JP2024061724A - 複素環化合物 - Google Patents

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佳美 中島
辰義 高橋
孝夫 濱田
広美 瀬尾
哲史 瀬尾
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Abstract

【課題】新規な複素環化合物を提供する。特に、発光素子の素子特性を向上させることができる新規な複素環化合物を提供する。【解決手段】置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基と、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基とが、置換もしくは無置換のアリーレン基を介して結合する下記一般式(G1)で表される複素環化合物である。JPEG2024061724000077.jpg27167(式中、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基を表し、Ar1は、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Ar2は、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。また、Ar1およびAr2で表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合して環を形成しても良い。)【選択図】なし

Description

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、複素環化合物およびその新規な合
成方法に関する。また、上記複素環化合物を用いた発光素子、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。
薄型軽量、高速応答性、直流低電圧駆動などの特徴を有する有機化合物を発光体として用
いた発光素子は、次世代のフラットパネルディスプレイへの応用が期待されている。特に
、発光素子をマトリクス状に配置した表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野
角が広く視認性が優れる点に優位性があると考えられている。
発光素子の発光機構は、一対の電極間に発光体を含むEL層を挟んで電圧を印加すること
により、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔がEL層の発光中心で再
結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に緩和する際にエネルギーを放
出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光は
どちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
このような発光素子において、EL層には、主として有機化合物が用いられており、発光
素子の素子特性向上に大きな影響を与えることから、様々な新規の有機化合物の開発が行
われている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007-189001号公報
上述した特許文献1において報告されているジベンゾ[f,h]キノキサリン環を有する
化合物は、平面的な構造を有しているため結晶化しやすいという問題を有する。結晶化し
やすい化合物を用いた発光素子は寿命が短い。また、立体的に嵩高い構造の化合物とする
ために、ジベンゾ[f,h]キノキサリン環に他の骨格を直接結合させると、共役系が広
がり、三重項励起エネルギーの低下を引き起こす場合がある。三重項励起エネルギーが低
下すると発光効率が低下するため、このような化合物を用いた発光素子の素子特性も低下
してしまう。
そこで、本発明の一態様では、新規な複素環化合物を提供する。特に、発光素子の素子特
性を向上させることができる新規な複素環化合物を提供する。また、本発明の一態様では
、発光効率および耐熱性の良い新規な複素環化合物を提供する。また、本発明の一態様で
は、発光素子に用いることができる新規な複素環化合物を提供する。また、本発明の一態
様では、発光素子のEL層に用いることができる、新規な複素環化合物を提供する。特に
、耐熱性の高い発光素子、発光効率が高く低消費電力な発光素子、寿命の長い発光素子を
提供することができる。また、本発明の一態様では、新規な発光素子を提供する。また、
新規な発光装置、新規な電子機器、または新規な照明装置を提供する。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、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基と、置換
もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基とが、置換もしくは無置換のアリーレン基
を介して結合することを特徴とする複素環化合物である。
本発明の一態様は、下記一般式(G1)で表される複素環化合物である。
但し、一般式(G1)中、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサ
リニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し
、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレ
ン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。また、A
およびArで表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合し
て環を形成しても良い。
また、本発明の別の一態様は、上記一般式(G1)中、DBqは、置換もしくは無置換の
ジベンゾ[f,h]キノキサリニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6
~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換
の炭素数6~13のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾ
フラニル基を表す。また、ベンゾビスベンゾフラニル基中のフラン環を構成しない炭素の
うち、フラン環の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか一が、Arと結合する
。また、ArおよびArで表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互
いに結合して環を形成しても良い。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G2)で表される複素環化合物である。
但し、一般式(G2)中、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表
し、R~Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1~4のアルキル基、又は炭素数6~
13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表し、Arは、置換もしくは無置
換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換も
しくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表す。また、ArおよびArで表さ
れるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合して環を形成しても良い。
また、上記構成において、一般式(G1)または一般式(G2)におけるArは、置換
もしくは無置換のフェニレン基または置換もしくは無置換のビフェニルジイル基を表し、
nは0であることを特徴とする。
また、上記構成において、一般式(G1)または一般式(G2)におけるArは、置換
もしくは無置換のm-フェニレン基または置換もしくは無置換のビフェニル-3,3’-
ジイル基を表し、nは0であることを特徴とする。
また、上記各構成において、一般式(G1)または一般式(G2)中のAは、下記一般式
(A1)~一般式(A3)のいずれか一であり、一般式(A1)~一般式(A3)におい
て、フラン環を構成しない炭素のうち、フラン環中の酸素と結合する炭素と隣接する炭素
のいずれか一が、Arと結合することを特徴とする。
但し、一般式(A1)~一般式(A3)において、ベンゼン環は置換基を有していても良
く、置換基は、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無置換の
炭素数5~7のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリール基、
のいずれかである。
また、本発明の別の一態様は、下記構造式(101)、(107)、(149)、または
(150)で表される複素環化合物である。
上述した本発明の一態様である複素環化合物は、T1準位の高い材料であることから、燐
光材料などの発光物質(ドーパント)との組み合わせが可能なホスト材料として用いるこ
とができる。
また、本発明の一態様である複素環化合物は、電子輸送性の高い材料である。従って、発
光素子のEL層の発光層の他、電子輸送層などにも適用可能である。さらに、本発明の一
態様である複素環化合物は、発光物質である。従って、発光層で、燐光材料などの発光物
質と組み合わせて用いるホスト材料としてだけでなく、発光物質としても用いることがで
きる。したがって、本発明の一態様である複素環化合物を用いた発光素子は、本発明の一
態様に含まれるものとする。
すなわち、本発明の別の一態様は、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリ
ニル基と、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基とが、置換もしくは無置換
のアリーレン基を介して結合することを特徴とする複素環化合物を用いた発光素子である
また、本発明の別の一態様は、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル
基と、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基とが、置換もしくは無置換のア
リーレン基を介して結合し、前記ベンゾビスベンゾフラニル基中のフラン環を構成しない
炭素のうち、前記フラン環中の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか一が、前記
アリーレン基と結合することを特徴とする複素環化合物を用いた発光素子である。
また、上記各構成において、発光素子は発光層を有し、発光層は、上記複素環化合物と、
発光物質と、を含むことを特徴とする。
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、発光装置を有する照明
装置も範疇に含めるものである。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、または光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFP
C(Flexible printed circuit)もしくは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、または発光素子にCOG(Chip On Glass
)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものと
する。
本発明の一態様では、新規な複素環化合物を提供することができる。特に、発光素子の素
子特性を向上させることができる新規な複素環化合物を提供することができる。また、本
発明の一態様では、発光効率および耐熱性の良い新規な複素環化合物を提供することがで
きる。また、本発明の一態様では、発光素子に用いることができる新規な複素環化合物を
提供することができる。また、本発明の一態様では、発光素子のEL層に用いることがで
きる、新規な複素環化合物を提供することができる。特に、耐熱性の高い発光素子、発光
効率が高く低消費電力な発光素子、寿命の長い発光素子を提供することができる。また、
本発明の一態様では、新規な発光素子を提供することができる。また、新規な発光装置、
新規な電子機器、または新規な照明装置を提供することができる。
発光素子の構造について説明する図。 発光素子の構造について説明する図。 発光装置について説明する図。 発光装置について説明する図。 電子機器について説明する図。 電子機器について説明する図。 自動車について説明する図。 照明装置について説明する図。 照明装置について説明する図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチパネルの一例を示す図。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート。 タッチセンサの回路図。 構造式(101)に示す複素環化合物のH-NMRチャート。 構造式(101)に示す複素環化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(107)に示す複素環化合物のH-NMRチャート。 構造式(107)に示す複素環化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(149)に示す複素環化合物のH-NMRチャート。 構造式(149)に示す複素環化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 構造式(150)に示す複素環化合物のH-NMRチャート。 構造式(150)に示す複素環化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。 発光素子について説明する図。 発光素子1乃至発光素子4の電流密度-輝度特性を示す図。 発光素子1乃至発光素子4の電圧-輝度特性を示す図。 発光素子1乃至発光素子4の輝度-電流効率特性を示す図。 発光素子1乃至発光素子4の電圧-電流特性を示す図。 発光素子1乃至発光素子4の発光スペクトルを示す図。 発光素子1乃至発光素子4の信頼性を示す図。 発光素子1乃至発光素子3、および比較発光素子5の外部量子効率特性の時間変化を示す図。 2mBbfPDBqのマススペクトルを示す図。 2mBbfPDBqのマススペクトルを示す図。
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が可能である。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。
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、本発明の一態様である複素環化合物について説明する。
本実施の形態で示す複素環化合物は、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサ
リニル基と、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基とが、置換もしくは無置
換のアリーレン基を介して結合することを特徴とする複素環化合物である。
通常、有機化合物の分子構造を形成する縮合環の数を増やすことで、縮合環数がより多い
構造の有機化合物の方が、分子量が大きくなるに連れ耐熱性が上がり、発光素子に用いた
場合の長寿命化が期待できることが知られている。しかし、単純に縮合環を増やすだけで
はより平面性の高い分子構造となるため有機化合物の薄膜が結晶化しやすくなること等に
よる耐熱性の低下や、化合物の三重項励起準位(T1準位)の低下、さらには化合物の溶
解性が低下することにより化合物の合成及び精製が困難になるという問題を有する。これ
に対して、本発明の一態様である複素環化合物は、ヘテロ原子を含む縮合環を用いて有機
分子の骨格を拡張することにより、高いT1準位を有する化合物を提供できる。また、平
面性の高いジベンゾ[f,h]キノキサリニル基とベンゾビスベンゾフラニル基をアリー
レン基を介して結合させる事で嵩高い化合物となり、結晶化を抑制し、耐熱性の向上を実
現することができる。従って、本実施の形態で説明する、複素環化合物は、下記一般式(
G1)で表される構造を有する複素環化合物である。
一般式(G1)において、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサ
リニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し
、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレ
ン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。また、A
およびArで表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合し
て環を形成しても良い。
また、別の構成としては、上記一般式(G1)で表される複素環化合物において、DBq
は、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基を表し、Arは、置換
もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Ar
は、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは
無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。また、ベンゾビスベンゾフラニル基のフラ
ン環を構成しない炭素のうち、フラン環の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか
一が、Arと結合する。また、ArおよびArで表されるアリーレン基が置換基を
有する場合、置換基は互いに結合して環を形成しても良い。
一般式(G1)中のArまたはArで表される炭素数6~13のアリーレン基として
は、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タレンジイル基、置換ま
たは無置換のビフェニルジイル基、置換または無置換のフルオレンジイル基等が挙げられ
るが、より具体的には、下記構造式(α1)~(α15)に示すアリーレン基等が挙げら
れる。
また、一般式(G1)において、Aで表される置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフ
ラニル基のうち、無置換のベンゾビスベンゾフラニル基は、下記一般式(A1)~一般式
(A7)のいずれか一である。
また、一般式(G1)において、Aで表されるベンゾビスベンゾフラニル基が置換基を有
する場合は、一般式(A1)~(A7)において、ベンゼン環が置換基を有していても良
く、置換基としては、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無
置換の炭素数5~7のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリー
ル基が挙げられる。
なお、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数1~6のアルキル基を有する場
合の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s
ec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、s
ec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル
基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、3-メチルペンチル
基、2-メチルペンチル基、2-エチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-
ジメチルブチル基等が挙げられる。
また、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数5~7のシクロアルキル基を有
する場合の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等
が挙げられる。
さらに、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数6~13のアリール基を有す
る場合の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、イ
ンデニル基等が挙げられる。
なお、一般式(G1)における置換とは、好ましくは、メチル基、エチル基、n-プロピ
ル基、iso-プロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、
n-ヘキシル基のような炭素数1~6のアルキル基や、フェニル基、o-トリル基、m-
トリル基、p-トリル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2-ビフェニル基、3-ビ
フェニル基、4-ビフェニル基のような炭素数6~12のアリール基のような置換基を有
することを表す。また、これらの置換基は互いに結合し、環を形成していても良い。例え
ば、アリーレン基であるフルオレン-ジイル基が、置換基として9位に二つのフェニル基
を有する9,9-ジフェニル-9H-フルオレン-2,7-ジイル基である場合、該フェ
ニル基が互いに結合し、スピロ-9,9’-ビフルオレン-2,7-ジイル基となっても
良い。
また、本発明の一態様である複素環化合物の別の構成は、下記一般式(G2)で表される
構造を有する複素環化合物である。
一般式(G2)において、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表
し、R~Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1~6のアルキル基、又は炭素数6~
13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表し、Arは、置換もしくは無置
換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換も
しくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表す。また、ArおよびArで表さ
れるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合して環を形成しても良い。
一般式(G2)中のArまたはArで表される炭素数6~13のアリーレン基の具体
例としては、下記構造式(α1)~(α15)に示すアリーレン基等が挙げられる。
また、一般式(G2)において、Aで表される置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフ
ラニル基のうち、無置換のベンゾビスベンゾフラニル基は、下記一般式(A1)~一般式
(A7)のいずれか一である。
また、一般式(G2)において、Aで表されるベンゾビスベンゾフラニル基が置換基を有
する場合は、一般式(A1)~(A7)において、ベンゼン環が置換基を有していても良
く、置換基としては、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無
置換の炭素数5~7のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリー
ル基が挙げられる。
なお、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数1~6のアルキル基を有する場
合の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s
ec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、s
ec-ペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル
基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、3-メチルペンチル
基、2-メチルペンチル基、2-エチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-
ジメチルブチル基等が挙げられる。
また、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数5~7のシクロアルキル基を有
する場合の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等
が挙げられる。
さらに、一般式(A1)~(A7)が、置換基として炭素数6~13のアリール基を有す
る場合の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、イ
ンデニル基等が挙げられる。
また、一般式(G2)中のR~Rにおける炭素数1~6のアルキル基の具体例として
は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec-ブチル基、
イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基
、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキ
シル基、tert-ヘキシル基、ネオヘキシル基、3-メチルペンチル基、2-メチルペ
ンチル基、2-エチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基
等が挙げられる。
また、一般式(G2)中のR~Rにおける炭素数6~13のアリール基の具体例とし
ては、フェニル基、ビフェニル基、トリル基、ナフチル基、キシリル基、フルオレニル基
、インデニル基が挙げられる。
なお、一般式(G2)における置換とは、好ましくは、メチル基、エチル基、n-プロピ
ル基、iso-プロピル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、
n-ヘキシル基のような炭素数1~6のアルキル基や、フェニル基、o-トリル基、m-
トリル基、p-トリル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、2-ビフェニル基、3-ビ
フェニル基、4-ビフェニル基のような炭素数6~12のアリール基のような置換基を有
することを表す。また、これらの置換基は互いに結合し、環を形成していても良い。例え
ば、アリーレン基であるフルオレン-ジイル基が、置換基として9位に二つのフェニル基
を有する9,9-ジフェニル-9H-フルオレン-2,7-ジイル基である場合、該フェ
ニル基が互いに結合し、スピロ-9,9’-ビフルオレン-2,7-ジイル基となっても
良い。
次に、上述した本発明の一態様である複素環化合物の具体的な構造式を下記に示す。ただ
し、本発明はこれらに限定されることはない。
なお、上記構造式(101)~(184)、(201)~(400)で表される複素環化
合物は、上記一般式(G1)、(G2)で表される複素環化合物に含まれる一例であり、
本発明の一態様である複素環化合物は、これらに限られない。
次に、本発明の一態様であり、下記一般式(G1)で表される複素環化合物の合成方法の
一例について説明する。なお、一般式(G1)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が、例えば、以下に示す方法によって、一般式(G1
)で表される有機化合物を合成することができる。但し、本発明の一態様である一般式(
G1)で表される有機化合物の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
一般式(G1)において、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサ
リニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し
、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレ
ン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。また、A
およびArで表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互いに結合し
て環を形成しても良い。また、ベンゾビスベンゾフラニル基のフラン環を構成しない炭素
のうち、フラン環の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか一が、Arと結合し
てもよい。
以下に、一般式(G1)で表される複素環化合物の合成スキーム(A)を示す。なお、合
成スキーム(A)に示すように、ジベンゾ[f,h]キノキサリン化合物(化合物1)と
、ベンゾビスベンゾフラン化合物(化合物2)と、をカップリングすることにより、一般
式(G1)で表される複素環化合物を合成することができる。
なお、合成スキーム(A)において、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h
]キノキサリニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレ
ン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13
のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す
。また、ArおよびArで表されるアリーレン基が置換基を有する場合、置換基は互
いに結合して環を形成しても良い。
また、合成スキーム(A)において、パラジウム触媒を用いた鈴木・宮浦カップリング反
応を行う場合、XおよびXはハロゲン基、ボロン酸基、有機ホウ素基、又はトリフラ
ート基を表し、ハロゲン基としては、ヨウ素又は臭素又は塩素が好ましい。なお、当該反
応では、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)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
等の配位子を用いることができる。
また、合成スキーム(A)に示す反応では、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。さらに、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、エタノール、メタノール、水等を用いることができる。但し、用いることができる
試薬類は、上記試薬類に限られるものではない。
また、合成スキーム(A)における反応は、鈴木・宮浦カップリング反応に限られるもの
ではなく、有機錫化合物を用いた右田・小杉・スティルカップリング反応、グリニヤール
試薬を用いた熊田・玉尾・コリューカップリング反応、有機亜鉛化合物を用いた根岸カッ
プリング反応、銅又は銅化合物を用いた反応等を用いてもよい。
合成スキーム(A)において、右田・小杉・スティルカップリング反応を用いる場合、X
およびXはどちらか一方が有機錫基を表し、他方が、ハロゲン基を表す。すなわち、
化合物1及び化合物2のうちどちらか一方が有機錫化合物を表す。
合成スキーム(A)において、熊田・玉尾・コリューカップリング反応を用いる場合、X
およびXはどちらか一方がハロゲン化マグネシウム基を表し、他方が、ハロゲン基を
表す。すなわち、化合物1及び化合物2のうちどちらか一方がグリニヤール試薬を表す。
合成スキーム(A)において、根岸カップリング反応を用いる場合、XおよびXはど
ちらか一方が有機亜鉛基を表し、他方が、ハロゲン基を表す。すなわち、化合物1及び化
合物2のうちどちらか一方が有機亜鉛化合物を表す。
なお、本発明の有機化合物(G1)の合成において、合成方法は合成スキーム(A)に限
られるものではない。
以上、本発明の一態様として複素環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、他の合成方法によって合成されたものであっても良い。
なお、上述した本発明の一態様である複素環化合物は、電子輸送性及び正孔輸送性を有す
るため、発光層のホスト材料として、あるいは電子輸送層、正孔輸送層にも用いることが
できる。また、T1準位の高い材料であることから、燐光を発光する物質(燐光材料)と
組み合わせて、ホスト材料として用いることが好ましい。また、蛍光発光を示すため、そ
れ自体、発光素子の発光物質として使うことも可能である。従って、これらの複素環化合
物を含む発光素子も本発明の一態様に含まれる。
また、本発明の一態様である複素環化合物を用いることで、発光効率の高い発光素子、発
光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。また、消費電力が低い発光
素子、発光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。
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、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、本実施の形態およ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。
また、状況に応じて、本発明の一態様は、発光素子以外のものに適用してもよい。また、
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。
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。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子について図1を用いて説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、一対の電極(第1の電極(陽極)101と第2の電極(
陰極)103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、
発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔(または、ホール)輸
送層112、電子輸送層114、電子注入層115などを含んで形成される。
このような発光素子に対して電圧を印加すると、第1の電極101側から注入された正孔
と第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において再結合し、それに
より生じたエネルギーに起因して、発光層113に含まれる有機金属錯体などの発光物質
が発光する。
なお、EL層102における正孔注入層111は、正孔輸送層112または発光層113
に対して正孔を注入することができる層であり、例えば、正孔輸送性の高い物質とアクセ
プター性物質により形成することができる。この場合、アクセプター性物質によって正孔
輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔(ホール)が発生する。従って
、正孔注入層111から正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。な
お、正孔注入層111には、正孔注入性の高い物質を用いることもできる。例えば、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:HPc)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)(略称: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。
以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。
第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103には、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。具体的には、酸化インジウ
ム-酸化スズ(Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した
酸化インジウム-酸化スズ、酸化インジウム-酸化亜鉛(Indium Zinc Ox
ide)、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、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)、チタン(Ti)
の他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシ
ウム(Cs)等のアルカリ金属、およびカルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等
のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(MgAg、Al
Li)、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、その他グラフェンや酸化グラフェンなどのグラフェン化合物等を用いることが
できる。なお、第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103は、例えばス
パッタリング法や蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。
正孔注入層111、および正孔輸送層112に用いる正孔輸送性の高い物質としては、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。具体的には
、1×10-6cm/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。また
、正孔輸送性の高い物質を用いてなる層は、単層だけでなく、二層以上の積層であっても
よい。以下に、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。
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)、DN
TPD、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)、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,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)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-(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:PCzPC
A1)、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。その他にも、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
トラセニル)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-9,1
0-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、1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度を
有し、炭素数14から42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。また、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:D
PVBi)、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。
さらに、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。
また、正孔注入層111、および正孔輸送層112に用いるアクセプター性物質としては
、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
:F-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(HAT-CN)等の電子吸引基(ハロ
ゲン基やシアノ基)を有する化合物を挙げることができる。特に、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。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を挙げる
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、酸化レニウムは電子受容性が高いた
め好ましい。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。
発光層113は、発光物質を含む層である。なお、発光物質としては、蛍光性の発光物質
と燐光性の発光物質とが挙げられる。また、燐光性の発光物質としては、具体的には有機
金属錯体が用いられる。なお、発光層113において、有機金属錯体(ゲスト材料)を用
いる場合には、この有機金属錯体よりも三重項励起エネルギーの大きい物質をホスト材料
として含むことが好ましい。また、発光層113は、発光物質に加えて、発光層113に
おけるキャリア(電子及びホール)の再結合の際に励起錯体(エキサイプレックスとも言
う)を形成することができる組み合わせとなる2種類の有機化合物(上記ホスト材料のい
ずれかであってもよい)を含む構成としてもよい。なお、効率よく励起錯体を形成するた
めには、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、正孔を受け取りや
すい化合物(正孔輸送性を有する材料)とを組み合わせることが特に好ましい。このよう
に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組み合わせて励起錯体を形成
するホスト材料とする場合、電子輸送性を有する材料及び正孔輸送性を有する材料の混合
比率を調節することで、発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化すること
が容易となる。発光層における正孔と電子のキャリアバランスを最適化することにより、
発光層中で電子と正孔の再結合が起こる領域が偏ることを抑制できる。再結合が起こる領
域の偏りを抑制することで、発光素子の信頼性を向上させることができる。
なお、上記励起錯体を形成する上で用い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、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:BeBq)、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-te
rt-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:2mCzBPD
Bq)、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:7mD
BTPDBq-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)、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:4,6
mDBTP2Pm-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が挙げられる。上述した中でも、ジアジン骨格
及びトリ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)骨格及びトリアジン
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。
また、上記励起錯体を形成するために用いる上で好ましい正孔を受け取りやすい化合物(
正孔輸送性を有する材料)としては、π電子過剰型複素芳香族(例えばカルバゾール誘導
体やインドール誘導体)又は芳香族アミンなどを好適に用いることができる。具体的には
、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)、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)、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,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:PCA
2B)、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)、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)、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)、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)、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-(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)、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:mBPA
FLP)、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)
、PCzPCA1、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)、DNTPD、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)
、PCzPCA2、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:PCBBi
1BP)、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:PC
BNBB)、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)、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)、N-(4-ビフェニル)-N-(9,9-ジメチル-9
H-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)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)、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)、9-フェニル-9
H-3-(9-フェニル-9H-カルバゾール-3-イル)カルバゾール(略称:PCC
P)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。
なお、発光層113において、上述した有機金属錯体(ゲスト材料)とホスト材料とを含
んで形成することにより、発光層113からは、発光効率の高い燐光発光を得ることがで
きる。
また、発光層113は、発光素子において図1(A)に示す単層構造だけに限らず、図1
(B)に示すような2層以上の積層構造であってもよい。但し、この場合には、積層され
た各層からそれぞれの発光が得られる構成とする。例えば、1層目の発光層113(a1
)からは、蛍光発光が得られる構成とし、1層目に積層される2層目の発光層113(a
2)からは燐光発光が得られる構成とすればよい。なお、積層順については、この逆であ
ってもよい。また、燐光発光が得られる層においては、励起錯体からドーパントへのエネ
ルギー移動による発光が得られる構成とするのが好ましい。また、発光色については、一
方の層から得られる発光色と、他方の層から得られる発光色とが同一であっても異なって
いてもよいが、異なっている場合には、例えば、一方の層から青色発光が得られる構成と
し、他方の層からは橙色発光または黄色発光などが得られる構成とすることができる。ま
た、各層において、複数種のドーパントが含まれる構成としてもよい。
なお、発光層113が積層構造を有する場合には、一重項励起エネルギーを発光に変える
発光物質、または三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質等を各々単独または組み
合わせて用いることができる。この場合には、例えば、以下のようなものが挙げられる。
一重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、蛍光を発する物質(蛍
光性化合物)が挙げられる。
蛍光を発する物質としては、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:2YGAP
PA)、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、2,5,8,1
1-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:2DPAP
PA)、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-9
H-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:2DP
APA)、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:2DPABP
hA)、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:2Y
GABPhA)、N,N,9-トリフェニルアントラセン-9-アミン(略称:DPhA
PhA)、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:D
CM1)、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:BisDC
JTM)などが挙げられる。
三重項励起エネルギーを発光に変える発光物質としては、例えば、燐光を発する物質(燐
光性化合物)や熱活性化遅延蛍光(TADF)を示すTADF材料(熱活性化遅延蛍光性
化合物)が挙げられる。なお、TADF材料における遅延蛍光とは、通常の蛍光と同様の
スペクトルを持ちながら、寿命が著しく長い発光をいう。その寿命は、1×10-6秒以
上、好ましくは1×10-3秒以上である。
燐光を発する物質としては、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(C
ppy)(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:FIracac
)、トリス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:[Ir(ppy)
])、ビス(2-フェニルピリジナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(
略称:[Ir(ppy)(acac)])、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)(Phen)])、
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)(acac)])、ビス(2,4-ジフェニル-1,3-オキサゾラト
-N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(dpo)
(acac)])、ビス{2-[4’-(パーフルオロフェニル)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(p-PF-
ph)(acac)])、ビス(2-フェニルベンゾチアゾラト-N,C2’)イリジ
ウム(III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(bt)(acac)])、ビス
[2-(2’-ベンゾ[4,5-α]チエニル)ピリジナト-N,C3’]イリジウム(
III)アセチルアセトナート(略称:[Ir(btp)(acac)])、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)(acac)])、(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(F
dpq)(acac)])、(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)(aca
c)])、(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)(acac)
])、(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)(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(t
ppr)(dpm)])、(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)(ac
ac)])、(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)(acac)])、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)、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)(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)(Phen)])などが挙
げられる。
また、TADF材料としては、例えば、フラーレンやその誘導体、プロフラビン等のアク
リジン誘導体、エオシン等が挙げられる。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、プロトポルフィリン-フッ化スズ錯体(略称:SnF(Proto
IX))、メソポルフィリン-フッ化スズ錯体(略称:SnF(Meso IX))、
ヘマトポルフィリン-フッ化スズ錯体(略称:SnF(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(略称:SnF(Copro
III-4Me))、オクタエチルポルフィリン-フッ化スズ錯体(略称:SnF(O
EP))、エチオポルフィリン-フッ化スズ錯体(略称:SnF(Etio I))、
オクタエチルポルフィリン-塩化白金錯体(略称:PtClOEP)等が挙げられる。
さらに、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
)等の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複素環化合物を用い
ることもできる。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
ー性が共に強くなり、S1とT1のエネルギー差が小さくなるため、特に好ましい。
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質(電子輸送性化合物ともいう)を含む層であ
る。電子輸送層114には、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq
)、トリス(4-メチル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、Be
Bq、BAlq、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(
略称:Zn(BOX))、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]
亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの金属錯体を用いることができる。また、PBD、
OXD-7、TAZ、3-(4-tert-ブチルフェニル)-4-(4-エチルフェニ
ル)-5-(4-ビフェニリル)-1,2,4-トリアゾール(略称:p-EtTAZ)
、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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。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1×10-6cm/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114として用いて
もよい。
また、電子輸送層114は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が2層以上積層
された構造としてもよい。
電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層115には、フ
ッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、
リチウム酸化物(LiOx)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(ErF)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115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。なお、上述した電子輸送層114を構成する物質
を用いることもできる。
また、電子注入層115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、電子注入性およ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114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、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、上述した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114
、電子注入層115は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、印刷法(例えば、凸版
印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等)、インクジェット法
、塗布法等の方法を単独または組み合わせて用いて形成することができる。また、上述し
た、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、及び電子
注入層115には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物または高分子化合物
(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いてもよい。
以上により、一対の電極間にEL層を挟んでなる発光素子を作製することができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いる
ことができるものとする。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様であり、EL層を複数有する構造の発光素子(以下、
タンデム型発光素子という)について説明する。
本実施の形態に示す発光素子は、図2(A)に示すように一対の電極(第1の電極201
および第2の電極204)間に、電荷発生層205を介して複数のEL層(第1のEL層
202(1)、第2のEL層202(2))を有するタンデム型発光素子である。
本実施の形態において、第1の電極201は、陽極として機能する電極であり、第2の電
極204は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極201および第2の電極2
04は、実施の形態2と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1の
EL層202(1)、第2のEL層202(2))は、実施の形態2で示したEL層と両
方とも同様な構成であっても良いが、いずれか一方が同様の構成であっても良い。すなわ
ち、第1のEL層202(1)と第2のEL層202(2)は、同じ構成であっても異な
る構成であってもよく、同じ構成である場合は、実施の形態2を適用することができる。
また、複数のEL層(第1のEL層202(1)、第2のEL層202(2))の間に設
けられている電荷発生層205は、第1の電極201と第2の電極204に電圧を印加し
たときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。
本実施の形態の場合には、第1の電極201に第2の電極204よりも電位が高くなるよ
うに電圧を印加すると、電荷発生層205から第1のEL層202(1)に電子が注入さ
れ、第2のEL層202(2)に正孔が注入される。
なお、電荷発生層205は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する
(具体的には、電荷発生層205の可視光の透過率が、40%以上)ことが好ましい。ま
た、電荷発生層205は、第1の電極201や第2の電極204よりも低い導電率であっ
ても機能する。
電荷発生層205は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体(アクセプター)が添加
された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)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。
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸
送性の高い有機化合物としては、実施の形態2で正孔注入層111、および正孔輸送層1
12に用いる正孔輸送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、N
PBやTPD、TDATA、MTDATA、BSPBなどの芳香族アミン化合物等を用い
ることができる。ここに述べた物質は、主に1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度
を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以
外の物質を用いても構わない。
また、電子受容体としては、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:F-TCNQ)、クロラニル等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を挙げることができる。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、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。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。
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、
電子輸送性の高い有機化合物としては、実施の形態2で電子輸送層114に用いる電子輸
送性の高い物質として示した物質を用いることができる。例えば、Alq、Almq
BeBq、BAlq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
を用いることができる。また、この他、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などのオキ
サゾール系、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、PBDやOXD-7、TAZ、Bphen、BCPなども用いること
ができる。ここに述べた物質は、主に1×10-6cm/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有機化合物であれば、上記以外の物
質を用いても構わない。
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属また
は元素周期表における第2、第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いるこ
とができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)
、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、
炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化
合物を電子供与体として用いてもよい。
なお、上述した材料を用いて電荷発生層205を形成することにより、EL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、電荷発生層205の形成
方法としては、蒸着法(真空蒸着法を含む)、印刷法(例えば、凸版印刷法、凹版印刷法
、グラビア印刷法、平版印刷法、孔版印刷法等)、インクジェット法、塗布法等の方法を
単独または組み合わせて用いて形成することができる。
本実施の形態では、EL層を2層有する発光素子について説明したが、図2(B)に示す
ように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層(202(1)~202(n))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EL層を有する場合、EL層とEL層との間にそれぞ
れ電荷発生層(205(1)~205(n-1))を配置することで、電流密度を低く保
ったまま、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、長寿命素子を
実現できる。
また、それぞれのEL層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EL層を有する発光素子において、第1
のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、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。なお、補色とは、混合する
と無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色の光を互いに混合する
と、白色発光を得ることができる。具体的には、第1のEL層から青色発光が得られ、第
2のEL層から黄色発光または橙色発光が得られる組み合わせが挙げられる。この場合、
青色発光と黄色発光(または橙色発光)が両方とも同じ蛍光発光、または燐光発光である
必要はなく、青色発光が蛍光発光であり、黄色発光(または橙色発光)が燐光発光である
組み合わせや、その逆の組み合わせとしてもよい。
また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発
光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色で
ある場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
なお、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。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置について説明する。
なお、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の
発光装置でもよい。また、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発
光素子を適用することが可能である。
本実施の形態では、まずアクティブマトリクス型の発光装置について図3を用いて説明す
る。
なお、図3(A)は発光装置を示す上面図であり、図3(B)は図3(A)を鎖線A-A
’で切断した断面図である。アクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板301上に
設けられた画素部302と、駆動回路部(ソース線駆動回路)303と、駆動回路部(ゲ
ート線駆動回路)304(304a及び304b)と、を有する。画素部302、駆動回
路部303、及び駆動回路部304a及び304bは、シール材305によって、素子基
板301と封止基板306との間に封止されている。
また、素子基板301上には、駆動回路部303、及び駆動回路部304に外部からの信
号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を
伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線307が設けられる。ここでは、外
部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)308を設ける例を示して
いる。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3(B)を用いて説明する。素子基板301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、ソース線駆動回路である駆動回路部303と
、画素部302が示されている。
駆動回路部303はFET309とFET310とを組み合わせた構成について例示して
いる。なお、駆動回路部303は、単極性(N型またはP型のいずれか一方のみ)のトラ
ンジスタを含む回路で形成されても良いし、N型のトランジスタとP型のトランジスタを
含むCMOS回路で形成されても良い。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、基板上ではなく外部に駆動
回路を形成することもできる。
また、画素部302はスイッチング用FET(図示せず)と、電流制御用FET312と
を有し、電流制御用FET312の配線(ソース電極又はドレイン電極)は、発光素子3
17aおよび発光素子317bの第1の電極(陽極)(313a、313b)と電気的に
接続されている。また、本実施の形態においては、画素部302に2つのFET(スイッ
チング用FET、電流制御用FET312)を用いて構成する例について示したが、これ
に限定されない。例えば、3つ以上のFETと、容量素子とを組み合わせる構成としても
よい。
FET309、310、312としては、例えば、スタガ型や逆スタガ型のトランジスタ
を適用することができる。FET309、310、312に用いることのできる半導体材
料としては、例えば、13族半導体、14族(ケイ素等)半導体、化合物半導体、酸化物
半導体、有機半導体を用いることができる。また、該半導体材料の結晶性については、特
に限定されず、例えば、非晶質半導体膜、または結晶性半導体膜を用いることができる。
特に、FET309、310、312としては、酸化物半導体を用いると好ましい。なお
、酸化物半導体としては、例えば、In-Ga酸化物、In-M-Zn酸化物(Mは、A
l、Ga、Y、Zr、La、Ce、HfまたはNd)等が挙げられる。FET309、3
10、312として、例えば、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV
以上、さらに好ましくは3eV以上の酸化物半導体材料を用いることで、トランジスタの
オフ電流を低減することができる。
また、第1の電極(313a、313b)には、光学調整のための導電膜(320a、3
20b)を積層した構造を含む。例えば、図3(B)に示すように発光素子317aと発
光素子317bとで取り出す光の波長が異なる場合には、導電膜320aと導電膜320
bとの膜厚は異なる。また、第1の電極(313a、313b)の端部を覆って絶縁物3
14が形成されている。ここでは、絶縁物314として、ポジ型の感光性アクリル樹脂を
用いることにより形成する。また、本実施の形態においては、第1の電極(313a、3
13b)を陽極として用いる。
また、絶縁物314の上端部または下端部に曲率を有する曲面を形成するのが好ましい。
絶縁物314の形状を上記のように形成することで、絶縁物314の上層に形成される膜
の被覆性を良好なものとすることができる。例えば、絶縁物314の材料として、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かを使用することができ、有機化合物
に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン等を使用
することができる。
第1の電極(313a、313b)上には、EL層315及び第2の電極316が積層形
成される。EL層315は、少なくとも発光層が設けられており、第1の電極(313a
、313b)、EL層315及び第2の電極316からなる発光素子(317a、317
b)は、EL層315の端部が、第2の電極316で覆われた構造を有する。また、EL
層315の構成については、実施の形態2や実施の形態3に示す単層構造または積層構造
と同様であっても異なっていてもよい。さらに、発光素子ごとに異なっていてもよい。
なお、第1の電極313、EL層315及び第2の電極316に用いる材料としては、実
施の形態2に示す材料を用いることができる。また、発光素子(317a、317b)の
第1の電極(313a、313b)は、領域321において、引き回し配線307と電気
的に接続されFPC308を介して外部信号が入力される。さらに、発光素子(317a
、317b)の第2の電極316は、領域322において、引き回し配線323と電気的
に接続され、ここでは図示しないが、FPC308を介して外部信号が入力される。
また、図3(B)に示す断面図では発光素子317を2つのみ図示しているが、画素部3
02において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。すなわち、
画素部302には、2種類(例えば(B、Y))の発光が得られる発光素子だけでなく、
3種類(例えば(R、G、B))の発光が得られる発光素子や、4種類(例えば(R、G
、B、Y)または(R、G、B、W)等)の発光が得られる発光素子等をそれぞれ形成し
、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。なお、この時の発光層の形成
には、発光素子の発光色などに応じて異なる材料を用いた発光層を形成(いわゆる塗り分
け形成)してもよいし、複数の発光素子が同じ材料を用いて形成された共通の発光層を有
し、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー化を実現させてもよい。この
ように数種類の発光が得られる発光素子を組み合わせることにより、色純度の向上、消費
電力の低減等の効果が得ることができる。さらに、量子ドットとの組み合わせにより発光
効率を向上させ、消費電力を低減させた発光装置としてもよい。
さらに、シール材305で封止基板306を素子基板301と貼り合わせることにより、
素子基板301、封止基板306、およびシール材305で囲まれた空間318に発光素
子317a、317bが備えられた構造になっている。
また、封止基板306には、有色層(カラーフィルタ)324が設けられており、隣り合
う有色層の間には、黒色層(ブラックマトリクス)325が設けられている。なお、黒色
層(ブラックマトリクス)325と一部重なるように隣り合う有色層(カラーフィルタ)
324の一方または両方が設けられていてもよい。なお、発光素子317a、317bで
得られた発光は、有色層(カラーフィルタ)324を介して外部に取り出される。
なお、空間318には、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305で充填される構成も含むものとする。また、シール材を塗布して貼り合わせる場
合には、UV処理や熱処理等のいずれか、またはこれらを組み合わせて行うのが好ましい
また、シール材305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306に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiber-R
einforced 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。シール材として
ガラスフリットを用いる場合には、接着性の観点から素子基板301及び封止基板306
はガラス基板であることが好ましい。
なお、発光素子と電気的に接続されるFETの構造は、図3(B)とはゲート電極の位置
が異なる構造、すなわち図3(C)に示すFET326、FET327、FET328に
示す構造としてもよい。また、封止基板306に設けられる有色層(カラーフィルタ)3
24は、図3(C)に示すように黒色層(ブラックマトリクス)325と重なる位置でさ
らに隣り合う有色層(カラーフィルタ)324とも重なるように設けられていてもよい。
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
また、本発明の一態様である発光装置としては、上述したアクティブマトリクス型の発光
装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置とすることもできる。
図4(A)(B)にパッシブマトリクス型の発光装置を示す。図4(A)には、パッシブ
マトリクス型の発光装置の上面図、図4(B)には、断面図をそれぞれ示す。
図4(A)(B)に示すように、基板401上には、第1の電極402と、EL層(40
3a、403b、403c)と、第2の電極404とを有する発光素子405が形成され
る。なお、第1の電極402は、島状であり、一方向(図4(A)では、横方向)にスト
ライプ状に複数形成されている。また、第1の電極402上の一部には、絶縁膜406が
形成されている。絶縁膜406上には絶縁材料を用いてなる隔壁407が設けられる。隔
壁407の側壁は、図4(B)に示すように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るような傾斜を有する。
なお、絶縁膜406は、第1の電極402上の一部に開口部を有するため、EL層(40
3a、403b、403c)および第2の電極404を第1の電極402上に所望の形状
に分離形成することができる。図4(A)および図4(B)には、メタルマスク等のマス
クと絶縁膜406上の隔壁407とを組み合わせてEL層(403a、403b、403
c)および第2の電極404を形成する例を示す。また、EL層403a、EL層403
b、EL層403cは、それぞれ異なる発光色(例えば、赤、緑、青、黄、橙、白等)を
呈する場合の例を示す。
また、EL層(403a、403b、403c)を形成した後、第2の電極404が形成
される。従って、第2の電極404は、EL層(403a、403b、403c)上に第
1の電極402と接することなく形成される。
なお、封止の方法については、アクティブマトリクス型の発光装置の場合と同様に行うこ
とができるので、説明は省略する。
以上のようにして、パッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
例えば、本明細書等において、様々な基板を用いて、トランジスタまたは発光素子を形成
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)、ポリエーテルサルフォン(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、アクリル等の合成樹脂などがある。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
。特に、半導体基板、単結晶基板、又はSOI基板などを用いてトランジスタを製造する
ことによって、特性、サイズ、又は形状などのばらつきが少なく、電流供給能力が高く、
サイズの小さいトランジスタを製造することができる。このようなトランジスタによって
回路を構成すると、回路の低消費電力化、又は回路の高集積化を図ることができる。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタまたは発光素
子を形成してもよい。または、基板とトランジスタまたは発光素子との間に剥離層を設け
てもよい。剥離層は、その上に半導体装置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、トランジスタまたは発光
素子は耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。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
ド等の有機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、ある基板を用いてトランジスタまたは発光素子を形成し、その後、別の基板にト
ランジスタまたは発光素子を転置し、別の基板上にトランジスタまたは発光素子を配置し
てもよい。トランジスタまたは発光素子が転置される基板の一例としては、上述したトラ
ンジスタまたは発光素子を形成することが可能な基板に加え、紙基板、セロファン基板、
アラミドフィルム基板、ポリイミドフィルム基板、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、特性のよいトランジスタの形
成、消費電力の小さいトランジスタの形成、壊れにくい装置の製造、耐熱性の付与、軽量
化、又は薄型化を図ることができる。
なお、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を適宜組み合わせて用い
ることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用して完成させた様々な電子機器
や自動車の一例について、説明する。
発光装置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、又はテレビジ
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図5に示す。
図5(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7100は、筐
体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示す
ることが可能であり、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。なお、本発明の一態様である発光装置を表示部7103に用いることが
できる。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。
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、図5(A2
)に示す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711
0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7100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又は無線によ
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)又は双方向(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5(B)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、コンピュータは、本発明の一態様である発光装置をその表示部7203に用いるこ
とにより作製することができる。また、表示部7203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。
図5(C)は、スマートウオッチであり、筐体7302、表示部7304、操作ボタン7
311、7312、接続端子7313、バンド7321、留め金7322、等を有する。
ベゼル部分を兼ねる筐体7302に搭載された表示部7304は、非矩形状の表示領域を
有している。表示部7304は、時刻を表すアイコン7305、その他のアイコン730
6等を表示することができる。また、表示部7304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。
なお、図5(C)に示すスマートウオッチは、様々な機能を有することができる。例えば
、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネ
ル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラ
ム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュ
ータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を
行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示す
る機能、等を有することができる。
また、筐体7302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。なお、スマートウオッチは、発光装置を
その表示部7304に用いることにより作製することができる。
図5(D)は、携帯電話機(スマートフォンを含む)の一例を示している。携帯電話機7
400は、筐体7401に、表示部7402、マイク7406、スピーカ7405、カメ
ラ7407、外部接続部7404、操作用ボタン7403などを備えている。また、本発
明の一態様に係る発光素子を、可撓性を有する基板に形成して発光装置を作製した場合、
図5(D)に示すような曲面を有する表示部7402に適用することが可能である。
図5(D)に示す携帯電話機7400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。また、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又は番号ボタンを表示させることが好ま
しい。
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロセンサや加速度センサ等の検出装置を設ける
ことで、携帯電話機7400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
用ボタン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74
02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。
さらに、携帯電話機(スマートフォンを含む)の別の構成として、図5(D’-1)や図
5(D’-2)のような構造を有する携帯電話機に適用することもできる。
なお、図5(D’-1)や図5(D’-2)のような構造を有する場合には、文字情報や
画像情報などを筐体7500(1)、7500(2)の第1面7501(1)、7501
(2)だけでなく、第2面7502(1)、7502(2)に表示させることができる。
このような構造を有することにより、携帯電話機を胸ポケットに収納したままの状態で、
第2面7502(1)、7502(2)などに表示された文字情報や画像情報などを使用
者が容易に確認することができる。
また、発光装置を適用した電子機器として、図6(A)~(C)に示すような折りたたみ
可能な携帯情報端末が挙げられる。図6(A)には、展開した状態の携帯情報端末931
0を示す。また、図6(B)には、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。さらに、図6(C)には、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。
表示部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、表示部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、表示部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部931
1に用いることができる。表示部9311における表示領域9312は折りたたんだ状態
の携帯情報端末9310の側面に位置する表示領域である。表示領域9312には、情報
アイコンや使用頻度の高いアプリやプログラムのショートカットなどを表示させることが
でき、情報の確認やアプリなどの起動をスムーズに行うことができる。
また、発光装置を適用した自動車を図7(A)(B)に示す。すなわち、発光装置を、自
動車と一体にして設けることができる。具体的には、図7(A)に示す自動車の外側のラ
イト5101(車体後部も含む)、タイヤのホイール5102、ドア5103の一部また
は全体などに適用することができる。また、図7(B)に示す自動車の内側の表示部51
04、ハンドル5105、シフトレバー5106、座席シート5107、インナーリアビ
ューミラー5108等に適用することができる。その他、ガラス窓の一部に適用してもよ
い。
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器や自動車を得るこ
とができる。なお、適用できる電子機器や自動車は、本実施の形態に示したものに限らず
、あらゆる分野において適用することが可能である。
なお、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。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光素子を適用して作製される照明装置の構成
について図8を用いて説明する。
図8(A)、(B)、(C)、(D)には、照明装置の断面図の一例を示す。なお、図8
(A)、(B)は基板側に光を取り出すボトムエミッション型の照明装置であり、図8(
C)、(D)は、封止基板側に光を取り出すトップエミッション型の照明装置である。
図8(A)に示す照明装置4000は、基板4001上に発光素子4002を有する。ま
た、基板4001の外側に凹凸を有する基板4003を有する。発光素子4002は、第
1の電極4004と、EL層4005と、第2の電極4006を有する。
第1の電極4004は、電極4007と電気的に接続され、第2の電極4006は電極4
008と電気的に接続される。また、第1の電極4004と電気的に接続される補助配線
4009を設けてもよい。なお、補助配線4009上には、絶縁層4010が形成されて
いる。
また、基板4001と封止基板4011は、シール材4012で接着されている。また、
封止基板4011と発光素子4002の間には、乾燥剤4013が設けられていることが
好ましい。なお、基板4003は、図8(A)のような凹凸を有するため、発光素子40
02で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
また、基板4003に代えて、図8(B)の照明装置4100のように、基板4001の
外側に拡散板4015を設けてもよい。
図8(C)の照明装置4200は、基板4201上に発光素子4202を有する。発光素
子4202は第1の電極4204と、EL層4205と、第2の電極4206とを有する
第1の電極4204は、電極4207と電気的に接続され、第2の電極4206は電極4
208と電気的に接続される。また第2の電極4206と電気的に接続される補助配線4
209を設けてもよい。また、補助配線4209の下部に、絶縁層4210を設けてもよ
い。
基板4201と凹凸のある封止基板4211は、シール材4212で接着されている。ま
た、封止基板4211と発光素子4202の間にバリア膜4213および平坦化膜421
4を設けてもよい。なお、封止基板4211は、図8(C)のような凹凸を有するため、
発光素子4202で生じた光の取り出し効率を向上させることができる。
また、封止基板4211に代えて、図8(D)の照明装置4300のように、発光素子4
202の上に拡散板4215を設けてもよい。
なお、本実施の形態で示す照明装置は、本発明の一態様である発光素子と、筐体、カバー
、または、支持台を有する構成を有していても良い。さらに発光素子のEL層4005、
4205に、本発明の一態様である有機金属錯体を適用することができる。この場合、消
費電力の低い照明装置を提供することができる。
なお、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。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様である発光装置を適用した応用品である照明装置の一
例について、図9を用いて説明する。
図9は、発光装置を室内の照明装置8001として用いた例である。なお、発光装置は大
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8002を形成することもで
きる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる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、室内の壁面に照明装置8003を備えても良い。
なお、上記以外にも室内に備えられた家具の一部に発光装置を適用することにより、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、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置
は本発明の一態様に含まれるものとする。
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。
(実施の形態8)
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光素子または本発明の一態様の発光装置を
有するタッチパネルについて、図10~図14を用いて説明を行う。
図10(A)(B)は、タッチパネル2000の斜視図である。なお、図10(A)(B
)において、明瞭化のため、タッチパネル2000の代表的な構成要素を示す。
タッチパネル2000は、表示パネル2501とタッチセンサ2595とを有する(図1
0(B)参照)。また、タッチパネル2000は、基板2510、基板2570、及び基
板2590を有する。
表示パネル2501は、基板2510上に複数の画素及び該画素に信号を供給することが
できる複数の配線2511を有する。複数の配線2511は、基板2510の外周部にま
で引き回され、その一部が端子2519を構成している。端子2519はFPC2509
(1)と電気的に接続する。
基板2590には、タッチセンサ2595と、タッチセンサ2595と電気的に接続する
複数の配線2598とを有する。複数の配線2598は、基板2590の外周部に引き回
され、その一部は端子2599を構成する。そして、端子2599はFPC2509(2
)と電気的に接続される。なお、図10(B)では明瞭化のため、基板2590の裏面側
(基板2510と対向する面側)に設けられるタッチセンサ2595の電極や配線等を実
線で示している。
タッチセンサ2595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容
量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式など
がある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
まず、投影型静電容量方式のタッチセンサを適用する場合について、図10(B)を用い
て説明する。なお、投影型静電容量方式の場合には、指等の検知対象の近接または接触を
検知することができる、様々なセンサを適用することができる。
投影型静電容量方式のタッチセンサ2595は、電極2591と電極2592とを有する
。電極2591と電極2592は、複数の配線2598のうちのそれぞれ異なる配線と電
気的に接続する。また、電極2592は、図10(A)(B)に示すように、一方向に繰
り返し配置された複数の四辺形が角部で配線2594により、一方向に接続される形状を
有する。電極2591も同様に複数の四辺形が角部で接続される形状を有するが、接続さ
れる方向は、電極2592が接続される方向と交差する方向となる。なお、電極2591
が接続される方向と、電極2592が接続される方向とは、必ずしも直交する関係にある
必要はなく、0度を超えて90度未満の角度をなすように配置されてもよい。
なお、配線2594の電極2592との交差部の面積は、できるだけ小さくなる形状が好
ましい。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキ
を低減できる。その結果、タッチセンサ2595を透過する光の輝度のバラツキを低減す
ることができる。
なお、電極2591及び電極2592の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りうる
。例えば、複数の電極2591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介し
て電極2592を複数設ける構成としてもよい。このとき、隣接する2つの電極2592
の間に、これらとは電気的に絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面
積を低減できるため好ましい。
次に、図11を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図11は、図1
0(A)に示す一点鎖線X1-X2間の断面図に相当する。
タッチパネル2000は、タッチセンサ2595と表示パネル2501とを有する。
タッチセンサ2595は、基板2590に接して千鳥格子状に配置された電極2591及
び電極2592と、電極2591及び電極2592を覆う絶縁層2593と、隣り合う電
極2591を電気的に接続する配線2594とを有する。なお、隣り合う電極2591の
間には、電極2592が設けられている。
電極2591及び電極2592は、透光性を有する導電材料を用いて形成することができ
る。透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジ
ウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いるこ
とができる。また、グラフェン化合物を用いることもできる。なお、グラフェン化合物を
用いる場合は、例えば膜状に形成された酸化グラフェンを還元して形成することができる
。還元する方法としては、熱を加える方法やレーザーを照射する方法等を挙げることがで
きる。
電極2591及び電極2592の形成方法としては、例えば、透光性を有する導電性材料
を基板2590上にスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法等の様々
なパターニング技術により、不要な部分を除去することで形成することができる。
絶縁層2593に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂、シロキ
サン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの
無機絶縁材料を用いることができる。
また、絶縁層2593の一部に形成された配線2594により、隣接する電極2591が
電気的に接続される。なお、配線2594に用いる材料は、電極2591及び電極259
2に用いる材料よりも導電性の高い材料を用いることにより電気抵抗を低減することがで
きるため好ましい。
また、配線2598は、電極2591または電極2592と電気的に接続される。なお、
配線2598の一部は、端子として機能する。配線2598には、例えば、アルミニウム
、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト
、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いることができ
る。
また、端子2599により、配線2598とFPC2509(2)とが電気的に接続され
る。なお、端子2599には、様々な異方性導電フィルム(ACF:Anisotrop
ic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Aniso
tropic Conductive Paste)などを用いることができる。
また、配線2594に接して接着層2597が設けられる。すなわち、タッチセンサ25
95は、接着層2597を介して、表示パネル2501に重なるように貼り合わされる。
なお、接着層2597と接する表示パネル2501の表面は、図11(A)に示すように
基板2570を有していてもよいが、必ずしも必要ではない。
接着層2597は、透光性を有する。例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化樹脂を用いるこ
とができ、具体的には、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロ
キサン系樹脂を用いることができる。
図11(A)に示す表示パネル2501は、基板2510と基板2570との間にマトリ
クス状に配置された複数の画素と駆動回路とを有する。また、各画素は発光素子と、発光
素子を駆動する画素回路とを有する。
図11(A)には、表示パネル2501の画素の一例として、画素2502Rを示し、駆
動回路の一例として走査線駆動回路2503gを示す。
画素2502Rは、発光素子2550Rと、発光素子2550Rに電力を供給することが
できるトランジスタ2502tとを有する。
トランジスタ2502tは、絶縁層2521で覆われている。なお、絶縁層2521は、
先に形成されたトランジスタ等に起因する凹凸を平坦化するための機能を有する。また、
絶縁層2521に不純物の拡散を抑制できる機能を付与してもよい。この場合、不純物の
拡散によるトランジスタ等の信頼性の低下を抑制できるので好ましい。
発光素子2550Rは、トランジスタ2502tと配線を介して電気的に接続される。な
お、配線と直接接続されるのは、発光素子2550Rの一方の電極である。なお、発光素
子2550Rの一方の電極の端部は、絶縁体2528で覆われている。
発光素子2550Rは、一対の電極間にEL層を有してなる。また、発光素子2550R
と重なる位置に着色層2567Rが設けられており、発光素子2550Rが発する光の一
部は、着色層2567Rを透過して、図中に示す矢印の方向に射出される。また、着色層
の端部に遮光層2567BMが設けられており、発光素子2550Rと着色層2567R
との間には、封止層2560を有する。
なお、発光素子2550Rからの光を取り出す方向に封止層2560が設けられている場
合には、封止層2560は、透光性を有するのが好ましい。また、封止層2560は、空
気より大きい屈折率を有すると好ましい。
走査線駆動回路2503gは、トランジスタ2503tと、容量素子2503cとを有す
る。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。従っ
て、画素回路のトランジスタ2502tと同様に、駆動回路(走査線駆動回路2503g
)のトランジスタ2503tも絶縁層2521で覆われている。
また、トランジスタ2503tに信号を供給することができる配線2511が設けられて
いる。なお、配線2511と接して端子2519が設けられる。また、端子2519は、
FPC2509(1)と電気的に接続されており、FPC2509(1)は、画像信号及
び同期信号等の信号を供給する機能を有する。なお、FPC2509(1)にはプリント
配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
図11(A)において示す表示パネル2501には、ボトムゲート型のトランジスタを適
用する場合について示したが、トランジスタの構造はこれに限られることはなく様々な構
造のトランジスタを適用することができる。また、図11(A)に示す、トランジスタ2
502t及びトランジスタ2503tには、酸化物半導体を含む半導体層をチャネル領域
として用いることができる。その他、アモルファスシリコンを含む半導体層や、レーザー
アニールなどの処理により結晶化させた多結晶シリコンを含む半導体層をチャネル領域と
して用いることができる。
また、図11(A)において示すボトムゲート型のトランジスタとは異なるトップゲート
型のトランジスタを表示パネル2501に適用する場合の構成について、図11(B)に
示す。なお、トランジスタの構造が変わった場合でも、チャネル領域に用いることができ
るバリエーションについては同様とする。
図11(A)で示したタッチパネル2000は、図11(A)に示すように画素からの光
が外部に射出される側の表面に、少なくとも画素と重なるように反射防止層2567pを
有するのが好ましい。なお、反射防止層2567pとして、円偏光板等を用いることがで
きる。
図11(A)で示した基板2510、基板2570、基板2590としては、例えば、水
蒸気の透過率が1×10-5g/(m・day)以下、好ましくは1×10-6g/(
・day)以下である可撓性を有する材料を好適に用いることができる。または、こ
れらの基板の熱膨張率が、およそ等しい材料を用いることが好ましい。例えば、線膨張率
が1×10-3/K以下、好ましくは5×10-5/K以下、より好ましくは1×10
/K以下である材料が挙げられる。
次に、図11に示すタッチパネル2000と構成の異なるタッチパネル2000’につい
て、図12を用いて説明する。但し、タッチパネル2000と同様にタッチパネルとして
適用することができる。
図12には、タッチパネル2000’の断面図を示す。図12に示すタッチパネル200
0’は、図11に示すタッチパネル2000と、表示パネル2501に対するタッチセン
サ2595の位置が異なる。ここでは異なる構成についてのみ説明し、同様の構成を用い
ることができる部分は、タッチパネル2000の説明を援用することとする。
着色層2567Rは、発光素子2550Rと重なる位置にある。また、図12(A)に示
す発光素子2550Rからの光は、トランジスタ2502tが設けられている方向に射出
される。すなわち、発光素子2550Rからの光(一部)は、着色層2567Rを透過し
て、図中に示す矢印の方向に射出される。なお、着色層2567Rの端部には遮光層25
67BMが設けられている。
また、タッチセンサ2595は、表示パネル2501の発光素子2550Rから見てトラ
ンジスタ2502tが設けられている側に設けられている(図12(A)参照)。
また、接着層2597は、表示パネル2501が有する基板2510と接しており、図1
2(A)に示す構造の場合には、表示パネル2501とタッチセンサ2595とを貼り合
わせている。但し、接着層2597により貼り合わされる表示パネル2501とタッチセ
ンサ2595との間に基板2510を設けない構成としてもよい。
また、タッチパネル2000の場合と同様にタッチパネル2000’の場合も表示パネル
2501には、様々な構造のトランジスタを適用することができる。なお、図12(A)
においては、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について示したが、図12(
B)に示すようにトップゲート型のトランジスタを適用してもよい。
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図13を用いて説明を行う。
図13(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図13(
A)では、パルス電圧出力回路2601、電流検出回路2602を示している。なお、図
13(A)では、パルス電圧が与えられる電極2621をX1-X6として、電流の変化
を検知する電極2622をY1-Y6として、それぞれ6本の配線で例示している。また
、図13(A)は、電極2621と、電極2622とが重畳することで形成される容量2
603を示している。なお、電極2621と電極2622とはその機能を互いに置き換え
てもよい。
パルス電圧出力回路2601は、X1-X6の配線に順にパルス電圧を印加するための回
路である。X1-X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量2603を形成する
電極2621と電極2622との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等に
より容量2603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、また
は接触を検出することができる。
電流検出回路2602は、容量2603での相互容量の変化による、Y1~Y6の配線で
の電流の変化を検出するための回路である。Y1-Y6の配線では、被検知体の近接、ま
たは接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または接
触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検出
は、積分回路等を用いて行えばよい。
次に、図13(B)には、図13(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入出
力波形のタイミングチャートを示す。図13(B)では、1フレーム期間で各行列での被
検知体の検出を行うものとする。また図13(B)では、被検知体を検出しない場合(非
タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。なお
Y1-Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示してい
る。
X1-X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1-Y
6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1-X6の
配線の電圧の変化に応じてY1-Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接ま
たは接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化する
。このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知
することができる。
また、図13(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量2603のみを設けるパ
ッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを備えたアクティブ型
のタッチセンサとしてもよい。図14にアクティブ型のタッチセンサに含まれる一つのセ
ンサ回路の例を示している。
図14に示すセンサ回路は、容量2603と、トランジスタ2611と、トランジスタ2
612と、トランジスタ2613とを有する。
トランジスタ2613はゲートに信号G2が与えられ、ソースまたはドレインの一方に電
圧VRESが与えられ、他方が容量2603の一方の電極およびトランジスタ2611の
ゲートと電気的に接続する。トランジスタ2611は、ソースまたはドレインの一方がト
ランジスタ2612のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VSS
が与えられる。トランジスタ2612は、ゲートに信号G1が与えられ、ソースまたはド
レインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量2603の他方の電極には電圧VSS
が与えられる。
次に、図14に示すセンサ回路の動作について説明する。まず信号G2としてトランジス
タ2613をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ2611のゲートが
接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次に、信号G2として
トランジスタ2613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が保持
される。続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量2603の相互容量が変
化することに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。
読み出し動作は、信号G1としてトランジスタ2612をオン状態とする電位を与える。
ノードnの電位に応じてトランジスタ2611に流れる電流、すなわち配線MLに流れる
電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出する
ことができる。
トランジスタ2611、トランジスタ2612、及びトランジスタ2613としては、酸
化物半導体層をチャネル領域が形成される半導体層に用いることが好ましい。とくにトラ
ンジスタ2613にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードnの電位を長
期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リフ
レッシュ動作)の頻度を減らすことができる。
本実施の形態は、少なくともその一部を本明細書中に記載する他の実施の形態と適宜組み
合わせて実施することができる。
≪合成例1≫
本実施例では、本発明の一態様である複素環化合物、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:
4,5-b’]ビスベンゾフラン-6-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリ
ン(略称:2mBbfPDBq)(構造式(101))の合成方法について説明する。な
お、2mBbfPDBqの構造を以下に示す。
<2mBbfPDBqの合成>
<ステップ1>
200mL三つ口フラスコに、8.9g(30mmol)の1,4-ジブロモ-2,5-
ジメトキシベンゼンと、10g(72mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸と、1
5mLのトルエンと、15mLのジエチレングリコールジメチルエーテル(diglym
e)と、60mLの炭酸ナトリウム水溶液(2.0mol/L)を入れ、フラスコ内を減
圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。
脱気後、系内を窒素気流下としてから、この混合物を80℃に加熱した。この混合物へ0
.69g(0.60mmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0
)を加え、同温度で2時間攪拌した。混合物を室温まで放冷後再び減圧脱気し、系内を窒
素気流下としてから80℃に加熱した。加熱後、この混合物へ0.69g(0.60mm
ol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加え、同温度で5時
間加熱した。
加熱後、2.0g(14mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸を加え、同温度でさ
らに3時間攪拌した。加熱後、混合物を室温まで放冷後減圧脱気し、系内を窒素気流下と
した。この混合物を80℃に加熱し、0.64g(0.55mmol)のテトラキス(ト
リフェニルホスフィン)パラジウム(0)と、3.0g(21mmol)の2-フルオロ
フェニルボロン酸を加え、同温度で2時間攪拌した。撹拌後、混合物を室温まで放冷し、
有機層と水層に分離した。
得られた水層を、トルエンを用いて3回抽出し、抽出液と有機層を合わせて飽和食塩水を
用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して
得たろ液を濃縮したところ、化合物を得た。得られた化合物をトルエンにより再結晶した
ところ、目的物を2.5g得た。ろ液を濃縮して得た化合物をカラムクロマトグラフィー
(展開溶媒はヘキサン:酢酸エチル=30:1)により精製したところ、目的物を0.3
g、合わせて目的物を2.8g、収率29%で得た。上記の合成方法を示す合成スキーム
を下記式(A-1)に示す。
<ステップ2>
300mL三つ口フラスコに、2.8g(8.7mmol)の1,4-ビス(2-フルオ
ロフェニル)-2,5-ジメトキシベンゼンを入れ、フラスコ内を窒素気流下としてから
、脱水ジクロロメタン20mLを加え、溶液を得た。この溶液を氷浴に入れて攪拌しこの
溶液へ、三臭化ホウ素溶液(1mol/Lジクロロメタン溶液)21mL(21mmol
)を脱水ジクロロメタン22mLで希釈した溶液を滴下し、滴下後得られた溶液を室温で
約15時間攪拌した。
攪拌後、得られた溶液を氷浴に入れて冷却し、水10mLとメタノール5mLを滴下した
。滴下後、析出した固体を吸引ろ過で回収したところ、目的物の白色固体を得た。得られ
たろ液を有機層と水層に分離し、得られた水層を、ジクロロメタンを用いて3回抽出した
。抽出液と有機層を合わせて炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水を用いて洗浄し、無
水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮し
たところ、目的物の白色固体を得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(A-
2)に示す。
<ステップ3>
100mL三つ口フラスコに、ステップ2で得た2.3g(7.8mmol)の1,4-
ビス(2-フルオロフェニル)-2,5-ジヒドロキシベンゼンと、4.2g(30mm
ol)の炭酸カリウムと、44mLのN-メチル-2-ピロリジノンを入れ、フラスコ内
を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、
この混合物を200℃で4.5時間攪拌した。攪拌後、室温まで放冷した後、トルエンと
水と塩酸を加え攪拌し、有機層と水層を分離した。
得られた水層を、トルエンを用いて3回抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせたと
ころを固体が析出したため、吸引ろ過により析出固体を回収した。得られたろ液を炭酸水
素ナトリウム水溶液、飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し
た。この混合物を自然ろ過して得られたろ液を濃縮して得た固体をトルエンで再結晶した
ところ目的物の固体を0.53g得た。先に析出した固体をトルエンで再結晶したところ
、目的物の白色固体を0.94g得た。目的物の固体を合わせて1.5g(5.7mmo
l)、収率73%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(A-3)に示す
<ステップ4>
100mL三つ口フラスコに、1.4g(5.5mmol)のベンゾ[1,2-b:4,
5-b’]ビスベンゾフランを入れ、フラスコ内を窒素気流下としてから、34mLの脱
水テトラヒドロフランを加え、得られた溶液を-78℃で攪拌した。この溶液へ4.0m
Lのn-ブチルリチウムヘキサン溶液(1.6mol/L、6.3mmol)を滴下し、
滴下後同温度で20分攪拌し後、室温まで昇温してから、1時間攪拌した。所定時間経過
後、得られた溶液を-78℃に冷却し、冷却後、1.5mL(13mmol)のホウ酸ト
リメチルを同温度で滴下して加えた。
得られた溶液を室温まで昇温し、室温で15時間攪拌した。攪拌後、50mLの塩酸(1
mol/L)を加えてこの混合物を1時間攪拌した。撹拌後、有機層と水層を分離し、得
られた水層を、酢酸エチルを用いて2回抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて、
炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて
乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮して固体を得た。
得られた固体をクロロホルムで洗浄し、吸引ろ過する事で目的物の固体を0.53g得た
。得られたろ液を濃縮して得た化合物を、トルエン/ヘキサンにより再結晶したところ、
目的物の固体を0.60g得た。目的物の固体を合わせて、1.1g(3.7mmol)
、収率67%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(A-4)に示す。
<ステップ5>
100mL三つ口フラスコに、1.2g(3.1mmol)の2-(3-ブロモフェニル
)ジベンゾ[f,h]キノキサリンと、1.1g(3.6mmol)のベンゾ[1,2-
b:4,5-b’]ビスベンゾフラン-6-ボロン酸と、50mg(0.16mmol)
のトリス(2-メチルフェニル)ホスフィンと、15mLのトルエンと、2mLのエタノ
ールと、5mLの炭酸カリウム水溶液(2.0mol/L)を入れ、フラスコ内を減圧し
ながら攪拌し、この混合物を脱気した。
脱気後、フラスコ内を窒素気流下としてから、混合物を80℃に加熱した。この混合物へ
、10mg(45μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、7時間攪拌した。攪拌後
、室温まで放冷した後、析出した固体を吸引ろ過により回収した。得られた固体を水、エ
タノールを用いて洗浄したところ目的物の固体を得た。得られた固体をトルエンに加熱溶
解し、得られた溶液をセライト、アルミナを通して濾過した。得られたろ液を濃縮して得
た固体を、トルエンにより再結晶したところ、目的物の固体を1.0g(1.8mmol
)、収率58%で得た。
得られた1.0gの固体を、トレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華
精製は圧力2.6Pa、アルゴンを流速5mL/minで流しながら、固体を335℃で
16.5時間加熱して行った。昇華精製後、目的物の淡黄色固体を0.61g、回収率5
9%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(A-5)に示す。
なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図15に示す。この結果から、本合
成例1において、上述の構造式(101)で表される本発明の一態様である複素環化合物
2mBbfPDBqが得られたことがわかった。
H NMR(テトラクロロエタン-d,500MHz):δ=7.25(t、J=7
.5Hz、1H)、7.48(t、J=7.5Hz、1H)、7.52-7.59(m、
2H)、7.67(d、J=8.0Hz、1H)、7.72(d、J=8.0Hz、1H
)、7.77(t、J=7.0Hz、2H)、7.82-7.89(m、3H)、7.9
8(t、J=7.5Hz、1H)、8.09(d、J=7.5Hz、1H)、8.16(
d、J=7.5Hz、1H)、8.22(d、J=1.0Hz、1H)、8.63(d、
J=7.5Hz、1H)、8.71(d、J=7.5Hz、2H)、8.88(s、1H
)、9.34(d、J=8.0Hz、1H)、9.43(d、J=8.0Hz、1H)、
9.57(s、1H)。
次に、2mBbfPDBqのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収スペクトル(以
下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。固体薄膜は石英基
板上に真空蒸着法にて作製した。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。得られたトルエン溶液の吸収スペクト
ルおよび発光スペクトルの測定結果を図16(A)に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度
を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図16(B
)に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。
図16(A)の結果より、2mBbfPDBqのトルエン溶液では、282nm、及び3
33nm付近に吸収ピークが見られ、392nm、及び404nm付近に発光波長のピー
クが見られた。また、図16(B)の結果より、2mBbfPDBqの固体薄膜では、2
63nm及び337nm付近に吸収ピークが見られ、429nm付近に発光波長のピーク
が見られた。
≪合成例2≫
本実施例では、本発明の一態様である複素環化合物、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:
5,4-b’]ビスベンゾフラン-6-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリ
ン(略称:2mBbf(II)PDBq)(構造式(107))の合成方法について説明
する。なお、2mBbf(II)PDBqの構造を以下に示す。
<2mBbf(II)PDBqの合成>
<ステップ1>
200mL三つ口フラスコに、5.0g(36mmol)の1,3-ジメトキシベンゼン
を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてか
ら、80mLの脱水ジクロロメタンを加え、撹拌した。得られた溶液を氷浴で冷却しなが
ら、同フラスコへ12g(75mmol)の臭素を14mLの脱水ジクロロメタンに溶か
した溶液を滴下した。
滴下後、得られた溶液を室温で15時間撹拌した。撹拌後、得られた溶液を氷浴で冷却し
ながら、pH8になるまで炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和チオ硫酸ナトリウム水溶液を
加えた。得られた混合物を、有機層と水層に分離し、水層を、ジクロロメタンを用いて3
回抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて飽和食塩水を用いて洗浄した。得られた
有機層を、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥し、この混合物を自然濾過してろ液を得た
得られたろ液を濃縮して得た固体に、ヘキサンを加えて超音波を照射した後、この混合物
を吸引濾過して固体を得た。得られた固体を、ヘキサン/酢酸エチルで再結晶を行ったと
ころ、目的物の固体を7.2g(24mmol)、収率67%で得た。上記の合成方法を
示す合成スキームを下記式(B-1)に示す。
<ステップ2>
200mLの三口フラスコに、7.1g(24mmol)の1,5-ジブロモ-2,4-
ジメトキシベンゼンと、2.8g(20mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸と、
12mLのトルエンと、12mLのジエチレングリコールジメチルエーテルと、50mL
の炭酸ナトリウム水溶液(2mol/L)を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、こ
の混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を80℃に加熱した
この混合物へ、0.55g(0.48mmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン
)パラジウム(0)を加え同温度で3時間攪拌した。混合物を室温まで放冷後、4.5g
(32mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸と0.12g(0.29mmol)の
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を加えてから減圧
脱気し、再び系内を窒素気流下としてから80℃に加熱した。その後、30mg(0.1
3mmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、同温度で4時間撹拌した。
撹拌後、混合物を室温まで放冷し、有機層と水層に分離した。得られた水層を、トルエン
を用いて3回抽出し、抽出液と有機層を合わせて飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マ
グネシウムを用いて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮し、褐色油
状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサンか
らクロロホルムへグラジエントをかけた)で精製したところ、目的物の淡黄色油状物を7
.2g(22mmol)、収率92%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記
式(B-2)に示す。
<ステップ3>
500mL三つ口フラスコに、7.2g(22mmol)の1,5-ビス(2-フルオロ
フェニル)-2,4-ジメトキシベンゼンを入れ、フラスコ内を窒素気流下としてから、
脱水ジクロロメタン60mLを加え、溶液を得た。得られた溶液を氷浴に入れて攪拌し、
この溶液に、三臭化ホウ素溶液(1mol/Lジクロロメタン溶液)53mL(53mm
ol)を脱水ジクロロメタン50mLで希釈した溶液を滴下し、滴下後得られた溶液を室
温で15時間時撹拌した。攪拌後、再び氷浴に入れて冷却し、40mLのメタノールと4
0mLの水を滴下し、得られた混合物の有機層と水層を分離した。得られた水層を、ジク
ロロメタンを用いて3回抽出し、得られた抽出液と有機層を合わせて炭酸水素ナトリウム
水溶液と飽和食塩水を用いて洗浄した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。得ら
れた混合物を自然濾過して得たろ液を濃縮したところ、目的物の淡黄色油状物を約7g得
た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(B-3)に示す。
<ステップ4>
300mL三つ口フラスコに、ステップ3で得られた約7g(約22mmol)の1,5
-ビス(2-フルオロフェニル)-2,4-ジヒドロキシベンゼンと、13g(96mm
ol)の炭酸カリウムと、140mLのN-メチル-2-ピロリジノンを入れ、フラスコ
内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから
、この混合物を200℃で7時間攪拌した。
攪拌後、室温まで放冷した後、トルエンと水と塩酸を加え攪拌し、得られた混合物の有機
層と水層を分離し、水層を、トルエンを用いて3回抽出した。得られた抽出液と有機層を
合わせて炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウム
を加えて乾燥した。この混合物を自然濾過して得たろ液を濃縮したところ、黄色油状物を
得た。得られた油状物をトルエン/ヘキサンにより再結晶したところ、目的物の白色粉末
状固体を得た。
得られた固体をトルエン/ヘキサンにより再結晶したところ、目的物の固体を得た。再結
晶のろ液を濃縮して得た油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキ
サン)で精製し、ヘキサンで再結晶したところ、目的物の白色粉末状固体を得た。得られ
た白色粉末状固体は合わせて2.2g(8.5mmol)、ステップ3とステップ4の2
段階での収率39%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(B-4)に示
す。
<ステップ5>
200mL三つ口フラスコに、2.2g(8.5mmol)のベンゾ[1,2-b:5,
4-b’]ビスベンゾフランを入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この化合物を脱
気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、40mLの脱水テトラヒドロフランを加
え、得られた溶液を-78℃で攪拌した。
撹拌後、5.6mLのn-ブチルリチウムヘキサン溶液(1.60mol/L、9.0m
mol)を同温度で滴下し、滴下後室温まで昇温してから30分攪拌した。撹拌後、得ら
れた溶液を-78℃に冷却し、2.20g(8.7mmol)のヨウ素を10mLの脱水
テトラヒドロフランに溶かした溶液を同温度にて滴下した。滴下後、得られた溶液を室温
ま昇温し、同温度で約15時間攪拌した。
攪拌後、得られた溶液に水を加えて撹拌し、得られた混合物を有機層と水層に分離した。
得られた水層をトルエンを用いて3回抽出し、得られた抽出液と有機層を合わせて炭酸水
素ナトリウム水溶液とチオ硫酸ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩水を用いて洗浄し、無
水硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮し
て得た固体を、トルエン/ヘキサンにより再結晶したところ、目的物の淡褐色固体を2.
5g(6.5mmol)、収率76%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記
式(B-5)に示す。
<ステップ6>
200mL三つ口フラスコに、1.5g(3.8mmol)の6-ヨード-ベンゾ[1,
2-b:5,4-b’]ビスベンゾフランと、1.8g(4.2mmol)の2-[3-
(2-ジベンゾ[f,h]キノキサリニル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル
-1,3,2-ジオキサボロランと、70mg(0.23mmol)のトリス(2-メチ
ルフェニル)ホスフィンと、20mLのトルエンと、2mLのエタノールと、6mLの炭
酸カリウム水溶液(2.0mol/L)を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この
混合物を脱気した。
脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を80℃に加熱した。加熱後、10mg(
45μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、この混合物を同温度で2.5時間攪拌
した。攪拌後、室温まで放冷した後、再び10mg(45μmol)の酢酸パラジウム(
II)を加え、8時間攪拌した。室温まで放冷した後、この混合物を濃縮し、20mLの
エチレングリコールジメチルエーテルと、6mLの炭酸ナトリウム水溶液(2.0mol
/L)を加え、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。
脱気後、系内を窒素気流下としてから、80℃に加熱した。加熱後、0.10g(87μ
mol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加えて1.5時間
撹拌した。撹拌後、得られた混合物を室温まで放冷後、析出した固体を吸引ろ過により回
収した。得られた固体を水、エタノールを用いて洗浄した。得られた固体をトルエンに溶
解してセライトとアルミナを通してろ過をした。得られたろ液を濃縮して得た固体を、ト
ルエンにより再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を1.2g(2.1mmol)、収
率55%で得た。
得られた固体をトレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華精製は、圧力
2.5Pa、アルゴンを流速5mL/minで流しながら、固体を310℃で15.5時
間加熱することにより行ったところ、目的物の淡黄色固体を0.90g、回収率75%で
得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(B-6)に示す。
なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図17に示す。この結果から、本合
成例2において、上述の構造式(107)で表される本発明の一態様である複素環化合物
2mBbf(II)PDBqが得られたことがわかった。
H NMR(テトラクロロエタン-d,500MHz):δ=7.49(t、J=8
.0Hz、2H)、7.56(t、J=8.0Hz、2H)、7.74(d、J=8.0
Hz、2H)、7.81-7.89(m、4H)、7.93(t、J=8.0Hz、1H
)、8.18(d、J=7.5Hz、2H)8.43(d、J=6.5Hz、1H)、8
.53(d、J=8.0Hz、1H)、8.56(s、1H)、8.71(d、J=8.
0Hz、2H)、9.27(s、1H)、9.34(d、J=7.5Hz、1H)、9.
56(d、J=8.0Hz、1H)、9.60(s、1H)。
次に、2mBbf(II)PDBqのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収スペク
トル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。固体薄膜
は石英基板上に真空蒸着法にて作製した。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。得られたトルエン溶液の吸収
スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図18(A)に示す。横軸は波長、縦軸は
吸収強度を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図
18(B)に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。
図18(A)の結果より、2mBbf(II)PDBqのトルエン溶液では、281nm
、及び288nm付近に吸収ピークが見られ、393nm、及び404nm付近に発光波
長のピークが見られた。また、図18(B)の結果より、2mBbf(II)PDBqの
固体薄膜では、265nm及び384nm付近に吸収ピークが見られ、430nm付近に
発光波長のピークが見られた。
≪合成例3≫
本実施例では、本発明の一態様である複素環化合物、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:
5,6-b’]ビスベンゾフラン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリ
ン(略称:2mBbf(III)PDBq)(構造式(149))の合成方法について説
明する。なお、2mBbf(III)PDBqの構造を以下に示す。
<2mBbf(III)PDBqの合成>
<ステップ1>
500mL三つ口フラスコに、10g(46mmol)の2-ブロモ-1,3-ジメトキ
シベンゼンと、7.2g(51mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸と、66mL
のトルエンと、66mLのジエチレングリコールジメチルエーテル(diglyme)と
、76mLの炭酸ナトリウム水溶液(2.0mol/L)を入れ、フラスコ内を減圧しな
がら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を8
0℃に加熱した。この混合物へ同温度で、1.1g(0.95mmol)のテトラキス(
トリスメチルフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加え、5時間撹拌した。
撹拌後、得られた混合物を室温まで放冷後、3.2g(23mmol)の2-フルオロフ
ェニルボロン酸と、1.0g(0.87mmol)のテトラキス(トリスメチルフェニル
ホスフィン)パラジウム(0)を加え、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を
脱気し、系内を窒素気流下としてから、混合物を80℃で8時間撹拌した。撹拌後、室温
まで放冷してから5.2g(37mmol)の2-フルオロフェニルボロン酸と、0.1
9g(0.46mmol)の2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシ
ビフェニルと、50mg(0.22mmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、フラス
コ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。系内を窒素気流下としてから、この
混合物を80℃で4時間攪拌した。
撹拌後、この混合物を室温まで放冷し、有機層と水層に分離した。得られた水層を、トル
エンを用いて3回抽出し、抽出液と有機層を合わせて飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫
酸マグネシウムを用いて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮したと
ころ濃褐色油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開
溶媒はヘキサンからクロロホルムへグラジエントをかけた)により精製した後、トルエン
/ヘキサンにより再結晶を行ったところ、目的物の固体を8.4g(36mmol)、収
率78%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(C-1)に示す。
<ステップ2>
300mLエーレンマイヤーフラスコに、8.4g(36mmol)の2’-フルオロ-
1、3-ジメトキシ-2,1’-ビフェニルと、130mLのアセトニトリルを入れ、得
られた溶液に、6.4g(36mmol)のN-ブロモスクシンイミドを加え、得られた
溶液を室温で23.5時間撹拌した。撹拌後、得られた溶液へ水、ジクロロメタンを加え
、この混合物の有機層と水層を分離した。
水層を、ジクロロメタンにより3回抽出し、得られた抽出液を有機層と合わせて飽和チオ
硫酸ナトリウム水溶液と飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥
した。得られた混合物を自然濾過して得たろ液を濃縮したところ、目的物の黄色オイルを
11g(35mmol)、収率97%で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記
式(C-2)に示す。
<ステップ3>
300mL三つ口フラスコに、11g(35mmol)の4-ブロモ-2’-フルオロ-
1,3-ジメトキシ-2,1’-ビフェニルを入れ、系内を窒素気流下としてから、6.
51g(37mmol)の3-クロロ-2-フルオロ-ベンゼンボロン酸と、55mLの
炭酸ナトリウム水溶液(2.0mol/L)と、50mLのトルエンと、50mLのエチ
レングリコールジメチルエーテルと、0.16g(0.39mmol)の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を加えた。フラスコ内を減圧しな
がら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、80℃に加
熱した。その後、40mg(0.18mmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、同温
度で2時間撹拌した。
撹拌後、得られた混合物を室温まで放冷した後、3.4g(19mmol)の3-クロロ
-2-フルオロ-ベンゼンボロン酸を加えて、80℃に加熱した。この混合物へ、40m
g(0.18mmol)の酢酸パラジウム(II)を加えて、同温度で3時間撹拌した。
撹拌後、0.90g(5.2mmol)の3-クロロ-2-フルオロ-ベンゼンボロン酸
と40mg(0.18mmol)の酢酸パラジウム(II)を加えて80℃に加熱し、こ
の混合物を7時間撹拌した。撹拌後、室温まで放冷してから、有機層と水層を分離した。
水層を、トルエンを用いて3回抽出し、得られた抽出液と有機層を合わせて飽和食塩水で
洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥した。自然濾過して得たろ液を濃縮したとこ
ろ、油状物を得た。
得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:酢酸エチ
ル10:1)により精製し、トルエン/ヘキサンにより再結晶を行ったところ、目的物の
固体を得た。再結晶の母液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(展開溶
媒はクロロホルム)を用いて精製し、トルエン/ヘキサンにより再結晶を行ったところ、
目的物の固体を得た。目的物の固体を合わせて9.9g(28mmol)、収率80%で
得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(C-3)に示す。
<ステップ4>
500mL三つ口フラスコに、9.8g(27mmol)の4-(3-クロロ-2-フル
オロフェニル)-2-(2-フルオロフェニル)-1、3-ジメトキシベンゼンを入れ、
フラスコ内を窒素気流下としてから、脱水ジクロロメタン150mLを加えた。得られた
溶液を、氷浴に入れて攪拌し、三臭化ホウ素(1mol/Lジクロロメタン溶液)70m
L(70mmol)を、90mLの脱水ジクロロメタンで希釈した溶液を滴下した。滴下
後、得られた溶液を室温で15時間攪拌した。攪拌後、得られた溶液を氷浴に入れて冷却
し、20mLのメタノールを滴下し、更に40mLの水を滴下した。得られた混合物の有
機層と水層を分離した。得られた水層を、ジクロロメタンを用いて3回抽出し、抽出液と
有機層を合わせて炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグ
ネシウムを用いて乾燥した。得られた混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮することによ
り、褐色の油状物を得た。得られた油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開
溶媒はヘキサン:酢酸エチル8:1)で精製した後、ヘキサン/クロロホルムにより再結
晶したところ、目的物の白色固体を8.7g(26mmol)、収率96%で得た。上記
の合成方法を示す合成スキームを下記式(C-4)に示す。
<ステップ5>
500mLナスフラスコに、8.7g(26mmol)の4-(3-クロロ-2-フルオ
ロフェニル)-2-(2-フルオロフェニル)-1、3-ジヒドロキシベンゼンと、14
g(0.10mmol)の炭酸カリウムと、150mLのN-メチル-2-ピロリジノン
を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素
気流下としてから、この混合物を200℃で9時間攪拌した。攪拌後、室温まで放冷した
後、トルエンと水と塩酸を加え攪拌し、得られた混合物の有機層と水層を分離した。
得られた水層を、トルエンを用いて3回抽出し、得られた抽出液と有機層を合わせて炭酸
水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水を用いて洗浄し、無水硫酸マグネシウムを用いて乾燥
した。この混合物を自然ろ過して得たろ液を濃縮したところ、褐色固体を得た。得られた
固体をトルエン/ヘキサンにより再結晶を行ったところ、一番晶3.4g(12mmol
)、及び、二番晶1.6g(5.4mmol)、一番晶と二番晶を合わせて収率67%で
得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(C-5)に示す。
<ステップ6>
100mL三つ口フラスコに、1.5g(5.2mmol)の4-クロロベンゾ[1,2
-b;5,6-b’]ビスベンゾフランと、2.5g(5.7mmol)の2-[3-(
2-ジベンゾ[f,h]キノキサリニル)フェニル]-4,4,5,5-テトラメチル-
1,3,2-ジオキサボロランと、80mg(0.22mmol)のジ(1-アダマンチ
ル)(n-ブチル)ホスフィンと、1.5mL(16mmol)のt-ブタノールと、3
.6g(17mmol)のリン酸(III)カリウムと、26mLのジエチレングリコー
ルジメチルエーテル(diglyme)を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌し、この
混合物を脱気した。脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を80℃に加熱した。
この混合物へ、10mg(45μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、同温度で4
時間攪拌した。攪拌後、室温まで放冷した後、10mg(45μmol)の酢酸パラジウ
ム(II)を加え、この混合物を100℃で7時間撹拌した。その後、室温まで放冷した
後、20mg(89μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、120℃で4.5時間
撹拌した。撹拌後、室温まで放冷してから析出物を吸引濾過により回収した。
得られた固体を水、エタノールを用いて洗浄した。得られた固体をトルエンに加熱溶解し
、得られた溶液をセライト、アルミナを通してろ過した。得られたろ液を濃縮して得た固
体を、トルエンにより再結晶したところ、目的物の固体を1.4g(2.4mmol)、
収率46%で得た。
得られた固体を、トレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華精製は、圧
力2.8Pa、アルゴンを流速10mL/minで流しながら、固体を305℃で20時
間加熱して行った。昇華精製後目的物の淡黄色固体を1.1g、回収率77%で得た。上
記の合成方法を示す合成スキームを下記式(C-6)に示す。
なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図19に示す。この結果から、本合
成例3において、上述の構造式(149)で表される本発明の一態様である複素環化合物
2mBbf(III)PDBqが得られたことがわかった。
H NMR(テトラクロロエタン-d,500MHz):δ=7.29(t、J=7
.5Hz、1H)、7.50(t、J=7.5Hz、1H)、7.62-7.73(m、
4H)、7.80-7.89(m、4H)、7.92(t、J=7.5Hz、1H)、8
.12(d、J=7.5Hz、1H)、8.15(d、J=8.5Hz、1H)、8.2
9(d、J=7.5Hz、2H)、8.54(d、J=8.0Hz、1H)、8.70(
t、J=8.0Hz、2H)、9.15(s、1H)、9.36(d、J=7.5Hz、
1H)、9.48(d、J=7.5Hz、1H)、9.65(s、1H)。
次に、2mBbf(III)PDBqのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収スペ
クトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。固体薄
膜は石英基板上に真空蒸着法にて作製した。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。得られたトルエン溶液の吸
収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図20(A)に示す。横軸は波長、縦軸
は吸収強度を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を
図20(B)に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。
図20(A)の結果より、2mBbf(III)PDBqのトルエン溶液では、281n
m、及び376nm付近に吸収ピークが見られ、394nm、及び407nm付近に発光
波長のピークが見られた。また、図20(B)の結果より、2mBbf(III)PDB
qの固体薄膜では、266nm及び384nm付近に吸収ピークが見られ、429nm付
近に発光波長のピークが見られた。
≪合成例4≫
本実施例では、本発明の一態様である複素環化合物、2-[3’-(ベンゾ[1,2-b
:5,6-b’]ビスベンゾフラン-4-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]ジ
ベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(III)BPDBq)(構造式(1
50))の合成方法について説明する。なお、2mBbf(III)BPDBqの構造を
以下に示す。
<2mBbf(III)BPDBqの合成>
<ステップ1>
200mL三つ口フラスコに、1.5g(2.8mmol)の4-クロロベンゾ[1,2
-b;5,6-b’]ビスベンゾフランと、1.4g(3.2mmol)の2-[3’-
(2-ジベンゾ[f,h]キノキサリニル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]-4,
4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランと、60mg(0.17mm
ol)のジ(1-アダマンチル)(n-ブチル)ホスフィンと、1mLのt-ブタノール
と、1.7g(8.2mmol)のリン酸(III)カリウムと、15mLのジエチレン
グリコールジメチルエーテル(diglyme)を入れ、フラスコ内を減圧しながら攪拌
し、この混合物を脱気した。
脱気後、系内を窒素気流下としてから、混合物を80℃に加熱した。加熱後、この混合物
へ10mg(45μmol)の酢酸パラジウム(II)を加え、同温度で6時間攪拌した
。攪拌後、得られた混合物を室温まで放冷した後、10mg(45μmol)の酢酸パラ
ジウム(II)を加え120℃で4.5時間撹拌し、その後140℃で3時間撹拌した。
撹拌後、室温まで放冷してから析出した固体を吸引濾過により回収した。得られた固体を
水、エタノールを用いて洗浄したところ、目的物の淡褐色固体を1.6g(2.4mmo
l)、収率86%で得た。
得られた固体1.49gをトレインサブリメーション法により昇華精製を行った。昇華精
製は、圧力5.1Pa、アルゴンを流速15mL/minで流しながら、固体を350℃
で15時間加熱して行った。昇華精製後、目的物の淡黄色固体を1.1g、回収率76%
で得た。上記の合成方法を示す合成スキームを下記式(D-1)に示す。
なお、上記合成方法で得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H-NMR)による分
析結果を下記に示す。また、H-NMRチャートを図21に示す。この結果から、本合
成例4において、上述の構造式(150)で表される本発明の一態様である複素環化合物
2mBbf(III)BPDBqが得られたことがわかった。
H NMR(テトラクロロエタン-d,500MHz):δ=7.20(t、J=7
.5Hz、1H)、7.31(t、J=7.5Hz、1H)、7.50(d、J=7.5
Hz、1H)、7.58(t、J=7.5Hz、2H)、7.65(d、J=7.5Hz
、1H)、7.75-7.84(m、6H)、7.93(d、J=7.5Hz、1H)、
8.03(d、J=7.5Hz、1H)、8.07(d、J=7.5Hz、1H)、8.
12(t、J=7.5Hz、2H)、8.20(d、J=7.5Hz、1H)、8.38
(d、J=7.5Hz、1H)、8.62-8.66(m、3H)、8.82(s、1H
)、9.27(d、J=7.5Hz、1H)、9.32(d、J=7.5Hz、1H)、
9.49(s、1H)。
次に、2mBbf(III)BPDBqのトルエン溶液および固体薄膜の紫外可視吸収ス
ペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。固体
薄膜は石英基板上に真空蒸着法にて作製した。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。得られたトルエン溶液の
吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果を図22(A)に示す。横軸は波長、縦
軸は吸収強度を表す。また、固体薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルの測定結果
を図22(B)に示す。横軸は波長、縦軸は吸収強度を表す。
図22(A)の結果より、2mBbf(III)BPDBqのトルエン溶液では、264
nm、及び385nm付近に吸収ピークが見られ、391nm、及び407nm付近に発
光波長のピークが見られた。また、図22(B)の結果より、2mBbf(III)BP
DBqの固体薄膜では、264nm及び385nm付近に吸収ピークが見られ、425n
m付近に発光波長のピークが見られた。
本実施例では、本発明の一態様である複素環化合物、2mBbfPDBq(構造式(10
1))を用いた発光素子1、2mBbf(II)PDBq(構造式(107))を用いた
発光素子2、2mBbf(III)PDBq(構造式(149))を用いた発光素子3、
2mBbf(III)BPDBq(構造式(150))を用いた発光素子4をそれぞれ作
製した。さらに、比較のためにジベンゾチオフェン構造を有する2mDBTBPDBq-
IIを用いた比較発光素子5を作製した。なお、発光素子1乃至発光素子4および比較発
光素子5の作製については、図23を用いて説明する。また、本実施例で用いる材料の化
学式を以下に示す。
≪発光素子1乃至発光素子4および比較発光素子5の作製≫
まず、ガラス製の基板900上に酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITO)をスパッ
タリング法により成膜し、陽極として機能する第1の電極901を形成した。なお、その
膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
次に、基板900上に発光素子1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900を30
分程度放冷した。
次に、第1の電極901が形成された面が下方となるように、基板900を真空蒸着装置
内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層902を
構成する正孔注入層911、正孔輸送層912、発光層913、電子輸送層914、電子
注入層915が順次形成される場合について説明する。
真空装置内を10-4Paに減圧した後、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)と酸化モリブデンとを、DBT3P-II:
酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着し、第1の電極901上に正孔注
入層911を形成した。膜厚は20nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質を
それぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
次に、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)を20nm蒸着し、正孔輸送層912を形成した。
次に、正孔輸送層912上に発光層913を形成した。
発光素子1の場合は、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ビスベンゾフラ
ン-6-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbfPDBq
)、N-(1,1’-ビフェニル-4-イル)-9,9-ジメチル-N-[4-(9-フ
ェニル-9H-カルバゾール-3-イル)フェニル]-9H-フルオレン-2-アミン(
略称:PCBBiF)、[Ir(tBuppm)(acac)]を、2mBbfPDB
q:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.7:0.3:0.0
5(質量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nmの膜厚とした。さらに、
2mBbfPDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.8
:0.2:0.05(質量比)となるように共蒸着し、20nmの膜厚で形成することに
より積層構造を有する発光層913を40nmの膜厚で形成した。
発光素子2の場合は、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:5,4-b’]ビスベンゾフラ
ン-6-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(II)
PDBq)、PCBBiF、[Ir(tBuppm)(acac)]を、2mBbf(
II)PDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.7:0
.3:0.05(質量比)となるように共蒸着し、20nmの膜厚で形成した後、2mB
bf(II)PDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.
8:0.2:0.05(質量比)となるよう共蒸着し、20nmの膜厚で形成することに
より積層構造を有する発光層913を40nmの膜厚で形成した。
発光素子3の場合は、2-[3-(ベンゾ[1,2-b:5,6-b’]ビスベンゾフラ
ン-4-イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(III
)PDBq)、PCBBiF、[Ir(tBuppm)(acac)]を、2mBbf
(III)PDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.7
:0.3:0.05(質量比)となるように共蒸着し、20nmの膜厚で形成した後、2
mBbf(III)PDBq:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]
=0.8:0.2:0.05(質量比)となるよう共蒸着し、20nmの膜厚で形成する
ことにより積層構造を有する発光層913を40nmの膜厚で形成した。
発光素子4の場合は、2-[3’-(ベンゾ[1,2-b:5,6-b’]ビスベンゾフ
ラン-4-イル)-1,1’-ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン
(略称:2mBbf(III)BPDBq)、PCBBiF、[Ir(tBuppm)
(acac)]を、2mBbf(III)BPDBq:PCBBiF:[Ir(tBup
pm)(acac)]=0.7:0.3:0.05(質量比)となるように共蒸着し、
20nmの膜厚で形成した後、2mBbf(III)BPDBq:PCBBiF:[Ir
(tBuppm)(acac)]=0.8:0.2:0.05(質量比)となるよう共
蒸着し、20nmの膜厚で形成することにより積層構造を有する発光層913を40nm
の膜厚で形成した。
比較発光素子5の場合は、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)、P
CBBiF、[Ir(tBuppm)(acac)]を、2mDBTBPDBq-II
:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.7:0.3:0.05
(質量比)となるように共蒸着し、20nmの膜厚で形成した後、2mDBTBPDBq
-II:PCBBiF:[Ir(tBuppm)(acac)]=0.8:0.2:0
.05(質量比)となるよう共蒸着し、20nmの膜厚で形成することにより積層構造を
有する発光層913を40nmの膜厚で形成した。
次に、発光層913上に、発光素子1の場合は2mBbfPDBqを20nm蒸着した後
、Bphenを10nm蒸着し、発光素子2の場合は2mBbf(II)PDBqを20
nm蒸着した後、Bphenを10nm蒸着し、発光素子3の場合は2mBbf(III
)PDBqを20nm蒸着した後、Bphenを10nm蒸着し、発光素子4の場合は2
mBbf(III)BPDBqを20nm蒸着した後、Bphenを10nm蒸着し、そ
れぞれ電子輸送層914を形成した。
さらに発光素子1乃至発光素子4の電子輸送層914上に、フッ化リチウムを1nm蒸着
し、電子注入層915を形成した。
最後に、電子注入層915上にアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着し、陰
極となる第2の電極903を形成し、発光素子1乃至発光素子4を得た。なお、上述した
蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
以上により得られた発光素子1乃至発光素子4および比較発光素子5の素子構造を表1に
示す。
また、作製した発光素子1乃至発光素子4および比較発光素子5は、大気に曝されないよ
うに窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し
、封止時にUV処理、及び80℃にて1時間熱処理)。
≪発光素子1乃至発光素子4および比較発光素子5の動作特性≫
作製した発光素子1乃至発光素子4の動作特性について測定した。なお、測定は室温(2
5℃に保たれた雰囲気)で行った。
発光素子1乃至発光素子4の電流密度-輝度特性を図24、電圧-輝度特性を図25、輝
度-電流効率特性を図26、電圧-電流特性を図27にそれぞれ示す。
また、1000cd/m付近における発光素子1、発光素子2、発光素子3、発光素子
4および比較発光素子5の主な初期特性値を以下の表2に示す。なお、比較発光素子5は
、発光素子1乃至発光素子4と同程度の良好な初期特性が確認された。
また、発光素子1乃至発光素子4に25mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光
スペクトルを、図28に示す。図28に示す通り、発光素子1乃至発光素子4の発光スペ
クトルは546nm付近にピークを有しており、各発光素子のEL層に用いた有機金属錯
体[Ir(tBuppm)(acac)]の緑色発光に由来していることが示唆される
。なお、比較発光素子5についても、発光素子1乃至発光素子4と同様に[Ir(tBu
ppm)(acac)]の緑色発光に由来した発光スペクトルが確認された。
次に、発光素子1乃至発光素子4に対する信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図2
9に示す。図29において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示
し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。なお、信頼性試験は、初期輝度を5000cd
/mに設定し、電流密度一定の条件で発光素子1乃至発光素子4を駆動させた。
なお、発光素子1乃至発光素子4は、いずれも本発明の一態様である複素環化合物を用い
ており、図29に示す結果より、いずれの発光素子も高い信頼性を示すことがわかる。従
って、本発明の一態様である複素環化合物を用いることで発光素子の長寿命化を実現でき
ることがわかる。
また、発光素子1乃至3および比較発光素子5について、保存試験を行った。保存試験は

各発光素子を、100℃に保たれた恒温槽で素子を駆動しない状態で保存し、所定の時間
経過した後、動作特性を測定した。なお、測定は、恒温槽から取り出した後、室温(25
℃に保たれた雰囲気)で行った。
図30には、発光素子1乃至発光素子3及び比較発光素子5について、時間経過に伴う外
部量子効率の測定結果を示す。その結果、本発明の一態様である発光素子1乃至発光素子
3は、100℃で長時間保存しても初期の外部量子効率を保つことができ、良好な耐熱性
を保つことが明らかとなった。これに対し、比較発光素子5は、10時間程度で外部量子
効率の大幅な減少が見られた。
なお、発光素子1に用いた2mBbfPDBq、発光素子2に用いた2mBbf(II)
PDBq、発光素子3に用いた2mBbf(III)PDBqのいずれも分子量は562
であり、比較発光素子5に用いた2mDBTBPDBq-IIの分子量は564である。
すなわち、保存試験に用いた発光素子は、いずれも同程度の分子量を持つにもかかわらず
、発光素子1乃至発光素子3と、比較発光素子5との間で、100℃保存試験における耐
熱性に大きな差が見られた。
発光素子1乃至発光素子3と、比較発光素子5との間において、発光素子1乃至発光素子
3には、縮合芳香環であるベンゾビスベンゾフランを有するという分子構造上の特徴を有
する。保存試験で見られた耐熱性の違いは、この分子構造に起因したものであり、分子量
を大きくしなくても非常に高い耐熱性を有する化合物及び発光素子を得ることができるこ
とが示され、縮合環を用いることの効果が大きいことが明らかとなった。
本実施例では、下記構造式(101)に示す本発明の一態様である複素環化合物、2-[
3-(ベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ビスベンゾフラン-6-イル)フェニル]ジ
ベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbfPDBq)のHOMO準位およびLU
MO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。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;227
056)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-Bu
NClO)((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(20~2
5℃)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。また、CV測定を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、2mBbfPDBqの酸化電位Ea[V]の測定において、測定範囲の0.2
eVから1.5eVの範囲では明瞭な酸化ピークは得られなかった。一方LUMO準位は
-2.97eV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10
0サイクル後の酸化-還元波が、1サイクル目の酸化-還元波と比較して73%のピーク
強度を保っていたことから、2mBbfPDBqの還元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、2mBbfPDBqの熱重量測定-示差熱分析(TG-DTA:Thermogr
avimetry-Differential Thermal Analysis)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、T
G-DTA2410SA)を用いた。常圧、昇温速度10℃/min、窒素気流下(流速
:200mL/min)条件で測定したところ、重量と温度の関係(熱重量測定)から、
2mBbfPDBqの5%重量減少温度は約442℃であった。このことから、2mBb
fPDBqの耐熱性が良好であることが示された。
また、示差走査熱量測定(DSC測定)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50℃/minにて、-10℃から3
70℃まで昇温した後、同温度で1分間保持してから降温速度50℃/minにて-10
℃まで冷却する操作を2回連続で行い2回目の測定結果を採用した。DSC測定から、2
mBbfPDBqのガラス転移点は147℃であることが明らかとなり、高い耐熱性を有
する化合物であることが明らかとなった。
次に、本実施例で得られた2mBbfPDBqを液体クロマトグラフ質量分析(Liqu
id Chromatography Mass Spectrometry,略称:L
C/MS分析)によって分析した。
LC/MS分析は、LC(液体クロマトグラフィー)分離をウォーターズ社製Acqui
ty UPLC(登録商標)により、MS分析(質量分析)をウォーターズ社製Xevo
G2 Tof MSにより行った。LC分離で用いたカラムはAcquity UPL
C BEH C8 (2.1×100mm 1.7μm)、カラム温度は40℃とした。
移動相は移動相Aをアセトニトリル、移動相Bを0.1%ギ酸水溶液とした。また、サン
プルは任意の濃度の2mBbfPDBqをN-メチル-2-ピロリドンに溶解し、アセト
ニトリルで希釈して調整し、注入量は5.0μLとした。
LC分離には移動相の組成を変化させるグラジエント法を用い、測定開始後0分から1分
までが、移動相A:移動相B=65:35、その後組成を変化させ、測定開始後10分に
おける移動相Aと移動相Bとの比が移動相A:移動相B=95:5となるようにし、分析
時間は全部で10分とした。組成はリニアに変化させた。
MS分析では、エレクトロスプレーイオン化法(ElectroSpray Ioniz
ation、略称:ESI)によるイオン化を行い、キャピラリー電圧は3.0kV、サ
ンプルコーン電圧は30V、検出はポジティブモードで行った。なお、測定する質量範囲
はm/z=100~1200とした。
以上の条件でLC-MS測定を行ったところ、2mBbfPDBqに由来するイオンを、
質量電荷比(m/z)=563.175([M+H]、2mBbfPDBqの理論値=
562.175)に検出した。ついで、質量電荷比(m/z)=563.175のイオン
(プリカーサーイオン)を衝突室(コリジョンセル)内でアルゴンガスと衝突させて解離
させた。プリカーサーイオンをアルゴンに衝突させる際のエネルギー(コリジョンエネル
ギー)は50eV及び70eVとした。プリカーサーイオンとアルゴンガスの衝突により
生成したプロダクトイオンを飛行時間(TOF)型検出器で検出したコリジョンエネルギ
ーが50eVのマススペクトルを図31に、コリジョンエネルギーが70eVのマススペ
クトルを図32に示す。
図31の結果から、構造式(101)で表される2mBbfPDBqは、主としてm/z
=536.165付近、m/z=345.091付近、m/z=334.098付近、m
/z=305.096付近、m/z=229.076付近、m/z=202.066付近
、m/z=177.070付近にプロダクトイオンが検出されることがわかった。また、
図32の結果から、コリジョンエネルギーが70eVの測定では構造式(101)で表さ
れる2mBbfPDBqは、主として、m/z=305.096付近、m/z=229.
077付近、m/z=202.066付近、m/z=176.063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31及び図32に示す結果は、2mBbfP
DBq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2mBb
fPDBq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=536.165付近のプロダクトイオンは、下記式(a)に示すように構
造式(101)の化合物においてジベンゾ[f,h]キノキサリンの窒素を含む環が開裂
して生成した構造であると推定される。また、m/z=345.091付近のプロダクト
イオンは、下記式(b)に示すように構造式(101)の化合物においてジベンゾ[f,
h]キノキサリンの2位で結合が開裂して生成したジベンゾ[f,h]キノキサリンに由
来すると推定され、m/z=334.098付近のプロダクトイオンは、下記式(c)に
示すように構造式(101)の化合物においてジベンゾ[f,h]キノキサリンの2位で
結合が開裂して生成した6-フェニルベンゾ[1,2-b:4,5-b’]ビスベンゾフ
ランに由来すると推定され、m/z=305.096付近のプロダクトイオンは、下記式
(d)に示すように構造式(101)の化合物においてベンゾ[1,2-b:4,5-b
’]ビスベンゾフランの6位で結合が開裂して生成した2-フェニルジベンゾ[f,h]
キノキサリンに由来すると推定され、m/z=229.076付近のプロダクトイオンは
、下記式(e)に示すように構造式(101)の化合物においてジベンゾ[f,h]キノ
キサリンの2位で結合が開裂して生成したジベンゾ[f,h]キノキサリンに由来すると
推定され、m/z=202.066付近のプロダクトイオンは、下記式(f)に示すよう
にm/z=536.165付近のプロダクトイオンが更に開裂して生成したイオンである
と推定され、m/z=177.070付近のプロダクトイオンは、下記式(g)に示すよ
うにm/z=536.165付近のプロダクトイオンが更に開裂して生成したイオンであ
ると推定される。特に、構造式(101)の化合物においてジベンゾ[f,h]キノキサ
リンの窒素を2つ含む環が開裂して生成したイオンである式(a)と、環と環との結合が
開裂して生成したイオンである、式(b)~式(d)で示されるイオンは、2mBbfP
DBqの特徴の一つであり、混合物中に含まれる2mBbfPDBqを同定する上での重
要なデータであるといえる。
本実施例では、下記構造式(107)に示す本発明の一態様である複素環化合物、2-[
3-(ベンゾ[1,2-b:5,4-b’]ビスベンゾフラン-6-イル)フェニル]ジ
ベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(II)PDBq)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。算出方法
を以下に示す。
2mBbf(II)PDBq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。CVの測定方法及び、HOMO準位およびLUMO
準位の算出方法は実施例6と同様である。
この結果、2mBbf(II)PDBqの酸化電位Ea[V]の測定において、測定範囲
の-0.2eVから1.5eVの範囲では明瞭な酸化ピークは得られなかった。一方LU
MO準位は-2.94eV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100サイクル後の酸化-還元波が、1サイクル目の酸化-還元波と比較して87
%のピーク強度を保っていたことから、2mBbf(II)PDBqの還元に対する耐性
が非常に良好であることが確認された。
また、2mBbf(II)PDBqの熱重量測定-示差熱分析を行った。分析方法は実施
例6と同様である。測定結果から、2mBbf(II)PDBqの5%重量減少温度は約
459℃であった。このことから、2mBbf(II)PDBqの耐熱性が良好であるこ
とが示された。
本実施例では、下記構造式(149)に示す本発明の一態様である複素環化合物、2-[
3-(ベンゾ[1,2-b:5,6-b’]ビスベンゾフラン-4-イル)フェニル]ジ
ベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(III)PDBq)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。算出方
法を以下に示す。
2mBbf(III)PDBq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。CVの測定方法及び、HOMO準位およびLUM
O準位の算出方法は実施例6と同様である。
この結果、2mBbf(III)PDBqの酸化電位Ea[V]の測定においては、測定
範囲の0eVから1.5eVの範囲では明瞭な酸化ピークは得られなかった。一方LUM
O準位は-2.95eV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100サイクル後の酸化-還元波は、1サイクル目の酸化-還元波と比較して79%
のピーク強度を保っていたことから、2mBbf(III)PDBqの還元に対する耐性
が非常に良好であることが確認された。
また、2mBbf(III)PDBqの熱重量測定-示差熱分析を行った。分析方法は実
施例6と同様である。測定結果から、2mBbf(III)PDBqの5%重量減少温度
は約454℃であった。このことから、2mBbf(III)PDBqの耐熱性が良好で
あることが示された。
本実施例では、下記構造式(150)に示す本発明の一態様である複素環化合物、2-[
3’-(ベンゾ[1,2-b:5,6-b’]ビスベンゾフラン-4-イル)-1,1’
-ビフェニル-3-イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mBbf(III
)BPDBq)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。算出方法を以下に示す。
2mBbf(III)BPDBq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。CVの測定方法及び、HOMO準位およびLU
MO準位の算出方法は実施例6と同様である。
この結果、2mBbf(III)BPDBqの酸化電位Ea[V]の測定においては、測
定範囲の0.1eVから1.5eVの範囲では明瞭な酸化ピークは得られなかった。一方
LUMO準位は-2.98eV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100サイクル後の酸化-還元波は、1サイクル目の酸化-還元波と比較して
71%のピーク強度を保っていたことから、2mBbf(III)BPDBqの還元に対
する耐性が非常に良好であることが確認された。
101 第1の電極
102 EL層
103 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
201 第1の電極
202(1) 第1のEL層
202(2) 第2のEL層
202(n-1) 第(n-1)のEL層
202(n) 第(n)のEL層
204 第2の電極
205 電荷発生層
205(1) 第1の電荷発生層
205(2) 第2の電荷発生層
205(n-2) 第(n-2)の電荷発生層
205(n-1) 第(n-1)の電荷発生層
301 素子基板
302 画素部
303 駆動回路部(ソース線駆動回路)
304a、304b 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
305 シール材
306 封止基板
307 配線
308 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
309 FET
310 FET
312 電流制御用FET
313a、313b 第1の電極(陽極)
314 絶縁物
315 EL層
316 第2の電極(陰極)
317a、317b 発光素子
318 空間
320a、320b 導電膜
321、322 領域
323 引き回し配線
324 有色層(カラーフィルタ)
325 黒色層(ブラックマトリクス)
326、327、328 FET
401 基板
402 第1の電極
404 第2の電極
403a、403b、403c EL層
405 発光素子
406 絶縁膜
407 隔壁
900 基板
901 第1の電極
902 EL層
903 第2の電極
911 正孔注入層
912 正孔輸送層
913 発光層
914 電子輸送層
915 電子注入層
2000 タッチパネル
2501 表示パネル
2502R 画素
2502t トランジスタ
2503c 容量素子
2503g 走査線駆動回路
2503t トランジスタ
2509 FPC
2510 基板
2511 配線
2519 端子
2521 絶縁層
2528 絶縁体
2550R 発光素子
2560 封止層
2567BM 遮光層
2567p 反射防止層
2567R 着色層
2570 基板
2590 基板
2591 電極
2592 電極
2593 絶縁層
2594 配線
2595 タッチセンサ
2597 接着層
2598 配線
2599 端子
2601 パルス電圧出力回路
2602 電流検出回路
2603 容量
2611 トランジスタ
2612 トランジスタ
2613 トランジスタ
2621 電極
2622 電極
4000 照明装置
4001 基板
4002 発光素子
4003 基板
4004 電極
4005 EL層
4006 電極
4007 電極
4008 電極
4009 補助配線
4010 絶縁層
4011 封止基板
4012 シール材
4013 乾燥剤
4015 拡散板
4100 照明装置
4200 照明装置
4201 基板
4202 発光素子
4204 電極
4205 EL層
4206 電極
4207 電極
4208 電極
4209 補助配線
4210 絶縁層
4211 封止基板
4212 シール材
4213 バリア膜
4214 平坦化膜
4215 拡散板
4300 照明装置
5101 ライト
5102 ホイール
5103 ドア
5104 表示部
5105 ハンドル
5106 シフトレバー
5107 座席シート
5108 インナーリアビューミラー
7100 テレビジョン装置
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
7302 筐体
7304 表示部
7305 時刻を表すアイコン
7306 その他のアイコン
7311 操作ボタン
7312 操作ボタン
7313 接続端子
7321 バンド
7322 留め金
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作用ボタン
7404 外部接続部
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 カメラ
7500(1)、7500(2) 筐体
7501(1)、7501(2) 第1面
7502(1)、7502(2) 第2面
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
9310 携帯情報端末
9311 表示部
9312 表示領域
9313 ヒンジ
9315 筐体

Claims (5)

  1. 式(G1)で表される複素環化合物。

    (式中、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。前記アリーレン基が置換基を有する場合、前記置換基は互いに結合して環を形成しても良い。)
  2. 式(G1)で表される複素環化合物。

    (式中、DBqは、置換もしくは無置換のジベンゾ[f,h]キノキサリニル基を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表す。前記ベンゾビスベンゾフラニル基中のフラン環を構成しない炭素のうち、前記フラン環中の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか一が、Arと結合する。前記アリーレン基が置換基を有する場合、前記置換基は互いに結合して環を形成しても良い。)
  3. 式(G2)で表される複素環化合物。

    (式中、Aは、置換もしくは無置換のベンゾビスベンゾフラニル基を表し、R~Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1~4のアルキル基、又は炭素数6~13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表し、nは、0または1を表し、Arは、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリーレン基を表す。前記アリーレン基が置換基を有する場合、前記置換基は互いに結合して環を形成しても良い。)
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
    式(G1)または式(G2)中のAは、下記式(A1)乃至式(A3)のいずれか一であり、
    下記式(A1)乃至式(A3)において、フラン環を構成しない炭素のうち、前記フラン環中の酸素と結合する炭素と隣接する炭素のいずれか一が、Arと結合する、複素環化合物。

    (式中、ベンゼン環は置換基を有していても良く、前記置換基は、置換もしくは無置換の炭素数1~6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数5~7のシクロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数6~13のアリール基、のいずれかである。)
  5. 式(101)、式(107)、式(149)、または式(150)のいずれか一で表される複素環化合物。
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