JP2023116600A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】新規有機化合物を提供する。または、正孔輸送性を有する新規有機化合物を提供する。または、新規正孔輸送材料を提供する。新規発光素子を提供する。または、寿命の良好な発光素子を提供する。または、発光効率の良好な発光素子を提供する。【解決手段】ベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フラニル基またはベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラニル基と、ジアリールアミン骨格とを有する有機化合物を提供する。または、当該有機化合物を用いた発光素子を提供する。【選択図】図1
Description
本発明の一態様は、発光素子、ディスプレイモジュール、照明モジュール、表示装置、発光装置、電子機器及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。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、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)に関するものである。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の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、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。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層(EL層)を挟んだものである。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、液晶に比べ視認性が高く、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ため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
このように発光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適用好適であるが、より良好な効率、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。
このような発光素子には、有機化合物であるEL層に正孔の注入を容易にするために正孔注入層が形成される場合があるが、当該正孔注入層の材料の一つとして、アクセプタ性を有する有機化合物がある。アクセプタ性を有する有機化合物は、蒸着で容易に成膜できることから大量生産に向き、利用が広まっているが、アクセプタ性を有する有機化合物のLUMO準位と、正孔輸送層を構成する有機化合物のHOMO準位とが離れていると、EL層への正孔の注入は困難である。そのため、アクセプタ性を有する有機化合物のLUMOと正孔輸送層を構成する有機化合物のHOMO準位を近づけることが必要となるが、正孔輸送層を構成する有機化合物のHOMO準位を浅くすると、今度は発光層のHOMO準位と正孔輸送層のHOMO準位との差が大きくなってしまい、電極からEL層に正孔を注入することができても、正孔輸送層から発光層のホスト材料への正孔の注入が困難となってしまうという問題があった。
特許文献1では正孔注入層に接する第1の正孔輸送層と、発光層との間に、第1の正孔注入層のHOMO準位とホスト材料のHOMO準位の間のHOMO準位を有する正孔輸送性材料を設ける構成が開示されている。
発光素子の特性は、目覚ましく向上してきたが効率や耐久性をはじめ、あらゆる特性に対する高度な要求に対応するには未だ不十分と言わざるを得ない。
そこで、本発明の一態様では、本発明では新規有機化合物を提供することを目的とする。または、本発明の一態様では、正孔輸送性を有する新規有機化合物を提供することを目的とする。または、本発明の一態様は、新規正孔輸送材料を提供することを目的とする。または、新規発光素子を提供することを課題とする。または、寿命の良好な発光素子を提供することを目的とする。または、発光効率の良好な発光素子を提供することを目的とする。または、駆動電圧の低い発光素子を提供することを目的とする。
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置を各々提供することを目的とする。
本発明は上述の課題のうちいずれか一を解決すればよいものとする。
本発明の一態様は、下記一般式(G1)で表される有機化合物である。
但し、一般式(G1)中、R1乃至R10は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。
また、一般式(g1)において、Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基および下記一般式(g2)乃至下記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。Ar1、Ar2はそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0乃至2の整数を表すが、Ar3が下記一般式(g4)で表される基である場合にはnは1または2であり、Ar4が下記一般式(g4)で表される基である場合にはmは1または2であるものとする。なお、nが2の場合、二つのAr1はそれぞれ異なっていても同じであっても良く、また、同様にmが2の場合、2つのAr2はそれぞれ異なっていても同じであっても良い。また、Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であって置換基を有する場合、当該置換基は炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および下記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数である。
なお、nおよびmが0であり、Ar3およびAr4がフェニル基であり、当該フェニル基の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は除くものとし、また、nおよびmがそれぞれ独立に1または2であり、Ar1、Ar2の窒素に結合する骨格がベンゼン環である場合、すなわちアニリン骨格を有する場合、当該当該アニリン骨格の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は除くものとする。
但し、一般式(g2)中、R31乃至R40はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g3)中、R41乃至R50はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g4)中、R51乃至R60はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)におけるAr3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記一般式(g1)で表される基が前記一般式(G1)で表される有機化合物におけるR1、R8およびR10のいずれか1に結合する有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記一般式(g1)で表される基が、前記一般式(G1)で表される有機化合物におけるR10に結合する有機化合物である。
または、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。
但し、一般式(G2)中、R11乃至R20は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。
但し、一般式(g1)において、Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基および下記一般式(g2)乃至下記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。また、Ar1、Ar2はそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0乃至2の整数を表すが、Ar3が下記一般式(g4)で表される基である場合にはnは1または2であり、Ar4が下記一般式(g4)で表される基である場合にはmは1または2であるものとする。なお、nが2の場合、二つのAr1はそれぞれ異なっていても同じであっても良く、また、同様にmが2の場合、2つのAr2はそれぞれ異なっていても同じであっても良い。また、Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であって置換基を有する場合、当該置換基は炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および下記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数である。
なお、nおよびmが0であり、Ar3およびAr4がフェニル基であり、当該フェニル基の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は除くものとし、また、nおよびmがそれぞれ独立に1または2であり、Ar1、Ar2の窒素に結合する骨格がベンゼン環である場合、すなわちアニリン骨格を有する場合、当該アニリン骨格の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は除くものとする。
但し、一般式(g2)中、R31乃至R40はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g3)中、R41乃至R50はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン、および炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g4)中、R51乃至R60はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)におけるAr3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記一般式(g1)で表される基が前記一般式(G2)で表される有機化合物におけるR18またはR20に結合する有機化合物である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記一般式(g1)で表される基が、前記一般式(G2)で表される有機化合物におけるR20に結合する有機化合物である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記Ar1および前記Ar2がそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であり、前記Ar3およびAr4がそれぞれ独立に置換又は無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基である有機化合物である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記Ar3および前記Ar4がそれぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル基のいずれか1である有機化合物である。
また、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記Ar1及び前記Ar2がそれぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または無置換のナフチレン基である有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記Ar3および前記Ar4がフェニル基である有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記Ar1および前記Ar2がフェニレン基である有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記nおよび前記mが2である有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記nおよび前記mの両方が1である有機化合物である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、EL層とを有し、前記EL層は前記陽極と前記陰極との間に位置し、前記EL層に、上記有機化合物を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、EL層とを有し、前記EL層は前記陽極と前記陰極との間に位置し、前記EL層は発光層を有し、前記発光層に上記の有機化合物を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光層がさらに発光材料を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光層がさらに電子輸送性を有する材料を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、陽極と、陰極と、EL層とを有し、前記EL層は前記陽極と前記陰極との間に位置し、前記EL層は発光層と正孔輸送層とを有し、前記発光層は発光材料を有し、前記正孔輸送層は、前記発光層と前記陽極との間に位置し、前記正孔輸送層に上記有機化合物を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記EL層はさらに正孔注入層を有し、前記正孔注入層は前記陽極と前記正孔輸送層とに接して設けられ、前記正孔注入層がアクセプタ性を有する有機化合物を含む発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記アクセプタ性を有する化合物が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である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記正孔輸送層が第1の層、第2の層及び第3の層を有し、前記第1の層は前記正孔注入層と前記第2の層との間に位置し、前記第3の層は前記第2の層と前記発光層との間に位置し、前記第1の層は前記正孔注入層に接しており、前記第3の層は前記発光層に接しており、前記第1の層は第1の正孔輸送材料を含み、前記第2の層は前記有機化合物を含み、前記第3の層は第3の正孔輸送材料を含み、前記発光層はホスト材料と発光材料を含み、前記有機化合物のHOMO準位は前記第1の正孔輸送材料のHOMO準位よりも深く、前記ホスト材料のHOMO準位は、前記有機化合物のHOMO準位よりも深く、前記有機化合物のHOMO準位と前記第3の正孔輸送材料のHOMO準位の差が0.3eV以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の正孔輸送材料のHOMO準位が-5.4eV以上である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の正孔輸送材料のHOMO準位と前記有機化合物のHOMO準位との差が0.3eV以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記有機化合物のHOMO準位と前記第3の正孔輸送材料とのHOMO準位の差が0.2eV以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第1の正孔輸送材料のHOMO準位と前記有機化合物のHOMO準位との差が0.2eV以下である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光材料のHOMO準位が、前記ホスト材料のHOMO準位よりも高い発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記第3の正孔輸送材料のHOMO準位が、前記ホスト材料のHOMO準位と同じまたは深い発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光材料は蛍光発光物質である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光材料が発する光は青色蛍光発光である発光素子である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において前記発光材料が、縮合芳香族ジアミン化合物である発光素子である。なお、当該芳香族ジアミン化合物が有するアミノ基にはカルバゾリル基を含むものとする。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、前記発光材料が、ジアミノピレン化合物である発光素子である。なお、当該ジアミノピレン化合物が有するアミノ基にはカルバゾリル基を含むものとする。
または、本発明の他の一態様は、上記構成において、トランジスタ、または、基板と、を有する発光装置である。
または、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、センサ、操作ボタン、スピーカ、または、マイクと、を有する電子機器である。
または、本発明の他の一態様は、上記構成を有する発光装置と、筐体と、を有する照明装置である。
なお、本明細書中における発光装置とは、発光素子を用いた画像表示デバイスを含む。また、発光素子にコネクター、例えば異方導電性フィルム又はTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールは、発光装置を有する場合がある。さらに、照明器具等は、発光装置を有する場合がある。
本発明の一態様では、新規発光素子を提供することができる。または、寿命の良好な発光素子を提供することができる。または、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、駆動電圧の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では、信頼性の高い発光装置、電子機器及び表示装置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では、消費電力の小さい発光装置、電子機器及び表示装置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、これら以外の効果を抽出することが可能である。
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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、本発明は以下に示す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。
(実施の形態1)
本発明の一態様の有機化合物は、下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される有機化合物である。
本発明の一態様の有機化合物は、下記一般式(G1)または一般式(G2)で表される有機化合物である。
但し、一般式(G1)中、R1乃至R10は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。
また、一般式(G2)中、R11乃至R20は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。
一般式(g1)において、Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基および下記一般式(g2)乃至下記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。また、Ar1、Ar2はそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0乃至2の整数を表すが、Ar3が下記一般式(g4)で表される基である場合にはnは1または2であり、Ar4が下記一般式(g4)で表される基である場合にはmは1または2であるものとする。なお、nが2の場合、二つのAr1はそれぞれ異なっていても同じであっても良く、また、同様にmが2の場合、2つのAr2はそれぞれ異なっていても同じであっても良い。また、Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であって置換基を有する場合、当該置換基は炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および下記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数である。
一般式(g2)中、R31乃至R40はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g3)中、R41乃至R50はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン、および炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g4)中、R51乃至R60はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)におけるAr3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
なお、上記一般式(G1)においてR1、R8およびR10のいずれかが上記一般式(g1)で表される基である有機化合物は合成に必要なステップ数が少なく簡便に合成が可能であり、また、信頼性の高い素子を提供できることから好ましい。特に上記一般式(G1)におけるR10が上記一般式(g1)で表される基である有機化合物は高い燐光順位を有するため、燐光素子に好適に用いることができる。
また、上記一般式(G2)におけるR18またはR20のいずれかが上記一般式(g1)で表される基である有機化合物は、合成に必要なステップ数が少なく簡便に合成が可能なため好ましい。また、当該有機化合物を用いた発光素子は信頼性の高い発光素子とすることが可能であるため好ましい。特に上記一般式(G2)におけるR20が上記一般式(g1)で表される基である有機化合物は、高い燐光順位を有するため、燐光素子に好適に用いることができる。
上記一般式R1乃至R20およびR31乃至R60に適用することができる置換基としては、具体的には、下記構造式(1-1)乃至(1-37)で表される置換基または下記構造式(2-1)乃至(2-13)等で表される置換基を挙げることができる。なお、下記構造式(2-1)乃至(2-13)の置換位置は問わない。
Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、上記一般式(g2)乃至上記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基としては具体的には下記構造式(1-38)および(1-39)で表される基を挙げることができる。なお、これらは、置換位置を問わない。また、これらは置換基を有していても良い。
Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有する場合、当該置換基としては炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および上記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数を取りうるが、炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基の具体的な例としては、下記構造式(1-1)乃至構造式(1-37)のようなものを挙げることができる。また、炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、1-ナフチル基および2-ナフチル基などが挙げられる。
Ar3、Ar4および置換基を有するAr3、Ar4の具体的な例としては下記構造式(1-100)乃至(1-134)で表される基が好ましい。
また、Ar1およびAr2は炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基であるが、代表的には以下のようなものを挙げることができる。なお、これらは置換位置を問わない。また、置換基を有していても良い。
また、nが2で二つのAr1がそれぞれ異なっている場合およびmが2で2つのAr2がそれぞれ異なっている場合の例を下記構造式(1-40)乃至(1-74)に示す。
また、上記構成を有する有機化合物において、前記Ar1および前記Ar2がそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であり、前記Ar3およびAr4がそれぞれ独立に置換又は無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であると、アミン骨格に嵩高い骨格が結合していないため、高いホール輸送性の材料を提供できることから好ましい。また、大きな縮合環炭化水素を有していないため電子を受け取りにくく、ホール輸送材料として素子に用いた際に高い電子ブロック性を示すことから、高い発光効率の素子を提供でき、好ましい。
また、nおよびmが0であり、Ar3およびAr4がフェニル基であり、当該フェニル基の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は、嵩高い置換基がアミン構造に結合していることから、高い正孔輸送性を持つことが困難であるため、本発明の有機化合物としては除くものとする。また、nおよびmがそれぞれ独立に1または2であり、Ar1、Ar2の窒素に結合する骨格がベンゼン環である場合、すなわちアニリン骨格を有する場合、当該アニリン骨格の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は、嵩高い置換基がアミン構造に結合していることから、高い正孔輸送性を持つことが困難であるため、本発明の有機化合物としては除くものとする。
また、上記構成を有する有機化合物において、Ar3およびAr4が、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル基、のいずれか1であると、高い耐熱性と、高い正孔輸送性を兼ね備えた有機化合物となり、また、膜質のよい輸送層が形成できるため好ましい。なお、特にこれらがフェニル基であると膜質が良く且つ良好な正孔輸送性、および高い電子ブロック性を示すため、より好ましい構成である。
また、上記構成を有する有機化合物において、Ar1、Ar2が、置換または無置換のフェニレン基、置換または無置換のナフチレン基である有機化合物は、耐熱性が高く、膜質のよい輸送層が形成でき、また、良好な正孔輸送性を有するため好ましい。なお、特にこれらがフェニレン基であると膜質が良く且つ良好な正孔輸送性を示すため、より好ましい構成である。
また、上記構成を有する有機化合物において、nおよびmの両方が2である有機化合物が高い正孔輸送性と耐熱性を兼ね備えるために好ましい構成である。
また、上記構成を有する有機化合物において、nおよびmの両方が1である有機化合物が高い正孔輸送性と耐熱性を兼ね備え、かつ、合成の工程において高純度化が可能であるため好適に有機EL素子に用いることができ好ましい構成である。
上記一般式(g1)で表される基の具体的な例を以下に示す。
上記構成を有する有機化合物の具体的な例を以下に示す。
以上のような有機化合物は、下記合成スキームなどにより合成することができる。
ここでは、上記一般式(G1)において、R10で表される基が上記一般式(g1)で表される基を有する場合の化合物である下記一般式(G1-a)で表される有機化合物について、合成方法を説明する。本合成例はR1乃至R9に各種置換基を有する他の本発明の一態様の有機化合物においても該当する置換位置に対応する置換基を有する原料を用いることで同様の方法により合成が可能である。
また、下記一般式(G1-a)、反応スキーム(a-1)、(a-2)における置換基R1乃至R9、置換基Ar1、Ar2に関しては、上記一般式(G1)において説明したものと同じであるため記載を省略する。
一般式(G1-a)で表される有機化合物の合成方法としては種々の反応を適用することができる。例えば、以下に示す合成反応を行うことによって、一般式(G1-a)で表される有機化合物を合成することができる。
<一般式(G1-a)で表される有機化合物の合成方法>
本発明の一般式(G1-a)で表される有機化合物は、下記合成スキーム(a-1)または(a-2)のように合成することができる。
本発明の一般式(G1-a)で表される有機化合物は、下記合成スキーム(a-1)または(a-2)のように合成することができる。
まず、スキーム(a-1)について説明する。すなわち、ベンゾナフトフラン化合物(化合物1)とジアリールアミン(化合物2)と、をカップリングすることにより、ベンゾナフトフラニルアミノ化合物(G1-a)を得ることが出来る。以下に、合成スキーム(a-1)を示す。
次に、スキーム(a-2)について説明する。すなわち、ベンゾナフトフラン化合物(化合物3)とアリール化合物(化合物4)と、をカップリングすることにより、ベンゾナフトフラニルアミノ化合物(化合物5)を得ることが出来、続いて化合物5とアリール化合物(化合物6)をカップリングすることにより、目的物であるベンゾナフトフラニルアミノ化合物(G1-a)を得ることができる。以下に、合成スキーム(a-2)を示す。
上記反応スキーム(a-1)および(a-2)において、X1及びX5はそれぞれ独立に塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表し、X2は水素、有機錫基等を表し、X3及びX4はいずれか一方がアミノ基または有機スズ基を有するアミノ基を表し、X3及びX4のもう一方は塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表す。
合成スキーム(a-1)および(a-2)において、パラジウム触媒を用いたブッフバルト・ハートウィッグ反応を行う場合、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、アリルパラジウム(II)クロリド(ダイマー)等のパラジウム化合物と、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリ(n-ヘキシル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジ(1-アダマンチル)-n-ブチルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル、トリ(オルト-トリル)ホスフィン、ジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(略称:cBRIDP(登録商標))等の配位子を用いる事ができる。当該反応では、ナトリウム tert-ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等を用いることができる。当該反応では、溶媒として、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等を用いることができる。
また、合成スキーム(a-1)および(a-2)において、銅、又は銅化合物を用いたウルマン反応を行う場合、X1及びX5はそれぞれ独立に塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表し、X2は水素、有機錫基等を表し、X3及びX4はいずれか一方がアミノ基アミノ基表し、X3及びX4のもう一方は塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表す。当該反応では、銅もしくは銅化合物を用いる事できる。用いる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。当該反応において、用いることができる溶媒は、1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-2(1H)ピリミジノン(DMPU)、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度が100℃以上の方がより短時間かつ高収率で目的物が得られるため、沸点の高いDMPU、キシレンを用いることが好ましい。また、反応温度は150℃以上のより高温が更に好ましいため、より好ましくはDMPUを用いることとする。
本合成例はR1乃至R9に(g1)を有する化合物においても同様の方法で合成が可能である。例えば、R10とは異なる置換位置であるR1乃至R9のいずれかの位置に一般式(g1)や一般式(g5)のようなアミノ基を有する(G1)を合成する場合は、(a-1)に従って(G1)を合成する場合はX1を有する化合物1に該当するベンゾナフトフラン化合物を、(a-2)に従って(G1)を合成する場合はX3を有する化合物3に該当するベンゾナフトフラン化合物を原料に用いれば、R1乃至R9に(g1)を有する目的物を得ることができる。
続いて、上記一般式(G2)において、R20が(g1)で表される基を有する場合の化合物である下記一般式(G2-a)で表される有機化合物について、合成方法を説明する。本合成例はR11乃至R19で表される各種置換基を有する本発明の一態様の有機化合物においても該当する置換位置に対応する置換基を有する原料を用いることで同様の方法により合成が可能である。
また、下記一般式(G2-a)、反応スキーム(b-1)、(b-2)における置換基R11乃至R19、置換基Ar1、Ar2に関しては、上記一般式(G2)において説明したものと同じであるため記載を省略する。
一般式(G2-a)で表される有機化合物の合成方法としては種々の反応を適用することができる。例えば、以下に示す合成反応を行うことによって、一般式(G2-a)で表される有機化合物を合成することができる。
<一般式(G2-a)で表される有機化合物の合成方法>
本発明の一般式(G2-a)で表される有機化合物は、下記合成スキーム(b-1)または(b-2)のように合成することができる。
本発明の一般式(G2-a)で表される有機化合物は、下記合成スキーム(b-1)または(b-2)のように合成することができる。
まず、スキーム(b-1)について説明する。すなわち、ベンゾナフトフラン化合物(化合物7)とジアリールアミン(化合物2)と、をカップリングすることにより、ベンゾナフトフラニルアミノ化合物(G2-a)を得ることが出来る。以下に、合成スキーム(b-1)を示す。
次に、スキーム(b-2)について説明する。すなわち、ベンゾナフトフラン化合物(化合物8)とアリール化合物(化合物4)と、をカップリングすることにより、ベンゾナフトフラニルアミノ化合物(化合物9)を得ることが出来、続いて化合物7とアリール化合物(化合物6)をカップリングすることにより、目的物であるベンゾナフトフラニルアミノ化合物(G2-a)を得ることができる。以下に、合成スキーム(b-2)を示す。
X5及びX6はそれぞれ独立に塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表し、X2は水素、有機錫基等を表し、X4及びX7はいずれか一方がアミノ基または有機スズ基を有するアミノ基を表し、X4及びX7のもう一方は塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表す。
合成スキーム(b-1)乃至(b-2)において、パラジウム触媒を用いたブッフバルト・ハートウィッグ反応を行う場合、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)、[1,1-ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン]パラジウム(II)ジクロリド、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、アリルパラジウム(II)クロリド(ダイマー)等のパラジウム化合物と、トリ(tert-ブチル)ホスフィン、トリ(n-ヘキシル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、ジ(1-アダマンチル)-n-ブチルホスフィン、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル、トリ(オルト-トリル)ホスフィン、ジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(略称:cBRIDP(登録商標))等の配位子を用いる事ができる。当該反応では、ナトリウム tert-ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等を用いることができる。当該反応では、溶媒として、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等を用いることができる。
また、合成スキーム(b-1)及び(b-2)において、銅、又は銅化合物を用いたウルマン反応を行う場合、X5及びX6はそれぞれ独立に塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表し、X2は水素、有機錫基等を表し、X4及びX7はいずれか一方がアミノ基アミノ基表し、X4及びX7のもう一方は塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を表す。当該反応では、銅もしくは銅化合物を用いる事できる。用いる塩基としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。当該反応において、用いることができる溶媒は、1,3-ジメチル-3,4,5,6-テトラヒドロ-2(1H)ピリミジノン(DMPU)、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ウルマン反応では、反応温度が100℃以上の方がより短時間かつ高収率で目的物が得られるため、沸点の高いDMPU、キシレンを用いることが好ましい。また、反応温度は150℃以上のより高温が更に好ましいため、より好ましくはDMPUを用いることとする。
本合成例はR11乃至R19にアミノ基を有する化合物においても、該当する位置に塩素、臭素、ヨウ素、トリフラート基を有するベンゾナフトフラン化合物を用い、同様の方法で合成が可能である。例えば、R20とは異なる置換位置であるR11乃至R19のいずれかの位置にアミノ基を有する(G2)を合成する場合、(b-1)に従って(G2)を合成する場合はX6を有する化合物7に該当するベンゾナフトフラン化合物を原料に用い、(b-2)に従って(G2)を合成する場合はX7を有する化合物8に該当するベンゾナフトフラン化合物を原料に用いれば、R11乃至R19に(g1)を有する目的物を得ることができる。
(実施の形態2)
図1に、本発明の一態様の発光素子を表す図を示す。本発明の一態様の発光素子は、第1の電極101と、第2の電極102、EL層103を有し、当該EL層に上述の有機化合物を含む正孔輸送材料を用いている。
EL層103は、発光層113を有しており、正孔輸送層112を有していても良い。発光層113には発光材料とホスト材料とが含まれており、本発明の一態様の発光素子は、当該発光材料から発光を得る。本発明の一態様の正孔輸送材料は、発光層113に含まれていても、正孔輸送層112に含まれていても、そのどちらに含まれていても構わない。
なお、図1にはこれらに加えて正孔注入層111、電子輸送層114、電子注入層115が図示されているが、発光素子の構成はこれらに限られることはない。
当該正孔輸送材料は、ホスト材料として用いることもできる。また、さらに電子輸送材料と共蒸着することによって、当該電子輸送材料と上記正孔輸送材料による励起錯体を形成する構成であっても良い。適切な発光波長を有する励起錯体を形成することによって、発光材料への有効なエネルギー移動を実現し、高い効率、良好な寿命を有する発光素子を提供することが可能となる。
また、上記正孔輸送材料は、良好な正孔輸送性を有するため正孔輸送層112に用いることが有効である。特に、正孔輸送層112と第1の電極101との間に正孔注入層111が設けられ、当該正孔注入層111に、電極からの正孔注入を容易とするアクセプタ性の有機化合物が用いられる場合に好適である。
アクセプタ性を有する有機化合物を用いて正孔注入を行う場合、正孔注入層111に接する正孔輸送層112に含まれる化合物は、当該アクセプタ性を有する有機化合物による電子の引き抜きを容易とするため、HOMO準位の比較的浅い正孔輸送材料であることが好ましい。しかし、HOMO準位の浅い正孔輸送材料は、発光層113への正孔の注入が困難であるために、そのようなHOMO準位の浅い正孔輸送材料からなる正孔輸送層112と発光層113とを接して形成すると、その界面にキャリアの蓄積が起こり、発光素子の寿命や効率を低下させる原因となりうる。ここで、実施の形態1に記載の有機化合物を含む層を、HOMO準位の浅い正孔輸送材料と発光層113との間に設けることで、発光層へのスムーズな正孔の注入を行うことが可能となり、発光素子の寿命や効率の向上が実現する。
すなわち、上記正孔輸送層112は正孔注入層111側から第1の正孔輸送層112-1と、第2の正孔輸送層112-2とを有し、第1の正孔輸送層には、第1の正孔輸送材料が含まれ、第2の正孔輸送層には上記実施の形態1に記載の有機化合物が含まれ、実施の形態1に記載の有機化合物のHOMO準位が第1の正孔輸送材料のHOMO準位よりも深い発光素子が、寿命や効率の良好な発光素子とすることができるため、好ましい構成である。なお、第1の正孔輸送材料のHOMO準位は、-5.4eV以上であると、アクセプタ性を有する有機化合物からの電子の引き抜きが容易であるため好ましい構成である。
また、第1の正孔輸送材料のHOMO準位と、実施の形態1に記載の有機化合物のHOMO準位との差が、0.3eV以下、より好ましくは0.2eV以下であることが、第1の正孔輸送層112-1から第2の正孔輸送層112-2への正孔の注入が容易となるため、好ましい構成である。
また、正孔輸送層112が、第2の正孔輸送層112-2と発光層との間にさらに第3の正孔輸送層112-3を有しており、当該第3の正孔輸送層112-3には第3の正孔輸送材料が含まれていても良い。この場合、当該第3の正孔輸送材料は、そのHOMO準位が、第2の正孔輸送層112-2に含まれる実施の形態1に記載の有機化合物のHOMO準位よりも深いことが好ましい。また、第3の正孔輸送材料のHOMO準位と第2の正孔輸送層112-2に含まれる実施の形態1に記載の有機化合物のHOMO準位との差は0.3eV以下が好ましく、より好ましくは0.2eV以下である。
また、第3の正孔輸送材料のHOMO準位とホスト材料のHOMO準位は同じか、または第3の正孔輸送材料の方が深い位置にある方が、ホールが適度に発光層内に輸送されるため寿命や効率が良好となり、より好ましい構成であると言える。
なお、発光材料のHOMO準位がホスト材料のHOMO準位よりも浅い(高い)位置にある場合、正孔輸送層のHOMO準位の位置によっては発光材料への正孔の注入割合が多くなり、さらに、正孔が発光材料にトラップされることから発光領域の偏りによる寿命の低下が引き起こされる場合がある。そのような場合に、上記発光素子の構成の適用は好適である。このような構成になりやすいものとして、青色蛍光素子を例に挙げることができる。良好な青色蛍光を発する芳香族ジアミン化合物、特にピレンジアミン化合物などで本発明の構成は特に好ましく適用することができ、寿命、効率、色度共に良好な発光素子を得ることができる。
続いて、上述の発光素子の詳細な構造や材料の例について説明する。本発明の一態様の発光素子は、上述のように第1の電極101と第2の電極102の一対の電極間に複数の層からなるEL層103を有し、当該EL層103は少なくとも第1の電極101側より、正孔注入層111正孔輸送層112及び発光層113を含む。
EL層103に含まれるそれ以外の層については特に限定はなく、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、キャリアブロック層、励起子ブロック層、電荷発生層など、様々な層構造を適用することができる。
第1の電極101は、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム-酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛、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(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタリング法により成膜されるが、ゾル-ゲル法などを応用して作製しても構わない。作製方法の例としては、酸化インジウム-酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1~20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成する方法などがある。また、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(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5~5wt%、酸化亜鉛を0.1~1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することもできる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。グラフェンも用いることができる。なお、後述する複合材料をEL層103における第1の電極101と接する層に用いることで、仕事関数に関わらず、電極材料を選択することができるようになる。
EL層103の積層構造については、本実施の形態では、図1(A)に示すように、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113に加えて、電子輸送層114及び電子注入層115を有する構成、及び図1(B)に示すように、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113に加えて、電子輸送層114及び電子注入層115、電荷発生層116を有する構成の2種類の構成について説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
正孔注入層111は、アクセプタ性を有する物質を含む層である。本発明の一態様の構成ではアクセプタ性を有する有機化合物が用いられている場合に、より適用好適な構成である。アクセプタ性を有する有機化合物としては、電子吸引基(ハロゲン基やシアノ基)を有する化合物を用いることができ、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)、3,6-ジフルオロ-2,5,7,7,8,8-ヘキサシアノキノジメタン、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)等を用いることができる。アクセプタ性を有する有機化合物としては、HAT-CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。アクセプタ性を有する有機化合物は、隣接する正孔輸送層(あるいは正孔輸送材料)から、電界の印加により電子を引き抜くことができる。
アクセプタ性を有する有機化合物を正孔注入層111に用いない場合には、アクセプタ性を有する物質として、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、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:H2Pc)や銅フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、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)等の芳香族アミン化合物、或いはポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層111を形成することができる。
また、正孔注入層111として、正孔輸送性を有する物質にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることもできる。なお、正孔輸送性の物質にアクセプタ性物質を含有させた複合材料を用いることにより、仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第1の電極101として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができるようになる。当該アクセプタ性物質としては、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、1,3,4,5,7,8-ヘキサフルオロテトラシアノ-ナフトキノジメタン(略称:F6-TCNNQ)等のアクセプタ性を有する有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物も用いることができる。元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物としては、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、酸化レニウムなどが電子受容性の高さから好ましい。中でも特に、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。
複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる正孔輸送性の物質としては、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。以下では、複合材料における正孔輸送性の物質として用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
複合材料に用いることのできる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。カルバゾール誘導体としては、具体的には、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)、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。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。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。なお、本発明の一態様の有機化合物も用いることができる。なお、この場合、アクセプタ性物質としては、F6-TCNNQを用いることが好ましい。
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。
正孔注入層111を形成することによって、正孔の注入性が良好となり、駆動電圧の小さい発光素子を得ることができる。また、アクセプタ性を有する有機化合物は蒸着が容易で成膜がしやすいため、用いやすい材料である。
正孔輸送層112は、正孔輸送材料を含んで形成される。正孔輸送材料としては、1×10-6cm2/Vs以上の正孔移動度を有していることが好ましい。正孔輸送層112には本発明の一態様の正孔輸送材料を含んでいることが好ましい。実施の形態1に記載の有機化合物を正孔輸送層112に含むことによって、寿命が長く、効率の良好な発光素子を得ることができる。
特に、正孔注入層111としてアクセプタ性を有する有機化合物を用いた場合は、少なくとも正孔注入層111を第1の正孔輸送層と第2の正孔輸送層の2層で形成し、第1の正孔輸送層にはHOMO準位の比較的浅い第1の正孔輸送材料を、第2の正孔輸送層には実施の形態1に記載の有機化合物を含む構成をとすることによって、寿命が長く、効率の良い発光素子を得ることができる。
アクセプタ性を有する有機化合物のLUMO準位と第1の正孔輸送材料のHOMO準位の差は、アクセプタ性を有する有機化合物のアクセプタ性の強さで変わってくるため、特に限定されないが、おおむね準位の差が1eV以下程度であれば正孔を注入することができる。HAT-CNを、アクセプタ性を有する有機化合物として用いる場合、HAT-CNのLUMO準位はサイクリックボルタンメトリ測定から-4.41eVと見積もられるので、第1の正孔輸送材料のHOMO準位は、-5.4eV以上であることが好ましい。ただし、第1の正孔輸送材料のHOMO準位があまり高くなりすぎると、今度は第2の正孔輸送材料への正孔注入性が悪くなる。また、ITOのような陽極の仕事関数は-5eV前後であるため、それよりもHOMO準位の高い第1の正孔輸送材料を用いることは不利に働く。したがって、第1の正孔輸送材料のHOMO準位は、-5.0eV以下であることが好ましい。
また、第2の正孔輸送層と発光層との間に、さらに第3の正孔輸送層を形成しても良い。第3の正孔輸送層は、第3の正孔輸送材料を含んでいる。
第1の正孔輸送層、第2の正孔輸送層及び第3の正孔輸送層については、先に説明を行ったので繰り返しとなる説明は省略する。なお、それぞれに含まれる正孔輸送材料に関しては、先に述べた正孔輸送性を有する材料の中から、又はその他さまざまな正孔輸送性を有する材料の中から、当該層同士の関係に合致する材料を選択して用いれば良い。
発光層113は、ホスト材料と発光材料を含む層である。発光材料は蛍光発光物質であっても、りん光発光物質であっても、熱活性化遅延蛍光(TADF)を示す物質であっても、その他の発光材料であっても構わない。また、単層であっても、異なる発光材料が含まれる複数の層からなっていても良い。なお、本発明の一態様は、発光層113が蛍光発光を呈する層、特に、青色の蛍光発光を呈する層である場合により好適に適用することができる。
発光層113において、蛍光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。また、これ以外の蛍光発光物質も用いることができる。
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-(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545T、N,N’-ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、ルブレン、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)、N,N’-(ピレン-1,6-ジイル)ビス[(6,N-ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン)-8-アミン](略称:1,6BnfAPrn-03)などが挙げられる。特に、1,6FLPAPrnや1,6mMemFLPAPrn、1,6BnfAPrn-03のようなピレンジアミン化合物に代表される縮合芳香族ジアミン化合物は、ホールトラップ性が高く、発光効率や信頼性に優れているため好ましい。
発光層113において、りん光発光物質として用いることが可能な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
トリス{2-[5-(2-メチルフェニル)-4-(2,6-ジメチルフェニル)-4H-1,2,4-トリアゾール-3-イル-κN2]フェニル-κC}イリジウム(III)(略称:[Ir(mpptz-dmp)3])、トリス(5-メチル-3,4-ジフェニル-4H-1,2,4-トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz)3])、トリス[4-(3-ビフェニル)-5-イソプロピル-3-フェニル-4H-1,2,4-トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrptz-3b)3])のような4H-トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス[3-メチル-1-(2-メチルフェニル)-5-フェニル-1H-1,2,4-トリアゾラト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Mptz1-mp)3])、トリス(1-メチル-5-フェニル-3-プロピル-1H-1,2,4-トリアゾラト)イリジウム(III)(略称:[Ir(Prptz1-Me)3])のような1H-トリアゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、fac-トリス[1-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-2-フェニル-1H-イミダゾール]イリジウム(III)(略称:[Ir(iPrpmi)3])、トリス[3-(2,6-ジメチルフェニル)-7-メチルイミダゾ[1,2-f]フェナントリジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(dmpimpt-Me)3])のようなイミダゾール骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1-ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2-[3’,5’-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト-N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:[Ir(CF3ppy)2(pic)])、ビス[2-(4’,6’-ジフルオロフェニル)ピリジナト-N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))のような電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属イリジウム錯体が挙げられる。これらは青色のりん光発光を示す化合物であり、440nmから520nmに発光のピークを有する化合物である。
また、トリス(4-メチル-6-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)3])、トリス(4-t-ブチル-6-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)3])、(アセチルアセトナト)ビス(6-メチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppm)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(6-tert-ブチル-4-フェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tBuppm)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[6-(2-ノルボルニル)-4-フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(nbppm)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス[5-メチル-6-(2-メチルフェニル)-4-フェニルピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(mpmppm)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(4,6-ジフェニルピリミジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(dppm)2(acac)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(3,5-ジメチル-2-フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr-Me)2(acac)])、(アセチルアセトナト)ビス(5-イソプロピル-3-メチル-2-フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(mppr-iPr)2(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)3])、ビス(2-フェニルピリジナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(ppy)2(acac)])、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bzq)2(acac)])、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(bzq)3])、トリス(2-フェニルキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(pq)3])、ビス(2-フェニルキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(pq)2(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:[Tb(acac)3(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは主に緑色のりん光発光を示す化合物であり、500nm~600nmに発光のピークを有する。なお、ピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、信頼性や発光効率にも際だって優れるため、特に好ましい。
また、(ジイソブチリルメタナト)ビス[4,6-ビス(3-メチルフェニル)ピリミジナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)2(dibm)])、ビス[4,6-ビス(3-メチルフェニル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(5mdppm)2(dpm)])、ビス[4,6-ジ(ナフタレン-1-イル)ピリミジナト](ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(d1npm)2(dpm)])のようなピリミジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5-トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(acac)])、ビス(2,3,5-トリフェニルピラジナト)(ジピバロイルメタナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(tppr)2(dpm])])、(アセチルアセトナト)ビス[2,3-ビス(4-フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:[Ir(Fdpq)2(acac)])のようなピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体や、トリス(1-フェニルイソキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)(略称:[Ir(piq)3])、ビス(1-フェニルイソキノリナト-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(piq)2(acac)])のようなピリジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体の他、2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエチル-21H,23H-ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)のような白金錯体や、トリス(1,3-ジフェニル-1,3-プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(DBM)3(Phen)])、トリス[1-(2-テノイル)-3,3,3-トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:[Eu(TTA)3(Phen)])のような希土類金属錯体が挙げられる。これらは、赤色のりん光発光を示す化合物であり、600nmから700nmに発光のピークを有する。また、ピラジン骨格を有する有機金属イリジウム錯体は、色度の良い赤色発光が得られる。
また、以上で述べたりん光性化合物の他、公知のりん光性発光材料を選択し、用いてもよい。
TADF材料としてはフラーレン及びその誘導体、アクリジン及びその誘導体、エオシン誘導体等を用いることができる。またマグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、スズ(Sn)、白金(Pt)、インジウム(In)、もしくはパラジウム(Pd)等を含む金属含有ポルフィリンが挙げられる。該金属含有ポルフィリンとしては、例えば、以下の構造式に示されるプロトポルフィリン-フッ化スズ錯体(SnF2(Proto IX))、メソポルフィリン-フッ化スズ錯体(SnF2(Meso IX))、ヘマトポルフィリン-フッ化スズ錯体(SnF2(Hemato IX))、コプロポルフィリンテトラメチルエステル-フッ化スズ錯体(SnF2(Copro III-4Me))、オクタエチルポルフィリン-フッ化スズ錯体(SnF2(OEP))、エチオポルフィリン-フッ化スズ錯体(SnF2(Etio I))、オクタエチルポルフィリン-塩化白金錯体(PtCl2OEP)等も挙げられる。
また、以下の構造式に示される2-(ビフェニル-4-イル)-4,6-ビス(12-フェニルインドロ[2,3-a]カルバゾール-11-イル)-1,3,5-トリアジン(略称:PIC-TRZ)や、9-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-9’-フェニル-9H,9’H-3,3’-ビカルバゾール(略称:PCCzTzn)、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)、2-[4-(10H-フェノキサジン-10-イル)フェニル]-4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン(略称:PXZ-TRZ)、3-[4-(5-フェニル-5,10-ジヒドロフェナジン-10-イル)フェニル]-4,5-ジフェニル-1,2,4-トリアゾール(略称:PPZ-3TPT)、3-(9,9-ジメチル-9H-アクリジン-10-イル)-9H-キサンテン-9-オン(略称:ACRXTN)、ビス[4-(9,9-ジメチル-9,10-ジヒドロアクリジン)フェニル]スルホン(略称:DMAC-DPS)、10-フェニル-10H,10’H-スピロ[アクリジン-9,9’-アントラセン]-10’-オン(略称:ACRSA)、等のπ電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環の両方を有する複素環化合物も用いることができる。該複素環化合物は、π電子過剰型複素芳香環及びπ電子不足型複素芳香環を有するため、電子輸送性及び正孔輸送性が共に高く、好ましい。なお、π電子過剰型複素芳香環とπ電子不足型複素芳香環とが直接結合した物質は、π電子過剰型複素芳香環のドナー性とπ電子不足型複素芳香環のアクセプタ性が共に強くなり、S1準位とT1準位のエネルギー差が小さくなるため、熱活性化遅延蛍光を効率よく得られることから特に好ましい。なお、π電子不足型複素芳香環の代わりに、シアノ基のような電子吸引基が結合した芳香環を用いても良い。
発光層のホスト材料としては、電子輸送性を有する材料や正孔輸送性を有する材料など様々なキャリア輸送材料を用いることができる。
正孔輸送性を有する材料としては、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)、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)、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)、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)、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)などの芳香族アミン骨格を有する化合物や、1,3-ビス(N-カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、4,4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、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)、3,3’-ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール)(略称:PCCP)などのカルバゾール骨格を有する化合物や、4,4’,4’’-(ベンゼン-1,3,5-トリイル)トリ(ジベンゾチオフェン)(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)などのチオフェン骨格を有する化合物や、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)、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)などのフラン骨格を有する化合物が挙げられる。上述した中でも、芳香族アミン骨格を有する化合物やカルバゾール骨格を有する化合物は、信頼性が良好であり、また、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与するため好ましい。また、実施の形態1に記載の有機化合物も好適に用いることができる。
電子輸送性を有する材料としては、例えば、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)などの金属錯体や、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)、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)、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)、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)などのポリアゾール骨格を有する複素環化合物や、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)、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)などのジ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が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格を有する複素環化合物やピリジン骨格を有する複素環化合物は、信頼性が良好であり好ましい。特に、ジアジン(ピリミジンやピラジン)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。
蛍光発光物質を発光材料として用いる場合、ホスト材料としては、アントラセン骨格を有する材料が好適である。アントラセン骨格を有する物質を蛍光発光物質のホスト材料として用いると、発光効率、耐久性共に良好な発光層を実現することが可能である。アントラセン骨格を有する材料はHOMO準位が深い材料が多い為、本発明の一態様を好適に適用することができる。ホスト材料として用いるアントラセン骨格を有する物質としては、ジフェニルアントラセン骨格、特に9,10-ジフェニルアントラセン骨格を有する物質が化学的に安定であるため好ましい。また、ホスト材料がカルバゾール骨格を有する場合、正孔の注入・輸送性が高まるため好ましいが、カルバゾールにベンゼン環がさらに縮合したベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなるためより好ましい。特に、ホスト材料がジベンゾカルバゾール骨格を含む場合、カルバゾールよりもHOMOが0.1eV程度浅くなり、正孔が入りやすくなる上に、正孔輸送性にも優れ、耐熱性も高くなるため好適である。したがって、さらにホスト材料として好ましいのは、9,10-ジフェニルアントラセン骨格およびカルバゾール骨格(あるいはベンゾカルバゾール骨格やジベンゾカルバゾール骨格)を同時に有する物質である。なお、上記の正孔注入・輸送性の観点から、カルバゾール骨格に換えて、ベンゾフルオレン骨格やジベンゾフルオレン骨格を用いてもよい。このような物質の例としては、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-[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)、9-[4-(10-フェニル-9-アントラセニル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:CzPA)、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-[3-(9,10-ジフェニル-2-アントリル)フェニル]-ベンゾ[b]ナフト[1,2-d]フラン(略称:2mBnfPPA)、9-フェニル-10-{4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)ビフェニル-4’-イル}アントラセン(略称:FLPPA)等が挙げられる。特に、CzPA、cgDBCzPA、2mBnfPPA、PCzPAは非常に良好な特性を示すため、好ましい選択である。
なお、本発明の一態様の発光素子は、特に青色の蛍光発光を呈する発光素子に適用することが好ましい。
なお、ホスト材料は複数種の物質を混合した材料であっても良く、混合したホスト材料を用いる場合は、電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料とを混合することが好ましい。電子輸送性を有する材料と、正孔輸送性を有する材料を混合することによって、発光層113の輸送性を容易に調整することができ、再結合領域の制御も簡便に行うことができる。正孔輸送性を有する材料と電子輸送性を有する材料の含有量の比は、正孔輸送性を有する材料:電子輸送性を有する材料=1:9~9:1とすればよい。
また、これら混合された材料同士で励起錯体を形成しても良い。当該励起錯体は発光材料の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光が得られるため好ましい。また、当該構成を用いることで駆動電圧も低下するため好ましい。
電子輸送層114は、電子輸送性を有する物質を含む層である。電子輸送性を有する物質としては、上記ホスト材料に用いることが可能な電子輸送性を有する物質として挙げたものを用いることができる。
電子輸送層114と第2の電極102との間に、電子注入層115として、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF2)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含む層を設けても良い。電子注入層115は、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたものや、エレクトライドを用いてもよい。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115の代わりに電荷発生層116を設けても良い(図1(B))。電荷発生層116は、電位をかけることによって当該層の陰極側に接する層に正孔を、陽極側に接する層に電子を注入することができる層のことである。電荷発生層116には、少なくともP型層117が含まれる。P型層117は、上述の正孔注入層111を構成することができる材料として挙げた複合材料を用いて形成することが好ましい。またP型層117は、複合材料を構成する材料として上述したアクセプタ材料を含む膜と正孔輸送材料を含む膜とを積層して構成しても良い。P型層117に電位をかけることによって、電子輸送層114に電子が、陰極である第2の電極102に正孔が注入され、発光素子が動作する。
なお、電荷発生層116はP型層117の他に電子リレー層118及び電子注入バッファ層119のいずれか一又は両方がもうけられていることが好ましい。
電子リレー層118は少なくとも電子輸送性を有する物質を含み、電子注入バッファ層119とP型層117との相互作用を防いで電子をスムーズに受け渡す機能を有する。電子リレー層118に含まれる電子輸送性を有する物質のLUMO準位は、P型層117におけるアクセプタ性物質のLUMO準位と、電子輸送層114における電荷発生層116に接する層に含まれる物質のLUMO準位との間であることが好ましい。電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質におけるLUMO準位の具体的なエネルギー準位は-5.0eV以上、好ましくは-5.0eV以上-3.0eV以下とするとよい。なお、電子リレー層118に用いられる電子輸送性を有する物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属-酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
電子注入バッファ層119には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
また、電子注入バッファ層119が、電子輸送性を有する物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、ドナー性物質として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物(アルカリ金属化合物(酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む)、アルカリ土類金属化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む)、または希土類金属の化合物(酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む))の他、テトラチアナフタセン(略称:TTN)、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性を有する物質としては、先に説明した電子輸送層114を構成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。
第2の電極102を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、リチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等の元素周期表の第1族または第2族に属する元素、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第2の電極102と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、ケイ素若しくは酸化ケイ素を含有した酸化インジウム-酸化スズ等様々な導電性材料を第2の電極102として用いることができる。
これら導電性材料は、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、インクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、ゾル-ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。
これら導電性材料は、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式法、インクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。また、ゾル-ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。
また、EL層103の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。
また上述した各電極または各層を異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
なお、第1の電極101と第2の電極102との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。しかし、発光領域と電極やキャリア注入層に用いられる金属とが近接することによって生じる消光が抑制されるように、第1の電極101および第2の電極102から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成が好ましい。
また、発光層113に接する正孔輸送層や電子輸送層、特に発光層113における再結合領域に近いキャリア輸送層は、発光層で生成した励起子からのエネルギー移動を抑制するため、そのバンドギャップが発光層を構成する発光材料もしくは、発光層に含まれる発光材料が有するバンドギャップより大きいバンドギャップを有する物質で構成することが好ましい。
続いて、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(積層型素子、タンデム型素子ともいう)の態様について、図1(C)を参照して説明する。この発光素子は、陽極と陰極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。一つの発光ユニットは、図1(A)で示したEL層103とほぼ同様な構成を有する。つまり、図1(C)で示す発光素子は複数の発光ユニットを有する発光素子であり、図1(A)又は図1(B)で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子であるということができる。
図1(C)において、陽極501と陰極502との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されており、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512との間には電荷発生層513が設けられている。陽極501と陰極502はそれぞれ図1(A)における第1の電極101と第2の電極102に相当し、図1(A)の説明で述べたものと同じものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
電荷発生層513は、陽極501と陰極502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機能を有する。すなわち、図1(C)において、陽極の電位の方が陰極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513は、第1の発光ユニット511に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればよい。
電荷発生層513は、図1(B)にて説明した電荷発生層116と同様の構成で形成することが好ましい。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、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513に接している場合は、電荷発生層513が発光ユニットの正孔注入層の役割も担うことができるため、発光ユニットは正孔注入層を設けなくとも良い。
また、電荷発生層513に電子注入バッファ層119を設ける場合、当該電子注入バッファ層119が陽極側の発光ユニットにおける電子注入層の役割を担うため、陽極側の発光ユニットには必ずしも電子注入層を形成する必要はない。
図1(C)では、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。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層513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、さらに長寿命な素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子において、第1の発光ユニットで赤と緑の発光色、第2の発光ユニットで青の発光色を得ることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。
また、上述のEL層103や第1の発光ユニット511、第2の発光ユニット512及び電荷発生層などの各層や電極は、例えば、蒸着法(真空蒸着法を含む)、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて形成することができる。また、それらは低分子材料、中分子材料(オリゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子材料を含んでも良い。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を用いて作製された発光装置について図2を用いて説明する。なお、図2(A)は、発光装置を示す上面図、図2(B)は図2(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(ソース線駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート線駆動回路)603を含んでいる。また、604は封止基板、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はソース線駆動回路601及びゲート線駆動回路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)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も含むものとする。
次に、断面構造について図2(B)を用いて説明する。素子基板610上には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線駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。
素子基板610はガラス、石英、有機樹脂、金属、合金、半導体などからなる基板の他、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て作製すればよい。
画素や駆動回路に用いられるトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、逆スタガ型のトランジスタとしてもよいし、スタガ型のトランジスタとしてもよい。また、トップゲート型のトランジスタでもボトムゲート型トランジスタでもよい。トランジスタに用いる半導体材料は特に限定されず、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化シリコン、窒化ガリウム等を用いることができる。または、In-Ga-Zn系金属酸化物などの、インジウム、ガリウム、亜鉛のうち少なくとも一つを含む酸化物半導体を用いてもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、単結晶半導体、又は一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
ここで、上記画素や駆動回路に設けられるトランジスタの他、後述するタッチセンサ等に用いられるトランジスタなどの半導体装置には、酸化物半導体を適用することが好ましい。特にシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を適用することが好ましい。シリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ状態における電流を低減できる。
上記酸化物半導体は、少なくともインジウム(In)又は亜鉛(Zn)を含むことが好ましい。また、In-M-Zn系酸化物(MはAl、Ti、Ga、Ge、Y、Zr、Sn、La、CeまたはHf等の金属)で表記される酸化物を含む酸化物半導体であることがより好ましい。
特に、半導体層として、複数の結晶部を有し、当該結晶部はc軸が半導体層の被形成面、または半導体層の上面に対し垂直に配向し、且つ隣接する結晶部間には粒界を有さない酸化物半導体膜を用いることが好ましい。
半導体層としてこのような材料を用いることで、電気特性の変動が抑制され、信頼性の高いトランジスタを実現できる。
また、上述の半導体層を有するトランジスタはその低いオフ電流により、トランジスタを介して容量に蓄積した電荷を長期間に亘って保持することが可能である。このようなトランジスタを画素に適用することで、各表示領域に表示した画像の階調を維持しつつ、駆動回路を停止することも可能となる。その結果、極めて消費電力の低減された電子機器を実現できる。
トランジスタの特性安定化等のため、下地膜を設けることが好ましい。下地膜としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などの無機絶縁膜を用い、単層で又は積層して作製することができる。下地膜はスパッタリング法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法(プラズマCVD法、熱CVD法、MOCVD(Metal Organic CVD)法など)、ALD(Atomic Layer Deposition)法、塗布法、印刷法等を用いて形成できる。なお、下地膜は、必要で無ければ設けなくてもよい。
なお、FET623は駆動回路部601に形成されるトランジスタの一つを示すものである。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成すれば良い。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FET611と、電流制御用FET612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成されているが、これに限定されず、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせた画素部としてもよい。
なお、第1の電極613の端部を覆って絶縁物614が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、後に形成するEL層等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曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲率半径(0.2μm~3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物614として、ネガ型の感光性樹脂、或いはポジ型の感光性樹脂のいずれ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、2~20wt%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、窒化チタン膜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は、実施の形態1で説明したような構成を含んでいる。また、EL層616を構成する他の材料としては、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)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、2~20wt%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でもって、発光素子が形成されている。当該発光素子は実施の形態1に記載の発光素子である。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1に記載の発光素子と、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、シール材で充填される場合もある。封止基板には凹部を形成し、そこに乾燥材を設けことで水分の影響による劣化を抑制することができ、好ましい構成である。
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。
図2には示されていないが、第2の電極上に保護膜を設けても良い。保護膜は有機樹脂膜や無機絶縁膜で形成すればよい。また、シール材605の露出した部分を覆うように、保護膜が形成されていても良い。また、保護膜は、一対の基板の表面及び側面、封止層、絶縁層、等の露出した側面を覆って設けることができる。
保護膜には、水などの不純物を透過しにくい材料を用いることができる。したがって、水などの不純物が外部から内部に拡散することを効果的に抑制することができる。
保護膜を構成する材料としては、酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物、三元化合物、金属またはポリマー等を用いることができ、例えば、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、ハフニウムシリケート、酸化ランタン、酸化珪素、チタン酸ストロンチウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化バナジウムまたは酸化インジウム等を含む材料や、窒化アルミニウム、窒化ハフニウム、窒化珪素、窒化タンタル、窒化チタン、窒化ニオブ、窒化モリブデン、窒化ジルコニウムまたは窒化ガリウム等を含む材料、チタンおよびアルミニウムを含む窒化物、チタンおよびアルミニウムを含む酸化物、アルミニウムおよび亜鉛を含む酸化物、マンガンおよび亜鉛を含む硫化物、セリウムおよびストロンチウムを含む硫化物、エルビウムおよびアルミニウムを含む酸化物、イットリウムおよびジルコニウムを含む酸化物等を含む材料を用いることができる。
保護膜は、段差被覆性(ステップカバレッジ)の良好な成膜方法を用いて形成することが好ましい。このような手法の一つに、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法がある。ALD法を用いて形成することができる材料を、保護膜に用いることが好ましい。ALD法を用いることで緻密な、クラックやピンホールなどの欠陥が低減された、または均一な厚さを備える保護膜を形成することができる。また、保護膜を形成する際に加工部材に与える損傷を、低減することができる。
例えばALD法を用いて保護膜を形成することで、複雑な凹凸形状を有する表面や、タッチパネルの上面、側面及び裏面にまで均一で欠陥の少ない保護膜を形成することができる。
以上のようにして、実施の形態1に記載の発光素子を用いて作製された発光装置を得ることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1に記載の発光素子は寿命の長い発光素子であるため、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置は発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
図3には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)等を設けることによってフルカラー化した発光装置の例を示す。図3(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3(A)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)は透明な基材1033に設けている。また、ブラックマトリクス1035をさらに設けても良い。着色層及びブラックマトリクス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、及びブラックマトリクス1035は、オーバーコート層1036で覆われている。また、図3(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、緑、青となることから、4色の画素で映像を表現することができる。
図3(B)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。このように、着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられていても良い。
また、以上に説明した発光装置では、FET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。トップエミッション型の発光装置の断面図を図4に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。FET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の層間絶縁膜と同様の材料の他、他の公知の材料を用いて形成することができる。
発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024B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4のようなトップエミッション型の発光装置である場合、第1の電極を反射電極とすることが好ましい。EL層1028の構成は、実施の形態1においてEL層103として説明したような構成とし、且つ、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図4のようなトップエミッションの構造では着色層(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ブラックマトリクス1035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)やブラックマトリックスはオーバーコート層1036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こととする。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、黄、緑、青の4色や赤、緑、青の3色でフルカラー表示を行ってもよい。
トップエミッション型の発光装置では、マイクロキャビティ構造の適用が好適に行える。マイクロキャビティ構造を有する発光素子は、第1の電極を反射電極、第2の電極を半透過・半反射電極とすることにより得られる。反射電極と半透過・半反射電極との間には少なくともEL層を有し、少なくとも発光領域となる発光層を有している。
なお、反射電極は、可視光の反射率が40%乃至100%、好ましくは70%乃至100%であり、かつその抵抗率が1×10-2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極は、可視光の反射率が20%乃至80%、好ましくは40%乃至70%であり、かつその抵抗率が1×10-2Ωcm以下の膜であるとする。
EL層に含まれる発光層から射出される発光は、反射電極と半透過・半反射電極とによって反射され、共振する。
当該発光素子は、透明導電膜や上述の複合材料、キャリア輸送材料などの厚みを変えることで反射電極と半透過・半反射電極の間の光学的距離を変えることができる。これにより、反射電極と半透過・半反射電極との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができる。
なお、反射電極によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、発光層から半透過・半反射電極に直接入射する光(第1の入射光)と大きな干渉を起こすため、反射電極と発光層の光学的距離を(2n-1)λ/4(ただし、nは1以上の自然数、λは増幅したい発光の波長)に調節することが好ましい。当該光学的距離を調節することにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ発光層からの発光をより増幅させることができる。
なお、上記構成においては、EL層に複数の発光層を有する構造であっても、単一の発光層を有する構造であっても良く、例えば、上述のタンデム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のEL層を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成に適用してもよい。
マイクロキャビティ構造を有することで、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。なお、赤、黄、緑、青の4色の副画素で映像を表示する発光装置の場合、黄色発光による輝度向上効果のうえ、全副画素において各色の波長に合わせたマイクロキャビティ構造を適用できるため良好な特性の発光装置とすることができる。
本実施の形態における発光装置は、実施の形態1に記載の発光素子を用いているため、良好な特性を備えた発光装置を得ることができる。具体的には、実施の形態1に記載の発光素子は寿命の長い発光素子であるため、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、実施の形態1に記載の発光素子を用いた発光装置は発光効率が良好なため、消費電力の小さい発光装置とすることが可能である。
ここまでは、アクティブマトリクス型の発光装置について説明したが、以下からはパッシブマトリクス型の発光装置について説明する。図5には本発明を適用して作製したパッシブマトリクス型の発光装置を示す。なお、図5(A)は、発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)をX-Yで切断した断面図である。図5において、基板951上には、電極952と電極956との間にはEL層955が設けられている。電極952の端部は絶縁層953で覆われている。そして、絶縁層953上には隔壁層954が設けられている。隔壁層954の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなっていくような傾斜を有する。つまり、隔壁層954の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接する辺)の方が上辺(絶縁層953の面方向と同様の方向を向き、絶縁層953と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層954を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことが出来る。また、パッシブマトリクス型の発光装置においても、実施の形態1に記載の発光素子を用いており、信頼性の良好な発光装置、又は消費電力の小さい発光装置とすることができる。
以上、説明した発光装置は、マトリクス状に配置された多数の微小な発光素子をそれぞれ制御することが可能であるため、画像の表現を行う表示装置として好適に利用できる発光装置である。
また、本実施の形態は他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図6を参照しながら説明する。図6(B)は照明装置の上面図、図6(A)は図6(B)におけるe-f断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子を照明装置として用いる例を図6を参照しながら説明する。図6(B)は照明装置の上面図、図6(A)は図6(B)におけるe-f断面図である。
本実施の形態における照明装置は、支持体である透光性を有する基板400上に、第1の電極401が形成されている。第1の電極401は実施の形態1における第1の電極101に相当する。第1の電極401側から発光を取り出す場合、第1の電極401は透光性を有する材料により形成する。
第2の電極404に電圧を供給するためのパッド412が基板400上に形成される。
第1の電極401上にはEL層403が形成されている。EL層403は実施の形態1におけるEL層103の構成、又は発光ユニット511、512及び電荷発生層513を合わせた構成などに相当する。なお、これらの構成については当該記載を参照されたい。
EL層403を覆って第2の電極404を形成する。第2の電極404は実施の形態1における第2の電極102に相当する。発光を第1の電極401側から取り出す場合、第2の電極404は反射率の高い材料によって形成される。第2の電極404はパッド412と接続することによって、電圧が供給される。
以上、第1の電極401、EL層403、及び第2の電極404を有する発光素子を本実施の形態で示す照明装置は有している。当該発光素子は発光効率の高い発光素子であるため、本実施の形態における照明装置は消費電力の小さい照明装置とすることができる。
以上の構成を有する発光素子が形成された基板400と、封止基板407とをシール材405、406を用いて固着し、封止することによって照明装置が完成する。シール材405、406はどちらか一方でもかまわない。また、内側のシール材406(図6(B)では図示せず)には乾燥剤を混ぜることもでき、これにより、水分を吸着することができ、信頼性の向上につながる。
また、パッド412と第1の電極401の一部をシール材405、406の外に伸張して設けることによって、外部入力端子とすることができる。また、その上にコンバーターなどを搭載したICチップ420などを設けても良い。
以上、本実施の形態に記載の照明装置は、EL素子に実施の形態2に記載の発光素子を用いており、信頼性の良好な発光装置とすることができる。また、消費電力の小さい発光装置とすることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態2に記載の発光素子は寿命が良好であり、信頼性の良好な発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、信頼性の良好な発光部を有する電子機器とすることが可能である。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の発光素子をその一部に含む電子機器の例について説明する。実施の形態2に記載の発光素子は寿命が良好であり、信頼性の良好な発光素子である。その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、信頼性の良好な発光部を有する電子機器とすることが可能である。
上記発光素子を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、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(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、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。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図7(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、表示部7103は、実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図7(B1)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、このコンピュータは、実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して表示部7203に用いることにより作製される。図7(B1)のコンピュータは、図7(B2)のような形態であっても良い。図7(B2)のコンピュータは、キーボード7204、ポインティングデバイス7206の代わりに第2の表示部7210が設けられている。第2の表示部7210はタッチパネル式となっており、第2の表示部7210に表示された入力用の表示を指や専用のペンで操作することによって入力を行うことができる。また、第2の表示部7210は入力用表示だけでなく、その他の画像を表示することも可能である。また表示部7203もタッチパネルであっても良い。二つの画面がヒンジで接続されていることによって、収納や運搬をする際に画面を傷つける、破損するなどのトラブルの発生も防止することができる。
図7(C)は、携帯端末の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、実施の形態1に記載の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。
図7(C)に示す携帯端末は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
また、携帯端末内部に、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、携帯端末の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402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。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402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7402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、表示部に近赤外光を発光するバックライトまた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、本実施の形態に示す構成は、実施の形態1乃至実施の形態4に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
以上の様に実施の形態1に記載の発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態1に記載の発光素子を用いることにより信頼性の高い電子機器を得ることができる。
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、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。
図9は、実施の形態1に記載の発光素子を、照明装置である電気スタンドに用いた例である。図9に示す電気スタンドは、筐体2001と、光源2002を有し、光源2002としては、実施の形態3に記載の照明装置を用いても良い。
図10は、実施の形態1に記載の発光素子を、室内の照明装置3001として用いた例である。実施の形態1に記載の発光素子は信頼性の高い発光素子であるため、信頼性の良い照明装置とすることができる。また、実施の形態2に記載の発光素子は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態1に記載の発光素子は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
実施の形態2に記載の発光素子は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも搭載することができる。図11に実施の形態2に記載の発光素子を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示領域5200乃至表示領域5203は実施の形態2に記載の発光素子を用いて設けられた表示である。
表示領域5200と表示領域5201は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態1に記載の発光素子を搭載した表示装置である。実施の形態2に記載の発光素子は、第1の電極と第2の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
表示領域5202はピラー部分に設けられた実施の形態1に記載の発光素子を搭載した表示装置である。表示領域5202には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示領域5203は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示領域5203はまたナビゲーション情報、速度計や回転計、走行距離、燃料、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示領域5200乃至表示領域5202にも設けることができる。また、表示領域5200乃至表示領域5203は照明装置として用いることも可能である。
また、図12(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12(A)に展開した状態の携帯情報端末5150を示す。図12(B)に折りたたんだ状態の携帯情報端末を示す。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。屈曲部5153は2mm以上、好ましくは3mm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。
また、図13(A)~(C)に、折りたたみ可能な携帯情報端末9310を示す。図13(A)に展開した状態の携帯情報端末9310を示す。図13(B)に展開した状態又は折りたたんだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の携帯情報端末9310を示す。図13(C)に折りたたんだ状態の携帯情報端末9310を示す。携帯情報端末9310は、折りたた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。
表示パネル9311はヒンジ9313によって連結された3つの筐体9315に支持されている。なお、表示パネル9311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。また、表示パネル9311は、ヒンジ9313を介して2つの筐体9315間を屈曲させることにより、携帯情報端末9310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。本発明の一態様の発光装置を表示パネル9311に用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の有機化合物であるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-2-アミン(略称:BBABnf(II)(2))の合成方法について詳しく説明する。BBABnf(II)(2)の構造式を以下に示す。
<ステップ1:3-(5-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-ナフトールの合成>
300mL三つ口フラスコへ8.9g(40mmol)の3-ブロモ-2-ナフトールと、10g(60mmol)の5-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、0.24g(0.080mmol)のトリ(オルト-トリル)ホスフィンと、40mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mmol/L)と、トルエン120mL、エタノール50mLをいれ、混合した。この混合物の減圧脱気をした後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物を60℃に加熱してから、90mg(40μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。撹拌後、この混合物にさらに5.8g(35mmol)の5-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、90mg(40μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。攪拌後、室温まで冷却し、得られた混合物を水と飽和食塩水で洗浄し、水層と有機層を分離した後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し、ろ液を濃縮して乾燥させた。乾燥後、黒色固体を7.6g得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
300mL三つ口フラスコへ8.9g(40mmol)の3-ブロモ-2-ナフトールと、10g(60mmol)の5-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、0.24g(0.080mmol)のトリ(オルト-トリル)ホスフィンと、40mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mmol/L)と、トルエン120mL、エタノール50mLをいれ、混合した。この混合物の減圧脱気をした後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物を60℃に加熱してから、90mg(40μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。撹拌後、この混合物にさらに5.8g(35mmol)の5-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、90mg(40μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。攪拌後、室温まで冷却し、得られた混合物を水と飽和食塩水で洗浄し、水層と有機層を分離した後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し、ろ液を濃縮して乾燥させた。乾燥後、黒色固体を7.6g得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
<ステップ2:2-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランの合成>
500mLナスフラスコに、ステップ1で得られた7.6gの黒色固体と、7.6g(55mmol)の炭酸カリウムと、110mLのN-メチル-2-ピロリドン(略称:NMP)を入れ、120℃で7時間撹拌した。得られた混合物を吸引ろ過し、炭酸カリウムを除去した。得られたろ液に2mol/Lの塩酸を10mL加えてろ液を中和したところ、白色沈殿が生じた。この白色沈殿を吸引ろ過で回収し、酢酸エチル、水、エタノールで洗浄したところ、白色固体を3.5g、ステップ1とステップ2を併せた収率として34%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
500mLナスフラスコに、ステップ1で得られた7.6gの黒色固体と、7.6g(55mmol)の炭酸カリウムと、110mLのN-メチル-2-ピロリドン(略称:NMP)を入れ、120℃で7時間撹拌した。得られた混合物を吸引ろ過し、炭酸カリウムを除去した。得られたろ液に2mol/Lの塩酸を10mL加えてろ液を中和したところ、白色沈殿が生じた。この白色沈殿を吸引ろ過で回収し、酢酸エチル、水、エタノールで洗浄したところ、白色固体を3.5g、ステップ1とステップ2を併せた収率として34%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の1H NMRデータを図14(A)、(B)に、数値データを以下に示す。なお、図14(B)は図14(A)における7.2ppmから8.3ppmの範囲を拡大して示した図である。これにより、2-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランが得られたことがわかった。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=8.39(s,1H),8.04-8.03(m,2H),7.97(d,J=8.0Hz,1H),7.92(s,1H),7.54(t,J=7.5Hz,1H),7.52-7.45(m,3H)
<ステップ3:N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-2-アミン(略称:BBABnf(II)(2))の合成>
還流管を付けた300mL三口フラスコに、2.0g(8.0mmol)の2-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランと、2.6g(8.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、56mg(0.16mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(商品名:cBRIDP(登録商標))と、1.5g(16mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン100mLを入れ、この混合物を減圧脱気し、フラスコ内を窒素置換してから、ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム46mg(80μmol)を加えた。この混合物を、110℃で13時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物に水を加え、水層と有機層を分離してから水層をトルエンにより抽出した。得られた抽出液と有機層を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物をろ過し得られたろ液を濃縮したところ、褐色固体を3.7g、収率86%で得た。ステップ3の合成スキームを以下に示す。
還流管を付けた300mL三口フラスコに、2.0g(8.0mmol)の2-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランと、2.6g(8.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、56mg(0.16mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(商品名:cBRIDP(登録商標))と、1.5g(16mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン100mLを入れ、この混合物を減圧脱気し、フラスコ内を窒素置換してから、ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム46mg(80μmol)を加えた。この混合物を、110℃で13時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物に水を加え、水層と有機層を分離してから水層をトルエンにより抽出した。得られた抽出液と有機層を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物をろ過し得られたろ液を濃縮したところ、褐色固体を3.7g、収率86%で得た。ステップ3の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の1H NMRデータを図15(A)(B)に、数値データを以下に示す。なお、図15(B)は図15(A)における7.0ppmから8.1ppmの範囲を拡大して示した図である。これにより、本合成例において、本発明の一態様の有機化合物であるBBABnf(II)(2)が得られたことがわかった。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=8.33(s,1H),7.96(d,J=10Hz,2H),7.92-7.91(m,2H),7.60(d,J=7.0Hz,4H),7.53-7.38(m,12H),7.32(t,J=7.5Hz,2H),7.24(d,J=7.0Hz,4H)
得られた固体を昇華精製により精製した。昇華精製は、アルゴン流量15mL/min、圧力2.6Paの条件で、固体を275℃に加熱して行った。昇華精製後、目的化合物の黄色固体を収量2.6g、回収率70%で得た。
次に、BBABnf(II)(2)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16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17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の測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用い、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た。また、薄膜の吸収スペクトルの測定には、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、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。
図16より、BBABnf(II)(2)のトルエン溶液は402nm、346nm、322nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは435nm(励起波長385nm)であった。また、図17より、BBABnf(II)(2)の薄膜は392nm、350nm、257nm、207nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは452nm付近(励起波長350nm)に見られた。この結果から、BBABnf(II)(2)Bが青色に発光することを確認し、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能であることがわかった。
また、BBABnf(II)(2)の薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さく、膜質が良好であることがわかった。
続いて、BBABnf(II)(2)のHOMO準位およびLUMO準位をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定を元に算出した結果を示す。算出方法を以下に示す。
測定装置としては電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。CV測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド(DMF)((株)アルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705-6)を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ-n-ブチルアンモニウム(n-Bu4NClO4)((株)東京化成製、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を2mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC-3用Ptカウンター電極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag+電極(ビー・エー・エス(株)製、RE7非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20~25℃)で行った。また、CV測定時のスキャン速度は、0.1V/secに統一し、参照電極に対する酸化電位Ea[V]および還元電位Ec[V]を測定した。Eaは酸化-還元波の中間電位とし、Ecは還元-酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、-4.94[eV]であることが分かっているため、HOMO準位[eV]=-4.94-Ea、LUMO準位[eV]=-4.94-Ecという式から、HOMO準位およびLUMO準位をそれぞれ求めることができる。
CV測定は100回繰り返し行い、100サイクル目の測定での酸化-還元波と、1サイクル目の酸化-還元波を比較して、化合物の電気的安定性を調べた。
この結果、BBABnf(II)(2)のHOMO準位は-5.45eV、LUMO準位は-2.50eVであることがわかった。また、酸化-還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、酸化電位Ea[V]測定において89%のピーク強度を保っていたことから、BBABnf(II)(2)は酸化に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
また、BBABnf(II)(2)の示差走査熱量測定(Differential scanning calorimetry:DSC)を、パーキンエルマー社製、Pyris1DSCを用いて測定した。示差走査熱量測定は、昇温速度40℃/minにて、-10℃から310℃まで昇温した後、同温度で1分間保持してから降温速度100℃/minにて-10℃まで冷却し、-10℃で5分間保持する操作を2回連続で行った。2サイクル目のDSC測定結果から、BBABnf(II)(2)のガラス転移点は106℃であることが明らかとなり、非常に高い耐熱性を有する物質であることが示された。
また、BBABnf(II)(2)の熱重量測定-示差熱分析(Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis:TG-DTA)を行った。測定には高真空差動型示差熱天秤(ブルカー・エイエックスエス株式会社製、TG-DTA2410SA)を用いた。測定は、大気圧において、昇温速度10℃/min、窒素気流下(流速200mL/min)の条件で行った。熱重量測定-示差熱分析においてBBABnf(II)(2)は、熱重量測定から求めた重量が測定開始時の-5%となる温度(分解温度)が440℃以上であることがわかり、高い耐熱性を有する物質であることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の有機化合物であるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))の合成方法について詳しく説明する。BBABnf(II)(4)の構造式を以下に示す。
<ステップ1:3-(3-クロロ-2-フルオロフェニル)-2-ナフトールの合成>
300mL三つ口フラスコへ7.5g(34mmol)の3-ブロモ-2-ナフトールと、5.9g(34mmol)の3-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、0.21g(67μmol)のトリ(オルト-トリル)ホスフィンと、30mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mol/L)、トルエン110mL、エタノール30mLをいれ、混合物の減圧脱気をした後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物を60℃に加熱した後、76mg(34μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。撹拌後、さらに3.0g(17mmol)の3-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、36mg(16μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。攪拌後、室温まで冷却し、得られた混合物を水と飽和食塩水で洗浄し、水層と有機層を分離してから、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し、ろ液を濃縮して乾燥させた。乾燥後、黒色固体を6.1g得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
300mL三つ口フラスコへ7.5g(34mmol)の3-ブロモ-2-ナフトールと、5.9g(34mmol)の3-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、0.21g(67μmol)のトリ(オルト-トリル)ホスフィンと、30mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mol/L)、トルエン110mL、エタノール30mLをいれ、混合物の減圧脱気をした後、フラスコ内を窒素置換した。この混合物を60℃に加熱した後、76mg(34μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。撹拌後、さらに3.0g(17mmol)の3-クロロ-2-フルオロフェニルボロン酸と、36mg(16μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、80℃で8時間撹拌した。攪拌後、室温まで冷却し、得られた混合物を水と飽和食塩水で洗浄し、水層と有機層を分離してから、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し、ろ液を濃縮して乾燥させた。乾燥後、黒色固体を6.1g得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
<ステップ2:4-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランの合成>
500mLナスフラスコに、ステップ1で得られた黒色固体6.1gと、6.3g(44mmol)の炭酸カリウムと、110mLのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を入れ、120℃で7時間撹拌した。得られた混合物を吸引ろ過し、炭酸カリウムを除去した。得られたろ液に2.0mol/Lの塩酸を10mL加えて中和した。この混合物に水を加え、有機層と水層を分離してから、水層を酢酸エチルにて抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し得られたろ液を濃縮したところ、褐色固体4.9gを得た。この褐色固体を、超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)(移動相:液体二酸化炭素:テトラヒドロフラン=7:3)にて精製したところ、目的物の淡黄色固体を2.2g、ステップ1とステップ2を併せた収率として26%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
500mLナスフラスコに、ステップ1で得られた黒色固体6.1gと、6.3g(44mmol)の炭酸カリウムと、110mLのN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を入れ、120℃で7時間撹拌した。得られた混合物を吸引ろ過し、炭酸カリウムを除去した。得られたろ液に2.0mol/Lの塩酸を10mL加えて中和した。この混合物に水を加え、有機層と水層を分離してから、水層を酢酸エチルにて抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過し得られたろ液を濃縮したところ、褐色固体4.9gを得た。この褐色固体を、超臨界流体クロマトグラフィー(SFC)(移動相:液体二酸化炭素:テトラヒドロフラン=7:3)にて精製したところ、目的物の淡黄色固体を2.2g、ステップ1とステップ2を併せた収率として26%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の1H NMRデータを図18(A)(B)に、数値データを以下に示す。なお、図18(B)は図18(A)における7.2ppmから8.3ppmの範囲を拡大して示した図である。これにより、4-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランが得られたことがわかった。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=8.42(s,1H),8.04(d,J=8.5Hz,1H),8.00-7.96(m,3H),7.57-7.49(m,3H),7.32(t,J=7.5Hz,1H)
<ステップ3:N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))の合成>
還流管を付けた300mL三口フラスコに、1.5g(6.0mmol)の4-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランと、1.9g(6.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、42mg(0.12mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(cBRIDP(登録商標))と、1.2g(12mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン90mLを入れ、減圧脱気をしたあとにフラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム34mg(60μmol)を加えた後、110℃で6時間撹拌した。得られた混合物に水を加え、水層と有機層を分離した後、水層をトルエンにて抽出した。得られた抽出液と有機層を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮したところ、目的物の褐色固体を2.7g、収率83%で得た。
ステップ3の合成スキームを以下に示す。
還流管を付けた300mL三口フラスコに、1.5g(6.0mmol)の4-クロロベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フランと、1.9g(6.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、42mg(0.12mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(cBRIDP(登録商標))と、1.2g(12mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン90mLを入れ、減圧脱気をしたあとにフラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム34mg(60μmol)を加えた後、110℃で6時間撹拌した。得られた混合物に水を加え、水層と有機層を分離した後、水層をトルエンにて抽出した。得られた抽出液と有機層を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮したところ、目的物の褐色固体を2.7g、収率83%で得た。
ステップ3の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の1H NMRデータを図19(A)(B)に、数値データを以下に示す。なお、図19(B)は図19(A)における7.0ppmから8.6ppmの範囲を拡大して示した図である。これにより、本合成例において、本発明の一態様の有機化合物である、BBABnf(II)(4)が得られたことがわかった。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=8.42(s,1H),8.03(d,J=10Hz,1H),7.91-7.87(m,2H),7.77(s,1H),7.60(d,J=8.0Hz,4H),7.53(d,J=8.0Hz,4H),7.50-7.45(m,2H),7.42(t,J=7.5Hz,4H),7.38-7.34(m,2H),7.31(t,J=7.5Hz,2H),7.23(d,J=8.5Hz,4H)
得られた固体を昇華精製により精製した。昇華精製は、アルゴン流量15mL/min、圧力3.7Paの条件で、固体を250℃に加熱して行った。昇華精製後、目的化合物を黄色固体として得た(収量450mg、回収率17%)。
次に、BBABnf(II)(4)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20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21に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図20より、BBABnf(II)(4)のトルエン溶液は384nm、345nm、327nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは421nm(励起波長327nm)であった。また、図21より、BBABnf(II)(4)の薄膜は374nm、355nm、325nm、257nm、207nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは439nm付近(励起波長350nm)に見られた。この結果から、BBABnf(II)(4)Bが青色に発光することを確認し、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能であることがわかった。
また、BBABnf(II)(4)の薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さく、膜質が良好であることがわかった。
続いて、BBABnf(II)(4)のHOMO準位およびLUMO準位をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定を元に算出した結果を示す。算出方法は実施例1と同様である。
CV測定は100回繰り返し行い、100サイクル目の測定での酸化-還元波と、1サイクル目の酸化-還元波を比較して、化合物の電気的安定性を調べた。
この結果、BBABnf(II)(4)のHOMO準位は-5.57eV、LUMO準位は-2.48eVであることがわかった。また、酸化-還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、酸化電位Ea[V]測定において85%のピーク強度を保っていたことから、BBABnf(II)(4)は酸化に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
また、BBABnf(II)(4)の示差走査熱量測定を、実施例1と同様の装置で行った。示差走査熱量測定は、昇温速度40℃/minにて、-10℃から275℃まで昇温した後、同温度で1分間保持してか降温速度100℃/minにて-10℃まで冷却し、-10℃で5分間保持する操作を2回連続で行った。2サイクル目のDSC測定結果から、BBABnf(II)(4)のガラス転移点は108℃であることが明らかとなり、非常に高い耐熱性を有する物質であることが示された。
また、BBABnf(II)(4)の熱重量測定-示差熱分析を実施例1と同様の方法で行った。熱重量測定-示差熱分析においてBBABnf(II)(4)は、熱重量測定から求めた重量が測定開始時の-5%となる温度(分解温度)が410℃であることがわかり、高い耐熱性を有する物質であることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の有機化合物であるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フラン-4-アミン(略称:BBAaBnf(10))の合成方法について詳しく説明する。BBAaBnf(10)の構造式を以下に示す。
<ステップ1:2-ブロモフェニル-1-ナフチルエーテルの合成>
200mL三口フラスコに、2.9g(20mmol)の1-ナフト-ルと、13g(40mmol)の炭酸カリウムを加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、110mLのN-メチルピロリドンン(NMP)と、7.5g(40mmol)の1-ブロモ-2-フルオロベンゼンを加え、この混合物を170℃で4時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物へ100mLの2mol/Lの塩酸を加えて室温で撹拌した。撹拌後この混合物の有機層を100mLの2mol/Lの塩酸で2回洗浄し、水層をトルエンで2回抽出した。抽出溶液と有機層を併せてから100mLの2mol/Lの塩酸と飽和食塩水を用いて洗浄し、得られた有機層へ硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮し褐色の化合物を得た。この化合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はトルエン:ヘキサン=1:1)で精製したところ、目的物の無色透明油状物を4.1g、収率69%で得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
200mL三口フラスコに、2.9g(20mmol)の1-ナフト-ルと、13g(40mmol)の炭酸カリウムを加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ、110mLのN-メチルピロリドンン(NMP)と、7.5g(40mmol)の1-ブロモ-2-フルオロベンゼンを加え、この混合物を170℃で4時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物へ100mLの2mol/Lの塩酸を加えて室温で撹拌した。撹拌後この混合物の有機層を100mLの2mol/Lの塩酸で2回洗浄し、水層をトルエンで2回抽出した。抽出溶液と有機層を併せてから100mLの2mol/Lの塩酸と飽和食塩水を用いて洗浄し、得られた有機層へ硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮し褐色の化合物を得た。この化合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はトルエン:ヘキサン=1:1)で精製したところ、目的物の無色透明油状物を4.1g、収率69%で得た。ステップ1の合成スキームを以下に示す。
<ステップ2:ベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランの合成>
500mLナスフラスコに、4.1g(14mmol)の2-ブロモフェニル-1-ナフチルエーテルと、0.20mg(0.40mmol)のトリフェニルホスフィンと、10g(30mmol)の炭酸セシウムを加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ100mLのNMPを加えたのち、この混合物を減圧脱気した。この混合物へ、89mg(0.40mmol)の酢酸パラジウム(II)を加えてから、窒素気流下、180℃で3時間半攪拌した。撹拌後、この混合物に水を加え、水層をトルエンにより抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて、2mol/Lの塩酸と、飽和炭酸ナトリウム水溶液と、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過し、得られた濾液を濃縮したところ、目的物の淡褐色固体を3.0g、収率99%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
500mLナスフラスコに、4.1g(14mmol)の2-ブロモフェニル-1-ナフチルエーテルと、0.20mg(0.40mmol)のトリフェニルホスフィンと、10g(30mmol)の炭酸セシウムを加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ100mLのNMPを加えたのち、この混合物を減圧脱気した。この混合物へ、89mg(0.40mmol)の酢酸パラジウム(II)を加えてから、窒素気流下、180℃で3時間半攪拌した。撹拌後、この混合物に水を加え、水層をトルエンにより抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて、2mol/Lの塩酸と、飽和炭酸ナトリウム水溶液と、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過し、得られた濾液を濃縮したところ、目的物の淡褐色固体を3.0g、収率99%で得た。ステップ2の合成スキームを以下に示す。
<ステップ3:10-ヨードベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランの合成>
200mL三口フラスコに、3.0g(14mmol)のベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランを加え、フラスコ内を窒素置換した後、70mLのテトラヒドロフラン(THF)を加えた。この溶液を-75℃に冷却してから、この溶液に8.5mL(14mmol)のn-ブチルリチウム(1.64mol/L n-ヘキサン溶液)を滴下して加えた。滴下後、得られた溶液を室温で1時間攪拌した。撹拌後、この溶液を-75℃に冷却してから、ヨウ素3.6g(14mmol)をTHF10mLに溶かした溶液を滴下して加えた。滴下後、得られた溶液を室温に戻しながら17時間攪拌した。撹拌後、得られた溶液にチオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、1時間攪拌した後、この混合物の有機層を水で洗浄し、水層を酢酸エチルで抽出した。抽出液と有機層を合わせて、飽和食塩水で洗浄し、得られた有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥した。乾燥後、この混合物を自然濾過し、得られた溶液を濃縮したところ、目的の白色固体を収量4.4g、収率93%で得た。ステップ3の合成スキームを以下に示す。
200mL三口フラスコに、3.0g(14mmol)のベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランを加え、フラスコ内を窒素置換した後、70mLのテトラヒドロフラン(THF)を加えた。この溶液を-75℃に冷却してから、この溶液に8.5mL(14mmol)のn-ブチルリチウム(1.64mol/L n-ヘキサン溶液)を滴下して加えた。滴下後、得られた溶液を室温で1時間攪拌した。撹拌後、この溶液を-75℃に冷却してから、ヨウ素3.6g(14mmol)をTHF10mLに溶かした溶液を滴下して加えた。滴下後、得られた溶液を室温に戻しながら17時間攪拌した。撹拌後、得られた溶液にチオ硫酸ナトリウム水溶液を加え、1時間攪拌した後、この混合物の有機層を水で洗浄し、水層を酢酸エチルで抽出した。抽出液と有機層を合わせて、飽和食塩水で洗浄し、得られた有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥した。乾燥後、この混合物を自然濾過し、得られた溶液を濃縮したところ、目的の白色固体を収量4.4g、収率93%で得た。ステップ3の合成スキームを以下に示す。
以下にクロロホルム溶液の1H NMR測定結果を示す。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=7.16(t,J=7.8Hz,1H),7.59(td,J1=7.5Hz,J2=1.5Hz,1H),7.67(td,J1=7.5Hz,J2=1.0Hz,1H),7.80(d,J=8.5Hz,1H),7.83(dd,J1=8.0Hz,J2=1.5Hz,1H),7.94-7.96(m,2H),7.99(d,J=8.0Hz,1H),8.53(d,J=8.5Hz,1H)
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=7.16(t,J=7.8Hz,1H),7.59(td,J1=7.5Hz,J2=1.5Hz,1H),7.67(td,J1=7.5Hz,J2=1.0Hz,1H),7.80(d,J=8.5Hz,1H),7.83(dd,J1=8.0Hz,J2=1.5Hz,1H),7.94-7.96(m,2H),7.99(d,J=8.0Hz,1H),8.53(d,J=8.5Hz,1H)
<ステップ4:N,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フラン-4-アミン(略称:BBAaBnf(10))の合成>
還流管を付けた200mL三口フラスコに、2.0g(6.0mmol)の10-ヨードベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランと、1.9g(6.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、42mg(0.12mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(cBRIDP(登録商標))と、1.2g(12mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン70mLを入れ、この混合物を減圧脱気した後、フラスコ内を窒素置換した。ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム34mg(0.060mmol)を加えた後、110℃で10時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物へ水を加え、水層をトルエンにて抽出した。有機層と得られた抽出液を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮した。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(移動相はヘキサン:トルエン=5:1)により精製したところ、目的物の褐色固体を0.75g、収率23%で得た。ステップ4の合成スキームを以下に示す。
還流管を付けた200mL三口フラスコに、2.0g(6.0mmol)の10-ヨードベンゾ[b]ナフト[2,1-d]フランと、1.9g(6.0mmol)のビス(4-ビフェニリル)アミンと、42mg(0.12mmol)のジ-tert-ブチル(1-メチル-2,2-ジフェニルシクロプロピル)ホスフィン(cBRIDP(登録商標))と、1.2g(12mmol)ナトリウム tert-ブトキシドと、トルエン70mLを入れ、この混合物を減圧脱気した後、フラスコ内を窒素置換した。ビス(ベンジリデンアセトン)パラジウム34mg(0.060mmol)を加えた後、110℃で10時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物へ水を加え、水層をトルエンにて抽出した。有機層と得られた抽出液を併せて水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥させた。この混合物を自然濾過し、得られたろ液を濃縮した。得られた粗生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(移動相はヘキサン:トルエン=5:1)により精製したところ、目的物の褐色固体を0.75g、収率23%で得た。ステップ4の合成スキームを以下に示す。
得られた固体の1H NMRデータを以下に示す。これにより本合成例において、本発明の一態様の有機化合物であるBBAaBnf(10)が得られたことがわかった。
1H NMR(クロロホルム-d,500MHz):δ=7.99(d,J=8.5Hz,1H),7.93(d,J=7.5Hz,1H),7.90(d,J=8.0Hz,1H),7.81(dd,J=5.0,4.0Hz,1H),7.76(d,J=8.5Hz,1H),7.60(d,J=8.5Hz,4H),7.54(d,J=8.5Hz,4H),7.49(t,J=6.5Hz,1H),7.81(dd,J=8.0,1.5Hz,1H),7.42(t,J=8.0Hz,4H),7.38-7.37(m,2H),7.31(t,J=7.5Hz,2H),7.29(d,J=8.5Hz,4H)
得られた固体を昇華精製により精製した。昇華精製は、アルゴン流量15mL/min、圧力3.7Paの条件で、固体を270℃に加熱して行った。昇華精製後、目的化合物をガラス状黄色固体として、収量0.44g、回収率58%で得た。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子1および発光素子2について説明する。発光素子1および発光素子2で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子1の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される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)を5nm蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、上記構造式(ii)で表される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)を20nmの膜厚となるように蒸着して第1の正孔輸送層112-1を形成し、第1の正孔輸送層112-1上に上記構造式(iii)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))を膜厚10nmとなるように蒸着して第2の正孔輸送層112-2を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、cgDBCzPAを膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子1を作製した。
(発光素子2の作製方法)
発光素子2は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子1と同様に作製した。
発光素子2は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子1と同様に作製した。
発光素子1および発光素子2の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子1および発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子1および発光素子2の輝度-電流密度特性を図22に、電流効率-輝度特性を図23に、輝度-電圧特性を図24に、電流-電圧特性を図25に、外部量子効率-輝度特性を図26に、発光スペクトルを図27に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表2に示す。
図22乃至図27及び表2より、本発明の一態様である発光素子1及び発光素子2は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
また、電流密度50mA/cm2における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図28に示す。図28で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子1及び発光素子2は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子3および発光素子4について説明する。発光素子3および発光素子4で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子3の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(iii)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))と酸化モリブデン(VI)とを、重量比4:2(=BBABnf(II)(4):酸化モリブデン)となるように10nm共蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、BBABnf(II)(4)を30nmの膜厚となるように蒸着して正孔輸送層112を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、cgDBCzPAを膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子3を作製した。
(発光素子4の作製方法)
発光素子4は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子3と同様に作製した。
発光素子4は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子3と同様に作製した。
発光素子3および発光素子4の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子3および発光素子4を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子3および発光素子4の輝度-電流密度特性を図29に、電流効率-輝度特性を図30に、輝度-電圧特性を図31に、電流-電圧特性を図32に、外部量子効率-輝度特性を図33に、発光スペクトルを図34に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表4に示す。
図29乃至図34及び表4より、本発明の一態様である発光素子3及び発光素子4は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
また、電流密度50mA/cm2における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図35に示す。図35で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子3及び発光素子4は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子5および発光素子6について説明する。発光素子5および発光素子6で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子5の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(iii)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))と1,3,4,5,7,8-ヘキサフルオロテトラシアノ-ナフトキノジメタン(略称:F6-TCNNQ)とを、重量比1:0.5(=BBABnf(II)(4):F6-TCNNQ)となるように10nm共蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、BBABnf(II)(4)を10nmの膜厚となるように蒸着して第1の正孔輸送層112-1を形成し、第1の正孔輸送層112-1上に上記構造式(ix)で表される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)を膜厚20nmとなるように蒸着して第2の正孔輸送層112-2を形成し、正孔輸送層112を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、上記構造式(vii)で表される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を膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子5を作製した。
(発光素子6の作製方法)
発光素子6はPCPPnを膜厚30nmとなるように蒸着し正孔輸送層112を形成した他は、発光素子5と同様に作製した。
発光素子6はPCPPnを膜厚30nmとなるように蒸着し正孔輸送層112を形成した他は、発光素子5と同様に作製した。
発光素子5および発光素子6の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子5および発光素子6を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子5および発光素子6の輝度-電流密度特性を図36に、電流効率-輝度特性を図37に、輝度-電圧特性を図38に、電流-電圧特性を図39に、外部量子効率-輝度特性を図40に、発光スペクトルを図41に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表6に示す。
図36乃至図41及び表6より、本発明の一態様である発光素子5および発光素子6は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
また、電流密度50mA/cm2における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図42に示す。図42で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子5及び発光素子6は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子7について説明する。発光素子7で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子7の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される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)を5nm蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、上記構造式(ii)で表される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)を20nmの膜厚となるように蒸着して第1の正孔輸送層112-1を形成し、第1の正孔輸送層112-1上に上記構造式(x)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-2-アミン(略称:BBABnf(II)(2))を膜厚10nmとなるように蒸着して第2の正孔輸送層112-2を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、上記構造式(vii)で表される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)を膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子7を作製した。
発光素子7の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子7を窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、発光素子7の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子7の輝度-電流密度特性を図43に、電流効率-輝度特性を図44に、輝度-電圧特性を図45に、電流-電圧特性を図46に、外部量子効率-輝度特性を図47に、発光スペクトルを図48に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表8に示す。
図43乃至図48及び表8より、本発明の一態様である発光素子7は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子8について説明する。発光素子8で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子8の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(x)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-2-アミン(略称:BBABnf(II)(2))と酸化モリブデン(VI)とを、重量比4:2(=BBABnf(II)(2):酸化モリブデン)となるように10nm共蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、BBABnf(II)(2)を30nmの膜厚となるように蒸着して正孔輸送層112を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、上記構造式(vii)で表される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)を膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子8を作製した。
発光素子8の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子8を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、発光素子8の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子8の輝度-電流密度特性を図49に、電流効率-輝度特性を図50に、輝度-電圧特性を図51に、電流-電圧特性を図52に、外部量子効率-輝度特性を図53に、発光スペクトルを図54に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表10に示す。
図49乃至図54及び表10より、本発明の一態様である発光素子3及び発光素子4は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子9および発光素子10について説明する。発光素子9および発光素子10で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子9の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される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)を5nm蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、上記構造式(ii)で表される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)を10nmの膜厚となるように蒸着して第1の正孔輸送層112-1を形成し、第1の正孔輸送層112-1上に上記構造式(iii)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-4-アミン(略称:BBABnf(II)(4))を膜厚10nmとなるように蒸着して第2の正孔輸送層112-2を形成し、第2の正孔輸送層112-2上に上記構造式(xi)で表される3,3’-(ナフタレン-1,4-ジイル)ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCzN2)を膜厚10nmとなるように蒸着をして第3の正孔輸送層112-3を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、cgDBCzPAを膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子1を作製した。
(発光素子10の作製方法)
発光素子10は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子9と同様に作製した。
発光素子10は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子9と同様に作製した。
発光素子9および発光素子10の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子9および発光素子10を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子9および発光素子10の輝度-電流密度特性を図55に、電流効率-輝度特性を図56に、輝度-電圧特性を図57に、電流-電圧特性を図58に、外部量子効率-輝度特性を図59に、発光スペクトルを図60に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表12に示す。
図55乃至図60及び表12より、本発明の一態様である発光素子9及び発光素子10は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
また、電流密度50mA/cm2における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図61に示す。図61で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子9及び発光素子10は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
本実施例では、実施の形態2で説明した本発明の一態様の発光素子11および発光素子12について説明する。発光素子11および発光素子12で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子11の作製方法)
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
まず、ガラス基板上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極101を形成した。なお、その膜厚は70nmとし、電極面積は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時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
その後、10-4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
次に、第1の電極101が形成された面が下方となるように、第1の電極101が形成された基板を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、第1の電極101上に、抵抗加熱を用いた蒸着法により上記構造式(i)で表される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)を5nm蒸着して正孔注入層111を形成した。
次に、正孔注入層111上に、上記構造式(ii)で表される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)を10nmの膜厚となるように蒸着して第1の正孔輸送層112-1を形成し、第1の正孔輸送層112-1上に上記構造式(iii)で表されるN,N-ビス(4-ビフェニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3-d]フラン-2-アミン(略称:BBABnf(II)(2))を膜厚10nmとなるように蒸着して第2の正孔輸送層112-2を形成し、第2の正孔輸送層112-2上に上記構造式(xi)で表される3,3’-(ナフタレン-1,4-ジイル)ビス(9-フェニル-9H-カルバゾール(略称:PCzN2)を膜厚10nmとなるように蒸着をして第3の正孔輸送層112-3を形成した。
続いて、上記構造式(iv)で表される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)と上記構造式(v)で表される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〕-ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、重量比1:0.03(=cgDBCzPA:1,6mMemFLPAPrn)となるように25nm共蒸着して発光層113を形成した。
その後、発光層113上に、cgDBCzPAを膜厚15nmとなるように蒸着した後、上記構造式(vi)で表される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)を膜厚10nmとなるように蒸着し、電子輸送層114を形成した。
電子輸送層114を形成した後、フッ化リチウム(LiF)を膜厚1nmとなるように蒸着して電子注入層115を形成し、続いてアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで第2の電極102を形成して本実施例の発光素子11を作製した。
(発光素子12の作製方法)
発光素子12は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子11と同様に作製した。
発光素子12は電子輸送層114を、上記構造式(vii)で表される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)を15nmとなるように蒸着した後、NBPhenを膜厚10nmとなるように蒸着し形成した他は、発光素子11と同様に作製した。
発光素子11および発光素子12の素子構造を以下の表にまとめる。
発光素子11および発光素子12を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないようにガラス基板により封止する作業(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時にUV処理、80℃にて1時間熱処理)を行った後、これら発光素子の初期特性及び信頼性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子11および発光素子12の輝度-電流密度特性を図62に、電流効率-輝度特性を図63に、輝度-電圧特性を図64に、電流-電圧特性を図65に、外部量子効率-輝度特性を図66に、発光スペクトルを図67に示す。また、各発光素子の1000cd/m2付近における主要な特性を表14に示す。
図62乃至図67及び表14より、本発明の一態様である発光素子11及び発光素子12は、駆動電圧や発光効率などの特性の良好な青色発光素子であることがわかった。
また、電流密度50mA/cm2における駆動時間に対する輝度の変化を表すグラフを図68に示す。図68で示すように、本発明一態様の発光素子である発光素子11及び発光素子12は、駆動時間の蓄積に伴う輝度低下が小さく、寿命の良好な発光素子であることがわかった。
101:第1の電極、102:第2の電極、103:EL層、111:正孔注入層、112:正孔輸送層、112-1:第1の正孔輸送層、112-2:第2の正孔輸送層、112-3:第3の正孔輸送層、113:発光層、114:電子輸送層、115:電子注入層、116:電荷発生層、117:P型層、118:電子リレー層、119:電子注入バッファ層、400:基板、401:第1の電極、403:EL層、404:第2の電極、405:シール材、406:シール材、407:封止基板、412:パッド、420:ICチップ、501:陽極、502:陰極、511:第1の発光ユニット、512:第2の発光ユニット、513:電荷発生層、601:駆動回路部(ソース線駆動回路)、602:画素部、603:駆動回路部(ゲート線駆動回路)、604:封止基板、605:シール材、607:空間、608:配線、609:FPC(フレキシブルプリントサーキット)、610:素子基板、611:スイッチング用FET、612:電流制御用FET、613:第1の電極、614:絶縁物、616:EL層、617:第2の電極、618:発光素子、951:基板、952:電極、953:絶縁層、954:隔壁層、955:EL層、956:電極、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:第1の層間絶縁膜、1021:第2の層間絶縁膜、1022:電極、1024W:陽極、1024R:陽極、1024G:陽極、1024B:陽極、1025:隔壁、1028:EL層、1029:第2の電極、1031:封止基板、1032:シール材、1033:透明な基材、1034R:赤色の着色層、1034G:緑色の着色層、1034B:青色の着色層、1035:ブラックマトリクス、1036:オーバーコート層、1037:第3の層間絶縁膜、1040:画素部、1041:駆動回路部、1042:周辺部、2001:筐体、2002:光源、2100:ロボット、2110:演算装置、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、3001:照明装置、5000:筐体、5001:表示部、5002:第2の表示部、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、5150:携帯情報端末、5151:筐体、5152:表示領域、5153:屈曲部、5120:ゴミ、5200:表示領域、5201:表示領域、5202:表示領域、5203:表示領域、7101:筐体、7103:表示部、7105:スタンド、7107:表示部、7109:操作キー、7110:リモコン操作機、7201:本体、7202:筐体、7203:表示部、7204:キーボード、7205:外部接続ポート、7206:ポインティングデバイス、7210:第2の表示部、7401:筐体、7402:表示部、7403:操作ボタン、7404:外部接続ポート、7405:スピーカ、7406:マイク、7400:携帯電話機、9310:携帯情報端末、9311:表示パネル、、9313:ヒンジ、9315:筐体
Claims (11)
- 一対の電極間に位置する発光層と、下記一般式(G1)で表される有機化合物を含む層とを有する、発光装置。
(但し、一般式(G1)中、R1乃至R10は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。)
(但し、一般式(g1)において、Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基および下記一般式(g2)乃至下記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。また、Ar1、Ar2はそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0乃至2の整数を表すが、Ar3が下記一般式(g4)で表される基である場合にはnは1または2であり、Ar4が下記一般式(g4)で表される基である場合にはmは1または2であるものとする。なお、nが2の場合、二つのAr1はそれぞれ異なっていても同じであっても良く、また、mが2の場合、2つのAr2はそれぞれ異なっていても同じであっても良い。また、Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であって置換基を有する場合、当該置換基は炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および下記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数である。なお、nおよびmが0であり、Ar3およびAr4がフェニル基であり、当該フェニル基の2位および6位が芳香族炭化水素基で置換されている構成は除くものとする。)
(但し、一般式(g2)中、R31乃至R40はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g3)中、R41乃至R50はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン、および炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g4)中、R51乃至R60はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)におけるAr3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。) - 請求項1において、
前記一般式(g1)で表される基が前記一般式(G1)で表される有機化合物におけるR7乃至R10のいずれか一に結合する、発光装置。 - 請求項1において、
前記一般式(g1)で表される基が前記一般式(G1)で表される有機化合物におけるR1、R8およびR10のいずれか一に結合する、発光装置。 - 一対の電極間に位置する発光層と、下記一般式(G2)で表される有機化合物を含む層とを有する、発光装置。
(但し、一般式(G2)中、R17乃至R20は一つが下記一般式(g1)で表される基であり、残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。R11乃至R16はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および置換または無置換の炭素数6乃至60の芳香族炭化水素基のいずれか一を表す。)
(但し、一般式(g1)において、Ar3、Ar4はそれぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基および下記一般式(g2)乃至下記一般式(g4)で表される基のいずれか一を表す。また、Ar1、Ar2はそれぞれ独立に置換または無置換の炭素数6乃至10の2価の芳香族炭化水素基を表し、nおよびmはそれぞれ独立に0乃至2の整数を表すが、Ar3が下記一般式(g4)で表される基である場合にはnは1または2であり、Ar4が下記一般式(g4)で表される基である場合にはmは1または2であるものとする。なお、nが2の場合、二つのAr1はそれぞれ異なっていても同じであっても良く、また、mが2の場合、2つのAr2はそれぞれ異なっていても同じであっても良い。また、Ar3、Ar4が炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基であって置換基を有する場合、当該置換基は炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、フッ素、炭素数1乃至6のハロアルキル基および下記一般式(g2)乃至(g4)で表される基のいずれか一または複数である。
ただし、一般式(g1)が[1,1’:3’,1’’-ターフェニル]-2’-アミノ基を有する場合を除く。)
(但し、一般式(g2)中、R31乃至R40はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g3)中、R41乃至R50はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)における窒素原子、Ar3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲン、および炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。
また、一般式(g4)中、R51乃至R60はその1つが単結合を表し、上記一般式(g1)におけるAr3またはAr4に結合する。残りはそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6の炭化水素基、炭素数3乃至6の環式炭化水素基、炭素数1乃至6のアルコキシ基、シアノ基、ハロゲンおよび炭素数1乃至6のハロアルキル基のいずれか一を表す。) - 請求項4において、
一般式(g1)で表される基が、一般式(G2)で表される有機化合物におけるR18またはR20に結合する、発光装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項おいて、
nおよびmが、それぞれ独立に1または2である、発光装置。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
Ar3およびAr4がそれぞれ独立に置換又は無置換の炭素数6乃至10の芳香族炭化水素基である、発光装置。 - 請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
Ar3およびAr4が、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニル基、置換または無置換のナフチル基のいずれか一である、発光装置。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一項において、
Ar1およびAr2が、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基、置換または無置換のナフチレン基である、発光装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項において、
nおよびmが2である、発光装置。 - 請求項1乃至請求項10のいずれか一項において、
nおよびmが1である、発光装置。
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