TWI397526B - 雜環化合物，發光元件，發光裝置，電子裝置與照明裝置 - Google Patents

雜環化合物，發光元件，發光裝置，電子裝置與照明裝置 Download PDF

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Description

雜環化合物，發光元件，發光裝置，電子裝置與照明裝置
本發明涉及雜環化合物。本發明還涉及使用該雜環化合物的發光元件，發光裝置，電子裝置和照明裝置。
近年來，對利用電致發光性(EL)的發光元件進行深入硏究和開發。在這種發光元件的基礎結構中，將包含發光物質的層插入一對電極之間。通過向該元件施加電壓，可從發光物質獲得光發射。
因為這種發光元件是自發光型，因此可以認為所述發光元件相對於液晶顯示器具有畫素能見度高，不需要背光等的優點，因此，被認為適合用作平板顯示器元件。這種發光元件因能夠形成薄而輕的元件而具有優勢。此外，快速回應速度是這種元件的特徵之一。
此外，因為這種發光元件可以成形為薄膜形式，而能容易提供平面光發射，因此實現利用平面光發射的大面積元件。用白熾燈和LED代表的點光源或者螢光燈為代表的線光源很難獲得這種特性。因此，這種發光元件能極有效用作可應用於照明等的表面光源。
利用電致發光性的發光元件可通過向插入一對電極之間的含發光物質的層中注入來自陰極電子和來自陽極的電洞進行驅動。從陰極注入的電子和從陽極注入的電洞在含發光物質的層中重新結合形成分子激發子(molecular exciton)。分子激發子釋放能量回到基態。在能量以具有對應於可見光波長的光釋放的情況，可以看到光發射。有機化合物的激發態可以是單重激發態和三重激發態，光發射可以是從任一激發態產生。
發光元件的發射波長由基態與激發態之間的能量差，即能隙，決定。因此，通過對產生光發射的分子結構進行適當選擇或改性，可以獲得任何顏色的光。當使用能夠發射紅、藍和綠色光(是光的三種原色)的發光元件製造發光裝置時，發光裝置能夠全彩顯示。
製造高性能全彩發光裝置需要紅色、藍色和綠色發光元件，並且這些發光元件具有良好的壽命、發射效率等。近來的材料硏究已經獲得了優異的紅色和綠色發光元件特性。但是，對應藍色發光元件還未獲得足夠的特性。例如，專利文獻1和2報導了具有相對高的發射效率的發光元件。但是，為了實現高性能的全彩顯示，還需要更高的發射效率。
參考文獻
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開WO 2008/143229小冊子
[專利文獻2]國際公開WO 2005/113531小冊子
本發明一個實施方式的目的是提供一種顯示藍光發射的新穎雜環化合物。本發明一個實施方式的另一個目的是提供具有高發射效率的發光元件。本發明的一個實施方式的另一個目的是提供發光裝置、電子裝置和照明裝置，這些裝置通過使用上述發光元件各自降低了功率消耗。
本發明的一個實施方式是具有以下通式(G1)表示的結構的雜環化合物：
在通式(G1)中，Ar1 和Ar2 獨立地表示具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基，R1 至R11 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個，A表示由通式(S1)或(S2)表示的取代基。在通式(S1)和(S2)中，X表示氧或硫，R12 至R18 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個。
本發明的另一個實施方式是具有以下通式(G2-1)表示的結構的雜環化合物。
在通式(G2-1)中，Ar1 和Ar2 獨立地表示具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫，R1 至R18 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個。
本發明的另一個實施方式是具有以下通式(G3)表示的結構的雜環化合物。
在通式(G3)中，Ar1 和Ar2 獨立地表示具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫，R1 至R7 和R12 至R18 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個。
本發明的另一個實施方式是具有以下通式(G4)表示的結構的雜環化合物。
在通式(G4)中，Ar1 和Ar2 獨立地表示具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基，X表示氧或硫。
作為本發明一個實施方式的雜環化合物，包括具有以上通式(G1)表示的結構的二苯並呋喃(dibenzofuran)衍生物和二苯並噻吩衍生物。因此，本發明的另一個實施方式是具有以下通式(100)表示的結構的二苯並呋喃衍生物。
本發明的另一個實施方式是具有以下結構式(300)表示的結構的二苯並噻吩衍生物。
由通式(G1)、(G2-1)、(G3)和(G4)以及結構式(100)和(300)中任一個表示的上述為本發明實施方式的雜環化合物可以優選用作發光元件或有機裝置如有機電晶體的材料。因此，包含上述雜環化合物的發光元件是本發明的一個實施方式。
本發明的另一個實施方式是具有包含上述雜環化合物的發光層的發光元件。本發明一個實施方式的雜環化合物顯示藍光發射和高發射效率，因此可優選用作用於發光元件的發光層的材料。
本發明的另一個實施方式是具有包含上述雜環化合物和發光物質的發光層的發光元件。本發明的一個實施方式的雜環化合物具有寬的能隙。因此，在發光元件中，當這種雜環化合物用作主體材料，發光層中的發光物質分散於該主體材料中時，這種雜環化合物實現高發射效率。特別是，當雜環化合物用作發射藍光的物質的主體材料時，可提供具有高發射效率的藍光發射元件。
本發明的另一個實施方式是在一對電極之間至少具有發光層和電洞傳輸層的發光元件，其中，電洞傳輸層包含上述雜環化合物。因為本發明一個實施方式的雜環化合物具有高電洞傳輸性質，因此優選這種雜環化合物作為電洞傳輸層的材料。
因為按照上述獲得的本發明一個實施方式的發光元件比能實現高發射效率，因此使用這種發光元件的發光裝置(例如圖像顯示裝置)可以實現低功率消耗。因此，使用上述發光元件的發光裝置是本發明的一個實施方式。此外，使用電子發光裝置的電子裝置和照明裝置也是本發明的實施方式。
在本說明書中的發光裝置包括使用發光元件的圖像顯示器和以下裝置：包含發光元件的模組，其中加入了如各向異性導電膜、帶式自動結合(TAB)帶或卷帶式封裝(TCP)的連接器；在其端部具有TAB帶或者提供有印刷線路板的TCP的模組；以及具有採用玻璃上晶片(COG)法直接安裝在發光元件上的積體電路(IC)的模組。此外，還包括用於照明裝置等的發光裝置。
本發明的一個實施方式可以提供顯示藍光發射的新穎雜環化合物。此外，本發明一個實施方式的雜環化合物具有高發射效率。因此，提供使用本發明一個實施方式的雜環化合物，發光元件可以具有高發射效率。此外，使用本發明一個實施方式的雜環化合物能夠製造降低了功率消耗的發光裝置、電子裝置和照明裝置。
參考附圖描述本發明的實施方式。應注意，本發明不限於以下說明，本領域技術人員可以很容易地理解，在不背離本發明目的和範圍的前提下可以進行各種變動和改進。因此，本發明不限於以下在實施方式中的描述。
(實施方式1)
在實施方式1中，描述本發明一個實施方式的雜環化合物。
本發明的一個實施方式是由通式(G1)表示的雜環化合物。
在通式(G1)中，Ar1 和Ar2 獨立地表示具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基，R1 至R11 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個，A表示由通式(S1)或(S2)表示的取代基。在通式(S1)和(S2)中，X表示氧或硫，R12 至R18 獨立地表示氫、具有1-4個碳原子的烷基、具有6-13個碳原子的取代或未取代的芳基中的任一個。應注意，在本說明書中，芳基中的碳原子指可形成主骨架的環的碳原子，不包括與主骨架相連的取代基中的碳原子。
本發明的另一個實施方式是通式(G1)中的A是通式(S1)表示的取代基的雜環化合物(G2-1)。
本發明一個實施方式的雜環化合物(G3)因為容易合成而較佳，該化合物是通式(G2-1)中的R8 至R11 各自被氫取代的雜環化合物。
本發明一個實施方式的雜環化合物(G4)因為容易合成而較佳，該化合物是通式(G2-1)中的R1 至R18 各自被氫取代的雜環化合物。
本發明的另一個實施方式是通式(G1)中的A是通式(S2)表示的取代基的雜環化合物(G2-2)。
作為通式(G1)中Ar1 和Ar2 的具體結構，有以下結構式(1-1)至(1-16)表示的取代基。
作為通式(G1)中R1 至R11 的具體結構，除了上面結構式(1-1)至(1-16)外有結構式(2-1)至(2-9)表示的取代基。
作為通式(S1)和(S2)中的R12 至R18 的具體結構，有上述結構式(1-1)至(1-16)和(2-1)至(2-9)的取代基。
由通式(G1)表示的雜環化合物的具體例子包括但不限於：結構式(100)至(203)表示的二苯並呋喃衍生物和結構式(300)至(400)表示的二苯並噻吩衍生物。
各種反應可以應用於本發明一個實施方式的雜環化合物的合成方法。例如，下面描述的合成反應能夠合成本發明一個實施方式中由通式(G1)表示的雜環化合物。合成方法1是合成本發明一個實施方式的雜環化合物(G2-1)的方法，該化合物是通式(G1)中的A是通式(S1)表示的取代基的雜環化合物。合成方法2是合成本發明一個實施方式的雜環化合物(G2-2)的方法，該化合物是通式(G1)中的A是通式(S2)表示的取代基的雜環化合物。應注意，為本發明的一個實施方式的雜環化合物的合成方法不限於以下描述的合成方法。
<由通式(G1)表示的雜環化合物的合成方法1>
首先，在下面示出合成方案(A-1)。
按照合成方案(A-1)可以合成本發明一個實施方式的雜環化合物(G2-1)。具體地，按照Suzuki-Miyaura反應使用鈀催化劑，使蒽衍生物的鹵素化合物(化合物A)與二苯並呋喃衍生物或二苯並噻吩衍生物的有機硼化合物(化合物B1)偶合，因此提供在本實施方式中所述的雜環化合物(化合物G2-1)。
在合成方案(A-1)中，X表示氧或硫。在合成方案(A-1)中，D表示鹵素。作為鹵素，優選碘或溴。
在合成方案(A-1)中，R101 和R102 獨立地表示氫或有1-6個碳原子的烷基，它們相互可以相同或不同，並可以相互結合形成環。
可用於合成方案(A-1)的鈀催化劑的例子包括乙酸鈀(II)、四(三苯基膦)鈀(0)等。可用於合成方案(A-1)的鈀催化劑的配體的例子包括：三(鄰-甲苯基)膦、三苯基膦、三環己基膦等。
可用於合成方案(A-1)的鹼的例子包括有機鹼例如三級丁醇鈉，無機鹼例如碳酸鉀等。
可用於合成方案(A-1)的溶劑的例子包括：甲苯和水的混合溶劑；甲苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；二甲苯和水的混合溶劑；二甲苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；苯和水的混合溶劑；苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；醚如1,2-二甲氧基乙烷和水的混合溶劑等。更優選使用甲苯和水的混合溶劑，或者甲苯、乙醇和水的混合溶劑。
因此，可以合成本實施方式的雜環化合物。
<由通式(G1)表示的雜環化合物的合成方法2>
首先，在下面示出合成方案(B-1)。
按照合成方案(B-1)可以合成本發明一個實施方式的雜環化合物(G2-2)。具體地，按照Suzuki-Miyaura反應使用鈀催化劑，使蒽衍生物的鹵素化合物(化合物A)與二苯並呋喃衍生物或二苯並噻吩衍生物的有機硼化合物(化合物B2)偶合，因此提供在本實施方式中所述的雜環化合物(化合物G2-2)。
在合成方案(B-1)中，X表示氧或硫。在合成方案(B-1)中，D表示鹵素。作為鹵素，優選碘或溴。
在合成方案(B-1)中，R101 和R102 獨立地表示氫或有1-6個碳原子的烷基，它們相互可以相同或不同，並可以相互結合形成環。
可用於合成方案(B-1)的鈀催化劑的例子包括乙酸鈀(II)、四(三苯基膦)鈀(0)等。可用於合成方案(B-1)的鈀催化劑配體的例子包括：三(鄰-甲苯基)膦、三苯基膦、三環己基膦等。
可用於合成方案(B-1)的鹼的例子包括有機鹼例如三級丁醇鈉，無機鹼例如碳酸鉀等。
可用於合成方案(B-1)的溶劑的例子包括：甲苯和水的混合溶劑；甲苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；二甲苯和水的混合溶劑；二甲苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；苯和水的混合溶劑；苯、醇如乙醇和水的混合溶劑；醚如1,2-二甲氧基乙烷和水的混合溶劑等。更優選使用甲苯和水的混合溶劑，或者甲苯、乙醇和水的混合溶劑。
因此，可以合成本實施方式的雜環化合物。
本實施方式的雜環化合物發射藍光並具有電洞傳輸性質。本實施方式的雜環化合物還顯示高發射效率。因此，使用本實施方式的雜環化合物用於發光元件，該發光元件可顯示高發射效率。此外，使用本實施方式的雜環化合物可以提供各具有降低功率消耗的發光裝置、電子裝置和照明裝置。
(實施方式2)
在實施方式2中，將參見圖1A和1B描述一種發光元件，該發光元件中使用本發明一個實施方式的雜環化合物用於EL層。
在本實施方式的發光元件中，至少具有發光層的EL層插入在一對電極之間。EL層除了具有發光層外還可具有多個層。所述多個層是包含具有高載流子注入性質的物質和具有高載流子傳輸性質的物質的多個層的組合。將這些層層疊，使發光區域形成在遠離電極的區域，即，載流子在遠離電極的區域中重新結合。在本說明書中，包含具有高載流子注入性質的物質或具有高載流子傳輸性質的物質的層也稱作功能層，具有例如注入或傳輸電洞的功能。作為功能層，可以使用電洞注入層、電洞傳輸層、電子注入層、電子傳輸層等。
在圖1A所示的本實施方式的發光元件中，EL層102具有發光層113，該EL層102在一對電極，即第一電極101和第二電極103之間。EL層102包括電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114和電子注入層115。圖1A所示的發光元件包括：形成在基板100上的第一電極101；按照以下順序形成在第一電極101上的電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114和電子注入層115；和形成在電子注入層115上的第二電極103。應注意，在本實施方式所述的發光元件中，第一電極101功能是作為陽極，第二電極103的功能是作為陰極。
基板100用作發光元件的支承。例如，可以使用玻璃、石英、塑膠等作為基板100。或者，可以使用撓性基板。撓性基板是可以彎曲的基板，例如由聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或者聚醚碸製成的塑膠基板。或者，可以使用薄膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯基材料、聚氟乙烯、氯乙烯等構成)、通過蒸發形成的無機薄膜等。應注意，可以使用除玻璃和塑膠外的其他材料，只要這些材料具有作為發光元件的支承的功能。
對第一電極101，優選使用金屬、合金或導電化合物或它們的混合物，或者具有高功函(具體地，大於或等於4.0 ev)的物質。具體例子包括：氧化銦錫(ITO)、含矽或氧化矽的氧化銦錫、氧化銦鋅(IZO)、含氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZO)等。這些導電金屬氧化物的薄膜通常採用濺射方法形成；但是也可以採用溶膠-凝膠法等。例如，氧化銦-氧化鋅(IZO)可採用濺射方法使用在氧化銦中加入1-20重量%氧化鋅的靶形成。IWZO可以採用濺射方法使用在氧化銦中加入0.5-5重量%氧化鎢和0.1-1重量%氧化鋅的靶形成。此外，有金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、金屬氮化物材料(如氮化鈦)等。
應注意，在EL層102中，當該層與複合材料形成的第一電極101接觸時，所述複合材料使用有機化合物和下面描述的電子受體(受體)混合形成，可以使用金屬、合金、導電化合物、它們的混合物的任何材料形成該第一電極101，而不考慮功函。例如，可以使用鋁(Al),銀(Ag),含鋁合金(如Al-si)等。
形成在第一電極101之上的EL層102至少包括發光層113，EL層102的一部分是使用本發明一個實施方式的雜環化合物形成的。對該部分EL層102，可以使用已知物質，可以使用低分子化合物或高分子化合物。應注意，用於形成EL層102的物質可以不僅只有由有機化合物形成的結構，而且還可具有部分含有無機化合物的結構。
如圖1A和1B所示，EL層102可通過適當疊加電洞注入層111、電洞傳輸層112、電子傳輸層114、電子注入層115等的組合以及發光層113的方式形成。
電洞注入層111包含具有高電洞注入性質的物質。作為具有高電洞注入性質的物質，例如可以使用：金屬氧化物，如氧化鉬、氧化鈦、氧化釩、氧化錸、氧化釕、氧化鉻、氧化鋯、氧化鉿、氧化鉭、氧化銀、氧化鎢和氧化錳。或者可以使用酞菁基化合物如酞菁(縮寫：H2Pc)或酞菁銅(II)(縮寫：CuPc)或酞菁氧釩(縮寫：VOPc)。
此外，作為低分子有機化合物的例子有：芳族胺化合物如4,4',4"-三(N,N-二苯基胺基)三苯基胺(縮寫：TDATA)、4,4',4"-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯基胺(縮寫：MTDATA)、4,4'-二[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：DPAB)、4,4'-二(N-{4-[N'-(3-甲基苯基)-N'-苯基胺基]苯基}-N-苯基胺基)聯苯(縮寫：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(縮寫：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA1)、3,6-二[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCA2)和3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(縮寫：PCzPCN1)等。
此外，或者可以使用任一種高分子化合物(例如，低聚物、枝狀聚合物或聚合物)。高分子化合物的例子包括：聚(N-乙烯基咔唑)(縮寫：PVK)、聚(4-乙烯基三苯基胺)(縮寫：PVTPA)、聚[N-(4-{N' -[4-(4-二苯基胺基)苯基]苯基-N' -苯基胺基}苯基)甲基丙烯醯胺](縮寫：PTPDMA)或聚[N,N' -二(4-丁基苯基)-N,N' -二(苯基)聯苯胺](縮寫：Poly-TPD)等。或者，其中加入酸的高分子化合物，例如，聚(3,4-伸乙基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
對電洞注入層111，可以使用將有機化合物與電子受體(受體)混合形成的複合材料。這種複合材料因為能通過電子受體在有機化合物中產生電洞而具有優異的電洞注入性質和電洞傳輸性質。在這種情況，有機化合物優選是在傳輸產生的電洞方面性能優異的材料(具有高電洞傳輸性質的物質)。
作為用於複合材料的有機化合物，可以使用各種化合物，例如芳族胺化合物、咔唑衍生物、芳烴和高分子化合物(例如，低聚物、枝狀聚合物或聚合物)。用於所述複合材料的有機化合物優選是具有高電洞傳輸性質的有機化合物。具體地，優選使用電洞遷移率大於或等於10-6 cm2 /Vs的物質。應注意，可以使用上述物質外的其他物質，只要這些物質是電洞傳輸性質大於電子傳輸性質的物質。可以用於複合材料的有機化合物的具體例子如下。
例如，作為可以用於複合材料的有機化合物，有：芳族胺化合物如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4' -二[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：NPB或α-NPD)和N,N' -二(3-甲基苯基)-N,N'-二苯基-[1,1' -聯苯]-4,4' -二胺(縮寫：TPD)；和咔唑衍生物如4,4'-二(N-咔唑基)聯苯(縮寫：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(縮寫：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基-]9H-咔唑(縮寫：CzPA)和1,4-二[4-(N-咔唑基)苯基-2,3,5,6-四苯基苯。
或者，可以使用以下任意一種芳烴化合物：2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、2-三級丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、2-三級丁基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(縮寫：t-BuDBA)、9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：DNA)、9,10-二苯基蒽(縮寫：DPAnth),2-三級丁基蒽(縮寫：t-BuAnth),9,10-二(4-甲基-1-萘基)蒽(縮寫：DMNA)、9,10-二[2-(1-萘基)苯基)-2-三級丁基蒽、9,10-二[2-(1-萘基)苯基]蒽和2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽。
或者，可以使用以下任意一種芳烴化合物：2,3,6,7-四甲基-9,10-二(2-萘基)蒽、9,9' -聯蒽、10,10' -二苯基-9,9' -聯蒽、10,10'-二(2-苯基苯基)-9,9' -聯蒽、10,10' -二[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9' -聯蒽、蒽、稠四苯、紅熒烯、苝、2,5,8,11-四(三級丁基)苝、稠五苯、蒄、4,4' -二(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(縮寫：DPVBi)和9,10-二[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(縮寫：DPVPA)等。
作為電子受體，有有機化合物，例如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉並二甲烷(縮寫：F4 -TCNQ)和氯醌，以及過渡金屬氧化物。此外，還有週期表第4-8族的金屬的氧化物。具體來說，優選使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，這是因為它們具有高電子接受性質。其中，尤其優選氧化鉬，因為氧化鉬在空氣中的穩定性以及其吸濕性低，容易進行處理。
應注意，對電洞注入層111，可以使用由上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD與上述電子受體形成的複合材料。
電洞傳輸層112包含具有高電洞傳輸性質的物質。實施方式1中所述的本發明一個實施方式的雜環化合物具有優異的電洞傳輸性質，因此能優選用於電洞傳輸層112。
作為具有高電洞傳輸性質物質，可以使用芳族胺化合物，例如NPB、TPD、4,4' -二[N-(9,9-二甲基茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：DFLDPBi)或4,4' -二[N-(螺-9,9' -二茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：BSPB)。在此所述的物質主要是電洞遷移率大於或等於10-6 cm2 /Vs的那些物質。應注意，可以使用上述物質外的其他物質，只要這些物質是電洞傳輸性質大於其電子傳輸性質的物質。包含具有高電洞傳輸性質的物質的層不限於單層，可以使用將含上述物質的兩層或更多個層疊加形成的疊層。
或者，對於電洞傳輸層112,可以使用高分子化合物，例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD。
發光層113包含發光物質。作為發光物質，除了在實施方式1所述的本發明實施方式的雜環化合物外，可以使用例如顯示螢光的螢光化合物或顯示磷光的磷光化合物。
可用於發光層113的磷光化合物如下。用於藍光發射的材料的例子包括：N,N'-二[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N,N'-二苯基茋-4,4'-二胺(縮寫：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4'-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(縮寫：YGAPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)-4'-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(縮寫：PCBAPA)等。此外，發射綠光的材料的例子包括：N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)、N-[9,10-二(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(縮寫：2DPAPA)、N-[9,10-二(1,1'-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,N',N'-三苯基-1,4-苯二胺(縮寫：2DPABPhA)、N-[9,10-二(1,1'-聯苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(縮寫：2YGABPhA)、N,N,9-三苯基蒽-9-胺(縮寫：DPhAPhA)等。用於黃光發射的材料的例子包括：紅熒烯、5,12-二(1,1'-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(縮寫：BPT)等。此外，用於紅光發射的材料的例子包括：N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(縮寫：p-mPhTD)、7,14-二苯基-N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)苊並(acenaphtho)[1,2-a]熒蒽-3,10-二胺(縮寫：p-mPhAFD)等。
此外，可用於發光層113的磷光化合物如下。用於藍光發射的材料的例子包括：四(1-吡唑基)硼酸二[2-(4' ,6' -二氟苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(III)(縮寫：FIr6)、吡啶甲酸二[2-(4' ,6' -二氟苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(III)(縮寫：FIrpic)、吡啶甲酸二{2-[3' ,5' -二(三氟甲基)苯基]吡啶-N,C2 ' }銥(III)(縮寫：Ir(CF3ppy)2(pic))、乙醯丙酮化二[2-(4' ,6' -二氟苯基)吡啶-N,C2 ' ]銥(III)(縮寫：Fir(acac))等。用於綠光發射的材料的例子包括：三(2-苯基吡啶-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(ppy)3 )、乙醯丙酮化二(2-苯基吡啶-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(ppy)2 (acac))、乙醯丙酮化二(1,2-二苯基-1H-苯並咪唑)銥(III)(縮寫：Ir(pbi)2 (acac))、乙醯丙酮化二(苯並[h]喹啉)銥(III)(縮寫：Ir(bzq)2 (acac))等。用於黃光發射的材料的例子包括：乙醯丙酮化二(2,4-二苯基-1,3-噁唑-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(dpo)2 (acac))、乙醯丙酮化二[2-(4' -(全氟苯基)苯基)吡啶]銥(III)(縮寫：Ir(p-PF-ph)2 (acac))、乙醯丙酮化二(2-苯基苯並噻唑-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(bt)2 (acac))等。用於橙色光發射的材料的例子包括：三(2-苯基喹啉-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(pq)3 )、乙醯丙酮化二(2-苯基喹啉-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(pq)2 (acac))等。用於紅光發射的材料的例子包括：有機金屬錯合物，例如，乙醯丙酮化二[2-(2' -苯並[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3 ' ]銥(III)(縮寫：Ir(btp)2 (acac))、乙醯丙酮化二(1-苯基異喹啉-N,C2 ' )銥(III)(縮寫：Ir(piq)2 (acac)、(乙醯丙酮化)二[2,3-二(4-氟苯基)喹喔啉]銥(III)(縮寫：Ir(Fdpq)2 (acac))和2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟酚鉑(II)(縮寫：PtOEP)。此外，因為通過例如以下的稀土金屬錯合物可獲得由稀土金屬離子發射光(在不同多重性之間的電子傳輸)：三(乙醯丙酮化)(單菲咯啉)鋱(III)(縮寫：Tb(acac)3 (Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酮(propanedionato))(單菲咯啉)銪(III)(縮寫：Eu(DBM)3 (Phen))和三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟乙酸](單菲咯啉)銪(III)(縮寫：Eu(TTA)3 (Phen))，這類稀土金屬錯合物可以用作磷光化合物。
應注意，發光層113可具有將上述任一種發光物質(客體材料)分散在另一種物質(主體材料)中的結構。通過使用本發明一個實施方式的雜環化合物用於發光層113，發光層113可以是具有高電洞傳輸性質的發光層。在發光層113中，在實施方式1中描述的本發明一個實施方式的雜環化合物可以用作主體材料，將發光物質的客體材料分散在實施方式1的雜環化合物中；按照這種方式，能夠由客體材料獲得光發射。
當本發明的一個實施方式的雜環化合物用作主體材料(是將不同於該主體材料的發光物質分散在其中的物質)時，可獲得發光物質的發射色。還可以獲得由本發明一個實施方式的雜環化合物的發射色與分散在該雜環化合物中的發光物質的發射色的混合色。
作為用於分散發光物質的物質，除實施方式1中所述本發明一個實施方式的雜環化合物外，可以使用各種其他物質。優選使用其最低未占分子軌道(LUMO)能階高於發光物質且最高已占分子軌道(HOMO)能階低於發光物質的物質。
作為用於分散發光物質的物質，具體地，可以使用任一種以下除了作為對本發明一個實施方式的雜環化合物的另一選擇：金屬錯合物例如：三(8-羥基喹啉)鋁(III)(縮寫：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)(縮寫：Almq3 )、二(10-羥基苯並[h]羥基喹啉)鈹(II)(縮寫：BeBq2 )、二(2-甲基-8羥基喹啉)(4-苯基酚)鋁(III)(縮寫：BAlq)、二(8-羥基喹啉)鋅(II)(縮寫：Znq)、二[2-(2-苯並噁唑基)酚]鋅(II)(縮寫：ZnPBO)和二[2-(2-苯並噻唑基)酚]鋅(II)(縮寫：ZnBTZ)；雜環化合物例如，2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-二[5-(對-三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、2,2' ,2" -(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(縮寫：TPBI)、紅菲繞啉(bathophenanthroline)(縮寫：BPhen)和浴銅靈(bathocuproine)(BCP)；縮合芳族化合物如9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：DPCzPA)、9,10-二(3,5-二苯基苯基)蒽(縮寫：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：DNA)、2-三級丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(縮寫：t-BuDNA)、9,9' -聯蒽(縮寫：BANT)、9,9' -(茋-3,3' -二基)二菲(縮寫：DPNS)、9,9' -(茋-4,4' -二基)二菲(縮寫：DPNS2)、3,3' ,3" -(苯-1,3,5-三基)三芘(縮寫：TPB3)、9,10-二苯基蒽(縮寫：DPAnth)和6,12-二甲氧基-5,11-二苯基；芳族胺化合物，例如，N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(縮寫：CzAlPA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(縮寫：DPhPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(縮寫：PCAPA)、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(縮寫：PCAPBA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(縮寫：2PCAPA)、NPB(或α-NPD)、TPD、DFLDPBi和BSPB等。
作為用於分散發光物質(客體材料)的物質(主體材料)，可以使用各種物質。
作為發光物質，還可以使用高分子化合物。具體地，用於藍光發射的材料的例子包括：聚(9,9-二辛基茀-2,7-二基)(縮寫：PFO)、聚[(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-(2,5-二甲氧基苯-1,4-二基)](縮寫：PF-DMOP)、{(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-[N,N' -二-(對-丁基苯基)-1,4-二胺苯]}(縮寫：TAB-PFH)等。此外，用於綠光發射的材料的例子包括：聚(對伸苯基伸乙烯基)(縮寫：PPV)、聚[(9,9-二己基茀-2,7-二基)-交替共聚-(苯並[2,1,3]噻二唑-4,7-二基)](縮寫：PFBT)、聚[(9,9-二辛基-2,7-二伸乙烯基伸茀基(fluorenylene))-交替共聚-(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-伸苯基)]等。此外，用於橙光至紅光發射的材料的例子包括：聚[2-甲氧基-5-(2' -乙基己氧基)-1,4-伸苯基伸乙烯基](縮寫：MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2,5-二基)(縮寫：R4-PAT)、聚{[9,9-二己基-2,7-二(1-氰基伸乙烯基)伸茀基]-交替共聚-[2,5-二(N,N' -二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}、聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-二(1-氰基伸乙烯基伸苯基)]-交替共聚-[2,5-二(N,N' -二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}(縮寫：CN-PPV-DPD)等。
電子傳輸層114，其包含具有高電子傳輸性質的物質。電子傳輸層114使用例如具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物形成，例如三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Almq3 )、二(10-羥基苯並[h]-喹啉)鈹(縮寫：BeBq2 )或二(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基酚)鋁(縮寫：BAlq)。或者可以使用包含噁唑基或噻唑基配體的金屬錯合物等，例如二[2-(2-羥基苯基)苯並噁唑]鋅(縮寫：Zn(BOX)2 )或二[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑]鋅(縮寫：Zn(BTZ)2 )。還可以使用金屬錯合物外的其他化合物：2-(4-聯苯基)-5-(4-三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑(縮寫：PBD)、1,3-二[5-(對-三級丁基苯基)-1,3,4-噁二唑-2-基]苯(縮寫：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-三級丁基苯基)-1,2,4-三唑(縮寫：TAZ)、紅菲繞啉(縮寫：BPhen)、浴銅靈(縮寫：BCP)等。在此所述的物質主要是電子遷移率大於或等於10-6 cm2 /Vs的那些物質。此外，電子傳輸層不限於單層，可以使用將含上述物質的兩層或更多個層疊加形成的疊層。
電子注入層115包含具有高電子注入性質的物質。對電子注入層115，可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者它們的化合物，例如鋰(Li)、銫(Cs)、鈣(Ca)、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)或者氧化鋰(LiOx )。或者，可以使用稀土金屬化合物如氟化鉺(ErF3 )。或者，還可以使用所述物質用於形成電子傳輸層114。
或者，可以使用將有機化合物與電子給體(給體)混合形成的複合材料用於電子注入層115。這種複合材料因為能通過電子給體在有機化合物中產生電子而具有優異的電子注入性質和電子傳輸性質。在這種情況，有機化合物優選是在傳輸產生的電子方面性能優異的材料。具體地，例如，可以使用上面所述物質形成電子傳輸層114(如，金屬錯合物和雜芳族化合物)。作為電子給體，可使用對有機化合物顯示電子給體性質的物質。具體地，優選鹼金屬、鹼土金屬和稀土金屬，有Li、Cs、鎂(Mg)、Ca、鉺(Er)、鐿(Yb)等。此外，有鹼金屬氧化物或鹼土金屬氧化物，例如氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇等。或者可以使用路易士鹼如氧化鎂。或者可以使用有機化合物如四硫富瓦烯(縮寫：TTF)。
應注意，上述各電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114和電子注入層115可採用如蒸發法(包括真空蒸發法)、噴墨法或塗覆法形成。
當第二電極103用作為陽極時，該電極可使用金屬、合金、導電化合物以及它們的混合物，或具有低功函(優選，功函小於或等於3.8 ev)的材料形成。具體地，除了週期表第1族或第2族的元素，即鹼金屬，例如Li或Cs,鹼土金屬，例如鎂(Mg),鈣(Ca)或鍶(sr)，可以使用Al、Ag等，以及它們的合金(MgAg或 AlLi);稀土金屬，例如銪(Eu)或鐿(Yb)；上述金屬的合金等等。
應注意，在EL層102中，與第二電極103接觸形成的層是由複合材料形成時，可以使用各種導電材料如Al、Ag、ITO、含矽或氧化矽的氧化銦錫，而不考慮功函，所述複合材料是上面所述的有機化合物與電子給體(給體)混合形成。
應注意，第二電極103可以採用真空蒸發法或濺射法形成。或者，在使用銀糊等的情況，可以採用塗覆法、噴墨法等。
在本實施方式的上述發光元件中，因為在第一電極101和第二電極103之間產生的電勢差以及在EL層102中電洞和電子重新結合，導致產生電流，從而發光。然後發射的光通過第一電極101和第二電極103中的一者或者兩者被提取(extracted out)。因此，第一電極101和第二電極103中的一者或兩者是具有透射可見光性質的電極。
此外，在第一電極101和第二電極103之間的層結構不限於上述結構。可以採用不同於上述的結構，只要在遠離第一電極101和第二電極103的部分中具有電洞和電子重新結合的發光區，以防止發光區接近金屬而產生的猝滅。
也就是說，對所述層的層狀結構沒有特別的限制，使用高電子傳輸性質的物質、高電洞傳輸性質的物質、高電子注入性質的物質和具有高電洞注入性質的物質、雙極物質(具有高電子傳輸性質和高電洞傳輸性質的物質)、電洞阻擋物質等可以自由與發光層組合，所述發光層包含實施方式1中所述的雜環化合物。
在圖1B所示的發光元件中，EL層102設置在基板100上的第一電極101和第二電極103之間。EL層102包括電洞注入層111、電洞傳輸層112、發光層113、電子傳輸層114和電子注入層115。圖1B所示的發光元件包括：在基板100上用作陰極的第二電極103；電子注入層115，電子傳輸層114，發光層113，電洞傳輸層112和電洞注入層111，這些層按照上述順序層疊在第二電極103上；以及在電洞注入層111之上作為陽極的第一電極101。
下面具體描述形成發光元件的方法。
本實施方式的發光元件具有將EL層插在一對電極之間的結構。EL層至少具有發光層，並使用實施方式1中所述的雜環化合物形成。此外，EL層除了包括發光層外還包括功能層(如，電洞注入層、電洞傳輸層、電子傳輸層或電子注入層)。各電極(第一電極或第二電極)、發光層和各功能層可以採用濕法或者乾法形成，所述濕法例如有滴液排放法(噴墨法)、旋塗法或印刷法，乾法例如有真空蒸發法、CVD法或濺射法。濕法能夠採用簡單的裝置和方法在常壓下進行，因此具有簡化工藝和提高生產率的效應。與濕法不同，乾法不需要將材料溶解，能夠使用在溶液中低溶解度的材料，因此擴大材料的選擇範圍。
發光元件中包含的所有薄膜都可以採用濕法形成。在這種情況，發光元件可以只用濕法要求的設備製造。或者，形成層疊的層至形成發光層可以採用濕法進行，而功能層、滴液電極、以及堆疊在發光層上的各層可採用乾法形成。或者，在形成發光層之前採用乾法形成第二電極和功能層，而發光層、堆疊在其上的功能層以及第一電極可以採用濕法形成。不必說，本實施方式不限於此，可以根據使用的材料、必需的膜厚度和介面狀態，適當選擇濕法或乾法形成發光元件。
在本實施方式中，可以在玻璃、塑膠等構成的基板上製造發光元件。通過在一個基板上形成多個所述發光元件，可以製造被動式矩陣發光裝置。或者，在由玻璃、塑膠等形成的基板上形成例如薄膜電晶體(TFT)，在與TFT電連接的電極上可以製造發光元件；因此，製造主動式矩陣發光裝置，該裝置中TFT控制發光元件的驅動。應注意，對TFT的結構沒有特別的限制。可以使用交錯TFT(staggered TFT)或反轉交錯TFT。此外，對用於TFT的半導體薄膜的結晶度沒有特別的限制；可以使用無定形半導體或者晶體半導體。在TFT基板上形成的驅動電路可以同時使用n-溝道(channel)TFT和p-溝道TFT或者只使用n-溝道TFT或p-溝道TFT形成。
實施方式1中所述的本發明一個實施方式的雜環化合物具有高電洞傳輸性質和高發射效率。因此，使用在實施方式1所述的雜環化合物用於發光元件，該發光元件可顯示高發射效率。
因為按照上述獲得的本發明一個實施方式的發光元件能實現高發射效率，因此使用這種發光元件的發光裝置(例如圖像顯示裝置)可以實現低功率消耗。
應注意，通過使用在本實施方式中所述的發光元件，可以製造被動式矩陣發光裝置或主動式矩陣發光裝置，這些裝置中通過TFT控制發光元件的驅動。
在本實施方式中，所述結構可以與其他實施方式的結構適當組合。
(實施方式3)
參見圖2A和2B，描述在實施方式3中，具有多個層疊的發光元件的結構的發光元件的模式。所述發光元件是在第一電極和第二電極之間包含多個發光單元的發光元件。
在圖2A中，在第一電極301和第二電極303之間第一發光單元311和第二發光單元312層疊在一起。在此實施方式中，第一電極301作為陽極，第二電極303作為陰極。所述第一電極301和第二電極303可以與實施方式2中的電極相同。第一發光單元311和第二發光單元312相互可以相同或不同，與實施方式2中所述的相同。
此外，在第一發光單元311和第二發光單元312之間有電荷產生層313。電荷產生層313的作用是，通過向第一電極301和第二電極303之間施加電壓，將電子注入一個發光單元，將電洞注入另一個發光單元。在該實施方式中，向第一電極301施加電壓，使得其電勢高於第二電極303，電荷產生層313將電子注入第一發光單元311，將電洞注入第二發光單元312。
應注意，電荷產生層313優選在光提取效率方面具有透射可見光的性質。此外，電荷產生層313即使在其電導率小於第一電極301或第二電極303時仍發揮作用。
電荷產生層313可具有包含高電洞傳輸性質的有機化合物和電子受體的結構，或者包含高電子傳輸性質的有機化合物和電子給體的結構。或者，可以將這些結構層疊。
在電荷產生層313含有電子受體，具有高電洞傳輸性質的有機化合物的情況，作為具有高電洞傳輸性質的有機化合物，可以使用例如本發明一個實施方式的雜環化合物、芳族胺化合物例如NPB、TPD、TDATA、MTDATA或4,4'-二[N-(螺-9,9'-聯茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(縮寫：BSPB)等。在此所述的物質主要是電洞遷移率大於或等於10-6 cm2 /Vs的那些物質。應注意，可以使用上述物質外的其他物質，只要這些物質是電洞傳輸性質大於電子傳輸性質的有機化合物。
此外，可使用7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟喹啉並二甲烷(縮寫：F4 -TCNQ)、氯醌等作為電子給體。此外，給出過渡金屬氧化物。此外，可以使用屬於週期表第4至第8族的金屬的氧化物。具體來說，優選使用氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，這是因為它們具有高電子接受性質。這些金屬氧化物中，優選氧化鉬，因為氧化鉬在空氣中的穩定性以及其吸濕性低，容易進行處理。
另一方面，在電荷產生層313包含電子給體和具有高電洞傳輸性質的有機化合物時，作為具有高電洞傳輸性質的有機化合物，可以使用例如具有喹啉骨架或者苯並喹啉骨架的金屬錯合物，例如Alq、Almq3 、BeBq2 或BAlq等。或者，可以使用具有噁唑基配體或噻唑基配體的金屬錯合物，例如Zn(BOX)2 或Zn(BTZ)2 。或者，除了金屬錯合物外，可以使用PBD、OXD-7、TAZ、BPhen、BCP等。在此所述的物質主要是電子遷移率大於或等於10-6 cm2 /Vs的那些物質。應注意，可以使用上述物質外的其他物質，只要這些物質是電子傳輸性質大於電子電洞性質的有機化合物。
此外，作為電子給體，可以使用鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、元素週期表第13族的金屬，或者它們的氧化物或碳酸鹽。具體地，優選使用Li、Cs、Mg、Ca、Yb、銦(In)、氧化銦、碳酸銫等。或者，可以使用如四硫富瓦烯的有機化合物作為電子給體。
應注意，通過使用上述任一物質形成電荷產生層，可以抑制層疊EL層造成的驅動電壓增大。
雖然本實施方式中描述了具有兩個發光單元的發光元件，但是也可以類似地使用其中三個或更多個發光單元層疊的發光元件，如圖2B所示。通過設置多個發光單元作為本實施方式的發光元件，可以實現高亮度區的光發射同時保持低電流密度，所述發光單元被在成對電極之間的電荷產生層隔開。因此，保持其電流密度較低，能夠實現長壽命的發光元件。
多個發光單元發射各不相同顏色的光，從而使發光元件發射整體為所需顏色的光。例如，在具有兩個發光單元的發光元件中，使第一發光單元和第二發光單元發射的光互補，因此作為整體發光元件可以獲得發射白光的發光元件。應注意，詞語“互補”表示當顏色混合時獲得的消色差顏色中的顏色關係。也即是說，通過將一些物質發射出的作為互補色的光混合起來，能夠得到白光。同樣原理可以應用於具有三個發光單元的發光元件。例如，當第一發光單元的發射色是紅色，第二發光單元的發射色是綠色，第三發光單元的發射色是藍色時，發光元件作為整體提供白光發射。
應注意，本實施方式可以與其他任何實施方式適當組合。
(實施方式4)
參見圖3A和3B，在實施方式4中，描述具有本發明一個實施方式的發光元件的發光裝置。圖3A是發光裝置的頂視圖，圖3B是沿圖3A的線A-B和C-D的截面圖。
在圖3A中，附圖標記401指驅動電路部分(源側驅動電路)、附圖標記402表示畫素部分，附圖標記403指驅動電路部分(閘側驅動電路)，它們由虛線示出。附圖標記404指密封基板，附圖標記405指密封劑，被密封劑405包圍的部分是空間407。
應注意，引線408用於傳輸信號，將信號據輸入到源側驅動電路401和閘側驅動電路403，並接收來自撓性印刷電路(FPC)409的圖像信號、時鐘信號、起始信號、重置信號等，所述FPC 409用作外部輸入終端。儘管只顯示了FPC，但是可以將FPC與印刷線路板(PWB)連接。本說明書中的發光裝置不僅包括發光裝置本身，而且還包括具有與之相連的FPC或PWB的發光裝置。
下面，我們參見圖3B說明剖面結構。在元件基板410上形成驅動電路部分和畫素部分。在這種情況，圖中顯示了在畫素部分402和所述驅動電路部分的源側驅動電路401中的一個畫素。
形成了作為源側驅動電路401的CMOS電路，該電路中組合有n-溝道TFT 423和p-溝道TFT 424。這種驅動電路可以是使用TFT形成的各種類型的電路，例如CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路。雖然在本實施方式中描述驅動電路形成在基板上的驅動-集成型裝置，但是本發明不限於這種類型，可以在該基板外形成驅動電路。
畫素部分402包括多個畫素，每一個畫素包括開關TFT 411、電流控制TFT 412和以及與電流控制TFT 412的汲極電連接的第一電極413。應注意，絕緣體414形成以便覆蓋第一電極413的端部。在此，使用正性光敏丙烯酸樹脂薄膜形成絕緣體414。
為改進覆蓋，提供絕緣體414時，使其上端部或下端部具有一定曲率的曲面。例如，當使用正性光敏丙烯酸樹脂作為絕緣體414的材料時，僅在絕緣體414的上端部具有一定曲率半徑(0.2-3微米)的曲面。或者，可以使用負性光敏材料或正性光敏材料形成絕緣體414，所述負性光敏材料通過光照射而不溶於蝕刻劑中，正性光敏材料通過光照射而溶於蝕刻劑中。
在第一電極413上形成發光層416和第二電極417。在這種情況，優選使用高功函的材料作為形成第一電極413的材料，第一電極的功能是作為陽極。例如，可以使用單層ITO薄膜、包含矽的氧化銦錫薄膜、包含2-20重量%氧化鋅(ZnO)的氧化銦薄膜、氮化鈦薄膜、Cr膜、W膜、(鋅)Zn膜、Pt膜、等，包含氮化鈦薄膜和主要包含鋁的疊層、氮化鈦薄膜、主要包含鋁的薄膜和氮化鈦薄膜的三層結構等。應注意，使用層疊結構時，電線的電阻較低，可獲得有利的歐姆接觸。
此外，可採用任何方法形成發光層416，例如使用蒸鍍掩模的蒸發法、如噴墨法的滴液排放法、印刷法和旋塗法。發光層416可以包含實施方式1中所述的雜環化合物。此外，發光層416可以包含另一種材料，例如低分子材料、低聚物、枝狀聚合物、或高分子材料。
作為在發光層416之上形成的第二電極的材料，優選使用低功函的材料(如，Al,Mg,Li,Ca,或者它們的合金，如MgAg,Mg-In,Al-Li,LiF或CaF2 )，所述第二電極的功能是作為陰極。當發光層416中產生的光透射通過第二電極417時，第二電極417可以是用厚度較小的金屬薄膜和透明導電膜(如，ITO，含2-20重量%氧化鋅的氧化銦，含矽或氧化矽的氧化銦錫或氧化鋅(ZnO))的疊層形成。
用密封劑405將密封基板404貼附於元件基板410；於元件基板410、密封基板404和密封劑405圍繞的空間407中提供發光元件418。應注意，用填料例如惰性氣體(如氮氣或氬氣)或者密封劑405填充該空間407。
注意，優選將環氧基樹脂用作密封劑405。用於該目的的材料優選是使水分或氧氣不能透過的材料。可使用玻璃基板、石英基板、或者包括玻璃纖維強化塑膠(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸類材料等構成的塑膠基板作為形成密封基板404的材料。
如上所述，可以獲得具有本發明一個實施方式的發光元件的主動式矩陣發光裝置。
此外，本發明的發光元件可以用於被動式矩陣發光裝置以及上述主動式矩陣發光裝置。圖4A和4B顯示使用本發明發光元件的被動式矩陣發光裝置的透視圖和截面圖。圖4A是發光裝置的透視圖，圖4B是沿圖4A的X-Y線的截面圖。
在圖4A和4B中，在基板501上，在第一電極502和第二電極503之間提供EL層504。第一電極502的端部被絕緣層505覆蓋。而且在絕緣層505上提供分隔層506。該分隔層506的側壁為傾斜的，使兩個側壁之間的距離向基板表面方向逐漸變窄。也就是說，沿分隔層506在窄側方向的截面為梯形，並且底邊(與絕緣層505接觸的一側)的長度小於頂邊(不與絕緣層505接觸的一側)的長度。這種方式的分隔層506可以防止發光元件因為靜電荷等產生缺陷。
如上所述，可以獲得具有本發明一個實施方式的發光元件的被動式矩陣發光裝置。
在本實施方式中所述的發光裝置(主動式矩陣發光裝置和被動式矩陣發光裝置)都可採用在本發明一個實施方式中所述的發光元件形成，因此，具有高發射效率。
注意到，在本實施方式中，可以使用在任何其他實施方式中所述的結構的適當組合。
(實施方式5)
實施方式5顯示包括實施方式4所述的本發明一個實施方式的發光裝置作為部件的電子裝置和照明裝置。電子裝置的例子包括：攝像機如攝影機和數位相機；眼鏡式顯示器、導航系統、放聲裝置(例如車載音頻身歷聲系統或音頻身歷聲裝置)、電腦、遊戲機、攜帶型資訊終端(如，移動電腦、移動電話機、攜帶型遊戲機、電子書閱讀器等)、裝有記錄媒體的圖像重現裝置(具體地，能夠對數位通用碟片(DVD)之類的記錄媒體進行重現、並裝配有能顯示圖像的顯示裝置的裝置)等。這些電子裝置的具體例子示於圖5A-5D。
圖5A顯示了按照本發明一個實施方式的電視機，其包括外殼611、支承基座612、顯示部分613、揚聲器部分614、視頻輸入終端615等。在該電視機中，本發明一個實施方式的發光元件可應用於顯示部分613。因為本發明一個實施方式的發光元件具有高發射效率，因此，通過使用本發明一個實施方式的發光裝置可以獲得低功率消耗的電視機。
圖5B顯示根據本實施方式的電腦，其包括主體621、外殼622、顯示部分623、鍵盤624、外部連接埠625、指向裝置626等。在該電腦中，本發明的發光裝置可應用於顯示部分623。因為本發明一個實施方式的發光裝置具有高發射效率，因此，通過使用本發明一個實施方式的發光裝置可以獲得低功率消耗的電腦。
圖5C顯示本發明一個實施方式的移動電話機，其包括主體631、外殼632、顯示部分633、聲音輸入部分634、聲音輸出部分635、操作鍵636、外部連接埠637、天線638等。在該移動電話機中，本發明的發光裝置可應用於顯示部分633。因為本發明一個實施方式的發光裝置具有高發射效率，因此，通過使用本發明一個實施方式的發光裝置可以獲得低功率消耗的移動電話機。
圖5D顯示根據本實施方式的攝像機，其包括主體641、顯示部分642、外殼643、外部連接埠644、遠端控制訊號接收部分645、圖像接收部分646、電池647、聲音輸入部分648、操作鍵649、目鏡部分650等。在該攝像機中，本發明一個實施方式的發光元件可應用於顯示部分642。因為本發明一個實施方式的發光裝置具有高發射效率，因此，通過使用本發明一個實施方式的發光裝置可以獲得低功率消耗的攝像機。
如上所述，本發明的一個實施方式的發光裝置的應用範圍極廣，所述發光裝置可應用於各種電子裝置領域。通過使用本發明一個實施方式的發光裝置，可以獲得降低了功率消耗的電子裝置。
此外，本發明一個實施方式的發光裝置可以用作照明裝置。圖6是使用本發明的實施方式的發光裝置作為背光的液晶顯示器的一個例子。圖6中顯示的液晶顯示裝置包括外殼701、液晶層702、背光703和外殼704。液晶層702與驅動器IC 705連接。示於本發明一個實施方式的發光裝置作為背光703，通過端子706提供電流。
通過使用本發明一個實施方式的發光裝置作為液晶顯示器的背光，可以獲得降低功率消耗的背光。此外，因為本發明一個實施方式的發光裝置是表面光發射的照明裝置，發光裝置能夠放大，因此可以使背光更大。因此，可以獲得具有低功率消耗的大面積液晶顯示器。
圖7是使用本發明一個實施方式的發光裝置作為照明裝置的桌燈的一個例子。圖7中顯示的桌燈包括外殼801和光源802，本發明一個實施方式的發光裝置用作光源802。本發明一個實施方式的發光裝置具有高發射效率的發光元件，因此該發光裝置可用於低功率消耗的桌燈。
圖8是使用本發明一個實施方式的發光裝置作為室內照明裝置901的一個例子。因為本發明實施方式的發光裝置具有大面積，因此該發光裝置可以用作具有大面積的照明系統。此外，本發明一個實施方式的發光裝置具有高發射效率的發光元件，因此該發光裝置可以用作低功率消耗的照明裝置。在使用本發明一個實施方式的發光裝置作為上述的室內照明裝置901時，可以安裝參見圖5A所述的本發明一個實施方式的電視機902，可以觀看公共廣播和電影。
應注意，本實施方式中所述的結構可以與其他實施方式中所述的任一結構適當組合。
[實施例1]
〈〈合成例1〉〉
本實施例示出合成以下結構式(100)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA-II)的方法。
合成2mDBFPPA-II的方法可由合成方案(C-1)表示，下面詳細說明合成中的反應。
在一個100毫升三頸燒瓶中加入1.2克(3.0毫莫耳)2-溴-9,10-二苯基蒽、0.87克(3.0毫莫耳)3-(二苯並呋喃-4-基)苯基硼酸和0.23克(0.75毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入15毫升甲苯、5.0毫升乙醇和3.0毫升2.0莫耳/升碳酸鉀水溶液。在降低壓力的同時攪拌該混合物使其脫氣。
然後，在該混合物中加入34毫克(0.15毫莫耳)乙酸鈀(II)，於80℃，在氮氣流中攪拌該混合物4小時。然後，用乙酸乙酯萃取該混合物的水層，將萃取溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得固體，固體通過矽膠柱層析純化。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶劑作為沖洗溶劑進行層析純化，因此獲得一固體。固體用甲苯和己烷的混合溶劑再結晶，獲得1.4克黃色粉狀物，產率為79%，是欲製得的物質。
通過多級昇華(train sublimation)方法，對1.4克獲得的黃色粉末固體進行純化。在純化中，在3.0 Pa壓力和氬氣流速為4.0毫升/分鐘條件下於270℃加熱該黃色粉末固體。純化之後，獲得1.1克黃色固體，產率為81%，是欲製得的物質。
核磁共振(NMR)確定該化合物為4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA-II)，是欲製得的物質。
所獲化合物的1 H NMR數據：1 H NMR(CDCl3 ，300 MHz)：δ=7.31-7.67(m,19H),7.69-7.73(m,3H),7.80-7.86(m,2H),7.95(dd,J1 =0.90 Hz,J2 =1.8 Hz,1H),7.98-8.01(m,2H),8.07(s,1H)。
圖9A和9B顯示1 H NMR譜圖。應注意圖9B是圖9A在7.2-8.2 ppm範圍的放大圖。
對獲得的2mDBFPPA-II進行熱重-差熱分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差熱天平(由Bruker AXS K.K.製造，TG/DTA 2410SA)用於該測量。在氮氣流(流速為200毫升/分鐘)和常壓條件下,以10℃/分鐘升溫速率進行該測量。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%的重量損失時的溫度(5%重量損失溫度)為418.0℃，是高耐熱性的標誌。
此外，圖10A顯示2mDBFPPA-II甲苯溶液的吸收光譜，圖10B顯示其發射光譜。圖11A顯示2mDBFPPA-II薄膜的吸收光譜，圖11B顯示其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V-550,由JASCO公司製造)測量吸收光譜。對按照以下方式製備的樣品進行測量，即，將溶液置於石英池中，通過蒸發獲得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光譜是通過從石英和溶液的吸收光譜減去石英和甲苯的吸收光譜獲得，薄膜的吸收光譜是通過從石英基板和薄膜的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜獲得。在圖10A和10B以及圖11A和11B中，橫軸表示波長(奈米)，縱軸表示強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況，在約406 nm觀察到吸收，發射波長為424 nm和447 nm(激發波長：384 nm)。在薄膜情況，在約246 nm,289 nm,371 nm,391 nm和413 nm觀察到吸收，發射波長為437 nm和458 nm(激發波長：392 nm)。
測量2mDBFPPA-II薄膜的HOMO能階和LUMO能階。將在該氣氛中用光電子分光光度計(AC-2,由Riken Keiki有限公司製造)測得的電離電勢值轉化為負值獲得HOMO能階值。按照以下方式獲得LUMO能階值，假設直接躍遷，使用2mDBFPPA-II薄膜的吸收光譜上的資料，由Tauc曲線獲得吸收邊緣，該曲線示於以下圖11A中，該能階值被看做是光學能隙並加到HOMO能階值上。結果，發現2mDBFPPA-II的HOMO能階和LUMO的能階分別為-5.66 eV和-2.79 eV。
測量2mDBFPPA-II的氧化特性和還原特性。在測量氧化特性和還原特性中，採用迴圈伏安法(CV)，並使用電化學分析儀(ALS型號600A或600C，由BAS公司製造)。
對用於CV測量使用的溶液，使用脫水的N,N-二甲基甲醯胺(DMF，西格瑪-奧爾德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)產品，99.8%，目錄編號22705-6)作為溶劑，過氯酸四正丁基銨(n-Bu4 NClO4 ，東京化學工業公司，目錄編號T0836)是支持電解質(supporting electrolyte)，溶解於溶劑使過氯酸四正丁基銨的濃度為100毫莫耳/升。此外，將需測量的目標物溶解於該溶劑中，使其濃度為1毫莫耳/升。使用一種鉑電極(由BAS公司製造，PTE鉑電極)作為工作電極，使用一種鉑電極(由BAS公司製造，VC-3的Pt相對電極，5cm)作為輔助電極，和Ag/Ag+ 電極(由BAS公司製造，RE-5參考電極，用於非水性溶劑)作為參考電極。應注意，室溫下進行測量。此外，在所有測量中，CV測量中的掃描速度設定為0.1 V/s。
通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA-II的還原特性，在每個測量迴圈中，從-1.48 V至-2.27 V，然後從-2.27 V至-1.48 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。類似地，通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA-II的氧化特性，在每個測量迴圈中，從0.18 V至1.02 V，然後從1.02 V至0.18 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。
根據測量結果，觀察到在約0.89 V(相對於Ag/Ag+ )對應於氧化的峰值電流和在約-2.16 V(相對於Ag/Ag+ )對應於還原的峰值電流。圖12是顯示這些結果的圖。
即使在100個掃描迴圈之後，2mDBFPPA-II顯示在CV曲線中對應於氧化和還原的峰位置沒有明顯變化，峰值強度在氧化側保持為初始強度的76%，在還原側保持為初始強度的90%。因此，可以認為當2mDBFPPA-II進行從中性態至氧化態的氧化和從氧化態至中性態的還原的迴圈和從中性態至還原態的還原和從還原態至中性態的氧化的迴圈時，2mDBFPPA-II是相對穩定的。
[實施例2]
〈〈合成例2〉〉
本實施例示出合成以下結構式(300)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩(縮寫：2mDBTPPA-II)的方法。
合成2mDBTPPA-II的方法可由合成方案(D-1)表示，下面詳細說明合成中的反應。
在一個100毫升三頸燒瓶中加入1.6克(4.0毫莫耳)2-溴-9,10-二苯基蒽、1.2克(4.0毫莫耳)3-(二苯並呋喃-4-基)苯基硼酸和0.30克(1.0毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入25毫升甲苯、5.0毫升乙醇和5.0毫升2.0莫耳/升碳酸鉀水溶液。在降低壓力的同時攪拌該混合物使其脫氣。
然後，在該混合物中加入45毫克(0.20毫莫耳)乙酸鈀(II)，於80℃，在氮氣流中攪拌該混合物5小時。然後，用甲苯萃取該混合物的水層，將甲苯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得一油狀物。所獲油狀物通過矽膠柱層析純化。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶劑作為沖洗溶劑進行層析純化，因此獲得一固體。固體用甲苯和己烷的混合溶劑再結晶，獲得1.6克黃色粉狀物，產率為70%，是欲製得的物質。
通過多級昇華(train sublimation)方法，對1.6克獲得的黃色粉末固體進行純化。在純化中，在3.0 Pa壓力和氬氣流速為4.0毫升/分鐘條件下於290℃加熱該黃色粉末固體。純化之後，獲得1.4克黃色固體，產率為87%，是欲製得的物質。
核磁共振(NMR)確定該化合物為4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩(縮寫：2mDBTPPA-II),是欲製得的物質。
所獲化合物的1 H NMR數據：1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ=7.33(q,J1 =3.3 Hz,2H),7.46-7.73(m,20H),7.80-7.87(m,2H),7.99(st,J1 =1.8 Hz,1H),8.03(sd,J1 =1.5 Hz,1H),8.14-8.20(m,2H)。
圖13A和13B顯示1 H NMR譜圖。應注意圖13B是圖13A在7.2-8.3 ppm範圍的放大圖。
對獲得的2mDBTPPA-II進行熱重-差熱分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差熱天平(由Bruker AXS K.K.製造，TG/DTA 2410SA)用於該測量。在氮氣流(流速為200毫升/分鐘)和常壓條件下，以10℃/分鐘升溫速率進行該測量。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%的重量損失時的溫度為411.1℃，是高耐熱性的標誌。
此外，圖14A顯示2mDBTPPA-II甲苯溶液的吸收光譜，圖14B顯示其發射光譜。圖15A顯示2mDBTPPA-II薄膜的吸收光譜，圖15B顯示其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V-550,由JASCO公司製造)測量吸收光譜。對按照以下方式製備的樣品進行測量，即，將溶液置於石英池中，通過蒸發獲得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光譜是通過從石英和溶液的吸收光譜減去石英和甲苯的吸收光譜獲得，薄膜的吸收光譜是通過從石英基板和薄膜的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜獲得。在圖14A和14B以及圖15A和15B中，橫軸表示波長(奈米)，縱軸表示強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況，在約407 nm觀察到吸收，發射波長為423nm和446nm(激發波長：385 nm)。在薄膜情況，在約244 nm,293 nm,371 nm,392 nm和414 nm觀察到吸收，發射波長為437 nm和459 nm(激發波長：391 nm)。
測量2mDBTPPA-II薄膜的HOMO能階和LUMO能階。將在該氣氛中用光電子分光光度計(AC-2,由Riken Keiki有限公司製造)測得的電離電勢值轉化為負值獲得HOMO能階值。按照以下方式獲得LUMO能階值，假設直接躍遷，使用2mDBTPPA-II薄膜的吸收光譜上的資料，由Tauc曲線獲得吸收邊緣，該曲線示於以下圖15A中，該能階值被看做是光學能隙並加到HOMO能階值上。結果，發現2mDBTPPA-II的HOMO能階和LUMO的能階分別為-5.71 eV和-2.85 eV。
測量2mDBTPPA-II的氧化特性和還原特性。在測量氧化特性和還原特性中，採用迴圈伏安法(CV)，並使用電化學分析儀(ALS型號600A，由BAS公司製造)。
對用於CV測量的溶液，使用脫水的N,N-二甲基甲醯胺(DMF,西格瑪-奧爾德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)產品，99.8%，目錄編號22705-6)作為溶劑，過氯酸四正丁基銨(n-Bu4 NClO4 ,東京化學工業公司，目錄編號T0836)是支持電解質(supporting electrolyte)，溶解於溶劑使過氯酸四正丁基銨的濃度為100毫莫耳/升。此外，將需測量的目標物溶解於該溶劑中，使其濃度為1毫莫耳/升。使用一種鉑電極(由BAS公司製造，PTE鉑電極)作為工作電極，使用一種鉑電極(由BAS公司製造，VC-3的Pt相對電極，5 cm)作為輔助電極，和Ag/Ag+ 電極(由BAS公司製造，RE-5參考電極，用於非水性溶劑)作為參考電極。應注意，室溫下進行測量。此外，在所有測量中，CV測量中的掃描速度設定為0.1 V/s。
通過100次測量迴圈測試2mDBTPPA-II的還原特性，在每個測量迴圈中，從-1.46 V至-2.25 V，然後從-2.25 V至-1.46 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。類似地，通過100次測量迴圈測試2mDBTPPA-II的氧化特性，在每個測量迴圈中，從0.32 V至1.00 V，然後從1.00 V至0.32 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。
根據測量結果，觀察到在約0.88 V(相對於Ag/Ag+ )對應於氧化的峰值電流和在約-2.16 V(相對於Ag/Ag+ )對應於還原的峰值電流。圖16是顯示這些結果的圖。
即使在100個迴圈之後，2mDBTPPA-II顯示在CV曲線中對應於氧化和還原的峰位置沒有明顯變化，峰值強度在氧化側保持為初始強度的76%，在還原側保持為初始強度的90%。因此，可以認為當2mDBTPPA-II進行從中性態至氧化態的氧化和從氧化態至中性態的還原的迴圈和從中性態至還原態的還原和從還原態至中性態的氧化的迴圈時，2mDBTPPA-II是相對穩定的。
[實施例3]
在本實施例中，參見圖37A描述本發明一個實施方式的發光元件。在本實施例中使用的材料的化學式如下。
下面描述本實施例的發光元件1和參考發光元件1的製造方法。
(發光元件1)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積含氧化矽的氧化銦錫(ITSO)，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板1100上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒的UV臭氧處理。
之後，將基板1100轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備中基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板1100冷卻。
然後，將基板1100固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板1100形成第一電極1101的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，採用蒸發法，使用電阻加熱，在第一電極1101上共沉積9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：CzPA)和氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑是具有高電洞傳輸性質的物質，氧化鉬(VI)是受體物質。該電洞注入層1111的厚度為50 nm，控制CzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=CzPA：氧化鉬(VI))。應注意，共蒸發法是一種蒸鍍方法，該方法中，在一個處理室中同時由多個蒸發源進行蒸鍍。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的4-苯基-4' -[4-(9-苯基茀-9-基)苯基]三苯基胺(縮寫：BPAFLBi)，形成電洞傳輸層1112。
之後，可以採用共蒸發實施例1合成的2mDBFPPA-II和4-(10-苯基-9-蒽基)-4' -(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(縮寫：PCBAPA)，在電洞傳輸層上形成發光層1113。調節2mDBFPPA-II與PCBAPA的重量比為1:0.1(2mDBFPPA-II:PCBAPA)。發光層1113厚度設定為30 nm。
然後，在發光層1113上沉積10nm厚度的三(8-羥基喹啉)鋁(縮寫：Alq)，在Alq層上沉積15 nm厚的紅菲繞啉(縮寫：BPhen)層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上形成1nm厚度的氟化鋰(LiF)，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件1。
應注意，在上面的蒸發過程中，採用電阻加熱方法進行蒸發。
(參考發光元件1)
通過共蒸鍍4-[4-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2DBFPPA-II)和PCBAPA，替代用於發光元件1的材料，形成參考發光元件1的發光層1113。調節2DBFPPA-II和PCBAPA的重量比為1:0.1(=2DBFPPA-II:PCBAPA)。發光層1113厚度設定為30 nm。按照與發光元件1相同的方式形成除發光層1113外的其他層。
表1顯示按照上面所述形成的發光元件1和參考發光元件1的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件1和參考發光元件1密封以防止接觸空氣。然後，測量元件的操作特性。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖17顯示發光元件1和參考發光元件1的亮度-電流密度特性。在圖17中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。在圖18顯示電壓與亮度特性。在圖18中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖19顯示亮度與外量子效率的特性。在圖19中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖20顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖20中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表2顯示各發光元件在約1000 cd/m2 下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2 )、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖20和表2的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件1和參考發光元件1。圖17,圖18,圖19和表2顯示，發光元件1與參考發光元件1相比，顯示更好的色度和更高的電流效率和外量子效率。
如上所述，使用在實施例1中製備的2mDBFPPA-II作為發光層的主體材料，因此該發光元件能達到優良色度和高發射效率。
然後，對發光元件1和參考發光元件1進行可靠性測試。可靠性測試的結果示於圖21中。在圖21中，縱軸表示在以初始亮度為100%情況之正規化亮度(%)，橫軸表示元件的驅動時間(小時)。在可靠性測試中，本實施例的發光元件1和參考發光元件1在以下條件下驅動，電流密度保持恒定，初始亮度為1000 cd/m2 。圖21顯示發光元件1和參考發光元件1在驅動410小時後保持86%初始亮度。因此，發光元件1的可靠性與參考發光元件1相同，但是其色度和發射效率都好於參考發光元件1。
發光元件1與參考發光元件1相比顯示更好的色度和更高的發射效率。發光元件1與參考發光元件1的發光層中主體材料的結構的差異在於，為主體材料的二苯並呋喃衍生物中蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位對參考發光元件1而言是通過伸苯基連接在對-位，對發光元件1而言是通過伸苯基連接在間-位。位於蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位之間的伸苯基是在對位還是在間位，能使發光元件1與參考發光元件1的發射效率有差別。這說明了本發明一個實施方式的二苯並呋喃衍生物能有效實現高發射效率，該衍生物的結構中，蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位通過伸苯基在間-位連接。此外，可以理解，發光元件中通過使用本發明一個實施方式的二苯並呋喃衍生物，該發光元件可以提供優良色度和高發射效率。
[實施例4]
在本實施例中，參見圖37B描述本發明一個實施方式的發光元件。
下面描述本實施例的發光元件2和參考發光元件2的製造方法。在本實施例中使用的材料與實施例3相同，因此省略這些材料的化學式。
(發光元件2)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積ITSO，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒UV臭氧處理。
之後，將基板轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備中基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板冷卻。
然後，將基板固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板形成第一電極的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，在第一電極上共沉積具有高電洞傳輸性質的CzPA和為受體物質的氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。該電洞傳輸層1111的厚度為50 nm，控制CzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=CzPA：氧化鉬(VI))。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的BPAFLBi，形成電洞傳輸層1112。
之後，在電洞傳輸層1112上沉積25 nm厚度的PCBAPA，形成第一發光層1113a。在第一發光層1113a上共蒸發在實施例1中合成的2mDBFPPA-II和PCBAPA，形成第二發光層1113b。調節2mDBFPPA-II與PCBAPA的重量比為1:0.1(=2mDBFPPA-II:PCBAPA)。第二發光層1113b厚度設定為30 nm。
然後，在在第二發光層1113b上沉積10nm厚度的Alq，在Alq層上沉積15 nm厚的BPhen層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上形成1nm厚度的LiF膜，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件2。
應注意，在上面的蒸發過程中，採用電阻加熱方法進行蒸發。
(參考發光元件2)
通過共蒸鍍2DBFPPA-II和PCBAPA，替代用於發光元件2的材料，形成參考發光元件2的第二發光層1113b。調節2DBFPPA-II和PCBAPA的重量比為1:0.1(=2DBFPPA-II:PCBAPA)。第二發光層1113b厚度設定為30 nm。按照與發光元件2相同的方式形成除第二發光層1113b外的其他層。
表3顯示按照上面所述形成的發光元件2和參考發光元件2的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件2和參考發光元件2密封以防止接觸空氣。然後，測量元件的操作特性。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖22顯示發光元件2和參考發光元件2的亮度-電流密度特性。在圖22中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。圖23顯示電壓與亮度特性。在圖23中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖24顯示亮度與外量子效率的特性。在圖24中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖25顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖25中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表4顯示各發光元件在約1000 cd/m2 的亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2 )、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖25和表4的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件2和參考發光元件1。圖22,圖23,圖24和表4顯示，發光元件2與參考發光元件2相比，顯示更高的電流效率和外量子效率。
如上所述，使用在實施例1中製備的2mDBFPPA-II作為發光層的主體材料，當發光層具有兩層的結構時，該發光元件能達到高發射效率。
然後，對發光元件2和參考發光元件2進行可靠性測試。可靠性測試的結果示於圖26中。在圖26中，縱軸表示以初始亮度為100%條件下的正規化亮度(%)，橫軸表示元件的驅動時間(小時)。在可靠性測試中，本實施例的發光元件2和參考發光元件2在以下條件下驅動，電流密度保持恒定，初始亮度為1000 cd/m2 。圖26顯示發光元件2和參考發光元件2在驅動170小時後保持91%初始亮度。因此，發光元件2的可靠性與參考發光元件2相同，但是其發射效率高於參考發光元件2。此外，可靠性測試的結果表明應用了本發明一個實施方式的發光元件能有效實現長壽命的發光元件。
發光元件2與參考發光元件2相比顯示更好的色度和更高的發射效率。發光元件2與參考發光元件2的發光層中主體材料的結構的差異在於，為主體材料的二苯並呋喃衍生物中蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位對參考發光元件2而言是通過伸苯基連接在對-位，對發光元件2而言是通過伸苯基連接在間-位。位於蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位之間的伸苯基是在對位還是在間位，能使發光元件2與參考發光元件2的發射效率有差別。這說明了本發明一個實施方式的二苯並呋喃衍生物能有效實現高發射效率，該衍生物的結構中，蒽骨架的2-位和二苯並呋喃骨架的4-位通過伸苯基在間-位連接。此外，可以理解，發光元件中通過使用本發明一個實施方式的二苯並呋喃衍生物，該發光元件可以提供優良色度和高發射效率。
[實施例5]
在本實施例中，參見圖37A描述本發明一個實施方式的發光元件。在本實施例中使用的材料的化學式如下。應注意，省略對上面已經描述其化學式的材料的說明。
下面描述本實施例的發光元件3的製造方法
(發光元件3)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積ITSO，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板1100上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒UV臭氧處理。
之後，將基板1100轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備中的加熱室內，基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板1100冷卻。
然後，將基板1100固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板1100形成第一電極1101的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，採用蒸發法，使用電阻加熱，在第一電極1101上共沉積具有高電洞傳輸性質的CzPA和為受體物質的氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。該電洞傳輸層1111的厚度為50 nm，控制CzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=CzPA：氧化鉬(VI))。應注意，共蒸發法是一種蒸鍍方法，該方法中，在一個處理室中同時由多個蒸發源進行蒸鍍。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的4-苯基-4' -(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(縮寫：BPAFLP)，形成電洞傳輸層1112。
此外，在電洞傳輸層1112上共沉積實施例2中合成的2mDBTPPA-II和PCBAPA，形成發光層1113。調節2mDBTPPA-II與PCBAPA的重量比為1:0.1(=2mDBTPPA-II:PCBAPA)。發光層1113厚度設定為30 nm。
然後，在發光層1113上沉積10nm厚度Alq層，在Alq層上沉積15 nm厚的BPhen層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上沉積1nm厚度的LiF膜，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件3。
應注意，在上面的蒸發過程中，均採用電阻加熱方法進行蒸發。
表5顯示按照上面所述形成的發光元件3的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件3密封以防止接觸空氣。然後，測量元件的操作特性。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖27顯示發光元件3的亮度-電流密度特性。在圖27中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。圖28顯示電壓與亮度特性。在圖28中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖29顯示亮度與外量子效率的特性。在圖29中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖30顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖30中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表6顯示各發光元件在約810 cd/m2 亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2 )、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖30和表6的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件3。圖27,圖28,圖29和表6揭示發光元件3具有優良的色度，高電流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在實施例2中製備的2mDBTPPA-II作為發光層的主體材料，因此該發光元件能達到高發射效率。
然後，對發光元件3進行可靠性測試。可靠性測試的結果示於圖31中。在圖31中，縱軸表示以初始亮度為100%的情況下的正規化亮度(%)，橫軸表示元件的驅動時間(小時)。在可靠性測試中，本實施例的發光元件3在以下條件下驅動，電流密度保持恒定，初始亮度為1000 cd/m2 。圖31顯示發光元件3在驅動220小時後保持80%初始亮度。因此，發光元件3顯示高可靠性。此外，可靠性測試的結果表明應用了本發明一個實施方式的發光元件能有效實現長壽命的發光元件。
[實施例6]
在本實施例中，參見圖37B描述本發明一個實施方式的發光元件。
下面描述本實施例的發光元件4的製造方法在本實施例中使用的材料與實施例5相同，因此省略這些材料的化學式。
(發光元件4)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積ITSO，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板1100上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒UV臭氧處理。
之後，將基板1100轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備的加熱室中，基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板1100冷卻。
然後，將基板1100固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板1100形成第一電極1101的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，採用蒸發法，使用電阻加熱，在第一電極1101上共沉積具有高電洞傳輸性質的CzPA和為受體物質的氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。該電洞傳輸層1111的厚度為50 nm，控制CzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=CzPA：氧化鉬(VI))。應注意，共蒸發法是一種蒸鍍方法，該方法中，在一個處理室中同時由多個蒸發源進行蒸鍍。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的BPAFLP，形成電洞傳輸層1112。
之後，在電洞傳輸層1112上沉積25 nm厚度的PCBAPA，形成第一發光層1113a。在第一發光層1113a上共蒸發在實施例2中合成的2mDBTPPA-II和PCBAPA，形成第二發光層1113b。調節2mDBTPPA-II與PCBAPA的重量比為1:0.1(=2mDBTPPA-II:PCBAPA)。第二發光層1113b厚度設定為30 nm。
然後，在在第二發光層1113b上沉積10nm厚度的Alq層，在Alq層上沉積15 nm厚的BPhen層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上沉積1nm厚度的LiF膜，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件4。
應注意，在上面的蒸發過程中，均採用電阻加熱方法進行蒸發。
表7顯示按照上面所述形成的發光元件4的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件4密封以防止接觸空氣。然後，測量元件的操作特性。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖32顯示發光元件4的亮度-電流密度特性。在圖32中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。圖33顯示電壓與亮度特性。在圖33中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖34顯示亮度與外量子效率的特性。在圖34中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖35顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖35中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表8顯示各發光元件在約1100 cd/m2 亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2 )、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖35和表8的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件4。圖32,圖33,圖34和表8揭示發光元件4具有優良的色度，高發射效率和高外量子效率。
如上所述，使用在實施例2中製備的2mDBTPPA-II作為發光層的主體材料，當發光層具有兩層的結構時，該發光元件能達到高發射效率。
然後，對發光元件4進行可靠性測試。可靠性測試的結果示於圖36中。在圖36中，縱軸表示以初始亮度為100%條件下的正規化亮度(%)，橫軸表示元件的驅動時間(小時)。在可靠性測試中，本實施例的發光元件4在以下條件下驅動，電流密度保持恒定，初始亮度為1000 cd/m2 。圖36顯示發光元件4在驅動170小時後保持80%初始亮度。因此，發光元件4顯示高可靠性。此外，可靠性測試的結果表明應用了本發明一個實施方式的發光元件能有效實現長壽命的發光元件。
[實施例7]
〈〈合成例3〉〉
本實施例示出合成在實施方式1中所述的結構式(147)表示的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA-III)的方法。
<步驟1：合成2,8-二溴二苯並呋喃>
在(E-1)中示出步驟1的合成方案。
在一個500毫升三頸燒瓶中放入8.4克(50毫莫耳)二苯並呋喃和100毫升四氯化碳。通過滴液漏斗，在約20分鐘內，將17克(110毫莫耳)溴溶解於50毫升氯仿形成的溶液滴加到該三頸燒瓶中。然後，於室溫攪拌該溶液約7天。之後，用飽和碳酸氫鈉溶液、硫代硫酸鈉水溶液和飽和鹽水洗滌該溶液。用硫酸鎂乾燥有機層，混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮，獲得的固體用氯仿進行再結晶。因此，獲得6.4克白色粉狀物，產率為40%，是欲製得的物質。
<步驟2：合成2,8-二苯基苯並呋喃>
在(E-2)中示出步驟2的合成方案。
在一個300毫升三頸燒瓶中加入4.0克(12毫莫耳)2,8-二溴二苯並呋喃、3.0克(24毫莫耳)苯基硼酸和0.55克(1.8毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入45毫升甲苯、15毫升乙醇和15毫升2.0莫耳/升碳酸鉀水溶液。在降低壓力的同時攪拌該混合物使其脫氣。然後，在該混合物中加入81毫克(0.36毫莫耳)乙酸鈀(II)，於80℃，在氮氣流中攪拌該混合物6小時。然後，用甲苯萃取該混合物的水層，將甲苯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得油狀物，將該油狀物溶解於約20毫升的甲苯中。通過Celite(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號531-16855)、氧化鋁和Florisil(由瓦克純化學工業有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生產，目錄編號540-00135)對該溶液進行抽濾。將產生的濾液濃縮獲得油狀物，在該油狀物中加入甲苯和己烷的混合溶劑。用超聲波照射該混合物，從而使得固體沉澱。通過抽濾收集該固體，獲得2.4克白色粉狀物，產率為63%，是欲製得的物質。
<步驟3：合成2,8-二苯基二苯並呋喃-4-硼酸>
在(E-3)中示出步驟3的合成方案。
在一個200毫升三頸燒瓶中加入2.4克(7.5毫莫耳)2,8-二苯基二苯並呋喃。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入40毫升四氫呋喃(THF)，將溶液冷卻至-80℃。然後，用注射器向該溶液中滴加5.6毫升(9.0毫莫耳)正丁基鋰(1.6莫耳/升己烷溶液)。之後，在溶液溫度回升至室溫的同時攪拌該溶液2小時。然後，將溶液冷卻至-80℃，在該溶液中加入1.7毫升(15毫莫耳)硼酸三甲酯。在溶液溫度回升至室溫的同時攪拌該溶液3天。之後，在該溶液中加入約30毫升稀鹽酸(1.0莫耳/升)，然後攪拌1小時。然後，用乙酸乙酯萃取該混合物的水層，將乙酸乙酯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得油狀物，在該油狀物中加入乙酸乙酯和己烷的混合溶劑。用超聲波照射該混合物，從而使得固體沉澱。通過抽濾收集該固體，獲得2.2克白色粉狀物，產率為82%，是欲製得的物質。
<步驟4：合成4-(3-溴)-2,8-二苯基二苯並呋喃>
在(E-4)中示出步驟4的合成方案。
在一個100毫升三頸燒瓶中加入1.7克(6.0毫莫耳)3-溴碘代苯和2.2克(6.0毫莫耳)2,8-二苯基二苯並呋喃-4-硼酸。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入30毫升甲苯和6.0毫升碳酸鈉水溶液(2.0莫耳/升)。在降低壓力的同時攪拌該混合物以進行脫氣。向混合物中加入0.35克(0.30毫莫耳)四(三苯基膦)鈀(0)，於110℃將混合物回流4小時。反應後，用乙酸乙酯萃取水層，將乙酸乙酯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得一油狀物，將該油狀物溶解於約10毫升的甲苯中。通過Celite(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號531-16855)、氧化鋁和Florisil(由瓦克純化學工業有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生產，目錄編號540-00135)對該溶液進行抽濾。將產生的濾液濃縮獲得一油狀物，在該油狀物中加入己烷。用超聲波照射該混合物，因此將固體沉澱。通過抽濾收集該固體，獲得1.2克白色粉狀物，產率為44%，是欲製得的物質。
<步驟5：合成3-(2,8-二苯基二苯並呋喃-4-基)苯基硼酸>
在(E-5)中示出步驟5的合成方案。
在一個50毫升三頸燒瓶中加入1.2克(2.5毫莫耳)4-(3-溴苯基)-2,8-二苯基二苯並呋喃。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入15毫升四氫呋喃(THF)，將溶液冷卻至-80℃。然後，用注射器向該溶液中滴加1.9毫升(3.0毫莫耳)正丁基鋰(1.6莫耳/升己烷溶液)。之後，在同樣溫度下攪拌該溶液1小時。然後，在該溶液中加入0.56升(5.0毫莫耳)硼酸三甲酯，在使混合物溫度回升至室溫的同時攪拌該混合物18小時。之後，在該溶液中加入約10毫升稀鹽酸(1.0莫耳/升)，然後攪拌1小時。然後，用乙酸乙酯萃取該混合物的水層，將乙酸乙酯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得一固體，在該固體中加入氯仿和己烷的混合溶劑。用超聲波照射該混合物，因此將固體沉澱。通過抽濾收集該固體，獲得2.6克淡棕色粉狀物，產率為58%，是欲製得的物質。
<步驟6：合成4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃(2mDBFPPA-III)>
在(E-6)中示出步驟6的合成方案。
在一個50毫升三頸燒瓶中加入0.62克(1.3毫莫耳)2-碘-9,10-二苯基蒽、0.60克(1.3毫莫耳)3-(2,8-二苯基二苯並呋喃-4-基)苯基硼酸和99毫克(0.33毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入10毫升甲苯、3.0毫升乙醇和2.0毫升2.0莫耳/升碳酸鉀水溶液。在降低壓力的同時攪拌該混合物以進行脫氣。向混合物中加入15毫克(0.065毫莫耳)乙酸鈀(II)，於80℃攪拌混合物4小時。然後，用甲苯萃取所獲混合物的水層，將甲苯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得油狀物，所獲油狀物通過矽膠柱層析進行純化，獲得黃色油狀物。使用3:1的己烷和甲苯的混合溶劑作為沖洗溶劑進行層析純化。該油狀物用甲苯和己烷的混合溶劑再結晶，獲得0.55克黃色粉狀物，產率為58%，是欲製得的物質。
通過多級昇華(train sublimation)方法，對0.55克獲得的黃色粉末固體進行純化。在純化中，在3.0 Pa壓力和氬氣流速為4.0毫升/分鐘條件下於320℃加熱該黃色粉末固體。純化之後，獲得0.50克黃色固體，產率為90%，是欲製得的物質。
核磁共振(NMR)確定該化合物為4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA-III),是欲製得的物質。
所獲化合物的1 H NMR數據：1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ=7.31-7.65(m,21H),7.69-7.74(m,8H),7.81-7.84(m,2H),7.95(dt,J1 =1.8 Hz,J2 =7.5 Hz,1H),8.03(sd,J1 =1.5 Hz,1H),8.10(s,1H),8.03(dd,J1 =1.5 Hz,J2 =12.3 Hz,2H)。
圖38A和38B顯示1 H NMR譜圖。應注意圖38B是圖38A在7.2-8.3 ppm範圍的放大圖。
對獲得的2mDBFPPA-III進行熱重-差熱分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差熱天平(由Bruker AXS K.K.製造，TG/DTA 2410SA)用於該測量。在氮氣流(流速為200毫升/分鐘)和常壓條件下，以10℃/分鐘升溫速率進行該測量。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%的重量損失時的溫度(5%重量損失溫度)為448℃，是高耐熱性的標誌。
此外，圖39A顯示2mDBFPPA-III甲苯溶液的吸收光譜，圖39B顯示其發射光譜。圖40A顯示2mDBFPPA-III薄膜的吸收光譜，圖40B顯示其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V-550,由JASCO公司製造)測量吸收光譜。對按照以下方式製備的樣品進行測量，即，將溶液置於石英池中，通過蒸發獲得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光譜是通過從石英和溶液的吸收光譜減去石英和甲苯的吸收光譜獲得，薄膜的吸收光譜是通過從石英基板和薄膜的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜獲得。在圖39A和39B以及圖40A和40B中，橫軸表示波長(奈米)，縱軸表示強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況，在約365 nm,385 nm和406 nm觀察到吸收，發射波長為423 nm和447 nm(激發波長：385 nm)。在薄膜情況，在約288 nm,371 nm,391 nm和414 nm觀察到吸收，發射波長為439 nm和459 nm(激發波長：413 nm)。
測量2mDBFPPA-III薄膜的HOMO能階和LUMO能階。將在該氣氛中用光電子分光光度計(AC-2,由Riken Keiki有限公司製造)測得的電離電勢值轉化為負值獲得HOMO能階值。按照以下方式獲得LUMO能階值，假設直接躍遷，使用2mDBFPPA-III薄膜的吸收光譜上的資料，由Tauc曲線獲得吸收邊緣，該曲線示於以下圖11A中，該能階值被看做是光學能隙並加到HOMO能階值上。結果，發現2mDBFPPA-III的HOMO能階和LUMO的能階分別為-5.77 eV和-2.92 eV。
測量2mDBFPPA-III的氧化特性和還原特性。在測量氧化特性和還原特性中，採用迴圈伏安法(CV)，並使用電化學分析儀(ALS型號600A，由BAS公司製造)。
對用於CV測量的溶液，使用脫水的N,N-二甲基甲醯胺(DMF,西格瑪-奧爾德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)產品，99.8%，目錄編號22705-6)作為溶劑，過氯酸四正丁基銨(n-Bu4 NClO4 ,東京化學工業公司，目錄編號T0836)是支持電解質(supporting electrolyte)，溶解於溶劑使過氯酸四正丁基銨的濃度為100毫莫耳/升。此外，將需測量的目標物溶解於該溶劑中，使其濃度為1毫莫耳/升。使用一種鉑電極(由BAS公司製造，PTE鉑電極)作為工作電極，使用一種鉑電極(由BAS公司製造，VC-3的Pt相對電極，5 cm)作為輔助電極，Ag/Ag+ 電極(由BAS公司製造，RE-5參考電極，用於非水性溶劑)作為參考電極。應注意，室溫下進行測量。此外，在所有測量中，CV測量中的掃描速度設定為0.1 V/s。
通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA-III的還原特性，在每個測量迴圈中，從-1.59 V至-2.25 V，然後從-2.25 V至-1.59 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。類似地，通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA-III的氧化特性，在每個測量迴圈中，從0.25 V至1.00 V，然後從1.00 V至0.25 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。
根據測量結果，觀察到在約0.88 V(相對於Ag/Ag+ )對應於氧化的峰值電流和在約-2.16 V(相對於Ag/Ag+ )對應於還原的峰值電流。圖41是顯示這些結果的圖。
即使在100個迴圈之後，2mDBFPPA-III顯示在CV曲線中對應於氧化和還原的峰位置沒有明顯變化，峰值強度在氧化側保持為初始強度的81%，在還原側保持為初始強度的87%。因此，可以認為當22mDBFPPA-III進行從中性態至氧化態的氧化和從氧化態至中性態的還原的迴圈和從中性態至還原態的還原和從還原態至中性態的氧化的迴圈時，2mDBFPPA-III是相對穩定的。
[實施例8]
在本實施例中，參見圖37A描述本發明一個實施方式的發光元件。在本實施例中使用的材料的化學式如下。
下面描述本實施例的發光元件5的製造方法
(發光元件5)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積ITSO，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板1100上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒UV臭氧處理。
之後，將基板1100轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備的加熱室中，基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板1100冷卻。
然後，將基板1100固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板1100形成第一電極1101的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，採用蒸發法，使用電阻加熱，在第一電極1101上共沉積9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(縮寫：PCzPA)和氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑是具有高電洞傳輸性質的物質，氧化鉬(VI)是受體物質。該電洞注入層1111的厚度為50 nm，控制PCzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=PCzPA：氧化鉬(VI))。應注意，共蒸發法是一種蒸鍍方法，該方法中，在一個處理室中同時由多個蒸發源進行蒸鍍。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的PCzPA，形成電洞傳輸層1112。
此外，在電洞傳輸層上通過共沉積在實施例7中合成的4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA-III)和N,N' -二[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-N,N' -二苯基-芘-1,6-二胺(縮寫：1,6FLPAPrn)，形成發光層1113。調節2mDBFPPA-III與1,6FLPAPrn的重量比為1:0.05(=2mDBFPPA-III:1,6FLPAPrn)。發光層1113厚度設定為30 nm。
然後，在發光層1113上沉積10nm厚度Alq層，在Alq層上沉積15 nm厚的BPhen層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上沉積1nm厚度的LiF，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件5。
應注意，在上面的蒸發過程中，採用電阻加熱方法進行蒸發。
表9顯示按照上面所述形成的發光元件5的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件5密封以防止接觸空氣。然後測量發光元件5的工作特徵。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖42顯示發光元件5的亮度-電流密度特性。在圖42中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。圖43顯示電壓與亮度特性。在圖43中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖44顯示亮度與外量子效率的特性。在圖44中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖45顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖45中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表10顯示各發光元件在約780 cd/m2 亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2 )、CIE色座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖45和表10的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件5。圖42,圖43,圖44和表10揭示發光元件5具有優良的色度，高電流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在實施例7中製備的2mDBFPPA-III作為發光層的主體材料，因此該發光元件能達到優良色度和高發射效率。
然後，對發光元件5進行可靠性測試。可靠性測試的結果示於圖46中。在圖46中，縱軸表示以相對初始亮度為100%條件下的正規化亮度(%)，橫軸表示元件的驅動時間(小時)。在可靠性測試中，本實施例的發光元件5在以下條件下驅動，電流密度保持恒定，初始亮度為1000 cd/m2 。圖46顯示發光元件5在驅動1300小時後保持81%初始亮度。因此，發光元件5顯示高可靠性。此外，可靠性測試的結果表明應用了本發明一個實施方式的發光元件能有效實現長壽命的發光元件。
[實施例9]
〈〈合成例4〉〉
本實施例示出合成在實施方式1中所述的結構式(158)表示的2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA)的方法。
<步驟1：合成二苯並呋喃-2-硼酸>
在(F-1)中示出步驟1的合成方案。
在一個300毫升三頸燒瓶中加入3.6克(14毫莫耳)3-溴二苯並呋喃。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入70毫升四氫呋喃(THF)，將溶液冷卻至-80℃。然後，用注射器向該溶液中滴加10毫升(16毫莫耳)正丁基鋰(1.6莫耳/升己烷溶液)。之後，在同樣溫度下攪拌該溶液2小時。然後，在該溶液中加入3.4毫升(30毫莫耳)硼酸三甲酯，在使混合物溫度回升至室溫的同時攪拌該混合物4小時。之後，在該溶液中加入約30毫升稀鹽酸(1.0莫耳/升)，然後攪拌1小時。然後，用乙酸乙酯萃取該混合物的水層，將乙酸乙酯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得一固體。用己烷洗滌該固體，獲得0.70克白色粉狀物，產率27%，是欲製得的物質。
<步驟2：合成2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA)>
在(F-2)中示出步驟2的合成方案。
在一個50毫升三頸燒瓶中加入1.2克(2.4毫莫耳)2-(3-溴苯基)-9,10-二苯基蒽、0.52克(2.4毫莫耳)二苯並呋喃-2-硼酸和0.18克(0.60毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入10毫升甲苯、3.0毫升乙醇和3.0毫升2.0莫耳/升碳酸鈉水溶液。在降低壓力的同時攪拌該混合物以進行脫氣。向混合物中加入27毫克(0.12毫莫耳)乙酸鈀(II)，於80℃攪拌混合物3小時。然後，用甲苯萃取所獲混合物的水層，將甲苯溶液和有機層合併，用飽和鹽水洗滌。用硫酸鎂乾燥有機層。然後，該混合物進行重力過濾。將產生的濾液濃縮獲得一油狀物，所獲油狀物通過矽膠柱層析進行純化，獲得黃色油狀物。使用5:1的己烷和甲苯的混合溶劑作為沖洗溶劑進行層析純化，因此獲得一油狀物。該油狀物用甲苯和己烷的混合溶劑再結晶，獲得0.40克黃色粉狀物，產率為29%，是欲製得的物質。
通過多級昇華(train sublimation)方法，對0.40克獲得的黃色粉末固體進行純化。在純化中，在2.6 Pa壓力和氬氣流速為5.0毫升/分鐘條件下於270℃加熱該黃色粉末固體。純化之後，獲得0.35克黃色固體，產率為87%，是欲製得的物質。
核磁共振(NMR)確定該化合物為2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA),是欲製得的物質。
所獲化合物的1 H NMR數據：1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ=7.32-7.38(m,3H),7.43-7.74(m,20H),7.81-7.83(m,2H),7.98-8.01(m,2H),8.13(sd,J1 =1.8 Hz,1H)。
圖47A和47B顯示1 H NMR譜圖。應注意圖47B是圖47A在7.2-8.2 ppm範圍的放大圖。
對獲得的2mDBFPPA進行熱重-差熱分析(TG-DTA)。使用高真空差式型差熱天平(由Bruker AXS K.K.製造，TG/DTA 2410SA)用於該測量。在氮氣流(流速為200毫升/分鐘)和常壓條件下，以10℃/分鐘升溫速率進行該測量。重量和溫度之間的關係(熱重)顯示5%的重量損失時的溫度(5%重量損失溫度)為415℃，是高耐熱性的標誌。
此外，圖48A顯示2mDBFPPA甲苯溶液的吸收光譜，圖48B顯示其發射光譜。圖49A顯示2mDBFPPA薄膜的吸收光譜，圖49B顯示其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V-550,由JASCO公司製造)測量吸收光譜。對按照以下方式製備的樣品進行測量，即，將溶液置於石英池中，通過蒸發獲得在石英基板上的薄膜。溶液的吸收光譜是通過從石英和溶液的吸收光譜減去石英和甲苯的吸收光譜獲得，薄膜的吸收光譜是通過從石英基板和薄膜的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜獲得。在圖48A和48B以及圖49A和49B中，橫軸表示波長(奈米)，縱軸表示強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況，在約291 nm,366 nm,384 nm和406 nm觀察到吸收，發射波長為423 nm和446 nm(激發波長：385 nm)。在薄膜情況，在約246 nm,293 nm，371 nm和413 nm觀察到吸收，發射波長為437 nm和459 nm(激發波長：413 nm)。
測量2mDBFPPA薄膜的HOMO能階和LUMO能階。將在該氣氛中用光電子分光光度計(AC-2,由Riken Keiki有限公司製造)測得的電離電勢值轉化為負值獲得HOMO能階值。按照以下方式獲得LUMO能階值，假設直接躍遷，使用2mDBFPPA薄膜的吸收光譜上的資料，由Tauc曲線獲得吸收邊緣，該曲線示於以下圖49A中，該能階值被看做是光學能隙並加到HOMO能階值上。結果，發現2mDBFPPA的HOMO能階和LUMO的能階分別為-5.71 eV和-2.85 eV。
測量2mDBFPPA的氧化特性和還原特性。在測量氧化特性和還原特性中，採用迴圈伏安法(CV)，並使用電化學分析儀(ALS型號600A，由BAS公司製造)。
對用於CV測量的溶液，使用脫水的N,N-二甲基甲醯胺(DMF,西格瑪-奧爾德里奇公司(Sigma-Aldrich Inc.)產品，99.8%，目錄編號22705-6)作為溶劑，過氯酸四正丁基銨(n-Bu4 NClO4 ,東京化學工業公司，目錄編號T0836)是支持電解質，溶解於溶劑使過氯酸四正丁基銨的濃度為100毫莫耳/升。此外，將需測量的目標物溶解於該溶劑中，使其濃度為1毫莫耳/升。使用一種鉑電極(由BAS公司製造，PTE鉑電極)作為工作電極，使用一種鉑電極(由BAS公司製造，VC-3的Pt相對電極，5 cm)作為輔助電極，Ag/Ag+ 電極(由BAS公司製造，RE-5參考參考電極，用於非水性溶劑)作為參考電極。應注意，室溫下進行測量。此外，在所有測量中，CV測量中的掃描速度設定為0.1 V/s。
通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA的還原特性，在每個測量迴圈中，從-1.56 V至-2.27 V，然後從-2.27 V至-1.56 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。類似地，通過100次測量迴圈測試2mDBFPPA的氧化特性，在每個測量迴圈中，從0.20 V至1.05 V，然後從1.05 V至0.20 V，掃描工作電極相對於參考電極的電勢。
根據測量結果，觀察到在約0.95 V(相對於Ag/Ag+ )對應於氧化的峰值電流和在約-2.22 V(相對於Ag/Ag+ )對應於還原的峰值電流。圖50是顯示這些結果的圖。
即使在100個迴圈之後，2mDBFPPA顯示在CV曲線中對應於氧化和還原的峰位置沒有明顯變化，峰值強度在氧化側保持為初始強度的73%，在還原側保持為初始強度的89%。因此，可以認為當2mDBFPPA進行從中性態至氧化態的氧化和從氧化態至中性態的還原的迴圈和從中性態至還原態的還原和從還原態至中性態的氧化的迴圈時，2mDBFPPA是相對穩定的。
[實施例10]
在本實施例中，參見圖37A描述本發明一個實施方式的發光元件。在本實施例中使用的材料的化學式如下。
下面描述本實施例的發光元件6的製造方法。
(發光元件6)
首先，通過濺射法在玻璃基板1100上沉積ITSO，形成第一電極1101。電極厚度為110nm，電極面積為2毫米×2毫米。在此，第一電極1101是用作為發光元件的陽極的電極。
然後，作為對在基板1100上形成發光元件的預處理步驟，用水洗滌基板表面，在200℃烘焙1小時，並進行370秒UV臭氧處理。
之後，將基板1100轉移到真空蒸發設備中，該設備中的壓力已降低至約10-4 Pa，在真空蒸發設備的加熱室中，基板於170℃真空烘焙30分鐘，然後在約30分鐘內將基板1100冷卻。
然後，將基板1100固定在真空蒸鍍設備的基板夾具中，使基板1100形成第一電極1101的表面向下。然後降低真空蒸鍍設備的壓力至約10-4 Pa。之後，採用蒸發法，使用電阻加熱，在第一電極1101上共沉積具有高電洞傳輸性質的PCzPA和為受體物質的氧化鉬(VI)，形成電洞注入層1111。該電洞傳輸層1111的厚度為50 nm，控制PCzPA與氧化鉬(VI)的重量比值為4:2(=PCzPA：氧化鉬(VI))。應注意，共蒸發法是一種蒸鍍方法，該方法中，在一個處理室中同時由多個蒸發源進行蒸鍍。
然後，在電洞注入層1111上沉積10nm厚度的PCzPA，形成電洞傳輸層1112。
此外，在電洞傳輸層上共蒸發在實施例9中合成的2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃(縮寫：2mDBFPPA)和1,6FLPAPrn，形成發光層1113。調節2mDBFPPA與1,6FLPAPrn的重量比為1:0.05(=2mDBFPPA: 1,6FLPAPrn)。發光層1113厚度設定為30 nm。
然後，在發光層1113上沉積10nm厚度Alq層，在Alq層上沉積15 nm厚的BPhen層，因此形成包含Alq和BPhen的電子傳輸層1114。
然後，通過蒸發，在電子傳輸層1114上沉積1nm厚度的LiF膜，因此形成電子注入層1115。
最後，通過蒸發方法，形成200 nm厚度的鋁膜，形成第二電極1103，該電極功能是陰極。因此，製造本實施例的發光元件6。
應注意，在上面的蒸發過程中，均採用電阻加熱方法進行蒸發。
表11顯示按照上面所述形成的發光元件6的元件結構。
在包含氮氣氛的手套箱中將發光元件6密封以防止接觸空氣。然後測量發光元件6的工作特徵。注意測量在室溫下進行(氣氛保持在25℃)。
圖51顯示發光元件6的亮度-電流密度特性。在圖51中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示電流效率(cd/A)。圖52顯示電壓與亮度特性。在圖52中，橫軸表示施加的電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2 )。圖53顯示亮度與外量子效率的特性。在圖53中，橫軸表示亮度(cd/m2 )，縱軸表示外量子效率(%)。圖54顯示在1 mA電流下的發射光譜。在圖54中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。此外，表12顯示各發光元件在約1200 cd/m2 亮度下的電壓(V)，電流密度(mA/cm2 )，CIE色座標(x,y)，電流效率(cd/A)和外量子效率(%)。
由圖45和表12的CIE色度座標可知，形成顯示藍光發射的發光元件6。圖51,圖52,圖53和表12揭示發光元件6具有優良的色度，高電流效率和高外量子效率。
如上所述，使用在實施例9中製備的2mDBFPPA作為發光層的主體材料，因此該發光元件能達到優良色度和高發射效率。
(參考例1)
下面，詳細描述合成在實施例3和4中使用的4-苯基-4' -[4-(9-苯基茀-9-基)苯基]三苯基胺(縮寫：BPAFLBi)的方法。BPAFLBi的結構如下所示。
[步驟1: 9-(4' -溴-4-聯苯基)-9-苯基茀的合成方法]
在一個500毫升三頸燒瓶中加入5.1克(22毫莫耳) 2-溴聯苯。用氮氣置換燒瓶中的空氣。然後，向混合物中加入200毫升四氫呋喃(縮寫：THF)，將混合物冷卻至-78℃。然後，在該混合物溶液中滴加14毫升(22毫莫耳)正丁基鋰的己烷溶液，並攪拌該混合物2.5小時。之後，在混合物中加入6.7克(20毫莫耳)9-(4' -溴聯苯基)-9-苯基茀，於-78℃攪拌混合物2小時，然後於室溫攪拌85小時。
反應後，在該反應溶液中加入1N的鹽酸，直到使該混合溶液為酸性，攪拌該混合物4小時。用水洗滌該混合物。之後，在混合物中加入硫酸鎂以除去水分。對該懸浮液過濾，將濾液濃縮。產生的物質通過矽膠柱層析進行純化(沖洗溶劑是己烷)。將所獲組分濃縮，然後在其中加入甲醇。用超聲波照射該物質，然後再結晶，獲得白色粉狀物，是欲製得的物質。
在一個200毫升回收燒瓶中加入該白色粉狀物、50毫升冰乙酸和1.0毫升鹽酸。加熱該混合物，並在氮氣氛中於135℃攪拌2.5小時使之反應。
反應之後，將該反應混合溶液過濾。將產生的濾液溶解於100毫升甲苯中，按照以下順序用水、氫氧化鈉水溶液和水洗滌該混合物。之後，在混合物中加入硫酸鎂以除去水分。對該懸浮液過濾，將產生的濾液濃縮。在產生的物質中加入丙酮和甲醇。利用超聲波輻照該混合物，然後再結晶獲得6.3克白色粉狀物，產率為67%，是欲製得的物質。在下面(J-1)中示出該反應方案。
[步驟2: 4-苯基-4' -[4-(9-苯基茀-9-基)苯基]三苯基胺(縮寫：BPAFLBi)的合成方法]
在一個100毫升三頸燒瓶中加入3.8克(8.0毫莫耳)9-(4' -溴-4-聯苯基)-9-苯基茀、2.0克(8.0毫莫耳)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫莫耳)三級丁醇鈉、和23毫克(0.04毫摩)二(二亞苄基丙酮)鈀(0)。用氮氣置換燒瓶中的空氣。然後在該混合物中加入20毫升脫水二甲苯。在減壓下攪拌同時對混合物脫氣之後，在該混合物中加入0.2毫升(0.1毫莫耳)三(三級丁基)膦(10重量%己烷溶液)。在氮氣氛中於110℃加熱並攪拌該混合物2小時使之反應。
反應之後，在反應混合物溶液中加入200毫升甲苯，產生的懸浮液通過Florisil(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號540-00135)和Celite(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號531-16855)進行過濾。將產生的濾液濃縮。產生的物質通過矽膠柱層析進行純化(沖洗溶劑是比值為1:4的甲苯與己烷)。將所獲的濾液濃縮，在該混合物中加入丙酮和甲醇。利用超聲波輻照該混合物，然後再結晶獲得4.4克白色粉狀物，產率為86%，是欲製得的物質。上述合成方法的反應方案示於以下(J-2)。
產生的物質，9-(4' -溴-4-聯苯基)-9-苯基和4-苯基-二苯基胺的Rf值分別為0.51,0.56和0.28，這些測量值是通過矽膠薄層層析(TLC)測得的(層析溶劑是比值為1:10的乙酸乙酯與己烷)。
將上面步驟2獲得的化合物進行核磁共振(NMR)測定。測量資料如下所示。測量結果表明所獲化合物是BPAFLBi，是茀的衍生物。
1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ(ppm)=7.04(t,J=6.6,1H),7.12-7.49(m,30H),7.55-7.58(m,2H),7.77(d,J=7.8,2H)。
(參考例2)
下面，詳細描述合成在實施例5和6中使用的4-苯基-4' -(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(縮寫：BPAFLP)的方法。BPAFLP的結構如下所示。
[步驟1: 9-(4-溴苯基)-9-苯基茀的合成方法]
在一個100毫升三頸燒瓶中，在減壓條件下加熱1.2克(50毫莫耳)鎂並攪拌30分鐘使其活化。將燒瓶冷卻至室溫後，使其減壓，在氮氣氛下，加入幾滴二溴甲烷，確定形成泡沫體並產生熱量。將12克(50毫莫耳)溶解於10毫升二乙醚中的2-溴聯苯滴加到該混合物中，在回流條件下攪拌和加熱混合物2.5小時。因此，製備格氏(Grignard)試劑。
在一個500毫升三頸燒瓶中放入10克(40毫莫耳)4-溴苯甲酮和100毫升二乙醚。將按照上述製備的格氏試劑緩慢滴加到該混合物中，在回流條件下加熱和攪拌9小時。
反應之後，將混合物過濾獲得殘餘物。將該殘餘物溶解於150毫升乙酸乙酯中，在該混合物中加入1N-鹽酸，攪拌2小時直到成為酸性。該液體的有機層用水洗滌。然後，在其中加入硫酸鎂，以除去水分。將該懸浮液過濾，將產生的濾液濃縮獲得糖果狀的物質。
在一個500毫升回收燒瓶中加入該糖果狀物質、50毫升冰乙酸和1.0毫升鹽酸。在氮氣氛中於130℃加熱和攪拌該混合物1.5小時使之反應。
反應之後，將反應混合物過濾獲得殘餘物。按照以下順序用水、氫氧化鈉水溶液、水和甲醇洗滌該殘餘物。然後，將該混合物乾燥，獲得11克白色粉狀物，產率為69%，是欲製得的物質。上述合成方法的反應方案示於以下(J-3)。
[步驟2: 4-苯基-4' -(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(縮寫：BPAFLP)的合成方法]
在一個100毫升三頸燒瓶中加入3.2克(8.0毫莫耳)9-(4-溴苯基)-9-苯基茀、2.0克(8.0毫莫耳)4-苯基-二苯基胺、1.0克(10毫莫耳)三級丁醇鈉和23毫克(0.04毫莫耳)(二亞苄基丙酮)鈀(0)。用氮氣置換燒瓶中的空氣。然後在該混合物中加入20毫升脫水二甲苯。在減壓下攪拌同時對混合物脫氣之後，在該混合物中加入0.2毫升(0.1毫莫耳)三(三級丁基)膦(10重量%己烷溶液)。在氮氣氛中於110℃加熱並攪拌該混合物2小時使之反應。
反應之後，在反應混合物溶液中加入200毫升甲苯，產生的懸浮液通過Florisil(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號540-00135)和Celite(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號531-16855)進行過濾。將濾液濃縮，產生的物質通過矽膠柱層析進行純化(沖洗溶劑是比值為1:4的甲苯與己烷)。將所獲的濾液濃縮，在該混合物中加入丙酮和甲醇。利用超聲波照射該混合物，然後再結晶獲得4.1克白色粉狀物，產率為92%，是欲製得的物質。上述合成方法的反應方案示於以下(J-4)。
產生的物質，9-(4-溴-苯基)-9-苯基茀和4-苯基-二苯基胺的Rf值分別為0.51,0.41和0.27，這些測量值是通過矽膠薄層層析(TLC)測得的(層析溶劑是比值為1:10的乙酸乙酯與己烷)。
將上面步驟2獲得的化合物進行核磁共振(NMR)測定。測量資料如下所示。測量結果表明所獲化合物是BPAFLP，是茀的衍生物。
1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ(ppm)=6.63-7.02(m,3H),7.06-7.11(m,6H),7.19-7.45(m,18H),7.53-7.55(m,2H),7.75(d,J=6.9,2H)。
(參考例3)
在本實施例中，製備在實施例8和10中使用的N,N' -二[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-N,N' -二苯基-芘-1,6-二胺(縮寫：1,6FLPAPrn)。
[步驟1: 4-(9-苯基-9H-茀-9-基)二苯基胺(縮寫：FLPA)的合成方法]
在一個200毫升的三頸燒瓶中加入5.8克(14.6毫莫耳)9-(4-溴苯基)-9-苯基茀、1.7毫升(18.6毫莫耳)苯胺和4.2克(44.0毫莫耳)三級丁醇鈉。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入147.0毫升甲苯和0.4毫升10重量%三(三級丁基)膦的己烷溶液。該混合物的溫度設定為60℃，在該混合物中加入66.1毫克(0.1毫莫耳)二(二亞苄基丙酮)鈀(0)，然後攪拌3.5小時。攪拌之後，通過Florisil(由瓦克純化學工業有限公司)生產、Celite(由瓦克純化學工業有限公司生產，目錄編號531-16855)和氧化鋁對該混合物進行抽濾。將濾液濃縮，產生的物質通過矽膠柱層析進行純化(沖洗溶劑是比值為2:1的己烷與甲苯)。將獲得的餾分濃縮，獲得6.0克白色固體，產率為99%，是欲製得的物質。在(E1-2)中示出步驟1的合成方案。
[步驟2: 4-(10-苯基-9-蒽基)-4' -(9-苯基-9H-茀-9-基)三苯基胺(縮寫：FLPAPA)的合成方法]
在一個50毫升的三頸燒瓶中加入0.4克(1.2毫莫耳)1,6-二溴芘、1.0克(2.4毫莫耳)4-(9-苯基-9H-茀-9-基)二苯基胺(縮寫：FLPA)和0.3克(3.6毫莫耳)三級丁醇鈉。用氮氣置換燒瓶中的空氣。向該混合物中加入11.5毫升甲苯和0.2毫升10重量%三(三級丁基)膦的己烷溶液。該混合物的溫度設定為70℃，在該混合物中加入31.1毫克(0.05毫莫耳)二(二亞苄基丙酮)鈀(0)，然後攪拌4.0小時。攪拌之後，通過Florisil,Celite和氧化鋁對混合物進行抽濾。將產生的濾液濃縮獲得一固體，將該固體通過矽膠柱層析進行純化(層析溶劑是氯仿)。將獲得的餾分濃縮獲得黃色固體。所獲固體用甲苯和己烷的混合溶劑進行洗滌，然後，對混合物進行抽濾，獲得黃色固體。所獲黃色固體用氯仿和己烷的混合溶劑進行洗滌，因此獲得0.8克淡黃色固體，產率為68%，是欲製得的物質。
通過多級昇華(train sublimation)方法，對0.8克獲得的黃色固體進行純化。在2.7 Pa壓力和5毫升/分鐘氮氣流速條件下，於360℃進行昇華純化。純化之後，獲得0.4克欲製得的物質，產率為56%。上述步驟的反應方案示於以下(E2)。
核磁共振(NMR)方法和質譜鑒定該化合物為N,N' -二[4-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-N,N' -二苯基-芘-1,6-二胺(縮寫：1,6FLPAPrn)，是欲製得的物質。
所獲化合物的1 H NMR數據：1 H NMR(CDCl3 ,300 MHz):δ=6.88-6.91(m,6H),7.00-7.03(m,8H),7.13-7.40(m,26H),7.73-7.80(m,6H),7.87(d,J=9.0 Hz,2H),8.06-8.09(m,4H)。
此申請基於2009年11月13日向日本專利局提交的日本專利申請序列號2009-260240，其整個內容通過引用結合於此。
100．．．基板
101．．．第一電極
102．．．EL層
103．．．第二電極
111．．．電洞注入層
112．．．電洞傳輸層
113．．．發光層
114．．．電子傳輸層
115．．．電子注入層
301．．．第一電極
303．．．第二電極
311．．．第一發光單元
312．．．第二發光單元
313．．．電荷產生層
401．．．驅動電路部分(源側驅動電路)
402．．．畫素部分
403．．．驅動電路部分(閘側驅動電路)
404．．．密封基板
405．．．密封劑
407．．．空間
408．．．引線
409．．．FPC(撓性印刷電路)
410．．．元件基板
411．．．開關TFT
412．．．電流控制TFT
413．．．第一電極
414．．．絕緣體
416．．．發光層
417．．．第二電極
418．．．發光元件
423．．．n-溝道TFT
424．．．p-溝道TFT
501．．．基板
502．．．第一電極
503．．．第二電極
504．．．EL層
505．．．絕緣層
506．．．分隔層
611．．．外殼
612．．．支承基座
613．．．顯示部分
614．．．揚聲器部分
615．．．視頻輸入終端
621．．．主體
622．．．外殼
623．．．顯示部分
624．．．鍵盤
625．．．外部連接埠
626．．．指向裝置
631．．．主體
632．．．外殼
633．．．顯示部分
634．．．聲音輸入部分
635．．．聲音輸出部分
636．．．操作鍵
637．．．外部連接埠
638．．．天線
641．．．主體
642．．．顯示部分
643．．．外殼
644．．．外部連接埠
645．．．遠端控制訊號接收部分
646．．．圖像接收部分
647．．．電池
648．．．聲音輸入部分
649．．．操作鍵
650．．．目鏡部分
701．．．外殼
702．．．液晶層
703．．．背光
704．．．外殼
705．．．驅動器IC
706．．．端子
801．．．外殼
802．．．光源
901．．．照明裝置
902．．．電視機
1100．．．基板
1101．．．第一電極
1103．．．第二電極
1111．．．電洞注入層
1112．．．電洞傳輸層
1113．．．發光層
113a．．．第一發光層
113b．．．第二發光層
1114．．．電子傳輸層
1115．．．電子注入層
圖1A和1B各自顯示本發明一個實施方式的發光元件。
圖2A和2B各自顯示本發明一個實施方式的發光元件。
圖3A和3B各自顯示本發明一個實施方式的發光裝置。
圖4A和4B各自顯示本發明一個實施方式的發光裝置。
圖5A至5D各自顯示本發明一個實施方式的電子裝置。
圖6顯示按照本發明的一個實施方式的照明裝置。
圖7顯示按照本發明的一個實施方式的照明裝置。
圖8顯示按照本發明的一個實施方式的照明裝置。
圖9A和9B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的1 H NMR譜圖。
圖10A和10B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的甲苯溶液的吸收光譜和發射光譜。
圖11A和11B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃薄膜的吸收光譜和發射光譜。
圖12A和12B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的CV測量結果。
圖13A和13B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩的1 H NMR譜圖。
圖14A和14B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩的甲苯溶液的吸收光譜和發射光譜。
圖15A和15B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩薄膜的吸收光譜和發射光譜。
圖16A和16B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並噻吩的CV測量結果。
圖17顯示發光元件1和參考發光元件1的亮度與電流效率的特性圖。
圖18顯示發光元件1和參考發光元件1的電壓與亮度的特性圖。
圖19顯示發光元件1和參考發光元件1的亮度與外量子效率的特性圖。
圖20顯示發光元件1和參考發光元件1的發射光譜。
圖21顯示發光元件1和參考發光元件1的可靠性測試的結果。
圖22顯示發光元件2和參考發光元件2的亮度與電流效率的特性圖。
圖23顯示發光元件2和參考發光元件2的電壓與亮度的特性圖。
圖24顯示發光元件2和參考發光元件2的亮度與外量子效率的特性圖。
圖25顯示發光元件2和參考發光元件2的發射光譜。
圖26顯示發光元件2和參考發光元件2的可靠性測試的結果。
圖27顯示發光元件3的亮度與電流效率的特性圖。
圖28顯示發光元件3的電壓與亮度的特性圖。
圖29顯示發光元件3的亮度與外量子效率的特性圖。
圖30顯示發光元件3的發射光譜。
圖31顯示發光元件3的可靠性測試結果。
圖32顯示發光元件4的亮度與電流效率的特性圖。
圖33顯示發光元件4的電壓與亮度的特性圖。
圖34顯示發光元件4的亮度與外量子效率的特性圖。
圖35顯示發光元件4的發射光譜。
圖36顯示發光元件4的可靠性測試結果。
圖37A和37B各自顯示示例的發光元件。
圖38A和38B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃的1 H NMR譜圖。
圖39A和39B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃的甲苯溶液的吸收光譜和發射光譜。
圖40A和40B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃薄膜的吸收光譜和發射光譜。
圖41A和41B顯示4-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]-2,8-二苯基二苯並呋喃的CV測量結果。
圖42顯示發光元件5的亮度與電流效率的特性圖。
圖43顯示發光元件5的電壓與亮度的特性圖。
圖44顯示發光元件5的亮度與外量子效率的特性圖。
圖45顯示發光元件5的發射光譜。
圖46顯示發光元件5的可靠性測試結果。
圖47A和47B顯示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的1 H NMR譜圖。
圖48A和48B顯示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的甲苯溶液的吸收光譜和發射光譜。
圖49A和49B顯示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃薄膜的吸收光譜和發射光譜。
圖50A和50B顯示2-[3-(9,10-二苯基-2-蒽基)苯基]二苯並呋喃的CV測量結果。
圖51顯示發光元件6的亮度與電流效率的特性圖。
圖52顯示發光元件6的電壓與亮度的特性圖。
圖53顯示發光元件6的亮度與外量子效率的特性圖。
圖54顯示發光元件6的發射光譜。
100．．．基板
101．．．第一電極
102．．．EL層
103．．．第二電極
111．．．電洞注入層
112．．．電洞傳輸層
113．．．發光層
114．．．電子傳輸層
115．．．電子注入層

Claims (6)

  1. 一種具有通式(G1)表示的結構的化合物， 其中：Ar1 和Ar2 分別獨立地表示有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基，R1 至R11 分別獨立地表示氫、有1-4個碳原子的烷基、或有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基，A表示由通式(S1)或(S2)代表的取代基，X表示氧或硫，並且，R12 至R18 分別獨立地表示氫、有1-4個碳原 子的烷基、或有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
  2. 一種具有通式(G2-1)表示的結構的化合物， 其中：Ar1 和Ar2 分別獨立地表示有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基，X表示氧或硫，和R1 至R18 分別獨立地表示氫、有1-4個碳原子的烷基、或有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
  3. 一種具有通式(G3)表示的結構的化合物， 其中：Ar1 和Ar2 分別獨立地表示有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基，X表示氧或硫，和R1 至R7 和R12 至R18 分別獨立地表示氫、有1-4個 碳原子的烷基、或有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基。
  4. 一種具有通式(G4)表示的結構的化合物， 其中：Ar1 和Ar2 分別獨立地表示有6-13個碳原子的經取代或未經取代的芳基，X表示氧或硫。
  5. 一種由結構式(100)表示的化合物，
  6. 一種結構式(300)表示的化合物，
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