特性＞
次に、上記作製した発光素子８の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子８の電流効率－輝度特性を図４１に示す。また、電流密度－電圧特性を図４２に示す。また、外部量子効率－輝度特性を図４３に示す。
また、１０００ｃｄ／ｍ２付近における、発光素子８の素子特性を表５に示す。
Figure 2022183155000047
また、発光素子８に１２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図４４示す。
図４１及び表５で示すように、発光素子８は１０ｃｄ／Ａを超える、青色蛍光素子としては非常に高い電流効率を示した。また、図４３に示すように、外部量子効率の最大値は８．０％を超えており、蛍光素子の理論限界値を大きく上回る効率を示した。これは、上述のようにＴＴＡの効果であると考えられる。
また、図４２及び表５で示すように、発光素子８は良好な駆動電圧を有することが分かった。
また、図４４より発光素子８の発光スペクトルは４６８ｎｍ付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は５０ｎｍ程度であったため、発光素子８はゲスト材料に由来する良好な青色の発光を示した。
＜発光素子の信頼性＞
次に、発光素子８の２ｍＡにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図４５に示す。図４５から発光素子８はＬＴ９０が２５０時間を超える非常に良好な信頼性を示した。上述の発光素子１と比較し、発光素子８は良好な信頼性を示した。発光素子１と発光素子８は正孔注入層１１１及び正孔輸送層１１２に用いた材料のみ異なる。また、本発明の一態様に係る発光素子は、正孔注入層１１１及び正孔輸送層１１２に用いる材料によって信頼性が変化することが分かった。
（参考例１）
本参考例では、実施例８で用いた、ＢＰＡＰｃｇＤＢＣの合成方法について説明する。
＜ステップ１：ＢＰＡＰｃｇＤＢＣの合成＞
２００ｍＬ三口フラスコに５－ブロモ－７－フェニル－７Ｈ－ジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾールを２．２ｇ（５．１ｍｍｏｌ）、４－フェニルジフェニルアミンを１．９ｇ（７．７ｍｍｏｌ）、ナトリウム ｔｅｒｔ－ブトキシドを１．５ｇ（１５ｍｍｏｌ）入れた。この混合物へ、トルエン３０ｍＬとトリ（ｔｅｒｔ－ブチル）ホスフィンの１０％ヘキサン溶液０．２ｍＬを加え、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物にビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）を２９ｍｇ（５１μｍｏｌ）加え、窒素気流下にて１１０℃で７時間加熱撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘキサン：トルエン＝５：１、次いでヘキサン：トルエン＝３：１）で精製し、固体を得た。得られた固体を酢酸エチル／エタノールで再結晶し、淡黄色固体を２．０ｇ、収率６５％で得た。ステップ１の合成スキームを下記式（Ｂ－１）に示す。
Figure 2022183155000048
得られた固体１．９ｇをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力４．０Ｐａ、アルゴン流量５ｍＬ／ｍｉｎの条件で、２６５℃で加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を１．８ｇ、回収率９２％で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法（１Ｈ ＮＭＲ）による分析データを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＤＭＳＯ－ｄ６，３００ＭＨｚ）：δ＝６．９７（ｔ，Ｊ１＝７．２Ｈｚ，１Ｈ），７．０３－７．１０（ｍ，４Ｈ），７．２３－７．３１（ｍ，３Ｈ），７．３８－７．４３（ｍ，３Ｈ），７．４９－７．６２（ｍ，８Ｈ），７．６５－７．６９（ｍ，４Ｈ），７．７６－７．８２（ｍ，２Ｈ），８．００（ｄ，Ｊ１＝８．７Ｈｚ，１Ｈ），８．１５（ｔ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，２Ｈ），９．１３（ｄ，Ｊ１＝８．４Ｈｚ，１Ｈ），９．２１（ｄ，Ｊ１＝７．８Ｈｚ，１Ｈ）．
また、得られた固体の１Ｈ ＮＭＲチャートを図４６（Ａ）及び図４６（Ｂ）に示す。なお、図４６（Ｂ）は図４６（Ａ）における６．５ｐｐｍから８．５ｐｐｍの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、ＢＰＡＰｃｇＤＢＣが得られたことが分かった。
＜ＢＰＡＰｃｇＤＢＣの特性＞
トルエン溶液でのＢＰＡＰｃｇＤＢＣの量子収率は６９％であり、ジアミン化合物である本実施の一態様の有機化合物の方が、モノアミン化合物の場合よりも量子収率が高くなることが分かった。
１００：ＥＬ層、１０１：電極、１０２：電極、１０６：発光ユニット、１０８：発光ユニット、１１０：発光素子、１１１：正孔注入層、１１２：正孔輸送層、１１３：電子輸送層、１１４：電子注入層、１１５：電荷発生層、１１６：正孔注入層、１１７：正孔輸送層、１１８：電子輸送層、１１９：電子注入層、１２０：発光層、１２１：ホスト材料、１２２：ゲスト材料、１３０：発光層、１３１：ホスト材料、１３２：ゲスト材料、１５０：発光素子、１７０：発光層、２５０：発光素子、６０１：ソース側駆動回路、６０２：画素部、６０３：ゲート側駆動回路、６０４：封止基板、６０５：シール材、６０７：空間、６０８：配線、６１０：素子基板、６１１：スイッチング用ＴＦＴ、６１２：電流制御用、６１３：電極、６１４：絶縁物、６１６：ＥＬ層、６１７：電極、６１８：発光素子、６２３：ｎチャネル型ＴＦＴ、６２４：ｐチャネル型ＴＦＴ、９００：携帯情報端末、９０１：筐体、９０２：筐体、９０３：表示部、９０５：ヒンジ部、９１０：携帯情報端末、９１１：筐体、９１２：表示部、９１３：操作ボタン、９１４：外部接続ポート、９１５：スピーカ、９１６：マイク、９１７：カメラ、９２０：カメラ、９２１：筐体、９２２：表示部、９２３：操作ボタン、９２４：シャッターボタン、９２６：レンズ、１００１：基板、１００２：下地絶縁膜、１００３：ゲート絶縁膜、１００６：ゲート電極、１００７：ゲート電極、１００８：ゲート電極、１０２０：層間絶縁膜、１０２１：層間絶縁膜、１０２２：電極、１０２４Ｂ：電極、１０２４Ｇ：電極、１０２４Ｒ：電極、１０２４Ｗ：電極、１０２５Ｂ：下部電極、１０２５Ｇ：下部電極、１０２５Ｒ：下部電極、１０２５Ｗ：下部電極、１０２６：隔壁、１０２８：ＥＬ層、１０２９：電極、１０３１：封止基板、１０３２：シール材、１０３３：基材、１０３４Ｂ：着色層、１０３４Ｇ：着色層、１０３４Ｒ：着色層、１０３６：オーバーコート層、１０３７：層間絶縁膜、１０４０：画素部、１０４１：駆動回路部、１０４２：周辺部、２１００：ロボット、２１０１：照度センサ、２１０２：マイクロフォン、２１０３：上部カメラ、２１０４：スピーカ、２１０５：ディスプレイ、２１０６：下部カメラ、２１０７：障害物センサ、２１０８：移動機構、２１１０：演算装置、３５００：多機能端末、３５０２：筐体、３５０４：表示部、３５０６：カメラ、３５０８：照明、３６００：ライト、３６０２：筐体、３６０８：照明、３６１０：スピーカ、５０００：筐体、５００１：表示部、５００２：表示部、５００３：スピーカ、５００４：ＬＥＤランプ、５００５：操作キー、５００６：接続端子、５００７：センサ、５００８：マイクロフォン、５０１２：支持部、５０１３：イヤホン、５１００：掃除ロボット、５１０１：ディスプレイ、５１０２：カメラ、５１０３：ブラシ、５１０４：操作ボタン、５１２０：ゴミ、５１４０：携帯電子機器、５１５０：携帯情報端末、５１５１：筐体、５１５２：表示領域、５１５３：屈曲部、８５０１：照明装置、８５０２：照明装置、８５０３：照明装置、８５０４：照明装置、９０００：筐体、９００１：表示部、９００６：接続端子、９０５５：ヒンジ、９２００：携帯情報端末、９２０１：携帯情報端末、９２０２：携帯情報端末

Claims (13)

  1. 下記一般式（Ｇ０）で表される有機化合物を含む、発光素子。
    Figure 2022183155000049
     （一般式（Ｇ０）中、Ａは置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾール骨格を表し、Ａｒ１は前記ジベンゾカルバゾール骨格のＮ位で結合し、Ａｒ１及びＡｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。）
  2. 請求項１において、
    前記ジベンゾカルバゾール骨格がジベンゾ［ｃ，ｇ］カルバゾール骨格である、発光素子。
  3. 請求項１または請求項２において、
    一般式（Ｇ０）中、前記ジベンゾカルバゾール骨格が有する２つのナフタレン骨格のいずれか一方にＡｒ３が結合し、他方の前記ナフタレン骨格にＡｒ４が結合する、発光素子。
  4. 下記一般式（Ｇ１）で表される有機化合物を含む、発光素子。
    Figure 2022183155000050
    （一般式（Ｇ１）中、Ａｒ１は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ６のいずれか一は一般式（Ｇ１－１）で表される置換基であり、Ｒ７乃至Ｒ１２のいずれか一は一般式（Ｇ１－２）で表される置換基であり、その他のＲ１乃至Ｒ１２はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａは０乃至３の整数を表す。）
    Figure 2022183155000051
    （一般式（Ｇ１－１）及び（Ｇ１－２）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を表し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表す。）
  5. 下記一般式（Ｇ２）で表される有機化合物を含む、発光素子。
    Figure 2022183155000052
    （一般式（Ｇ２）中、Ａｒ１、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、Ａｒ２は置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１０はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。）
  6. 下記一般式（Ｇ３）で表される有機化合物を含む、発光素子。。
    Figure 2022183155000053
    （一般式（Ｇ３）中、Ａｒ３乃至Ａｒ８はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリーレン基を有し、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及びｇはそれぞれ独立に０乃至３の整数を表し、Ａｒ９乃至Ａｒ１２はそれぞれ独立に置換もしくは無置換の炭素数６乃至１００のアリール基または置換もしくは無置換の炭素数３乃至１００のヘテロアリール基を表し、Ｒ１乃至Ｒ１５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。）
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
    前記ｂ及び前記ｃがいずれも０である、発光素子。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
    前記Ａｒ９及び前記Ａｒ１１はそれぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリフェニリル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基、ベンゾフルオレニル基、ベンゾカルバゾリル基、ナフトベンゾチオフェニル基、ナフトベンゾフラニル基、ジベンゾフルオレニル基、ジベンゾカルバゾリル基、ジナフトチチオフェニル基、ジナフトフラニル基、フェナントリル基のいずれか一である、発光素子。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項において、
    前記Ａｒ１０及び前記Ａｒ１２はそれぞれ独立に、一般式（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）で表される置換基のいずれか一である、発光素子。
    Figure 2022183155000054
    （一般式（Ｈｔ－３）及び（Ｈｔ－４）中、Ｘは酸素または硫黄を表し、（Ｈｔ－１）乃至（Ｈｔ－７）中、Ｒ１６乃至Ｒ２１のいずれか一、Ｒ２２乃至Ｒ３１のいずれか一、Ｒ３２乃至Ｒ３９のいずれか一、Ｒ４０乃至Ｒ４８のいずれか一、Ｒ４９乃至Ｒ５７のいずれか一、Ｒ５８乃至Ｒ６７のいずれか一及びＲ６８乃至Ｒ７７のいずれか一がそれぞれ、Ａｒ６またはＡｒ８との単結合を表し、その他のＲ１６乃至Ｒ８５はそれぞれ独立に水素、炭素数１乃至６のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数３乃至７シクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数６乃至２５のアリール基を表す。）
  10. 下記構造式（１００）乃至（１０５）及び（１６８）で表される有機化合物を含む、発光素子。
    Figure 2022183155000055
    Figure 2022183155000056
  11. 請求項１乃至請求項１０に記載の発光素子と、
    カラーフィルタおよびトランジスタの少なくとも一と、
    を有する表示装置。
  12. 請求項１１に記載の表示装置と、
    筐体およびタッチセンサの少なくとも一と、
    を有する電子機器。
  13. 請求項１乃至請求項１０に記載の発光素子と、
    筐体およびタッチセンサの少なくとも一と、
    を有する照明装置。
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