JP5952006B2 - フルオレン誘導体及び発光素子 - Google Patents
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Description
ある種の有機化合物と当該有機化合物に電子受容性を示す無機化合物とを含む複合材料を陽極に接して設けた発光素子は、当該有機化合物のみを同様の位置に設けた発光素子と比較して、大きく低電圧化されることが知られている(特許文献1参照)。これは、複合材料が当該有機化合物のみと比較してキャリア注入性及びキャリア輸送性に優れることによる結果である。当該複合材料は、また、無機化合物を含むことによって結晶化が抑制され、有機化合物単体を用いた場合と比較して、信頼性が向上することも報告されている。さらに、当該複合材料はその膜厚を厚く形成しても駆動電圧の上昇が起きにくいことから、陽極上に厚く形成することによって陽極が有する凹凸が原因で起こるショートなどの不良の発生を抑制することもできる。
実施の形態1に記載の複合材料を用いた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。
これら及び公知の物質の中から、上記発光中心物質のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。また、発光中心物質がりん光を発する物質である場合、ホスト材料は該発光中心物質の三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)よりも大きい三重項励起エネルギーを有する物質を選択すれば良い。
本実施の形態は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積層型素子ともいう)の態様について、図1(B)を参照して説明する。この発光素子は、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。発光ユニットとしては、実施の形態2で示したEL層103と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態2で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子であり、本実施の形態は、複数の発光ユニットを有する発光素子ということができる。但し、正孔注入層に関しては、本実施の形態においては、必ずしも実施の形態1に記載の複合材料を用いなくても良い。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の複合材料を含む発光素子を用いた発光装置について説明する。
本実施の形態では、実施の形態2又は実施の形態3に示す発光素子をその一部に含む電子機器について説明する。実施の形態2又は実施の形態3に記載の発光素子は、実施の形態1に記載の複合材料を含む発光効率の良好な発光素子であることから、消費電力が低減された発光素子であり、その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減された発光部を有する電子機器とすることが可能である。また、実施の形態2又は実施の形態3に記載の発光素子は、駆動電圧の小さい発光素子であるため、駆動電圧の小さい電子機器とすることが可能である。
本実施の形態では、実施の形態1に記載の複合材料を用いた発光素子を照明装置として用いる例を図29を参照しながら説明する。図29(B)は照明装置の上面図、図29(A)は図29(B)におけるc−d断面図である。
なお、補助配線402の形成と同時に第2の電極404に電圧を供給するためのパッド412を形成しても良い。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子1及び比較発光素子1を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
500mL三口フラスコに、9−フェニル−9−(4−ブロモフェニル)−フェニル−9H−フルオレンを4.0g(10mmol)入れ、フラスコ内の雰囲気を窒素置換したのち、脱水テトラヒドロフラン(略称:THF)100mLを加えて−78℃にした。この混合液に1.59mol/Lのn−ブチルリチウムヘキサン溶液7.6mL(12mmol)を滴下し、2時間撹拌した。この混合物にホウ酸トリメチル1.4mL(15mmol)を加え、−78℃で2時間、室温で18時間撹拌した。反応後、この反応溶液に1M希塩酸を酸性になるまで撹拌しながら加えた。これを酢酸エチルで抽出し、得られた有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘキサンを加え超音波をかけたのち、再結晶したところ、目的の白色粉末を収量3.5g、収率97%で得た。また、上記合成法の反応スキームを下記(A−1)に示す。
50mL三口フラスコにて、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニルアントラセンを2.1g(5.0mmol)、4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)−フェニルボロン酸を3.6g(10mmol)、酢酸パラジウム(II)を2.0mg(10μmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィンを6.0mg(20μmol)、エチレングリコールジメチルエーテルを15mL、2mol/L炭酸カリウム水溶液5mLの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、窒素雰囲気下、85℃で10時間加熱撹拌し、反応させた。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子2及び比較発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子3及び比較発光素子3を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子4を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子5を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子6を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子7を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
まず、第1の電極102として110nmの膜厚でケイ素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)が成膜されたガラス基板101を用意した。ITSO表面は、2mm角の大きさで表面が露出するよう周辺をポリイミド膜で覆い、電極面積は2mm×2mmとした。この基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板を30分程度放冷した。
以上により得られた発光素子8を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
上記実施例で用いたN,N’−ビス〔4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−N,N’−ジフェニルピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)(構造式(iii)の合成方法について具体的に説明する。1,6FLPAPrnの構造を以下に示す。
100mL三口フラスコにて、マグネシウムを1.2g(50mmol)減圧下で30分加熱撹拌し、マグネシウムを活性化させた。これを室温に冷まして窒素雰囲気にした後、ジブロモエタン数滴を加えて発泡、発熱するのを確認した。ここにジエチルエーテル10mL中に溶かした2−ブロモビフェニルを12g(50mmol)ゆっくり滴下した後、2.5時間加熱還流撹拌してグリニヤール試薬とした。
9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレン5.8g(14.6mmol)、アニリン1.7mL(18.6mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド4.2g(44.0mmol)を200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン147.0mLとトリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.4mLを加えた。この混合物を60℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)66.1mg(0.1mmol)を加え3.5時間攪拌した。攪拌後、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アルミナを通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮した。得られたろ液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:トルエン=2:1)により精製し、得られたフラクションを濃縮し、目的物の白色固体6.0gを収率99%で得た。上記ステップ2の合成スキームを下記(E1−2)に示す。
1,6−ジブロモピレン0.4g(1.2mmol)、参考例1のステップ2で得た4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:FLPA)1.0g(2.4mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド0.3g(3.6mmol)を50mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン11.5mLとトリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.20mLを加えた。この混合物を70℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)31.1mg(0.05mmol)を加え4.0時間攪拌した。攪拌後、フロリジール、セライト、アルミナを通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮した。得られたろ液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はクロロホルム)により精製し、得られたフラクションを濃縮し、黄色固体を得た。得られた固体を、トルエンとヘキサンの混合溶媒により洗浄した後、吸引ろ過をおこない黄色固体を得た。得られた黄色固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で洗浄したところ、淡黄色粉末状固体0.8gを、収率68%で得た。
上記実施例で用いた9−{4−(9−H−9−フェニルカルバゾール−3−イル)−フェニリル}−フェナントレン(略称:PCPPn)(構造式(i))の合成方法について具体的に説明する。PCPPnの構造を以下に示す。
300mL三口フラスコにて、4−ブロモヨードベンゼン14g(50mmol)、9−フェニル−9H−カルバゾール−3−ボロン酸14g(50mmol)、酢酸パラジウム(II)110mg(0.5mmol)、トリ(o−トリル)ホスフィン300mg(1.0mmol)、トルエン50mL、エタノール10mL、2mol/L炭酸カリウム水溶液25mLの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、窒素雰囲気下、80℃で6時間加熱撹拌し、反応させた。
300mL三口フラスコに、上記反応スキーム(F1−2)で得られた3−(4−ブロモフェニル)−9−フェニル−9H−カルバゾールを8.0g(20mmol)入れ、フラスコ内の雰囲気を窒素置換したのち、脱水テトラヒドロフラン(略称:THF)100mLを加えて−78℃にした。この混合液に1.65mol/Lのn−ブチルリチウムヘキサン溶液15mL(24mmol)を滴下し、2時間撹拌した。この混合物にホウ酸トリメチル3.4mL(30mmol)を加え、−78℃で2時間、室温で18時間撹拌した。反応後、この反応溶液に1M希塩酸を酸性になるまで加えて7時間撹拌した。これを酢酸エチルで抽出し、得られた有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し、ヘキサンを加え超音波をかけたのち、再結晶したところ、白色粉末を収量6.4g、収率88%で得た。上記ステップ2の反応スキームを下記(F2−1)に示す。
200mL三口フラスコへ9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル−フェニル−4−ボロン酸を1.5g(5.0mmol)、9−ブロモフェナントレンを3.2g(11mmol)、酢酸パラジウム(II)を11mg(0.1mmol)、トリ(o−トリル)ホスフィンを30mg(0.1mmol)、トルエン30mL、エタノール3mL、2mol/L炭酸カリウム水溶液5mLの混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、窒素雰囲気下、90℃で6時間加熱撹拌し、反応させた。
上記実施例で用いたN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス〔3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル〕−ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)の合成方法について説明する。1,6mMemFLPAPrnの構造式を以下に示す。
9−(3−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレン3.2g(8.1mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド2.3g(24.1mmol)を200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン40.0mL、m−トルイジン0.9mL(8.3mmol)、トリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.2mLを加えた。この混合物を60℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)44.5mg(0.1mmol)を加え、この混合物を80℃にして2.0時間攪拌した。攪拌後、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:トルエン=1:1)により精製し、トルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、目的の白色固体2.8gを、収率82%で得た。上記ステップ1の合成スキームを以下に示す。
1,6−ジブロモピレン0.6g(1.7mmol)、3−メチルフェニル−3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニルアミン1.4g(3.4mmol)、ナトリウム tert−ブトキシド0.5g(5.1mmol)を100mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン21.0mL、トリ(tert−ブチル)ホスフィンの10%ヘキサン溶液0.2mLを加えた。この混合物を60℃にし、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)34.9mg(0.1mmol)を加え、この混合物を80℃にして3.0時間攪拌した。攪拌後、トルエンを400mL加えて加熱し、熱いまま、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)、アルミナを通して吸引濾過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮し得た固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒はヘキサン:トルエン=3:2)により精製し、黄色固体を得た。得られた黄色固体をトルエンとヘキサンの混合溶媒で再結晶し、目的の黄色固体を1.2g、収率67%で得た。
102 第1の電極
103 有機化合物を含む層
104 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
301 基板
302 第1の電極
304 第2の電極
311 電子輸送層
312 発光層
313 正孔輸送層
314 正孔注入層
400 基板
401 第1の電極
402 補助電極
403 EL層
404 第2の電極
405 シール材
406 シール材
407 封止基板
412 パッド
420 ICチップ
501 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 駆動回路部(ソース側駆動回路)
602 画素部
603 駆動回路部(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 有機化合物を含む層
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
901 筐体
902 液晶層
903 バックライトユニット
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
951 基板
952 電極
953 絶縁層
954 隔壁層
955 有機化合物を含む層
956 電極
2001 筐体
2002 光源
3001 照明装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7400 携帯電話機
Claims (2)
- 下記構造式で表されるフルオレン誘導体。
- 一対の電極間に有機化合物を含む層を有し、
前記有機化合物を含む層が、請求項1に記載のフルオレン誘導体を含む発光素子。
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