JPWO2005009979A1 - キノキサリン誘導体及びそれを用いた発光素子 - Google Patents
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Abstract
バイポーラ性を有し、また発光性も有する有機化合物であって、さらに耐熱性も有する有機化合物を提供することを課題とする。 一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を提供する。式中、Ａは、アルキレン鎖、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）のいずれかひとつを表す。Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ同一でも異なっていてもよく、低級アルキル基、アリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。Ｒ９〜Ｒ２４はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ビニル基、置換基を有してもよいアリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。
Description
本発明は、キノキサリン誘導体に関する。また、前記キノキサリン誘導体を用いた発光素子に関する。
有機化合物は無機化合物に比べて、材料系が多様であり、適した分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。また、膜等の形成物が柔軟性に富み、さらには高分子化させることにより加工性にも優れるという特長もある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたフォトニクスやエレクトロニクスに注目が集まっている。
例えば、有機化合物を機能性有機材料として用いたエレクトロニクスデバイスの例として、太陽電池や発光素子、有機トランジスタが挙げられる。これらは有機化合物材料の電気物性（キャリア輸送性）および光物性（光吸収あるいは発光）を活かしたデバイスであり、中でも特に、発光素子はめざましい発展を見せている。
発光素子の最も基本的なデバイス構造としては、ホール輸送性の有機化合物からなるホール輸送層と、電子輸送性の有機化合物からなる電子輸送性発光層を積層させた合計約１００ｎｍ程度の薄膜を、電極で挟んだ構造が知られている。この素子に電圧を印加すると、発光性を併せ持つ電子輸送性の有機化合物からの発光を得ることができる。なお、このような構造は一般に、シングルヘテロ（ＳＨ）構造と呼ばれている。
また、非特許文献１における発光素子は、いわばホールの輸送はホール輸送層が行い、電子の輸送および発光は電子輸送層が行うという、機能分離が行われていると言える。
その後、積層した層の界面において生じる相互作用（例えば、エキサイプレックスの形成等）に起因した発光スペクトル変化や発光効率低下の一層の改善を目指して、この機能分離の概念はさらに、ホール輸送層と電子輸送層の間に発光層を挟むというダブルヘテロ（ＤＨ）構造の構想へと発展した。
非特許文献２に記載されているような発光素子において、界面で生じる相互作用をさらに抑制するには、電子輸送性およびホール輸送性の両者を有するバイポーラ性の材料を用いて発光層を形成することが好ましい。
しかしながら、有機化合物の多くはホール輸送性または電子輸送性に偏ったモノポーラ性の材料である。例えば下記特許文献１に示されている材料も電子注入層として応用されているのみである。
従って、バイポーラ性を有する有機化合物を新たに開発することが求められる。
Ｃ．Ｗ．タン、外１名、アプライド フィジクス レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
チハヤ アダチ、外３名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．２、Ｌ２６９−Ｌ２７１（１９８８）
そこで、本発明では、バイポーラ性を有し、また発光性も有する有機化合物であって、さらに耐熱性も有する有機化合物を提供することを課題とする。また、前記有機化合物を用いた有機半導体素子、特に前記有機化合物材料を用いることにより絶縁破壊等の素子不良が低減し、または発光性が向上する発光素子を提供することを課題とする。
本発明は、一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
本発明は、一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
本発明は、一般式（３）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
本発明は、一般式（７）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
本発明は、一般式（８）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
本発明は、一般式（１２）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
上述した本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有するものである。また、蒸着法による成膜時に微結晶成分を含有しにくく良好な成膜性を有する。
本発明の別の構成は、上記一般式（１）、（２）、（３）、（７）、（８）、又は（１２）のいずれかひとつで表されるキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子である。
有機半導体素子としては、例えば、発光素子、有機トランジスタ、有機太陽電池等があげられる。
また、発光素子としては、一対の電極間に発光物質を含む層を有する構成のものが代表例としてあげられるが、これ以外の構成を有する発光素子であっても構わない。
本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有するため、特にドーパント（ゲスト材料）を含有することなく、発光素子に用いることができる。また、バイポーラ性であるため、発光部が積層した膜の界面に偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する発光素子を作製できる。
また、本発明のキノキサリン誘導体は、発光性を有するため、ホスト材料と組み合わせてゲスト材料（発光体）として発光素子に用いることができる。
また、本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また成膜時に微結晶成分を含有しにくく良好な成膜性を有するため、ホスト材料として発光素子の発光層に用いることができる。なお、ホスト材料として用いた場合、ゲスト材料に起因した発光色、若しくは本発明のキノキサリン誘導体に起因した発光色と、ゲスト材料に起因した発光色との混色の発光色を得ることができる。
特に、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いる場合、ゲスト材料として三重項励起状態からの発光を示す燐光体を用いることで、電流効率が高く、なおかつ駆動電圧も低い発光素子を得ることができる。したがって、本発明のキノキサリン誘導体と三重項励起状態からの発光を示す燐光体とを含む発光層を有する発光素子も、本発明に含むものとする。この時、前記燐光体の発光スペクトルのピークが５６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることが好ましい。
本発明により、バイポーラ性を有し、また発光性も有する有機化合物であって、さらに耐熱性も有するキノキサリン誘導体が得られる。また、本発明のキノキサリン誘導体を用いることにより、積層した膜の界面に発光部が偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する発光素子を作製することができる。さらに、本発明のキノキサリン誘導体を用いることにより、電界集中による絶縁破壊などの素子不良の少ない良好な発光素子を作製することができる。
［図１］本発明の発光素子の一態様について説明する図。
［図２］本発明の発光素子の一態様について説明する図。
［図３］本発明を適用した有機半導体素子の一態様について説明する図。
［図４］Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎの吸収・発光スペクトル。
［図５］本発明の発光素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性を示す図。
［図６］本発明の発光素子の輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を示す図。
［図７］本発明の発光素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性を示す図。
［図８］本発明の発光素子の発光スペクトルを示す図。
［図９］本発明を適用した発光装置について説明する図。
［図１０］本発明を適用した電子機器について説明する図。
［図１１］本発明の発光素子の一態様について説明する図。
［図１２］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
［図１３］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−電流特性を示す図。
［図１４］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
［図１５］本発明の発光素子の発光スペクトルを示す図。
［図２］本発明の発光素子の一態様について説明する図。
［図３］本発明を適用した有機半導体素子の一態様について説明する図。
［図４］Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎの吸収・発光スペクトル。
［図５］本発明の発光素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性を示す図。
［図６］本発明の発光素子の輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を示す図。
［図７］本発明の発光素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性を示す図。
［図８］本発明の発光素子の発光スペクトルを示す図。
［図９］本発明を適用した発光装置について説明する図。
［図１０］本発明を適用した電子機器について説明する図。
［図１１］本発明の発光素子の一態様について説明する図。
［図１２］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
［図１３］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の電圧−電流特性を示す図。
［図１４］本発明の発光素子及び比較例の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
［図１５］本発明の発光素子の発光スペクトルを示す図。
１０基板、１１ＴＦＴ、１２ＴＦＴ、１３発光素子、１４第１の電極、１５発光物質を含む層、１６第２の電極、１７配線、１００基板、１０１第１の電極、１０２発光物質を含む層、１０３第２の電極、１１１ホール注入層、１１２ホール輸送層、１１３発光層、１１４電子輸送層、１２０１ソース電極、１２０２活性層、１２０３ドレイン電極、１２０４ゲート電極、１２０５ゲート電圧を印加するための手段、１１００基板、１１０１第１の電極、１１０３第２の電極、１１１１ホール注入層、１１１２ホール輸送層、１１１３発光層、１１１４ホールブロッキング層、１１１５電子輸送層、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シール剤、４０７空間、４０８配線、４０９ＦＰＣ（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発光物質を含む層、４１７第２の電極、４１８発光素子、４２３ｎチャネル型ＴＦＴ、４２４ｐチャネル型ＴＦＴ、５５０１筐体、５５０２支持台、５５０３表示部、５５１１本体、５５１２表示部、５５１３音声入力、５５１４操作スイッチ、５５１５バッテリー、５５１６受像部、５５２１本体、５５２２筐体、５５２３表示部、５５２４キーボード、５５３１本体、５５３２スタイラス、５５３３表示部、５５３４操作ボタン、５５３５外部インターフェイス、５５５１本体、５５５２表示部（Ａ）、５５５３接眼部、５５５４操作スイッチ、５５５５表示部（Ｂ）、５５５６バッテリー、５５６１本体、５５６２音声出力部、５５６３音声入力部、５５６４表示部、５５６５操作スイッチ、５５６６アンテナ
（実施の形態１）
本発明の一態様として、本発明のキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子である発光素子について図１を用いて説明する。
本発明の一態様として、本発明のキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子である発光素子について図１を用いて説明する。
図１では、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に発光物質を含む層１０２が作製され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。
ここで基板１００に用いる材料としては、従来の発光素子に用いられているものであればよく、例えば、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなるものを用いることができる。
また、本実施の形態において、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
すなわち第１の電極１０１は陽極材料で形成され、ここで用いることのできる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数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。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
一方、第２の電極１０３の形成に用いられる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０３と発光層との間に、電子注入を促す機能を有する層を当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等様々な導電性材料を第２の電極１０３として用いることができる。
なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する材料中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
なお、上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ第１の電極１０１及び第２の電極１０３を形成する。
また、本発明の発光素子において、発光物質を含む層１０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を出射させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を出射させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
また、発光物質を含む層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態では、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、および電子輸送層１１４を積層することにより形成される。
ホール注入層１１１を形成するホール注入材料としては、フタロシアニン系の化合物が有効である。例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等を用いることができる。
ホール輸送層１１２を形成するホール輸送材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）の他、その誘導体である４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）、あるいは４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
発光層１１３は、一般式（１）、（２）、（３）、（７）、（８）、又は（１２）のいずれかひとつで表される本発明のキノキサリン誘導体からなる層である。本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性及び発光性を有するため、発光性を有するゲスト材料を特にドーピングすることなく、発光層として用いることが可能である。
なお、本発明のキノキサリン誘導体は、電子輸送性を有するキノキサリン骨格に対し、電子供与性のアリールアミン骨格が導入されているためバイポーラ性を有するものと考えられる。
電子輸送層１１４を形成する場合の電子輸送材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、先に述べたＢＡｌｑなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体が好適である。また、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ２））、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体もある。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども電子輸送材料として用いることができる。
以上により、本発明のキノキサリン誘導体からなる発光層１１３と、低分子系材料からなるホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、および電子輸送層１１４を有する発光素子を作製することができる。なお、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、および電子輸送層１１４としては、低分子系材料に限らず、高分子系材料を用いても構わない。
上記に示した発光素子は、第１の電極１０１と第２の電極１０３の間に生じた電位差により電流が流れ、発光する。
本実施の形態においては、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなる基板１００上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブ型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなる基板以外に、例えば図２に示すように、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ基板上に発光素子を作製してもよい。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。図２において、基板１０上には、ＴＦＴ１１、１２が設けられている。また、ＴＦＴ１１、１２が設けられた層の上には第１の電極１４と第２の電極１６との間に発光物質を含む層１５を有する発光素子１３が設けられ、第１の電極１４とＴＦＴ１１とは配線１７を介して接続している。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されない。
さらに、本発明の発光素子によって複数の色からなる表示画像を得たい場合には、マスクや隔壁層などを利用し、本発明の有機化合物を発光物質として含む層を、発光色の異なるものごとにそれぞれ分離して形成すればよい。この場合、各発光色を呈する発光物質を含む層ごとに、異なる積層構造を有しても構わない。
また、発光物質を含む層１０２の構造は、上記のもの限定されるものではなく、上記とは異なる積層構造を有する発光物質を含む層としてもよい。例えば、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔阻止層、正孔輸送層、正孔注入層等の層を自由に組み合わせて設け、正孔注入層／発光層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／電子注入層等の積層構造を有する発光物質を含む層としてもよい。さらに、本発明のキノキサリン誘導体がホール輸送性および電子輸送性を備え、また発光性を備えていることから、本発明のキノキサリン誘導体を単層で用いた構造としてもよい。
本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有する材料であるため、本実施の形態に示すように、ドーパント（ゲスト材料）等を含有することなく発光層として用いることが可能である。また、バイポーラ性であるため、発光部が積層した膜の界面に偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や、発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する発光素子を作製できる。また、成膜中に含有される微結晶成分が非常に少なく成膜性がよいため、電界集中による絶縁破壊などの素子不良の少ない良好な発光素子を作製することができる。また、本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性（電子輸送性およびホール輸送性）を有する材料であるため、発光層に用いることで、発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をゲスト材料として用いた発光素子について説明する。
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をゲスト材料として用いた発光素子について説明する。
本発明のキノキサリン誘導体は発光性を有するため、青〜青緑色の発光を得るためのゲスト材料（発光体）としても用いることができる。
また、本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性を有する材料であるため、ゲスト材料に用いることで、発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
この場合、一対の電極（陽極及び陰極）間に、一般式（１）、（２）、又は（６）で表されるキノキサリン誘導体を含有する有機化合物層を発光層として用いた発光物質を含む層（単層又は積層構造のいずれでもよい）を狭持する素子構成とすればよい。例えば、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極等の素子構成を有する発光素子において、一般式（１）、（２）、（３）、（７）、（８）、又は（１２）のいずれかひとつで表されるキノキサリン誘導体をゲスト材料として含有した発光層を用いることができる。
ここで、ホスト材料としては公知の材料を用いることができ、実施の形態１で述べたホール輸送材料や電子輸送材料の他、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−ビフェニル（略称：ＣＢＰ）や、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリ−イル）−トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）などが挙げられる。
なお、実施の形態１で示したのと同様に、本実施の形態に示す発光素子を、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなる基板上に作製して、パッシブ型の発光装置を構成してもよいし、或いはＴＦＴアレイ基板上に作製してアクティブマトリクス型の発光装置を構成してもよい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いた発光素子について説明する。
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いた発光素子について説明する。
本発明のキノキサリン誘導体はバイポーラ性を有し、また成膜中に含有される微結晶成分が非常に少なく成膜性がよいため、ホスト材料として用いることができる。
また、前述のように本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性を有する材料であるため、ホスト材料に用いることで、発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
ホスト材料として用いる場合、ゲスト材料に起因した発光色、若しくは本発明のキノキサリン誘導体に起因した発光色と、当該キノキサリン誘導体中にドーピングされているゲスト材料に起因した発光色との混色の発光色を得ることができる。
この場合、一対の電極（陽極及び陰極）間に、一般式（１）、（２）、（３）、（７）、（８）、又は（１２）のいずれかひとつで表されるキノキサリン誘導体を含有する有機化合物層を発光層として用いた発光物質を含む層（単層又は積層構造のいずれでもよい）を狭持する素子構成とすればよい。例えば、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極等の素子構成を有する発光素子において、一般式（１）、（２）、（３）、（７）、（８）、又は（１２）のいずれかひとつで表されるキノキサリン誘導体をホスト材料として用いた発光層を用いることができる。
ここで、ゲスト材料としては、公知の材料を用いることができ、具体的には、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン（略称：ＤＰＴ）、クマリン６、ペリレン、ルブレンなどの蛍光体の他、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３ ’）（アセチルアセトナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光体も用いることができる。
なお、上記のイリジウム錯体（例えばＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））のような燐光体をゲスト材料として添加して三重項励起状態からの発光を得る発光素子は、高効率を達成できる素子として既に知られているが、従来は駆動電圧が高いことが問題の一つになっていた。しかしながら、本発明のキノキサリン誘導体を燐光体に対するホスト材料として用いることで、駆動電圧を低減することができる。
また、本発明のキノキサリン誘導体は、青色〜緑黄色の範囲に発光を示すものが比較的多い。したがって、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として燐光体を添加する場合、その燐光体の発光波長はキノキサリン誘導体よりも長波長、特に５６０ｎｍ〜７００ｎｍ程度の黄色〜赤色の範囲が好ましい。ただし、キノキサリン誘導体の発光波長は置換基効果によって変えることができるため、必ずしもこれらに限定されることはない。
なお、実施の形態１で示したのと同様に、本実施の形態に示す発光素子を、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなる基板上に作製して、パッシブ型の発光装置を構成してもよいし、或いはＴＦＴアレイ基板上に作製してアクティブマトリクス型の発光装置を構成してもよい。
（実施の形態４）
本実施の形態４では、本発明のキノキサリン誘導体を有機半導体素子の一種である縦型トランジスタ（ＳＩＴ）の活性層として用いる形態を例示する。
本実施の形態４では、本発明のキノキサリン誘導体を有機半導体素子の一種である縦型トランジスタ（ＳＩＴ）の活性層として用いる形態を例示する。
素子の構造としては、図３に示すように、本発明のキノキサリン誘導体からなる薄膜状の活性層１２０２をソース電極１２０１およびドレイン電極１２０３で挟み、ゲート電極１２０４が活性層１２０２に埋め込まれた構造を適用する。１２０５はゲート電圧を印加するための手段、１２０６はソース−ドレイン間の電圧を制御するための手段である。
このような素子構造において、ゲート電圧を印加しない状態においてソース−ドレイン間に電圧を印加すると、発光素子で見られるような電流が流れる（ＯＮ状態となる）。そして、その状態でゲート電圧を印加するとゲート電極１２０４周辺に空乏層が発生し、電流が流れなくなる（ＯＦＦ状態となる）。以上の機構により、トランジスタとして動作する。
縦型トランジスタにおいては、発光素子と同様、キャリア輸送性と良好な成膜性を兼ね備えた材料が活性層に求められるが、本発明のキノキサリン誘導体はその条件を十分に満たしており、有用である。
（合成例１）
本合成例では、下記一般式（１３）で表される本発明のキノキサリン誘導体の合成方法について説明する。
本合成例では、下記一般式（１３）で表される本発明のキノキサリン誘導体の合成方法について説明する。
［Ｓｔｅｐ １：２，２’，３，３’−テトラ（４−ブロモフェニル）−６，６’−ビスキノキサリンの合成］
本工程は下記合成スキーム（ａ）で表される。
本工程は下記合成スキーム（ａ）で表される。
４−ブロモベンジル（７．４ｇ、２３．０ｍｍｏｌ）とジアミノベンジジン（２．４ｇ、１１．２ｍｍｏｌ）をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ管を装備した５００ｍＬのナス型フラスコで、窒素気流下、ｐ−トルエンスルホン酸を加えトルエン溶媒８時間攪拌還流をおこなった。ＴＬＣでジアミノベンジジンのスポットが消えたことを確認し反応を終了させた。溶媒を留去し、得られた沈殿物をクロロホルムで再結晶した後（収率６５％（収量６．２９ｇ））、核磁気共鳴法（１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３））で測定したところ、σ（ｐｐｍ）＝８．５６（１Ｈ），８．２５−８．２９（２Ｈ），７．５３−７．５５（４Ｈ），７．４４−７．４６（４Ｈ）のピークが得られ、２，２’，３，３’−テトラ（４−ブロモフェニル）−６，６’−ビスキノキサリンが合成されていることが確認できた。
［Ｓｔｅｐ ２：２，２’，３，３’−テトラ−（４−（ジフェニルアミノ）−フェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（略称：Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）の合成］
本工程は下記合成スキーム（ｂ）で表される。
本工程は下記合成スキーム（ｂ）で表される。
Ｓｔｅｐ １で合成した２，２’，３，３’−テトラ（４−ブロモフェニル）−６，６’−ビスキノキサリン（２．２ｇ、２．５ｍｍｏｌ）を三つ口フラスコに入れ窒素気流下、トルエン３０ｍＬに溶解させＰｄ（ｄｂａ）２（０．２２ｇ、０．４ｍｏｌ％％）、ＮａＯ−ｔ−Ｂｕ（１．４４ｇ、１５ｍｍｏｌ）を加え、さらにジフェニルアミン（１．７３ｇ、１０．２ｍｍｏｌ）、トリ（ｔ−ブチルフォスフィン）（１０ｗｔ％ ｉｎ Ｈｅｘａｎｅ）（１．８ｍＬ）を加えて８０℃で８時間攪拌させた。ＴＬＣで原料のスポットが消失したのを確認後、室温まで冷やし水を加えて反応を終了させた。クロロホルムで抽出し、飽和食塩水で洗浄後、ＭｇＳＯ４で乾燥し、黄緑色粉末を得た。
収率４８％（収量 １．５ｇ）。得られた黄緑色粉末を核磁気共鳴法（１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３））で測定したところ、σ（ｐｐｍ）＝８．５６（１Ｈ），８．２０−８．２９（２Ｈ），７．３３−７．５０（４Ｈ），７．１５−７．２８（４Ｈ）、７．０４−７．１５（２０Ｈ）のピークが得られ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎが合成されていることが確認できた。
収率４８％（収量 １．５ｇ）。得られた黄緑色粉末を核磁気共鳴法（１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３））で測定したところ、σ（ｐｐｍ）＝８．５６（１Ｈ），８．２０−８．２９（２Ｈ），７．３３−７．５０（４Ｈ），７．１５−７．２８（４Ｈ）、７．０４−７．１５（２０Ｈ）のピークが得られ、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎが合成されていることが確認できた。
上記のようにして得られたＤ−ＴｒｉＰｈＡＱｎは、５００℃に加熱しても１０％程度しか重量減少せず、非常に高い耐熱性を示した。また、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎのトルエン溶液中における吸収・発光スペクトルを図４（Ａ）に、Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎの薄膜の吸収・発光スペクトルを図４（Ｂ）に、それぞれ示す。トルエン溶液中では５００ｎｍにピークを有する青緑色発光であり、薄膜状態では５２０ｎｍにピークを有する緑色発光であった。また、薄膜状態におけるＤ−ＴｒｉＰｈＡＱｎのイオン化ポテンシャルを、大気中の光電子分光法（理研計器社製、ＡＣ−２）にて測定したところ、−５．６ｅＶであった。また、図４（Ｂ）の吸収スペクトルの長波長側の吸収端の値をエネルギーギャップとし、ＬＵＭＯ準位を求めたところ、ＬＵＭＯ準位は−３．１ｅＶであった。
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）のみからなる発光層を用いた発光素子の例を具体的に例示する。素子構造は図１に示したものと同様の構造とした。
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
次に、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを３０ｎｍ、発光層１１３としてＤ−ＴｒｉＰｈＡＱｎを３０ｎｍ成膜した。さらに、電子輸送層１１４として、ＢＡｌｑを１０ｎｍ、Ａｌｑを２０ｎｍ、順次積層する。さらに、本実施例では、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に積層した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を積層し、本発明の発光素子を得た。
得られた素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性、電流効率−輝度（η−Ｌ）特性を、各々図５および図６、図７に示す。なお、図５において、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、横軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表す。また図６において、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、横軸は電圧（Ｖ）を表す。また図７において、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。この素子は、８Ｖの電圧を印加した時、２５．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流が流れ、１５７０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光した。電流効率は６．２２ｃｄ／Ａである。最高輝度は５００００ｃｄ／ｍ２に達した。
また、ＣＩＥ色度座標は（ｘ，ｙ）＝（０．２９，０．６５）であり、緑色発光であった。なお、この素子の発光スペクトルを図８に示す。図８に示すとおり、発光スペクトルは、約５２０ｎｍにピークを有するものであった。
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）を、発光層のホスト材料として用いた発光素子の例を具体的に例示する。ここでは特に、ゲスト材料として三重項励起状態からの発光を示す燐光体を用いた素子を例示する。素子構造を図１１に示す。なお、ホスト材料とは、発光効率が良好で所望の発光波長の発光を呈し得る物質、つまりゲスト材料を分散状態にするために用いる材料である。
まず、ガラス上に第１の電極１１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
次に、真空蒸着法により、ホール注入層１１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１１２としてα−ＮＰＤを３０ｎｍ、順次成膜した。さらに、燐光体であるＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）が８質量％含まれるようにＤ−ＴｒｉＰｈＡＱｎとＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を共蒸着し、発光層１１１３を３０ｎｍ成膜した。すなわち、本発明のキノキサリン誘導体Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎはホスト材料として機能する。さらに、ホールブロッキング層１１１４としてＢＡｌｑを１０ｎｍ、電子輸送層１１１５としてＡｌｑを２０ｎｍ、順次、真空蒸着法により積層した。さらに、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍ、電子輸送層１１１５の上に蒸着した後、第２の電極１１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ蒸着し、本発明の発光素子を得た。
得られた素子の電圧−輝度特性、電圧−電流特性、および輝度−電流効率特性を、それぞれ図１２、図１３および図１４中の「実施例３」（■印）として示す。なお、図１２において、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を、横軸は電圧（Ｖ）を表す。また図１３において、縦軸は電流（ｍＡ）を、横軸は電圧（Ｖ）を表す。また図１４において、縦軸は電流効率（ｃｄ／Ａ）を、横軸は輝度（ｃｄ／ｍ２）を表す。この素子は、４５０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が７．０Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は１４．９ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は３．０ｃｄ／Ａである。
また、この素子の発光スペクトルを図１５に示す。スペクトルの形状から、燐光体であるＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）からの発光であることがわかった。また、ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．６８，０．３１）であり、色度の良い赤色発光であった。
なお、先に述べたとおり、４５０ｃｄ／ｍ２時の電流効率は３．０ｃｄ／Ａであり、赤色発光素子としては非常に効率の高い素子が達成できた。このような高い効率は燐光体を用いた素子の特徴であり、本実施例の素子はその特徴を十分に引き出している。したがって、本発明のキノキサリン誘導体は、燐光体を用いた発光層におけるホスト材料として適している。
（比較例）
Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）をゲスト材料として用いた従来の発光素子の特性について調べた結果について述べる。素子構造としては、発光層１１１３およびホールブロッキング層１１１４に用いる材料を除いて実施例３と同様の構成であり、各層の膜厚も同様とした。発光層１１１３は、ＣＢＰをホスト材料とした従来の構成であり、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）の添加濃度は８質量％とした。また、ホールブロッキング層１１１４としては、従来と同様ＢＣＰを用いた。
Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）をゲスト材料として用いた従来の発光素子の特性について調べた結果について述べる。素子構造としては、発光層１１１３およびホールブロッキング層１１１４に用いる材料を除いて実施例３と同様の構成であり、各層の膜厚も同様とした。発光層１１１３は、ＣＢＰをホスト材料とした従来の構成であり、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）の添加濃度は８質量％とした。また、ホールブロッキング層１１１４としては、従来と同様ＢＣＰを用いた。
得られた素子の電圧−輝度特性、電圧−電流特性、および輝度−電流効率特性を、それぞれ図１２、図１３および図１４中の「比較例」（○印）として示す。この素子は、４７０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が１０．２Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は１５．６ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は３．０ｃｄ／Ａである。
また、この素子の発光スペクトルは図１５のスペクトルの形状とほぼ同様であった。ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．６７，０．３１）であった。
実施例３と比較すると、発光スペクトルや色度はほぼ同様であり、電流効率もほぼ同等であるが、図１２で示した通り、駆動電圧が大きいことがわかる。具体的には、５００ｃｄ／ｍ２を得るのに必要な電圧は、３Ｖ程度高い。したがって、本発明のキノキサリン誘導体を、燐光体を用いた発光層のホスト材料として用いることで、発光色や発光効率を損なうことなく駆動電圧を低減できることがわかった。
また、図１３から明らかなように、実施例３の方が比較例に比べて電圧−電流特性が低電圧側にシフトしており、電流が流れやすくなっている。このことから、本発明のキノキサリン誘導体がＣＢＰに比べてキャリア輸送性の点において勝っており、それにより駆動電圧を低減することができたものと考えられる。このように、本発明のキノキサリン誘導体は優れたキャリア輸送性を有しているため、他の様々なゲスト材料に対するホスト材料として用いた場合でも、同様に駆動電圧を低減することができると考えられる。
以上のことから、本発明のキノキサリン誘導体を発光層におけるホスト材料とすることで、駆動電圧を低減できることがわかった。特に燐光体のホスト材料として用いることで、従来よりも高効率かつ駆動電圧の低い発光素子が達成できることがわかった。
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎ）を、発光層のホスト材料として用いた発光素子の例を具体的に例示する。ここでは特に、三重項励起状態からの発光を示す燐光体をゲスト材料として用いた素子を例示する。なお、素子構造は実施例３と異なり、ホールブロッキング層を用いない構成であるため、図１と同様の構成となる。したがって、以下では図１を引用して説明する。
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
次に、真空蒸着法により、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを４０ｎｍ成膜した。さらに、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）が約８質量％含まれるようにＤ−ＴｒｉＰｈＡＱｎとＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を共蒸着し、発光層１１３を５０ｎｍ成膜した。すなわち、本発明のキノキサリン誘導体Ｄ−ＴｒｉＰｈＡＱｎはホスト材料として機能する。さらに、電子輸送層１１４としてＡｌｑを３０ｎｍ蒸着した。さらに、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に蒸着した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ蒸着し、本発明の発光素子を得た。
得られた素子の電圧−輝度特性、電圧−電流特性、および輝度−電流効率特性を、それぞれ図１２、図１３および図１４中の「実施例４」（▲印）に示す。この素子は、約４７０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が８．６Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は１４．１ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は３．３ｃｄ／Ａである。
また、この素子の発光スペクトルは図１５のスペクトルの形状とほぼ同様であった。ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．６６，０．３３）であり、色度の良い赤色発光を示した。
電流効率は従来（先の比較例）とほぼ同等であり、赤色発光素子としては効率の高い素子が達成できた。また、本実施例４の素子は、比較例よりも膜厚が厚い（比較例は発光物質を含む層の膜厚が１１０ｎｍであるのに対し、本実施例４は１４０ｎｍである）にもかかわらず、図１２に示した通り駆動電圧が低いことがわかる。具体的には、５００ｃｄ／ｍ２を得るのに必要な電圧は、比較例よりも１．５Ｖ程度低い。図１３の電圧−電流特性を見ると、比較例に比べて低電圧側にシフトしており、本発明のキノキサリン誘導体の高いキャリア輸送性が駆動電圧の低減に寄与しているものと考えられる。
以上に記載した実施例３、４及び比較例から、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いることで、ホールブロッキング層を設けた発光素子とホールブロッキング層を設けていない発光素子とのいずれにおいても、既存のホスト材料を用いた発光素子（比較例）よりも低い消費電力で燐光体が発光していることが分かる。
ここで、ホールブロッキング層とは、発光層から陰極側にホールが抜けてしまうことを阻止でき、また発光層から他の層への励起エネルギーの移動を防ぐことができる層である。このような機能を有するホールブロッキング層は、ホールやエキシトンを閉じこめることのできる材料、例えばＢＡｌｑやＢＣＰ等を用いて形成される。
そして、ホールブロッキング層を設けることで、ホールの移動や励起エネルギーの移動を防ぐことができるため、電流効率よく燐光体を発光させることができる。
ところで、発光素子を構成する層の結晶化は、素子の劣化の一因となるため、結晶化し難い材料を用いて層を形成することが好ましい。しかし、ホールブロッキング層を形成するのに適した材料には、結晶化し易い材料が多い。そこで、ホールの移動や励起エネルギーの移動を防ぐことができ、さらに結晶化し難い材料を選択することが困難な場合は、ホールブロッキング層を設けることなく、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いて発光素子を作製することが好ましい。これは、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いることで、ホールブロッキング層を特に設けなくても、効率良く燐光体を発光させることができる為である。つまり、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いることで、ホールブロッキング層の結晶化に起因した素子の劣化が無く、また電流効率良く燐光体が発光する発光素子を得ることができる。
さらに、実施例３、４の結果は、本発明のキノキサリン誘導体から燐光体へのエネルギー移動の効率も極めて良好であることを示している。このことからも、本発明のキノキサリン誘導体は、燐光体を用いた発光層におけるホスト材料として好適であることがわかる。
本実施例では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図９を用いて説明する。なお、図９（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された４０１は駆動回路部（ソース側駆動回路）、４０２は画素部、４０３は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。また、４０４は封止基板、４０５はシール剤であり、シール剤４０５で囲まれた内側は、空間４０７になっている。
なお、４０８はソース側駆動回路４０１及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盤（ＰＷＢ）が取り付けられていてもよい。本実施例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９（Ｂ）を用いて説明する。基板４１０上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路４０１と、画素部４０２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、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に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が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
また、カバレッジ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。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た場合、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好ましい。また、絶縁物４１４として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。
第１の電極４１３上には、発光物質を含む層４１６、および第２の電極４１７がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第１の電極４１３に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）膜、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Ｚｎ膜、Ｐｔ膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との３層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、発光物質を含む層４１６は、蒸着マスクを用いた蒸着法、またはインクジェット法によって形成される。発光物質を含む層４１６には、本発明の有機化合物をその一部に用いることとする。その他、発光物質を含む層４１６に、用いることのできる材料としては、低分子系材料であっても高分子系材料であってもよい。また、発光物質を含む層４１６に用いる材料としては、通常、有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、本実施例においては、有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含めることとする。
なお、複数の色からなる表示画像を得たい場合には、マスクや隔壁層などを利用し、本発明の有機化合物を発光物質として含む層を、発光色の異なるものごとにそれぞれ分離して形成すればよい。この場合、各発光色を呈する発光物質を含む層ごとに、異なる積層構造を有しても構わない。
さらに、発光物質を含む層４１６上に形成される第２の電極（陰極）４１７に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、Ａｌ−Ｌｉ、ＣａＦ２、またはＣａＮ）を用いればよい。なお、発光物質を含む層４１６で生じた光が第２の電極４１７を透過させる場合には、第２の電極（陰極）４１７として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜（ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウム酸化亜鉛合金（Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等）との積層を用いるのがよい。
さらにシール剤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、およびシール剤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、不活性気体（窒素やアルゴン等）が充填される場合の他、シール剤４０５で充填される構成も含むものとする。
なお、シール剤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−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、本発明の発光素子を有する発光装置を得ることができる。
本実施例では、本発明を適用した電子機器について、図１０を用いて説明する。本発明を適用することにより、駆動電圧の低い発光素子を提供できるものであることから、本発明の発光素子を搭載した電子機器においては、低消費電力化を図ることができる。
図１０（Ａ）は表示装置であり、筐体５５０１、支持台５５０２、表示部５５０３を含む。実施例３に示した発光装置を表示装置に組み込むことで表示装置を完成できる。
図１０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体５５１１、表示部５５１２、音声入力５５１３、操作スイッチ５５１４、バッテリー５５１５、受像部５５１６などによって構成されている。実施例３に示した発光装置をビデオカメラに組み込むことで表示装置を完成できる。
図１０（Ｃ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。実施例３に示した発光装置をパーソナルコンピュータに組み込むことで表示装置を完成できる。
図１０（Ｄ）は、本発明を適用して作製した携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体５５３１には表示部５５３３と、外部インターフェイス５５３５と、操作ボタン５５３４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス５５３２がある。実施例３に示した発光装置を携帯情報端末（ＰＤＡ）に組み込むことで表示装置を完成できる。
図１０（Ｅ）はデジタルカメラであり、本体５５５１、表示部（Ａ）５５５２、接眼部５５５３、操作スイッチ５５５４、表示部（Ｂ）５５５５、バッテリー５５５６などによって構成されている。実施例３に示した発光装置をデジタルカメラに組み込むことで表示装置を完成できる。
図１０（Ｆ）は、本発明を適用して作製した携帯電話である。本体５５６１には表示部５５６４と、音声出力部５５６２操作スイッチ５５６５、アンテナ５５６６等が設けられている。実施例３に示した発光装置を携帯電話に組み込むことで表示装置を完成できる。
Claims (23)
- 一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ａは、アルキレン鎖、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）のいずれかひとつを表す。Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ、低級アルキル基、置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。Ｒ９〜Ｒ２４は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ビニル基、アリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。） - 一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ｒ１〜Ｒ８は、それぞれ、低級アルキル基、置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。Ｒ９〜Ｒ２４は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ビニル基、アリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。） - 一般式（３）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ａは、アルキレン鎖、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）のいずれかひとつを表す。Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、一般式（４）〜（６）のいずれかを表す。
のいずれかを表す。また、Ｒ９〜Ｒ３０は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ビニル基、アリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。Ｚは、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、またはカルボニル基のいずれかを表す。） - 一般式（７）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ｘ１〜Ｘ４は、それぞれ、一般式（４）〜（６）のいずれかを表す。
また、Ｒ９〜Ｒ５０は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、アルコキシ基、アシル基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、ビニル基、アリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。Ｚは、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、またはカルボニル基のいずれかを表す。） - 一般式（８）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ａは、アルキレン鎖、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）のいずれかひとつを表す。Ｙ１〜Ｙ４は、それぞれ、一般式（９）〜（１１）のいずれかを表す。
Ｚは、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、またはカルボニル基のいずれかを表す。） - 一般式（１２）で表されるキノキサリン誘導体。
（式中、Ｙ１〜Ｙ４は、それぞれ、一般式（９）〜（１１）のいずれかを表す。
Ｚは、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、またはカルボニル基のいずれかを表す。） - 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を用いた発光素子。
- 一対の電極間に、請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を含む層を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を発光体として用いていることを特徴とする発光素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いていることを特徴とする発光素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体と、三重項励起状態からの発光を示す燐光体と、を含む層を有することを特徴とする発光素子。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体と、三重項励起状態からの発光を示す燐光体を含む層を有し、前記燐光体の発光スペクトルのピークが５６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子。
- 一対の電極間に、請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を含む層を有する発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体を発光体として用いている発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いている発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体と、三重項励起状態からの発光を示す燐光体と、を含む層を有する発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項１乃至請求項６のいずれかひとつに記載のキノキサリン誘導体と、三重項励起状態からの発光を示す燐光体を含む層を有し、前記燐光体の発光スペクトルのピークが５６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする発光素子を画素部に含むことを特徴とする発光装置。
- 請求項１４の発光装置において、前記発光装置を表示部に用いていることを特徴とする、表示装置、カメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話のうちいずれかの電子機器。
- 請求項１５の発光装置において、前記発光装置を表示部に用いていることを特徴とする、表示装置、カメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話のうちいずれかの電子機器。
- 請求項１６に記載の発光装置において、前記発光装置を表示部に用いていることを特徴とする、表示装置、カメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話のうちいずれかの電子機器。
- 請求項１７の発光装置において、前記発光装置を表示部に用いていることを特徴とする、表示装置、カメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話のうちいずれかの電子機器。
- 請求項１８の発光装置において、前記発光装置を表示部に用いていることを特徴とする、表示装置、カメラ、ノート型のパーソナルコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、電話のうちいずれかの電子機器。
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