JP6312967B2 - 有機化合物 - Google Patents

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    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Description

本発明は、発光素子へ適用可能な新規材料に関する。また、当該材料を用いた発光素子
、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。
近年、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL
)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これらの発光素子の基本的な構
成は、一対の電極間に発光性の物質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、発光性の物質からの発光を得ることができる。
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高
く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として
好適であるとされている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大
きな利点である。さらに応答速度が非常に速いことも特徴の一つである。
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、面状の発光を容易
に得ることができる。よって、面状の発光を利用した大面積の素子を形成することができ
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、ELを利用した発光素子は、照明等に応用できる面光源
としての利用価値も高い。
そのELを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか無機化合物である
かによって大別することができる。発光性の物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当
該発光性の有機化合物を含む層を設けた有機EL素子の場合、発光素子に電圧を印加する
ことにより、陰極から電子が、陽極からホール(正孔)がそれぞれ有機化合物を含む層に
注入され、電流が流れる。そして、電子およびホールの両方が注入されることで、発光性
の有機化合物が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光性の有機化合物
から発光を得るものである。
このようなメカニズムから、上述の発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。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リン光と呼ばれてい
る。
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、物質に依存した問題
が多く、これらを克服するために素子構造の改良や物質開発等が行われている。例えば、
特許文献1では、アントラセン骨格を有する化合物を発光材料として用いた発光素子が開
示されているが、当該発光素子は、十分な信頼性を有しているとは言えない。
また、電流励起されたキャリアの再結合による発光の他に、電流励起された有機化合物
の励起エネルギーが他の有機化合物に移動することで、その有機化合物を励起し、発光す
る方法もある。この方法は、発光させたい有機分子が、高濃度だとスタッキング相互作用
を起こし、発光効率が悪くなってしまう場合(濃度消光)に有効であり、有機ELにおい
ては、一般的に、発光層中に発光材料を分散(ドープ)させて用いる素子構造として適用
されている。発光させたい有機分子をホスト材料にドープして、スタッキング相互作用を
抑制することで、発光素子を高効率化させることができる。当該発光素子においては、電
流励起によって励起したホスト材料からドーパント材料へ励起エネルギーが移動すること
でドーパント材料が発光する。なお、物質Aを他の物質Bからなるマトリクス中に分散す
る場合、マトリクスを構成する物質Bをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物
質Aをドーパント材料と呼ぶものとする。
これらドーパント材料のなかで、青色の発光色を呈する材料は、長波長(赤、橙、黄色
や緑など)の発光色を呈する材料と比較して種類が少なく、その中でも良好な材料が少な
い。それは、青色発光を呈するためには、共役の小さい材料を選ばなくてはならず、その
ため選択できる骨格が限られているためであると考えられる。また、青色発光を呈するた
めのエネルギーが、長波長の発光を呈するためのエネルギーよりも高く、そのエネルギー
によってドーパント材料が劣化しやすいためと考えられる。
そのため、良好な青色を呈し、信頼性の高い有機EL素子を得るための、青色発光素子
用材料が望まれる。
国際公開第2005/113531号
上記問題を鑑み、本発明の一態様は、新規素子用材料を提供することを課題の一とする
。また、本発明の一態様は、青色発光を呈する新規物質を提供することを課題の一とする
また、これら新規物質を用いた発光素子、発光装置、照明装置、および電子機器を提供
することを課題の一とする。
本発明の一態様は、下記一般式(G1)で表されるアントラセン化合物である。
一般式(G1)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環を形
成する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Arは、環
を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のジベ
ンゾチオフェン−2−イル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル基の
いずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
一般式(G1)中のα〜αはそれぞれ独立に、下記構造式(α−1)乃至(α−3
)で表される構造のいずれか一であってもよい。
本発明の一態様は、下記一般式(G2)で表されるアントラセン化合物である。
一般式(G2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
およびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環
を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Ar
、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の
ジベンゾチオフェン−2−イル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル
基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
本発明の一態様は、下記一般式(G3)で表されるアントラセン化合物である。
一般式(G3)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
は、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜12の
、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜1
2の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のジベンゾチオフェン−2−イ
ル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。jは
、0または1である。
一般式(G1)乃至(G3)中のArは、下記構造式(Ar1−1)乃至(Ar1−
4)で表される構造のいずれか一であってもよい。
一般式(G1)乃至(G3)中のArは、下記構造式(Ar2−1)または下記一般
式(Ar2−2)で表される構造であってもよい。
一般式(Ar2−2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R21〜R27
、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニ
ル基、さらに、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
一般式(G1)乃至(G3)中のR〜R、R11〜R14は、それぞれ独立に、下
記構造式(R−1)乃至(R−9)で表される構造のいずれか一であってもよい。
また、本発明の別の一形態は、上記のアントラセン化合物を用いた発光素子である。
また、本発明の別の一形態は、上記の発光素子を用いた発光装置である。
また、本発明の別の一態様は、上記の発光装置を用いた照明装置である。
また、本発明の別の一態様は、上記の発光装置を用いた電子機器である。
なお、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、光源、電
子機器を含む。また、パネルにコネクター、例えばFPC(Flexible Prin
ted Circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bondi
ng)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
、又は発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が
直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
本発明の一態様のアントラセン化合物は、短波長の可視光の発光が可能であり、色純度
の良い青色発光を得ることができる。
また、本発明の一態様のアントラセン化合物を用いることにより発光効率、および信頼
性の高い発光素子を得ることができる。
さらに、この発光素子を用いることにより、信頼性の高い発光装置、電子機器、および
照明装置を得ることができる。
本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光素子を説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の発光装置を説明する図。 本発明の一態様の電子機器を説明する図。 本発明の一態様の電子機器を説明する図。 本発明の一態様の照明装置を説明する図。 本発明の一態様の照明装置を説明する図。 車載表示装置および照明装置を説明する図。 FrAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 FrAPAの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 FrBAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 FrBAPAの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 ThAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 ThAPAの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。 実施例の発光素子を説明する図。 発光素子1の発光スペクトルを示す図。 発光素子2の発光スペクトルを示す図。 発光素子3の発光スペクトルを示す図。 発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子3の電流密度−輝度特性を示す図。 発光素子1の電圧−電流特性を示す図。 発光素子2の電圧−電流特性を示す図。 発光素子3の電圧−電流特性を示す図。 発光素子1の電流効率−輝度特性を示す図。 発光素子2の電流効率−輝度特性を示す図。 発光素子3の電流効率−輝度特性を示す図。 発光素子1の色度−輝度特性を示す図。 発光素子2の色度−輝度特性を示す図。 発光素子3の色度−輝度特性を示す図。 発光素子1の信頼性試験の結果を示す図。 発光素子3の信頼性試験の結果を示す図。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以
下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その形態お
よび詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は
以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様であるアントラセン化合物について説明する。
本実施の形態のアントラセン化合物は、下記一般式(G1)で表されるアントラセン化
合物である。
一般式(G1)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環を形
成する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Arは、環
を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のジベ
ンゾチオフェン−2−イル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル基の
いずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
k=0の場合、合成が簡便となる点において、好ましい。
なお、一般式(G1)のR〜R若しくはR11〜R14が置換基としてアルキル基
を有する場合、または、一般式(G1)のAr若しくはArが置換基としてアルキル
基を有する場合、有機溶剤への溶解性が向上するため、精製が容易になり好ましい。また
、溶解性が向上することで、湿式で有機ELを作製する場合に、成膜した膜の均一性も向
上するため好ましい。
一方、一般式(G1)のR〜R若しくはR11〜R14が水素である場合、または
、一般式(G1)のAr若しくはArが無置換である場合は、合成が簡便となる点に
おいて、好ましい。
また、一般式(G1)で表されるアントラセン化合物は、分子内にジベンゾフラニル基
、または、ジベンゾチオフェニル基のような立体的で嵩高い構造を有しているために、分
子同士の相互作用が抑制され、モルフォロジー(分子形態)が改善される。このことによ
り、一般式(G1)で表されるアントラセン化合物を用いた膜は、膜質が向上し、発光層
に用いた場合には濃度消光やエキシマーの形成を抑制しやすくなる。
また、ジベンゾフラニル基およびジベンゾチオフェニル基は、これらの骨格の分子量が
小さいため、共役が大きくない。そのため、分子内にこれらの骨格を有していても、共役
が大きくなりにくいため、短波長の発光色を得ることができる。
また、一般式(G1)のR〜RまたはR11〜R14が置換基として、フェニル基
やビフェニル基などアリール基や、アルキル基を有することで、より立体的な構造となり
分子同士の相互作用が抑制される。よって、モルフォロジー(分子形態)を改善すること
ができるため、好ましい。同様に、一般式(G1)のArまたはArが置換基として
フェニル基やビフェニル基などアリール基や、アルキル基を有することで、より立体的な
構造となり分子同士の相互作用が抑制されるため好ましい。
さらに、アミンの窒素原子に対して2位で置換しているジベンゾフラニル基またはジベ
ンゾチオフェニル基は、ホール(正孔)に対して安定であり、正孔注入性、正孔輸送性が
良好な骨格である。また、アントラセン骨格はキャリアに対して安定な骨格であり、キャ
リアの輸送が良好な骨格である。このため、一般式(G1)で表されるアントラセン化合
物のように、分子内にジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基を有するアント
ラセン化合物は、発光素子として用いた場合に高効率、長寿命を得ることができる化合物
であると言え、発光素子用材料として好適である。
また、蛍光量子収率の高いアントラセン骨格を用いているため、高い発光効率を得るこ
とができる。
また、アントラセン骨格は、9位と10位の反応性が高く、これら9位と10位とにそ
れぞれαを含む骨格と、Arとが結合しているほうが化学的に安定(キャリアや励起
に対して安定)であり、好ましい構成である。
一般式(G1)中のα〜αで表される置換基として、具体的には、下記構造式(α
−1)乃至(α−3)等が挙げられる。
また、下記一般式(G2)で表されるように、一般式(G1)においてαとして構造
式(α−1)で表される置換基を有するアントラセン化合物を用いることが好ましい。
このように、アントラセン骨格とアミンの窒素との間に、フェニレン基を用いることで
、アントラセンの共役がアミンにまで広がりにくく、短波長な発光(青色)を得ることが
できる。
また、このとき、αとして構造式(α−1)の様なパラフェニレン基を用いると、励
起状態がより安定であると考えられ、好ましい。
また、αとして構造式(α−2)の様なメタフェニレン基、構造式(α−3)の様な
オルトフェニレン基を用いると、このフェニレン基に結合しているアリール基からもう一
方に結合しているアミンまで共役が広がりにくく、より短波長発光の材料となり、より好
ましい。
一般式(G2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
およびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環
を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Ar
、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換の
ジベンゾチオフェン−2−イル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル
基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
また、一般式(G2)中のαおよびαで表される置換基として、具体的には、先の
構造式(α−1)乃至(α−3)が挙げられる。
または、下記一般式(G3)で表されるように、一般式(G2)においてαとして構
造式(α−1)で表される置換基を有するアントラセン化合物を用いることがより好まし
い。
一般式(G3)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11
〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α
は、置換または無置換のフェニレン基を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜12の
、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜1
2の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のジベンゾチオフェン−2−イ
ル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。jは
、0または1である。
また、一般式(G3)中のαで表される置換基として、具体的には、先の構造式(α
−1)乃至(α−3)が挙げられる。
一般式(G1)乃至一般式(G3)中のArで表される置換基として、具体的には、
下記構造式(Ar1−1)乃至(Ar1−4)等が挙げられる。
また、一般式(G1)乃至一般式(G3)中のArで表される置換基として、具体的
には、下記構造式(Ar2−1)または下記一般式(Ar2−2)等が挙げられる。
一般式(Ar2−2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R21〜R27
、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニ
ル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
また、Arで表される置換基が、上記一般式(Ar2−2)の場合、jは1かつ構造
式(α−1)の様にパラフェニレン基であるのがより好ましい。また、一般式(G1)乃
至一般式(G3)中のQと一般式(Ar2−2)中のQは、同じ元素であることが好
ましく、これら複素環が置換基を有する場合、Qを含む複素環とQを含む複素環の同
じ位置(例えば、RとR25、RとR26など)に同一の置換基を有するほうが、よ
り好ましい。
また、Qを含む複素環や、Qを含む複素環が無置換であると合成が簡便となり、さ
らに好ましい。
また、一般式(G1)乃至一般式(G3)中のR〜R、R11〜R14および一般
式(Ar2−2)中のR21〜R27で表される置換基として、具体的には、下記構造式
(R−1)乃至(R−9)等が挙げられる。
一般式(G1)乃至一般式(G3)に表されるアントラセン化合物の具体例として、構
造式(100)乃至構造式(115)に示されるアントラセン化合物が挙げられる。ただ
し、本発明はこれらに限定されない。
また、本実施の形態で示すアントラセン化合物を合成する際に用いられる有機化合物も
新規な材料であるため、該有機化合物も本発明の一態様に含まれるものとする。
したがって、本発明の一態様は、構造式(B−1−1)で表される有機化合物である。
また、本発明の一態様は、構造式(B−2−1)で表される有機化合物である。
また、本発明の一態様は、構造式(C−1−1)で表される有機化合物である。
また、本発明の一態様は、構造式(C−2−1)で表される有機化合物である。
また、本発明の一態様は、構造式(D−2−1)で表される有機化合物である。
本実施の形態のアントラセン化合物の合成方法としては、種々の反応を適用することが
できる。例えば、以下に示す合成反応を行うことによって、一般式(G1)で表される本
発明の一態様であるアントラセン化合物を合成することができる。なお、本発明の一態様
であるアントラセン化合物の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
<一般式(G1)で表されるアントラセン化合物の合成方法1>
まず、合成スキーム(A−1)に示すように、ジベンゾフラン化合物またはジベンゾチ
オフェン化合物(a1)をハロゲン化させることにより、ハロゲン化ジベンゾフラン化合
物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)を得ることができる。
なお、合成スキーム(A−1)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
また、式中、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨウ素を用
いることが好ましい。なお、安価に合成するためには、臭素を用いるのが好ましく、塩素
を用いるのがより好ましい。また、生じたハロゲン化ジベンゾフラン化合物またはハロゲ
ン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)のハロゲン基の活性を高くするためには、臭素を
用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。ハロゲン化ジベンゾフラン化合
物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)のハロゲン基の活性を高くするこ
とで、次の反応における反応性が向上するため好ましい。
なお、用いることのできるハロゲン化剤としては、ヨウ素とオルト過ヨウ素酸の混合物
や、臭素が挙げられる。ヨウ素とオルト過ヨウ素酸の混合物を用いる場合は、用いること
のできる反応促進剤として硫酸、用いることのできる溶媒として氷酢酸が挙げられる。臭
素を用いる場合は、用いることのできる溶媒としてはクロロホルムやジクロロメタン、四
塩化炭素などが挙げられる。
次に、合成スキーム(A−2)に示すように、ハロゲン化ジベンゾフラン化合物または
ハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)を、リチオ化またはグリニャール試薬化と
したのち、ホウ酸エステルと反応させることにより、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物
またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)を得ることができる。
なお、合成スキーム(A−2)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また
、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨウ素を用いるのが好ま
しい。また、Bはボロン酸またはジアルコキシボロンを表す。
リチオ化剤として用いることのできる試薬としては、n−ブチルリチウムや、tert
−ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルキルリチウム試薬が挙げられる。グリニャー
ル試薬としては、エチレンブロミドなどで活性化させたマグネシウムを用いることができ
る。溶媒としてはジエチルエーテルなどのエーテル類やテトラヒドロフラン(THF)を
用いることができ、脱水溶媒を用いる。
次に、合成スキーム(A−3)に示すように、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物また
はジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)と、ジハロゲン化アレーン(a4)と
を、塩基存在下にて金属触媒を用いてカップリング反応させることで、ハロゲン化ジベン
ゾフランホウ素化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェンホウ素化合物(a5)を得る
ことができる。
なお、合成スキーム(A−3)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また
、αは、置換または無置換のフェニレン基を表す。
合成スキーム(A−3)において、ジハロゲン化アレーン(a4)のXおよびX
、それぞれ独立に、ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用い
るのが好ましい。なお、反応性の高さを考慮すると臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を
用いるのがより好ましい。
また、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合
物(a3)のBとジハロゲン化アレーン(a4)のXをより選択的に反応させるため
には、XはXよりも反応性の高いハロゲンであることが好ましい。例えば、Xが塩
素原子の場合、Xは臭素原子またはヨウ素原子とするのが好ましく、Xが臭素原子の
場合、Xはヨウ素原子とするのが好ましい。これによって、ジベンゾフランの2−ホウ
素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)のBがXとXの両
方と反応することによる副生成物の生成を減らすことができる。
合成スキーム(A−3)において、鈴木・宮浦反応を行う場合、用いることができるパ
ラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン
)パラジウム(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド
等が挙げられる。また、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オ
ルト−トリル)ホスフィンや、トリフェニルホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィ
ン等が挙げられる。また、用いることができる塩基としては、ナトリウム−tert−ブ
トキシド(略称:tert−BuONa)等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウ
ム等の無機塩基等が挙げられる。用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合
溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、
キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼ
ンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等
のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。また、トルエンと水の混合溶媒、トルエ
ンとエタノールと水の混合溶媒、またはエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテ
ル類と水の混合溶媒がより好ましい。
合成スキーム(A−3)に示す反応において、ホウ素化合物以外にも、有機アルミニウ
ムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応
を用いてもよい。また、このカップリングにおいて、ハロゲン以外にもトリフラート基等
を用いても良い。
また、1つのジハロゲン化アレーン(a4)に対してジベンゾフランの2−ホウ素化合
物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)が2つ反応して生成した副生成
物は、目的のハロゲン化ジベンゾフランホウ素化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェ
ンホウ素化合物(a5)よりも分子量が十分に大きく、カラム精製で容易に分けられる。
また、この副生成物は活性部位を持たないため、以降の反応において、他の化合物と反応
することがなく、さらなる副生成物を生成することがない。よって、この副生成物が混ざ
った状態の化合物から、この副生成物を以降の反応後で取り除くことも可能である。
次に、合成スキーム(A−4)に示すように、ハロゲン化ジベンゾフランホウ素化合物
またはハロゲン化ジベンゾチオフェンホウ素化合物(a5)とアリールアミン化合物(a
6)とをカップリングさせることで、ジアリールアミン化合物(a7)を得ることができ
る。
なお、合成スキーム(A−4)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また
、αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。また、
Arは、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または
無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または置換または無置換のジベンゾフラン−
2−イル基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。Xは、
ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用いるのが好ましい。な
お、反応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。
また、Arで表される置換基が、上記一般式(Ar2−2)の場合、jは1かつ構造
式(α−1)の様なパラフェニレン基であるのがより好ましい。また、一般式(G1)中
のQと一般式(Ar2−2)中のQは、同じ元素であることが好ましく、これら複素
環が置換基を有する場合、Qを含む複素環とQを含む複素環の同じ位置(例えば、R
とR25、RとR26など)に同一の置換基を有するほうが、より好ましい。そのよ
うにすれば、Qを含む複素環(ジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基)と
を含む複素環とを同じ工程でジフェニルアミン化合物とカップリングさせることがで
き、合成が簡便となり、より好ましい。
また、Qを含む複素環や、Qを含む複素環が無置換であると合成が簡便となり、さ
らに好ましい。
合成スキーム(A−4)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有
するアリール化合物(1級アリールアミン化合物)とのカップリング反応は様々な反応条
件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用すること
ができる。
合成スキーム(A−4)において、ハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いる場合に
ついて示す。金属触媒としてはパラジウム触媒を用いることができ、パラジウム触媒とし
てはパラジウム錯体とその配位子の混合物を用いることができる。パラジウム錯体として
は、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等が挙
げられる。また、配位子としては、トリ(tert−ブチル)ホスフィンや、トリ(n−
ヘキシル)ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィンや、1,1−ビス(ジフェニル
ホスフィノ)フェロセン(略称:DPPF)等が挙げられる。また、塩基として用いるこ
とができる物質としては、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−BuO
Na)等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を挙げることができる。また、反応
は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン
、ベンゼン等が挙げられる。ただし、用いることができる触媒およびその配位子、塩基、
溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、反応は窒素やアルゴンなど不活性雰囲気下
で行うことがより好ましい。
合成スキーム(A−4)において、ウルマン反応を用いる場合について示す。金属触媒
としては銅触媒を用いることができ、ヨウ化銅(I)、または酢酸銅(II)が挙げられ
る。また、塩基として用いることができる物質としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙
げられる。また、反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては
、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)ピリミジノン(DMP
U)、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ただし、用いることができる触媒
、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、反応は窒素やアルゴンなど不活性
雰囲気下で行うことがより好ましい。
なお、ウルマン反応では、反応温度が100℃以上の方がより短時間かつ高収率で目的
物を得ることができるため、DMPU、キシレンなど沸点の高い溶媒を用いることが好ま
しい。また、反応温度は150℃以上より高い温度が更に好ましいため、より好ましくは
DMPUを用いる。
次に、合成スキーム(A−5)に示すように、ジアリールアミン化合物(a7)とハロ
ゲン化アントラセン化合物(a8)とをカップリングさせることで、上記一般式(G1)
で表されるアントラセン化合物を得ることができる。
なお、合成スキーム(A−5)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表す。R
〜RおよびR11〜R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル
基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のい
ずれか一を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳
香族炭化水素を表す。Arは、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のア
リール基、置換または無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換または無
置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0ま
たは1である。XおよびXは、ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、また
はヨウ素を用いるのが好ましい。Xは、反応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、
ヨウ素を用いるのがより好ましい。
合成スキーム(A−5)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有
するアリール化合物(2級アリールアミン化合物)とのカップリング反応は様々な反応条
件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用すること
ができる。その条件としては、合成スキーム(A−4)と同様に行うことができるため、
詳細は合成スキーム(A−4)を参酌するものとする。
また、上記合成スキーム(A−5)では、ジアリールアミン化合物(a7)とハロゲン
化アントラセン化合物(a8)とをカップリングすることで、目的物の上記一般式(G1
)で表されるアントラセン化合物を合成しているが、本実施の形態はこの限りではない。
<一般式(G1)で表されるアントラセン化合物の合成方法2>
ジアリールアミン化合物(a7)と、ジハロゲン化アリール(a9)とをカップリング
させることで、ハロゲン化トリアリールアミン化合物(a10)を得ることができる。
なお、合成スキーム(A−6)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表す。R
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置
換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。Ar
は、環を形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置
換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換または無置換のジベンゾフラン−2
−イル基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
この時、ジハロゲン化アリール(a9)のXおよびXは、それぞれ独立に、ハロゲ
ンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用いるのが好ましい。なお、反
応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。また、ジ
アリールアミン化合物(a7)と、ジハロゲン化アリール(a9)のXをより選択的に
反応させるためには、Xは反応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用い
るのがより好ましい。
合成スキーム(A−6)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有
するアリール化合物(2級アリールアミン化合物)とのカップリング反応は様々な反応条
件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用すること
ができる。その条件としては、合成スキーム(A−4)と同様に行うことができるため、
詳細は合成スキーム(A−4)を参酌するものとする。
次に、合成スキーム(A−7)で示すように、ハロゲン化トリアリールアミン化合物(
a11)とアントラセンホウ素化合物(a12)とをカップリングさせることで、上記一
般式(G1)で表されるアントラセン化合物を得ることができる。
なお、合成スキーム(A−7)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表す。B
はボロン酸またはジアルコキシボロンを表す。R〜RおよびR11〜R14は、そ
れぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基
、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。Arは、環を形成
する炭素数6〜12の、置換または無置換の縮合芳香族炭化水素を表す。Arは、環を
形成する炭素数6〜12の、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のジベン
ゾチオフェン−2−イル基、または、置換または無置換のジベンゾフラン−2−イル基の
いずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。
なお、合成スキーム(A−7)のカップリング反応は様々な反応条件があるが、その一
例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。
合成スキーム(A−7)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アリールホ
ウ素化合物とのカップリング反応は様々な反応条件があるが、その一例として、塩基存在
下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。その条件としては、合成スキ
ーム(A−3)と同様に行うことができるため、詳細は合成スキーム(A−3)を参酌す
るものとする。
また、合成スキーム(A−7)では、ハロゲン化トリアリールアミン化合物(a11)
のハロゲン基Xと、アントラセンホウ素化合物(a12)のホウ素化合物基Bとを反
応させたが、ハロゲン化トリアリールアミン化合物(a11)をホウ素化合物、アントラ
センホウ素化合物(a12)をハロゲン化物として(ハロゲン基XとBとを逆にして
)カップリングさせても、上記一般式(G1)で表されるアントラセン化合物を得ること
ができる。
本実施の形態のアントラセン化合物は、蛍光性を示し、短波長の発光が可能である。よ
って、本実施の形態のアントラセン化合物を発光材料として用いることで、青色の発光を
得ることができる。
また、本実施の形態のアントラセン化合物は、発光素子における発光層のホスト材料と
しても好適である。すなわち、本実施の形態のアントラセン化合物で構成される層中に、
該アントラセン化合物よりも小さなバンドギャップを有する発光物質(ドーパント材料と
も記す)を添加し、ドーパント材料からの発光を得ることができる。このとき、本実施の
形態のアントラセン化合物は、広いバンドギャップを有するため、少なくとも緑色から長
波長側の可視域の蛍光性化合物のホスト材料として用いることができる。
また、本実施の形態のアントラセン化合物は、正孔輸送性を有するため、発光素子の正
孔注入層の材料または正孔輸送層の材料として好適に用いることができる。また、本実施
の形態のアントラセン化合物(電子供与体)と、電子受容体(アクセプター)と、を混合
してなる複合材料を発光素子の正孔注入層として用いることができる。なお、電子受容体
や電子供与体は、少なくとも電界のアシストにより、電子を授受するものであればよい。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示したアントラセン化合物を用いて形成した発光素
子について説明する。
本実施の形態における発光素子は、陽極として機能する第1の電極、陰極として機能す
る第2の電極、および第1の電極と第2の電極との間に設けられたEL層とから構成され
ている。なお、本実施の形態における発光素子は、第1の電極の方が第2の電極よりも電
位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光を得ることができるものと
する。
本実施の形態における発光素子の構造を、図1を用いて説明する。基板101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、石英、プラスチ
ックなどを用いることができる。また、可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、折
り曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、
ポリアリレート、ポリエーテルスルフォンからなるプラスチック基板等が挙げられる。ま
た、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニルなど
からなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
なお、上記基板101は、本実施の形態の発光素子を利用する製品である発光装置中に
残存させてもよいが、最終製品中に残存せず、発光素子の作製工程における支持体として
の機能のみを有していてもよい。
基板101上に形成される第1の電極102には、仕事関数の大きい(具体的には4.
0eV以上)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
好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium T
in Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化
インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、
グラフェン等が挙げられる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タ
ングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co
)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例え
ば、窒化チタン)等が挙げられる。
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。例えば、酸化インジウム
−酸化亜鉛は、酸化インジウムに対し1〜10wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを、
酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、酸化インジウムに対し
酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲット
を用いることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、
塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
また、第1の電極102上に形成されるEL層103のうち、第1の電極102に接し
て形成される第1の層(正孔注入層)111は、第1の電極102の仕事関数に関係なく
正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能
な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素
周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)であれば、あらゆる公知の材料を用い
ることができる。
また、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、第1の電極102に用いる材料は
、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、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。例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニ
ウムを含む合金(例えば、AlSi)等も用いることができる。
また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、
すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(
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(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウ
ム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて第1の電極
102を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。さら
に、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることがで
きる。
第1の電極102上に形成されるEL層103には、実施の形態1で示したアントラセ
ン化合物を少なくとも含み、その他に公知の材料を用いることができる。また、公知の材
料としては、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお
、EL層103を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合
物を一部に含む構成も含めるものとする。
EL層103は、正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層、正孔輸送性の高い物
質を含んでなる正孔輸送層、発光性物質からなる発光層、電子輸送性の高い物質を含んで
なる電子輸送層、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層などを適宜組み合わせて
積層することにより形成される。但し、EL層103は少なくとも発光層を含んでいれば
良い。
なお、図1(A)に示すEL層103は、第1の電極102側から第1の層(正孔注入
層)111、第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発光層)113、第4の層(電
子輸送層)114、および第5の層(電子注入層)115の順に積層されている。
第1の層(正孔注入層)111は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性
の高い物質としては、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、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、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。
この他、低分子の有機化合物としては、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)
フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。
また、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミ
ノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−
メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、
4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェ
ニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)
−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNT
PD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルア
ミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イ
ル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3
,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9
−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−
(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:
PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等も挙げられる。また、実施の形態1で示した
アントラセン化合物を用いることもできる。
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもでき
る。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリ
フェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェ
ニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド
](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−
ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げら
れる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸
)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/P
SS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることもできる。
また、第1の層(正孔注入層)111として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性
物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセ
プター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成
する材料を選ぶことができる。つまり、第1の電極102として仕事関数の大きい材料だ
けでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送
性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。なお
、本明細書中において、複合とは、単に2つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料
を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳
香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化
合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の
高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm/Vs以上の正孔移
動度を有する物質であることが好ましい。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。以下では、複合材料に用いることのできる有機
化合物を具体的に列挙する。
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、MTDATA、TDAT
A、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPC
N1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称
:NPB)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1
’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4−フェニル−4’−(9−
フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)等の芳香族
アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,
3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9
−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(略称:CzP
A)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H
−カルバゾール(略称:PCzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニ
ル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を挙げることが
できる。
また、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t
−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、
9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−
tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−
BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10
−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン
(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセ
ン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−ter
t−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセ
ン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳
香族炭化水素化合物を挙げることができる。
さらに、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン
、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10
,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビ
ス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、ア
ントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−
ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン等の芳香族炭化水素化合物や、4,4’−ビス
(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−
(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等のビニル
基を有している芳香族炭化水素化合物も挙げることができる。また、実施の形態1で示し
たアントラセン化合物を用いることもできる。
また、複合材料に用いることができるアクセプター性物質としては、7,7,8,8−
テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)
、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期
表における第4族〜第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸
化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングス
テン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化
モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合
物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、第1の層(正孔注入層)
111に用いてもよい。
第2の層(正孔輸送層)112は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性
の高い物質としては、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:NPB)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−
フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:B
PAFLP)、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−
フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’,4’’−トリス(N
,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’
−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略
称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イ
ル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等
を用いることができる。ここに述べた物質は、主に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。また、実施の形態1で示したアントラセン化合物も用いることが
できる。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、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。
また、第2の層(正孔輸送層)112には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカ
ルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導
体を用いても良い。
なお、第2の層(正孔輸送層)112として、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称
:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化
合物を用いることもできる。
第3の層(発光層)113は、発光性の高い物質を含む層である。本実施の形態では、
第3の層(発光層)113は実施の形態1で示したアントラセン化合物を発光物質として
含む層である。
なお、第3の層(発光層)113は、実施の形態1で示したアントラセン化合物を主構
成成分としてもよく、または、実施の形態1で示したアントラセン化合物をドーパント材
料として、他の物質(ホスト材料)に分散させる構成としてもよい。なお、分散させる場
合には、実施の形態1で示したアントラセン化合物の濃度が、質量比で全体の10%以下
になるようにするのが好ましい。また、ホスト材料としては、公知の物質を用いることが
できるが、実施の形態1で示したアントラセン化合物よりも最低空軌道準位(LUMO準
位)が浅く(絶対値が小さく)、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が深い(絶対値が
大きい)物質を用いることが好ましい。また、ホスト材料は、S1準位が実施の形態1で
示したアントラセン化合物よりも高いことが好ましい。
また、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)、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−(ビフェニル−4−イル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)
−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベン
ゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)
、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
の複素環化合物を用いることができる。
その他、9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(
略称:CzPA)、9−[4−(3,6−ジフェニル−N−カルバゾリル)フェニル]−
10−フェニルアントラセン(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェ
ニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アント
ラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アント
ラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9
’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’
−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’
,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)などの縮
合芳香族化合物を用いることもできる。
また、発光物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化
を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。さらに、
発光物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにホール輸送性の高い物質や電子輸
送性の高い物質等を添加してもよい。このように、発光物質を他の物質に分散させた構成
とすることで、第3の層(発光層)113の結晶化を抑制することができる。さらに、発
光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
また、上述した物質のうち、特に電子輸送性の物質を用いて実施の形態1で示したアン
トラセン化合物を分散させて第3の層(発光層)113を形成することがより好ましい。
具体的には、上述した金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物のうちのCzPA、D
NA、t−BuDNA、さらには、のちに示す第4の層(電子輸送層)114に用いるこ
とのできる物質として挙げられる高分子化合物を用いることもできる。
なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したアントラセン化合物を発光物質として
用いる例を示したが、本発明の実施の形態はこれに限られない。実施の形態1で示したア
ントラセン化合物は、広いバンドギャップを有するため、少なくとも緑色から長波長側の
可視域の蛍光性化合物のホスト材料として用いることができる。
具体的には、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル
)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N
−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−
ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,
10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニ
レンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−
2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジ
アミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル
)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセ
ン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−
9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として
、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニ
ルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,
N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(
略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4
−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略
称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
なお、第3の層(発光層)113は2層以上の複数層で形成することもできる。例えば
、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して、第3の層(発光層)1
13とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第2
の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いることができる。より好まし
くは第1の発光層のホスト材料は電子輸送性よりも正孔輸送性の高い材料を用い、第2の
発光層のホスト材料は正孔輸送性よりも電子輸送性の高い材料が好ましい。上記の構成と
することで第1の発光層と第2の発光層との間が発光領域となり、より高効率な素子を得
ることができる。
以上のような構造を有する発光層は、複数の材料で構成されている場合、真空蒸着法で
の共蒸着または混合溶液としてインクジェット法、スピンコート法、若しくはディップコ
ート法などを用いて作製することができる。
第4の層(電子輸送層)114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。第4の層(
電子輸送層)114には、例えば、低分子の有機化合物として、Alq、Almq、B
eBq、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの金属錯体等を用いることが
できる。また、金属錯体以外にも、PBD、OXD−7、TAZ、TPBI、BPhen
、BCPなどの複素環化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6
cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子輸送性
の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。また、電子輸送
層は、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
また、第4の層(電子輸送層)114には、高分子化合物を用いることもできる。例え
ば、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3
,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,
7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−B
Py)などを用いることができる。
また、第5の層(電子注入層)115は、電子注入性の高い物質を含む層である。第5
の層(電子注入層)115には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)
、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそ
れらの化合物を用いることができる。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、
アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグ
ネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、第2の電極
104からの電子注入をより効率良く行うことができる。
第2の電極104には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、
電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極
材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウ
ム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(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
(例えば、MgAg、AlLi)、ユーロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の
希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第2の電極104
を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペ
ーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
なお、第5の層(電子注入層)115を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず
、Al、Ag、ITO、グラフェン、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−
酸化スズ等様々な導電性材料を用いて第2の電極104を形成することができる。これら
の導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜
することができる。
また、第1の層(正孔注入層)111、第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発
光層)113、第4の層(電子輸送層)114、および第5の層(電子注入層)115が
順次積層して形成されるEL層103の作製方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種
々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコ
ート法など用いることができる。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよ
い。
第2の電極104についても、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法だけでなく
、金属材料のペーストを用いて湿式法により形成することができる。
また、それぞれ第1の電極102、第1の層(正孔注入層)111、第2の層(正孔輸
送層)112、第3の層(発光層)113間は主に正孔を流すため、隣接する層間のキャ
リア注入障壁を小さくするためにHOMO準位(金属の場合は仕事関数)が同じか同程度
であることが望ましい。同様に、それぞれ第3の層(発光層)113、第4の層(電子輸
送層)114、第5の層(電子注入層)115、第2の電極104間は、主に電子を流す
ため、隣接する層間のキャリア注入障壁を小さくするためにLUMO準位(金属の場合は
仕事関数)が同じか同程度であることが望ましい。好ましくはその差は0.2eV以内、
より好ましくは0.1eV以内であることが好ましい。
また、あえてそれぞれ第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発光層)113間の
HOMO準位、第3の層(発光層)113、第4の層(電子輸送層)114間のLUMO
準位の差を大きくすることで、発光層でのキャリアを閉じこめ、より効率の良い発光素子
となるため好ましい。ただし、この場合、障壁が大きすぎると駆動電圧が高くなり、素子
への負担となるため、好ましくはその差は0.4eV以内、より好ましくは0.2eV以
内であることが好ましい。
上述した本実施の形態の発光素子は、第1の電極102と第2の電極104との間に生
じた電位差により電流が流れ、EL層103において正孔と電子とが再結合することによ
り、発光性の有機化合物は励起状態を形成し、その励起状態から基底状態に戻る際の緩和
エネルギーとして発光する。そして、この発光は、第1の電極102または第2の電極1
04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104のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
なお、第1の電極102のみが透光性を有する電極である場合には、図2(A)に示す
ように、EL層103で生じた発光は第1の電極102を通って基板101側から取り出
される。また、第2の電極104のみが透光性を有する電極である場合には、図2(B)
に示すように、EL層103で生じた発光は第2の電極104を通って基板101と逆側
から取り出される。さらに、第1の電極102および第2の電極104がいずれも透光性
を有する電極である場合には、図2(C)に示すように、EL層103で生じた発光は第
1の電極102および第2の電極104を通って、基板101側および基板101と逆側
の両方から取り出される。
なお、第1の電極102と第2の電極104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。少なくとも正孔輸送層である第2の層(正孔輸送層)112、およ
び発光層である第3の層(発光層)113を有する構成であれば、上記以外のものでもよ
い。
また、図1(B)に示すように、基板101上に陰極として機能する第2の電極104
、EL層103、陽極として機能する第1の電極102が順次積層された構造としてもよ
い。なお、この場合のEL層103は、第2の電極104上に第5の層(電子注入層)1
15、第4の層(電子輸送層)114、第3の層(発光層)113、第2の層(正孔輸送
層)112、第1の層(正孔注入層)111、第1の電極102が順次積層された構造と
なる。
なお、本実施の形態の発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、
薄膜トランジスタ(TFT)によって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス
型の発光装置を作製することができる。
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるTFTの構造は、特
に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。ま
た、TFT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、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであっ
てもよい。さらに、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。
非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。
以上より、本実施の形態で示した発光素子は、実施の形態1のアントラセン化合物を含
んで形成されることから、素子効率が向上し、且つ、長寿命の発光素子とすることができ
る。
(実施の形態3)
本実施の形態は、複数の発光ユニット(EL層とも記す)を積層した構成の発光素子(
以下、積層型素子という。)の態様について、図3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積層型発光素子である
。各発光ユニットの構成としては、実施の形態2で示したEL層の構成と同様な構成を用
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
する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について
説明する。
図3(A)において、第1の電極321と第2の電極322との間には、第1の発光ユ
ニット311と第2の発光ユニット312が積層されている。第1の電極321と第2の
電極322は実施の形態2と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニ
ット311と第2の発光ユニット312は同じ構成であっても、異なる構成であってもよ
く、その構成は実施の形態2と同様なものを適用することができる。
電荷発生層313は、第1の電極321と第2の電極322に電圧を印加したときに、
一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入する層で
ある。つまり、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを含む構成
であっても、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体(ドナー)とを含む構成であって
も、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては
、正孔を注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
正孔を注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ル
テニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、正孔輸送性の高い物質に
、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプ
ター性物質を含む層は、アクセプター物質として、7,7,8,8−テトラシアノ−2,
3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)や、酸化バナジウム
や酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。正孔輸送性の高い物質とし
ては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物、オリ
ゴマー、デンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、実施
の形態1で示した本発明のアントラセン化合物も同様に用いることができる。なお、正孔
輸送性の高い物質としては、正孔移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用す
ることが好ましい。但し、電子輸送性よりも正孔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。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、
キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現する
ことができる。
電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体
や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添
加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属または希土類金属または元素周期表における第13族に属する金属およびその酸化物
、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マ
グネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In
)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタ
センのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質とし
ては、電子移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但
し、正孔輸送性よりも電子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
。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリ
ア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
また、電荷発生層313として、実施の形態2で示した電極材料を用いることもできる
。例えば、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形
成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすること
が好ましい。
いずれにしても、第1の発光ユニット311と第2の発光ユニット312に挟まれる電
荷発生層313は、第1の電極321と第2の電極322に電圧を印加したときに、一方
の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであ
れば良い。例えば、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように電圧
を印加した場合、電荷発生層313は、第1の発光ユニット311に電子を注入し、第2
の発光ユニット312に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。
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、図3(
B)に示すように、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、同様に適用
することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発
光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度
領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため長寿命素子を実現できる。また、
照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積
での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現す
ることができる。
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体とし
て、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子
において、第1の発光ユニットの発光色と第2の発光ユニットの発光色を補色の関係にな
るようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である
。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係に
ある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また
、3つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1の発光ユニ
ットの発光色が赤色であり、第2の発光ユニットの発光色が緑色であり、第3の発光ユニ
ットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態4)
本実施の形態では、画素部に実施の形態2または実施の形態3の発光素子を有する発光
装置について図4を用いて説明する。なお、図4(A)は、発光装置を示す上面図、図4
(B)は図4(A)をA1−A2およびB1−B2で切断した断面図である。
図4(A)に示す発光装置は、駆動回路部(ソース側駆動回路401)、画素部402
、駆動回路部(ゲート側駆動回路403)、封止基板404、シール材405を有し、シ
ール材405で囲まれた内側は、空間407になっている。
なお、引き回し配線408はソース側駆動回路401、およびゲート側駆動回路403
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)409からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット
信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリ
ント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。また、本明細書における発光装置
には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも
含むものとする。
次に、断面構造について図4(B)を用いて説明する。素子基板410上には駆動回路
部、およ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4
01と、画素部402中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路401は
Nチャネル型TFT423とPチャネル型TFT424とを組み合わせたCMOS回路が
形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回
路で形成しても良い。本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を
示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもでき
る。
また、画素部402はスイッチング用TFT411と、電流制御用TFT412とその
ドレインに電気的に接続された第1の電極413とを含む複数の画素により形成される。
なお、第1の電極413の端部を覆って絶縁物414が形成される。
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物414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のが好ましい。例えば、絶縁物414の材料としてポジ
型の感光性アクリルを用いることで、絶縁物414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できる。また、絶縁物414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感光性材料を用いることができる。
第1の電極413上には、EL層416、および第2の電極417がそれぞれ形成され
る。ここで、第1の電極413に用いる材料としては、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。なお、具体的な材料としては、
実施の形態2において第1の電極に用いることができるとして示した材料を用いることが
できるものとする。
また、EL層416は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート
法等の種々の方法によって形成される。EL層416は、実施の形態2または実施の形態
3で示した構成を有している。また、EL層416を構成する他の材料としては、低分子
化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)であっても良い。また
、EL層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
また、第2の電極417に用いる材料としては、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。第2の電極417を陰極として用い
る場合には、その中でも、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好ましい。例えば、元素周期
表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等
のアルカリ金属、およびマグネシウム(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(例えば、MgAg、AlLi)
等が挙げられる。
なお、EL層416で生じた光が第2の電極417を透過する構成とする場合には、第
2の電極417として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(酸化インジウム−酸化
スズ(ITO)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化イン
ジウム−酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラ
フェン等)との積層を用いることも可能である。
さらに、シール材405で封止基板404を素子基板410と貼り合わせることにより
、素子基板410、封止基板404、およびシール材405で囲まれた空間407に発光
素子418が備えられた構造になっている。なお、空間407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405で充填さ
れる場合もある。
なお、シール材405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404
に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Rei
nforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステル
またはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態2または実施の形態3の発光素子を有するアクティブマ
トリクス型の発光装置を得ることができる。
また、実施の形態2または実施の形態3の発光素子は、上述したアクティブマトリクス
型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図5に
上記実施の形態で示した発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図およ
び断面図を示す。なお、図5(A)は、発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)
をX−Yで切断した断面図である。
図5において、基板501上の第1の電極502と第2の電極503との間にはEL層
504が設けられている。第1の電極502の端部は絶縁層505で覆われている。そし
て、絶縁層505上には隔壁層506が設けられている。隔壁層506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るような傾斜を有する。
つまり、隔壁層506の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層505の面方向
と同様の方向を向き、絶縁層505と接する辺)の方が上辺(絶縁層505の面方向と同
様の方向を向き、絶縁層505と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層506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できる。
以上により、実施の形態2または実施の形態3の発光素子を有するパッシブマトリクス
型の発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態で示した発光装置(アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス
型)は、いずれも上記実施の形態で示した発光効率の高く、長寿命の発光素子を用いて形
成されることから、消費電力が低減され、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることが
できることとする。
(実施の形態5)
本実施の形態では、実施の形態4に示す発光装置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4に記載の発光装置は、実施の形態1に記載のアントラセン化合物を
含む発光素子を用いることから、消費電力が低減された発光装置であり、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表示部を有する電子機器とすること
が可能である。また、駆動電圧の小さい電子機器とすることが可能である。また、信頼性
の高い電子機器とすることが可能である。
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレ
ビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビ
デオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)
、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが
挙げられる。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
図6(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体71
01に表示部7103が組み込まれている。また、ここでは、スタンド7105により筐
体7101を支持した構成を示している。表示部7103により、映像を表示することが
可能であり、表示部7103は、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様
の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、実施の形態1に
記載のアントラセン化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である
。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、信頼性の高い発光素
子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部7103を有す
るテレビ装置は消費電力の低減されたテレビ装置とすることができる。また、駆動電圧の
小さいテレビ装置とすることが可能である。また、信頼性の高いテレビ装置とすることが
可能である。
テレビジョン装置の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操
作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー710
9により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像
を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機711
0から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
なお、テレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一
般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通
信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信
者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図6(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キ
ーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む
。なお、このコンピュータは、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の
発光素子をマトリクス状に配列して表示部7203に用いることにより作製される。当該
発光素子は、実施の形態1に記載のアントラセン化合物を含むため発光効率の良好な発光
素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である
。また、信頼性の高い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成
される表示部7203を有するコンピュータは消費電力の低減されたコンピュータとする
ことができる。また、駆動電圧の小さいコンピュータとすることが可能である。また、信
頼性の高いコンピュータとすることが可能である。
図6(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成さ
れており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には、実施
の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して
作製された表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれ
ている。また、図6(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒
体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子73
10、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液
、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、
湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7
312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少
なくとも表示部7304および表示部7305の両方、または一方に実施の形態2または
実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示
部を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図6
(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み
出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機
能を有する。なお、図6(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様
々な機能を有することができる。上述のような表示部7304を有する携帯型遊技機は、
表示部7304に用いられている発光素子が、実施の形態1に記載のアントラセン化合物
を含むことによって、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊
技機とすることができる。また、表示部7304に用いられている発光素子が実施の形態
1に記載のアントラセン化合物を含むことによって、低い駆動電圧で駆動させることがで
きることから、駆動電圧の小さい携帯型遊技機とすることができる。また、表示部730
4に用いられている発光素子が、実施の形態1に記載のアントラセン化合物を含むことに
よって高い信頼性を有することから、信頼性の高い携帯型遊技機とすることができる。
図6(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、筐体7401に組み込
まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7
405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機は、実施の形態2または実
施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部
7402を有している。当該発光素子は、実施の形態1に記載のアントラセン化合物を含
むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光
素子とすることが可能である。また、信頼性の高い発光素子とすることが可能である。そ
のため、当該発光素子で構成される表示部7402を有する携帯電話機は消費電力の低減
された携帯電話機とすることができる。また、駆動電圧の小さい携帯電話機とすることが
可能である。また、信頼性の高い携帯電話機とすることが可能である。
図6(D)に示す携帯電話機は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力
することができる構成とすることもできる。この場合、電話を掛ける、或いはメールを作
成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
表示部7402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする
表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表
示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力
を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場
合、表示部7402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが
好ましい。
また、携帯電話機内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する
検出装置を設けることで、携帯電話機の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の
画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、または筐体7401の
操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種
類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動
画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表
示部7402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モー
ドから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7
402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。
また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用
光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
以上のように、実施の形態4で説明したような、実施の形態1に記載のアントラセン化
合物を含む発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる
分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態1に記載のアントラセン化合物
を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。また、駆動電
圧の小さい電子機器を得ることができる。また、信頼性の高い電子機器を得ることができ
る。
また、実施の形態4に記載の発光装置は、照明装置として用いることもできる。実施の
形態4に記載の発光装置を照明装置として用いる一態様を、図7を用いて説明する。
図7は、実施の形態4に記載の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一
例である。図7に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト90
3、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、
バックライト903は、実施の形態4に記載の発光装置が用いられおり、端子906によ
り、電流が供給されている。
実施の形態4に記載の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより
、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の形態4に記載の発光装置
は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能
であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態4に記載の発光装置
は薄型であるため、表示装置の薄型化も可能となる。
図8は、実施の形態4に記載の発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた
例である。図8に示す電気スタンドは、筐体2501と、光源2502を有し、光源25
02として、実施の形態4に記載の発光装置が用いられている。
図9は、実施の形態4に記載の発光装置を、室内の照明装置3001として用いた例で
ある。実施の形態4に記載の発光装置は消費電力の低減された発光装置であるため、消費
電力の低減された照明装置とすることができる。また、実施の形態4に記載の発光装置は
大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の
形態4に記載の発光装置は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可
能となる。
実施の形態4に記載の発光装置は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも用い
ることができる。図10に実施の形態4に記載の発光装置を自動車のフロントガラスやダ
ッシュボードに用いる一態様を示す。表示5000乃至表示5005は実施の形態4に記
載の発光装置を用いて設けられた表示である。
表示5000と表示5001は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態4に記
載の発光装置である。実施の形態4に記載の発光装置は、第1の電極と第2の電極を透光
性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状
態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガ
ラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動
のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや
、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い
表示5002はピラー部分に設けられた表示装置である。表示5002には、車体に設
けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完する
ことができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示5003は車体によ
って遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによ
って、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を
映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
表示5004や表示5005はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター
、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供すること
ができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更すること
ができる。なお、これら情報は表示5000乃至表示5003にも設けることができる。
また、表示5000乃至表示5005は全面を発光させることによって照明としても用い
ることが可能である。
実施の形態4に記載の発光装置は実施の形態1に記載のアントラセン化合物を含むこと
によって、駆動電圧の小さい発光素子とすることができ、もしくは消費電力の小さい発光
装置とすることができ、大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることを
低減し、快適に使用することができる。
本実施例では、実施の形態1において構造式(100)で示すN−(ジベンゾフラン−
2−イル)−4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:
FrAPA)を製造する合成例を示す。
[ステップ1:2−ヨードジベンゾフランの合成方法]
500mL三口フラスコにて、ジベンゾフランを8.4g(50mmol)、ヨウ素を
6.2g(25mmol)、オルト過ヨウ素酸を5.7g(25mmol)、氷酢酸を1
50mL、水を30mL、硫酸を500μLの懸濁液を、60℃にて4.5時間加熱撹拌
し、反応させた。
反応後、この反応混合液をさらに16時間室温で撹拌した。生じた析出物を濾取し、こ
の濾物をトルエン150mLに溶かし、その後、水にて3回洗浄した。このトルエン溶液
に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
これを濾過し、得られた濾液を濃縮した後、ここにヘキサンを加え、超音波を照射した
。生じた固体を濾取し乾燥させたところ、目的物の白色粉末を11.3g、収率77%で
得た。上記合成方法の反応スキームを下記(B−1)に示す。
上記ステップ1で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測
定データを示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.33−7.38(m
,2H),7.48(dt,J=1.5Hz,8.4Hz,1H),7.56(d,J=
8.1Hz,1H),7.72(dd,J=2.1Hz,8.4Hz,1H),7.95
(d,J=7.8Hz,1H),8.27(d,J=1.5Hz,1H)。
測定結果から,目的物である2−ヨードジベンゾフランが得られたことを確認した。
[ステップ2:N−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミン(略称:FrA)の
合成方法]
100mL三口フラスコ中にて、2−ヨードジベンゾフランを4.5g(15mmol
)、アニリンを2.0g(20mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム
(0)を45mg(0.1mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:te
rt−BuONa)を3.0g(30mmol)、脱水キシレン30mLを加えて、3分
間気泡が出なくなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフィン
(10wt%ヘキサン溶液)を0.5mL(0.3mmol)加えて窒素雰囲気下にて5
時間120℃加熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液にトルエン約200mLを加えてフロリジール(和光純薬工業株式会社
、カタログ番号:540−00135)、アルミナ、セライト(和光純薬工業株式会社、
カタログ番号:531−16855)を通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し
、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
この懸濁液をさらにフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過し、得られた濾液
を濃縮し、ここにメタノールを加えた後、超音波を照射した。生じた固体を濾取し乾燥さ
せたところ、目的物の白色粉末を1.6g、収率39%で得た。上記合成方法の反応スキ
ームを下記(B−2)に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘ
キサン=1:10)は、目的物は0.28、2−ヨードジベンゾフランは0.59、アニ
リンは0.07だった。
上記ステップ2で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測
定データを示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=5.80(s,1H),
6.94−7.68(m,10H),8.99(d,J=7.8Hz,1H),8.11
(s,1H)。
測定結果から,目的物であるN−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミン(略
称:FrA)が得られたことを確認した。
[ステップ3:N−(ジベンゾフラン−2−イル)−4−(10−フェニルアントラセン
−9−イル)ジフェニルアミン(略称:FrAPA)の合成方法]
100mL三口フラスコ中にて、N−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミン
を1.1g(4.3mmol)、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニルアントラ
センを1.6g(4.2mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)
を10mg(20μmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−B
uONa)を1.0g(10mmol)、脱水キシレン20mLを加えて、3分間気泡が
出なくなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフィン(10w
t%ヘキサン溶液)を100μL(50μmol)加えて窒素雰囲気下にて4時間110
℃加熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液にトルエン約150mLを加えてフロリジール、アルミナ、セライトを
通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着
させた。
この懸濁液をさらにフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過し、得られた濾液
を濃縮し、アセトン、メタノールを加えた後、超音波を照射した。生じた固体を濾取し、
乾燥させたところ、目的物の淡黄色粉末を2.2g、収率90%で得た。上記合成方法の
反応スキームを下記(B−3)に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘ
キサン=1:10)は、目的物は0.58、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニ
ルアントラセンは0.72、N−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミンは0.
37だった。
上記ステップ3で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測
定データを示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.07(t,J=7.
2Hz,1H),7.28−7.49(m,17H),7.54−7.63(m,5H)
,7.69(d,J=8.1Hz,2H),7.87−7.93(m,4H)。
測定結果から、目的物であるN−(ジベンゾフラン−2−イル)−4−(10−フェニ
ルアントラセン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:FrAPA)が得られたことを確
認した。
上記化合物の分子量を、GC/MS検出器(Thermo Fisher製、ITQ1
100イオントラップ型GCMSシステム)により測定した。これにより、分子量587
.3(モードはEI+)をメインとするピークを検出し、測定結果から目的物のN−(ジ
ベンゾフラン−2−イル)−4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ジフェニル
アミン(略称:FrAPA)が得られたことを確認した。
また、FrAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルを図11(A)に、発光スペクトル
を図11(B)に示す。また、FrAPAの薄膜の吸収スペクトルを図12(A)に、発
光スペクトルを図12(B)に示す。吸収スペクトルの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。発光スペクトルの測定には蛍光光度計((株
)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。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て測定を行った。吸収スペクトルは、溶液については石英セル
にトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクト
ルをそれぞれ差し引いた吸収スペクトルを示す。図11および図12において、縦軸は吸
収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)を表す。トルエン
溶液の場合では、395nm、374nm付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は4
57nm(励起波長375nm)であった。また、薄膜の場合では402nm、375n
m付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は475nm(励起波長402nm)であっ
た。
吸収スペクトルから、本実施例で示すFrAPAは、可視域に吸収がほとんどない材料
であることが分かった。また、発光スペクトルから、青色の発光を呈することが分かった
酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。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ま
たは600C)を用いた。
酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.13Vから0.80
Vまで走査した後、0.80Vから−0.13Vまで走査して行った。この走査を100
サイクル行った後でも酸化ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化合物
は、酸化状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった。
還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.25Vから−2.5
0Vまで走査した後、−2.50Vから−0.25Vまで走査して行った。この走査を1
00サイクル行った後でも還元ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化
合物は、還元状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった
本実施例では、実施の形態1において構造式(101)で示す4−(ジベンゾフラン−
2−イル)−4’−(10−フェニルアントラセン−9−イル)トリフェニルアミン(略
称:FrBAPA)を製造する合成例を示す。

[ステップ1:ジベンゾフラン−2−ボロン酸の合成方法]
500mL三口フラスコにて、2−ヨードジベンゾフランを8.8g(30mmol)
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
)200mLを加えて−78℃にした。この混合液に1.63mol/Lのn−ブチルリ
チウムヘキサン溶液22mL(36mmol)を滴下し、4時間撹拌し、反応させた。
この反応混合物にホウ酸トリメチル4.6mL(45mmol)を加え、−78℃で2
時間、室温で20時間撹拌し、反応させた。反応後、この反応溶液に希塩酸を酸性になる
まで加えたのち2時間撹拌した。
攪拌した溶液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。この懸濁液を濾過し、得られた
濾液を濃縮し、目的物を得た。また、上記合成方法の反応スキームを下記(C−1)に示
す。
[ステップ2:4−(ジベンゾフラン−2−イル)ジフェニルアミン(略称:FrBA)
の合成方法]
500mL三口フラスコにて、4−ブロモジフェニルアミンを7.3g(30mmol
)、ジベンゾフラン−2−ボロン酸を6.3g(30mmol)、酢酸パラジウム(II
)を67mg(0.3mmol)、トリ(o−トリル)ホスフィンを180mg(0.6
mmol)、トルエン40mL、エタノール20mL、2mol/L炭酸カリウム水溶液
20mL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20時
間加熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液に酢酸エチルを加えて水で洗浄した。得られた有機層に硫酸マグネシウ
ムを加え水分を吸着させた。この懸濁液をフロリジール、アルミナ、シリカゲル、セライ
トを通して濾過を行った。得られた濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー
(展開溶媒:酢酸エチル:ヘキサン=1:10)にて精製した。得られた溶液の再結晶を
行い、目的物の淡黄色粉末を1.8g、収率18%で得た。上記合成方法の反応スキーム
を下記(C−2)に示す。
[ステップ3:4−(ジベンゾフラン−2−イル)−4’−(10−フェニルアントラセ
ン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:FrBAPA)の合成方法]
100mL三口フラスコ中にて、4−(ジベンゾフラン−2−イル)−ジフェニルアミ
ンを0.5g(1.5mmol)、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニルアント
ラセンを0.6g(1.5mmol)、酢酸パラジウム(II)を4.0mg(20μm
ol)、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(略称:DPPF)を10m
g(20μmol)、ナトリウム−tert−ブトキシドを0.3g(3.0mmol)
、脱水キシレン20mLを加えて、3分間気泡が出なくなるまで脱気を行った。この懸濁
液にトリ−tert−ブチルホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)を100μL(50
μmol)加えて窒素雰囲気下にて4時間110℃加熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液にトルエン約150mLを加えてフロリジール、アルミナ、セライトを
通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着
させた。得られた濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:酢酸
エチル:ヘキサン=1:10)にて精製した。得られた溶液にヘキサンを加えた後、超音
波を照射した。生じた固体を濾取し、乾燥させたところ、目的物の淡黄色粉末を340m
g、収率34%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(C−3)に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘ
キサン=1:10)は、目的物は0.48、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニ
ルアントラセンは0.67、4−(ジベンゾフラン−2−イル)−ジフェニルアミンは0
.30だった。
上記ステップ3で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測
定データを示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.12(t,J=6.
6Hz,1H),7.23−7.73(m,28H),7.87(d,J=7.87Hz
,2H),8.00(d,J=6.9Hz,1H),8.17(d,J=1.5Hz,1
H)。
上記化合物の分子量を、GC/MS検出器(Thermo Fisher製、ITQ1
100イオントラップ型GCMSシステム)により測定した。これにより、分子量662
.5(モードはEI+)をメインとするピークを検出し、測定結果から目的物の4−(ジ
ベンゾフラン−2−イル)−4’−(10−フェニルアントラセン−9−イル)トリフェ
ニルアミン(略称:FrBAPA)が得られたことを確認した。
また、FrBAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルを図13(A)に、発光スペクト
ルを図13(B)に示す。また、FrBAPAの薄膜の吸収スペクトルを図14(A)に
、発光スペクトルを図14(B)に示す。吸収スペクトルの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。発光スペクトルの測定には蛍光光度計(
(株)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。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て測定を行った。吸収スペクトルは、溶液については石英
セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペ
クトルをそれぞれ差し引いた吸収スペクトルを示す。図13および図14において、縦軸
は吸収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)を表す。トル
エン溶液の場合では、398nm、375nm、319nm付近に吸収ピークがみられ、
最大発光波長は455nm(励起波長375nm)であった。また、薄膜の場合では40
3nm、381nm、322nm付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は478nm
(励起波長404nm)であった。
吸収スペクトルから、本実施例で示すFrBAPAは、可視域に吸収がほとんどない材
料であることが分かった。また、発光スペクトルから、青色の発光を呈することが分かっ
た。
酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。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ま
たは600C)を用いた。
酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を0.32Vから1.00V
まで走査した後、1.00Vから0.32Vまで走査して行った。この走査を100サイ
クル行った後でも酸化ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化合物は、
酸化状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった。
還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−1.30Vから−2.5
0Vまで走査した後、−2.50Vから−1.30Vまで走査して行った。この走査を1
00サイクル行った後でも還元ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化
合物は、還元状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった
本実施例では、実施の形態1において構造式(112)で示すN−(ジベンゾチオフェ
ン−2−イル)−4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ジフェニルアミン(略
称:ThAPA)を製造する合成例を示す。
[ステップ1:2−ヨードジベンゾチオフェンの合成方法]
500mL三口フラスコにて、ジベンゾチオフェンを9.2g(50mmol)、ヨウ
素を6.2g(25mmol)、オルト過ヨウ素酸を5.7g(25mmol)、氷酢酸
を150mL、水を30mL、硫酸を500μLの懸濁液を、60℃にて4.5時間加熱
撹拌し、反応させた。
反応後、この反応混合液をさらに16時間室温で撹拌した。生じた析出物を濾取し、こ
の濾物をトルエン150mLに溶かし、その後、水にて3回洗浄した。このトルエン溶液
に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
これを濾過し、濾液を濃縮した後、ヘキサンを加え、超音波を照射した。生じた固体を
濾取し、乾燥させたところ、目的物の白色粉末を11.3g、収率77%で得た。上記合
成方法の反応スキームを下記(D−1)に示す。
[ステップ2:N−(ジチオフェン−2−イル)−フェニルアミンの合成方法]
500mL三口フラスコ中で、2−ヨードジベンゾチオフェンを7.4g(24mmo
l)と、アニリンを25g(25mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウ
ム(0)を280mg(0.5mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:
tert−BuONa)を8.0g(80mmol)、脱水キシレン30mLを加えて、
3分間気泡が出なくなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフ
ィン(10wt%ヘキサン溶液)を2.0mL(1.0mmol)加えて窒素雰囲気下に
て6.5時間110℃加熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液にトルエン約200mLを加えてフロリジール、アルミナ、セライトを
通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着
させた。この懸濁液を濾過し、得られた濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフ
ィー(展開溶媒:トルエン:ヘキサン=3:7)にて精製した。得られた溶液を濃縮し、
ヘキサンを加えた後、超音波を照射した。生じた固体を濾取し、乾燥させたところ、目的
物の淡黄色粉末を2.9g、収率44%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(D
−2)に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘ
キサン=1:10)は、目的物は0.26、2−ヨードジベンゾチオフェンは0.61だ
った。
[ステップ3:N−(ジベンゾチオフェン−2−イル)−4−(10−フェニルアントラ
セン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:ThAPA)の合成方法]
50mL三口フラスコ中で、N−(ジベンゾチオフェン−2−イル)−フェニルアミン
を0.8g(3.0mmol)、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニルアントラ
センを1.2g(3.0mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)
を5.0mg(10μmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−
BuONa)を0.8g(8.0mmol)、脱水キシレン10mLを3分間気泡が出な
くなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフィン(10wt%
ヘキサン溶液)を100μL(50μmol)加えて窒素雰囲気下にて5時間110℃加
熱撹拌し、反応させた。
この反応懸濁液にトルエン約300mLを加えてフロリジール、アルミナ、セライトを
通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着
させた。
この懸濁液をさらにフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過し、得られた濾液
を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン:ヘキサン=2:
3)にて精製した。得られた溶液を濃縮し、アセトン、メタノールを加えた後、超音波を
照射した。生じた固体を濾取し、乾燥させたところ、目的物の淡黄色粉末を1.0g、収
率56%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(D−3)に示す。
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘ
キサン=1:10)は、目的物は0.41、9−(4−ブロモフェニル)−10−フェニ
ルアントラセンは0.59、N−(ジベンゾチオフェン−2−イル)−フェニルアミンは
0.22だった。
上記ステップ3で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測
定データを示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.09(t,1H),
7.32−7.60(m,21H),7.70(d,J=7.8Hz,2H),7.82
−7.89(m,4H),8.07(d,J=2.1Hz,1H)。
上記化合物の分子量を、GC/MS検出器(Thermo Fisher製、ITQ1
100イオントラップ型GCMSシステム)により測定した。これにより、分子量603
.3(モードはEI+)をメインとするピークを検出し、測定結果から目的物のN−(ジ
ベンゾチオフェン−2−イル)−4−(10−フェニルアントラセン−9−イル)ジフェ
ニルアミン(略称:ThAPA)が得られたことを確認した。
また、ThAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルを図15(A)に、発光スペクトル
を図15(B)に示す。また、ThAPAの薄膜の吸収スペクトルを図16(A)に、発
光スペクトルを図16(B)に示す。吸収スペクトルの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。発光スペクトルの測定には蛍光光度計((株
)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。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て測定を行った。吸収スペクトルは、溶液については石英セル
にトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクト
ルをそれぞれ差し引いた吸収スペクトルを示す。図15および図16において、縦軸は吸
収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)を表す。トルエン
溶液の場合では、395nm付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は456nm(励
起波長375nm)であった。また、薄膜の場合では403nm、382nm、313n
m、付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は468nm(励起波長380nm)であ
った。
吸収スペクトルから、本実施例で示すThAPAは、可視域に吸収がほとんどない材料
であることが分かった。また、発光スペクトルから、青色の発光を呈することが分かった
酸化還元反応特性をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。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ま
たは600C)を用いた。
酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.45Vから0.70
Vまで走査した後、0.70Vから−0.45Vまで走査して行った。この走査を100
サイクル行った後でも酸化ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化合物
は、酸化状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった。
還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を−0.25Vから−2.5
0Vまで走査した後、−2.50Vから−0.25Vまで走査して行った。この走査を1
00サイクル行った後でも還元ピークが同様の値となった。このことから、本実施例の化
合物は、還元状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった
本実施例では、実施例1乃至実施例3において合成した本発明の一態様に係るアントラ
セン化合物のそれぞれについて、薄膜状態における最高被占有軌道準位(HOMO準位)
、最低空軌道準位(LUMO準位)およびバンドギャップを測定した結果を示す。
なお、本実施例において、測定は以下のように行った。HOMO準位の値は、大気中の
光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で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、上記実施例でそれぞれ示した
薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したTaucプロットから吸収端
を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてHOMO準位の値に加算すること
により得た。
測定によって得られたFrAPA、FrBAPAおよびThAPAのHOMO準位、L
UMO準位およびバンドギャップを以下の表1に示す。
表1より、本発明の一態様に係るアントラセン化合物である、FrAPA、FrBAP
AおよびThAPAは、比較的深いHOMO準位と、浅いLUMO準位を有し、広いバン
ドギャップを有することが確認された。
本実施例では、実施例1および実施例2において合成した本発明の一態様に係るアント
ラセン化合物を発光材料として用いた発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示
す。
以下、発光素子1乃至発光素子2の作製方法について図17(A)を用いて説明する。
また、本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
(発光素子1)
まず、図17(A)に示すように、ガラス基板である基板2101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2102
を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。本実
施例において、第1の電極2102は、陽極として用いた。
次に、第1の電極2102上に複数の層が積層されたEL層を形成した。発光素子1に
おいて、EL層は、正孔注入層2103、正孔輸送層2104、発光層2105、電子輸
送層2106、電子注入層2107が順次積層された構造を有する。
第1の電極2102が形成された面が下方となるように、第1の電極2102が形成さ
れた基板2101を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程
度まで減圧した後、第1の電極2102上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−
N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着
することにより、正孔注入層2103を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸
化モリブデンの比率は、重量比で4:1(=NPB:酸化モリブデン)となるように蒸着
レートを調節した。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。
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、正孔注入層2103上に正孔輸送性材料を10
nmの膜厚で成膜し、正孔輸送層2104を形成した。なお、正孔輸送層2104には、
NPBを用いた。
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、正孔輸送層2104上に、発光層2105を形
成した。発光層2105には、9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェ
ニルアントラセン(略称:CzPA)とN−(ジベンゾフラン−2−イル)−4−(10
−フェニルアントラセン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:FrAPA)とを共蒸着
することにより、30nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAとFrAPAとの重量比
は、1:0.1(=CzPA:FrAPA)となるように蒸着レートを調節した。
さらに、発光層2105上に、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Al
)を膜厚10nmとなるように成膜して第1の電子輸送層2106aとし、その後、
第1の電子輸送層2106a上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚20
nmとなるように成膜して第2の電子輸送層2106bとした。これにより、第1の電子
輸送層2106aおよび第2の電子輸送層2106bからなる電子輸送層2106を形成
した。
さらに、第2の電子輸送層2106b上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚
で蒸着し、電子注入層2107を形成した。
最後に、陰極として機能する第2の電極2108として、アルミニウムを200nmの
膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子1を作製した。
(発光素子2)
発光素子2は、発光層2105以外は、発光素子1と同様に形成した。発光素子2にお
いては、発光層2105として、9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フ
ェニルアントラセン(略称:CzPA)と4−(ジベンゾフラン−2−イル)−4’−(
10−フェニルアントラセン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:FrBAPA)と
を共蒸着することにより、30nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAとFrBAPA
との重量比は、1:0.1(=CzPA:FrBAPA)となるように蒸着レートを調節
した。
以上により、本実施例の発光素子2を作製した。
本実施例で作製した発光素子1および発光素子2の素子構成を表2に示す。表2では、
混合比は全て重量比で表している。
以上により、得られた発光素子1および発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス
内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、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。
発光素子1および発光素子2において、輝度1000cd/m付近の時の電圧(V)
、電流(mA)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(c
d/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)をそれぞれ表3に示す。
発光素子1および発光素子2の発光スペクトルを、それぞれ図18、図19に示す。図
18および図19において、縦軸は発光強度(任意単位)、横軸は波長(nm)を表す。
図18および図19より、発光素子1および発光素子2の発光スペクトルは、いずれも
460nm付近にピークを有している。また、表3のCIE色度座標からも、発光素子1
および発光素子2は、それぞれFrAPAおよびFrBAPAに由来する青色発光が観測
され、いずれの素子も色純度の高い発光素子であることが分かった。
また、発光素子1および発光素子2において電流密度−輝度特性を、それぞれ図21、
図22に示す。図21および図22において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密
度(mA/cm)を表す。また、発光素子1および発光素子2において電圧−電流特性
をそれぞれ図24、図25に示す。図24および図25において、縦軸は電流(mA)、
横軸は電圧(V)を表す。また、発光素子1および発光素子2において電流効率−輝度特
性をそれぞれ図27、図28に示す。図27および図28において、縦軸は電流効率(c
d/A)、横軸は輝度(cd/m)を表す。
図21、図22、図24、図25、図27、図28および表3より、発光素子1および
発光素子2は低電圧で駆動可能であり、高効率の発光素子であることが分かった。
また、発光素子1および発光素子2の色度−輝度特性をそれぞれ図30、図31に示す
。図30および図31において、縦軸は色度(任意単位)、横軸は輝度(cd/m)を
表す。
図30および図31より、発光素子1および発光素子2は、輝度が変化してもそれぞれ
FrAPAおよびFrBAPAに由来する青色の色度は変化していないことが分かった。
このことより、発光素子1および発光素子2は、キャリアバランスが良好な素子であり、
調光時に色ずれしづらい素子であることが分かった。そのため、フルカラーディスプレイ
等で良好に用いることができることが分かった。
また、作製した発光素子1の信頼性試験を行った。信頼性試験は、初期輝度を1000
cd/mに設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動し、ある時間が経過する毎に
輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図33に示す。図33において、縦
軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)、
横軸は通電時間(hour)を表す。
図33より、発光素子1は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命である
ことが分かる。発光素子1は、380時間の駆動後でも初期輝度の50%程度の輝度を保
っていた。
以上示したように、本実施例の発光素子1および発光素子2は、良好な青色発光素子と
することが可能であり、なかでも、発光素子1は、色純度が高い青色発光素子とすること
が可能であると確認された。
本実施例では、実施例3において合成した本発明の一態様に係るアントラセン化合物を
発光材料として用いた発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。なお、本実
施例で用いた有機化合物は、実施例5と同様であるため、記載を省略する。
以下、発光素子3の作製方法について図17(B)を用いて説明する。
(発光素子3)
発光素子3は、発光層2105、電子輸送層2106および電子注入層2107以外は
、発光素子1と同様に形成した。発光素子3においては、図17(B)に示すように発光
層2105として、9−[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアント
ラセン(略称:CzPA)とN−(ジベンゾチオフェン−2−イル)−4−(10−フェ
ニルアントラセン−9−イル)ジフェニルアミン(略称:ThAPA)とを共蒸着するこ
とにより、30nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAとThAPAとの重量比は、1
:0.04(=CzPA:ThAPA)となるように蒸着レートを調節した。
さらに、発光層2105上に電子輸送性材料を10nmの膜厚で成膜し、電子輸送層2
106を形成した。なお、電子輸送層2106には、トリス(8−キノリノラト)アルミ
ニウム(略称:Alq)を用いた。
さらに、第2の電子輸送層2106b上に電子注入層2107として、トリス(8−キ
ノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)とリチウム(Li)とを共蒸着することに
より、20nmの膜厚で形成した。ここで、AlqとLiとの重量比は、1:0.01
(=Alq:Li)となるように蒸着レートを調節した。
以上により、本実施例の発光素子3を作製した。
本実施例で作製した発光素子3の素子構成を表4に示す。表4では、混合比は全て重量
比で表している。
以上により、得られた発光素子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、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。
発光素子3において、輝度1000cd/m付近の時の電圧(V)、電流(mA)、
電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー
効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表5に示す。
発光素子3の発光スペクトルを、図20に示す。図20において、縦軸は発光強度(任
意単位)、横軸は波長(nm)を表す。
また、図20より、発光素子3の発光スペクトルは、460nm付近にピークを有して
いる。また、表5のCIE色度座標からも、発光素子3は、ThAPAに由来する青色発
光が観測され、色純度の高い発光材料であることが分かった。
また、発光素子3において電流密度−輝度特性を、図23に示す。図23において、縦
軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を表す。また、発光素子3に
おいて電圧−電流特性を図26に示す。図26において、縦軸は電流(mA)、横軸は電
圧(V)を表す。また、発光素子3において電流効率−輝度特性を図29に示す。図29
において、縦軸は電流効率(cd/A)、横軸は輝度(cd/m)を表す。
図23、図26、図29および表5より、発光素子3においても低電圧で駆動可能であ
り、高効率の発光素子であることが分かった。
また、発光素子3の色度−輝度特性を図32に示す。図32において、縦軸は色度(任
意単位)、横軸は輝度(cd/m)を表す。
図32より、発光素子3は、輝度が変化してもThAPAに由来する青色の色度は変化
していないことが分かった。このことより、発光素子3は、キャリアバランスが良好な素
子であり、調光時に色ずれしづらい素子であることが分かった。そのため、フルカラーデ
ィスプレイ等で良好に用いることができることが分かった。
また、作製した発光素子3の信頼性試験を行った。信頼性試験は、初期輝度を1000
cd/mに設定し、電流密度一定の条件でこれらの素子を駆動し、ある時間が経過する
毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図34に示す。図34において
、縦軸はそれぞれの時間における初期輝度に対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%
)、横軸は通電時間(hour)を表す。
図34より発光素子3は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命であるこ
とが分かる。発光素子3は、120時間の駆動後でも初期輝度の50%程度の輝度を保っ
ていた。
以上示したように、本実施例の発光素子3は、良好な青色発光素子とすることが可能で
あり、色純度が高い青色発光素子とすることが可能であると確認された。
101 基板
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 第1の層(正孔注入層)
112 第2の層(正孔輸送層)
113 第3の層(発光層)
114 第4の層(電子輸送層)
115 第5の層(電子注入層)
311 第1の発光ユニット
312 第2の発光ユニット
313 電荷発生層
321 第1の電極
322 第2の電極
401 ソース側駆動回路
402 画素部
403 ゲート側駆動回路
404 封止基板
405 シール材
407 空間
408 引き回し配線
409 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
410 素子基板
411 スイッチング用TFT
412 電流制御用TFT
413 第1の電極
414 絶縁物
416 EL層
417 第2の電極
418 発光素子
423 Nチャネル型TFT
424 Pチャネル型TFT
501 基板
502 第1の電極
503 第2の電極
504 EL層
505 絶縁層
506 隔壁層
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
2101 基板
2102 第1の電極
2103 正孔注入層
2104 正孔輸送層
2105 発光層
2106 電子輸送層
2106a 第1の電子輸送層
2106b 第2の電子輸送層
2107 電子注入層
2108 第2の電極
2501 筐体
2502 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

Claims (1)

  1. 式(C−2−1)で表される有機化合物。


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