JP5099409B2 - アリールシラン化合物とその用途 - Google Patents

Description

この発明は新規なアリールシラン化合物及びその用途に関するものである。

情報化時代の到来に伴い、光化学的重合が多種多様の分野で頻用されるようになり、今では、その用途は、合成樹脂の分野を越えて、ホログラフィー、印刷用刷版、印刷回路、集積回路などの情報記録や電子回路の分野にまでおよぶようになった。光化学的重合は、重合性化合物を光照射によって重合させる技術であって、大別すると、重合性化合物を直接光照射し、活性化させることによって重合を開始させる光重合と、光増感剤を共存させた状態で光照射し、光増感剤の活性種を生成させることによって重合性化合物を重合させる光増感重合とがある。いずれの光化学的重合も、重合の開始及び停止が露出光源の点滅によって制御可能であり、また、露出光源の強度や波長を選択することによって重合度や重合速度を容易に制御できる特徴がある。しかも、光化学的重合は、一般に、重合開始のエネルギーが低いために、低温でも重合が可能である。印刷用刷版やホログラムなどの情報記録の分野においては、光化学的重合のこのような利点が買われて、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムイオンレーザー、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの第二高調波などの可視光を照射することによって重合させることのできる光重合性組成物の需要が急速に高まっている。

光重合性組成物に配合される重合性化合物や重合開始剤は、その多くが紫外線だけを吸収することから、重合性組成物を可視光により重合させようとすると、光増感剤が不可欠の技術要素となる。光増感剤が備えるべき特性としては、可視領域における分子吸光係数が大きいこと、諸種の重合性化合物や重合開始剤を増感し得ること、増感効率が高いこと、溶剤に対する溶解性と他の配合成分との相溶性に優れていること、そして、安定であることが挙げられる。光増感能を有する代表的な有機化合物としては、例えば、特開昭５４−１５１０２４号公報に開示されたメロシアニン色素、特開昭５８−２９８０３号公報に開示されたシアニン色素、特開昭５９−５６４０３号公報に開示されたスチルベン色素、特開昭６３−２３９０１号公報に開示されたクマリン誘導体、特開昭６４−３３１０３号公報に開示されたメチレンブルー誘導体、特開平６−３２９６５４号公報に開示されたピラン誘導体などが挙げられるけれども、これらはいずれも一長一短があり、重合性化合物、重合開始剤、バインダー樹脂などの複数の材料からなる光重合性組成物にあって、前述したごとき諸特性を常に発揮し得るようなものは未だ見出されていない。そこで、光化学的重合の新しい適用分野である、例えば、情報記録や電子機器の分野においては、重合性化合物、バインダー樹脂などの、用途に応じた光増感剤以外の材料を先ず選択し、次いで、多種多様の有機化合物のなかから、それらの重合性化合物や重合開始剤に適合するものを試行錯誤的に検索しているというのが実状である。

ところで、情報表示機器の分野では、有機ＥＬ素子が次世代の表示素子として脚光を浴びている。現在、コンピューター端末機やテレビジョン受像機などの比較的大型の情報表示機器においては、主として、ブラウン管が用いられている。しかしながら、ブラウン管は体積、重量ともに大きく、動作電圧が高いので、携帯性を重視する機器には適しない。小型機器には、もっと薄く、軽量のパネル状であって、動作電圧が低く、消費電力の小さいものが必要とされている。現在では、液晶素子が動作電圧が低く、消費電力が比較的小さい点が買われて、多方面で頻用されている。しかしながら、液晶素子を用いる情報表示機器は、見る角度によってコントラストが変わるので、ある角度の範囲で読み取らないと明瞭な表示が得られないうえに、通常、バックライトを必要とするので、消費電力がそれほど小さくならないという問題がある。これらの問題を解決する表示素子として登場したのが有機ＥＬ素子である。

有機ＥＬ素子は、通常、陽極と陰極との間に発光性化合物を含有する発光層を介挿してなり、その陽極と陰極との間に直流電圧を印加して発光層へ正孔及び電子をそれぞれ注入し、それらを互いに結合させることによって発光性化合物の励起状態を作出し、その励起状態が基底状態に戻るときに放出される蛍光や燐光などの発光を利用する発光素子である。有機ＥＬ素子は、発光層を形成するに当たって、ホスト化合物として適切な有機化合物を用いるとともに、そのホスト化合物と組み合わせるゲスト化合物（ドーパント）を変更することにより、発光の色調を適宜に変えることができる特徴がある。また、ホスト化合物とゲスト化合物との組合わせによっては、発光の輝度や寿命を大幅に向上できる可能性がある。そもそも、有機ＥＬ素子は自ら発光する素子なので、消費電力を小さくできる利点があり、原理的に優れた発光素子であると言われている（例えば、雀部博之編集、『有機フォトニクス』、株式会社アグネ承風社、１９９５年３月２０日第１版発行、１３６乃至１６０頁、及び斎藤善範、『電子情報通信学会誌』、第８４巻、第１１号、７６７乃至７７４頁（２００１年）を参照）。

これまでに提案された発光性化合物のうち、例えば、クマリン骨格を有するものは、クマリンが天然に存在する物質であることから、有機ＥＬ素子においても、安全性が高く、取扱い易いという利点がある（例えば、特開２００１−７６８７５号公報、特開２００１−７６８７６号公報、特開２００１−３２９２５７号公報、特開２００２−２２６４８４号公報、特開２００３−２４９３７１号公報、特開２００３−２４９３７２号公報、特開２００４−６２２２号公報を参照）。ところが、従来公知のクマリン誘導体は、有機ＥＬ素子において、緑乃至赤色域では顕著な電界発光をもたらすものの、より短波長の可視領域である、青色域において実用上支障のない電界発光特性を発揮するものは少なかった。

斯かる状況に鑑み、この発明の課題は、短波長の可視光を吸収する新規な有機化合物を提供することによって、光重合性組成物などを調製するに当たって、選択し得る材料の幅を広げることを課題とする。

さらに、この発明の課題は、青色域の発光を目指す有機ＥＬ素子において有用な有機材料を提供することにある。

本発明者がアリールシラン化合物に着目し、鋭意研究し、検索したところ、同一分子内にクマリン残基を複数有するアリールシラン化合物、とりわけ、テトラアリールシラン構造を有し、かつ、その芳香環の複数に、例えば、一般式１で表されるクマリン残基が結合してなるものは、紫乃至青色域の可視光を効率良く吸収することを見出した。斯かるアリールシラン合物は安定であって、その多くが励起すると青色域の可視光を発光することから、吸光剤、発光剤として、斯かる性質を具備する有機化合物を必要とする諸分野において極めて有用である。とりわけ、斯かるアリールシラン化合物は、発光層用材として有機ＥＬ素子へ適用すると、青色域において高輝度の発光をもたらし、しかも、その発光は常温において長時間、安定に持続する。

一般式１：

（一般式１において、Ｒ^１乃至Ｒ^４は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。）

すなわち、この発明は、同一分子内にクマリン残基を複数有するアリールシラン化合物を提供することによって前記課題を解決するものである。

とりわけ、この発明は、好ましい実施態様として、テトラアリールシラン構造を有し、かつ、その芳香環の複数にクマリン残基が結合してなるアリールシラン化合物を提供することによって前記課題を解決するものである。

さらに、この発明は、より好ましい実施態様として、クマリン残基が一般式１で表されるアリールシラン化合物を提供することによって前記課題を解決するものである。

一般式１：

（一般式１において、Ｒ^１乃至Ｒ^４は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。）

さらに、この発明は、斯かるアリールシラン化合物を含んでなる有機ＥＬ素子用材を提供することによって前記課題を解決するものである。

さらに、この発明は、斯かるアリールシラン化合物を用いる有機ＥＬ素子を提供することによって前記課題を解決するものである。

さらに、この発明は、斯かる有機ＥＬ素子を用いる表示パネルを提供することによって前記課題を解決するものである。

さらに、この発明は、斯かる有機ＥＬ素子を用いる情報表示機器を提供することによって前記課題を解決するものである。

この発明による有機ＥＬ素子の概略図である。 この発明による表示パネルの概略図である。 この発明による情報表示機器のブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１、１０ 基板
２、１４ 陽極
３、１６ 正孔注入／輸送層
４、１８ 発光層
５ 電子注入／輸送層
６、２０ 陰極
３０ 直流電源
３２、３４ 昇圧回路
３６、４６ ドライバ回路
３８ マイクロコンピューター
４０ クロック発生回路
４２、４４ 発振回路
４８ 表示パネル

既述したとおり、この発明は、同一分子内にクマリン残基を複数有するアリールシラン化合物及びその用途に関するものである。

アリールシランは、周知のとおり、シラン（ＳｉＨ_４）における水素原子の１又は複数が、例えば、ベンゼン環、ピリジン環、フラン環、ピロール環、チオフェン環などの芳香環によって置換された有機化合物である。この発明でいうアリールシラン化合物とは、その芳香環の複数にクマリン残基が結合してなる化合物全般を意味する。芳香環におけるクマリン残基が結合する部位としては、芳香環が珪素原子へ結合する部位に対して、２位、３位、４位のいずれであっても構わないけれども、例えば、芳香環がベンゼン環である場合、調製し易さなどの点で、通常、４位（パラ位）が選択される。アリールシラン化合物の用途にもよるけれども、化合物の安定性が重視される用途においては、水素原子のすべてが芳香環によって置換されたテトラアリールシラン構造を有するものが好ましい。

この発明による好ましい実施態様の一つとして、例えば、一般式１で表されるクマリン残基を有するアリールシラン化合物が挙げられる。

一般式１：

一般式１において、Ｒ^１乃至Ｒ^４は、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を表す。Ｒ^１乃至Ｒ^４における置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソプロペニル基、１−プロペニル基、１−プロピニル基、２−プロペニル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、２−ペンテニル基、２−ペンテン−４−イニル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、５−メチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基などの脂肪族炭化水素基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基、シクロヘキサジエニル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクタジエニル基などの脂環式炭化水素基、フェニル基、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、キシリル基、メシチル基、ｏ−クメニル基、ｍ−クメニル基、ｐ−クメニル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナレニル基、フェナントリル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、アリルオキシ基、フェノキシ基、ナフチルオキシ基などのエーテル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などのエステル基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、エチルアミノ基、ジエチルアミノ基、プロピルアミノ基、ジプロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ジブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、ジイソブチルアミノ基、ｓｅｃ−ブチルアミノ基、ｔｅｒｔ−ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ジペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基、ピペリジノ基、フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、ナフチルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ナフチルフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジナフチルアミノ基、Ｎ−カルバゾイル基などのアミノ基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基などのハロゲン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、シアノ基、ニトロ基、さらには、それらの組合わせによる置換基が挙げられる。

Ｒ^１乃至Ｒ^４が置換基である場合、隣接するもの同士が互いに結合し合い、それらが結合する炭素原子を含んで、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、ユロリジン環、ピロン環などの環状構造を形成することがある。この場合、Ｒ^１乃至Ｒ^４は独立した置換基として存在しないこととなる。アリールシラン化合物が複数のクマリン残基を有する場合、それらのクマリン残基は互いに異なるものであってもよい。

この発明によるアリールシラン化合物の好ましい具体例としては、例えば、化学式１乃至１７で表されるものが挙げられる。これらは、いずれも、４８０ｎｍより短波長、通常、３８０乃至４５０ｎｍ付近の紫乃至青色域に主たる吸収極大を有し、吸光極大波長における分子吸光係数（以下、吸収極大波長における分子吸光係数を「ε」と略記することがある。）も１×１０^４以上、詳細には、５×１０^４以上と大きく、その結果として、同波長域の光を効率良く吸収することとなる。さらに、化学式１乃至１７で表されるアリールシラン化合物の多くは、５００ｎｍより短波長、通常、４２０乃至４８０ｎｍ付近の青色域に蛍光極大などの発光極大を有し、励起すると、青色域の可視光を発光する。しかも、この発明のアリールシラン化合物は、その多くが４００℃を超える分解点を有し、ガラス転移点も１００℃以上に達する。周知のとおり、有機化合物における分解点やガラス転移点は熱安定性及びアモルファス状態の安定性の指標とされており、分解点やガラス転移点が高いものほど安定性も大きいとされている。然して、この発明のアリールシラン化合物は、吸光能や発光能を有する、熱安定性及びアモルファス状態の安定性に優れた有機化合物を必要とする諸分野において多種多様の用途を有することとなる。同一分子内にクマリン残基を複数有するこの発明のアリールシラン化合物は、クマリン残基をただ一つ有するものと比較して、吸光能、発光能が有意に大きい特徴がある。ちなみに、この発明によるアリールシラン化合物の分解点及びガラス転移点は、例えば、汎用の示差走査熱量分析（以下、「ＤＳＣ分析」と略記する。）により決定することができる。

この発明のアリールシラン化合物は同一分子内にクマリン残基を二つだけ有するものに決して限定されてはならない。また、この発明によるアリールシラン化合物における芳香環は、単環式のものであっても、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、ビフェニル環、ターフェニル環、キノリン環、インドール環などの環集合式若しくは縮合多環式の芳香族炭化水素基や複素環基の一部を構成するものであっても、それらを組み合わせてなるものであってもよい。斯かる芳香環は置換基を有していてもよく、個々の置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などの脂肪族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル基、フルオロ基、クロロ基などのハロゲン基が挙げられる。アリールシラン化合物の最終用途にもよるけれども、シラン分子を構成する４個の水素原子のうちで、この発明のアリールシラン化合物において、芳香環によって置換されていない水素原子については、アリールシラン化合物の化学的な安定性を高める目的で、例えば、一般式１のＲ^１乃至Ｒ^４におけるがごとき置換基、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基などによって置換するのがよい。

化学式１：

化学式２：

化学式３：

化学式４：

化学式５：

化学式６：

化学式７：

化学式８：

化学式９：

化学式１０：

化学式１１：

化学式１２：

化学式１３：

化学式１４：

化学式１５：

化学式１６：

化学式１７：

この発明のアリールシラン化合物は諸種の方法により調製できるけれども、経済性を重視するのであれば、アリールアルキルニトリル残基とサリチルアルデヒドとの縮合閉環反応を利用する方法が好適である。この方法によるときには、例えば、同一分子内に一般式３で表されるアリールアルキルニトリル残基を複数有するシラン化合物と、一般式１に対応するＲ^１乃至Ｒ^４を有する一般式２で表されるサリチルアルデヒド化合物とを反応させることによって、この発明のアリールシラン化合物が好収量で生成する。なお、一般式３におけるＡｒは芳香環を表す。

一般式２：

一般式３：

具体的には、反応容器に斯かるシラン化合物及びサリチルアルデヒド化合物をそれぞれ適量とり、必要に応じて、適宜溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、アンモニア、トリエチルアミン、ピペリジン、ピリジン、ピロリジン、アニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリンなどの塩基性化合物、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、無水酢酸、トリフルオロ酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などの酸性化合物、塩化アルミニウム、塩化亜鉛、塩化錫、四塩化チタンなどのルイス酸性化合物を適量加えた後、加熱還流などにより加熱・撹拌しながら周囲温度か周囲温度を上回る温度で反応させる。

溶剤としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、イソオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、四塩化炭素、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、１，２−ジブロモエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、α−ジクロロベンゼンなどのハロゲン化物、メタノール、エタノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、２−メトキシエタノール、２−エトキシエタノール、フェノール、ベンジルアルコール、クレゾール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類及びフェノール類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，４−ジオキサン、アニソール、１，２−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジシクロヘキシル−１８−クラウン−６、メチルカルビトール、エチルカルビトールなどのエーテル類、酢酸、無水酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、無水プロピオン酸、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチル燐酸トリアミド、燐酸トリエチルなどの酸及び酸誘導体、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類、ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫化合物、水などが挙げられ、必要に応じて、これらは組み合わせて用いられる。

溶剤を用いる場合、一般に、溶剤の量が多くなると反応の効率が低下し、反対に、少なくなると、均一に加熱・撹拌するのが困難になったり、副反応が起こり易くなる。したがって、溶剤の量を質量比で原料化合物全体の１００倍まで、通常、５乃至５０倍にするのが望ましい。原料化合物の種類や反応条件にもよるけれども、反応は１０時間以内、通常、０．５乃至５時間で完結する。反応の進行は、例えば、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィーなどの汎用の方法によってモニターすることができる。この発明によるアリールシラン化合物は、上述した方法によるか、あるいは、この方法に準じて所望量を調製することができる。

斯くして得られるアリールシラン化合物は、用途によっては反応混合物のまま用いられることもあるけれども、通常、使用に先立って、例えば、溶解、分液、傾斜、濾過、抽出、濃縮、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、高速液体クロマトグラフィー、蒸留、昇華、結晶化などの類縁化合物を精製するための汎用の方法によって精製され、必要に応じて、これらの方法は組み合わせて適用される。なお、この発明のアリールシラン化合物を高純度の発光性有機化合物を必要とする、例えば、色素レーザーにおけるレーザー作用物質や有機ＥＬ素子における発光層用材又は色度調節用材として用いる場合には、使用に先立って、例えば、蒸留、結晶化及び／又は昇華などの方法により高度に精製しておくのが望ましい。

このうち、昇華は、１回の操作で高純度の結晶が得られるうえに、操作に伴うアリールシラン化合物の損失が少なく、しかも、溶剤が結晶中に取り込まれることがないので、特に優れている。適用する昇華方法は、常圧昇華方法であっても減圧昇華方法であってもよいが、通常、後者の減圧昇華方法が適用される。この発明のアリールシラン化合物を減圧昇華するには、例えば、適量のアリールシラン化合物を昇華精製装置内へ仕込み、装置内を１０^−２Ｔｏｒｒを下回る減圧、好ましくは、１０^−３Ｔｏｒｒ以下に保ちながら、アリールシラン化合物が分解しないように、融点を下回るできるだけ低い温度で加熱する。昇華精製へ供するアリールシラン化合物の純度が比較的低い場合には、不純物が混入しないように、減圧度や加熱温度を加減することによって昇華速度を抑え、また、アリールシラン化合物が昇華し難い場合には、昇華精製装置内へ希ガスなどを通気することによって昇華を促進する。昇華によって得られる結晶の大きさは、昇華精製装置内における凝縮面の温度を加減することによって調節することができ、凝縮面を加熱温度よりも僅かに低い温度に保ち、徐々に結晶化させると比較的大きな結晶が得られる。

この発明によるアリールシラン化合物の用途について説明すると、この発明のアリールシラン化合物は、既述したごとき吸光・発光特性、安定性を有することに加えて、情報記録、太陽光発電をはじめとする諸分野において頻用される、例えば、アミド系、アルコール系、ケトン系、ニトリル系、ハロゲン系の有機溶剤に対して実用上支障のない溶解性を発揮することから、紫乃至青色域の可視光を吸収することによって、これを遮断したり、そのエネルギーを利用する吸光材料として、例えば、情報記録、印刷、印刷回路、太陽光発電、電気機械器具、電気通信器具、光学器具、衣料、建寝装用品、保健用品、農業資材をはじめとする多種多様の分野において極めて有用である。

すなわち、この発明によるアリールシラン化合物は、情報記録の分野において、写真用材や、可視光を吸収し、光カード、製版、熱転写記録、感熱記録などに用いられる重合性化合物や重合開始剤などを増感することによって、重合を促進するための増感剤又は光熱交換剤として有用である。この発明のアリールシラン化合物の多くは、その吸収極大波長が、例えば、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、ヘリウム・ネオンレザーなどの気体レーザー、ＣｄＳ系レーザーなどの半導体レーザー、分布帰還型若しくはブラッグ反射型Ｎｄ−ＹＡＧレーザーなどの固体レーザーをはじめとする、波長５００ｎｍ付近、詳細には、４５０乃至５５０ｎｍに発振線を有する汎用可視レーザーの発振波長に近接していることから、斯かる可視レーザーや、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを露出光源とする光重合性組成物の光増感剤として、例えば、薄膜ホログラム、体積ホログラム、光記録媒体などの情報記録の分野や、オフセット製版、グラビア製版、スクリーン製版、ダイレクト製版、デジタルダイレクト製版、フレキソ製版などの印刷の分野、エッチングレジストインキ、鍍金レジストインキ、ソルダーレジストインキ、文字インキなどの印刷回路の分野、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真の分野、光表面実装技術（光ＳＭＴ）、自己形成接続技術（光ソルダリング）などの光配線の分野、さらには、塗料、接着剤、包装材料、歯科形成材料などの諸分野において極めて有用である。

増感剤としての別の用途として、例えば、太陽光発電の分野において、この発明によるアリールシラン化合物を色素増感型湿式太陽電池の半導体電極へ担持せしめるときには、可視光に対する半導体電極の感度が向上し、太陽電池の光電変換効率を著明に改善することができる。この発明のアリールシラン化合物は、自然光、人工光などの環境光に対して実用上支障のない耐光性を発揮することから、この発明によるアリールシラン化合物を光増感剤として用いる太陽電池は、長時間用いても、光増感剤に起因する起電力の低下を招来し難い実益がある。

電気通信器具、電気機械器具、光学器具の分野においては、この発明によるアリールシラン化合物をフィルター用材として、例えば、カラーフィルター、色変換フィルター、撮像管、半導体受光素子、光ファイバーなどへ適用するときには、ある色相の光を遮断するか別の色相の光に変換したり、可視光に由来する雑音や、輻射される熱線などにより周囲の温度が上昇するのを低減したり、視感度を所望のレベルに調節することができる実益がある。フィルター用材としての別の用途として、農業資材の分野において、例えば、温室用のガラス板や、シート若しくはフィルム状に形成したビニルハウス用プラスチック基材へ塗布することによって、果樹、穀物、野菜、花卉をはじめとする観賞植物、園芸植物、食用植物、薬用植物などの有用植物へ到達する光の波長分布を調節し、植物の生育を制御することができる。

さらに、この発明によるアリールシラン化合物と、必要に応じて、紫外領域、可視領域及び／又は赤外領域の光を吸収する他の材料の１又は複数とともに、遮光剤、熱線遮断剤、断熱剤、保温蓄熱剤などとして衣料一般、とりわけ、保温蓄熱繊維や、紫外線、可視光、赤外線などによる偵察に対して擬装性能を有する繊維を用いる衣料や、衣料以外の、例えば、ドレープ、プリーツ、シャーリング、レース、ケースメント、プリント、ベネチアン・ブラインド、ロール・スクリーン、ローマン・シェード、シャッター、のれん、毛布、布団、布団地、布団カバー、シーツ、座布団、枕、枕カバー、クッション、マット、カーペット、寝袋、自動車の内装材、ウインドガラス、窓ガラスなどの建寝装用品、紙おむつ、おむつカバー、眼鏡、モノクル、ローネットなどの保健用品、靴の中敷き、靴の内張り地、鞄地、風呂敷、傘地、パラソル、ぬいぐるみ、照明装置やブラウン管ディスプレー、液晶ディスプレー、プラズマディスプレーなどを用いる情報表示装置用のフィルター類、パネル類及びスクリーン類、サングラス、サンバイザー、サンルーフ、ガスレンジ、電気レンジ、電子レンジ、オーブンなどの覗き窓、さらには、これらの物品を包装、充填又は収容するための包装用材、充填用材、容器などに用いるときには、不必要な温度変化や、過剰な可視光が病因となる眼精疲労、視細胞の老化、白内障をはじめとする生物や物品における自然光や人工光などの環境光による障害や不都合を防止したり低減することができるだけではなく、物品の色度、色調、色彩、風合などを整えたり、物品から反射したり透過する光を所望の色バランスに整えることができる実益がある。なお、この発明のアリールシラン化合物は、可視光を吸収する従来公知の有機色素化合物と同様に、改竄防止用インキ、改竄・偽造防止用バーコードインキ、吸光インキ、吸光塗料、写真やフィルムの位置決め用マーキング剤、プラスチックをリサイクルする際の仕分け用染色剤、ＰＥＴボトルを成形加工する際のプレヒーティング助剤、さらには、可視光に感受性があるとされている腫瘍一般を治療するための医薬品の有効成分や、有効成分の働きを助ける成分として用いることができる。

上記した吸光材料としての諸用途に加えて、この発明のアリールシラン化合物は、励起すると、５００ｎｍより短波長、通常、４２０乃至４８０ｎｍ付近の青色域において蛍光などを発光することから、短波長域において発光能を発揮する有機化合物を必要とする、例えば、蛍光増白剤や、色素レーザーにおけるレーザー作用物質としても有用である。この発明のアリールシラン化合物を色素レーザーに用いる場合には、公知の色素系レーザー発振装置を構築する場合と同様にアリールシラン化合物を精製し、適宜溶剤に溶解し、必要に応じて、例えば、シクロヘプタトリエン、シクロオクタテトラエン、ピペリジン、さらには、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系の三重項消光剤を適量添加するとともに、溶液のｐＨを適宜レベルに調整し、濾過した後、レーザー発振装置における色素セル内へ封入する。この発明のアリールシラン化合物は、可視領域において極めて広い波長域で増幅利得が得られ、溶剤のｐＨを変えることによって発振波長を大幅に変化させることができるうえに、公知の類縁化合物と比較して耐熱性、耐光性が大きく、長時間用いても劣化し難い特徴がある。斯くして、この発明によるアリールシラン化合物は、必要に応じて、レーザー作用物質として機能する他の有機色素化合物の１又は複数を組み合わせて用いるとともに、必要に応じて、適宜の狭帯域化技術を適用することによって、紫外領域から赤外領域にいたる極めて広い波長域において、任意の波長で発振する狭帯域色素レーザーを構築することができる。斯かる可変波長色素レーザーは、例えば、分光分析の分野における、いわゆる、ピコ秒・フェムト秒分析や、レーザー法によるプルトニウム、ウランなどの同位体元素の分離におけるレーザー光源として極めて有用である。

この発明によるアリールシラン化合物の吸光能を利用するやや特殊な用途としては、例えば、酵素反応、抗原抗体反応、細胞内外における信号伝達、蛋白質同士の複合体形成、蛋白質と核酸又は核酸同士のハイブリダイゼーションなどの、生体起源の物質間に見られる特異的な反応を利用する定性分析、定量分析において、酵素、基質、抗原、抗体、可溶性受容体、蛋白質、糖脂質、核酸などを標識するための発光剤としての用途が挙げられる。この発明のアリールシラン化合物により標識された生体物質は、例えば、バイオセンサーなどとして研究や診断の分野において極めて有用である。

ところで、この発明で用いるアリールシラン化合物は、既述したとおり、５００ｎｍより短波長、通常、４２０乃至４８０ｎｍ付近に蛍光極大などの発光極大を有し、励起すると、青色域の可視光を発光し、しかも、熱安定性及びアモルファス状態の安定性にも優れていることから、発光層用材、色度調節用材などの有機ＥＬ素子用材として、青色域の可視光を発光する有機ＥＬ素子において極めて有利に用いることができる。この発明でいう有機ＥＬ素子とは以上説明したごときアリールシラン化合物を用いる有機ＥＬ素子全般を意味し、とりわけ、正電圧を印加する陽極と、負電圧を印加する陰極と、正孔と電子とを再結合させて発光を取り出す発光層とを含んでなり、必要に応じて、さらに、陽極から正孔を注入し輸送する正孔注入／輸送層、陰極から電子を注入し輸送する電子注入／輸送層、正孔が発光層から電子注入／輸送層へ移動するのを抑制する正孔ブロック層などを設けてなる単層型及び積層型の有機ＥＬ素子が重要な適用対象となる。

有機ＥＬ素子の動作は、周知のとおり、本質的に、電子及び正孔を電極から注入する過程と、電子及び正孔が固体中を移動する過程と、電子及び正孔が再結合し、一重項励起子又は三重項励起子を生成する過程と、その励起子が発光する過程とからなり、これらの過程は単層型及び積層型有機ＥＬ素子のいずれにおいても本質的に異なるところがない。しかしながら、単層型有機ＥＬ素子においては、発光性化合物の分子構造を変えることによってのみ上記４過程の特性を改善し得るのに対して、積層型有機ＥＬ素子においては、各過程において要求される機能を複数の材料に分担させるとともに、それぞれの材料を独立して最適化できることから、一般的には、単層型に構成するよりも積層型に構成する方が所期の性能を達成し易い。

そこで、この発明の有機ＥＬ素子につき、積層型有機ＥＬ素子を例に挙げて説明すると、図１はこの発明による積層型有機ＥＬ素子の概略図であって、図中、１は基板であり、通常、アルミノ珪酸塩ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス、バリウム珪酸ガラス、バリウム硼珪酸ガラス、硼珪酸ガラスなどのガラスか、あるいは、アラミド、ポリアクリレート、ポリアリレート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルアクリレート、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、弗素系樹脂、メラミン系樹脂などのプラスチック、アルミナ、シリコン、石英、炭化珪素などのセラミックをはじめとする基板材料を板状、シート状又はフィルム状に形成して用いられ、必要に応じて、これらは積層される。なかでも、例えば、アルミノ珪酸塩ガラス、アルミノ硼珪酸ガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、バリウム硼珪酸ガラスなどの、アルカリ含量、熱膨張係数がともに小さく、表面が平滑で傷がなく、研磨し易いフォトマスク用ガラスや、隣接する電気伝導膜との親和性に優れ、水分を透過し難い、例えば、アラミド系、エポキシ系、フェノール系、ポリアリレート系、ポリイミド系、ポリエステル系、芳香族ポリエーテル系、ポリオレフィン系、メラミン系、弗素系のプラスチックが好ましく、シリコンなどの不透明なセラミック材料は透明な電極用材と組み合わせて用いられる。

図１における２は陽極であり、電気的に低抵抗率であって、しかも、全可視領域に亙って光透過率が大きい金属若しくは電気伝導性材料の１又は複数を、例えば、インクジェット法、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層エピタクシー（ＡＬＥ）、真空蒸着、浸漬、スクリーン印刷法、スパッタリング、電気化学的重合法（電解重合法）、電気化学的デポジット法（電着法）、塗布、熱拡散法、熱転写法、光転写法、フォトリトグラフィー法、フォトポリマー法などの方法により、基板１の一側に密着させて、陽極２における抵抗率が１ｋΩ／□以下、好ましくは、５乃至５０Ω／□になるように、厚さ１０乃至１，０００ｎｍ、好ましくは、５０乃至５００ｎｍの単層又は多層に製膜することよって形成される。陽極２における電気伝導性材料としては、例えば、金、白金、アルミニウム、ニッケルなどの金属、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫と酸化インジウムとの混合系（以下、「ＩＴＯ」と略記する。）などの金属酸化物、さらには、アニリン、チオフェン、ピロールなどを反復単位とする電気伝導性オリゴマー及びポリマーが挙げられる。このうち、ＩＴＯは、低抵抗率のものが容易に得られるうえに、酸などを用いてエッチングすることにより、微細パターンを容易に形成できる特徴がある。

図１における３は正孔注入／輸送層であり、通常、陽極２におけると同様の方法により、陽極２に密着させて、正孔注入／輸送層用材を厚さ１乃至１，０００ｎｍに製膜することによって形成される。正孔注入／輸送層用材としては、陽極２からの正孔注入と輸送を容易ならしめるべく、イオン化電位が小さく、かつ、例えば、１０^４乃至１０^６Ｖ／ｃｍの電界下において、少なくとも、１０^−６ｃｍ^２／Ｖ・秒の正孔移動度を発揮するものが好ましい。個々の正孔注入／輸送層用材としては、有機ＥＬ素子において汎用される、例えば、アリールアミン誘導体、イミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、スチルベン誘導体、テトラアリールエテン誘導体、トリアリールアミン誘導体、トリアリールエテン誘導体、トリアリールメタン誘導体、フタロシアニン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニルアントラセン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポルフィリン誘導体などが挙げられ、必要に応じて、これらは組み合わせて用いられる。このうち、芳香族第三級アミンである、例えば、モノアリールアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、テトラアリールアミンなどのアリールアミンの単量体及び多量体が特に好ましい。

図１における４は発光層であり、通常、陽極２におけると同様の方法により、正孔注入／輸送層３に密着させてこの発明によるアリールシラン化合物の１又は複数をそれ単独か、あるいは、適宜のホスト化合物若しくはゲスト化合物などの１又は複数とともに厚さ１乃至１，０００ｎｍ、好ましくは、１０乃至２００ｎｍに製膜することによって形成される。この発明のアリールシラン化合物は一重項励起子、三重項励起子などの励起子を生成し易く、しかも、蛍光、燐光などの発光のエネルギー準位が好適であることから、従来公知の発光層用材とは違って、それのみによっても、１又は複数のホスト化合物若しくはゲスト化合物と組み合わせることによっても有機ＥＬ素子の発光層を構成することができる。とりわけ、ホスト化合物としてのこの発明のアリールシラン化合物と適宜のゲスト化合物とを組み合わせるときには、従来公知のホスト化合物によっては容易に達成できない、極めて高レベルの発光輝度、電力効率、外部量子効率及び寿命を達成することができる。また、この発明のアリールシラン化合物をゲスト化合物として用いるときには、いわゆる、発光層用材自身による発光の「濃度消光」を招来し難いことから、発光層において、ホスト化合物に対する配合比をより大きくすることによって素子の発光輝度を高めることができる。ホスト化合物とゲスト化合物とを組み合わせて発光層を構成するこの発明による有機ＥＬ素子においては、ホスト化合物に対してゲスト化合物を等モルまで、通常、０．１乃至１０モル％、好ましくは、０．５乃至５モル％用い、両者を単層又は多層に分離して１乃至１，０００ｎｍ、好ましくは、１０乃至２００ｎｍに製膜することによって発光層４を形成する。

この発明によるアリールシラン化合物をホスト化合物として用いる場合、この発明のアリールシラン化合物と組み合わせて用いる他のホスト化合物としては、有機ＥＬ素子において汎用されるキノリノール金属錯体や、例えば、アントラセン、クリセン、コロネン、トリフェニレン、ナフタセン、ナフタレン、フェナントレン、ピセン、ピレン、フルオレン、ペリレン、ベンゾピレンなどの縮合多環式炭化水素及びそれらの誘導体、クォーターフェニル、ジスチリルアリーレン、１，４−ジフェニルブタジエン、スチルベン、ターフェニル、テトラフェニルブタジエン、ビフェニルなどの環集合式炭化水素及びそれらの誘導体、オキサジアゾール、カルバゾール、ピリダジン、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾールなどの複素環化合物及びそれらの誘導体、キナクリドン、ルブレン及びそれらの誘導体、さらには、スチリル系のポリメチン色素、アダマンタン誘導体などが挙げられる。

これらのホスト化合物のうちで、特に好ましいものの一つとして、例えば、キノリノール金属錯体を挙げることができる。この発明でいうキノリノール金属錯体とは、分子内にピリジン残基とヒドロキシ基とを有する、例えば、８−キノリノール類、ベンゾキノリン−１０−オール類などの配位子としてのキノリノール類と、そのピリジン残基における窒素原子から電子対の供与を受けて配位子と配位結合を形成する、通常、中心原子としての一価、二価又は三価の、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、硼素、アルミニウム、ガリウム、インジウムなどの周期律表における第１族、第２族、第１２族又は第１３族に属する金属若しくはその酸化物とからなる錯体一般を意味する。配位子が８−キノリノール類又はベンゾキノリン−１０−オール類のいずれかである場合には、それらは置換基を１又は複数有していてもよく、ヒドロキシ基が結合している８位又は１０位の炭素以外の炭素へ、例えば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基などのハロゲン基、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基などの脂肪族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのエーテル基、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基などのエステル基、シアノ基、ニトロ基、スルホ基、さらには、これらの組合わせによる置換基が１又は複数結合することを妨げない。キノリノール金属錯体が同一分子内に２以上の配位子を有する場合、それらの配位子は互いに同じものであっても異なるものであってもよい。

個々のキノリノール金属錯体としては、例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−ブロモ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−スルホニル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−プロピル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウムオキシドなどのアルミニウム錯体、ビス（８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）亜鉛、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）亜鉛などの亜鉛錯体、ビス（８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリノラート）ベリリウムなどのベリリウム錯体、ビス（８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−クロロ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）マグネシウム、ビス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）マグネシウムなどのマグネシウム錯体、トリス（８−キノリノラート）インジウムなどのインジウム錯体、トリス（５−クロロ−８−キノリノラート）ガリウムなどのガリウム錯体、ビス（５−クロロ−８−キノリノラート）カルシウムなどのカルシウム錯体が挙げられ、必要に応じて、それらは組み合わせて用いられる。

この発明で用いるゲスト化合物としては、有機ＥＬ素子において汎用される、例えば、アクリドン誘導体、ナイルレッドなどのオキサゾン誘導体、キナクリドン誘導体、特開２００１−７６８７５号公報、特開２００１−７６８７６号公報、特開２００１−３２９２５７号公報、特開２００２−２２６４８４号公報、特開２００３−２４９３７１号公報、特開２００３−２４９３７２号公報、特開２００４−６２２２号公報などに開示されたクマリン誘導体、桂皮酸エステル誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン、４，４′−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル、４，４′−ビス［（１，１，２−トリフェニル）エテニル］ビフェニルなどのスチルベン誘導体、アントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（フェニルエチル）アントラセン、クリセン、コロネン、デカサイクレン、テトラセン、テトラフェニルシクロペンタジエン、４，４−ビス（９″−エチニルアントラセニル）ビフェニル、ピレン、ペリレン、ジベンゾ［ｆ，ｆ］ジインデノ［１，２，３−ｃｄ：１′，２′，３′−ｌｍ］ペリレン、１，４−ビス（９′−エチニルアントセニル）ベンゼン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ルブレンなどの多環式芳香族化合物及びそれらの誘導体、トリアリールアミン誘導体、ピラジン誘導体、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルユロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピランなどのピラン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ポリターフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリナフチレンビニレン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体などが挙げられ、必要に応じて、これらは組み合わせて用いられる。なお、既述したとおり、この発明によるアリールシラン化合物は、有機ＥＬ素子において、ホスト化合物としてのみならず、ゲスト化合物としても有効に機能する。この発明によるアリールシラン化合物をゲスト化合物として用いる場合、この発明によるアリールシラン化合物と、既述したごときホスト化合物のうちの、この発明によるアリールシラン化合物以外のものとを適宜組み合わせ、有機ＥＬ素子の発光層を構成する。

図１における５は電子注入／輸送層であり、通常、陽極２におけると同様の方法により、発光層４に密着させて、電子親和力の大きい有機化合物か、あるいは、例えば、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルボジイミド、ジスチリルピラジン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、シラザン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、トリアゾール誘導体、複素環化合物のテトラカルボン酸誘導体、フタロシアニン誘導体、フルオレノン誘導体、発光層４におけると同様のキノリノール金属錯体、さらには、アニリン、チオフェン、ピロールなどを反復単位とする電気伝導性オリゴマー若しくはポリマーの１又は複数を厚さ１０乃至５００ｎｍに製膜することによって形成される。複数の電子注入／輸送層用材を用いる場合には、その複数の電子注入／輸送層用材を均一に混合して単層に形成しても、混合することなく、電子注入／輸送層用材ごとに隣接する複数層に形成してもよい。正孔ブロック層を設けるときには、電子注入／輸送層５の形成に先立って、陽極２におけると同様の方法により、発光層４に密着させて、例えば、２−ビフェニル−４−イル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−［１，３，４］オキサジアゾール、２，２−ビス［５−（４−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル−１，４−フェニレン］ヘキサフルオロプロパン、１，３，５−トリス−（２−ナフタレン−１−イル−［１，３，４］オキサジアゾール−５−イル）ベンゼンなどのオキサジアゾール系化合物をはじめとする正孔ブロック層用材による薄膜を形成する。正孔ブロック層の厚さは、電子注入／輸送層５の厚さや有機ＥＬ素子の動作特性などを勘案しながら、１乃至１００ｎｍ、通常、５乃至５０ｎｍの範囲に設定する。

図１における６は陰極であり、通常、電子注入／輸送層５に密着させて、電子注入／輸送層５において用いられる化合物よりも仕事関数が低い（通常、５ｅＶ以下）、例えば、リチウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、銀、銅、アルミニウム、インジウム、イッテルビウムなどの金属、合金若しくは金属酸化物又は電気伝導性化合物を単独又は組み合わせて蒸着することによって形成する。陰極６の厚さについては特に制限がなく、電気伝導性、製造コスト、素子自体の厚さ、光透過性などを勘案しながら、通常、抵抗率が１ｋΩ／□以下になるように、厚さを１０ｎｍ以上、好ましくは、５０乃至５００ｎｍに設定する。なお、陰極６と、有機化合物を含有する電子注入／輸送層５との間に、密着性を高めるために、必要に応じて、例えば、芳香族ジアミン化合物、キナクリドン化合物、ナフタセン化合物、有機シリコン化合物、有機燐化合物などを含んでなる界面層を設けてもよい。また、電子の陰極６からの電子注入／輸送層５への移動を容易ならしめるために、陽極２におけると同様の方法により、陰極６における電子注入／輸送層５へ接する側へ、例えば、弗化リチウム、酸化リチウムなどのアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物による厚さ０．１乃至２ｎｍの薄膜を形成してもよい。

このように、この発明の有機ＥＬ素子は、基板上に、陽極、発光層及び陰極、さらには、必要に応じて、正孔注入／輸送層、電子注入／輸送層、正孔ブロック層などを隣接する層と互いに密着させながら一体に形成することによって得ることができる。各層を形成するに当たっては、有機化合物の酸化や分解、さらには、酸素や水分の吸着などを最小限に抑えるべく、高真空下、詳細には、１０^−５Ｔｏｒｒ以下で一貫作業するのが望ましい。また、発光層を形成するに当たっては、例えば、あらかじめ、ホスト化合物とゲスト化合物とを所定の割合で混合しておくか、あるいは、真空蒸着における両者の蒸着速度を互いに独立して制御することによって、発光層における両者の配合比を調節する。斯くして構築した有機ＥＬ素子は、使用環境における劣化を最小限に抑えるべく、素子の一部又は全体を、例えば、不活性ガス雰囲気下で封止ガラスや金属キャップにより封止するか、あるいは、防湿塗料を塗布したり、紫外線硬化樹脂などによる保護層で覆うのが望ましい。さらには、有機ＥＬ素子の構造にもよるけれども、発光層からの発光を効率良く素子外へ取り出すために、必要に応じて、素子内の適所へ、例えば、輪帯板や、一次元若しくは二次元の反射型又は透過型の回折格子などの、素子における発光取出面に対する発光の入射角を変化させる回折手段を単独又は組み合わせて設け、素子内の有機層と無機層との界面、あるいは、発光取出面と大気との界面における全反射を抑制するようにしてもよい。

この発明による有機ＥＬ素子の使用方法について説明すると、この発明の有機ＥＬ素子は、用途に応じて、比較的高電圧のパルス性電圧を間欠的に印加するか、あるいは、比較的低電圧の非パルス性電圧（通常、２乃至５０Ｖ）を連続的に印加して駆動する。この発明の有機ＥＬ素子は、陽極の電位が陰極より高いときにのみ発光する。したがって、この発明の有機ＥＬ素子へ印加する電圧は直流であっても交流であってもよく、また、印加する電圧の波形、周期も適宜のものとすればよい。交流を印加すると、この発明の有機ＥＬ素子は、原理上、印加する交流の波形及び周期に応じて輝度が増減したり点滅を繰り返す。図１に示す有機ＥＬ素子の場合、陽極２と陰極６との間に電圧を印加すると、陽極２から注入された正孔が正孔注入／輸送層３を経て発光層４へ、また、陰極６から注入された電子が電子注入／輸送層５を経て発光層４へそれぞれ到達する。その結果、発光層４において正孔と電子との再結合が起こり、それにより生じた励起状態の発光層用材から目的とする発光が陽極２及び基板１を透過して放出されることとなる。この発明の有機ＥＬ素子は、アリールシラン化合物や組み合わせて用いるホスト化合物、ゲスト化合物の構造、配合割合にもよるけれども、通常、４５０乃至４９０ｎｍの青色域に蛍光極大などの発光極大を有する。斯かる発光は、国際照明委員会（ＣＩＥ）によるｘｙ色度図上において、通常、ｘが０．０１乃至０．２０の範囲に、また、ｙが０．０２乃至０．７０の範囲にある。

この発明の有機ＥＬ素子は、耐久性が優れているうえに、発光効率が高く、その結果として、消費電力を抑えつつ、輝度を大きくすることが容易であることから、文字情報、画像情報などの情報を視覚的に表示する情報表示機器や、照明一般における光源（発光体）として多種多様の用途を有することとなる。すなわち、情報表示機器においては、常法により、この発明の有機ＥＬ素子を、例えば、軽量にして所望の形状、大きさのパネル状に形成し、コンピューター関連機器におけるビデオディスプレー、テレビ受像機、電話機、ゲーム機、計算機、写真機、時計、カーナビゲーション装置をはじめとする、情報の視覚的表示を必要とする民生用及び業務用の電気機械器具、電子機器、光学機器一般、さらには、計器一般、標識、案内板、広告パネルなどへ適用する。この場合、この発明による有機ＥＬ素子を単用するか、あるいは、必要に応じて、青色、緑色及び／又は赤色域の可視光を発光する他の有機ＥＬ素子や、発光の色度、色調を調節するための適宜フィルター類と組合わせつつ、斯界において汎用される単純マトリックス方式やアクティブマトリックス方式の駆動回路を適用して駆動する。照明の用途においては、常法により、この発明の有機ＥＬ素子を、例えば、軽量にして所望の形状、大きさのパネル状に形成し、省エネルギーにして省スペースな光源として、屋内照明、屋外照明をはじめとする一般照明へ適用したり、液晶素子のバックライト照明、欝病などを治療するための物理療法に用いられる照明、さらには、家畜、家禽、魚介、昆虫、果樹、穀物、野菜、花卉をはじめとする動植物の光周性、走光性を制御するための照明などへ適用する。なお、陽極及び陰極において、微小光共振器として機能する反射鏡を用いるこの発明の有機ＥＬ素子は、例えば、小電流域で動作する無閾値レーザーとして有用である。

ところで、この発明のアリールシラン化合物は、波長３８０乃至４５０ｎｍ付近の紫乃至青色域に吸収極大を有し、しかも、吸収極大波長における分子吸光係数が１×１０^４以上、好ましくは、５×１０^４以上と大きいことから、有機ＥＬ素子における発光層用材としての用途に加えて、有機ＥＬ素子による発光の色度を所望のレベルに調節するための色度調節用材としても有用である。斯くして、この発明でいう有機ＥＬ素子とは、特定のアリールシラン化合物を発光層用材として含んでなるものは言うにおよばず、それに加えて、発光性化合物による電界発光の色度を調節する目的で、発光層内又は発光層以外の部分において特定のアリールシラン化合物を単用したり、特定のアリールシラン化合物と、吸光能を有する他の化合物の１又は複数とを併用する有機ＥＬ素子全般を包含することとなる。

以下、この発明の実施の形態につき、実施例に基づいて説明する。

〈アリールシラン化合物〉
反応容器に化学式１８で表される化合物３．６ｇ、４−ジエチルアミノサリチルアルデヒド３．３ｇ、酢酸５．９ｇ及びピペリジン１０ｍｌをとり、１７０℃で４時間加熱して反応させた後、反応混合物にクロロホルムを加えて抽出した。傾斜によりクロロホルム層を採取し、水及び飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムにより乾燥し、濾過した後、クロロホルムを留去した。得られた油状物をクロロホルム／酢酸エチル混液を展開溶剤とするシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、結晶化したところ、化学式４で表されるこの発明のアリールシラン化合物の結晶が３ｇ得られた。

化学式１８：

結晶の一部をとり、常法により塩化メチレン溶液における可視吸収スペクトル及び蛍光スペクトルを測定したところ、それぞれ、波長４０６及び４６７ｎｍ付近に吸収極大（ε＝８．２７×１０^４）及び蛍光極大が観察された。通常のＤＳＣ分析により融点、分解点及びガラス転移点を測定したところ、本例のアリールシラン化合物は２４３℃付近に融点を、１２１℃付近にガラス転移点を、また、４４８℃付近に分解点を示した。常法によりクロロホルム−ｄ溶液における^１Ｈ−核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、化学シフトδ（ｐｐｍ、ＴＭＳ）が１．２２（１２Ｈ、ｔ、Ｊ＝７．２Ｈｚ、ＣＨ_３−）、３．４３（８Ｈ、ｑ、Ｊ＝７．２Ｈｚ、−ＣＨ_２−）、６．５４（２Ｈ、ｄ、Ｊ＝２．４Ｈｚ、ＡｒＨ）、６．６０（２Ｈ、ｄｄ、Ｊ_１＝８．７Ｈｚ、Ｊ_２＝２．４Ｈｚ、ＡｒＨ）、７．３１乃至７．４７（８Ｈ、ｍ、ＡｒＨ）及び７．６０乃至７．７４（１４Ｈ、ｍ、ＡｒＨ）の位置にピークが観察された。常法による質量分析においては、質量（ｍ／ｅ）が７６７．４である分子イオンピーク（Ｍ＋Ｈ）^＋が観察された。なお、本例のアリールシラン化合物は、通常のアミド系、アルコール系、ケトン系、ニトリル系、ハロゲン系の有機溶剤に対して実用上支障のない溶解性を発揮した。

溶剤への溶解性や熱特性に優れ、短波長の可視領域に吸収極大及び発光極大を有する本例のアリールシラン化合物は、例えば、情報記録、印刷、印刷回路、太陽光発電、電気機械器具、電気通信器具、光学器具、衣料、建寝装用品、保健用品、農業資材をはじめとする諸分野において、短波長の可視光を吸収することによって、これを遮断したり、そのエネルギーを利用する吸光材料や、色素レーザー、分析などにおける発光材料として有用である。加えて、励起すると青色域の蛍光を発光する本例のアリールアミン化合物は、青色域の発光を目指す有機ＥＬ素子において、発光層用材、色度調節用材などの有機ＥＬ素子用材として有用である。

〈アリールシラン化合物〉
実施例１の方法により得たアリールシラン化合物を水冷式昇華精製装置内へ仕込み、常法により、装置内を減圧に保ちながら加熱することによって精製した。

本例のアリールシラン化合物は、短波長の可視光を吸収したり発光する、高純度の有機化合物を必要とする諸分野において有利に用いることができる。

この発明によるアリールシラン化合物は、構造によって仕込条件や収率に若干の違いはあるものの、例えば、上記した化学式１乃至１７で表されるものを含めて、いずれも、実施例１乃至２の方法によるか、あるいは、それらの方法に準じて所望量を得ることができる。

〈有機ＥＬ素子〉
この発明によるアリールシラン化合物を発光層用材として用い、図１に示す構造の積層型有機ＥＬ素子を作製した。すなわち、常法により、臭化水素酸によりパターン化した厚さ１６０ｎｍの透明ＩＴＯ電極を有するガラス製基板を有機アルカリ洗浄剤、純水、アセトン及びエタノールを用いて超音波洗浄し、乾燥し、紫外線オゾンによりＩＴＯ電極表面の有機物を除去した後、真空蒸着装置における前処理室内へ移した。前処理室内を１×１０^−６Ｔｏｒｒまで減圧した後、アルゴン／酸素混合気を１×１０^−２Ｔｏｒｒまで導入し、ＩＴＯ電極表面をプラズマ処理することによって、陽極２としてのＩＴＯ電極を有する清浄な基板１を得た。

基板１を１×１０^−６Ｔｏｒｒまで減圧した真空蒸着装置の有機蒸着室内へ移し、陽極２としてのＩＴＯ電極へ有機膜成形用マスクを装着した後、カーボン坩堝を加熱して、基板１におけるＩＴＯ電極を有する側へ、正孔注入／輸送層用材として、化学式１９で表される銅フタロシアニン（以下、「ＣｕＰｃ」と略記する。）と化学式２０で表されるトリフェニルアミン四量体（以下、「ＴＰＴＥ」と略記する。）をこの順序でそれぞれ厚さ１０ｎｍ及び３０ｎｍまで蒸着して正孔注入／輸送層３を形成した。引き続き、発光層用材として、化学式４で表されるこの発明によるアリールシラン化合物と、化学式２１で表される青色発光材であるジピレニルフェニルアダマンタン化合物（以下、「ＰＹ−ＡＤ」と略記する。）とを重量比で０．５：１００乃至１．５：１００になるように厚さ４０ｎｍまで共蒸着して正孔注入／輸送層３へ密着する発光層４を形成した後、さらに、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（以下、「ＡｌＱ_３」と略記する。）を厚さ４０ｎｍまで蒸着して、発光層４へ密着する電子注入／輸送層５を形成した。

化学式１９：

化学式２０：

化学式２１：

その後、基板１を真空蒸着装置における金属蒸着室内へ移し、弗化リチウム及びアルミニウムをこの順序でそれぞれ厚さ０．５及び１５０ｎｍまで蒸着して、電子注入／輸送層５へ密着する陰極６を形成した後、窒素雰囲気下で素子全体をガラス板及び紫外線硬化樹脂により封止して有機ＥＬ素子を得た。斯くして得られた有機ＥＬ素子につき、常法により電界発光特性及び寿命（初期輝度が半減する駆動時間）をそれぞれ求めた。なお、寿命は、室温において、初期輝度を２，４００ｃｄ／ｍ^２に設定して求めた。別途、比較のために、発光層用材としてＰＹ−ＡＤのみを用いる有機ＥＬ素子を作製し、同様に試験して対照とした。結果を表１に示す。

表１に見られるとおり、本例の有機ＥＬ素子も対照の有機ＥＬ素子も、ともに、波長４５０乃至４７０ｎｍ付近の青色域に発光極大を有していた。ＣＩＥによるｘｙ図上における発光の座標は、対照の有機ＥＬ素子の場合、ｘが０．１８、ｙが０．１９であり、また、本例の有機ＥＬ素子は、ｘが０．１６、ｙが０．２３であった。本例の有機ＥＬ素子においても対照の有機ＥＬ素子においても、ホスト化合物に特有の発光は認められず、このことは、励起エネルギーがホスト化合物からゲスト化合物へ効率良く移動したことを物語っている。

ところが、表１における「発光輝度」の欄に見られるとおり、本例の有機ＥＬ素子は、電流密度１１ｍＡ／ｃｍ^２で定電流駆動すると、室温において４７３ｃｄ／ｍ^２もの高輝度を示し、そのときの電力効率及び外部量子効率も対照の有機ＥＬ素子を上回っていた。本件の有機ＥＬ素子は、いずれも、発光が安定して持続し、高輝度（２，４００ｃｄ／ｍ^２）で１０時間以上駆動しても、ダークスポットなどの非発光部が認められなかったのに対して、同様に試験したときの対照の有機ＥＬ素子の寿命は高々５時間であった。化学式４で表されるアリールシラン化合物を用いる有機ＥＬ素子の寿命は著しく長く、実用輝度である３００ｃｄ／ｍ^２で連続駆動したときの寿命は１，５００時間以上と推定され、実用上支障のないものであった。

以上の結果は、この発明のアリールシラン化合物を発光層用材として用いることによって、青色域で発光する、長寿命にして高輝度、高効率の有機ＥＬ素子を実現できることを物語っている。

〈表示パネル〉
図２に示すのは、この発明の有機ＥＬ素子を主体とする単純マトリックス方式による表示パネル（水平方向に２０電極列、垂直方向に３０電極列）の１例であり、斯かる表示パネルは次のようにして作製することができる。

すなわち、実施例３の方法に準じてガラス製基板１０の一側へＩＴＯ透明電極による陽極１４を形成した後、湿式エッチング法により陽極１４をストライプ状に加工する。次いで、実施例３の方法に準じて正孔注入／輸送層１６、発光層１８などを順次形成し、メカニカルマスクを用いて陰極２０をストライプ状に形成した後、ガラス板（図示しない）と紫外線硬化樹脂により有機ＥＬ素子を封止する。なお、本例の表示パネルにおいては、使用時の温度上昇を抑えるべく、必要に応じて、陰極２０の背面側へ放熱板や冷却ファンなどの放熱手段を設けてもよい。

〈情報表示機器〉
図３のブロックダイヤグラムに示すのは、実施例４の方法により作製した表示パネルを用いる情報表示機器の１例である。図３において、３０は出力電圧４．５Ｖの直流電源であり、その出力端には二つの昇圧回路３２、３４が接続されている。昇圧回路３２は５乃至１２Ｖの範囲の直流電圧を供給することができ、その出力端はドライバ回路３６へ接続されている。もう一方の昇圧回路３４は、５Ｖの定電圧をマイクロコンピューター３８へ供給するものである。

マイクロコンピューター３８は、外部と信号のやり取りをするＩ／Ｏインターフェース３８ａと、プログラムなどを記録するＲＯＭ３８ｂと、各種のデータを記録するＲＡＭ３８ｃと、各種の演算を実行するＣＰＵ３８ｄとを含んでなる。マイクロコンピューター３８には、マイクロコンピューター３８へ８ＭＨｚのクロック信号を供給するクロック発生回路と、二つの発振回路４２、４４がそれぞれ接続されており、その二つの発振回路４２、４４は、マイクロコンピューター３８へ、それぞれ、表示速度を制御する５乃至５０Ｈｚの信号と、走査周波数を制御する０．２乃至２ｋＨｚの信号を供給するためのものである。

４８はこの発明の有機ＥＬ素子を主体とする表示パネルであり、ドライバ回路３６、４６を介してマイクロコンピューター３８へ接続されている。ドライバ回路３６は、昇圧回路からの直流電圧が表示パネル４８へ印加されるのを制御する回路であって、表示パネル４８における垂直方向の電極列へ個別に接続された複数のトランジスタを含んでなる。したがって、このドライバ回路３６におけるトランジスタのいずれかがオンすると、そのトランジスタへ接続されている垂直方向の電極列へ昇圧回路３６からの電圧が印加されることとなる。一方、ドライバ回路４６は、表示パネル４８の水平方向の電極列へ個別に接続された複数のトランジスタを含んでなり、ドライバ回路４６におけるトランジスタのいずれかがオンすると、そのトランジスタへ接続されている水平方向の電極列が接地されることとなる。

本例の情報表示機器は斯く構成されているので、マイクロコンピューター３８の指示にしたがってドライバ回路３６、４６におけるトランジスタがオンすると、表示パネル４８の垂直方向及び水平方向における対応する電極列間へ所定の電圧が印加され、その交点に位置する有機ＥＬ素子が発光することとなる。したがって、例えば、ドライバ回路４６を適宜制御することによって水平方向の電極列を１列選択し、その電極列を接地しつつ、ドライバ回路３６を適宜制御することによって垂直方向の電極列へ接続されたトランジスタを順次オンすれば、その選択された水平方向の電極列全体が水平方向に走査され、所与の画素が表示されることとなる。斯かる走査を垂直方向に順次繰り返すことによって、１画面全体を表示できる。なお、本例におけるドライバ回路３６は、電極１列分のデータレジスタを有しているので、その記録されているデータに基づいてトランジスタを駆動するのが好適である。

表示する情報は、表示の速度と周期に合わせて外部から供給するか、あるいは、例えば、文字情報などのように、一定のパターンを有する情報については、ＲＯＭ３８ｂにそのパターンをあらかじめ記憶させておき、これをデータとしてもよい。また、通常のＮＴＳＣ方式によるテレビジョン放送を表示する場合には、先ず、受信した信号を放送規格に基づく水平周波数、垂直周波数にしたがって水平同期信号と垂直同期信号とに分離するとともに、映像信号を表示パネル４８の画素数に対応したデジタル信号に変換する。これらの信号をマイクロコンピューター３８へ適宜同期させて供給することによって、テレビジョン放送を表示パネル４８へ表示することができる。

叙上のとおり、この発明は新規なアリールシラン化合物の創製に基づくものである。この発明によるアリールシラン化合物は、紫乃至青色域の可視光を効率良く吸収することに加えて、安定であって、その多くが励起すると青色光を発光することから、吸光剤、発光剤などとして、斯かる性質を具備する有機化合物を必要とする、例えば、光化学的重合、太陽電池、光学フィルター、染色、色素レーザー、分析をはじめとする諸分野において多種多様の用途を有することとなる。さらに、この発明のアリールシラン化合物は、次世代の表示素子として注目を浴びている有機ＥＬ素子の分野において、発光層を構成するホスト化合物、ゲスト化合物などの発光層用材や、電界発光の色度を所望のレベルに調節するための色度調節用材をはじめとする有機ＥＬ素子用材として極めて有用である。この発明の有機ＥＬ素子は発光効率や耐久性に優れているので、照明一般における発光体や、例えば、パネル状に形成することによって、文字情報や画像情報を視覚的に表示する多種多様の情報表示機器において極めて有利に用いることができる。

Claims (3)

1. 化学式１、３、４、１０、１５、１６又は１７で表されるアリールシラン化合物。
   

   

   

   

   

   

   

   
2. 請求項１に記載のアリールシラン化合物を含んでなる有機電界発光素子用材。
3. 請求項１に記載のアリールシラン化合物を含んでなる有機電界発光素子。

Images