JP5089063B2 - COMPOSITE MATERIAL, LIGHT EMITTING ELEMENT AND LIGHT EMITTING DEVICE USING COMPOSITE MATERIAL - Google Patents

COMPOSITE MATERIAL, LIGHT EMITTING ELEMENT AND LIGHT EMITTING DEVICE USING COMPOSITE MATERIAL Download PDF

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

本発明は、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料であって、キャリア輸送性および有機化合物へのキャリア注入性に優れ、かつ可視光の透過率に優れた複合材料に関する。また、前記複合材料を用いた電流励起型の発光素子に関する。また、発光素子を有する発光装置に関する。 The present invention relates to a composite material in which an organic compound and an inorganic compound are combined, which is excellent in carrier transportability, carrier injection property into an organic compound, and in visible light transmittance. The present invention also relates to a current excitation type light emitting element using the composite material. Further, the present invention relates to a light emitting device having a light emitting element.

近年、発光性の有機化合物を用いた発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子およびホールがそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子およびホール)が再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このようなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。 In recent years, research and development of light-emitting elements using light-emitting organic compounds have been actively conducted. The basic structure of these light-emitting elements is such that a layer containing a light-emitting organic compound is sandwiched between a pair of electrodes. By applying a voltage to this element, electrons and holes are respectively injected from the pair of electrodes into the layer containing a light-emitting organic compound, and a current flows. Then, these carriers (electrons and holes) recombine, whereby the light-emitting organic compound forms an excited state, and emits light when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is referred to as a current-excitation light-emitting element.

なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。 Note that the excited states formed by the organic compound can be singlet excited state or triplet excited state. Light emission from the singlet excited state is called fluorescence, and light emission from the triplet excited state is called phosphorescence. ing.

このような発光素子は、例えば0.1μm程度の有機薄膜で形成されるため、薄型軽量に作製できることが大きな利点である。また、キャリアが注入されてから発光に至るまでの時間は1μ秒程度あるいはそれ以下であるため、非常に応答速度が速いことも特長の一つである。これらの特性は、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。 Such a light-emitting element is formed of an organic thin film having a thickness of, for example, about 0.1 μm. In addition, since the time from the injection of the carrier to the light emission is about 1 μsec or less, one of the features is that the response speed is very fast. These characteristics are considered suitable for flat panel display elements.

また、これらの発光素子は膜状に形成されるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、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。 In addition, since these light-emitting elements are formed in a film shape, planar light emission can be easily obtained by forming a large-area element. This is a feature that is difficult to obtain with a point light source typified by an incandescent bulb or LED, or a line light source typified by a fluorescent lamp, and therefore has a high utility value as a surface light source applicable to illumination or the like.

このように、発光性の有機化合物を用いた電流励起型の発光素子は、発光装置や照明等への応用が期待されているが、未だ課題も多い。その課題の一つとして、消費電力の低減が挙げられる。消費電力を低減するためには、発光素子の駆動電圧を低減することが重要である。そして、電流励起型の発光素子は流れる電流量によって発光強度が決まるため、駆動電圧を低減するためには、低い電圧で多くの電流を流すことが必要となってくる。   As described above, a current-excitation light-emitting element using a light-emitting organic compound is expected to be applied to a light-emitting device, illumination, and the like, but there are still many problems. One of the problems is reduction of power consumption. In order to reduce power consumption, it is important to reduce the driving voltage of the light emitting element. In the current excitation type light emitting element, since the light emission intensity is determined by the amount of flowing current, it is necessary to flow a large amount of current at a low voltage in order to reduce the driving voltage.

これまで、駆動電圧を低減させるための手法として、バッファ層を電極と発光性の有機化合物を含む層との間に設けるという試みがなされている。例えば、カンファースルホン酸をドープしたポリアニリン(PANI)からなるバッファ層をインジウム錫酸化物(ITO)と発光層との間に設けることにより、駆動電圧を低減できることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。これは、PANIの発光層へのキャリア注入性が優れているためと説明されている。なお、非特許文献1では、バッファ層であるPANIも電極の一部と見なしている。   Until now, as a method for reducing the drive voltage, an attempt has been made to provide a buffer layer between an electrode and a layer containing a light-emitting organic compound. For example, it is known that a driving voltage can be reduced by providing a buffer layer made of polyaniline (PANI) doped with camphorsulfonic acid between indium tin oxide (ITO) and a light emitting layer (for example, non-patent Reference 1). This is explained because the carrier injection property to the light emitting layer of PANI is excellent. In Non-Patent Document 1, PANI, which is a buffer layer, is also regarded as a part of the electrode.

しかしながら、非特許文献1に記載してある通り、PANIは膜厚を厚くすると透過率が悪くなるという問題点がある。具体的には、250nm程度の膜厚で、透過率は70%を切ると報告されている。すなわち、バッファ層に用いている材料自体の透明性に問題があるため、素子内部で発生した光を効率良く取り出すことができない。   However, as described in Non-Patent Document 1, PANI has a problem that transmittance increases when the film thickness is increased. Specifically, it is reported that the transmittance is less than 70% at a film thickness of about 250 nm. That is, there is a problem with the transparency of the material itself used for the buffer layer, and thus light generated inside the element cannot be extracted efficiently.

また、特許文献1によれば、発光素子(特許文献1では発光ユニットと記載されている)を直列に接続することにより、ある電流密度当たりの輝度、すなわち電流効率を高めようという試みがなされている。特許文献1においては、発光素子を直列に接続する際の接続部分に、有機化合物と金属酸化物(具体的には酸化バナジウムおよび酸化レニウム)とを混合した層を適用しており、この層はホールや電子を発光ユニットへ注入できるとされている。 Further, according to Patent Document 1, an attempt is made to increase luminance per certain current density, that is, current efficiency by connecting light emitting elements (described as light emitting units in Patent Document 1) in series. Yes. In Patent Document 1, a layer in which an organic compound and a metal oxide (specifically, vanadium oxide and rhenium oxide) are mixed is applied to a connection portion when the light emitting elements are connected in series. It is said that holes and electrons can be injected into the light emitting unit.

しかしながら、特許文献1で開示されている有機化合物と金属酸化物との混合層は、実施例を見てもわかる通り、赤外領域だけでなく可視光領域(500nm付近)にも大きな吸収ピークが発生しており、やはり透明性に問題が生じている。したがって、やはり素子内部で発生した光を効率良く取り出すことができず、素子の発光効率が低下する。 However, the mixed layer of the organic compound and the metal oxide disclosed in Patent Document 1 has a large absorption peak not only in the infrared region but also in the visible light region (around 500 nm) as can be seen from the examples. It has occurred and there is still a problem with transparency. Therefore, the light generated inside the device cannot be extracted efficiently, and the light emission efficiency of the device is lowered.

Y.Yang、他1名、アプライド フィジクス レターズ、Vol.64(10)、1245−1247(1994)Y. Yang, 1 other person, Applied Physics Letters, Vol. 64 (10), 1245-1247 (1994) 特開2003−272860号公報JP 2003-272860 A

そこで本発明では、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料であって、キャリア輸送性および有機化合物へのキャリア注入性に優れ、かつ可視光透過率にも優れた複合材料を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides a composite material in which an organic compound and an inorganic compound are combined, and is excellent in carrier transportability and carrier injection property into the organic compound, and also has excellent visible light transmittance. Let it be an issue.

また、前記複合材料を電流励起型の発光素子に適用することにより、低駆動電圧の発光素子を提供することを課題とする。さらに、前記発光素子を用いて発光装置を作製することにより、消費電力の小さい発光装置を提供することを課題とする。   It is another object of the present invention to provide a light-emitting element with a low driving voltage by applying the composite material to a current-excitation light-emitting element. Another object is to provide a light-emitting device with low power consumption by manufacturing a light-emitting device using the light-emitting element.

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、有機化合物と、その有機化合物に対して電子を授受できる無機化合物とを含む層を用いることにより、課題を解決できることを見出した。   As a result of extensive studies, the present inventor has found that the problem can be solved by using a layer containing an organic compound and an inorganic compound that can exchange electrons with the organic compound.

すなわち、本発明の複合材料は、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と、前記一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す無機化合物とを含むことを特徴とする。   That is, the composite material of the present invention includes a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound exhibiting an electron accepting property with respect to the carbazole derivative represented by the general formula (1). .

(式中、R11およびR13は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar11は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R12は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R14は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、一般式(2)で示される置換基のいずれかを表し、一般式(2)で示される置換基において、R15は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar12は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R16は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。) (Wherein R 11 and R 13 may be the same as or different from each other, hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, Ar 11 represents any of an arylalkyl group and an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 11 represents any of an aryl group having 6 to 25 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, and R 12 represents Any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, R 14 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, In the substituent represented by the general formula (2), R 15 represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms. , C5-C9 heteroaryl group, arylalkyl Group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 12 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, any of the heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, R 16 is hydrogen, It represents either an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

上記構成において、無機化合物は、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す物質であることが望ましい。具体的には、遷移金属の酸化物であることが望ましく、特に、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることが好ましい。   In the above structure, the inorganic compound is preferably a substance that exhibits an electron accepting property with respect to the carbazole derivative represented by the general formula (1). Specifically, an oxide of a transition metal is desirable, and in particular, titanium oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, One or more of hafnium oxide, tantalum oxide, and silver oxide are preferable.

上記一般式(1)において、R11およびR13のどちらか一方は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。より好ましくは、R11およびR13は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかであることが好ましい。カルバゾール骨格の窒素と結合している置換基が、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることにより、キャリア輸送性が向上するという効果が得られる。 In the general formula (1), any one of R 11 and R 13 is preferably an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms. More preferably, R 11 and R 13 are preferably any of an aryl group having 6 to 25 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms. When the substituent bonded to nitrogen of the carbazole skeleton is an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an effect of improving carrier transportability can be obtained.

また、上記一般式(1)において、R12は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 12 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記一般式(1)において、R14は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 14 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記一般式(1)において、R14は一般式(2)で示される置換基であることが好ましい。R14が一般式(2)で示される置換基であることにより、より耐熱性の高いカルバゾール誘導体を得ることができる。また、一般式(2)において、R15は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。カルバゾール骨格の窒素と結合している置換基が、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることにより、キャリア輸送性が向上するという効果が得られる。また、一般式(2)において、R16は水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 14 is preferably a substituent represented by the general formula (2). When R 14 is a substituent represented by the general formula (2), a carbazole derivative having higher heat resistance can be obtained. In the general formula (2), R 15 is preferably an heteroaryl group an aryl group or a C 5-9 having 6 to 25 carbon atoms. When the substituent bonded to nitrogen of the carbazole skeleton is an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an effect of improving carrier transportability can be obtained. In the general formula (2), R 16 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、下記一般式(3)で示されるカルバゾール誘導体を用いることが好ましい。   Of the carbazole derivatives represented by the general formula (1), it is preferable to use a carbazole derivative represented by the following general formula (3).

(式中、R21は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、R22は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R23は、一般式(4)で示される置換基を表し、一般式(4)で示される置換基において、R24は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar21は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R25は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。) (In the formula, R 21 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms. R 22 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 23 represents a substituent represented by the general formula (4). In the substituent represented by the general formula (4), R 24 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, or arylalkyl. A group, an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 21 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, and R 25 represents hydrogen, Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, aryl group having 6 to 12 carbon atoms Re represents how.)

上記構成において、R22は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the above configuration, R 22 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

さらに好ましくは、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、一般式(5)で示されるカルバゾール誘導体を用いることが好ましい。   More preferably, among the carbazole derivatives represented by the general formula (1), it is preferable to use the carbazole derivative represented by the general formula (5).

(式中、R21は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、R22およびR23は、一般式(6)で示される置換基を表し、一般式(6)で示される置換基において、R24は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar21は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R25は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。) (In the formula, R 21 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms. R 22 and R 23 each represent a substituent represented by the general formula (6), and in the substituent represented by the general formula (6), R 24 is hydrogen, having 1 to 6 carbon atoms. It represents any of an alkyl group, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, and an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 21 has 6 to 25 carbon atoms An aryl group or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms is represented, and R 25 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

上記構成において、R25は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the above configuration, R 25 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記構成において、R21は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。 In the above structure, R 21 is preferably an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms.

カルバゾール骨格の窒素と結合している置換基が、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることにより、キャリア輸送性が向上するという効果が得られる。   When the substituent bonded to nitrogen of the carbazole skeleton is an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an effect of improving carrier transportability can be obtained.

また、好ましくは、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、一般式(7)で示されるカルバゾール誘導体を用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use the carbazole derivative represented by the general formula (7) among the carbazole derivatives represented by the general formula (1).

(式中、Ar31は、フェニル基またはナフチル基を表す。) (In the formula, Ar 31 represents a phenyl group or a naphthyl group.)

また、好ましくは、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、一般式(8)で示されるカルバゾール誘導体を用いることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use the carbazole derivative represented by the general formula (8) among the carbazole derivatives represented by the general formula (1).

(式中、Ar41およびAr42は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、フェニル基またはナフチル基を表す。) (In the formula, Ar 41 and Ar 42 may be the same or different and each represents a phenyl group or a naphthyl group.)

また、本発明の複合材料は、発光素子に用いることができる。したがって、本発明の発光素子は、一対の電極間に発光物質を含む層を有し、発光物質を含む層は、上記の複合材料を含む層を有することを特徴とする。   Further, the composite material of the present invention can be used for a light-emitting element. Therefore, the light-emitting element of the present invention includes a layer containing a light-emitting substance between a pair of electrodes, and the layer containing a light-emitting substance has a layer containing the above composite material.

上記構成において、本発明の複合材料を含む層は、一対の電極のうち陽極として機能する電極と接するように設けられていてもよいし、陰極として機能する電極と接するように設けられていてもよい。また、一対の電極それぞれと接するように一層ずつ設けられていてもよい。   In the above structure, the layer containing the composite material of the present invention may be provided so as to be in contact with an electrode functioning as an anode of the pair of electrodes, or may be provided so as to be in contact with an electrode functioning as a cathode. Good. One layer may be provided so as to be in contact with each of the pair of electrodes.

また、本発明は、上述した発光素子を有する発光装置も範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を範疇に含めるものである。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープや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。   The present invention also includes a light emitting device having the above-described light emitting element. The light emitting device in this specification includes an image display device, a light emitting device, or a light source (including a lighting device) in its category. In addition, a module in which a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting device, or a printed wiring board provided on the end of the TAB tape or TCP In addition, a module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted on a light emitting element by a COG (Chip On Glass) method is also included in the light emitting device.

また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。   An electronic device using the light-emitting element of the present invention for the display portion is also included in the category of the present invention. Therefore, an electronic device according to the present invention includes a display portion, and the display portion includes the above-described light emitting element and a control unit that controls light emission of the light emitting element.

本発明を実施することで、有機化合物と無機化合物とを複合した複合材料であって、キャリア輸送性および有機化合物へのキャリア注入性に優れ、かつ可視光透過率にも優れた複合材料を提供することができる。   By practicing the present invention, a composite material in which an organic compound and an inorganic compound are combined, which is excellent in carrier transportability and carrier injection property into the organic compound, and in the visible light transmittance is provided. can do.

本発明の発光素子は、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層を有しているため、カルバゾール誘導体と無機化合物との間で電子の授受が行われ、キャリアが発生する。キャリアが内在的に発生していることにより、駆動電圧を低減することができる。   Since the light-emitting element of the present invention includes a layer including a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound that exhibits an electron accepting property with respect to the carbazole derivative represented by the general formula (1), Electrons are transferred between the carbazole derivative and the inorganic compound, and carriers are generated. The drive voltage can be reduced by the occurrence of carriers inherently.

また、本発明の複合材料は、可視光の透過率が高いため、発光素子に用いることにより、発光効率の高い発光素子を得ることができる。   Further, since the composite material of the present invention has high visible light transmittance, a light-emitting element with high emission efficiency can be obtained by using the composite material for a light-emitting element.

また、本発明の複合材料は、耐熱性に優れているため、耐熱性、耐久性に優れた発光素子を得ることができる。   Further, since the composite material of the present invention is excellent in heat resistance, a light emitting element excellent in heat resistance and durability can be obtained.

また、本発明の発光素子を用いることにより、低消費電力で、欠陥が少ない発光装置を提供することが可能となる。   In addition, by using the light-emitting element of the present invention, a light-emitting device with low power consumption and few defects can be provided.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の複合材料について説明する。本発明の複合材料は、下記一般式(1)で示すカルバゾール誘導体と、無機化合物とを含む。
(Embodiment 1)
In this embodiment mode, a composite material of the present invention will be described. The composite material of the present invention includes a carbazole derivative represented by the following general formula (1) and an inorganic compound.

(式中、R11およびR13は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar11は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R12は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R14は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、一般式(2)で示される置換基のいずれかを表し、一般式(2)で示される置換基において、R15は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar12は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R16は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。) (Wherein R 11 and R 13 may be the same as or different from each other, hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, Ar 11 represents any of an arylalkyl group and an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 11 represents any of an aryl group having 6 to 25 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, and R 12 represents Any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, R 14 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, In the substituent represented by the general formula (2), R 15 represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 25 carbon atoms. , C5-C9 heteroaryl group, arylalkyl Group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 12 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, any of the heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, R 16 is hydrogen, It represents either an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

炭素数1〜6のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n―プロピル基、n―ブチル基、n―ヘキシル基等が挙げられる。また、iso−プロピル基、tert−ブチル基等の分岐を有するアルキル基でもよい。   Specific examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-hexyl group. Further, it may be a branched alkyl group such as an iso-propyl group or a tert-butyl group.

炭素数6〜25のアリール基としては、具体的には、フェニル基、4―ビフェニリル基、1―ナフチル基、2―ナフチル基、9―アントリル基、9―フェナントリル基、1―ピレニル基、9,9’―ジメチル―2―フルオレニル基、スピロ―9,9’―ビフルオレン―2―イル基等が挙げられる。また、m―トリル基、p―トリル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基等の置換基を有するアリール基でもよい。   Specific examples of the aryl group having 6 to 25 carbon atoms include phenyl group, 4-biphenylyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 9-anthryl group, 9-phenanthryl group, 1-pyrenyl group, 9 , 9'-dimethyl-2-fluorenyl group, spiro-9,9'-bifluoren-2-yl group and the like. Moreover, the aryl group which has substituents, such as m-tolyl group, p-tolyl group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, may be sufficient.

炭素数5〜9のヘテロアリール基としては、具体的には、2―ピリジル基、8―キノリル基、3―キノリル基等が挙げられる。   Specific examples of the heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms include a 2-pyridyl group, an 8-quinolyl group, and a 3-quinolyl group.

アリールアルキル基としては、具体的には、ベンジル基等が挙げられる。   Specific examples of the arylalkyl group include a benzyl group.

炭素数1〜7のアシル基としては、具体的には、アセチル基、ベンゾイル基、プロピオニル基等が挙げられる。   Specific examples of the acyl group having 1 to 7 carbon atoms include an acetyl group, a benzoyl group, and a propionyl group.

上記一般式(1)において、R11およびR13のどちらか一方は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。より好ましくは、R11およびR13は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかであることが好ましい。カルバゾール骨格の窒素と結合している置換基が、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることにより、キャリア輸送性が向上するという効果が得られる。 In the general formula (1), any one of R 11 and R 13 is preferably an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms. More preferably, R 11 and R 13 are preferably any of an aryl group having 6 to 25 carbon atoms and a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms. When the substituent bonded to nitrogen of the carbazole skeleton is an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an effect of improving carrier transportability can be obtained.

また、上記一般式(1)において、R12は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 12 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記一般式(1)において、R14は水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 14 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記一般式(1)において、R14は一般式(2)で示される置換基であることが好ましい。R14が一般式(2)で示される置換基であることにより、より耐熱性の高いカルバゾール誘導体を得ることができる。また、一般式(2)において、R15は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。カルバゾール骨格の窒素と結合している置換基が、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることにより、キャリア輸送性が向上するという効果が得られる。また、一般式(2)において、R16は水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the general formula (1), R 14 is preferably a substituent represented by the general formula (2). When R 14 is a substituent represented by the general formula (2), a carbazole derivative having higher heat resistance can be obtained. In the general formula (2), R 15 is preferably an heteroaryl group an aryl group or a C 5-9 having 6 to 25 carbon atoms. When the substituent bonded to nitrogen of the carbazole skeleton is an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an effect of improving carrier transportability can be obtained. In the general formula (2), R 16 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記一般式(1)に示される構造を有するカルバゾール誘導体のうち、下記一般式(3)に示される構造を有するカルバゾール誘導体は合成が容易であり、好ましい。
(式中、R21は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、R22は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R23は、一般式(4)で示される置換基を表し、一般式(4)で示される置換基において、R24は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar21は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R25は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。)
Of the carbazole derivatives having the structure represented by the general formula (1), a carbazole derivative having a structure represented by the following general formula (3) is preferable because it can be easily synthesized.
(In the formula, R 21 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms. R 22 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 23 represents a substituent represented by the general formula (4). In the substituent represented by the general formula (4), R 24 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, or arylalkyl. A group, an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 21 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, and R 25 represents hydrogen, Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, aryl group having 6 to 12 carbon atoms Re represents how.)

上記構成において、R22は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the above configuration, R 22 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、下記一般式(5)に示される構造を有するカルバゾール誘導体であることが好ましい。
(式中、R21は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、R22およびR23は、一般式(6)で示される置換基を表し、一般式(6)で示される置換基において、R24は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar21は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R25は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。)
Of the carbazole derivatives represented by the general formula (1), a carbazole derivative having a structure represented by the following general formula (5) is preferable.
(In the formula, R 21 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms. R 22 and R 23 each represent a substituent represented by the general formula (6), and in the substituent represented by the general formula (6), R 24 is hydrogen, having 1 to 6 carbon atoms. It represents any of an alkyl group, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, and an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 21 has 6 to 25 carbon atoms An aryl group or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms is represented, and R 25 represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)

上記構成において、R25は、水素、tert−ブチル基、フェニル基、ビフェニル基のいずれかであることが好ましい。 In the above configuration, R 25 is preferably any one of hydrogen, a tert-butyl group, a phenyl group, and a biphenyl group.

また、上記構成において、R24は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。 In the above structure, R 24 is preferably an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms.

また、上記構成において、R21は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基であることが好ましい。 In the above structure, R 21 is preferably an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms.

また、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体のうち、下記一般式(7)で示される構造を有するカルバゾール誘導体であることが好ましい。   Of the carbazole derivatives represented by the general formula (1), a carbazole derivative having a structure represented by the following general formula (7) is preferable.

(式中、Ar31は、フェニル基またはナフチル基を表す。) (In the formula, Ar 31 represents a phenyl group or a naphthyl group.)

また、下記一般式(8)で示される構造を有するカルバゾール誘導体であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that it is a carbazole derivative which has a structure shown by following General formula (8).

(式中、Ar41およびAr42は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、フェニル基またはナフチル基を表す。) (In the formula, Ar 41 and Ar 42 may be the same or different and each represents a phenyl group or a naphthyl group.)

また、本発明に用いるカルバゾール誘導体の具体例としては、下記の構造式(9)〜(71)に示されるカルバゾール誘導体を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。   Specific examples of the carbazole derivative used in the present invention include carbazole derivatives represented by the following structural formulas (9) to (71). However, the present invention is not limited to these.

構造式(9)〜(20)に示すカルバゾール誘導体は一般式(1)におけるR12が水素の場合のものであり、構造式(21)〜(34)に示すカルバゾール誘導体は一般式(1)におけるR12がアルキル基の場合のものである。 The carbazole derivatives represented by the structural formulas (9) to (20) are those in the case where R 12 in the general formula (1) is hydrogen, and the carbazole derivatives represented by the structural formulas (21) to (34) are represented by the general formula (1). R 12 in the formula is an alkyl group.

構造式(35)〜(48)に示すカルバゾール誘導体は、カルバゾール骨格に同じ置換基が結合した構造をしており、異なる置換基が結合した構造のカルバゾール誘導体よりも合成が容易である。つまり、一般式(3)において、R22とR23は一般式(4)で示される同一の構造を有している場合、カルバゾール骨格に同じ置換基を結合させればよいため、合成が容易となる。 The carbazole derivatives represented by the structural formulas (35) to (48) have a structure in which the same substituent is bonded to the carbazole skeleton, and are easier to synthesize than a carbazole derivative having a structure in which different substituents are bonded. That is, in the general formula (3), when R 22 and R 23 have the same structure represented by the general formula (4), the same substituent may be bonded to the carbazole skeleton, so that the synthesis is easy. It becomes.

また、本発明のカルバゾール誘導体は、構造式(49)〜(57)に示すように、フッ素を有していてもよい。   Moreover, the carbazole derivative of the present invention may have fluorine as shown in the structural formulas (49) to (57).

また、構造式(58)〜(69)に示すように、カルバゾール骨格の6位には、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜12のアリール基が結合していることが好ましい。カルバゾール骨格の6位に、炭素数1〜6のアルキル基または炭素数6〜12のアリール基の置換基があることにより、カルバゾール骨格が化学的に安定化し、副反応を抑制することができる。   As shown in structural formulas (58) to (69), an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms is preferably bonded to the 6-position of the carbazole skeleton. By having a substituent of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms at the 6-position of the carbazole skeleton, the carbazole skeleton is chemically stabilized and side reactions can be suppressed.

本発明に用いるカルバゾール誘導体の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。例えば、下記の反応スキーム(A−1)や反応スキーム(A−2)に示す方法が挙げられる。ただし、本発明に用いるカルバゾール誘導体の合成方法は、これに限定されることはない。   As a method for synthesizing the carbazole derivative used in the present invention, various reactions can be applied. For example, the method shown to the following reaction scheme (A-1) and reaction scheme (A-2) is mentioned. However, the synthesis method of the carbazole derivative used in the present invention is not limited to this.

また、本発明の複合材料に用いる無機化合物としては、遷移金属酸化物が好ましく、具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、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挙げられる。特に、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、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、扱いやすく好ましい。   The inorganic compound used in the composite material of the present invention is preferably a transition metal oxide. Specifically, titanium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, Examples include tungsten oxide, manganese oxide, and rhenium oxide. In particular, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and rhenium oxide are preferable because of their high electron-accepting properties. Among these, molybdenum oxide is particularly preferable because it is stable in the air and easy to handle.

なお、本発明の複合材料の製造方法は、湿式法、乾式法を問わず、どのような手法を用いても良い。例えば、本発明の複合材料は、カルバゾール誘導体と無機化合物との共蒸着で作製することができる。なお、酸化モリブデンは真空中で蒸発しやすく、作製プロセスの面からも好ましい。   In addition, the manufacturing method of the composite material of this invention may use what kind of method regardless of a wet method and a dry method. For example, the composite material of the present invention can be manufactured by co-evaporation of a carbazole derivative and an inorganic compound. Molybdenum oxide is easy to evaporate in a vacuum and is preferable from the viewpoint of the manufacturing process.

上記一般式(1)で示すカルバゾール誘導体と、無機化合物とを含むことにより、可視光領域に吸収ピークの無い複合材料を得ることができる。よって、可視光の透過率が高い複合材料を得ることができる。   By including the carbazole derivative represented by the general formula (1) and the inorganic compound, a composite material having no absorption peak in the visible light region can be obtained. Therefore, a composite material with high visible light transmittance can be obtained.

また、一般式(1)で示すカルバゾール誘導体と、無機化合物とを含むことにより、一般式(1)で示すカルバゾール誘導体と無機化合物とが相互作用し、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れた複合材料を得ることができる。なお、一般式(1)で示すカルバゾール誘導体と無機化合物との相互作用が大きいと近赤外域に吸収スペクトルが生じるため、本発明の複合材料は、800nm〜1300nmの間に吸収ピークを持つことが好ましい。   In addition, by including the carbazole derivative represented by the general formula (1) and the inorganic compound, the carbazole derivative represented by the general formula (1) interacts with the inorganic compound, and the composite has excellent carrier injecting property and carrier transporting property. Material can be obtained. Note that when the interaction between the carbazole derivative represented by the general formula (1) and the inorganic compound is large, an absorption spectrum is generated in the near infrared region. Therefore, the composite material of the present invention may have an absorption peak between 800 nm and 1300 nm. preferable.

また、一般式(1)で示すカルバゾール誘導体は、ガラス転移点が高いため、本発明の複合材料は耐熱性に優れている。 Further, since the carbazole derivative represented by the general formula (1) has a high glass transition point, the composite material of the present invention is excellent in heat resistance.

よって、本発明の複合材料は、発光素子や、光電変換素子、薄膜トランジスタ等の半導体素子に用いることが可能である。本発明の複合材料を用いることにより、駆動電圧の低減が可能になる。また、可視光の透過率に優れているため、発光素子や、光電変換素子に用いることにより、効率の良い半導体素子を得ることができる。   Therefore, the composite material of the present invention can be used for a light-emitting element, a semiconductor element such as a photoelectric conversion element or a thin film transistor. By using the composite material of the present invention, the driving voltage can be reduced. Moreover, since it is excellent in the transmittance | permeability of visible light, an efficient semiconductor element can be obtained by using for a light emitting element or a photoelectric conversion element.

(実施の形態2)
本発明の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリア(担体)の再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。
(Embodiment 2)
The light-emitting element of the present invention has a plurality of layers between a pair of electrodes. The plurality of layers have a high carrier injection property and carrier transport so that a light emitting region is formed at a position away from the electrode, that is, a carrier (carrier) is recombined at a position away from the electrode. The layers are formed by combining layers made of highly specific materials.

本発明の発光素子の一態様について図1(a)を用いて以下に説明する。   One mode of the light-emitting element of the present invention will be described below with reference to FIG.

本形態において、発光素子は、第1の電極102と、第1の電極102の上に順に積層した第1の層103、第2の層104、第3の層105、第4の層106と、さらにその上に設けられた第2の電極107とから構成されている。なお、本形態では第1の電極102は陽極として機能し、第2の電極107は陰極として機能するものとして以下説明をする。   In this embodiment, the light-emitting element includes a first electrode 102, a first layer 103, a second layer 104, a third layer 105, and a fourth layer 106 that are sequentially stacked over the first electrode 102. And a second electrode 107 provided thereon. Note that in this embodiment mode, the first electrode 102 functions as an anode and the second electrode 107 functions as a cathode.

基板101上は発光素子の支持体として用いられる。基板101としては、例えばガラス、またはプラスチックなどを用いることができる。なお、発光素子を作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。   The substrate 101 is used as a support for the light emitting element. As the substrate 101, for example, glass or plastic can be used. Note that other materials may be used as long as the light-emitting element functions as a support in the manufacturing process.

第1の電極102としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。例えば、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素を含有したインジウム錫酸化物、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(Indium Zinc Oxide)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)、チタン(Ti)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、アルミニウム(Al)、アルミニウム−シリコン(Al−Si)、アルミニウム−チタン(Al−Ti)、アルミニウム−シリコン−銅(Al−Si−Cu)または金属材料の窒化物(TiN)等、を用いることができるが、第1の電極を陽極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)などで形成されていることが好ましい。   As the first electrode 102, various metals, alloys, electrically conductive compounds, and mixtures thereof can be used. For example, indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon, IZO (indium zinc oxide) in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide, gold ( Au), platinum (Pt), nickel (Ni), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), iron (Fe), cobalt (Co), titanium (Ti), copper (Cu), palladium ( Pd), aluminum (Al), aluminum-silicon (Al-Si), aluminum-titanium (Al-Ti), aluminum-silicon-copper (Al-Si-Cu), or a nitride of metal material (TiN), etc. In the case where the first electrode is used as an anode, the work function is high (work function). It is preferably formed .0eV or higher) and the like.

なお、本発明の発光素子において、第1の電極102は仕事関数の大きい材料に限定されず、仕事関数の小さい材料を用いることもできる。   Note that in the light-emitting element of the present invention, the first electrode 102 is not limited to a material having a high work function, and a material having a low work function can also be used.

第1の層103は、実施の形態1で示した複合材料を含む層である。つまり、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と無機化合物とを含む層である。   The first layer 103 is a layer including the composite material described in Embodiment 1. That is, the layer includes the carbazole derivative represented by the general formula (1) and the inorganic compound.

第2の層104は、正孔輸送性の高い物質、例えば4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称: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(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)などの芳香族アミン系(即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する)の化合物からなる層である。ここに述べた物質は、主に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物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、第2の層104は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものであってもよい。 The second layer 104 is formed using a substance having a high hole-transport property, such as 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: α-NPD) or N, N′—. Bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (abbreviation: TPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N -Diphenylamino) aromatic such as triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA) It is a layer made of an amine-based compound (that is, having a benzene ring-nitrogen bond). The substances described here are mainly substances having a hole mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that other than these substances, any substance that has a property of transporting more holes than electrons may be used. Note that the second layer 104 is not limited to a single layer, and may be a stack of two or more layers including any of the above substances.

第3の層105は、発光性の高い物質を含む層である。例えば、N,N’−ジメチルキナクリドン(略称:DMQd)や3−(2−ベンゾチアゾリル)−7−ジエチルアミノクマリン(略称:クマリン6)等の発光性の高い物質とトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)や9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)等のキャリア輸送性が高く膜質がよい(つまり結晶化しにくい)物質とを自由に組み合わせて構成される。但し、AlqやDNAは発光性も高い物質であるため、これらの物質を単独で用いた構成とし、第3の層105としても構わない。 The third layer 105 is a layer including a substance having a high light-emitting property. For example, a highly luminescent substance such as N, N′-dimethylquinacridone (abbreviation: DMQd) or 3- (2-benzothiazolyl) -7-diethylaminocoumarin (abbreviation: coumarin 6) and tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation) : Alq 3 ) and 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), etc., which are freely combined with a material having high carrier transportability and good film quality (that is, difficult to crystallize). However, since Alq 3 and DNA are highly luminescent materials, these materials may be used alone, and the third layer 105 may be used.

第4の層106は、電子輸送性の高い物質、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(5−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(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(略称: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からなる層である。また、この他ビス[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、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称: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)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に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、上記以外の物質を第4の層106として用いても構わない。また、第4の層106は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。 The fourth layer 106 is formed using a substance having a high electron-transport property, such as tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10 -Hydroxybenzo [h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) -4-phenylphenolato-aluminum (abbreviation: BAlq), etc., having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton It is a layer made of a metal complex or the like. In addition, bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzoxazolate] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn ( A metal complex having an oxazole-based or thiazole-based ligand such as BTZ) 2 ) can also be used. In addition to metal complexes, 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5 -(P-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD-7), 3- (4-tert-butylphenyl) -4-phenyl-5 (4-Biphenylyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-tert-butylphenyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4-biphenylyl) -1,2 , 4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), and the like can also be used. The substances mentioned here are mainly substances having an electron mobility of 10 −6 cm 2 / Vs or higher. Note that a substance other than the above substances may be used for the fourth layer 106 as long as it has a property of transporting more electrons than holes. The fourth layer 106 is not limited to a single layer, and may be a stack of two or more layers formed using the above substances.

第2の電極107を形成する物質としては、仕事関数の小さい(仕事関数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、元素周期表の1族または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、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)が挙げられる。しかしながら、第2の電極107と発光層との間に、電子注入を促す機能を有する層を、当該第2の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素を含むITO等様々な導電性材料を第2の電極107として用いることができる。   As a material for forming the second electrode 107, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (a work function of 3.8 eV or less) can be used. Specific examples of such a cathode material include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table of elements, that is, alkali metals such as lithium (Li) and cesium (Cs), and magnesium (Mg), calcium (Ca), Examples thereof include alkaline earth metals such as strontium (Sr) and alloys containing them (Mg: Ag, Al: Li). However, by providing a layer having a function of accelerating electron injection between the second electrode 107 and the light-emitting layer by stacking with the second electrode, regardless of the work function, Al, Ag, Various conductive materials such as ITO and ITO containing silicon can be used for the second electrode 107.

なお、電子注入を促す機能を有する層としては、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)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、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を含有させたもの、例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる。 Note that as a layer having a function of promoting electron injection, an alkali metal or alkaline earth metal compound such as lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), or the like is used. Can do. In addition, a layer made of a substance having an electron transporting property containing an alkali metal or an alkaline earth metal, for example, a layer containing magnesium (Mg) in Alq 3 can be used.

また、第1の層103、第2の層104、第3の層105、第4の層106の形成方法は、蒸着法、インクジェット法、またはスピンコート法などを用いてもよい。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。   Alternatively, the first layer 103, the second layer 104, the third layer 105, and the fourth layer 106 may be formed by an evaporation method, an inkjet method, a spin coating method, or the like. Moreover, you may form using the different film-forming method for each electrode or each layer.

以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第1の電極102と第2の電極107との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む層である第3の層105において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり第3の層105に発光領域が形成されるような構成となっている。但し、第3の層105の全てが発光領域として機能する必要はなく、例えば、第3の層105のうち第2の層104側または第4の層106側にのみ発光領域が形成されるようなものであってもよい。   The light-emitting element of the present invention having the above structure is a third layer that contains a highly light-emitting substance because a current flows due to a potential difference generated between the first electrode 102 and the second electrode 107. In the layer 105, holes and electrons recombine to emit light. That is, a light emitting region is formed in the third layer 105. However, it is not necessary that all of the third layer 105 functions as a light emitting region. For example, the light emitting region is formed only on the second layer 104 side or the fourth layer 106 side of the third layer 105. It may be anything.

発光は、第1の電極102または第2の電極107のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極102または第2の電極107のいずれか一方または両方は、透光性を有する物質で成る。第1の電極102のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図1(a)に示すように、発光は第1の電極102を通って基板側から取り出される。また、第2の電極107のみが透光性を有する物質からなるものである場合、図1(b)に示すように、発光は第2の電極107を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極102および第2の電極107がいずれも透光性を有する物質からなるものである場合、図1(c)に示すように、発光は第1の電極102および第2の電極107を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。   Light emission is extracted outside through one or both of the first electrode 102 and the second electrode 107. Therefore, one or both of the first electrode 102 and the second electrode 107 is formed using a light-transmitting substance. In the case where only the first electrode 102 is made of a light-transmitting substance, light emission is extracted from the substrate side through the first electrode 102 as shown in FIG. Further, in the case where only the second electrode 107 is made of a light-transmitting substance, light emission is extracted from the opposite side of the substrate through the second electrode 107 as shown in FIG. When both the first electrode 102 and the second electrode 107 are made of a light-transmitting substance, as shown in FIG. 1C, light is emitted from the first electrode 102 and the second electrode 107. And is taken out from both the substrate side and the opposite side of the substrate.

なお第1の電極102と第2の電極107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。発光領域と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102および第2の電極107から離れた部位に正孔と電子とが再結合する領域を設けた構成であり、且つ、実施の形態1で示した複合材料を含む層を有するものであれば、上記以外のものでもよい。   Note that the structure of the layers provided between the first electrode 102 and the second electrode 107 is not limited to the above. A structure in which holes and electrons are recombined in a portion away from the first electrode 102 and the second electrode 107 so that quenching caused by the proximity of the light emitting region and the metal is suppressed. As long as it has a layer including the composite material described in Embodiment Mode 1, other than the above may be used.

つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層を、本発明の複合材料を含む層と自由に組み合わせて構成すればよい。また、第1の電極102上には、酸化珪素膜等からなる層を設けることによってキャリアの再結合部位を制御したものであってもよい。 In other words, the layered structure of the layers is not particularly limited, and a substance having a high electron transporting property or a substance having a high hole transporting property, a substance having a high electron injecting property, a substance having a high hole injecting property, or a bipolar property (electron and hole) The layer made of the substance having a high transportability) may be freely combined with the layer containing the composite material of the present invention. Alternatively, a carrier recombination site may be controlled by providing a layer made of a silicon oxide film or the like over the first electrode 102.

図2に示す発光素子は、陰極として機能する第1の電極302の上に電子輸送性の高い物質からなる第1の層303、発光性の高い物質を含む第2の層304、正孔輸送性の高い物質からなる第3の層305、本発明の複合材料を含む層である第4の層306、陽極として機能する第2の電極307とが順に積層された構成となっている。なお、301は基板である。   A light-emitting element illustrated in FIG. 2 includes a first layer 303 formed using a substance having a high electron-transport property, a second layer 304 containing a substance having a high light-emitting property, and a hole transport over the first electrode 302 functioning as a cathode. A third layer 305 made of a highly conductive substance, a fourth layer 306 which is a layer containing the composite material of the present invention, and a second electrode 307 functioning as an anode are stacked in this order. Reference numeral 301 denotes a substrate.

本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板以外に、例えば薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない。スタガ型のTFTでもよいし逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFTアレイ基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、若しくはN型またはP型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。   In this embodiment mode, a light-emitting element is manufactured over a substrate made of glass, plastic, or the like. A passive light-emitting device can be manufactured by manufacturing a plurality of such light-emitting elements over one substrate. In addition to a substrate made of glass, plastic, or the like, a light emitting element may be manufactured on a thin film transistor (TFT) array substrate, for example. Thus, an active matrix light-emitting device in which driving of the light-emitting element is controlled by the TFT can be manufactured. Note that the structure of the TFT is not particularly limited. A staggered TFT or an inverted staggered TFT may be used. Also, the driving circuit formed on the TFT array substrate may be composed of N-type and P-type TFTs, or may be composed of only one of N-type and P-type.

本発明の発光素子は、実施の形態1で示した複合材料、つまり、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と無機化合物とを含む層を有する。本発明の複合材料は、キャリアが内在的に発生していることにより導電性が高く、そのため発光素子の低電圧駆動を実現することができる。   The light-emitting element of the present invention includes the composite material shown in Embodiment Mode 1, that is, a layer containing a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound. The composite material of the present invention has high electrical conductivity due to the intrinsic generation of carriers, and thus low voltage driving of the light emitting element can be realized.

また、本発明で用いる複合材料は可視光の透過率が高いため、発光層で発光した光を効率良く外部へ取り出すことができる。   In addition, since the composite material used in the present invention has high visible light transmittance, light emitted from the light-emitting layer can be efficiently extracted to the outside.

また、本発明で用いる複合材料は可視光の透過率が高いため、複合材料を含む層を厚膜化した場合でも光の取り出し効率の低減を抑制することができる。よって、駆動電圧の上昇を抑制しつつ、外部への光の取り出し効率が高くなるように複合材料を含む層の膜厚を最適化することが可能となる。   In addition, since the composite material used in the present invention has high visible light transmittance, reduction in light extraction efficiency can be suppressed even when the layer including the composite material is thickened. Therefore, it is possible to optimize the thickness of the layer including the composite material so that the efficiency of extracting light to the outside is increased while suppressing an increase in driving voltage.

また、駆動電圧を上昇させることなく、光学設計による色純度の向上を実現することができる。   In addition, the color purity can be improved by optical design without increasing the driving voltage.

また、本発明の複合材料は、ガラス転移点の高い有機化合物を含んでいる上に、無機化合物も含んでおり、耐熱性に優れているため、本発明の発光素子は、耐熱性、耐久性に優れている。   In addition, since the composite material of the present invention includes an organic compound having a high glass transition point and also includes an inorganic compound and is excellent in heat resistance, the light-emitting element of the present invention has heat resistance and durability. Is excellent.

また、複合材料を含む層を厚膜化することにより、ゴミや衝撃等による短絡を防止することができるため、信頼性の高い発光素子を得ることができる。例えば、通常の発光素子の電極間の膜厚が100nm〜150nmであるのに対し、複合材料を含む層を用いた発光素子の電極間の膜厚は、100〜500nm、好ましくは、200〜500nmとすることができる。   Further, by increasing the thickness of the layer containing the composite material, a short circuit due to dust, impact, or the like can be prevented; thus, a highly reliable light-emitting element can be obtained. For example, the film thickness between electrodes of a normal light-emitting element is 100 nm to 150 nm, whereas the film thickness between electrodes of a light-emitting element using a layer containing a composite material is 100 to 500 nm, preferably 200 to 500 nm. It can be.

また、本発明の発光素子に用いる複合材料を含む層は、電極とオーム接触することが可能であり、電極との接触抵抗が小さい。そのため、仕事関数等を考慮することなく、電極材料を選ぶことができる。つまり、電極材料の選択肢が広がる。   In addition, the layer containing the composite material used for the light-emitting element of the present invention can be in ohmic contact with the electrode and has low contact resistance with the electrode. Therefore, the electrode material can be selected without considering the work function or the like. That is, the choice of electrode material is expanded.

(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態2に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図5および図6を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、陰極として機能する電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from that described in Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. In the structure described in this embodiment mode, a layer containing the composite material of the present invention can be provided so as to be in contact with an electrode functioning as a cathode.

図5(a)に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第1の電極401と、第2の電極402との間に、第1の層411、第2の層412、第3の層413が積層された構成となっている。本実施の形態では、第1の電極401が陽極として機能し、第2の電極402が陰極として機能する場合について説明する。   FIG. 5A shows an example of the structure of the light-emitting element of the present invention. A first layer 411, a second layer 412, and a third layer 413 are stacked between the first electrode 401 and the second electrode 402. In this embodiment, the case where the first electrode 401 functions as an anode and the second electrode 402 functions as a cathode is described.

第1の電極401、第2の電極402は、実施の形態2と同じ構成を適用することができる。また、第1の層411は発光性の高い物質を含む層である。第2の層412は電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層であり、第3の層413は実施の形態1で示した複合材料を含む層である。第2の層412に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。   The same structure as that in Embodiment 2 can be applied to the first electrode 401 and the second electrode 402. The first layer 411 is a layer containing a substance having high light-emitting properties. The second layer 412 is a layer including one compound selected from electron donating substances and a compound having a high electron-transport property, and the third layer 413 includes the composite material described in Embodiment 1. Is a layer. The electron donating substance contained in the second layer 412 is preferably an alkali metal or alkaline earth metal and oxides or salts thereof. Specifically, lithium, cesium, calcium, lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, cesium carbonate, and the like can be given.

このような構成とすることにより、図5(a)に示した通り、電圧を印加することにより第2の層412および第3の層413の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第2の層412は電子を第1の層411に輸送すると同時に、第3の層413は正孔を第2の電極402に輸送する。すなわち、第2の層412と第3の層413とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第3の層413は、正孔を第2の電極402に輸送する機能を担っていると言える。   With this configuration, as shown in FIG. 5A, by applying a voltage, electrons are exchanged near the interface between the second layer 412 and the third layer 413, and the electrons and Holes are generated and the second layer 412 transports electrons to the first layer 411, while the third layer 413 transports holes to the second electrode 402. In other words, the second layer 412 and the third layer 413 together serve as a carrier generation layer. In addition, it can be said that the third layer 413 has a function of transporting holes to the second electrode 402.

また、第3の層413は、極めて高い正孔注入性、正孔輸送性を示す。そのため、駆動電圧を低減することができる。また、第3の層413を厚膜化した場合、駆動電圧の上昇を抑制することができる。   In addition, the third layer 413 exhibits extremely high hole injecting property and hole transporting property. Therefore, the drive voltage can be reduced. In addition, when the third layer 413 is thickened, an increase in driving voltage can be suppressed.

また、第3の層413を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第3の層413の膜厚を自由に設定でき、第1の層411からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第1の層411からの発光の色純度が向上するように、第3の層413の膜厚を設定することも可能である。また、第3の層413は可視光の透過率が高く、厚膜化による発光の外部取り出し効率の低減を抑制できる。   Further, even if the third layer 413 is thickened, an increase in driving voltage can be suppressed. Therefore, the thickness of the third layer 413 can be freely set, and light emission from the first layer 411 can be extracted. Efficiency can be improved. In addition, the thickness of the third layer 413 can be set so that the color purity of light emission from the first layer 411 is improved. In addition, the third layer 413 has a high visible light transmittance, and can suppress a reduction in light extraction efficiency due to the increase in thickness.

また、図5(a)を例に取ると、第2の電極402をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第1の層411へのダメージを低減することもできる。 Further, taking FIG. 5A as an example, when the second electrode 402 is formed by sputtering, damage to the first layer 411 containing a light-emitting substance can be reduced.

なお、本実施の形態の発光素子においても、第1の電極401や第2の電極402の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図5(b)、図5(c)および図6に示す。なお、図5(b)、図5(c)および図6では、図5(a)の符号を引用する。また、400は、本発明の発光素子を担持する基板である。   Note that the light-emitting element of this embodiment also has various variations by changing materials of the first electrode 401 and the second electrode 402. The schematic diagram is shown in FIG. 5 (b), FIG. 5 (c) and FIG. In FIG. 5B, FIG. 5C, and FIG. 6, the reference numerals in FIG. Reference numeral 400 denotes a substrate carrying the light emitting element of the present invention.

図5は、基板400側から第1の層411、第2の層412、第3の層413の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極401を光透過性とし、第2の電極402を遮光性(特に反射性)とすることで、図5(a)のように基板400側から光を射出する構成となる。また、第1の電極401を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極402を光透過性とすることで、図5(b)のように基板400の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第1の電極401、第2の電極402の両方を光透過性とすることで、図5(c)に示すように、基板400側と基板400の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 5 shows an example in which the first layer 411, the second layer 412, and the third layer 413 are configured in this order from the substrate 400 side. At this time, the first electrode 401 is made light transmissive and the second electrode 402 is made light-shielding (particularly reflective) so that light is emitted from the substrate 400 side as shown in FIG. Become. In addition, the first electrode 401 is made light-shielding (particularly reflective) and the second electrode 402 is made light-transmissive so that light is emitted from the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. It becomes. Further, by making both the first electrode 401 and the second electrode 402 light transmissive, light is emitted to both the substrate 400 side and the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. Configuration is also possible.

図6は、基板400側から第3の層413、第2の層412、第1の層411の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極401を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極402を光透過性とすることで、図6(a)のように基板400側から光を取り出す構成となる。また、第1の電極401を光透過性とし、第2の電極402を遮光性(特に反射性)とすることで、図6(b)のように基板400と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第1の電極401、第2の電極402の両方を光透過性とすることで、図6(c)に示すように、基板400側と基板400の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 6 shows an example in which the third layer 413, the second layer 412, and the first layer 411 are configured in this order from the substrate 400 side. At this time, the first electrode 401 is made light-shielding (particularly reflective), and the second electrode 402 is made light-transmissive so that light is extracted from the substrate 400 side as shown in FIG. . In addition, the first electrode 401 is made light transmissive and the second electrode 402 is made light-shielding (particularly reflective), whereby light is extracted from the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. 6B. Become. Further, by making both the first electrode 401 and the second electrode 402 light transmissive, light is emitted to both the substrate 400 side and the opposite side of the substrate 400 as shown in FIG. Configuration is also possible.

なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、種々の方法を用いることができる。   Note that in the case of manufacturing the light-emitting element in this embodiment, various methods can be used regardless of a wet method or a dry method.

また、図5に示すように、第1の電極401を形成した後、第1の層411、第2の層412、第3の層413を順次積層し、第2の電極402を形成してもよいし、図6に示すように、第2の電極402を形成した後、第3の層413、第2の層412、第1の層411を順次積層し、第1の電極401を形成してもよい。   Further, as illustrated in FIG. 5, after the first electrode 401 is formed, the first layer 411, the second layer 412, and the third layer 413 are sequentially stacked to form the second electrode 402. Alternatively, as shown in FIG. 6, after the second electrode 402 is formed, the third layer 413, the second layer 412, and the first layer 411 are sequentially stacked to form the first electrode 401. May be.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態4)
本実施の形態では、実施の形態2および実施の形態3に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について、図3および図4を用いて説明する。本実施の形態で示す構成は、発光素子の2つの電極に接するように本発明の複合材料を含む層を設けることができる。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from those described in Embodiments 2 and 3 will be described with reference to FIGS. In the structure described in this embodiment mode, a layer including the composite material of the present invention can be provided so as to be in contact with two electrodes of the light-emitting element.

図3(a)に本発明の発光素子の構造の一例を示す。第1の電極201と、第2の電極202との間に、第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214が積層された構成となっている。本実施の形態では、第1の電極201が陽極として機能し、第2の電極202が陰極として機能する場合について説明する。   FIG. 3A shows an example of the structure of the light-emitting element of the present invention. A first layer 211, a second layer 212, a third layer 213, and a fourth layer 214 are stacked between the first electrode 201 and the second electrode 202. In this embodiment, the case where the first electrode 201 functions as an anode and the second electrode 202 functions as a cathode is described.

第1の電極201、第2の電極202は、実施の形態2と同じ構成を適用することができる。また、第1の層211は実施の形態1で示した複合材料を含む層であり、第2の層212は発光性の高い物質を含む層である。第3の層213は電子供与性物質と電子輸送性の高い化合物とを含む層であり、第4の層214は実施の形態1で示した複合材料を含む層である。第3の層213に含まれる電子供与性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属およびそれらの酸化物や塩であることが好ましい。具体的には、リチウム、セシウム、カルシウム、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物、炭酸セシウム等が挙げられる。   The first electrode 201 and the second electrode 202 can have the same structure as that in Embodiment 2. The first layer 211 is a layer including the composite material described in Embodiment 1, and the second layer 212 is a layer including a substance having a high light-emitting property. The third layer 213 is a layer including an electron-donating substance and a compound having a high electron-transport property, and the fourth layer 214 is a layer including the composite material described in Embodiment 1. The electron donating substance contained in the third layer 213 is preferably an alkali metal or alkaline earth metal and oxides or salts thereof. Specifically, lithium, cesium, calcium, lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, cesium carbonate, and the like can be given.

このような構成とすることにより、図3(a)に示した通り、電圧を印加することにより第3の層213および第4の層214の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第3の層213は電子を第2の層212に輸送すると同時に、第4の層214は正孔を第2の電極202に輸送する。すなわち、第3の層213と第4の層214とを合わせて、キャリア発生層としての役割を果たしている。また、第4の層214は、正孔を第2の電極202に輸送する機能を担っていると言える。なお、第4の層214と第2の電極202との間に、さらに第2の層および第3の層を再び積層することで、タンデム型の発光素子とすることも可能である。   With such a configuration, as shown in FIG. 3A, when a voltage is applied, electrons are transferred near the interface between the third layer 213 and the fourth layer 214, and the electrons and Holes are generated and the third layer 213 transports electrons to the second layer 212, while the fourth layer 214 transports holes to the second electrode 202. That is, the third layer 213 and the fourth layer 214 together serve as a carrier generation layer. In addition, it can be said that the fourth layer 214 has a function of transporting holes to the second electrode 202. Note that a tandem light-emitting element can be obtained by stacking the second layer and the third layer again between the fourth layer 214 and the second electrode 202.

また、第1の層211や第4の層214は、極めて高い正孔注入性、正孔輸送性を示す。そのため、発光素子の駆動電圧を低減することができる。
また、第1の層211や第4の層214を厚膜化した場合、駆動電圧の上昇を抑制することができる。
In addition, the first layer 211 and the fourth layer 214 exhibit extremely high hole injecting property and hole transporting property. Therefore, the driving voltage of the light emitting element can be reduced.
In addition, when the first layer 211 and the fourth layer 214 are thickened, an increase in driving voltage can be suppressed.

また、第1の層211や第4の層214を厚膜化しても、駆動電圧の上昇を抑制することができるため、第1の層211や第4の層214の膜厚の自由に設定でき、第2の層212からの発光の取り出し効率を向上させることができる。また、第2の層212からの発光の色純度が向上するように、第1の層211や第4の層214の膜厚を設定することも可能である。また、第1の層211や第4の層214は可視光の透過率が高く、厚膜化による発光の外部取り出し効率の低減を抑制できる。   Further, even if the first layer 211 and the fourth layer 214 are thickened, an increase in driving voltage can be suppressed. Therefore, the thicknesses of the first layer 211 and the fourth layer 214 can be freely set. In addition, the extraction efficiency of light emission from the second layer 212 can be improved. In addition, the thickness of the first layer 211 or the fourth layer 214 can be set so that the color purity of light emission from the second layer 212 is improved. In addition, the first layer 211 and the fourth layer 214 have high visible light transmittance, and can suppress a reduction in the efficiency of external extraction of light emission due to thickening.

また、本実施の形態の発光素子は、発光機能を担う第2の層の陽極側および陰極側を非常に厚くすることが可能となり、さらに発光素子の短絡を効果的に防止できる。また、図3(a)を例に取ると、第2の電極202をスパッタリングにより成膜する場合などは、発光性の物質が存在する第2の層212へのダメージを低減することもできる。さらに、第1の層211と第4の層214を同じ材料で構成することにより、発光機能を担う層を挟んで両側に同じ材料で構成された層を設けることができるため、応力歪みを抑制する効果も期待できる。 In addition, the light emitting element of this embodiment can make the anode side and the cathode side of the second layer responsible for the light emitting function very thick, and can effectively prevent a short circuit of the light emitting element. Further, taking FIG. 3A as an example, when the second electrode 202 is formed by sputtering, damage to the second layer 212 containing a light-emitting substance can be reduced. Furthermore, by configuring the first layer 211 and the fourth layer 214 with the same material, layers composed of the same material can be provided on both sides of the layer responsible for the light emitting function, thereby suppressing stress strain. Can also be expected.

なお、本実施の形態の発光素子においても、第1の電極201や第2の電極202の材料を変えることで、様々なバリエーションを有する。その模式図を図3(b)、図3(c)および図4に示す。なお、図3(b)、図3(c)および図4では、図3(a)の符号を引用する。また、200は、本発明の発光素子を担持する基板である。   Note that the light-emitting element of this embodiment also has various variations by changing materials of the first electrode 201 and the second electrode 202. The schematic diagram is shown in FIG. 3 (b), FIG. 3 (c) and FIG. In FIGS. 3B, 3C, and 4, the reference numerals in FIG. 3A are cited. Reference numeral 200 denotes a substrate carrying the light emitting element of the present invention.

図3は、基板200側から第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極201を光透過性とし、第2の電極202を遮光性(特に反射性)とすることで、図3(a)のように基板200側から光を射出する構成となる。また、第1の電極201を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極202を光透過性とすることで、図3(b)のように基板200の逆側から光を射出する構成となる。さらに、第1の電極201、第2の電極202の両方を光透過性とすることで、図3(c)に示すように、基板200側と基板200の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 3 shows an example in which the first layer 211, the second layer 212, the third layer 213, and the fourth layer 214 are configured in this order from the substrate 200 side. At this time, the first electrode 201 is light-transmitting and the second electrode 202 is light-shielding (particularly reflective) so that light is emitted from the substrate 200 side as shown in FIG. Become. Further, the first electrode 201 is made light-shielding (particularly reflective), and the second electrode 202 is made light-transmissive so that light is emitted from the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. It becomes. Further, by making both the first electrode 201 and the second electrode 202 light transmissive, light is emitted to both the substrate 200 side and the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Configuration is also possible.

図4は、基板200側から第4の層214、第3の層213、第2の層212、第1の層211の順で構成されている場合の例である。この時、第1の電極201を遮光性(特に反射性)とし、第2の電極202を光透過性とすることで、図4(a)のように基板200側から光を取り出す構成となる。また、第1の電極201を光透過性とし、第2の電極202を遮光性(特に反射性)とすることで、図4(b)のように基板200と逆側から光を取り出す構成となる。さらに、第1の電極201、第2の電極202の両方を光透過性とすることで、図4(c)に示すように、基板200側と基板200の逆側の両方に光を射出する構成も可能となる。   FIG. 4 shows an example in which the fourth layer 214, the third layer 213, the second layer 212, and the first layer 211 are configured in this order from the substrate 200 side. At this time, the first electrode 201 is made light-shielding (particularly reflective), and the second electrode 202 is made light-transmissive so that light is extracted from the substrate 200 side as shown in FIG. . Further, the first electrode 201 is made light-transmitting and the second electrode 202 is made light-shielding (particularly reflective), whereby light is extracted from the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Become. Furthermore, by making both the first electrode 201 and the second electrode 202 light transmissive, light is emitted to both the substrate 200 side and the opposite side of the substrate 200 as shown in FIG. Configuration is also possible.

なお、第1の層211が、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含み、第2の層212が発光性の物質を含み、第3の層213が実施の形態1で示した複合材料を含む層であり、第4の層214が、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む構成にすることも可能である。   Note that the first layer 211 includes one compound selected from an electron-donating substance and a compound having a high electron-transport property, the second layer 212 includes a light-emitting substance, and the third layer. Reference numeral 213 denotes a layer including the composite material described in Embodiment 1, and the fourth layer 214 includes one compound selected from electron-donating substances and a compound having a high electron-transport property. It is also possible.

なお、本実施の形態における発光素子を作製する場合には、湿式法、乾式法を問わず、種々の方法を用いることができる。   Note that in the case of manufacturing the light-emitting element in this embodiment, various methods can be used regardless of a wet method or a dry method.

また、図3に図示するように、第1の電極201を形成した後、第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214を順次積層し、第2の電極202を形成してもよいし、図4に図示するように、第2の電極202を形成した後、第4の層214、第3の層213、第2の層212、第1の層211を順次積層し、第1の電極を形成してもよい。   Further, as illustrated in FIG. 3, after the first electrode 201 is formed, the first layer 211, the second layer 212, the third layer 213, and the fourth layer 214 are sequentially stacked. 4, or after forming the second electrode 202, as shown in FIG. 4, the fourth layer 214, the third layer 213, the second layer 212, and the first layer The layer 211 may be sequentially stacked to form the first electrode.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態2〜実施の形態4に示した構成とは異なる構成を有する発光素子について説明する。本実施の形態で示す構成は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子の電荷発生層として、本発明の複合材料を適用した構成である。
(Embodiment 5)
In this embodiment, a light-emitting element having a structure different from the structures shown in Embodiments 2 to 4 will be described. The structure described in this embodiment is a structure in which the composite material of the present invention is applied as a charge generation layer of a light-emitting element having a structure in which a plurality of light-emitting units are stacked.

本実施の形態では、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、タンデム型素子という)について説明する。つまり、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する発光素子である。図31に2つの発光ユニットを積層したタンデム型素子を示す。   In this embodiment, a light-emitting element having a structure in which a plurality of light-emitting units are stacked (hereinafter referred to as a tandem element) will be described. That is, the light-emitting element has a plurality of light-emitting units between the first electrode and the second electrode. FIG. 31 shows a tandem element in which two light emitting units are stacked.

図31において、第1の電極501と第2の電極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が積層されている。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が形成されている。   In FIG. 31, a first light emitting unit 511 and a second light emitting unit 512 are stacked between a first electrode 501 and a second electrode 502. A charge generation layer 513 is formed between the first light emitting unit 511 and the second light emitting unit 512.

第1の電極501と第2の電極502は、種々の材料を用いることができる。   Various materials can be used for the first electrode 501 and the second electrode 502.

第1の発光ユニット511および第2の発光ユニット512は、それぞれ種々の構成を用いることができる。   The first light-emitting unit 511 and the second light-emitting unit 512 can have various configurations.

電荷発生層513には、実施の形態1で示した本発明の複合材料が含まれている。本発明の複合材料は、可視光の透過率が高いため、第1の発光ユニットおよび第2の発光ユニットで発光した光の透過率が高く、外部取り出し効率を向上させることが可能である。   The charge generation layer 513 includes the composite material of the present invention described in Embodiment Mode 1. Since the composite material of the present invention has a high visible light transmittance, the transmittance of light emitted from the first light-emitting unit and the second light-emitting unit is high, and the external extraction efficiency can be improved.

なお、電荷発生層513は、本発明の複合材料と種々の材料とを組み合わせて形成してもよい。例えば、実施の形態3で示したように、本発明の複合材料からなる層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、本発明の材料からなる層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。   Note that the charge generation layer 513 may be formed by combining the composite material of the present invention and various materials. For example, as shown in Embodiment Mode 3, a layer made of the composite material of the present invention and a layer containing one compound selected from electron donating substances and a compound having a high electron transporting property are combined. It may be formed. Moreover, you may form combining the layer which consists of a material of this invention, and a transparent conductive film.

本実施の形態では、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、同様に、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、本発明の材料を適用することが可能である。例えば、3つの発光ユニットを積層した発光素子は、第1の発光ユニット、第1の電荷発生層、第2の発光ユニット、第2の電荷発生層、第3の発光ユニット、の順に積層されるが、本発明の複合材料は、いずれか一つの電荷発生層のみに含まれていてもよいし、全ての電荷発生層に含まれていてもよい。   Although the light-emitting element having two light-emitting units has been described in this embodiment mode, the material of the present invention can also be applied to a light-emitting element in which three or more light-emitting units are stacked. For example, a light emitting element in which three light emitting units are stacked is stacked in the order of a first light emitting unit, a first charge generating layer, a second light emitting unit, a second charge generating layer, and a third light emitting unit. However, the composite material of the present invention may be contained only in any one of the charge generation layers, or may be contained in all the charge generation layers.

なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。   Note that this embodiment can be combined with any of the other embodiments as appropriate.

(実施の形態6)
本実施の形態では、発光素子の光学設計について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment mode, optical design of a light-emitting element will be described.

実施の形態2〜実施の形態5に示した発光素子において、各発光色を発する発光素子ごとに、少なくとも第1の電極及び第2の電極を除く各層のいずれか一つの膜厚を異ならせることにより、発光色毎の光の取り出し効率を高めることができる。 In the light-emitting elements described in any of Embodiments 2 to 5, at least one of the thicknesses of each layer excluding the first electrode and the second electrode is different for each light-emitting element that emits each emission color. Thus, the light extraction efficiency for each emission color can be increased.

例えば、図10に示すように、赤系色(R)、緑系色(G)、青系色(B)を発光する発光素子は、反射電極である第1の電極1101、及び透光性を有する第2の電極1102を共有しており、それぞれ第1の層1111R、1111G、1111B、第2の層1112R、1112G、1112B、第3の層1113R、1113G、1113B、第4の層1114R、1114G、1114Bを有する。そして、第1の層1111R、1111G、1111Bを発光色毎に異ならせる。 For example, as illustrated in FIG. 10, a light emitting element that emits red color (R), green color (G), and blue color (B) includes a first electrode 1101 that is a reflective electrode, and a light-transmitting property. And the second layer 1101R, 1111G, 1111B, the second layer 1112R, 1112G, 1112B, the third layer 1113R, 1113G, 1113B, the fourth layer 1114R, 1114G and 1114B. Then, the first layers 1111R, 1111G, and 1111B are made different for each emission color.

なお、図10に示す発光素子において、第2の電極1102の電位よりも第1の電極1101の電位が高くなるように電圧を印加すると、第1の層1111(R,G,B)から第2の層1112(R,G,B)へ正孔が注入される。第3の層1113(R,G,B)および第4の層1114(R,G,B)の界面近傍にて電子の授受が行われ、電子と正孔が発生し、第3の層1113(R,G,B)は電子を第2の層1112(R,G,B)に輸送すると同時に、第4の層1114(R,G,B)は正孔を第2の電極1102に輸送する。正孔と、電子とが、第2の層1112(R,G,B)において再結合し、発光物質を励起状態にする。そして、励起状態の発光物質は、基底状態に戻るときに発光する。 Note that in the light-emitting element illustrated in FIG. 10, when voltage is applied so that the potential of the first electrode 1101 is higher than the potential of the second electrode 1102, the first layer 1111 (R, G, B) Holes are injected into the second layer 1112 (R, G, B). Electrons are transferred in the vicinity of the interface between the third layer 1113 (R, G, B) and the fourth layer 1114 (R, G, B), and electrons and holes are generated. The third layer 1113 (R, G, B) transports electrons to the second layer 1112 (R, G, B), while the fourth layer 1114 (R, G, B) transports holes to the second electrode 1102. To do. Holes and electrons recombine in the second layer 1112 (R, G, B), which brings the light-emitting substance into an excited state. The excited luminescent material emits light when returning to the ground state.

図10に示すように、第1の層1111R、1111G、1111Bの膜厚を発光色毎に異ならせることにより、直接第2の電極を介して認識する場合と、第1の電極で反射して第2の電極を介して認識する場合とで光路が異なることによる、光の取り出し効率の低下を防止することができる。 As shown in FIG. 10, by making the film thicknesses of the first layers 1111R, 1111G, and 1111B different for each luminescent color, the light is reflected by the first electrode and directly recognized by the first electrode. It is possible to prevent a decrease in light extraction efficiency due to a difference in optical path between the case where recognition is performed through the second electrode.

具体的には、第1の電極に光が入射した場合、反射光には位相の反転が生じ、これによって生じる光の干渉効果が生じる。その結果、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の(2m−1)/4倍(mは任意の正の整数)、即ち、1/4、3/4、5/4・・・倍の時には、発光の外部取り出し効率が高くなる。一方、m/2倍(mは任意の正の整数)即ち、1/2、1、3/2・・・倍の時には発光の外部取り出し効率が低くなってしまう。 Specifically, when light is incident on the first electrode, phase inversion occurs in the reflected light, resulting in a light interference effect. As a result, the optical distance between the light emitting region and the reflective electrode, that is, the refractive index × distance is (2m−1) / 4 times the emission wavelength (m is an arbitrary positive integer), that is, 1/4, 3/4. When the ratio is 5/4, etc., the efficiency of taking out the emitted light is increased. On the other hand, when m / 2 times (m is an arbitrary positive integer), that is, 1/2, 1, 3/2.

したがって、本発明の発光素子において、発光領域と反射電極との光学距離、つまり屈折率×距離が、発光波長の(2m−1)/4倍(mは任意の正の整数)となるように、第1の層から第4の層のいずれかの膜厚を各発光素子で異ならせる。 Therefore, in the light emitting device of the present invention, the optical distance between the light emitting region and the reflective electrode, that is, the refractive index × distance is (2m−1) / 4 times the emission wavelength (m is an arbitrary positive integer). The film thickness of any of the first to fourth layers is made different for each light emitting element.

特に、第1の層から第4の層において、電子と正孔が再結合する層から反射電極との間の層の膜厚を異ならせるとよいが、電子と正孔が再結合する層から透光性を有する電極との間の膜厚を異ならせてもよい。さらに両者の膜厚を異ならせても構わない。その結果、発光を効率よく外部に取り出すことができる。 In particular, in the first layer to the fourth layer, the thickness of the layer between the layer where the electrons and holes are recombined and the reflective electrode may be different, but from the layer where the electrons and holes are recombined. The film thickness between the light-transmitting electrodes may be different. Furthermore, the film thicknesses of both may be different. As a result, the emitted light can be efficiently extracted outside.

第1の層から第4の層のいずれかの膜厚を異ならせるためには、層を厚膜化する必要がある。本発明の発光素子は、厚膜化する層に、実施の形態1で示した複合材料を含む層を用いることを特徴とする。 In order to change the film thickness of any of the first layer to the fourth layer, it is necessary to increase the thickness of the layer. The light-emitting element of the present invention is characterized in that the layer including the composite material described in Embodiment Mode 1 is used for the layer to be thickened.

一般に、発光素子の層を膜厚化すると、駆動電圧が増加してしまうため、好ましくなかった。しかし、厚膜化する層に、実施の形態1で示した複合材料を用いると、駆動電圧自体を低くでき、厚膜化することによる駆動電圧の上昇を抑制することができる。 In general, when the thickness of the light emitting element layer is increased, the driving voltage increases, which is not preferable. However, when the composite material described in Embodiment 1 is used for the layer to be thickened, the driving voltage itself can be lowered, and an increase in driving voltage due to the thickening can be suppressed.

なお、図10では、赤系色(R)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の1/4倍、緑系色(G)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の3/4倍、青系色(B)の発光素子の発光領域と反射電極との光学距離が発光波長の5/4倍のものを示した。なお、本発明はこの値に限られず、適宜mの値を設定することが可能である。また、図10に示すように、発光波長の(2m−1)/4倍のmの値は各発光素子で異なっていてもよい。   In FIG. 10, the optical distance between the light emitting region of the red light emitting element (R) and the reflective electrode is 1/4 times the light emitting wavelength, and the light emitting region of the green light emitting element (G) and the reflective electrode The optical distance is 3/4 times the emission wavelength, and the optical distance between the light emitting region of the blue light emitting element (B) and the reflective electrode is 5/4 times the emission wavelength. Note that the present invention is not limited to this value, and the value of m can be set as appropriate. As shown in FIG. 10, the value of m, which is (2m−1) / 4 times the emission wavelength, may be different for each light emitting element.

また、第1の層から第4の層のいずれかを厚膜化することにより、第1の電極と第2の電極とが短絡することを防止でき、量産性を高めることもでき、非常に好ましい。 Further, by increasing the thickness of any of the first to fourth layers, the first electrode and the second electrode can be prevented from being short-circuited, and mass productivity can be improved. preferable.

このように本発明の発光素子は、少なくとも第1の層から第4の層の膜厚を、各発光色で異ならせることができる。このとき、電子と正孔が再結合する層と反射電極との間とある層の膜厚を、各発光色で異ならせることが好ましい。さらに厚膜化する必要のある層には、実施の形態1で示した複合材料を含む層とすると、駆動電圧が高くならず好ましい。 As described above, in the light-emitting element of the present invention, the film thicknesses of at least the first layer to the fourth layer can be made different for each emission color. At this time, it is preferable that the film thickness of a layer between the layer where the electrons and holes are recombined and the reflective electrode be different for each emission color. Further, the layer that needs to be thicker is preferably a layer containing the composite material described in Embodiment Mode 1 because the driving voltage is not increased.

なお、本実施の形態では、実施の形態4に示した構成の発光素子を用いて説明したが、他の実施の形態と適宜組み合わせることも可能である。   Note that although this embodiment mode is described using the light-emitting element having the structure described in Embodiment Mode 4, it can be combined with any other embodiment mode as appropriate.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の発光素子を有する発光装置について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention will be described.

本実施の形態では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図7を用いて説明する。なお、図7(A)は、発光装置を示す上面図、図7(B)は図7(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。点線で示された601は駆動回路部(ソース側駆動回路)、602は画素部、603は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。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。   In this embodiment mode, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention in a pixel portion will be described with reference to FIGS. 7A is a top view illustrating the light-emitting device, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along lines A-A ′ and B-B ′ in FIG. 7A. Reference numeral 601 indicated by a dotted line denotes a driving circuit portion (source side driving circuit), 602 denotes a pixel portion, and 603 denotes a driving circuit portion (gate side driving circuit). Reference numeral 604 denotes a sealing substrate, reference numeral 605 denotes a sealing material, and the inside surrounded by the sealing material 605 is a space 607.

なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(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。   Note that the routing wiring 608 is a wiring for transmitting a signal input to the source side driving circuit 601 and the gate side driving circuit 603, and a video signal, a clock signal, an FPC (flexible printed circuit) 609 serving as an external input terminal, Receives start signal, reset signal, etc. Although only the FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC. The light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.

次に、断面構造について図7(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側駆動回路601と、画素部602中の一つの画素が示されている。   Next, a cross-sectional structure will be described with reference to FIG. A driver circuit portion and a pixel portion are formed over the element substrate 610. Here, a source-side driver circuit 601 that is a driver circuit portion and one pixel in the pixel portion 602 are illustrated.

なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型TFT623とpチャネル型TFT624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路を形成するTFTは、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。   Note that the source side driver circuit 601 is a CMOS circuit in which an n-channel TFT 623 and a p-channel TFT 624 are combined. The TFT forming the driving circuit may be formed by various CMOS circuits, PMOS circuits, or NMOS circuits. In this embodiment, a driver integrated type in which a drive circuit is formed on a substrate is shown, but this is not always necessary, and the drive circuit can be formed outside the substrate.

また、画素部602はスイッチング用TFT611と、電流制御用TFT612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む複数の画素により形成される。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。   The pixel portion 602 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 611, a current control TFT 612, and a first electrode 613 electrically connected to the drain thereof. Note that an insulator 614 is formed so as to cover an end portion of the first electrode 613. Here, a positive photosensitive acrylic resin film is used.

また、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、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。   In order to improve the coverage, a curved surface having a curvature is formed at the upper end or the lower end of the insulator 614. For example, when positive photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 614, it is preferable that only the upper end portion of the insulator 614 has a curved surface with a curvature radius (0.2 μm to 3 μm). As the insulator 614, either a negative type that becomes insoluble in an etchant by light irradiation or a positive type that becomes soluble in an etchant by light irradiation can be used.

第1の電極613上には、発光物質を含む層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、または珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、2〜20%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。   Over the first electrode 613, a layer 616 containing a light-emitting substance and a second electrode 617 are formed. Here, as a material used for the first electrode 613 functioning as an anode, a material having a high work function is preferably used. For example, an ITO film or an indium tin oxide film containing silicon, an indium oxide film containing 2 to 20% zinc oxide, a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, a Pt film, or the like In addition, a stack of titanium nitride and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure including a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Note that with a stacked structure, resistance as a wiring is low, good ohmic contact can be obtained, and a function as an anode can be obtained.

また、発光物質を含む層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。発光物質を含む層616は、実施の形態1で示した複合材料を含む層を有している。また、発光物質を含む層616を構成する他の材料としては、低分子系材料、中分子材料(オリゴマー、デンドリマーを含む)、または高分子系材料であっても良い。また、発光物質を含む層に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本発明においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。   The layer 616 containing a light-emitting substance is formed by various methods such as an evaporation method using an evaporation mask, an inkjet method, and a spin coating method. The layer 616 containing a light-emitting substance includes the layer containing the composite material described in Embodiment 1. In addition, the other material forming the layer 616 containing a light-emitting substance may be a low molecular material, a medium molecular material (including an oligomer or a dendrimer), or a high molecular material. In addition, as a material used for a layer containing a light-emitting substance, an organic compound is usually used in a single layer or a stacked layer. I will do it.

さらに、発光物質を含む層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、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、CaF、または窒化カルシウム)を用いることが好ましい。なお、発光物質を含む層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、珪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。 Further, as a material used for the second electrode 617 which is formed over the light-emitting substance-containing layer 616 and functions as a cathode, a material having a low work function (Al, Ag, Li, Ca, or alloys thereof such as MgAg, MgIn, AlLi, CaF 2 , or calcium nitride) is preferably used. Note that in the case where light generated in the layer 616 containing a light-emitting substance passes through the second electrode 617, the second electrode 617 includes a thin metal film and a transparent conductive film (ITO, 2 to 20 wt. % Of indium oxide containing zinc oxide, indium tin oxide containing silicon, zinc oxide (ZnO), or the like is preferably used.

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605で充填される場合もある。   Further, the sealing substrate 604 is bonded to the element substrate 610 with the sealant 605, whereby the light-emitting element 618 is provided in the space 607 surrounded by the element substrate 610, the sealing substrate 604, and the sealant 605. Yes. Note that the space 607 is filled with a filler, and may be filled with a sealant 605 in addition to an inert gas (such as nitrogen or argon).

なお、シール材605にはエポキシ系樹脂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(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、マイラー、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。   Note that an epoxy-based resin is preferably used for the sealant 605. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible. In addition to a glass substrate or a quartz substrate, a plastic substrate made of FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), Mylar, polyester, acrylic, or the like can be used as a material for the sealing substrate 604.

以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。   As described above, a light-emitting device having the light-emitting element of the present invention can be obtained.

本発明の発光装置は、実施の形態1で示した複合材料、つまり、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と無機化合物とを含む層を有しているため、駆動電圧を低減することができ、消費電力を低減することが可能となる。   Since the light-emitting device of the present invention includes the composite material shown in Embodiment Mode 1, that is, a layer containing a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound, the driving voltage can be reduced. And power consumption can be reduced.

また、本発明で用いる複合材料は可視光の透過率が高いため、発光層で発光した光を効率良く外部へ取り出すことができる。   In addition, since the composite material used in the present invention has high visible light transmittance, light emitted from the light-emitting layer can be efficiently extracted to the outside.

また、本発明の発光装置は、複合材料を含む層を厚くしても駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、本発明で用いる複合材料は、可視光の透過率が高い。よって、複合材料を含む層を厚くして、発光素子の短絡を防止することができる。また、光学設計により発光の外部取り出し効率の向上を実現することができる。よって、消費電力が少なく、信頼性の高い発光装置を得ることができる。   In addition, the light-emitting device of the present invention can suppress an increase in driving voltage even if the layer containing the composite material is thickened. In addition, the composite material used in the present invention has high visible light transmittance. Therefore, the layer containing the composite material can be thickened to prevent a short circuit of the light-emitting element. In addition, it is possible to realize an improvement in the efficiency of taking out emitted light by optical design. Thus, a light-emitting device with low power consumption and high reliability can be obtained.

以上のように、本実施の形態では、トランジスタによって発光素子の駆動を制御するアクティブ型の発光装置について説明したが、この他、トランジスタ等の駆動用の素子を特に設けずに発光素子を駆動させるパッシブ型の発光装置であってもよい。図8には本発明を適用して作製したパッシブ型の発光装置の斜視図を示す。図8において、基板951上には、電極952と電極956との間には発光物質を含む層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、パッシブ型の発光装置においても、低駆動電圧で動作する本発明の発光素子を含むことによって、低消費電力で駆動させることができる。   As described above, in this embodiment mode, an active light-emitting device that controls driving of a light-emitting element using a transistor has been described. In addition to this, a light-emitting element is driven without particularly providing a driving element such as a transistor. A passive light emitting device may be used. FIG. 8 is a perspective view of a passive light emitting device manufactured by applying the present invention. In FIG. 8, a layer 955 containing a light-emitting substance is provided between the electrode 952 and the electrode 956 over the substrate 951. An end portion of the electrode 952 is covered with an insulating layer 953. A partition layer 954 is provided over the insulating layer 953. The side wall of the partition wall layer 954 has an inclination such that the distance between one side wall and the other side wall becomes narrower as it approaches the substrate surface. That is, the cross section in the short side direction of the partition wall layer 954 has a trapezoidal shape, and the bottom side (the side facing the insulating layer 953 in the same direction as the surface direction of the insulating layer 953) is the top side (the surface of the insulating layer 953). The direction is the same as the direction and is shorter than the side not in contact with the insulating layer 953. In this manner, by providing the partition layer 954, defects in the light-emitting element due to static electricity or the like can be prevented. A passive light emitting device can also be driven with low power consumption by including the light emitting element of the present invention that operates at a low driving voltage.

(実施の形態8)
本実施の形態では、実施の形態7に示す発光装置をその一部に含む本発明の電気機器について説明する。本発明の電気機器は、実施の形態1に示した複合材料を含み、低消費電力の表示部を有する。また、ゴミや衝撃等による短絡が抑制された信頼性の高い表示部を有する。
(Embodiment 8)
In this embodiment mode, an electric device of the present invention including the light-emitting device described in Embodiment Mode 7 as a part thereof will be described. An electric device of the present invention includes the composite material described in Embodiment 1 and includes a display portion with low power consumption. In addition, a highly reliable display portion in which a short circuit due to dust, impact, or the like is suppressed is provided.

本発明の発光装置を用いて作製された電気機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電気機器の具体例を図9に示す。   As an electric device manufactured using the light-emitting device of the present invention, a camera such as a video camera or a digital camera, a goggle-type display, a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a computer, a game device, and portable information Plays back a recording medium such as a terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.) and recording medium (specifically, Digital Versatile Disc (DVD)) and displays the image. And a display device). Specific examples of these electric devices are shown in FIGS.

図9(A)はテレビ受像機であり、筐体9101、支持台9102、表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。本発明の発光装置をその表示部9103に用いることにより作製される。本発明の発光装置を表示部に用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有するテレビ受像機を提供することができる。なお、テレビ受像機は、コンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。   FIG. 9A illustrates a television receiver which includes a housing 9101, a support base 9102, a display portion 9103, a speaker portion 9104, a video input terminal 9105, and the like. It is manufactured by using the light emitting device of the present invention for the display portion 9103. By using the light-emitting device of the present invention for the display portion, a television receiver having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided. The television receiver includes all information display devices such as a computer, a TV broadcast receiver, and an advertisement display.

図9(B)はコンピュータであり、本体9201、筐体9202、表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングマウス9206等を含む。本発明の発光装置をその表示部9203に用いることにより作製される。本発明の発光装置を表示部に用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有するコンピュータを提供することができる。   FIG. 9B illustrates a computer, which includes a main body 9201, a housing 9202, a display portion 9203, a keyboard 9204, an external connection port 9205, a pointing mouse 9206, and the like. It is manufactured by using the light emitting device of the present invention for the display portion 9203. By using the light-emitting device of the present invention for the display portion, a computer having a highly reliable display portion with low power consumption can be provided.

図9(C)はゴーグル型ディスプレイであり、本体9301、表示部9302、アーム部9303を含む。本発明の発光装置をその表示部9302に用いることにより作製される。本発明の発光装置を表示部に用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有するゴーグル型ディスプレイを提供することができる。   FIG. 9C illustrates a goggle type display, which includes a main body 9301, a display portion 9302, and an arm portion 9303. It is manufactured by using the light emitting device of the present invention for the display portion 9302. By using the light-emitting device of the present invention for the display portion, a goggle type display having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided.

図9(D)は携帯電話であり、本体9401、筐体9402、表示部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポート9407、アンテナ9408等を含む。本発明の発光装置をその表示部9403に用いることにより作製される。なお、表示部9403は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。本発明の発光装置を表示部に用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する携帯電話を提供することができる。   FIG. 9D illustrates a mobile phone, which includes a main body 9401, a housing 9402, a display portion 9403, an audio input portion 9404, an audio output portion 9405, operation keys 9406, an external connection port 9407, an antenna 9408, and the like. It is manufactured by using the light emitting device of the present invention for the display portion 9403. Note that the display portion 9403 can suppress power consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background. By using the light-emitting device of the present invention for the display portion, a cellular phone having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided.

図9(E)はカメラであり、本体9501、表示部9502、筐体9503、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテリー9507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。本発明の発光装置をその表示部9502に用いることにより作製される。本発明の発光装置を表示部に用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有するカメラを提供することができる。   FIG. 9E shows a camera, which includes a main body 9501, a display portion 9502, a housing 9503, an external connection port 9504, a remote control receiving portion 9505, an image receiving portion 9506, a battery 9507, an audio input portion 9508, operation keys 9509, an eyepiece portion. 9510 etc. are included. It is manufactured by using the light emitting device of the present invention for the display portion 9502. By using the light-emitting device of the present invention for the display portion, a camera having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided.

以上の様に、本発明の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気機器に適用することが可能である。本発明の発光装置を用いることにより、低消費電力で、信頼性の高い表示部を有する電気機器を提供することが可能となる。   As described above, the applicable range of the light-emitting device of the present invention is so wide that the light-emitting device can be applied to electric appliances in various fields. By using the light-emitting device of the present invention, an electric device having a display portion with low power consumption and high reliability can be provided.

本発明のカルバゾール誘導体の一例として、構造式(12)で示される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)の合成方法について説明する。   As an example of the carbazole derivative of the present invention, synthesis of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA1) represented by Structural Formula (12) A method will be described.

[ステップ1]
まず、3−ブロモ−9−フェニルカルバゾールの合成方法について説明する。3−ブロモ−9−フェニルカルバゾールの合成スキームを(A−3)に示す。
[Step 1]
First, a method for synthesizing 3-bromo-9-phenylcarbazole will be described. A synthesis scheme of 3-bromo-9-phenylcarbazole is shown in (A-3).

9−フェニルカルバゾール24.3g(100mmol)を氷酢酸600mLに溶かし、N−ブロモコハク酸イミド17.8g(100mmol)をゆっくり加え、室温で一晩撹拌した。この氷酢酸溶液を氷水1Lに撹拌しながら滴下した。析出した白色固体を水で3回洗浄した。この固体をジエチルエーテル150mLに溶解し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水で洗浄した。この有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。これを濾過し、得られたろ液を濃縮した。得られた残渣にメタノールを約50mLを加え、均一に溶解させた。この溶液を静置することで白色固体が析出した。この固体を回収し乾燥させる事で、白色粉末の3−ブロモ−9−フェニルカルバゾールを28.4g(収率88%)を得た。   24.3 g (100 mmol) of 9-phenylcarbazole was dissolved in 600 mL of glacial acetic acid, 17.8 g (100 mmol) of N-bromosuccinimide was slowly added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. This glacial acetic acid solution was added dropwise to 1 L of ice water with stirring. The precipitated white solid was washed 3 times with water. This solid was dissolved in 150 mL of diethyl ether and washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and water. This organic layer was dried over magnesium sulfate. This was filtered and the resulting filtrate was concentrated. About 50 mL of methanol was added to the obtained residue and dissolved uniformly. This solution was allowed to stand to precipitate a white solid. This solid was collected and dried to obtain 28.4 g (yield 88%) of 3-bromo-9-phenylcarbazole as a white powder.

[ステップ2]
次に、3−(N−フェニルアミノ)−9−フェニルカルバゾール(略称:PCA)の合成方法について説明する。PCAの合成スキームを(A−4)に示す。
[Step 2]
Next, a method for synthesizing 3- (N-phenylamino) -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCA) will be described. The synthesis scheme of PCA is shown in (A-4).

窒素雰囲気下で、3−ブロモ−9−フェニルカルバゾール19g(60mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)340mg(0.6mmol)、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン1.6g(3.0mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド13g(180mmol)の混合物に、脱水キシレン110mL、アニリン7.0g(75mmol)を加えた。これを窒素雰囲気下にて90℃、7.5時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温トルエン約500mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この残渣をヘキサン−酢酸エチルを加えて超音波を照射した。得られた懸濁液を濾過し、このろ物を乾燥し、クリーム色粉末の3−(N−フェニルアミノ)−9−フェニルカルバゾール15g(収率75%)を得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、CDCl):δ=6.84(t、J=6.9、1H)、6.97(d、J=7.8、2H)、7.20−7.61(m、13H)、7.90(s、1H)、8.04(d、J=7.8、1H)。また、H−NMRのチャートを図25に、図25における5.0〜9.0ppmの部分を拡大したものを図26に示す。 Under a nitrogen atmosphere, 19 g (60 mmol) of 3-bromo-9-phenylcarbazole, 340 mg (0.6 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0), 1.6 g of 1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene ( 3.0 mmol) and sodium-tert-butoxide (13 g, 180 mmol) were added with 110 mL of dehydrated xylene and 7.0 g (75 mmol) of aniline. This was heated and stirred at 90 ° C. for 7.5 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 500 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, hexane-ethyl acetate was added to the residue, and ultrasonic waves were applied. The obtained suspension was filtered, and this residue was dried to obtain 15 g (yield 75%) of 3- (N-phenylamino) -9-phenylcarbazole as a cream powder. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ): δ = 6.84 (t, J = 6.9, 1H), 6.97 (d, J = 7.8, 2H), 7.20-7.61. (M, 13H), 7.90 (s, 1H), 8.04 (d, J = 7.8, 1H). In addition, FIG. 25 shows a 1 H-NMR chart, and FIG. 26 shows an enlarged portion of 5.0 to 9.0 ppm in FIG.

[ステップ3]
3−ヨード−9−フェニルカルバゾールの合成方法について説明する。3−ヨード−9−フェニルカルバゾールの合成スキームを(A−5)に示す。
[Step 3]
A method for synthesizing 3-iodo-9-phenylcarbazole will be described. A synthesis scheme of 3-iodo-9-phenylcarbazole is shown in (A-5).

9−フェニルカルバゾール24.3g(100mmol)を氷酢酸600mLに溶かし、N−ヨードコハク酸イミド22.5g(100mmol)をゆっくり加え、室温で一晩撹拌した。生じた析出物を濾過し、ろ物を飽和炭酸水素ナトリウム溶液、水、メタノールで洗浄した後、乾燥させた。白色粉末の3−ヨード−9−フェニルカルバゾール24.7g(収率67%)を得た。   24.3 g (100 mmol) of 9-phenylcarbazole was dissolved in 600 mL of glacial acetic acid, 22.5 g (100 mmol) of N-iodosuccinimide was slowly added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The resulting precipitate was filtered, and the filtrate was washed with a saturated sodium hydrogen carbonate solution, water and methanol, and then dried. As a result, 24.7 g (yield 67%) of 3-iodo-9-phenylcarbazole as a white powder was obtained.

なお、3−ヨード−9−フェニルカルバゾールは以下に示す方法を用いても合成することができる。3−ヨード−9−フェニルカルバゾールの合成スキームを(A−5b)に示す。   Note that 3-iodo-9-phenylcarbazole can also be synthesized using the following method. A synthesis scheme of 3-iodo-9-phenylcarbazole is shown in (A-5b).

9−フェニルカルバゾール10g(10.0mmol)、ヨウ化カリウム838mg(5.0mmol)、ヨウ素酸カリウム1.1g(5.0mmol)、氷酢酸30mLを三口フラスコに入れ、120℃で1時間還流した。反応後、反応溶液を十分さましてから水に加えて、トルエンで抽出し、有機層を飽和食塩水で1回洗浄してから硫酸マグネシウムにより乾燥した。この溶液を自然濾過し、得られたろ液を濃縮してから、アセトン、メタノールにより再結晶したところ、目的物の白色固体を8.0g、収率50%で得た。   10 g (10.0 mmol) of 9-phenylcarbazole, 838 mg (5.0 mmol) of potassium iodide, 1.1 g (5.0 mmol) of potassium iodate, and 30 mL of glacial acetic acid were placed in a three-necked flask and refluxed at 120 ° C. for 1 hour. After the reaction, the reaction solution was sufficiently cooled, added to water, extracted with toluene, and the organic layer was washed once with a saturated saline solution and dried over magnesium sulfate. This solution was naturally filtered, and the obtained filtrate was concentrated and recrystallized with acetone and methanol to obtain 8.0 g of a target white solid in a yield of 50%.

合成スキーム(A−5b)に示す合成方法を用いることにより、より安価な材料を用いて、3−ヨード−9−フェニルカルバゾールを合成することができるため、コストの削減が可能である。   By using the synthesis method shown in the synthesis scheme (A-5b), 3-iodo-9-phenylcarbazole can be synthesized using a less expensive material; therefore, cost can be reduced.

[ステップ4]
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)の合成方法について説明する。PCzPCA1の合成スキームを(A−6)に示す。
[Step 4]
A method for synthesizing 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA1) is described. A synthesis scheme of PCzPCA1 is shown in (A-6).

窒素雰囲気下で、3−ヨード−9−フェニルカルバゾール3.7g(10mmol)、PCA 3.4g(10mmol)ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)57mg(0.1mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン49w%ヘキサン溶液200mL(0.5mmol)ナトリウム−tert−ブトキシド3.0g(30mmol)の混合物に、脱水キシレン40mLを加えた。これを窒素雰囲気下にて90℃、6.5時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温トルエン約500mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:1)にて分取した。これを濃縮し、得られた残渣に酢酸エチル−ヘキサンを加えて再結晶を行った。クリーム色粉末の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3.2g(収率56%)を得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=6.85(t、J=7.5、1H)、6.92(d、J=7.8、2H)、7.17−7.70(m、22H)、8.05(d、J=2.1、2H)、8.12(d、J=7.8、2H)。また、H−NMRのチャートを図11に、図11における6.50〜8.50ppmの部分を拡大したものを図12に示す。 Under a nitrogen atmosphere, 3.7 g (10 mmol) of 3-iodo-9-phenylcarbazole, 3.4 g (10 mmol) of PCA, 57 mg (0.1 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0), tri-tert-butylphosphine Dehydrated xylene 40 mL was added to a mixture of 49 w% hexane solution 200 mL (0.5 mmol) sodium-tert-butoxide 3.0 g (30 mmol). This was heated and stirred at 90 ° C. for 6.5 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 500 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, and the residue was fractionated by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 1: 1). This was concentrated, and ethyl acetate-hexane was added to the resulting residue for recrystallization. A cream powder of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (3.2 g, yield 56%) was obtained. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 6.85 (t, J = 7.5, 1H), 6.92 (d, J = 7.8, 2H), 7.17-7. 70 (m, 22H), 8.05 (d, J = 2.1, 2H), 8.12 (d, J = 7.8, 2H). 1 H-NMR chart is shown in FIG. 11, and an enlarged portion of 6.50 to 8.50 ppm in FIG. 11 is shown in FIG.

得られたPCzPCA1の熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−Differential Thermal Analysis)を行った。その結果を図19に示す。図19において、左側の縦軸は示差熱分析(DTA)における示差熱(熱電対の起電力(μV))を表し、右側の縦軸は熱重量測定(TG測定)における重量(%;測定開始時の重量を100%として表した重量)を表す。さらに、下側の横軸は、温度(℃)を表す。なお、測定には示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子工業株式会社製,TG/DTA 320型)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で熱物性を評価した。その結果、重量と温度の関係(熱重量測定)から、常圧下で、測定開始時における重量に対し95%以下の重量になる温度は、375℃であった。   The obtained PCzPCA1 was subjected to thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA). TG-DTA: Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis (TG-DTA). The result is shown in FIG. In FIG. 19, the left vertical axis represents differential heat (electromotive force (μV) of thermocouple) in differential thermal analysis (DTA), and the right vertical axis represents weight (%; measurement start) in thermogravimetry (TG measurement). The weight expressed with the hour weight as 100%). Furthermore, the lower horizontal axis represents temperature (° C.). In addition, the thermophysical property was evaluated with the temperature increase rate of 10 degree-C / min in nitrogen atmosphere for the measurement using the differential-thermo-thermogravimetry simultaneous measuring apparatus (Seiko Electronics Co., Ltd. make, TG / DTA320 type | mold). As a result, from the relationship between weight and temperature (thermogravimetry), the temperature at which the weight was 95% or less with respect to the weight at the start of measurement under normal pressure was 375 ° C.

また、PCzPCA1のトルエン溶液およびPCzPCA1の薄膜の吸収スペクトルを図13に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製し、それぞれ石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図13に示した。図13において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長はPCzPCA1のトルエン溶液の場合では320nm、PCzPCA1の薄膜の場合で321nmであった。また、PCzPCA1のトルエン溶液およびPCzPCA1の薄膜の発光スペクトルを図14に示す。図14において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はPCzPCA1のトルエン溶液の場合では435nm(励起波長325nm)、PCzPCA1の薄膜の場合で443nm(励起波長380nm)であった。   Further, FIG. 13 shows absorption spectra of a toluene solution of PCzPCA1 and a thin film of PCzPCA1. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The solution was put in a quartz cell, and the thin film was deposited on a quartz substrate to prepare a sample. The absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz was shown in FIG. In FIG. 13, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). The maximum absorption wavelength was 320 nm for the PCzPCA1 toluene solution, and 321 nm for the PCzPCA1 thin film. FIG. 14 shows emission spectra of a toluene solution of PCzPCA1 and a thin film of PCzPCA1. In FIG. 14, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). The maximum emission wavelength was 435 nm (excitation wavelength 325 nm) in the case of the toluene solution of PCzPCA1, and 443 nm (excitation wavelength 380 nm) in the case of the thin film of PCzPCA1.

また、PCzPCA1の薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、光電子分光装置(理研計器(株)製、AC−2)を用いて測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図13における薄膜の吸収端をエネルギーギャップとし、HOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、HOMO準位とLUMO準位はそれぞれ−5.17eVと−1.82eVであった。   Further, the HOMO level and the LUMO level in the thin film state of PCzPCA1 were measured. The value of the HOMO level was obtained by converting the ionization potential value measured using a photoelectron spectrometer (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd., AC-2) into a negative value. Further, the LUMO level value was obtained by using the absorption edge of the thin film in FIG. 13 as an energy gap and adding it to the HOMO level value. As a result, the HOMO level and the LUMO level were −5.17 eV and −1.82 eV, respectively.

また、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定により、PCzPCA1の酸化反応特性について調べた。なお測定には、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)を用いた。   Moreover, the oxidation reaction characteristic of PCzPCA1 was investigated by cyclic voltammetry (CV) measurement. For the measurement, an electrochemical analyzer (manufactured by BAS Co., Ltd., model number: ALS model 600A) was used.

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)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−BuNClO)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象であるPCzPCA1を1mmol/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、基準電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。 The solution in the CV measurement uses dehydrated dimethylformamide (DMF) as a solvent and dissolves the supporting electrolyte tetra-n-butylammonium perchlorate (n-Bu 4 NClO 4 ) to a concentration of 100 mmol / L. Furthermore, PCzPCA1, which is a measurement object, was prepared by dissolving to a concentration of 1 mmol / L. In addition, as a working electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., PTE platinum electrode), and as an auxiliary electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Inc., Pt counter electrode for VC-3 ( 5 cm)), and an Ag / Ag + electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., RE5 nonaqueous solvent system reference electrode) was used as a reference electrode.

酸化反応特性については次のようにして調べた。
基準電極に対する作用電極の電位を−0.16から0.5Vまで変化させた後、0.5Vから−0.16Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。
The oxidation reaction characteristics were examined as follows.
A scan in which the potential of the working electrode with respect to the reference electrode was changed from −0.16 to 0.5 V and then changed from 0.5 V to −0.16 V was taken as one cycle, and 100 cycles were measured. The scan speed for CV measurement was set to 0.1 V / s.

PCzPCA1の酸化反応特性について調べた結果を図21に示す。図21において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位(V)を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値(1×10−6A)を表す。 The results of examining the oxidation reaction characteristics of PCzPCA1 are shown in FIG. In FIG. 21, the horizontal axis represents the potential (V) of the working electrode with respect to the reference electrode, and the vertical axis represents the current value (1 × 10 −6 A) flowing between the working electrode and the auxiliary electrode.

図21から酸化電位は0.27V(vs.Ag/Ag電極)であることが分かった。また、100サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応においてはCV曲線のピーク位置やピーク強度にほとんど変化が見られない。このことから、本発明のカルバゾール誘導体は酸化反応に対して極めて安定であることが分かった。 From FIG. 21, it was found that the oxidation potential was 0.27 V (vs. Ag / Ag + electrode). In addition, in spite of repeating 100 cycles of scanning, the oxidation reaction shows almost no change in the peak position or peak intensity of the CV curve. From this, it was found that the carbazole derivative of the present invention is extremely stable against the oxidation reaction.

また、得られた化合物PCzPCA1のガラス転移温度について、示差走査熱量分析装置(DSC:Differential Scanning Calorimetry、パーキンエルマー製、型番:Pyris1 DSC)を用いて調べた。DSCによる測定結果を図23に示す。測定結果から、得られた化合物のガラス転移温度は112℃であることが分かった。このように、得られた化合物は、112℃という高いガラス転移温度を示し、良好な耐熱性を有するものである。また、図23において、得られた化合物の結晶化を表すピークは存在せず、得られた化合物は結晶化し難い物質であることが分かった。   Further, the glass transition temperature of the obtained compound PCzPCA1 was examined using a differential scanning calorimeter (DSC: Differential Scanning Calorimetry, manufactured by PerkinElmer, model number: Pyris1 DSC). The measurement result by DSC is shown in FIG. From the measurement results, it was found that the glass transition temperature of the obtained compound was 112 ° C. Thus, the obtained compound exhibits a high glass transition temperature of 112 ° C. and has good heat resistance. Further, in FIG. 23, there was no peak indicating crystallization of the obtained compound, and it was found that the obtained compound was a substance that was difficult to crystallize.

本発明のカルバゾール誘導体の一例として、構造式(38)で示される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)の合成方法について説明する。   As an example of the carbazole derivative of the present invention, 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA2) represented by Structural Formula (38) ) Will be described.

[ステップ1]
3,6−ジヨード−9−フェニルカルバゾールの合成方法について説明する。3,6−ジヨード−9−フェニルカルバゾールの合成スキームを(A−7)に示す。
[Step 1]
A method for synthesizing 3,6-diiodo-9-phenylcarbazole will be described. A synthesis scheme of 3,6-diiodo-9-phenylcarbazole is shown in (A-7).

9−フェニルカルバゾール24.3g(100mmol)を氷酢酸700mLに溶かし、N−ヨードコハク酸イミド44.9g(200mmol)をゆっくり加え、室温で一晩撹拌した。生じた析出物を濾過し、ろ物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、水、メタノールで洗浄した後、乾燥させた。白色粉末の3,6−ジヨード−9−フェニルカルバゾール47.0g(収率95%)を得た。   24.3 g (100 mmol) of 9-phenylcarbazole was dissolved in 700 mL of glacial acetic acid, 44.9 g (200 mmol) of N-iodosuccinimide was slowly added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The resulting precipitate was filtered, and the filtrate was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, water and methanol, and then dried. As a result, 47.0 g (yield 95%) of 3,6-diiodo-9-phenylcarbazole as a white powder was obtained.

[ステップ2]
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)の合成方法について説明する。PCzPCA2の合成スキームを(A−8)に示す。
[Step 2]
A method for synthesizing 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA2) will be described. A synthesis scheme of PCzPCA2 is shown in (A-8).

窒素雰囲気下で、3,6−ジヨード−9−フェニルカルバゾール2.5g(5mmol)、PCA 3.4g(10mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)30mg(0.05mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン49wt%ヘキサン溶液0.2mL(0.5mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド3.0g(30mmol)の混合物に、脱水キシレン30mLを加えた。これを窒素雰囲気下にて90℃、6.5時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約500mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:1)にて精製した。これを濃縮し、得られた濃縮液に酢酸エチル−ヘキサンを加えて再結晶を行った。クリーム色粉末の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2.5g(収率55%)を得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=6.74−6.80(m、6H)、7.08−7.64(m、33H)、7.94−8.04(m、6H)。また、H−NMRのチャートを図15に、図15における6.50〜8.50ppmの部分を拡大したものを図16に示す。 Under a nitrogen atmosphere, 2.5 g (5 mmol) of 3,6-diiodo-9-phenylcarbazole, 3.4 g (10 mmol) of PCA, 30 mg (0.05 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0), tri-tert -30 mL of dehydrated xylene was added to a mixture of butylphosphine 49 wt% hexane solution 0.2 mL (0.5 mmol) and sodium-tert-butoxide 3.0 g (30 mmol). This was heated and stirred at 90 ° C. for 6.5 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 500 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, and the concentrate was purified by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 1: 1). This was concentrated, and ethyl acetate-hexane was added to the resulting concentrated liquid for recrystallization. 2.5 g (yield 55%) of cream powder 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole was obtained. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 6.74-6.80 (m, 6H), 7.08-7.64 (m, 33H), 7.94-8.04 (m, 6H). FIG. 15 shows a 1 H-NMR chart, and FIG. 16 shows an enlarged portion of 6.50 to 8.50 ppm in FIG.

得られたPCzPCA2の熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−Differential Thermal Analysis)を行った。その結果を図20に示す。図20において、左側の縦軸は示差熱分析(DTA)における示差熱(熱電対の起電力(μV))を表し、右側の縦軸は熱重量測定(TG測定)における重量(%;測定開始時の重量を100%として表した重量)を表す。さらに、下側の横軸は、温度(℃)を表す。なお、測定には示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子工業株式会社製,TG/DTA 320型)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で熱物性を評価した。その結果、重量と温度の関係(熱重量測定)から、常圧下で、測定開始時における重量に対し95%以下の重量になる温度は、476℃であった。   The obtained PCzPCA2 was subjected to thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA). TG-DTA: Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis (TG-DTA). The result is shown in FIG. In FIG. 20, the left vertical axis represents differential heat (electromotive force (μV) of thermocouple) in differential thermal analysis (DTA), and the right vertical axis represents weight (%; measurement start) in thermogravimetry (TG measurement). The weight expressed with the hour weight as 100%). Furthermore, the lower horizontal axis represents temperature (° C.). In addition, the thermophysical property was evaluated with the temperature increase rate of 10 degree-C / min in nitrogen atmosphere for the measurement using the differential-thermo-thermogravimetry simultaneous measuring apparatus (Seiko Electronics Co., Ltd. make, TG / DTA320 type | mold). As a result, from the relationship between weight and temperature (thermogravimetry), the temperature at which the weight was 95% or less with respect to the weight at the start of measurement under normal pressure was 476 ° C.

また、PCzPCA2のトルエン溶液およびPCzPCA2の薄膜の吸収スペクトルを図17に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製し、それぞれ石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図17に示した。図17において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長はPCzPCA2のトルエン溶液の場合では320nm、PCzPCA2の薄膜の場合では320nmであった。また、PCzPCA2のトルエン溶液およびPCzPCA2の薄膜の発光スペクトルを図18に示す。図18において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はPCzPCA2のトルエン溶液の場合では442nm(励起波長325nm)、PCzPCA2の薄膜の場合で449nm(励起波長320nm)であった。   In addition, FIG. 17 shows absorption spectra of a toluene solution of PCzPCA2 and a thin film of PCzPCA2. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The solution was put in a quartz cell, and the thin film was deposited on a quartz substrate to prepare a sample. The absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz is shown in FIG. In FIG. 17, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). The maximum absorption wavelength was 320 nm in the case of the toluene solution of PCzPCA2, and 320 nm in the case of the thin film of PCzPCA2. FIG. 18 shows emission spectra of a toluene solution of PCzPCA2 and a thin film of PCzPCA2. In FIG. 18, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). The maximum emission wavelength was 442 nm (excitation wavelength: 325 nm) in the case of the toluene solution of PCzPCA2, and 449 nm (excitation wavelength: 320 nm) in the case of the thin film of PCzPCA2.

また、PCzPCA2の薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、光電子分光装置(理研計器社製、AC−2)を用いて測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図17における薄膜の吸収端をエネルギーギャップとし、HOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、HOMO準位とLUMO準位はそれぞれ−5.10eVと−1.75eVであった。   Further, the HOMO level and the LUMO level in the thin film state of PCzPCA2 were measured. The value of the HOMO level was obtained by converting the ionization potential value measured using a photoelectron spectrometer (AC-2, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) into a negative value. The LUMO level value was obtained by using the absorption edge of the thin film in FIG. 17 as an energy gap and adding it to the HOMO level value. As a result, the HOMO level and the LUMO level were −5.10 eV and −1.75 eV, respectively.

また、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定により、PCzPCA2の酸化特性について調べた。なお測定には、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)を用いた。   Further, the oxidation characteristics of PCzPCA2 were examined by cyclic voltammetry (CV) measurement. For the measurement, an electrochemical analyzer (manufactured by BAS Co., Ltd., model number: ALS model 600A) was used.

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)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−BuNClO)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象であるPCzPCA2を1mmol/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、基準電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。 The solution in the CV measurement uses dehydrated dimethylformamide (DMF) as a solvent and dissolves the supporting electrolyte tetra-n-butylammonium perchlorate (n-Bu 4 NClO 4 ) to a concentration of 100 mmol / L. Furthermore, PCzPCA2 as a measurement target was prepared by dissolving it to a concentration of 1 mmol / L. In addition, as a working electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., PTE platinum electrode), and as an auxiliary electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Inc., Pt counter electrode for VC-3 ( 5 cm)), and an Ag / Ag + electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., RE5 nonaqueous solvent system reference electrode) was used as a reference electrode.

酸化反応特性については次のようにして調べた。基準電極に対する作用電極の電位を−0.01から0.33Vまで変化させた後、0.33Vから−0.01Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。   The oxidation reaction characteristics were examined as follows. A scan in which the potential of the working electrode with respect to the reference electrode was changed from −0.01 to 0.33 V and then changed from 0.33 V to −0.01 V was taken as one cycle, and 100 cycles were measured. The scan speed for CV measurement was set to 0.1 V / s.

PCzPCA2の酸化反応特性について調べた結果を図22に示す。図22において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位(V)を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値(1×10−6A)を表す。 The result of examining the oxidation reaction characteristic of PCzPCA2 is shown in FIG. In FIG. 22, the horizontal axis represents the potential (V) of the working electrode with respect to the reference electrode, and the vertical axis represents the current value (1 × 10 −6 A) flowing between the working electrode and the auxiliary electrode.

図22から酸化電位は0.22V(vs.Ag/Ag電極)であることが分かった。また、100サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応においてはCV曲線のピーク位置やピーク強度にほとんど変化が見られない。このことから、本発明のカルバゾール誘導体は酸化に対して極めて安定であることが分かった。 From FIG. 22, it was found that the oxidation potential was 0.22 V (vs. Ag / Ag + electrode). In addition, in spite of repeating 100 cycles of scanning, the oxidation reaction shows almost no change in the peak position or peak intensity of the CV curve. From this, it was found that the carbazole derivative of the present invention is extremely stable against oxidation.

また、得られた化合物PCzPCA2のガラス転移温度について、示差走査熱量分析装置(DSC:Differential Scanning Calorimetry、パーキンエルマー製、型番:Pyris1 DSC)を用いて調べた。DSCによる測定結果を図24に示す。測定結果から、得られた化合物のガラス転移温度は168℃であることが分かった。このように、得られた化合物は、168℃という高いガラス転移温度を示し、良好な耐熱性を有するものである。また、図24において、得られた化合物の結晶化を表すピークは存在せず、得られた化合物は結晶化し難い物質であることが分かった。   Further, the glass transition temperature of the obtained compound PCzPCA2 was examined using a differential scanning calorimeter (DSC: Differential Scanning Calorimetry, manufactured by PerkinElmer, model number: Pyris1 DSC). The measurement result by DSC is shown in FIG. From the measurement results, it was found that the glass transition temperature of the obtained compound was 168 ° C. Thus, the obtained compound has a high glass transition temperature of 168 ° C. and has good heat resistance. Moreover, in FIG. 24, the peak showing crystallization of the obtained compound did not exist, and it turned out that the obtained compound is a substance which is hard to crystallize.

本発明のカルバゾール誘導体の一例として、構造式(17)で示される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)の合成方法について説明する。   As an example of the carbazole derivative of the present invention, 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole represented by the structural formula (17) (abbreviation: A method for synthesizing PCzPCN1) will be described.

[ステップ1]
まず、3−[N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCN)の合成方法について説明する。PCNの合成スキームを(A−9)に示す。
[Step 1]
First, a method for synthesizing 3- [N- (1-naphthyl) amino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCN) will be described. A synthesis scheme of PCN is shown in (A-9).

窒素雰囲気下で、3−ヨード−9−フェニルカルバゾールの3.7g(10mmol)、1−アミノナフタレン1.6g(5mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)60mg(0.1mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン49wt%ヘキサン溶液0.2mL(0.5mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド3g(30mmol)の混合物に、脱水キシレン12mLを加えた。これを窒素雰囲気下にて90℃、7時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約200mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:1)にて精製した。これを濃縮し、得られた濃縮液を酢酸エチル−ヘキサンで再結晶を行った。クリーム色粉末の3−[N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾールを得た。1.5g、収率79%だった。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=7.13−7.71(m、15H)、7.85−7.88(m、1H)、8.03(s、1H)、8.15(d、J=7.8、1H)、8.24(s、1H)、8.36−8.39(m、1H)。また、H−NMRのチャートを図27に、図27における6.50〜8.50ppmの部分を拡大したものを図28に示す。 Under a nitrogen atmosphere, 3.7 g (10 mmol) of 3-iodo-9-phenylcarbazole, 1.6 g (5 mmol) of 1-aminonaphthalene, 60 mg (0.1 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0), To a mixture of -tert-butylphosphine 49 wt% hexane solution 0.2 mL (0.5 mmol) and sodium-tert-butoxide 3 g (30 mmol) was added 12 mL of dehydrated xylene. This was heated and stirred at 90 ° C. for 7 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 200 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, and the concentrate was purified by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 1: 1). This was concentrated, and the resulting concentrate was recrystallized from ethyl acetate-hexane. A cream powder of 3- [N- (1-naphthyl) amino] -9-phenylcarbazole was obtained. The yield was 1.5 g and 79%. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 7.13-7.71 (m, 15H), 7.85-7.88 (m, 1H), 8.03 (s, 1H), 8 .15 (d, J = 7.8, 1H), 8.24 (s, 1H), 8.36-8.39 (m, 1H). FIG. 27 shows a 1 H-NMR chart, and FIG. 28 shows an enlarged portion of 6.50 to 8.50 ppm in FIG.

[ステップ2]
次に、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)の合成方法について説明する。PCzPCN1の合成スキームを(A−10)に示す。
[Step 2]
Next, a method for synthesizing 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCN1) will be described. A synthesis scheme of PCzPCN1 is shown in (A-10).

窒素雰囲気下で、3−ヨード−9−フェニルカルバゾールの1.8g(5mmol)、PCN 2.5g(6.6mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)30mg(0.05mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン49wt%ヘキサン溶液0.2mL(0.5mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド700mg(7mmol)の混合物に、脱水キシレン7mLを加えた。これを窒素雰囲気下にて90℃、4.5時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約500mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、この濃縮液をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:1)にて精製した。これを濃縮し、得られた濃縮液を酢酸エチル−ヘキサンで再結晶を行った。黄色粉末のPCzPCN1 2.1g(収率62%)を得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=7.04−7.65(m、24H)、7.78(d、J=8.4、1H)、7.82(d、J=2.1、2H)、7.88(d、J=7.8、2H)、7.95(d、J=8.4、1H)、8.10(d、J=9.0、1H)。また、H−NMRのチャートを図29に、図29における6.50〜8.50ppmの部分を拡大したものを図30に示す。 Under a nitrogen atmosphere, 1.8 g (5 mmol) of 3-iodo-9-phenylcarbazole, 2.5 g (6.6 mmol) of PCN, 30 mg (0.05 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0), tri- 7 mL of dehydrated xylene was added to a mixture of tert-butylphosphine 49 wt% hexane solution 0.2 mL (0.5 mmol) and sodium-tert-butoxide 700 mg (7 mmol). This was heated and stirred at 90 ° C. for 4.5 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 500 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, and the concentrate was purified by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 1: 1). This was concentrated, and the resulting concentrate was recrystallized from ethyl acetate-hexane. 2.1 g (yield 62%) of PCzPCN1 as a yellow powder was obtained. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 7.04-7.65 (m, 24H), 7.78 (d, J = 8.4, 1H), 7.82 (d, J = 2.1, 2H), 7.88 (d, J = 7.8, 2H), 7.95 (d, J = 8.4, 1H), 8.10 (d, J = 9.0, 1H) ). Further, FIG. 29 shows a 1 H-NMR chart, and FIG. 30 shows an enlarged portion of 6.50 to 8.50 ppm in FIG.

得られたPCzPCN1の熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−Differential Thermal Analysis)を実施例1および実施例2と同様に行った。その結果を図40に示す。図40において、左側の縦軸は示差熱分析(DTA)における示差熱(熱電対の起電力(μV))を表し、右側の縦軸は熱重量測定(TG測定)における重量(%;測定開始時の重量を100%として表した重量)を表す。さらに、下側の横軸は、温度(℃)を表す。なお、測定には示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子工業株式会社製,TG/DTA 320型)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で熱物性を評価した。その結果、重量と温度の関係(熱重量測定)から、常圧下で、測定開始時における重量に対し95%以下の重量になる温度は、400℃であった。   Thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA) of the obtained PCzPCN1 was performed in the same manner as in Example 1 and Example 2. The result is shown in FIG. In FIG. 40, the left vertical axis represents differential heat (electromotive force (μV) of thermocouple) in differential thermal analysis (DTA), and the right vertical axis represents weight (%; measurement start) in thermogravimetry (TG measurement). The weight expressed with the hour weight as 100%). Furthermore, the lower horizontal axis represents temperature (° C.). In addition, the thermophysical property was evaluated with the temperature increase rate of 10 degree-C / min in nitrogen atmosphere for the measurement using the differential-thermo-thermogravimetry simultaneous measuring apparatus (Seiko Electronics Co., Ltd. make, TG / DTA320 type | mold). As a result, from the relationship between weight and temperature (thermogravimetry), the temperature at which the weight was 95% or less with respect to the weight at the start of measurement under normal pressure was 400 ° C.

また、PCzPCN1のトルエン溶液およびPCzPCN1の薄膜の吸収スペクトルを図41に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製し、それぞれ石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図41に示した。図41において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長はPCzPCN1のトルエン溶液の場合では314nm、PCzPCN1の薄膜の場合では320nmであった。また、PCzPCN1のトルエン溶液およびPCzPCN1の薄膜の発光スペクトルを図42に示す。図42において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はPCzPCN1のトルエン溶液の場合では475nm(励起波長320nm)、PCzPCN1の薄膜の場合で485nm(励起波長320nm)であった。   Further, FIG. 41 shows absorption spectra of a toluene solution of PCzPCN1 and a thin film of PCzPCN1. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The solution was put in a quartz cell, and the thin film was deposited on a quartz substrate to prepare a sample. The absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz is shown in FIG. In FIG. 41, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). The maximum absorption wavelength was 314 nm for the PCzPCN1 toluene solution and 320 nm for the PCzPCN1 thin film. In addition, emission spectra of a toluene solution of PCzPCN1 and a thin film of PCzPCN1 are shown in FIG. In FIG. 42, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). The maximum emission wavelength was 475 nm (excitation wavelength: 320 nm) in the case of a toluene solution of PCzPCN1, and 485 nm (excitation wavelength: 320 nm) in the case of a thin film of PCzPCN1.

また、PCzPCN1の薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、光電子分光装置(理研計器社製、AC−2)を用いて測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図41における薄膜の吸収端をエネルギーギャップとし、HOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、HOMO準位とLUMO準位はそれぞれ−5.15eVと−2.82eVであった。   Further, the HOMO level and the LUMO level in the thin film state of PCzPCN1 were measured. The value of the HOMO level was obtained by converting the ionization potential value measured using a photoelectron spectrometer (AC-2, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) into a negative value. The LUMO level value was obtained by using the absorption edge of the thin film in FIG. 41 as an energy gap and adding it to the HOMO level value. As a result, the HOMO level and the LUMO level were −5.15 eV and −2.82 eV, respectively.

また、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定により、PCzPCN1の酸化特性について調べた。なお測定には、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)を用いた。   Further, the oxidation characteristics of PCzPCN1 were examined by cyclic voltammetry (CV) measurement. For the measurement, an electrochemical analyzer (manufactured by BAS Co., Ltd., model number: ALS model 600A) was used.

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)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−BuNClO)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象であるPCzPCN1を1mmol/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、基準電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。 The solution in the CV measurement uses dehydrated dimethylformamide (DMF) as a solvent and dissolves the supporting electrolyte tetra-n-butylammonium perchlorate (n-Bu 4 NClO 4 ) to a concentration of 100 mmol / L. Further, PCzPCN1, which is a measurement object, was prepared by dissolving to a concentration of 1 mmol / L. In addition, as a working electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., PTE platinum electrode), and as an auxiliary electrode, a platinum electrode (manufactured by BAS Inc., Pt counter electrode for VC-3 ( 5 cm)), and an Ag / Ag + electrode (manufactured by BAS Co., Ltd., RE5 nonaqueous solvent system reference electrode) was used as a reference electrode.

酸化反応特性については次のようにして調べた。基準電極に対する作用電極の電位を−0.20から0.50Vまで変化させた後、0.50Vから−0.20Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。   The oxidation reaction characteristics were examined as follows. A scan in which the potential of the working electrode with respect to the reference electrode was changed from −0.20 to 0.50 V and then changed from 0.50 V to −0.20 V was taken as one cycle, and 100 cycles were measured. The scan speed for CV measurement was set to 0.1 V / s.

PCzPCN1の酸化反応特性について調べた結果を図49に示す。図49において、横軸は基準電極に対する作用電極の電位(V)を表し、縦軸は作用電極と補助電極との間に流れた電流値(1×10−6A)を表す。
図49から酸化電位は0.25V(vs.Ag/Ag電極)であることが分かった。また、100サイクルもの走査を繰り返しているにもかかわらず、酸化反応においてはCV曲線のピーク位置やピーク強度にほとんど変化が見られない。このことから、本発明のカルバゾール誘導体は酸化に対して極めて安定であることが分かった。
The result of examining the oxidation reaction characteristic of PCzPCN1 is shown in FIG. In FIG. 49, the horizontal axis represents the potential (V) of the working electrode with respect to the reference electrode, and the vertical axis represents the current value (1 × 10 −6 A) flowing between the working electrode and the auxiliary electrode.
From FIG. 49, it was found that the oxidation potential was 0.25 V (vs. Ag / Ag + electrode). In addition, in spite of repeating 100 cycles of scanning, the oxidation reaction shows almost no change in the peak position or peak intensity of the CV curve. From this, it was found that the carbazole derivative of the present invention is extremely stable against oxidation.

また、得られた化合物PCzPCN1のガラス転移温度について、示差走査熱量分析装置(DSC:Differential Scanning Calorimetry、パーキンエルマー製、型番:Pyris1 DSC)を用いて調べた。DSCによる測定結果を図50に示す。測定結果から、得られた化合物のガラス転移温度は142℃であることが分かった。このように、得られた化合物は、142℃という高いガラス転移温度を示し、良好な耐熱性を有するものである。また、図50において、得られた化合物の結晶化を表すピークは存在せず、得られた化合物は結晶化し難い物質であることが分かった。   Further, the glass transition temperature of the obtained compound PCzPCN1 was examined using a differential scanning calorimeter (DSC: Differential Scanning Calorimetry, manufactured by PerkinElmer, model number: Pyris1 DSC). The measurement result by DSC is shown in FIG. From the measurement results, it was found that the glass transition temperature of the obtained compound was 142 ° C. Thus, the obtained compound has a high glass transition temperature of 142 ° C. and has good heat resistance. Further, in FIG. 50, there was no peak indicating crystallization of the obtained compound, and it was found that the obtained compound was a substance difficult to crystallize.

本実施例では、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と、前記カルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層の具体例を例示する。前記カルバゾール誘導体としては、実施例1で合成した構造式(12)で示される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)を用い、前記無機化合物としては酸化モリブデンを用いた。   In this example, a specific example of a layer including a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound having an electron accepting property with respect to the carbazole derivative is illustrated. As the carbazole derivative, 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA1) represented by the structural formula (12) synthesized in Example 1 was used. ) And molybdenum oxide was used as the inorganic compound.

まず、ガラス基板を真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、PCzPCA1と酸化モリブデン(VI)とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:1となるように共蒸着した。したがって、モル比では、PCzPCA1:酸化モリブデン=1.0:1.0となっている。なお、膜厚は90nmとした。   First, a glass substrate is fixed to a substrate holder in a vacuum deposition apparatus. Then, PCzPCA1 and molybdenum oxide (VI) were put in separate resistance heating evaporation sources, and a layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide was formed by a co-evaporation method in a vacuum state. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 1. Therefore, the molar ratio is PCzPCA1: molybdenum oxide = 1.0: 1.0. The film thickness was 90 nm.

このようにして成膜したPCzPCA1−酸化モリブデン複合膜の吸収スペクトルを測定した結果を、図32中のCに示す。比較のため、PCzPCA1のみの膜の吸収スペクトル(図中A)も合わせて図示した。   The result of measuring the absorption spectrum of the PCzPCA1-molybdenum oxide composite film thus formed is shown in C of FIG. For comparison, the absorption spectrum (A in the figure) of the film containing only PCzPCA1 is also shown.

図32からわかる通り、Cの複合膜は、PCzPCA1単独の膜では見られなかった新たな吸収が見られた(図中、破線で囲った部分であり、1070nm付近にピークがある)。これは、PCzPCA1と酸化モリブデンが電子の授受を行っているためであり、酸化モリブデンがPCzPCA1から電子を受け取り、PCzPCA1にホールが発生しているものと考えられる。   As can be seen from FIG. 32, the composite film of C showed new absorption that was not seen in the film of PCzPCA1 alone (in the figure, it is a part surrounded by a broken line and has a peak near 1070 nm). This is because PCzPCA1 and molybdenum oxide exchange electrons, and it is considered that molybdenum oxide receives electrons from PCzPCA1 and holes are generated in PCzPCA1.

したがって、本実施例で成膜したPCzPCA1:酸化モリブデン複合膜は、キャリアが内在的に発生しており、発光素子の駆動電圧を低減できることができる。   Therefore, in the PCzPCA1: molybdenum oxide composite film formed in this embodiment, carriers are generated internally, and the driving voltage of the light emitting element can be reduced.

また、図32に示す通り、PCzPCA1−酸化モリブデン複合膜では、可視光領域(400nm〜700nm)には顕著な吸収ピークは見られなかった。   Further, as shown in FIG. 32, in the PCzPCA1-molybdenum oxide composite film, no significant absorption peak was observed in the visible light region (400 nm to 700 nm).

本実施例では、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と、前記カルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層の具体例を例示する。前記カルバゾール誘導体としては、実施例1で合成した構造式(36)で示される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)を用い、前記無機化合物としては酸化モリブデンを用いた。   In this example, a specific example of a layer including a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound having an electron accepting property with respect to the carbazole derivative is illustrated. Examples of the carbazole derivative include 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole represented by the structural formula (36) synthesized in Example 1. Abbreviation: PCzPCA2) was used, and molybdenum oxide was used as the inorganic compound.

まず、ガラス基板を真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、PCzPCA2と酸化モリブデン(VI)とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、真空に引いた状態で、共蒸着法によりPCzPCA2と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA2と酸化モリブデンの比率が重量比で4:1となるように共蒸着した。したがって、モル比では、PCzPCA2:酸化モリブデン=1.0:1.6となっている。なお、膜厚は90nmとした。   First, a glass substrate is fixed to a substrate holder in a vacuum deposition apparatus. Then, PCzPCA2 and molybdenum oxide (VI) were put in separate resistance heating evaporation sources, and a layer containing PCzPCA2 and molybdenum oxide was formed by a co-evaporation method in a vacuum state. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA2 to molybdenum oxide was 4: 1. Therefore, the molar ratio is PCzPCA2: molybdenum oxide = 1.0: 1.6. The film thickness was 90 nm.

このようにして成膜したPCzPCA2−酸化モリブデン複合膜の吸収スペクトルを測定した結果を、図33中のCに示す。比較のため、PCzPCA2のみの膜の吸収スペクトル(図中A)も合わせて図示した。   The result of measuring the absorption spectrum of the PCzPCA2-molybdenum oxide composite film thus formed is shown in C of FIG. For comparison, the absorption spectrum (A in the figure) of the film containing only PCzPCA2 is also shown.

図33からわかる通り、Cの複合膜は、PCzPCA2単独の膜では見られなかった新たな吸収が見られた(図中、破線囲った部分であり、960nm付近にピークがある)。これは、PCzPCA2と酸化モリブデンが電子の授受を行っているためであり、酸化モリブデンがPCzPCA2から電子を受け取り、PCzPCA2にホールが発生しているものと考えられる。   As can be seen from FIG. 33, the C composite film showed a new absorption that was not observed in the PCzPCA2 single film (in the figure, the portion surrounded by a broken line and has a peak near 960 nm). This is because PCzPCA2 and molybdenum oxide exchange electrons, and it is considered that molybdenum oxide receives electrons from PCzPCA2 and holes are generated in PCzPCA2.

したがって、本実施例で成膜したPCzPCA2:酸化モリブデン複合膜は、キャリアが内在的に発生しており、発光素子の駆動電圧を低減できることができる。   Therefore, in the PCzPCA2: molybdenum oxide composite film formed in this embodiment, carriers are generated internally, and the driving voltage of the light emitting element can be reduced.

また、図33に示す通り、PCzPCA2−酸化モリブデン複合膜では、可視光領域(400nm〜700nm)には顕著な吸収は見られなかった。   Further, as shown in FIG. 33, in the PCzPCA2-molybdenum oxide composite film, no significant absorption was observed in the visible light region (400 nm to 700 nm).

次に、実施例4および実施例5で作製した複合膜の可視光の透過率について図34に示す。   Next, the visible light transmittance of the composite films manufactured in Example 4 and Example 5 is shown in FIG.

図32および図33の縦軸を吸光度から透過率に換算し、同一のグラフ上で比較した図を図34に示す。なお、図34では、横軸の波長を可視光領域(400nm〜700nm)に限定した。図34に示す通り、実施例4で作製したPCzPCA1−酸化モリブデン複合膜、および、実施例5で作製したPCzPCA2−酸化モリブデン複合膜の可視光領域における透過率は90%程度か、あるいはそれ以上を示している。   The vertical axis | shaft of FIG. 32 and FIG. 33 is converted into light transmittance from the light absorbency, and the figure compared on the same graph is shown in FIG. In FIG. 34, the wavelength on the horizontal axis is limited to the visible light region (400 nm to 700 nm). As shown in FIG. 34, the transmittance in the visible light region of the PCzPCA1-molybdenum oxide composite film produced in Example 4 and the PCzPCA2-molybdenum oxide composite film produced in Example 5 is about 90% or more. Show.

また、実施例4で作製したPCzPCA1−酸化モリブデン複合膜、および、実施例5で作製したPCzPCA2−酸化モリブデン複合膜の青(450nm)〜赤(650nm)における1μm当たりの吸光度を図71に示す。図71からわかるように、本発明の複合材料の1μm当たりの吸光度はいずれも場合も2(μm)―1以下であり、青(450nm)〜赤(650nm)において吸光度が小さい。よって、本発明の複合材料は青(450nm)、緑(520nm)、赤(650nm)にわたり、高い透光性を有しており、フルカラーディスプレイに好適である。 In addition, FIG. 71 shows the absorbance per 1 μm in blue (450 nm) to red (650 nm) of the PCzPCA1-molybdenum oxide composite film manufactured in Example 4 and the PCzPCA2-molybdenum oxide composite film manufactured in Example 5. As can be seen from FIG. 71, the absorbance per 1 μm of the composite material of the present invention is 2 (μm) −1 or less in all cases, and the absorbance is small from blue (450 nm) to red (650 nm). Therefore, the composite material of the present invention has high translucency over blue (450 nm), green (520 nm), and red (650 nm), and is suitable for a full color display.

以上のことから、本発明の複合材料は、従来の複合材料に比べて可視光の透光性に優れていることがわかった。   From the above, it was found that the composite material of the present invention was superior in visible light transmissivity compared to conventional composite materials.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCA1 and molybdenum oxide with a film thickness of 50 nm are formed by co-evaporation. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and the film thickness is 40 nm by co-evaporation so that coumarin 6 is included in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により30nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. It formed with the film thickness of 30 nm by the vapor deposition method.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。   In this manner, after forming a layer containing a light emitting substance formed by stacking the layer containing the composite material of the present invention, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, the second layer is formed. The electrode is formed by sputtering or vapor deposition. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method.

以上により、本実施例の発光素子が作製される。本実施例で作製した発光素子の電流―電圧特性を図35に、輝度―電圧特性を図36に、電流効率―輝度特性を図37に示す。   Through the above steps, the light-emitting element of this example is manufactured. FIG. 35 shows current-voltage characteristics of the light-emitting element manufactured in this example, FIG. 36 shows luminance-voltage characteristics, and FIG. 37 shows current efficiency-luminance characteristics.

図35より、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、電流が流れやすくなったことがわかる。また、図36より、発光素子の駆動電圧が低減されたことがわかる。図37より、発光効率が高くなっていることがわかる。本発明の複合材料は可視光の透過率が高いため、発光の取り出し効率が向上したと考えられる。   From FIG. 35, it can be seen that a current easily flows by using the composite material of the present invention for a light-emitting element. In addition, FIG. 36 shows that the driving voltage of the light emitting element is reduced. FIG. 37 shows that the light emission efficiency is high. Since the composite material of the present invention has a high visible light transmittance, it is considered that the light extraction efficiency is improved.

つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、一定輝度の発光を得るための駆動電圧を低減できることがわかる。具体的には、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、本実施例で作製した発光素子では5.2Vであり、このときの電流密度は8.4mA/cmであった。つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、低電圧駆動、低電流駆動が可能となったことがわかる。 That is, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, a driving voltage for obtaining light emission with constant luminance can be reduced. Specifically, the voltage required to emit light with a luminance of 1000 cd / m 2 is 5.2 V in the light-emitting element manufactured in this example, and the current density at this time is 8.4 mA / cm 2. It was. That is, it can be seen that low voltage driving and low current driving are possible by using the composite material of the present invention for a light emitting element.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:1となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCA1 and molybdenum oxide with a film thickness of 50 nm are formed by co-evaporation. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 1.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and the film thickness is 40 nm by co-evaporation so that coumarin 6 is included in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により30nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. It formed with the film thickness of 30 nm by the vapor deposition method.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。   In this manner, after forming a layer containing a light emitting substance formed by stacking the layer containing the composite material of the present invention, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, the second layer is formed. The electrode is formed by sputtering or vapor deposition. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method.

また、本実施例で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を図38に、電圧時間変化を図39に示す。測定方法としては、初期輝度を3000cd/mに設定し、一定電流を流し続けることにより、輝度の時間変化および電圧の時間変化を測定した。 FIG. 38 shows the normalized luminance time change of the light emitting element manufactured in this example, and FIG. 39 shows the voltage time change. As a measuring method, the initial luminance was set to 3000 cd / m 2 and a constant current was kept flowing, whereby the temporal change in luminance and the temporal change in voltage were measured.

図38より、本実施例で作製した発光素子は、経時変化による輝度の低下が少ないことがわかる。また、図39より、本実施例で作製した発光素子は、経時的な電圧の上昇が小さい。よって、本発明の複合材料を用いた発光素子は長寿命で、信頼性が高いことがわかる。   FIG. 38 indicates that the light-emitting element manufactured in this example has little decrease in luminance due to change over time. In addition, as shown in FIG. 39, the voltage increase with time of the light-emitting element manufactured in this example is small. Therefore, it can be seen that a light-emitting element using the composite material of the present invention has a long lifetime and high reliability.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCA1 and molybdenum oxide with a film thickness of 50 nm are formed by co-evaporation. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、発光層を形成する材料のうちホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, among the materials forming the light emitting layer, Alq 3 as the host material and coumarin 6 as the guest material were used, and the coumarin 6 was contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. It formed with the film thickness of 40 nm by the vapor deposition method.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により10nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. The film was formed with a thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。本実施例で作製した発光素子を素子1とする。   In this manner, after forming a layer containing a light emitting substance formed by stacking the layer containing the composite material of the present invention, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, the second layer is formed. The electrode is formed by sputtering or vapor deposition. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as element 1.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCN1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCN1 and molybdenum oxide are deposited with a film thickness of 50 nm by a co-evaporation method. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and the film thickness is 40 nm by co-evaporation so that coumarin 6 is included in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により10nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. The film was formed with a thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。本実施例で作製した発光素子を素子2とする。   In this manner, after forming a layer containing a light emitting substance formed by stacking the layer containing the composite material of the present invention, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, the second layer is formed. The electrode is formed by sputtering or vapor deposition. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as element 2.

実施例9で作製した素子1と、実施例10で作製した素子2の電流―電圧特性を図43に、輝度―電圧特性を図44に、電流効率―輝度特性を図45に示す。   FIG. 43 shows the current-voltage characteristics, FIG. 44 shows the luminance-voltage characteristics, and FIG. 45 shows the current efficiency-luminance characteristics of the element 1 manufactured in Example 9 and the element 2 manufactured in Example 10.

図43より、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、電流が流れやすくなったことがわかる。また、図44より、発光素子の駆動電圧が低減されたことがわかる。図45より、発光効率が高くなっていることがわかる。このことは、本発明の複合材料は可視光の透過率が高く、発光の取り出し効率が向上したためと考えられる。また、素子2はキャリアバランスが向上したため、更に発光効率が向上したと考えられる。   From FIG. 43, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, current easily flows. In addition, FIG. 44 shows that the driving voltage of the light emitting element is reduced. FIG. 45 shows that the light emission efficiency is high. This is presumably because the composite material of the present invention has high visible light transmittance and improved emission extraction efficiency. In addition, since the element 2 has improved carrier balance, it is considered that the light emission efficiency is further improved.

つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、一定輝度の発光を得るための駆動電圧を低減できることがわかる。具体的には、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子1では5.0Vであり、このときの電流密度は9.9mA/cmであった。また、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子2では5.0Vであり、このときの電流密度は7.5mA/cmであった。つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、低電圧駆動、低電流駆動が可能となったことがわかる。 That is, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, a driving voltage for obtaining light emission with constant luminance can be reduced. Specifically, the voltage necessary for emitting light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.0 V in the element 1, and the current density at this time was 9.9 mA / cm 2 . In addition, the voltage necessary for emitting light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.0 V in the element 2, and the current density at this time was 7.5 mA / cm 2 . That is, it can be seen that low voltage driving and low current driving are possible by using the composite material of the present invention for a light emitting element.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCA1 and molybdenum oxide with a film thickness of 50 nm are formed by co-evaporation. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and the film thickness is 40 nm by co-evaporation so that coumarin 6 is included in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により10nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. The film was formed with a thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に、共蒸着法により20nmの膜厚でPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, a layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide with a thickness of 20 nm was formed by a co-evaporation method. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 4: 2.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、本発明の複合材料を含む層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。本実施例で作製した発光素子を素子3とする。   Thus, a layer containing a luminescent substance formed by laminating a layer containing the composite material of the present invention, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a layer containing the composite material of the present invention. After forming the second electrode, a second electrode is formed by a sputtering method or an evaporation method. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as an element 3.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により電極サイズ(2mm×2mm)の陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as a material, and an anode having an electrode size (2 mm × 2 mm) was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCN1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and PCzPCN1 and molybdenum oxide are deposited with a film thickness of 50 nm by a co-evaporation method. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and the film thickness is 40 nm by co-evaporation so that coumarin 6 is included in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and a film thickness of 10 nm was formed by a vapor deposition method.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には、種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqとリチウムとを用い、リチウムが1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により10nmの膜厚で形成した。 Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this example, Alq 3 and lithium are used, so that lithium is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. The film was formed with a thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に、共蒸着法により20nmの膜厚でPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCN1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, a layer containing PCzPCN1 and molybdenum oxide with a thickness of 20 nm was formed by a co-evaporation method. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide was 4: 2.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、本発明の複合材料を含む層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により形成した。本実施例で作製した発光素子を素子4とする。   Thus, a layer containing a luminescent substance formed by laminating a layer containing the composite material of the present invention, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a layer containing the composite material of the present invention. After forming the second electrode, a second electrode is formed by a sputtering method or an evaporation method. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this example, Al was formed by a vapor deposition method. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as an element 4.

実施例11で作製した素子3と、実施例12で作製した素子4の電流―電圧特性を図46に、輝度―電圧特性を図47に、電流効率―輝度特性を図48に示す。   FIG. 46 shows the current-voltage characteristics of the element 3 produced in Example 11 and the element 4 produced in Example 12, FIG. 47 shows the luminance-voltage characteristics, and FIG. 48 shows the current efficiency-luminance characteristics.

図46より、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、電流が流れやすくなったことがわかる。また、図47より、発光素子の駆動電圧が低減されたことがわかる。図48より、発光効率が高くなっていることがわかる。本発明の複合材料は可視光の透過率が高いため、発光の取り出し効率が向上したと考えられる。   From FIG. 46, it can be seen that a current easily flows by using the composite material of the present invention for a light-emitting element. In addition, FIG. 47 shows that the driving voltage of the light emitting element is reduced. FIG. 48 shows that the light emission efficiency is high. Since the composite material of the present invention has a high visible light transmittance, it is considered that the light extraction efficiency is improved.

つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、一定輝度の発光を得るための駆動電圧を低減できることがわかる。具体的には、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子3では5.6Vであり、このときの電流密度は9.7mA/cmであった。また、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子4では5.6Vであり、このときの電流密度は8.8mA/cmであった。つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、低電圧駆動、低電流駆動が可能となったことがわかる。 That is, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, a driving voltage for obtaining light emission with constant luminance can be reduced. Specifically, the voltage necessary for emitting light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.6 V in the element 3, and the current density at this time was 9.7 mA / cm 2 . In addition, the voltage required to emit light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.6 V in the element 4, and the current density at this time was 8.8 mA / cm 2 . That is, it can be seen that low voltage driving and low current driving are possible by using the composite material of the present invention for a light emitting element.

本実施例では、本発明の複合材料を含む層を形成するための蒸着装置について説明する。蒸着装置の一例として、斜視図を図51(A)に示す。以下に蒸着装置の機構を簡略に示す。   In this example, a vapor deposition apparatus for forming a layer containing the composite material of the present invention will be described. As an example of the vapor deposition apparatus, a perspective view is shown in FIG. The mechanism of the vapor deposition apparatus is briefly shown below.

基板701は、予め蒸着マスク702と位置合わせされており、位置合わせされたまま矢印706の方向に基板が搬送される。基板は搬送されて、防着シールド703aの上方を通過する。防着シールド703aは開口部703bを有しており、蒸着源704からの蒸着材料が開口部703bから昇華するようになっている。開口部703bから蒸着材料の昇華方向(矢印710の方向)を維持するために防着シールド703aは、防着シールド自体には付着しないように加熱されている。   The substrate 701 is aligned with the vapor deposition mask 702 in advance, and the substrate is conveyed in the direction of the arrow 706 while being aligned. The substrate is transported and passes above the deposition shield 703a. The deposition shield 703a has an opening 703b, and the vapor deposition material from the vapor deposition source 704 is sublimated from the opening 703b. In order to maintain the sublimation direction (the direction of arrow 710) of the vapor deposition material from the opening 703b, the deposition shield 703a is heated so as not to adhere to the deposition shield itself.

蒸着源704は複数のルツボが設置できるようになっており、さらに矢印705の方向に移動することが可能である。蒸着方法は、抵抗加熱法を用いる。また、蒸着源が移動する範囲は基板の幅Waよりも広いことが望ましい。また、防着シールドの幅Wbも基板の幅Waよりも広くすることが蒸着膜の膜厚均一性を向上させる。 The vapor deposition source 704 can be installed with a plurality of crucibles, and can further move in the direction of an arrow 705. As a vapor deposition method, a resistance heating method is used. Further, it is desirable that the range in which the vapor deposition source moves is wider than the width Wa of the substrate. Further, making the width Wb of the deposition shield wider than the width Wa of the substrate improves the film thickness uniformity of the deposited film.

つまり、図51(A)に示す蒸着装置は、成膜室に蒸着材料の昇華方向を維持するために防着シールドが設けられており、開口部が複数設けられ、それらの開口部から蒸着材料が昇華する機構となっている。防着シールドの下方には、基板の移動方向(搬送方向とも呼ぶ)とは垂直な方向に移動可能な蒸着源を有している。また、防着シールドの幅Wbは、基板の幅Waよりも広くさせて、蒸着膜の膜厚均一性を向上させている。 That is, in the vapor deposition apparatus illustrated in FIG. 51A, the deposition shield is provided in the film formation chamber in order to maintain the sublimation direction of the vapor deposition material, and a plurality of openings are provided. Is a mechanism to sublimate. Below the deposition shield, an evaporation source that can move in a direction perpendicular to the moving direction (also referred to as a transport direction) of the substrate is provided. In addition, the width Wb of the deposition shield is made wider than the width Wa of the substrate to improve the film thickness uniformity of the deposited film.

なお、図51(A)の蒸着装置において、開口部703bの形状や数は特に限定されない。   Note that there is no particular limitation on the shape and number of the opening 703b in the evaporation apparatus illustrated in FIG.

また、蒸着源のルツボに蒸着材料を補給するため、成膜室にゲートを介して連結する設置室を設けてもよい。また、一つの成膜室に複数の蒸着源と防着シールドを設けてもよい。複数の蒸着源を設け、設置室を設けた場合の蒸着装置の上面図を図51(B)に示す。蒸着源の移動方向(矢印705の方向)に設置室707を設置し、蒸着材料を補給する際には、蒸着源を設置室まで移動させて補給を行えばよい。蒸着源が成膜室に固定されている場合には、蒸着源に蒸着材料を補給するためには成膜室内を大気圧としなければならず、再度蒸着するためには成膜室内を真空にするのに時間を要してしまう。設置室707を設ければ、成膜室700の真空度を維持したまま、設置室内のみを大気圧と真空とに切り替えればよいため、短時間で蒸着材料の補給が可能となる。   In addition, an installation chamber connected to the film formation chamber via a gate may be provided in order to supply the evaporation material to the crucible of the evaporation source. A plurality of vapor deposition sources and deposition shields may be provided in one film formation chamber. FIG. 51B shows a top view of a vapor deposition apparatus provided with a plurality of vapor deposition sources and an installation chamber. When the installation chamber 707 is installed in the direction of movement of the vapor deposition source (the direction of the arrow 705) and the vapor deposition material is replenished, the vapor deposition source may be moved to the installation chamber for replenishment. When the vapor deposition source is fixed in the film formation chamber, the film formation chamber must be at atmospheric pressure in order to replenish the vapor deposition material with the vapor deposition material. It takes time to do. When the installation chamber 707 is provided, the deposition material can be replenished in a short time because only the installation chamber needs to be switched between the atmospheric pressure and the vacuum while the vacuum degree of the film formation chamber 700 is maintained.

また、防着シールド703aと平行に2つ目の防着シールド709を設け、基板の搬送方向と垂直方向に移動する2つ目の蒸着源708を設けてもよい。複数の蒸着源を一つの成膜室に設けることによって、連続的な積層成膜が可能となる。ここでは一つの成膜室に2つの蒸着源を設けた例を示したが、一つの成膜室にそれ以上の数の蒸着源を設けてもよい。 Further, a second deposition shield 709 may be provided in parallel with the deposition shield 703a, and a second deposition source 708 that moves in a direction perpendicular to the substrate transport direction may be provided. By providing a plurality of vapor deposition sources in one film formation chamber, continuous stacked film formation is possible. Although an example in which two deposition sources are provided in one film formation chamber is shown here, a larger number of deposition sources may be provided in one film formation chamber.

つまり、一つの成膜室内に対して、基板の搬送方向とは垂直な方向に2つの防着シールドを設け、それぞれに蒸着源を設けて同じ蒸着材料を連続的に成膜してもよい。このような蒸着装置とすることで成膜速度を上げることができる。なお、2つの防着シールド同士は平行に設けられ、十分な間隔を有している。   That is, two deposition shields may be provided in one film formation chamber in a direction perpendicular to the substrate transfer direction, and the same evaporation material may be continuously formed by providing an evaporation source for each. By using such a vapor deposition apparatus, the deposition rate can be increased. The two deposition shields are provided in parallel and have a sufficient interval.

また、異なる蒸着材料を2つの蒸着源にセットして連続的に積層成膜してもよい。例えば、1つ目の蒸着源の2つのルツボに第1の有機化合物(カルバゾール誘導体)と無機化合物とを別々にセットし、1つ目の蒸着源の上方に基板を通過させることで基板に本発明の複合材料を含む層を蒸着する。次いで、基板を移動させて2つ目の蒸着源のルツボに第2の有機化合物をセットし、2つ目の蒸着源の上方に基板を通過させることで本発明の複合材料を含む層上に発光層を蒸着することができる。 Alternatively, different vapor deposition materials may be set in two vapor deposition sources to continuously form a laminated film. For example, the first organic compound (carbazole derivative) and the inorganic compound are separately set in two crucibles of the first vapor deposition source, and the substrate is passed over the first vapor deposition source, thereby causing the main substrate to pass through the substrate. A layer comprising the inventive composite is deposited. Next, the substrate is moved, the second organic compound is set in the crucible of the second evaporation source, and the substrate is passed over the second evaporation source to be on the layer containing the composite material of the present invention. A light emitting layer can be deposited.

本実施例では、複合材料を含む層において、有機化合物と無機化合物との混合比の異なる複数の発光素子の素子特性について図52〜54に示す。本実施例において作製した発光素子の素子構成は表1に示した通りである。   In this example, element characteristics of a plurality of light-emitting elements having different mixing ratios of an organic compound and an inorganic compound in a layer containing a composite material are shown in FIGS. The element structure of the light-emitting element manufactured in this example is as shown in Table 1.

始めに、本実施例において作製した発光素子の作製方法について説明する。まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では第1の電極とは陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化ケイ素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により成膜し、2mm×2mmの形状とした。   First, a method for manufacturing the light-emitting element manufactured in this example is described. First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. Using indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, as a material, a film was formed by a sputtering method to form a shape of 2 mm × 2 mm.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法によりPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む複合材料を含む層を50nmの膜厚で形成した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing down, and a composite material including PCzPCN1 and molybdenum oxide is formed by a co-evaporation method. The containing layer was formed with a film thickness of 50 nm.

続いて、正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α―NPDを用い、10nmの膜厚に形成することによって正孔輸送層を形成した。   Subsequently, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transportability. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used, but in this example, α-NPD is used to form the hole transport layer by forming it to a thickness of 10 nm. did.

その後、発光層を形成する。この発光層において正孔と電子が再結合し、発光を得ることができる。本実施例では発光層はホストーゲスト型の発光層とし、ホスト材料としてはAlqをゲスト材料としてはクマリン6を用いた。成膜はAlqとクマリン6が重量比で1:0.01となるように共蒸着法により成膜し、膜厚は40nmとした。 Thereafter, a light emitting layer is formed. In this light emitting layer, holes and electrons are recombined to obtain light emission. In this example, the light emitting layer was a host-guest type light emitting layer, Alq 3 was used as the host material, and Coumarin 6 was used as the guest material. The film was formed by co-evaporation so that Alq 3 and coumarin 6 were in a weight ratio of 1: 0.01, and the film thickness was 40 nm.

発光層を形成したら、続いて電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例ではAlqを用い、膜厚が40nmとなるように蒸着法によって形成した。 After forming the light emitting layer, an electron transport layer is subsequently formed. As the material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used, and the film thickness was 40 nm.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例ではフッ化リチウムを1nm成膜することによって形成した。   Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this embodiment, lithium-fluoride was formed to a thickness of 1 nm.

最後に第2の電極を形成して本実施例の発光素子が作製される。本実施例では第2の電極はAlを蒸着法によって成膜することによって形成した。   Finally, a second electrode is formed to manufacture the light-emitting element of this example. In this embodiment, the second electrode is formed by depositing Al by vapor deposition.

なお、本実施例では複合材料を含む層の有機化合物と無機化合物の混合比が異なる発光素子を6種類(素子5〜素子10)作製し、そのデータを図52〜図54に示す。なお、各々の素子の混合比(PCzPCN1:酸化モリブデン)は重量比で示され、素子5が4:0.5、素子6が4:1、素子7が4:2、素子8が4:3、素子9が4:4、素子10が4:5である。   Note that in this example, six types of light-emitting elements (elements 5 to 10) having different mixing ratios of the organic compound and the inorganic compound in the layer including the composite material were manufactured, and data thereof are shown in FIGS. The mixing ratio of each element (PCzPCN1: molybdenum oxide) is expressed by weight ratio, the element 5 is 4: 0.5, the element 6 is 4: 1, the element 7 is 4: 2, and the element 8 is 4: 3. Element 9 is 4: 4 and Element 10 is 4: 5.

図52には素子5〜素子10の電流効率−輝度特性を示した。これから本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、複合材料を含む層における無機化合物の量が少ないほど電流効率が良好であることがわかった。   FIG. 52 shows current efficiency-luminance characteristics of the elements 5 to 10. From this, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, the smaller the amount of the inorganic compound in the layer containing the composite material, the better the current efficiency.

図53には素子5〜素子10の電流−電圧特性を示した。これから本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、複合材料を含む層における無機化合物の量が、多いほど電流−電圧特性が良好であることがわかった。   FIG. 53 shows current-voltage characteristics of the elements 5 to 10. From this, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, the current-voltage characteristics are better as the amount of the inorganic compound in the layer containing the composite material is larger.

図54には素子5〜素子10の輝度−電圧特性を示した。これより、本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、いずれも良好な輝度−電圧特性を示すことが分かった。   FIG. 54 shows luminance-voltage characteristics of the elements 5 to 10. From this, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, all showed good luminance-voltage characteristics.

また、図67に本実施例で作製した素子5〜素子10のパワー効率−輝度特性を示す。パワー効率が高いほど消費電力が低いことを意味している。図67から本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、複合材料を含む層における無機化合物の量が少ないほどパワー効率が良好であることがわかった。   FIG. 67 shows power efficiency-luminance characteristics of the elements 5 to 10 manufactured in this example. Higher power efficiency means lower power consumption. From FIG. 67, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, the smaller the amount of the inorganic compound in the layer containing the composite material, the better the power efficiency.

本実施例では、一般式(1)で示されるカルバゾール誘導体と、前記カルバゾール誘導体に対して電子受容性を示す無機化合物とを含む層の具体例を例示する。前記カルバゾール誘導体としては、PCzPCN1を用い、前記無機化合物としては酸化モリブデンを用いた。   In this example, a specific example of a layer including a carbazole derivative represented by the general formula (1) and an inorganic compound having an electron accepting property with respect to the carbazole derivative is illustrated. PCzPCN1 was used as the carbazole derivative, and molybdenum oxide was used as the inorganic compound.

まず、ガラス基板を真空蒸着装置内の基板ホルダーに固定する。そして、PCzPCN1と酸化モリブデン(VI)とをそれぞれ別の抵抗加熱式の蒸発源に入れ、減圧下、共蒸着法によりPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCN1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。なお、膜厚は100nmとした。   First, a glass substrate is fixed to a substrate holder in a vacuum deposition apparatus. Then, PCzPCN1 and molybdenum oxide (VI) were put in separate resistance heating evaporation sources, and a layer containing PCzPCN1 and molybdenum oxide was formed by co-evaporation under reduced pressure. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide was 4: 2. The film thickness was 100 nm.

このようにして成膜したPCzPCN1−酸化モリブデン複合膜の吸収スペクトルを測定した結果を、図55に示す。 FIG. 55 shows the result of measuring the absorption spectrum of the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film formed in this manner.

図55からわかるように、PCzPCN1−酸化モリブデン複合膜は、PCzPCN1単独の膜では見られなかった新たな吸収が見られた(図中、破線で囲った部分であり、1120nm付近にピークがある)。これは、PCzPCN1と酸化モリブデンが電子の授受を行っているためであり、酸化モリブデンがPCzPCN1から電子を受け取り、PCzPCN1にホールが発生しているものと考えられる。 As can be seen from FIG. 55, the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film showed a new absorption that was not seen in the PCzPCN1 single film (in the figure, it is a part surrounded by a broken line and has a peak near 1120 nm). . This is because PCzPCN1 and molybdenum oxide exchange electrons, and it is considered that molybdenum oxide receives electrons from PCzPCN1 and holes are generated in PCzPCN1.

したがって、本実施例で成膜したPCzPCN1−酸化モリブデン複合膜は、キャリアが内在的に発生しており、発光素子の駆動電圧を低減できることができる。   Therefore, in the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film formed in this embodiment, carriers are generated internally, and the driving voltage of the light-emitting element can be reduced.

また、図55に示す通り、PCzPCN1−酸化モリブデン複合膜では、可視光領域(400nm〜700nm)には顕著な吸収は見られなかった。   As shown in FIG. 55, in the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film, no significant absorption was observed in the visible light region (400 nm to 700 nm).

次に、実施例15で作製した複合膜の可視光の透過率について図56に示す。   Next, the visible light transmittance of the composite film fabricated in Example 15 is shown in FIG.

図55の縦軸を吸光度から透過率に変換した図を図56に示す。なお、図56では、横軸の波長を可視光領域(400nm〜700nm)に限定した。図56に示す通り、実施例15で作製したPCzPCN1−酸化モリブデン複合膜の可視光領域における透過率は90%程度有している。   FIG. 56 shows a diagram in which the vertical axis in FIG. 55 is converted from absorbance to transmittance. In FIG. 56, the wavelength on the horizontal axis is limited to the visible light region (400 nm to 700 nm). As shown in FIG. 56, the transmittance in the visible light region of the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film produced in Example 15 is about 90%.

また、実施例15で作製したPCzPCN1−酸化モリブデン複合膜の青(450nm)〜赤(650nm)における1μm当たりの吸光度を図72に示す。図72からわかるように、本発明の複合材料の1μm当たりの吸光度はいずれも場合も2(μm)―1以下であり、青(450nm)〜赤(650nm)において吸光度が小さい。よって、本発明の複合材料は青(450nm)、緑(520nm)、赤(650nm)にわたり、高い透光性を有しており、フルカラーディスプレイに好適である。 In addition, FIG. 72 shows the absorbance per 1 μm in blue (450 nm) to red (650 nm) of the PCzPCN1-molybdenum oxide composite film produced in Example 15. As can be seen from FIG. 72, the absorbance per 1 μm of the composite material of the present invention is 2 (μm) −1 or less in all cases, and the absorbance is small from blue (450 nm) to red (650 nm). Therefore, the composite material of the present invention has high translucency over blue (450 nm), green (520 nm), and red (650 nm), and is suitable for a full color display.

以上のことから、本発明の複合材料は、従来の複合材料に比べて可視光の透光性に優れていることがわかった。   From the above, it was found that the composite material of the present invention was superior in visible light transmissivity compared to conventional composite materials.

本実施例では、本発明の複合材料を含む層の電流―電圧特性を測定した。   In this example, the current-voltage characteristics of the layer containing the composite material of the present invention were measured.

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の電極を形成した。なお、電極サイズは2mm×2mmとした。   First, indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO) was formed over a glass substrate by a sputtering method to form a first electrode. The electrode size was 2 mm × 2 mm.

次に、第1の電極が形成された面が下方となるように、第1の電極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た。   Next, the substrate on which the first electrode was formed was fixed to a substrate holder provided in the vacuum evaporation apparatus so that the surface on which the first electrode was formed was downward.

その後真空装置内を排気し、減圧した後、第1の電極上に、PCzPCN1と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、本発明の複合材料からなる層を形成した。膜厚は200nmとした。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。PCzPCN1と酸化モリブデン(VI)との比率は、重量比で4:2となるように調節した。   Thereafter, the inside of the vacuum apparatus was evacuated and decompressed, and then PCzPCN1 and molybdenum oxide (VI) were co-evaporated on the first electrode to form a layer made of the composite material of the present invention. The film thickness was 200 nm. Note that the co-evaporation method is an evaporation method in which evaporation is performed simultaneously from a plurality of evaporation sources in one processing chamber. The ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide (VI) was adjusted to be 4: 2 by weight.

本発明の複合材料を含む層上に、抵抗加熱による蒸着法を用いアルミニウム(Al)を成膜することにより、第2の電極を形成することで、本発明の発光素子を作製した。 A light emitting element of the present invention was manufactured by forming a second electrode by depositing aluminum (Al) on the layer containing the composite material of the present invention by vapor deposition by resistance heating.

電流―電圧特性の測定は、ITSOを陽極、Alを陰極としたときを順方向とし、ITSOを陰極、Alを陽極とした場合を逆方向として、二端子法により行った。 The current-voltage characteristics were measured by the two-terminal method with ITSO as the anode and Al as the cathode as the forward direction, and ITSO as the cathode and Al as the anode as the reverse direction.

室温(25℃)における電流−電圧特性の結果を図57に示す。本実施例で作製した素子では、順方向、逆方向ともに電流が流れ、その電流−電圧特性は原点を中心に対称となっていることがわかる。ITSOとAlと異なる電極を用いているにもかかわらず対称性を有していることから、電極と本発明の複合材料を含む層との界面はショットキー接触ではないと考えられる。 FIG. 57 shows the results of current-voltage characteristics at room temperature (25 ° C.). In the device manufactured in this example, current flows in both the forward and reverse directions, and it can be seen that the current-voltage characteristics are symmetrical about the origin. It is considered that the interface between the electrode and the layer containing the composite material of the present invention is not a Schottky contact because it has symmetry despite using electrodes different from ITSO and Al.

本実施例では、複合材料を含む層を有する発光素子を作製し、素子の発光特性に及ぼす有機化合物と無機化合物の混合比の影響について検討した。その結果を、図58〜60に示す。本実施例において作製した発光素子の素子構成は表2に示した通りである。   In this example, a light-emitting element having a layer containing a composite material was manufactured, and the influence of the mixing ratio of an organic compound and an inorganic compound on the light-emitting characteristics of the element was examined. The results are shown in FIGS. The element structure of the light-emitting element manufactured in this example is as shown in Table 2.

始めに、本実施例において作製した発光素子の作製方法について説明する。まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では第1の電極は陽極として機能する。電極材料として透明導電膜である酸化ケイ素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により成膜した。   First, a method for manufacturing the light-emitting element manufactured in this example is described. First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. A film was formed by a sputtering method using indium tin oxide containing silicon oxide as a transparent conductive film as an electrode material.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法によりPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む複合材料を含む層を120nmの膜厚で形成した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing down, and a composite material including PCzPCN1 and molybdenum oxide is formed by a co-evaporation method. The containing layer was formed with a thickness of 120 nm.

続いて、正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α―NPDを用い、10nmの膜厚に形成することによって正孔輸送層を形成した。   Subsequently, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transportability. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used, but in this example, α-NPD is used to form the hole transport layer by forming it to a thickness of 10 nm. did.

その後、発光層を形成する。この発光層において正孔と電子が再結合し、発光を得ることができる。本実施の形態では発光層はホストーゲスト型の発光層とし、ホスト材料としてはAlqを、ゲスト材料としてはクマリン6を用いた。成膜はAlqとクマリン6が重量比で1:0.01となるように共蒸着法により成膜し、膜厚は40nmとした。 Thereafter, a light emitting layer is formed. In this light emitting layer, holes and electrons are recombined to obtain light emission. In this embodiment mode, the light emitting layer is a host-guest type light emitting layer, Alq 3 is used as the host material, and Coumarin 6 is used as the guest material. The film was formed by co-evaporation so that Alq 3 and coumarin 6 were in a weight ratio of 1: 0.01, and the film thickness was 40 nm.

発光層を形成した後、続いて電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例ではAlqを用い、膜厚が30nmとなるように蒸着法によって形成した。 After forming the light emitting layer, an electron transport layer is subsequently formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used, and the film was formed by vapor deposition so that the film thickness was 30 nm.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例ではフッ化リチウムを1nm成膜することによって形成した。   Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this embodiment, lithium-fluoride was formed to a thickness of 1 nm.

最後に第2の電極を形成して本実施例の発光素子が作製される。本実施例では第2の電極はAlを蒸着法によって200nm成膜することによって形成した。   Finally, a second electrode is formed to manufacture the light-emitting element of this example. In this example, the second electrode was formed by depositing Al with a thickness of 200 nm by vapor deposition.

なお、本実施例では複合材料を含む層の有機化合物と無機化合物の混合比が異なる発光素子を3種類(素子11〜素子13)作製し、そのデータを図58〜図60に示す。なお、各々の素子の混合比(PCzPCN1:酸化モリブデン)は重量比で示され、素子11が4:0.5、素子12が4:1、素子13が4:2である。   Note that in this example, three types of light-emitting elements (elements 11 to 13) having different mixing ratios of the organic compound and the inorganic compound in the layer including the composite material were manufactured, and data thereof are shown in FIGS. Note that the mixing ratio (PCzPCN1: molybdenum oxide) of each element is expressed by a weight ratio, and the element 11 is 4: 0.5, the element 12 is 4: 1, and the element 13 is 4: 2.

図58には素子11〜素子13の電流−電圧特性を示した。図58より、本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、複合材料を含む層における無機化合物の量が多いほど電流−電圧特性が良好であることがわかった。   FIG. 58 shows current-voltage characteristics of the elements 11 to 13. From FIG. 58, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, the current-voltage characteristics are better as the amount of the inorganic compound in the layer containing the composite material is larger.

図59には素子11〜素子13の電流効率−輝度特性を示した。図59より、本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、いずれも良好な電流効率−輝度特性を示すことが分かった。   FIG. 59 shows current efficiency-luminance characteristics of the elements 11 to 13. From FIG. 59, it can be seen that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, good current efficiency-luminance characteristics are exhibited.

図60には素子11〜素子13の輝度−電圧特性を示した。図60より、本実施例で作製した発光素子における複合材料の混合割合範囲においては、複合材料を含む層における無機化合物の量が、多いほど輝度−電圧特性が良好であることがわかった。   FIG. 60 shows luminance-voltage characteristics of the elements 11 to 13. From FIG. 60, it was found that in the mixing ratio range of the composite material in the light-emitting element manufactured in this example, the luminance-voltage characteristics are better as the amount of the inorganic compound in the layer including the composite material is larger.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An anode was formed by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により120nmの膜厚でPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCN1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:2となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing down, and PCzPCN1 and molybdenum oxide are deposited with a film thickness of 120 nm by a co-evaporation method. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCN1 to molybdenum oxide was 4: 2.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により37.5nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and a 37.5 nm film is formed by co-evaporation so that coumarin 6 is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed with thickness.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、37.5nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and formed by a vapor deposition method with a film thickness of 37.5 nm.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例ではフッ化リチウムを1nm成膜することによって形成した。   Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this embodiment, lithium-fluoride was formed to a thickness of 1 nm.

最後に第2の電極を形成して本実施例の発光素子が作製される。本実施例では第2の電極はAlを蒸着法によって200nm成膜することによって形成した。本実施例で作製した発光素子を素子14とする。   Finally, a second electrode is formed to manufacture the light-emitting element of this example. In this example, the second electrode was formed by depositing Al with a thickness of 200 nm by vapor deposition. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as an element 14.

本実施例で作製した素子14の電流―電圧特性を図61に、電流効率―輝度特性を図62に、輝度―電圧特性を図63に示す。   61 shows current-voltage characteristics, current efficiency-luminance characteristics are shown in FIG. 62, and luminance-voltage characteristics are shown in FIG. 63.

図61〜図63に示すように、本実施例で作製した素子14は電流―電圧特性、電流効率―輝度特性、輝度―電圧特性、いずれも優れていることがわかる。これは、本発明の複合材料を含む層が可視領域に大きな吸収ピークを持たないことに一部起因する。また、本発明の複合材料を含む層は導電性が高いため、良好な電流―電圧特性を示す。   As shown in FIGS. 61 to 63, it can be seen that the element 14 manufactured in this example is excellent in current-voltage characteristics, current efficiency-luminance characteristics, and luminance-voltage characteristics. This is partly due to the fact that the layer containing the composite material of the present invention does not have a large absorption peak in the visible region. In addition, since the layer including the composite material of the present invention has high conductivity, it exhibits good current-voltage characteristics.

つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、一定輝度の発光を得るための駆動電圧を低減できることがわかる。具体的には、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子14では5.8Vであり、このときの電流密度は8.5mA/cmであった。つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、低電圧駆動、低電流駆動が可能となったことがわかる。 That is, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, a driving voltage for obtaining light emission with constant luminance can be reduced. Specifically, the voltage necessary for emitting light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.8 V in the element 14, and the current density at this time was 8.5 mA / cm 2 . That is, it can be seen that low voltage driving and low current driving are possible by using the composite material of the present invention for a light emitting element.

また、本実施例で作製した素子14のパワー効率−輝度特性を図64に示す。パワー効率が高いほど消費電力が低いことを意味しており、図64から本発明の発光素子は良好なパワー効率を示すことがわかる。   In addition, FIG. 64 shows power efficiency-luminance characteristics of the element 14 manufactured in this example. Higher power efficiency means lower power consumption, and FIG. 64 shows that the light-emitting element of the present invention shows good power efficiency.

本実施例で作製した素子14の規格化輝度の経時変化を図65に示す。測定は、初期輝度を3000cd/mに設定し、室温において定電流条件下で通電し、輝度の時間変化および電圧の時間変化をモニターすることで行った。 FIG. 65 shows the change over time of the normalized luminance of the element 14 produced in this example. The measurement was performed by setting the initial luminance to 3000 cd / m 2 , energizing under constant current conditions at room temperature, and monitoring the temporal change in luminance and the temporal change in voltage.

図65より、本実施例で作製した発光素子は、経時変化による輝度の低下が少ないことがわかる。よって、本発明の複合材料を用いた発光素子は長寿命で、信頼性が高いことがわかる。   FIG. 65 shows that the light-emitting element manufactured in this example has little decrease in luminance due to change over time. Therefore, it can be seen that a light-emitting element using the composite material of the present invention has a long lifetime and high reliability.

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。電極材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film, was used as an electrode material, and an anode was formed by a sputtering method.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法によりPCzPCN1と酸化モリブデンとを含む複合材料を含む層を120nmの膜厚で形成した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing down, and a composite material including PCzPCN1 and molybdenum oxide is formed by a co-evaporation method. The containing layer was formed with a thickness of 120 nm.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、クマリン6が1重量%の割合でAlq中に含まれるように、共蒸着法により37.5nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 as a host material and coumarin 6 as a guest material are used, and a 37.5 nm film is formed by co-evaporation so that coumarin 6 is contained in Alq 3 at a ratio of 1% by weight. Formed with thickness.

次に、電子輸送層を形成する。電子輸送層を形成する材料としては、種々の電子輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、Alqを用い、37.5nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. As a material for forming the electron transport layer, various electron transport materials can be used. In this example, Alq 3 was used and formed by a vapor deposition method with a film thickness of 37.5 nm.

次に、電子注入層を形成する。電子注入層には種々の電子注入性材料を用いることができるが、本実施例ではフッ化リチウムを1nm成膜することによって形成した。   Next, an electron injection layer is formed. Various electron-injecting materials can be used for the electron-injecting layer. In this embodiment, lithium-fluoride was formed to a thickness of 1 nm.

このようにして、本発明の複合材料を含む層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層を積層して形成される発光物質を含む層を形成した後、第2の電極をスパッタリング法または蒸着法により形成する。本実施例では、第2の電極は陰極として機能する。本実施例では、Alを蒸着法により200nmの膜厚で形成した。   In this manner, after forming a layer containing a light emitting substance formed by stacking the layer containing the composite material of the present invention, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer, the second layer is formed. The electrode is formed by sputtering or vapor deposition. In this embodiment, the second electrode functions as a cathode. In this embodiment, Al is formed with a film thickness of 200 nm by a vapor deposition method.

なお本実施例では、複合材料を含む層の有機化合物と無機化合物の混合比が異なる発光素子を2種類(素子15〜素子16)作製し、そのデータを示す。なお、各々の素子の混合比(PCzPCN1:酸化モリブデン)は重量比で示され、素子15が4:1、素子16が4:2である。   Note that in this example, two types of light-emitting elements (elements 15 to 16) having different mixing ratios of the organic compound and the inorganic compound in the layer including the composite material are manufactured and data thereof are shown. Note that the mixing ratio (PCzPCN1: molybdenum oxide) of each element is shown by weight ratio, and the element 15 is 4: 1 and the element 16 is 4: 2.

本実施例で作製した素子15および素子16の規格化輝度時間変化を図66に示す。測定方法は、初期輝度を3000cd/mに設定し60℃において、定電流条件下で通電し、輝度の時間変化および電圧の時間変化を測定することによって行った。 FIG. 66 shows changes in normalized luminance time of the element 15 and the element 16 manufactured in this example. The measurement method was performed by setting the initial luminance to 3000 cd / m 2 , energizing at 60 ° C. under constant current conditions, and measuring the temporal change in luminance and the temporal change in voltage.

図66より、本実施例で作製した発光素子は、経時変化による輝度の低下が少ないことがわかる。特に、酸化モリブデンの濃度が低い素子15は経時変化による輝度の低下がより少ない。よって、本発明の複合材料を用いた発光素子は長寿命で、信頼性が高いことがわかる。   FIG. 66 shows that the light-emitting element manufactured in this example shows little decrease in luminance due to change over time. In particular, the element 15 having a low concentration of molybdenum oxide is less susceptible to a decrease in luminance due to changes with time. Therefore, it can be seen that a light-emitting element using the composite material of the present invention has a long lifetime and high reliability.

本実施例では、本発明の複合材料を含む層の電子状態について測定を行った。   In this example, the electronic state of the layer containing the composite material of the present invention was measured.

石英基板状に、共蒸着法により、200nmの膜厚となるよう、PCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、PCzPCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で1:0.5となるように共蒸着した。このPCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層のESR(Electron Spin Resonance:電子スピン共鳴)測定を行った。その結果を図68に示す。ESR測定とは、不対電子を有する試料に強い磁場をかけて、不対電子のエネルギー準位がゼーマン分裂を起こし、その準位間のエネルギー差であるマイクロ波の共鳴吸収遷移を利用した測定方法である。このESR測定では、吸収が起きるときの周波数、および磁場の強さを測定することで、不対電子の有無、スピン状態がわかる。さらに、吸収強度から、電子スピンの濃度を求めることもできる。測定は、電子スピン共鳴分析装置、JES−TE200(日本電子製)を使用し、共振周波数9.3GHz、変調周波数100kHz、変調幅0.63mT、増幅度50、時定数0.1sec、マイクロ波入力1mW、掃引時間4min、測定温度は室温、の条件で行った。なお、磁場校正用試料として、酸化マグネシウムに担持されたマンガンを用いた。また、比較例として、PCzPCA1単膜(膜厚200nm)、酸化モリブデン単膜(膜厚200nm)についてもESR測定を行った。PCzPCA1単膜のESR測定結果を図69に、酸化モリブデン単膜のESR測定結果を図70に示す。   A layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide was formed on the quartz substrate by a co-evaporation method so as to have a thickness of 200 nm. At this time, co-evaporation was performed so that the weight ratio of PCzPCA1 to molybdenum oxide was 1: 0.5. ESR (Electron Spin Resonance) measurement of the layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide was performed. The results are shown in FIG. ESR measurement is a measurement using a resonance absorption transition of microwaves, which is a Zeeman splitting of the energy level of the unpaired electron by applying a strong magnetic field to a sample having unpaired electrons, and the energy difference between the levels. Is the method. In this ESR measurement, the presence / absence of unpaired electrons and the spin state can be determined by measuring the frequency at which absorption occurs and the strength of the magnetic field. Further, the electron spin concentration can be obtained from the absorption intensity. The measurement uses an electron spin resonance analyzer, JES-TE200 (manufactured by JEOL Ltd.), resonance frequency 9.3 GHz, modulation frequency 100 kHz, modulation width 0.63 mT, amplification factor 50, time constant 0.1 sec, microwave input The measurement was performed under the conditions of 1 mW, sweep time 4 min, and measurement temperature at room temperature. Note that manganese supported on magnesium oxide was used as a magnetic field calibration sample. As a comparative example, ESR measurement was also performed on a PCzPCA1 single film (thickness 200 nm) and a molybdenum oxide single film (thickness 200 nm). FIG. 69 shows the ESR measurement result of the PCzPCA1 single film, and FIG. 70 shows the ESR measurement result of the molybdenum oxide single film.

図68〜図70より、PCzPCA1単膜および酸化モリブデン単膜ではESRシグナルが検出されなかったが、PCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層ではESRシグナルが検出された。このことから、PCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層は、不対電子を有しており、不対電子を有していないPCzPCA1単膜および酸化モリブデン単膜とは異なる電子状態にあるということがわかった。なお、図68より、PCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層のg値は2.0024と求まり、自由電子のg値である2.0023と非常に近い値であることがわかった。一方、線幅は0.67mTと狭く、スピン濃度は3.4×1020スピン/cmであることがわかった。 68 to 70, no ESR signal was detected in the PCzPCA1 single film and the molybdenum oxide single film, but an ESR signal was detected in the layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide. This indicates that the layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide has unpaired electrons and is in an electronic state different from that of the PCzPCA1 single film and the molybdenum oxide single film not having unpaired electrons. It was. Note that FIG. 68 shows that the g value of the layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide is 2.0024, which is very close to the free electron g value of 2.0023. On the other hand, the line width was as narrow as 0.67 mT, and the spin concentration was found to be 3.4 × 10 20 spins / cm 3 .

本実施例では、実施例1に示した合成方法とは異なる合成方法により、構造式(12)で示される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)の合成する方法について説明する。合成スキームを(D−1)に示す。   In this example, 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino]-represented by the structural formula (12) was synthesized by a synthesis method different from the synthesis method shown in Example 1. A method for synthesizing 9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCA1) will be described. The synthesis scheme is shown in (D-1).

3−ヨード−9−フェニルカルバゾール1.60mg(4.33mmol)、ヨウ化銅(I)19.0mg(0.1mmol)、tert−ブトキシカリウム1.10g(10mmol)、トリ−n−ブチルホスフィン(0.2mol/L脱水ヘキサン溶液)1.0mLを200mL三口フラスコへ入れフラスコ内の雰囲気を窒素置換し、キシレン10mL、アニリン0.2mL(2.1mmol,195.6mg)を加えて135℃で6時間還流した。反応溶液を室温にさましてから、フロリジール、セライトを通してトルエン100mLを加えて濾過を行った。得られたろ液を水で2回洗浄後、水層をトルエンで2回抽出し、抽出溶液を有機層と合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶液を自然濾過し、ろ液を濃縮して得られた化合物を、シリカゲルクロマトグラフィー(トルエン、ヘキサン混合溶液)にかけて目的物を得た。淡黄色固体を140mg、収率21%で得た。   3-iodo-9-phenylcarbazole 1.60 mg (4.33 mmol), copper (I) iodide 19.0 mg (0.1 mmol), tert-butoxypotassium 1.10 g (10 mmol), tri-n-butylphosphine ( 0.2 mol / L dehydrated hexane solution) 1.0 mL was put into a 200 mL three-necked flask, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. 10 mL of xylene and 0.2 mL (2.1 mmol, 195.6 mg) of aniline were added, and 6 ° C was added at 135 ° C. Reflux for hours. After the reaction solution was cooled to room temperature, 100 mL of toluene was added through Florisil and Celite, followed by filtration. The obtained filtrate was washed twice with water, the aqueous layer was extracted twice with toluene, the extracted solution was combined with the organic layer, washed with saturated brine, and dried over magnesium sulfate. The solution was naturally filtered, and the compound obtained by concentrating the filtrate was subjected to silica gel chromatography (a mixed solution of toluene and hexane) to obtain the desired product. 140 mg of a pale yellow solid was obtained in a yield of 21%.

本実施例で示す合成方法を用いることにより、一段階の反応で本発明のカルバゾール誘導体を得ることができる。   By using the synthesis method shown in this example, the carbazole derivative of the present invention can be obtained by a one-step reaction.

本実施例では、実施例3に示した合成方法とは異なる合成方法により、構造式(17)で示される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)の合成する方法について説明する。合成スキームを(D−2)に示す。   In this example, 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) represented by the structural formula (17) was synthesized by a synthesis method different from the synthesis method shown in Example 3. ) A method for synthesizing amino] -9-phenylcarbazole (abbreviation: PCzPCN1) will be described. The synthesis scheme is shown in (D-2).

3−ヨード−9−フェニルカルバゾール3.69g(0.01mol)、1−ナフチルアミン716mg(5mmol)、ヨウ化銅385mg(2mmol)、炭酸カリウム2.74g(0.02mol)、18−クラウン−6−エーテル771mg(0.02mol)、を200mL三口フラスコへ入れフラスコ内の雰囲気を窒素置換し、DMPU8mLを加えて170℃で24時間攪拌した。反応溶液を室温にさましてから、水で2回洗浄後、水層をトルエンで2回抽出し、この抽出溶液を先に洗浄した有機層と合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶液を自然濾過し、ろ液を濃縮して得られた化合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=7:3)により精製したところ目的物の淡黄色固体を1.52g、収率48%で得た。   3-Iodo-9-phenylcarbazole 3.69 g (0.01 mol), 1-naphthylamine 716 mg (5 mmol), copper iodide 385 mg (2 mmol), potassium carbonate 2.74 g (0.02 mol), 18-crown-6 771 mg (0.02 mol) of ether was placed in a 200 mL three-neck flask, the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen, 8 mL of DMPU was added, and the mixture was stirred at 170 ° C. for 24 hours. The reaction solution is cooled to room temperature, washed twice with water, and then the aqueous layer is extracted twice with toluene. The extracted solution is washed with the previously washed organic layer, washed with saturated brine, and dried over magnesium sulfate. did. The solution was naturally filtered, and the resulting compound was purified by silica gel column chromatography (hexane: toluene = 7: 3). As a result, 1.52 g of the target pale yellow solid was obtained in a yield of 48%. Obtained.

本実施例で示す合成方法を用いることにより、一段階の反応で本発明のカルバゾール誘導体を得ることができる。   By using the synthesis method shown in this example, the carbazole derivative of the present invention can be obtained by a one-step reaction.

本発明のカルバゾール誘導体の一例として、構造式(70)で示される3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称:BCzBCA1)の合成方法について説明する。   As an example of the carbazole derivative of the present invention, 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) represented by the structural formula (70) A method for synthesizing carbazole (abbreviation: BCzBCA1) will be described.

[ステップ1]
まず、9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの合成方法について説明する。9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの合成スキームを(B−1)に示す。
[Step 1]
First, a method for synthesizing 9- (4-biphenylyl) carbazole will be described. A synthesis scheme of 9- (4-biphenylyl) carbazole is shown in (B-1).

三口フラスコに4−ブロモビフェニルを12g(50mmol)、カルバゾールを8.4g(50mmol)、酢酸パラジウム230mg(1mmol)、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンを1.8g(3.0mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシドを13g(180mmol)を加えフラスコ内の雰囲気を窒素置換した後、脱水キシレンを80mL加え脱気を行った。これを窒素雰囲気下にて120℃、7.5時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約600mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して2回濾過した。得られたろ液を濃縮し、ヘキサンを加えて再結晶を行った。これを濾過し、この濾物を回収、乾燥し、クリーム色粉末の9−(4−ビフェニリル)カルバゾールを14g、収率87%で得た。   In a three-necked flask, 12 g (50 mmol) of 4-bromobiphenyl, 8.4 g (50 mmol) of carbazole, 230 mg (1 mmol) of palladium acetate, 1.8 g (3.0 mmol) of 1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene, After adding 13 g (180 mmol) of sodium-tert-butoxide and replacing the atmosphere in the flask with nitrogen, 80 mL of dehydrated xylene was added for deaeration. This was heated and stirred under a nitrogen atmosphere at 120 ° C. for 7.5 hours. After completion of the reaction, about 600 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered twice through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated and recrystallized by adding hexane. This was filtered, and the residue was collected and dried to obtain 14 g of cream powder 9- (4-biphenylyl) carbazole in a yield of 87%.

[ステップ2]
次に、3−ブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの合成方法について説明する。3−ブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの合成スキームを(B−2)に示す。
[Step 2]
Next, a method for synthesizing 3-bromo-9- (4-biphenylyl) carbazole will be described. A synthesis scheme of 3-bromo-9- (4-biphenylyl) carbazole is shown in (B-2).

9−(4−ビフェニリル)カルバゾール3.1g(10mmol)をクロロホルム100mLに溶かし、ここにN−ブロモこはく酸イミド1.8g(10mmol)をゆっくり加えた。これを一晩(約24時間)撹拌した後、水で洗浄した。これに硫酸マグネシウムを加え水分を除き、濾過して濾液を得た。これを濃縮して回収、乾燥させた。ベージュ色粉末の3−ブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールを3.7g、収率95%で得た。   9- (4-biphenylyl) carbazole (3.1 g, 10 mmol) was dissolved in chloroform (100 mL), and N-bromosuccinimide (1.8 g, 10 mmol) was slowly added thereto. This was stirred overnight (about 24 hours) and then washed with water. Magnesium sulfate was added to this to remove moisture, and filtration was performed to obtain a filtrate. This was concentrated, recovered and dried. A beige powder of 3-bromo-9- (4-biphenylyl) carbazole (3.7 g) was obtained in a yield of 95%.

[ステップ3]
次に、9−(4−ビフェニリル)−3−ヨード−カルバゾールの合成方法について説明する。9−(4−ビフェニリル)−3−ヨード−カルバゾールの合成スキームを(B−3)に示す。
[Step 3]
Next, a method for synthesizing 9- (4-biphenylyl) -3-iodo-carbazole will be described. A synthesis scheme of 9- (4-biphenylyl) -3-iodo-carbazole is shown in (B-3).

9−(4−ビフェニリル)カルバゾール3.2g(10mmol)を氷酢酸200mL、トルエン200mL、酢酸エチル50mLの混合液に溶かし、ここにN−ヨードこはく酸イミド2.3g(10mmol)をゆっくり加えた。これを一晩(約24時間)撹拌した後、水、チオ硫酸ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。これに硫酸マグネシウムを加え水分を除き、濾過して濾液を得た。これを濃縮してアセトン、ヘキサンを加え超音波をかけて再結晶を行った。これを濾過し、濾物を回収、乾燥させた。ベージュ色粉末の9−(4−ビフェニリル)−3−ヨード−カルバゾールを4.4g、収率98%で得た。   9- (4-biphenylyl) carbazole (3.2 g, 10 mmol) was dissolved in a mixture of glacial acetic acid (200 mL), toluene (200 mL), and ethyl acetate (50 mL), and N-iodosuccinimide (2.3 g, 10 mmol) was slowly added thereto. This was stirred overnight (about 24 hours), and then washed with water, an aqueous sodium thiosulfate solution, and saturated brine. Magnesium sulfate was added to this to remove moisture, and filtration was performed to obtain a filtrate. This was concentrated, acetone and hexane were added, and ultrasonic waves were applied for recrystallization. This was filtered, and the filtrate was collected and dried. 4.4 g of 9- (4-biphenylyl) -3-iodo-carbazole as a beige powder was obtained in a yield of 98%.

[ステップ4]
次に、9−[(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミン(略称:BCA)の合成方法について説明する。BCAの合成スキームを(B−4)に示す。
[Step 4]
Next, a method for synthesizing 9-[(4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamine (abbreviation: BCA) will be described. A synthesis scheme of BCA is shown in (B-4).

三口フラスコに、3−ブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールを3.7g(9.2mmol)、酢酸パラジウム63mg(0.3mmol)、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセンを330mg(0.6mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシドを1.5g(15mmol)を加え、フラスコ内の雰囲気を窒素置換した後、脱水キシレンを20mLを加え脱気した後、アニリンを9.3g(10mmol)加えた。これを窒素雰囲気下にて130℃、4時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約300mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、ヘキサンを加えて超音波にかけ析出させた。これを濾過し、このろ物を乾燥し、クリーム色粉末の9−[(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミン(BCA)を3.5g、収率93%で得た。   In a three-necked flask, 3.7 g (9.2 mmol) of 3-bromo-9- (4-biphenylyl) carbazole, 63 mg (0.3 mmol) of palladium acetate, 330 mg of 1,1-bis (diphenylphosphino) ferrocene 1.6 mmol), 1.5 g (15 mmol) of sodium-tert-butoxide was added, the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen, 20 mL of dehydrated xylene was added and deaerated, and then 9.3 g (10 mmol) of aniline was added. . This was heated and stirred at 130 ° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 300 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated, hexane was added, and the mixture was ultrasonically precipitated. This was filtered, and the residue was dried to obtain 3.5 g of a cream powder 9-[(4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamine (BCA) in a yield of 93%. .

[ステップ5]
次に、3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称:BCzBCA1)の合成方法について説明する。BCzBCA1の合成スキームを(B−5)に示す。
[Step 5]
Next, a method for synthesizing 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole (abbreviation: BCzBCA1) will be described. A synthesis scheme of BCzBCA1 is shown in (B-5).

三口フラスコに、9−(4−ビフェニリル)−3−ヨード−カルバゾールを3.5g(7.9mmol)、9−[(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミンを3.3g(8.0mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を230mg(0.4mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド1.2g(12mmol)を加えフラスコ内の雰囲気を窒素置換した後、ここに脱水キシレン30mLを加え脱気を行った。ここに、トリ−tert−ブチルホスフィン10wt%ヘキサン溶液1.4mL(1.2mmol)を加え、窒素雰囲気下にて110℃、3時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約500mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:1)にて目的物を得た。これを濃縮し、ヘキサンを加えて超音波をかけて析出させた。クリーム色粉末の3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称:BCzBCA1)を1.1g、収率19%で得た。H−NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=6.86(t、J=7.2、1H)、6.94(d、J=7.8、2H)、7.18−7.24(m、4H)、7.30(dd、J=8.9、1.8、2H)、7.41−7.54(m、12H)、7.70(d、J=8.4、4H)、7.77(d、J=7.2、4H)、7.94(d、J=8.4、4H)、8.06(d、J=2.1、2H)、8.12(d、J=7.8、2H)。また、H−NMRのチャートを図73に示す。また、図73(A)における6.0〜9.0ppmの部分を拡大したものを図73(B)に示す。また、13C−NMRのデータを以下に示す。(75.5MHz、DMSO−d):δ=109.6、110.7、117.4、119.4、119.7、119.8、120.5、120.5、122.4、123.7、125.0、126.2、126.5、126.8、127.5、128.1、128.8、136.0、136.9、139.1、139.1、140.6、140.8、149.3。また、13C−NMRのチャートを図74に示す。また、図74(A)における6.0〜9.0ppmの部分を拡大したものを図74(B)に示す。 In a three-necked flask, 3.5 g (7.9 mmol) of 9- (4-biphenylyl) -3-iodo-carbazole and 3.3 g of 9-[(4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamine (8.0 mmol), 230 mg (0.4 mmol) of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) and 1.2 g (12 mmol) of sodium-tert-butoxide were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen, followed by dehydration. Deaeration was performed by adding 30 mL of xylene. To this was added 1.4 mL (1.2 mmol) of a 10 wt% hexane solution of tri-tert-butylphosphine, and the mixture was heated and stirred at 110 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 500 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated and the target product was obtained by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 1: 1). This was concentrated, hexane was added, and ultrasonic waves were applied for precipitation. 1.1 g of cream powder 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole (abbreviation: BCzBCA1), yield Obtained at 19%. The 1 H-NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 6.86 (t, J = 7.2, 1H), 6.94 (d, J = 7.8, 2H), 7.18-7. 24 (m, 4H), 7.30 (dd, J = 8.9, 1.8, 2H), 7.41-7.54 (m, 12H), 7.70 (d, J = 8.4 4H), 7.77 (d, J = 7.2, 4H), 7.94 (d, J = 8.4, 4H), 8.06 (d, J = 2.1, 2H), 8 .12 (d, J = 7.8, 2H). A chart of 1 H-NMR is shown in FIG. FIG. 73B shows an enlarged view of the 6.0 to 9.0 ppm portion in FIG. The 13 C-NMR data is shown below. (75.5 MHz, DMSO-d): δ = 109.6, 110.7, 117.4, 119.4, 119.7, 119.8, 120.5, 120.5, 122.4, 123. 7, 125.0, 126.2, 126.5, 126.8, 127.5, 128.1, 128.8, 136.0, 136.9, 139.1, 139.1, 140.6, 140.8, 149.3. A 13 C-NMR chart is shown in FIG. 74. FIG. 74B shows an enlarged view of the 6.0-9.0 ppm portion in FIG.

得られたBCzBCA1の熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−Differential Thermal Analysis)を実施例1〜実施例3と同様に行った。測定には示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子工業株式会社製,TG/DTA 320型)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で熱物性を評価した。その結果、重量と温度の関係(熱重量測定)から、常圧下で、測定開始時における重量に対し95%以下の重量になる温度は、425℃であった。   Thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA) of the obtained BCzBCA1 was performed in the same manner as in Examples 1 to 3. For the measurement, a thermophysical property was evaluated at a temperature increase rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere using a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device (Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., TG / DTA 320 type). As a result, from the relationship between weight and temperature (thermogravimetry), the temperature at which the weight was 95% or less with respect to the weight at the start of measurement under normal pressure was 425 ° C.

また、示差走査熱量測定装置(DSC)(パーキンエルマー社製、PyRis1)を用いて、ガラス転移点(Tg)を測定した。まず、試料を40℃/minで−10℃から400℃まで加熱した後、40℃/minで−10℃まで冷却した。その後10℃/minで400℃まで昇温することにより、図75のDSCチャートを得た。このチャートから、BCzBCA1のガラス転移点(Tg)は137℃であることがわかった。このことから、BCzBCA1は高いガラス転移点を有することがわかった。なお、本測定においては、融点を示す吸熱ピークは観測されなかった。 Moreover, the glass transition point (Tg) was measured using the differential scanning calorimetry apparatus (DSC) (the Perkin-Elmer company make, PyRis1). First, the sample was heated from −10 ° C. to 400 ° C. at 40 ° C./min, and then cooled to −10 ° C. at 40 ° C./min. Thereafter, the DSC chart of FIG. 75 was obtained by raising the temperature to 400 ° C. at 10 ° C./min. From this chart, it was found that the glass transition point (Tg) of BCzBCA1 was 137 ° C. From this, it was found that BCzBCA1 has a high glass transition point. In this measurement, no endothermic peak indicating the melting point was observed.

また、BCzBCA1のトルエン溶液の吸収スペクトルを図76に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れてサンプルを作製し、石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図76に示した。図76において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長はBCzBCA1のトルエン溶液の場合では395nmであった。また、BCzBCA1のトルエン溶液の発光スペクトルを図77に示す。図77において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はBCzBCA1のトルエン溶液の場合では434nm(励起波長323nm)であった。   Further, FIG. 76 shows an absorption spectrum of a toluene solution of BCzBCA1. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The solution was put in a quartz cell to prepare a sample, and the absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz is shown in FIG. In FIG. 76, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). In the case of a toluene solution of BCzBCA1, the maximum absorption wavelength was 395 nm. An emission spectrum of a toluene solution of BCzBCA1 is shown in FIG. In FIG. 77, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). In the case of a toluene solution of BCzBCA1, the maximum emission wavelength was 434 nm (excitation wavelength: 323 nm).

また、BCzBCA1の薄膜の吸収スペクトルを図78に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製し、それぞれ石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図78に示した。図78において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長は、BCzBCA1の薄膜の場合では318nmであった。また、BCzBCA1の薄膜の発光スペクトルを図79に示す。図79において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長は、BCzBCA1の薄膜の場合で445nm(励起波長318nm)であった。   In addition, FIG. 78 shows an absorption spectrum of a thin film of BCzBCA1. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The thin film was deposited on a quartz substrate to prepare a sample, and the absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz is shown in FIG. In FIG. 78, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). The maximum absorption wavelength was 318 nm in the case of the BCzBCA1 thin film. In addition, FIG. 79 shows an emission spectrum of the thin film of BCzBCA1. In FIG. 79, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). The maximum emission wavelength was 445 nm (excitation wavelength: 318 nm) in the case of a thin film of BCzBCA1.

また、BCzBCA1の薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、光電子分光装置(理研計器社製、AC−2)を用いて測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図78における薄膜の吸収端をエネルギーギャップとし、HOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、HOMO準位とLUMO準位はそれぞれ−5.14eVと−2.04eVであった。   Further, the HOMO level and the LUMO level in the thin film state of BCzBCA1 were measured. The value of the HOMO level was obtained by converting the ionization potential value measured using a photoelectron spectrometer (AC-2, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) into a negative value. The LUMO level value was obtained by using the absorption edge of the thin film in FIG. 78 as an energy gap and adding it to the HOMO level value. As a result, the HOMO level and the LUMO level were −5.14 eV and −2.04 eV, respectively.

本発明のカルバゾール誘導体の一例として、構造式(71)で示される3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称:BCzPCN2)の合成方法について説明する。   As an example of the carbazole derivative of the present invention, 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4 represented by the structural formula (71) A method for synthesizing -biphenylyl) carbazole (abbreviation: BCzPCN2) will be described.

[ステップ1]
まず、9−(4−ビフェニリル)−3,6−ジブロモ−カルバゾールの合成方法について説明する。9−(4−ビフェニリル)−3,6−ジブロモ−カルバゾールの合成スキームを(C−1)に示す。
[Step 1]
First, a method for synthesizing 9- (4-biphenylyl) -3,6-dibromo-carbazole will be described. A synthesis scheme of 9- (4-biphenylyl) -3,6-dibromo-carbazole is shown in (C-1).

9−(4−ビフェニリル)カルバゾール9.6g(30mmol)をトルエン250mLと酢酸エチル250mL、氷酢酸50mLの混合液に溶かし、ここにN−ブロモこはく酸イミド13g(75mmol)をゆっくり加えた。これを5日間(約100時間)撹拌した後、水、チオ硫酸ナトリウム水溶液で洗浄し、水酸化ナトリウム水溶液で中和し、再び水で洗浄した。これに硫酸マグネシウムを加え水分を除き、濾過して濾液を得た。これを濃縮して回収、乾燥させた。ベージュ色粉末の9−(4−ビフェニリル)−3,6−ジブロモ−カルバゾールを15g、収率100%で得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、CDCl−d):δ=7.29(d、J=8.7、2H)、7.40(t、J=7.5、1H)、7.47−7.56(m、6H)、7.67(d、J=7.5、2H)、7.81(d、J=8.4、2H)、8.20(d、J=2.1、2H)。また、H−NMRのチャートを図80に示す。また、図80(A)における6.0〜9.0ppmの部分を拡大したものを図80(B)に示す。また、13C−NMRのデータを以下に示す。13C−NMR(75.5MHz、CDCl−d):δ=111.6、113.3、123.3、123.3、124.2、127.2、127.3、127.9、128.8、129.0、129.5、136.1、140.1、141.3。また、13C−NMRのチャートを図81に示す。また、図81(A)における100〜150ppmの部分を拡大したものを図81(B)に示す。 9.6 g (30 mmol) of 9- (4-biphenylyl) carbazole was dissolved in a mixed solution of 250 mL of toluene, 250 mL of ethyl acetate, and 50 mL of glacial acetic acid, and 13 g (75 mmol) of N-bromosuccinimide was slowly added thereto. This was stirred for 5 days (about 100 hours), then washed with water and an aqueous sodium thiosulfate solution, neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution, and washed again with water. Magnesium sulfate was added to this to remove moisture, and filtration was performed to obtain a filtrate. This was concentrated, recovered and dried. 15 g of 9- (4-biphenylyl) -3,6-dibromo-carbazole as a beige powder was obtained in a yield of 100%. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 -d): δ = 7.29 (d, J = 8.7, 2H), 7.40 (t, J = 7.5, 1H), 7.47-7 .56 (m, 6H), 7.67 (d, J = 7.5, 2H), 7.81 (d, J = 8.4, 2H), 8.20 (d, J = 2.1, 2H). A 1 H-NMR chart is shown in FIG. FIG. 80B shows an enlarged view of the 6.0 to 9.0 ppm portion in FIG. The 13 C-NMR data is shown below. 13 C-NMR (75.5 MHz, CDCl 3 -d): δ = 11.6, 113.3, 123.3, 123.3, 124.2, 127.2, 127.3, 127.9, 128 .8, 129.0, 129.5, 136.1, 140.1, 141.3. FIG. 81 shows a 13 C-NMR chart. FIG. 81B shows an enlarged view of the portion of 100 to 150 ppm in FIG.

[ステップ2]
次に、3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称BCzPCN2)の合成方法について説明する。BCzPCN2の合成スキームを(C−2)に示す。
[Step 2]
Next, a method for synthesizing 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole (abbreviation BCzPCN2) will be described. . A synthesis scheme of BCzPCN2 is shown in (C-2).

三口フラスコに、9−(4−ビフェニリル)−3,6−ジブロモ−カルバゾールを2.4g(5.0mmol)、PCNを3.8g(10mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を580mg(1.0mmol)、トリ−tert−ブチルホスフィン10wt%ヘキサン溶液6.0mL(3mmol)およびナトリウム−tert−ブトキシド3.0g(30mmol)を加えフラスコ内の雰囲気を窒素置換した後、ここに脱水キシレン10mLを加え脱気を行った。これを窒素雰囲気下にて130℃、12時間加熱撹拌した。反応終了後、この懸濁液に温めたトルエン約550mLを加え、これをフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過した。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=2:1)にて目的物を得た。これを濃縮し、ヘキサンを加えて超音波をかけて析出させた。レモン色粉末の3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾール(略称:BCzPCN2)を2.7g、収率51%で得た。NMRのデータを以下に示す。H−NMR(300MHz、DMSO−d):δ=6.88−7.67(m、45H)、7.76−7.79(d、J=7.8、4H)、7.84−7.86(d、J=7.8、2H)、7.97−7.99(d、J=7.8、2H)。また、H−NMRのチャートを図82に示す。また、図82(A)における6.0〜9.0ppmの部分を拡大したものを図82(B)に示す。また、13C−NMRのデータを以下に示す。13C−NMR(75.5MHz、DMSO−d):δ=109.3、110.1、110.5、113.3、113.3、114.5、114.6、119.4、120.2、122.0、122.2、123.1、123.2、123.3、124.0、124.7、125.2、125.6、125.9、126.2、126.4、126.5、127.1、127.4、127.9、128.1、128.7、129.7、129.8、134.8、135.8、136.1、136.7、136.8、138.8、139.0、140.4、142.9、143.3、144.8。また、13C−NMRのチャートを図83に示す。また、図83(A)における100〜150ppmの部分を拡大したものを図83(B)に示す。 In a three-necked flask, 2.4 g (5.0 mmol) of 9- (4-biphenylyl) -3,6-dibromo-carbazole, 3.8 g (10 mmol) of PCN, and 580 mg of bis (dibenzylideneacetone) palladium (0). (1.0 mmol), tri-tert-butylphosphine 10 wt% hexane solution 6.0 mL (3 mmol) and sodium-tert-butoxide 3.0 g (30 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. Deaeration was performed by adding 10 mL. This was heated and stirred at 130 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, about 550 mL of warm toluene was added to this suspension, and this was filtered through Florisil, alumina, and celite. The obtained filtrate was concentrated and the target product was obtained by silica gel column chromatography (toluene: hexane = 2: 1). This was concentrated, hexane was added, and ultrasonic waves were applied for precipitation. 2.7 g of lemon powder 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole (abbreviation: BCzPCN2) , Yield 51%. The NMR data is shown below. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d): δ = 6.88-7.67 (m, 45H), 7.76-7.79 (d, J = 7.8, 4H), 7.84- 7.86 (d, J = 7.8, 2H), 7.97-7.99 (d, J = 7.8, 2H). In addition, FIG. 82 shows a 1 H-NMR chart. FIG. 82B shows an enlarged view of the 6.0-9.0 ppm portion in FIG. The 13 C-NMR data is shown below. 13 C-NMR (75.5 MHz, DMSO-d): δ = 109.3, 110.1, 110.5, 113.3, 113.3, 114.5, 114.6, 119.4, 120. 2, 122.0, 122.2, 123.1, 123.2, 123.3, 124.0, 124.7, 125.2, 125.6, 125.9, 126.2, 126.4, 126.5, 127.1, 127.4, 127.9, 128.1, 128.7, 129.7, 129.8, 134.8, 135.8, 136.1, 136.7, 136. 8, 138.8, 139.0, 140.4, 142.9, 143.3, 144.8. In addition, FIG. 83 shows a 13 C-NMR chart. FIG. 83B shows an enlarged view of the portion of 100 to 150 ppm in FIG.

得られたBCzPCN2の熱重量測定−示差熱分析(TG−DTA:Thermogravimetry−Differential Thermal Analysis)を実施例1〜実施例4と同様に行った。測定には示差熱熱重量同時測定装置(セイコー電子工業株式会社製,TG/DTA 320型)を用い、窒素雰囲気下、10℃/minの昇温速度で熱物性を評価した。その結果、重量と温度の関係(熱重量測定)から、常圧下で、測定開始時における重量に対し95%以下の重量になる温度は、500℃以上であった。   Thermogravimetry-differential thermal analysis (TG-DTA) of the obtained BCzPCN2 was performed in the same manner as in Examples 1 to 4. For the measurement, a thermophysical property was evaluated at a temperature increase rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere using a differential thermothermal gravimetric simultaneous measurement device (Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd., TG / DTA 320 type). As a result, from the relationship between weight and temperature (thermogravimetry), the temperature at which the weight was 95% or less with respect to the weight at the start of measurement under normal pressure was 500 ° C. or higher.

また、示差走査熱量測定装置(DSC)(パーキンエルマー社製、PyRis1)を用いて、ガラス転移点(Tg)を測定した。まず、試料を40℃/minで−10℃から400℃まで加熱した後、40℃/minで−10℃まで冷却した。その後10℃/minで400℃まで昇温することにより、図84のDSCチャートを得た。このチャートから、BCzPCN2のガラス転移点(Tg)は185℃であることがわかった。このことから、BCzPCN2は高いガラス転移点を有することがわかった。なお、本測定においては、融点を示す吸熱ピークは観測されなかった。 Moreover, the glass transition point (Tg) was measured using the differential scanning calorimetry apparatus (DSC) (the Perkin-Elmer company make, PyRis1). First, the sample was heated from −10 ° C. to 400 ° C. at 40 ° C./min, and then cooled to −10 ° C. at 40 ° C./min. Thereafter, the DSC chart of FIG. 84 was obtained by raising the temperature to 400 ° C. at 10 ° C./min. From this chart, it was found that the glass transition point (Tg) of BCzPCN2 was 185 ° C. From this, it was found that BCzPCN2 has a high glass transition point. In this measurement, no endothermic peak indicating the melting point was observed.

また、BCzPCN2のトルエン溶液の吸収スペクトルを図85に示す。測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れてサンプルを作製し、石英の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを図85に示した。図85において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。最大吸収波長はBCzPCN2トルエン溶液の場合では370nmであった。また、BCzPCN2のトルエン溶液の発光スペクトルを図86に示す。図86において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はBCzPCN2トルエン溶液の場合では465nm(励起波長320nm)であった。   In addition, FIG. 85 shows an absorption spectrum of a toluene solution of BCzPCN2. For the measurement, an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, model V550) was used. The solution was put in a quartz cell to prepare a sample, and an absorption spectrum obtained by subtracting the absorption spectrum of quartz is shown in FIG. In FIG. 85, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents absorption intensity (arbitrary unit). The maximum absorption wavelength was 370 nm in the case of BCzPCN2 toluene solution. In addition, an emission spectrum of a toluene solution of BCzPCN2 is shown in FIG. In FIG. 86, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents emission intensity (arbitrary unit). In the case of the BCzPCN2 toluene solution, the maximum emission wavelength was 465 nm (excitation wavelength: 320 nm).

本実施例では、本発明の複合材料を用いた発光素子について説明する。   In this example, a light-emitting element using the composite material of the present invention will be described.

まず、基板上に発光素子の第1の電極を形成する。本実施例では、第1の電極は陽極として機能する。材料として透明導電膜である酸化珪素を含有するインジウム錫酸化物を用い、スパッタリング法により陽極を形成した。   First, a first electrode of a light emitting element is formed over a substrate. In this embodiment, the first electrode functions as an anode. An anode was formed by sputtering using indium tin oxide containing silicon oxide, which is a transparent conductive film.

次に、第1の電極が形成された基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに第1の電極が形成された面を下方にして固定し、共蒸着法により50nmの膜厚でBCzBCA1と酸化モリブデンとを含む層を形成した。この時、BCzBCA1と酸化モリブデンの比率が重量比で4:1(=BCzBCA1:酸化モリブデン)となるように共蒸着した。   Next, the substrate on which the first electrode is formed is fixed to the substrate holder of the vacuum evaporation apparatus with the surface on which the first electrode is formed facing downward, and BCzBCA1 and molybdenum oxide are formed to a thickness of 50 nm by a co-evaporation method. A layer containing was formed. At this time, co-evaporation was performed so that the ratio of BCzBCA1 to molybdenum oxide was 4: 1 (= BCzBCA1: molybdenum oxide) by weight.

次に正孔輸送性に優れた材料により正孔輸送層を形成する。正孔輸送層を形成する材料としては、種々の正孔輸送性材料を用いることができるが、本実施例では、α−NPDを蒸着法により、10nmの膜厚で形成した。   Next, a hole transport layer is formed of a material having excellent hole transport properties. As a material for forming the hole transport layer, various hole transport materials can be used. In this example, α-NPD was formed with a film thickness of 10 nm by a vapor deposition method.

次に発光層を形成する。なお、発光層において正孔と電子が再結合し、発光を生じる。本実施例では、ホスト材料となるAlqと、ゲスト材料となるクマリン6とを用い、重量比で1:0.01(=Alq:クマリン6)となるように、共蒸着法により40nmの膜厚で形成した。 Next, a light emitting layer is formed. Note that holes and electrons recombine in the light emitting layer to emit light. In this example, Alq 3 serving as a host material and coumarin 6 serving as a guest material are used, and 40 nm of 40 nm is formed by a co-evaporation method so that the weight ratio is 1: 0.01 (= Alq 3 : coumarin 6). It was formed with a film thickness.

次に、電子輸送層を形成する。本実施例では、Alqを用い、10nmの膜厚で蒸着法により形成した。 Next, an electron transport layer is formed. In this example, Alq 3 was used and was formed by a vapor deposition method with a film thickness of 10 nm.

次に、電子注入層を形成する。本実施例でAlqとリチウムとを、重量比で1:0.01(=Alq:リチウム)となるように調整し、20nm成膜することによって形成した。 Next, an electron injection layer is formed. In this example, Alq 3 and lithium were adjusted to have a weight ratio of 1: 0.01 (= Alq 3 : lithium), and a film was formed to a thickness of 20 nm.

最後に第2の電極を形成して本実施例の発光素子が作製される。本実施例では第2の電極はAlを蒸着法によって200nm成膜することによって形成した。本実施例で作製した発光素子を素子17とする。   Finally, a second electrode is formed to manufacture the light-emitting element of this example. In this example, the second electrode was formed by depositing Al with a thickness of 200 nm by vapor deposition. The light-emitting element manufactured in this example is referred to as an element 17.

本実施例で作製した素子17の電流―電圧特性を図87に、電流効率―輝度特性を図88に、輝度―電圧特性を図89に示す。   FIG. 87 shows the current-voltage characteristics of the element 17 manufactured in this example, FIG. 88 shows the current efficiency-luminance characteristics, and FIG. 89 shows the luminance-voltage characteristics.

図87〜図89に示すように、本実施例で作製した素子17は電流―電圧特性、電流効率―輝度特性、輝度―電圧特性、いずれも優れていることがわかる。これは、本発明の複合材料を含む層が可視領域に大きな吸収ピークを持たないことに一部起因する。また、本発明の複合材料を含む層は導電性が高いため、良好な電流―電圧特性を示す。   As shown in FIGS. 87 to 89, it can be seen that the element 17 manufactured in this example has excellent current-voltage characteristics, current efficiency-luminance characteristics, and luminance-voltage characteristics. This is partly due to the fact that the layer containing the composite material of the present invention does not have a large absorption peak in the visible region. In addition, since the layer including the composite material of the present invention has high conductivity, it exhibits good current-voltage characteristics.

つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、一定輝度の発光を得るための駆動電圧を低減できることがわかる。具体的には、1000cd/mの輝度で発光させるために必要な電圧は、素子17では5.8Vであり、このときの電流密度は9.1mA/cmであった。つまり、本発明の複合材料を発光素子に用いることにより、低電圧駆動、低電流駆動が可能となったことがわかる。 That is, it can be seen that by using the composite material of the present invention for a light-emitting element, a driving voltage for obtaining light emission with constant luminance can be reduced. Specifically, the voltage necessary for emitting light with a luminance of 1000 cd / m 2 was 5.8 V in the element 17, and the current density at this time was 9.1 mA / cm 2 . That is, it can be seen that low voltage driving and low current driving are possible by using the composite material of the present invention for a light emitting element.

また、本実施例で作製した素子17のパワー効率−輝度特性を図90に示す。パワー効率が高いほど消費電力が低いことを意味しており、図90から本発明の発光素子は良好なパワー効率を示すことがわかる。   In addition, FIG. 90 shows power efficiency-luminance characteristics of the element 17 manufactured in this example. Higher power efficiency means lower power consumption, and FIG. 90 shows that the light-emitting element of the present invention exhibits good power efficiency.

本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の発光装置を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光装置を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光装置を用いた電気機器を説明する図。6A and 6B illustrate an electric appliance using a light-emitting device of the present invention. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 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のH−NMRチャートを示す図。3 shows a 1 H-NMR chart of [N-(9-phenyl-carbazol-3-yl) -N- phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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のH−NMRチャートを示す図。3 shows a 1 H-NMR chart of [N-(9-phenyl-carbazol-3-yl) -N- phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の発光スペクトルを示す図。The figure which shows the emission spectrum of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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のH−NMRチャートを示す図。3,6-bis shows a 1 H-NMR chart of [N-(9-phenyl-carbazol-3-yl) -N- phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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のH−NMRチャートを示す図。3,6-bis shows a 1 H-NMR chart of [N-(9-phenyl-carbazol-3-yl) -N- phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の吸収スペクトルを示す図。FIG. 6 shows an absorption spectrum of 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の発光スペクトルを示す図。FIG. 6 shows an emission spectrum of 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の熱重量測定結果を示す図。The figure which shows the thermogravimetry result of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の熱重量測定結果を示す図。The figure which shows the thermogravimetry result of 3,6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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のCV特性を示す図。The figure which shows the CV characteristic of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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のCV特性を示す図。The figure which shows the CV characteristic of 3, 6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の示差走査熱量分析した測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result which carried out the differential scanning calorimetric analysis of 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 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の示差走査熱量分析した測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result which carried out the differential scanning calorimetric analysis of 3, 6-bis [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole. 3−(N−フェニルアミノ)−9−フェニルカルバゾールのH−NMRチャートを示す図。It shows a 1 H-NMR chart of 3- (N- phenylamino) -9-phenyl carbazole. 3−(N−フェニルアミノ)−9−フェニルカルバゾールのH−NMRチャートを示す図。It shows a 1 H-NMR chart of 3- (N- phenylamino) -9-phenyl carbazole. 3−[N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾールのH−NMRチャートを示す図。3- [N- (1- naphthyl) amino] shows a 1 H-NMR chart of 9-phenyl-carbazole. 3−[N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾールのH−NMRチャートを示す図。3- [N- (1- naphthyl) amino] shows a 1 H-NMR chart of 9-phenyl-carbazole. 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のH−NMRチャートを示す図。FIG. 3 shows a 1 H-NMR chart of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole. 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のH−NMRチャートを示す図。FIG. 3 shows a 1 H-NMR chart of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole. 本発明の発光素子を説明する図。4A and 4B illustrate a light-emitting element of the present invention. 本発明の複合材料の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of the composite material of this invention. 本発明の複合材料の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of the composite material of this invention. 本発明の複合材料の透過率を示す図。The figure which shows the transmittance | permeability of the composite material of this invention. 実施例7で作製した発光素子の電流―電圧特性を示す図。FIG. 11 shows current-voltage characteristics of the light-emitting element manufactured in Example 7. 実施例7で作製した発光素子の輝度―電圧特性を示す図。FIG. 11 shows luminance-voltage characteristics of the light-emitting element manufactured in Example 7. 実施例7で作製した発光素子の電流効率―輝度特性を示す図。FIG. 13 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting element manufactured in Example 7. 実施例7で作製した発光素子の規格化輝度時間変化を示す図。FIG. 9 shows changes in normalized luminance time of light-emitting elements manufactured in Example 7. 実施例7で作製した発光素子の電圧時間変化を示す図。FIG. 11 shows voltage-time variations of the light-emitting element manufactured in Example 7. 本発明のカルバゾール誘導体である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の熱重量測定結果を示す図。The figure which shows the thermogravimetry result of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 本発明のカルバゾール誘導体である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の吸収スペクトルを示す図。FIG. 9 shows an absorption spectrum of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 本発明のカルバゾール誘導体である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の発光スペクトルを示す図。FIG. 9 shows an emission spectrum of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 実施例9および実施例10で作製した発光素子の電流―電圧特性を示す図。FIG. 11 shows current-voltage characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 9 and Example 10. 実施例9および実施例10で作製した発光素子の輝度―電圧特性を示す図。FIG. 11 shows luminance-voltage characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 9 and Example 10. 実施例9および実施例10で作製した発光素子の電流効率―輝度特性を示す図。FIG. 11 shows current efficiency-luminance characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 9 and Example 10. 実施例11および実施例12で作製した発光素子の電流―電圧特性を示す図。FIG. 11 shows current-voltage characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 11 and Example 12. 実施例11および実施例12で作製した発光素子の輝度―電圧特性を示す図。FIG. 13 shows luminance-voltage characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 11 and Example 12. 実施例11および実施例12で作製した発光素子の電流効率―輝度特性を示す図。FIG. 14 shows current efficiency-luminance characteristics of light-emitting elements manufactured in Example 11 and Example 12. 本発明のカルバゾール誘導体である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のCV特性を示す図。The figure which shows the CV characteristic of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 本発明のカルバゾール誘導体である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の示差走査熱量分析した測定結果を示す図。The figure which shows the measurement result which carried out the differential scanning calorimetric analysis of 3- [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9-phenylcarbazole which is the carbazole derivative of this invention. 蒸着装置の斜視図。The perspective view of a vapor deposition apparatus. 実施例14で作製した素子の電流効率−輝度特性を示す図。FIG. 25 shows current efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 14. 実施例14で作製した素子の電流−電圧特性を示す図。FIG. 16 shows current-voltage characteristics of the element manufactured in Example 14. 実施例14で作製した素子の輝度−電圧特性を示す図。FIG. 16 shows luminance-voltage characteristics of the element manufactured in Example 14. 本発明の複合材料の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of the composite material of this invention. 本発明の複合材料の透過率を示す図。The figure which shows the transmittance | permeability of the composite material of this invention. 実施例17で作製した素子の電流−電圧特性を示す図。FIG. 18 shows current-voltage characteristics of an element manufactured in Example 17. 実施例18で作製した素子の電流−電圧特性を示す図。FIG. 25 shows current-voltage characteristics of the element manufactured in Example 18. 実施例18で作製した素子の電流効率−輝度特性を示す図。FIG. 25 shows current efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 18. 実施例18で作製した素子の輝度−電圧特性を示す図。FIG. 25 shows luminance-voltage characteristics of the element manufactured in Example 18. 実施例19で作製した素子の電流−電圧特性を示す図。FIG. 25 shows current-voltage characteristics of the element manufactured in Example 19. 実施例19で作製した素子の電流効率−輝度特性を示す図。FIG. 25 shows current efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 19. 実施例19で作製した素子の輝度−電圧特性を示す図。FIG. 25 shows luminance-voltage characteristics of the element manufactured in Example 19. 実施例19で作製した素子のパワー効率−輝度特性を示す図。FIG. 25 shows power efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 19. 実施例19で作製した素子の規格化輝度経時変化を示す図。FIG. 25 shows changes in normalized luminance over time of the element manufactured in Example 19; 実施例20で作製した素子の規格化輝度経時変化を示す図。FIG. 18 shows normalized luminance change with time of the element manufactured in Example 20; 実施例14で作製した発光素子のパワー効率−輝度特性を示す図。FIG. 16 shows power efficiency-luminance characteristics of the light-emitting element manufactured in Example 14. PCzPCA1と酸化モリブデンとを含む層のESR測定結果を示す図。The figure which shows the ESR measurement result of the layer containing PCzPCA1 and molybdenum oxide. PCzPCA1単膜のESR測定結果を示す図。The figure which shows the ESR measurement result of PCzPCA1 single membrane. 酸化モリブデン単膜のESR測定結果を示す図。The figure which shows the ESR measurement result of a molybdenum oxide single film. 本発明の複合材料の1μm当たりの吸光度を示す図。The figure which shows the light absorbency per micrometer of the composite material of this invention. 本発明の複合材料の1μm当たりの吸光度を示す図。The figure which shows the light absorbency per micrometer of the composite material of this invention. 3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールのH−NMRチャートを示す図。3 shows a 1 H-NMR chart of the {N-[9-(4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N- phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの13C−NMRチャートを示す図。The figure which shows the 13 C-NMR chart of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールのDSCチャートを示す図。The figure which shows the DSC chart of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole. 本発明のカルバゾール誘導体である3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールのトルエン溶液の吸収スペクトルを示す図。The figure which shows the absorption spectrum of the toluene solution of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole which is the carbazole derivative of the present invention. . 本発明のカルバゾール誘導体である3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールのトルエン溶液の発光スペクトルを示す図。The figure which shows the emission spectrum of the toluene solution of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole which is the carbazole derivative of the present invention. . 本発明のカルバゾール誘導体である3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの薄膜の吸収スペクトルを示す図。FIG. 6 shows an absorption spectrum of a thin film of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 本発明のカルバゾール誘導体である3−{N−[9−(4−ビフェニリル)カルバゾール−3−イル]−N−フェニルアミノ}−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの薄膜の発光スペクトルを示す図。The figure which shows the emission spectrum of the thin film of 3- {N- [9- (4-biphenylyl) carbazol-3-yl] -N-phenylamino} -9- (4-biphenylyl) carbazole which is a carbazole derivative of the present invention. 3,6−ジブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールのH−NMRチャートを示す図。It shows a 1 H-NMR chart of 3,6-dibromo-9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ジブロモ−9−(4−ビフェニリル)カルバゾールの13C−NMRチャートを示す図。The figure which shows the 13 C-NMR chart of 3, 6- dibromo-9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾールのH−NMRチャートを示す図。FIG. 6 shows a 1 H-NMR chart of 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾールの13C−NMRチャートを示す図。FIG. 9 shows a 13 C-NMR chart of 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾールのDSCチャートを示す図。The figure which shows the DSC chart of 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾールの吸収スペクトルを示す図。FIG. 6 shows an absorption spectrum of 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole. 3,6−ビス[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−(4−ビフェニリル)カルバゾールの発光スペクトルを示す図。FIG. 9 shows an emission spectrum of 3,6-bis [N- (1-naphthyl) -N- (9-phenylcarbazol-3-yl) amino] -9- (4-biphenylyl) carbazole. 実施例26で作製した素子の電流−電圧特性を示す図。FIG. 26 shows current-voltage characteristics of the element manufactured in Example 26. 実施例26で作製した素子の電流効率−輝度特性を示す図。FIG. 26 shows current efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 26. 実施例26で作製した素子の輝度−電圧特性を示す図。FIG. 26 shows luminance-voltage characteristics of the element manufactured in Example 26. 実施例26で作製した素子のパワー効率−輝度特性を示す図。FIG. 26 shows power efficiency-luminance characteristics of the element manufactured in Example 26.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板
102 第1の電極
103 第1の層
104 第2の層
105 第3の層
106 第4の層
107 第2の電極
200 基板
201 第1の電極
202 第2の電極
211 第1の層
212 第2の層
213 第3の層
214 第4の層
302 第1の電極
303 第1の層
304 第2の層
305 第3の層
306 第4の層
307 第2の電極
400 基板
401 第1の電極
402 第2の電極
411 第1の層
412 第2の層
413 第3の層
501 第1の電極
502 第2の電極
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 ソース側駆動回路
602 画素部
603 ゲート側駆動回路
604 封止基板
605 シール材
607 空間
608 配線
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TFT
612 電流制御用TFT
613 第1の電極
614 絶縁物
616 発光物質を含む層
617 第2の電極
618 発光素子
623 nチャネル型TFT
624 pチャネル型TFT
700 成膜室
701 基板
702 蒸着マスク
703a 防着シールド
703b 開口部
704 蒸着源
705 矢印
706 矢印
707 設置室
708 蒸着源
709 防着シールド
710 矢印
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 発光物質を含む層
956 電極
1101 第1の電極
1102 第2の電極
1111 第1の層
1112 第2の層
1113 第3の層
1114 第4の層
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングマウス
9301 本体
9302 表示部
9303 アーム部
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9408 アンテナ
9501 本体
9502 表示部
9503 筐体
9504 外部接続ポート
9505 リモコン受信部
9506 受像部
9507 バッテリー
9508 音声入力部
9509 操作キー
9510 接眼部
101 substrate 102 first electrode 103 first layer 104 second layer 105 third layer 106 fourth layer 107 second electrode 200 substrate 201 first electrode 202 second electrode 211 first layer 212 2nd layer 213 3rd layer 214 4th layer 302 1st electrode 303 1st layer 304 2nd layer 305 3rd layer 306 4th layer 307 2nd electrode 400 substrate 401 1st Electrode 402 Second electrode 411 First layer 412 Second layer 413 Third layer 501 First electrode 502 Second electrode 511 First light emitting unit 512 Second light emitting unit 513 Charge generation layer 601 Source side Drive circuit 602 Pixel portion 603 Gate side drive circuit 604 Sealing substrate 605 Sealing material 607 Space 608 Wiring 609 FPC (flexible printed circuit)
610 Element substrate 611 TFT for switching
612 Current control TFT
613 First electrode 614 Insulator 616 Layer containing light emitting substance 617 Second electrode 618 Light emitting element 623 n-channel TFT
624 p-channel TFT
700 Deposition chamber 701 Substrate 702 Deposition mask 703a Deposition shield 703b Opening 704 Deposition source 705 Arrow 706 Arrow 707 Installation chamber 708 Deposition source 709 Deposition shield 710 Arrow 951 Substrate 952 Electrode 953 Insulating layer 954 Partition layer 955 Including luminescent material Layer 956 Electrode 1101 First electrode 1102 Second electrode 1111 First layer 1112 Second layer 1113 Third layer 1114 Fourth layer 9101 Housing 9102 Support base 9103 Display portion 9104 Speaker portion 9105 Video input terminal 9201 Main body 9202 Case 9203 Display unit 9204 Keyboard 9205 External connection port 9206 Pointing mouse 9301 Main body 9302 Display unit 9303 Arm unit 9401 Main body 9402 Display unit 9403 Display unit 9404 Audio input unit 9405 Audio output unit 9 406 Operation key 9407 External connection port 9408 Antenna 9501 Main body 9502 Display unit 9503 Case 9503 External connection port 9505 Remote control reception unit 9506 Image receiving unit 9507 Battery 9508 Audio input unit 9509 Operation key 9510 Eyepiece unit

Claims (8)

一般式(1)で表されるカルバゾール誘導体と、遷移金属酸化物とを含む複合材料。

(式中、R11およびR13は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar11は、炭素数6〜25のアリール基(ペリレニル基を除く)、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R12は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R14は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。)
A composite material comprising a carbazole derivative represented by the general formula (1) and a transition metal oxide .

(Wherein, R 11 and R 13 may be the same as or different from each other, an aryl group having a carbon number of 6-25, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, an arylalkyl group, an acyl having 1 to 7 carbon atoms Ar 11 represents any of a group, Ar 11 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms (excluding a perylenyl group) or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, and R 12 represents hydrogen or carbon number 1 -6 represents an alkyl group having 6 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 14 represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)
一般式(1)で表されるカルバゾール誘導体と、遷移金属酸化物とを含む複合材料。

(式中、R 11 およびR 13 は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基、アリールアルキル基、炭素数1〜7のアシル基のいずれかを表し、Ar 11 は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R 12 は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表し、R 14 は、一般式(2)で表される置換基を表し、一般式(2)で示される置換基において、R 15 は、炭素数6〜25のアリール基または炭素数5〜9のヘテロアリール基を表し、Ar 12 は、炭素数6〜25のアリール基、炭素数5〜9のヘテロアリール基のいずれかを表し、R 16 は、水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基のいずれかを表す。)
A composite material comprising a carbazole derivative represented by the general formula (1) and a transition metal oxide .

(Wherein R 11 and R 13 may be the same as or different from each other, hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, arylalkyl group, or an acyl group having 1 to 7 carbon atoms, Ar 11 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, any of the heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, R 12 is, Represents any one of hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 14 represents a substituent represented by the general formula (2), and is represented by the general formula (2). In the substituent, R 15 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms, Ar 12 represents an aryl group having 6 to 25 carbon atoms, or a heteroaryl group having 5 to 9 carbon atoms. or an aryl group, R 16 is hydrogen, Alkyl group of prime 1-6, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms.)
一般式(7)で表されるカルバゾール誘導体と、遷移金属酸化物とを含む複合材料。

(式中、Ar31は、フェニル基またはナフチル基を表す。)
A composite material comprising a carbazole derivative represented by the general formula (7) and a transition metal oxide .

(In the formula, Ar 31 represents a phenyl group or a naphthyl group.)
一般式(8)で表されるカルバゾール誘導体と、遷移金属酸化物とを含む複合材料。

(式中、Ar41およびAr42は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、フェニル基またはナフチル基を表す。)
A composite material comprising a carbazole derivative represented by the general formula (8) and a transition metal oxide .

(In the formula, Ar 41 and Ar 42 may be the same or different and each represents a phenyl group or a naphthyl group.)
請求項1乃至請求項のいずれか一項において、
前記遷移金属酸化物は、チタン酸化物、バナジウム酸化物、モリブデン酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物のいずれか一種もしくは複数種であることを特徴とする複合材料。
In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The transition metal oxide is titanium oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, chromium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, silver oxide. A composite material characterized by being one or more of the above.
一対の電極間に発光物質を含む層を有し、
前記発光物質を含む層は、請求項1乃至請求項のいずれか一項に記載の複合材料を含む層を有することを特徴とする発光素子。
Having a layer containing a light-emitting substance between a pair of electrodes,
The light emitting element including the layer containing the composite material according to any one of claims 1 to 5 , wherein the layer containing the light emitting substance.
請求項に記載の発光素子と、前記発光素子の発光を制御する制御手段とを有する発光装置。 A light emitting device comprising: the light emitting element according to claim 6; and a control unit that controls light emission of the light emitting element. 表示部を有し、
前記表示部は、請求項に記載の発光素子と前記発光素子の発光を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電気機器。
Having a display,
The electric device comprising the light emitting element according to claim 6 and a control unit that controls light emission of the light emitting element.
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