TWI591066B - 雜環化合物，發光元件，發光裝置，電子裝置及照明裝置 - Google Patents

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

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Description

雜環化合物，發光元件，發光裝置，電子裝置及照明裝置
本發明係關於一種雜環化合物、發光元件、發光裝置、電子裝置及照明裝置。
近年來，對利用電致發光性(EL：Electroluminescence)的發光元件已廣泛進行研究和開發。在這種發光元件的基本結構中，將包含發光物質的層插入一對電極之間。藉由對該元件施加電壓，可以得到來自該發光物質的發光。
由於這種發光元件是自發光型，所以被認為相較於液晶顯示器具有如下優點，即其像素的可見度高且不需要背光等等，因此適合用作平板顯示元件。另外，該發光元件可被製造為薄且輕量的，這也是極大的優點。而且，非常高速的回應也是這種元件的特徵之一。
另外，由於這些發光元件可以形成為膜狀，所以能提供平面發光。因此，可容易地形成大面積元件。利用點光源例如白熾燈和LED或線光源例如螢光燈難以得到這種 特徵。因此，在作為可應用於照明裝置等的面光源方面，發光元件也具有很大的潛力。
根據發光物質是有機化合物還是無機化合物，可對這種利用EL的發光元件進行大致的分類。在其中於一對電極之間設置包含用作發光物質之有機化合物的層的有機EL元件的情況中，藉由對該發光元件施加電壓，而使電子從陰極和電洞從陽極注入到該包含具發光性之有機化合物的層，因此電流流過。當這些載子(電子及電洞)再結合而有機化合物從其中電子及電洞都產生在該發光性有機分子中的激發態回到基態時便發光。
在改善這種發光元件的元件特性方面，存在有取決於物質的許多問題，而為了解決這些問題，已進行元件結構的改進、物質的開發等等。
利用有機EL的發光元件具有多個層，通常在發光層與電極之間設置載子傳輸層。其中一個理由在於載子傳輸層可防止激發能從發光層中轉移到電極的能量轉移及猝滅的發生。另外，作為與發光層相鄰的載子傳輸層，較佳為使用激發能高於發光層的材料(激子阻擋材料(exciton-blocking material))，以使激發能不會從發光層轉移出來。換言之，具有介於最高佔用分子軌域能階(HOMO能階)與最低未佔用分子軌域能階(LUMO能階)之間的寬能帶隙(Bg)的材料被認為是較佳的。
在利用有機EL的發光元件中，設置在發光層與電極之間的載子傳輸層可包括多個層。一個可能的理由是為了 調節相鄰層之間的載子注入勢壘。可以認為：在較高注入勢壘之下可抑制載子的通過，由此導致在發光層中更有效率的再結合。
在發射磷光的元件的情況中，除非與發光物質接觸之材料的三重態激發能的能階(T1能階)充分高於該發光物質的T1能階，否則會失去發光物質的激發能。因此，作為磷光發光元件中的發光層的主體材料或作為與發光層相鄰的載子傳輸層的材料，係使用其T1能階高於磷光發光材料的T1能階的材料。
但是，許多具有寬能帶隙或高T1能階的一般材料係具有低分子量以不使共軛擴大。由於其分子量低，這些材料有很多問題，諸如熱物理性質明顯不佳(玻璃轉變溫度(Tg)低、很容易進行結晶化)以及膜品質不良。因此，需要在具有寬能隙和高T1能階的同時能克服這些問題的材料。
例如，參考文獻1揭示可作為用於發光元件之電洞傳輸層材料的4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB)。
[參考文獻1]Chem.Mater.1998，10，p.2235-2250
本發明之概要說明
然而，NBP在可見光區具有吸收。因此，當將NBP用於發光元件時，發生如下問題，即NBP吸收部分從發 光層發出的可見光，而減低光提取效率。另外，由於NBP的能帶隙不夠寬且其LUMO能階低，所以電子可能穿過發光層到相鄰的NPB層。而且，在某些情況中，載子平衡無法最適化而發生效率的降低和顏色的變化。另外，激發能可能從發光層轉移到相鄰的NPB層，這會導致猝滅。
由此，本發明的一個具體實例的目的之一是提供一種具有電洞傳輸性及寬能帶隙的物質。
本發明的一個具體實例的另一目的是藉由將該物質應用於發光元件，而提供一種發光效率高的發光元件。本發明的一個具體實例的目的之一是提供一種包括該發光元件的發光裝置、包括該發光裝置的電子裝置、以及包括該發光裝置的照明裝置。
本發明的一個具體實例是由通式(G1)表示的雜環化合物。
在該通式中，α1及α2分別表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基；n及k分別表示0或1；Q1及Q2分別表示硫或氧；且R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
在上述雜環化合物中，R1至R22較佳為分別表示結構式(R-1)至(R-14)中的任一者。
在上述雜環化合物中，較佳為α1及α2的取代基分別為碳數為1至12的烷基或碳數為6至14的芳基。特佳為該等取代基為結構式(R-2)至(R-14)中的任一者。
在上述雜環化合物中，較佳為α1及α2分別表示結構式(α-1)至(α-11)中的任一者。
本發明的另一具體實例是一種包含上述雜環化合物的發光元件。藉由將上述雜環化合物用於發光元件，可以實 現高發光效率。
本發明的另一具體實例是一種發光元件，其具有陽極、陰極、在該陽極和陰極之間的發光層、以及在該陽極和該發光層之間包含有上述雜環化合物的層。
在上述發光元件中，該包含有上述雜環化合物的層可與陽極接觸，或者該包含有上述雜環化合物的層可與發光層接觸。
尤其是，在該包含有上述雜環化合物的層係與陽極接觸的情況中，該包含有上述雜環化合物的層較佳為還包含金屬氧化物，尤其是氧化鉬。
本發明的另一具體實例是一種發光元件，其具有陽極、陰極、以及在該陽極和陰極之間的發光層，其中該發光層包含上述雜環化合物。
本發明的另一具體實例是一種包括上述發光元件的發光裝置。本發明的另一具體實例是一種包括上述發光裝置的電子裝置。本發明的另一具體實例是一種包括上述發光裝置的照明裝置。
應注意的是，本說明書中的發光裝置包括影像顯示裝置以及光源。另外，如下模組也全都包括在該發光裝置中：其中面板連接有連接器如撓性印刷電路(FPC)、捲帶式自動接合(TAB)帶、或捲帶式封裝(TCP)的模組；其中在TAB帶及TCP的終端設置有印刷配線板的模組；以及其中藉由玻璃覆晶接合(COG)法將積體電路(IC)直接安裝在發光裝置上的模組。
根據本發明的一個具體實例，可以提供一種具有電洞傳輸性及寬能帶隙的物質。
根據本發明的一個具體實例，可以提供一種發光效率高的發光元件。或者，可以提供一種壽命長的發光元件。根據本發明的一個具體實例，可以提供一種包括該發光元件的發光裝置、一中包括該發光裝置的電子裝置、以及一種包括該發光裝置的照明裝置。
本發明之詳細說明
現將參照圖式詳細說明具體實例及實施例。應注意的是，本發明並不侷限於以下所示的說明，在所屬技術領域中具有通常知識者可以很容易理解的是本發明的模式及詳細內容在不偏離其宗旨及其範圍的情況下可以修正為各種各樣的形式。因此，本發明不應該被解釋為受限於以下具體實例及實施例的記載內容。應注意的是，在不同的圖式之間共同使用同一參考代號來表示同一部分或具有類似功能的部分，而省略其重複說明。
具體實例1
在本具體實例中，對本發明的一個具體實例的雜環化合物進行說明。
本發明的一個具體實例是由通式(G1)表示的雜環化合物。
在該通式(G1)中，α1及α2分別表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基；n及k分別表示0或1；Q1及Q2分別表示硫或氧；且R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
在該通式(G1)中，雜環基(包含Q1或Q2的基)係鍵結至聯苯骨架的2-位和2’-位。因此，獲得其中雜環基相對於聯苯骨架成扭曲狀態的立體結構。因此，鍵結於聯苯骨架的2-位的雜環基的共軛難以擴大到鍵結於2’-位的雜環基。從而，由通式(G1)表示的雜環化合物可具有寬能帶隙以及高分子量，這是較佳的(在雜環基鍵結於聯苯骨架的4-位和4’-位或3-位和3’-位的情況中，與鍵結於2-位和2’-位的情況相比，共軛擴大較遠)。
在上述雜環化合物中，較佳為R1至R22分別表示結構式(R-1)至(R-14)中的任一者。
R1至R22的實例分別為甲基、乙基、丙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十三烷基、苯基、聯苯基、萘基、菲基等。其中，以烷基、苯基、或聯苯基較佳，因為可以獲得寬能帶隙而且可以獲得高T1能階或高S1能階。此外，萘基或菲基因為具有稠合環而能傳輸更多載子，所以是較佳的。
較佳為在通式(G1)中的R1至R22的任一個位置具有取代基，因為可以得到由於空間位阻而難以結晶化的材料。較佳的是該取代基為上述結構式(R-2)至(R-6)所示的烷基，因為可以獲得在有機溶劑中的高溶解度而且可較容易進行純化及溶液的製備。較佳為該取代基為烷基、或上述結構式(R-8)及(R-11)至(R-13)所示的苯基或聯苯基，因為可以獲得寬能帶隙。較佳的是該取代基為上述結構式(R-8)至(R-14)所示的芳基，因為可改善載子 傳輸性。
尤其是，在二苯並噻吩骨架或二苯並呋喃骨架的2-位或8-位(通式(G1)中的R10、R13、R17或R20的位置)上具有取代基的雜環化合物因為可容易合成，所以是較佳的。應注意的是，在雜環化合物具有取代基的情況中，合成步驟的數量可能增加，且副產物或合成成本可能增加。在這一點上，較佳為該雜環化合物不具有取代基。
在上述雜環化合物中，較佳為α1及α2分別表示經取代或未取代的伸苯基、經取代或未取代的聯苯二基、或經取代或未取代的萘二基。特佳的是伸苯基或聯苯二基，因為共軛不容易擴大，可以獲得寬能帶隙，難以觀察到可見光區中的吸收，且可獲得高T1能階或高S1能階。伸苯基或聯苯二基特別適用於發出較短波長光諸如藍色或綠色螢光的發光元件。伸苯基因為三重態激發能階(T1能階)較高，所以是較佳的。伸苯基特別適用於發出較短波長光諸如藍色或綠色磷光的發光元件。應注意的是，三重態激發能是指基態與三重激發態之間的能量差。
在上述雜環化合物中，較佳為α1及α2分別表示結構式(α-1)至(α-11)中的任一者。
在上述雜環化合物中的α1具有一或更多個取代基的情況中，較佳為該一或更多個取代基分別為碳數為1至12的烷基或碳數為6至14的芳基。特佳的是該一或更多個取代基為結構式(R-2)至(R-14)中的任一者。
在上述雜環化合物中的α2具有一或更多個取代基的情況中，較佳為該一或更多個取代基分別為碳數為1至12的烷基或碳數為6至14的芳基。特佳的是該一或更多個取代基為結構式(R-2)至(R-14)中的任一者。
α1及α2的取代基的實例分別為甲基、乙基、丙基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十三烷基、苯基、聯苯基、萘基、菲基等。其中，以烷基、苯基、或聯苯基較佳，因為可以獲得寬能帶隙。
本發明的一個具體實例的雜環化合物的具體結構式如以下結構式(100)至(115)、(120)至(135)以及 (140)至(145)所示。應注意的是，本發明並不侷限於這些結構式。
作為本發明的一個具體實例的雜環化合物的合成方法，可以應用各種反應。例如，可以使用以下所示的合成方法來合成由通式(G1)表示的本發明的一個具體實例的雜環化合物。應注意的是，本發明的一個具體實例的雜環化合物的合成方法並不侷限於以下方法。
《由通式(G1)表示的雜環化合物的合成方法》
現將說明由下示通式(G1)表示的雜環化合物的合成方法的一個例子。
在該通式(G1)中，α1及α2分別表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基；n及k分別表示0或1；Q1及Q2分別表示硫或氧；且R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
<步驟1>
如以下合成方案(A-1)所示，將雜環硼化合物(a1)與二鹵化物(a2)耦合，從而可獲得鹵化雜環化合物(a3)。
在該合成方案(A-1)中，α1表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基；n表示0或1；Q1表示硫或氧；R1至R15分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基；且X1及X2表示鹵素。X1及X2較佳為表示溴或碘，因為它們具有高反應性，更佳為表示碘。在選擇性地使B1與X1反應的情況中，較佳為使用反應性高於X2的鹵素作為X1(反應性的高低：碘>溴>氯)。B1表示硼酸或二烷氧基硼。
應注意的是，合成方案(A-1)中的偶合反應具有各種反應條件。例如可以應用在鹼存在下使用金屬催化劑的合成方法。
下面說明在合成方案(A-1)中進行鈴木．宮浦(Suzuki．Miyaura)反應的情況。作為金屬催化劑可以使用鈀催化劑，而作為該鈀催化劑可以使用鈀錯合物和其配體的混合物。作為該鈀錯合物，可以舉出醋酸鈀(II)、四(三苯基膦)鈀(0)、雙(三苯基膦)鈀(II)二氯化物等。作為配體，可以舉出三(鄰-甲苯基)膦、三苯膦、三環己基膦等。作為可以用作該鹼的物質，可以舉出有機鹼諸如第三丁醇鈉、無機鹼諸如碳酸鉀等。
該反應較佳為在溶液中進行。可以使用的溶劑為下列溶劑但並不限於這些溶劑：甲苯和水的混合溶劑；甲苯、醇諸如乙醇、和水的混合溶劑；二甲苯和水的混合溶劑；二甲苯、醇諸如乙醇、和水的混合溶劑；苯和水的混合溶劑；苯、醇諸如乙醇、和水的混合溶劑；水和醚諸如乙二醇二甲醚的混合溶劑等。但是，可以使用的催化劑、鹼和溶劑並不限於此。或者，在該方案中，可以使用芳基衍生物、芳基鋁、芳基鋯、芳基鋅、芳基錫化合物等的有機硼化合物來代替芳基硼酸。另外，該反應較佳為在氮、氬等惰性氣氛下進行。
<步驟2>
接著，如以下合成方案(A-2)所示，將鹵化雜環化合物(a3)與雜環硼化合物(a4)耦合，從而可獲得由通式(G1)表示的雜環化合物。
在合成方案(A-2)中，α1及α2分別表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基；n及k分別表示0或1；Q1及Q2分別表示硫或氧；R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基；且B2表示硼酸或二烷氧基硼。
合成方案(A-2)中的偶合反應具有各種反應條件。例如，可以應用在鹼存在下使用金屬催化劑的合成方法。可以類似於合成方案(A-1)的方式進行合成，因此其細節可參照合成方案(A-1)。
在合成方案(A-1)及(A-2)中的化合物(a1)及化合物(a4)除了B1及B2以外均相同的情況中，可藉由使化合物(a1)及化合物(a4)同時與化合物(a2)組合，而獲得由上述通式(G1)表示的雜環化合物。這種方法因為較簡單，所以是較佳的。
由此，可以合成本具體實例的雜環化合物。
上述本發明的一個具體實例的雜環化合物具有高電洞傳輸特性。該本發明的一個具體實例的雜環化合物具有低HOMO能階。該本發明的一個具體實例的雜環化合物具有高LUMO能階。該本發明的一個具體實例的雜環化合物具有寬能帶隙。該本發明的一個具體實例的雜環化合物具有高T1能階。
因此，該本發明的一個具體實例的雜環化合物可適用於發光元件，尤其適用於發光元件的電洞傳輸層。將該本發明的一個具體實例的雜環化合物和電子受體(受體)組合所形成的複合材料可用於發光元件的電洞注入層。
本具體實例可以與其他具體實例適當地組合而實施。
具體實例2
在本具體實例中，將參照圖1A和圖1B說明本發明的一個具體實例的發光元件，其包括有用於電洞傳輸層的具體實例1所述的雜環化合物。
在本具體實例的發光元件中，至少具有電洞傳輸層及發光層的EL層係插入在一對電極之間。該EL層除了電 洞傳輸層及發光層以外，還可以具有多個層。該等多個層具有下述結構：其中將含有高載子注入性物質的層與含有高載子傳輸性物質的層組合並堆疊，以使發光區域形成在遠離電極的區域，亦即，使載子在遠離電極的區域中再結合。該等多個層可包括例如電洞注入層、電子注入層、電子傳輸層等。
在圖1A所示的本具體實例的發光元件中，第一電極101和第二電極103的一對電極之間設置有具有電洞傳輸層112及發光層113的EL層102。該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中的發光元件包括：形成在基板100上的第一電極101；按照以下順序堆疊在第一電極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；以及形成在這些層之上的第二電極103。應注意的是，在本具體實例所述的發光元件中，第一電極101係用作陽極，第二電極103係用作陰極。
基板100係用作發光元件的支撐體。例如，可以使用玻璃、石英、塑膠等作為基板100。也可以使用撓性基板。撓性基板是可以彎曲的基板，例如由聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或聚醚碸製成的塑膠基板。也可以使用薄膜(由聚丙烯、聚酯、乙烯基材料、聚氟乙烯、氯乙烯等製成者)、藉由蒸鍍形成的無機薄膜等。應注意的是，可以使用除了這些之外的其他材料，只要這些材料具有作為發光 元件的支撐體的功能即可。
作為第一電極101，較佳為使用具有高功函數(具體而言，4.0eV或更高的功函數)的金屬、合金、導電化合物、它們的混合物等。具體例子包括：氧化銦-氧化錫(ITO：氧化銦錫)、含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、氧化銦-氧化鋅(IZO：氧化銦鋅)、含氧化鎢和氧化鋅的氧化銦(IWZO)等。這些導電金屬氧化物膜通常利用濺射法來形成，但是也可以應用溶膠-凝膠法等來形成。例如，IZO膜可藉由濺射方法使用在氧化銦中加入1至20低聚物氧化鋅所得之靶來形成。此外，IWZO膜可藉由濺射方法使用在氧化銦中加入0.5至5wt%氧化鎢和0.1至1wt%氧化鋅所得之靶來形成。其他例子有金、鉑、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀、金屬材料的氮化物(如氮化鈦)等。
應注意的是，當使用後文所述的藉由組合有機化合物和電子受體(受體)所形成之複合材料來形成包括於EL層102中且經形成為與該第一電極101接觸的層時，可以不考慮功函數而使用金屬、合金、及導電化合物、它們的混合物的任何各種材料來作為形成該第一電極101的材料；例如，也可以使用鉬、銀、含鋁合金(例如，Al-Si)等。
形成在第一電極101之上的EL層102至少包括電洞傳輸層112及發光層113，該電洞傳輸層112包含本發明的一個具體實例的雜環化合物。作為部分的EL層102，可以使用已知物質，且可以使用低分子化合物或高分子化合物。應注意的是，用於形成EL層102的物質可以由有 機化合物所組成或者可以部分包含無機化合物。
另外，如圖1A和圖1B所示，除了電洞傳輸層112及發光層113以外，藉由堆疊適當組合的電洞注入層111、電子傳輸層114、電子注入層115等來形成EL層102。
電洞注入層111是包含具有高電洞注入性質的物質的層。可使用之具有高電洞注入性質的物質的例子包括：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。可使用之物質的其他例子有以酞青為基礎的化合物如酞青(簡稱：H2Pc)及酞青銅(II)(簡稱：CuPc)。
可使用之物質的其他例子有本身為低分子量有機化合物的芳族胺化合物，諸如4,4’,4”-三(N,N-二苯基胺基)三苯基胺(簡稱：TDATA)、4,4’,4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基胺基]三苯基胺(簡稱：MTDATA)、4,4’-雙[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：DPAB)、4,4’-雙(N-{4-[N’-(3-甲基苯基)-N’-苯基胺基]苯基}-N-苯基胺基)聯苯(簡稱：DNTPD)、1,3,5-三[N-(4-二苯基胺基苯基)-N-苯基胺基]苯(簡稱：DPA3B)、3-[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA1)、3,6-雙[N-(9-苯基咔唑-3-基)-N-苯基胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCA2)和3-[N-(1-萘基)-N-(9-苯基咔唑-3-基)胺基]-9-苯基咔唑(簡稱：PCzPCN1)等。
可使用之物質的其他例子還有高分子化合物(例如， 低聚物、樹枝狀聚合物及聚合物)，諸如聚(N-乙烯基咔唑)(簡稱：PVK)、聚(4-乙烯基三苯基胺)(簡稱：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](簡稱：PTPDMA)和聚[N,N’-雙(4-丁基苯基)-N,N’-雙(苯基)聯苯胺](簡稱：Poly-TPD)，以及其中加入酸的高分子化合物，諸如聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)或聚苯胺/聚(苯乙烯磺酸)(PAni/PSS)。
作為電洞注入層111，可以使用藉由組合有機化合物與電子受體(受體)所形成的複合材料。這種複合材料(其中藉由電子受體在該有機化合物中產生電洞)具有高電洞注入性質和電洞傳輸性質。在這種情況中，該有機化合物較佳是在傳輸所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)。
用於該複合材料的有機化合物可為各種化合物，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、樹枝狀聚合物及聚合物)。用於該複合材料的有機化合物較佳是具有高電洞傳輸性質的有機化合物，具體而言，較佳為電洞遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。應注意的是，除了這些物質之外，可使用具有傳輸電洞比電子多之性質的任何物質。現將可用於該複合材料的有機化合物具體說明如下。
因為本發明的一個具體實例的雜環化合物是具有高電洞傳輸性質的有機化合物，所以可有利地用於該複合材 料。可用於該複合材料的有機化合物的其他例子有芳族胺化合物，諸如TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：NPB或α-NPD)、N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-二苯基-[1,1’-聯苯]-4,4’-二胺(簡稱：TPD)和4-苯基-4’-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)；和咔唑衍生物，諸如4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)、1,3,5-三[4-(N-咔唑基)苯基]苯(簡稱：TCPB)、9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、9-苯基-3-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：PCzPA)和1,4-雙[4-(N-咔唑基)苯基]-2,3,5,6-四苯基苯。
可使用之有機化合物的其他例子有諸如下述之芳烴化合物：2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、2-第三丁基-9,10-二(1-萘基)蒽、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、2-第三丁基-9,10-二(4-苯基苯基)蒽(簡稱：t-BuDBA)、9,10-雙(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、2-第三丁基蒽(簡稱：t-BuAnth)、9,10-雙(4-甲基-1-萘基)蒽(簡稱：DMNA)、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基)-2-第三丁基蒽、9,10-雙[2-(1-萘基)苯基]蒽和2,3,6,7-四甲基-9,10-二(1-萘基)蒽。
可使用之有機化合物的其他例子有諸如下述之芳烴化合物：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’-雙(2-苯基苯基)-9,9’-聯 蒽、10,10’-雙[(2,3,4,5,6-五苯基)苯基]-9,9’-聯蒽、蒽、稠四苯、紅螢烯、苝、2,5,8,11-四(第三丁基)苝、稠五苯、蔻、4,4’-雙(2,2-二苯基乙烯基)聯苯(簡稱：DPVBi)和9,10-雙[4-(2,2-二苯基乙烯基)苯基]蒽(簡稱：DPVPA)。
再者，電子受體的例子為有機化合物，諸如7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4-TCNQ)和氯醌；過渡金屬氧化物；及週期表第4-8族的金屬的氧化物等。具體的較佳例子包括氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，因為它們的電子受體性質高。其中，尤其以氧化鉬為佳，因為它在空氣中穩定、具有低吸濕性，且容易進行處理。
該複合材料可以使用上述電子受體及上述高分子化合物例如PVK、PVTPA、PTPDMA或Poly-TPD來形成，且可用於電洞注入層111。
電洞傳輸層112是包含具有高電洞傳輸性質的物質的層。本具體實例的電洞傳輸層112包含本發明的一個具體實例的雜環化合物。
發光層113是包含發光物質的層。作為發光物質，可以使用例如發射螢光的螢光化合物或發射磷光的磷光化合物。
本發明的一個具體實例的雜環化合物是發射螢光的材料，所以可以將其用作發光物質。
作為可用於發光層113的螢光化合物，可以舉出下列發光材料，例如：發射藍光的材料，諸如N,N’-雙[4-(9H- 咔唑-9-基)苯基]-N,N’-二苯基茋-4,4’-二胺(簡稱：YGA2S)、4-(9H-咔唑-9-基)-4’-(10-苯基-9-蒽基)三苯基胺(簡稱：YGAPA)及4-(10-苯基-9-蒽基)-4’-(9-苯基-9H-咔唑-3-基)三苯基胺(簡稱：PCBAPA)；發射綠光的材料，諸如N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCABPhA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺(簡稱：2DPAPA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯-2-基)-2-蒽基]-N,N’,N’-三苯基-1,4-伸苯基二胺(簡稱：2DPABPhA)、N-[9,10-雙(1,1’-聯苯-2-基)]-N-[4-(9H-咔唑-9-基)苯基]-N-苯基蒽-2-胺(簡稱：2YGABPhA)及N,N,9-三苯基蒽-9-胺(簡稱：DPhAPhA)；發射黃光的材料，諸如紅螢烯及5,12-雙(1,1’-聯苯-4-基)-6,11-二苯基稠四苯(簡稱：BPT)；以及發射紅光的材料，諸如N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)稠四苯-5,11-二胺(簡稱：p-mPhTD)及7,14-二苯基-N,N,N’,N’-四(4-甲基苯基)苊並(acenaphtho)[1,2-a](fluoranthene)-3,10-二胺(簡稱：p-mPhAFD)。
作為可用於發光層113的磷光化合物，可以舉出下列發光材料，例如：發射藍光的材料，諸如四(1-吡唑基)硼酸雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶-N,C2’]銥(III)(簡稱：FIr6)、吡啶甲酸雙[2-(4’,6’-二氟苯基)吡啶-N,C2’]銥(III)(簡稱：FIrpic)、吡啶甲酸雙{2-[3’,5’-雙(三氟甲基)苯基]吡啶-N,C2’}銥(III)(簡稱：Ir(CF3ppy)2(pic))及乙醯丙酮雙[2- (4’,6’-二氟苯基)吡啶-N,C2’]銥(III)(簡稱：FIr(acac))；發射綠光的材料，諸如三(2-苯基吡啶-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(ppy)3)、乙醯丙酮雙(2-苯基吡啶-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(ppy)2(acac))、乙醯丙酮雙(1,2-二苯基-1H-苯並咪唑)銥(III)(簡稱：Ir(pbi)2(acac))、乙醯丙酮雙(苯並[h]喹啉)銥(III)(簡稱：Ir(bzq)2(acac))及三(苯並[h]喹啉)銥(III)(簡稱：Ir(bzq)3)；發射黃光的材料，諸如乙醯丙酮雙(2,4-二苯基-1,3-唑-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(dpo)2(acac))、乙醯丙酮雙[2-(4’-(全氟苯基苯基)吡啶]銥(III)(簡稱：Ir(p-PF-ph)2(acac))、乙醯丙酮雙(2-苯基苯並噻唑-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(bt)2(acac))、(乙醯丙酮)雙[2,3-雙(4-氟苯基)-5-甲基吡]銥(III)(簡稱：Ir(Fdppr-Me)2(acac))、(乙醯丙酮)雙{2-(4-甲氧基苯基)-3,5-二甲基吡}銥(III)(簡稱：Ir(dmmoppr)2(acac))；發射橙色光的材料，諸如三(2-苯基喹啉-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(pq)3)、乙醯丙酮雙(2-苯基喹啉-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(pq)2(acac))、(乙醯丙酮)雙(3,5-二甲基-2-苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-Me)2(acac))及(乙醯丙酮)雙(5-異丙基-3-甲基-2-苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(mppr-iPr)2(acac))；以及發射紅光的材料，例如有機金屬錯合物，諸如乙醯丙酮雙[2-(2’-苯並[4,5-α]噻吩基)吡啶-N,C3’)銥(III)(簡稱：Ir(btp)2(acac))、乙醯丙酮雙(1-苯基異喹啉-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(piq)2(acac)、(乙醯丙酮)雙 [2,3-雙(4-氟苯基)喹啉]銥(III)(簡稱：Ir(Fdpq)2(acac))、(乙醯丙酮)雙[2,3,5-三苯基吡]銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2(acac))、(二(三甲基乙醯基)甲烷)雙(2,3,5-三苯基吡)銥(III)(簡稱：Ir(tppr)2(dpm))和(2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21H,23H-卟啉)鉑(II)(簡稱：PtOEP)。可以使用任何下列的稀土金屬錯合物作為磷光化合物：三(乙醯丙酮)(單啡啉)鋱(III)(簡稱：Tb(acac)3(Phen))、三(1,3-二苯基-1,3-丙二酸(propanedionato))(單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(DBM)3(Phen))和三[1-(2-噻吩甲醯基)-3,3,3-三氟乙酸](單啡啉)銪(III)(簡稱：Eu(TTA)3(Phen))，在此類稀土金屬錯合物中，發光係來自於稀土金屬離子(在不同多重性(multiplicity)之間的電子躍遷)。
作為發光物質，還可以使用高分子化合物。具體而言，可以舉出下列的發光材料，例如：發射藍光的材料，諸如聚(9,9-二辛基茀-2,7-二基)(簡稱：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)](簡稱：PF-DMOP)及聚{(9,9-二辛基茀-2,7-二基)-共聚-[N,N’-二-(對-丁基苯基)-1,4-二胺苯]}(簡稱：TAB-PFH)；發射綠光的材料，諸如聚(對伸苯基伸乙烯基)(簡稱：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)](簡稱：PFBT)及聚[(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)]；以及發射橙至紅光的材料，諸如聚[2-甲氧基-5-(2’-乙基己氧基)-1,4-伸苯基伸乙烯基](簡稱： MEH-PPV)、聚(3-丁基噻吩-2,5-二基)(簡稱：R4-PAT)、聚{[9,9-二己基-2,7-雙(1-氰基伸乙烯基)伸茀基]-交替共聚-[2,5-雙(N,N’-二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}和聚{[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-雙(1-氰基伸乙烯基伸苯基)]-交替共聚-[2,5-雙(N,N’-二苯基胺基)-1,4-伸苯基]}(簡稱：CN-PPV-DPD)。
應注意的是，發光層113可具有其中將任何一種上述發光物質(客體材料)分散在另一物質(主體材料)中的結構。作為主體材料可以使用各種各樣的材料，較佳為使用其LUMO能階高於發光物質的LUMO能階且其HOMO能階低於發光物質的HOMO能階的物質。
本發明的一個具體實例的雜環化合物是具有高LUMO能階和低HOMO能階的物質，因此可有利地用作主體材料。
在發光物質是磷光化合物的情況中，其主體材料較佳為其T1能階高於該發光物質的T1能階的物質。本發明的一個具體實例的雜環化合物是具有高T1能階的物質，因此可有利地用作磷光發光物質的主體材料。
在發光物質是螢光化合物的情況中，其主體材料較佳為其單重態激發能的能階(S1能階)高於該發光物質的S1能階的物質。本發明的一個具體實例的雜環化合物是具有高S1能階的物質，因此可有利地用作螢光發光物質的主體材料。
可使用之主體材料的其他具體例子有下列材料：金屬 錯合物，諸如三(8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(III)(簡稱：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]喹啉)鈹(II)(簡稱：BeBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(III)(簡稱：BAlq)、雙(8-羥基喹啉)鋅(II)(簡稱：Znq)、雙[2-(2-苯並唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnPBO)、以及雙[2-(2-苯並噻唑基)苯酚]鋅(II)(簡稱：ZnBTZ)；雜環化合物，諸如2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、2,2’,2”-(1,3,5-苯三基)三(1-苯基-1H-苯並咪唑)(簡稱：TPBI)、深啡啉(簡稱：BPhen)、以及浴銅靈(簡稱：BCP)；縮合芳族化合物，諸如9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)、3,6-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：DPCzPA)、9,10-雙(3,5-二苯基苯基)蒽(簡稱：DPPA)、9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：DNA)、2-第三丁基-9,10-二(2-萘基)蒽(簡稱：t-BuDNA)、9,9’-聯蒽(簡稱：BANT)、9,9’-(茋-3,3’-二基)二菲(簡稱：DPNS)、9,9’-(茋-4,4’-二基)二菲(簡稱：DPNS2)、3,3’,3”-(苯-1,3,5-三基)三芘(簡稱：TPB3)、9,10-二苯基蒽(簡稱：DPAnth)、及6,12-二甲氧基-5,11-二苯基；芳族胺化合物，諸如N,N-二苯基-9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：CzA1PA)、4-(10-苯基-9-蒽基)三苯胺(簡 稱：DPhPA)、N,9-二苯基-N-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPA)、N,9-二苯基-N-{4-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]苯基}-9H-咔唑-3-胺(簡稱：PCAPBA)、N-(9,10-二苯基-2-蒽基)-N,9-二苯基-9H-咔唑-3-胺(簡稱：2PCAPA)、NPB(或α-NPD)、TPD、DFLDPBi、及BSPB；等等。
也可以使用多種主體材料。例如，為了抑制結晶化，可以另外添加抑制結晶化的物質諸如紅螢稀。此外，可以另外添加NPB或Alq等，以有效傳遞能量給客體材料。
利用將客體材料分散於主體材料中的結構，可以抑制發光層113的結晶化。另外，也可以抑制由於客體材料的高濃度而導致的濃度淬滅。
電子傳輸層114是包含具有高電子傳輸性質的物質的層。具有高電子傳輸性質的物質的例子有具有喹啉骨架或苯並喹啉骨架的金屬錯合物，諸如三(8-羥基喹啉)鋁(簡稱：Alq)、三(4-甲基-8-羥基喹啉)鋁(簡稱：Almq3)、雙(10-羥基苯並[h]-喹啉)鈹(簡稱：BeBq2)、及雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(4-苯基苯酚)鋁(簡稱：BAlq)。其他例子有具有唑基或噻唑基配體的金屬錯合物，諸如雙[2-(2-羥基苯基)苯並唑]鋅(簡稱：Zn(BOX)2)及雙[2-(2-羥基苯基)苯並噻唑]鋅(簡稱：Zn(BTZ)2)。除了金屬錯合物之外，還可以使用2-(4-聯苯基)-5-(4-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑(簡稱：PBD)、1,3-雙[5-(對-第三丁基苯基)-1,3,4-二唑-2-基]苯(簡稱：OXD-7)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5-(4-第三丁 基苯基)-1,2,4-三唑(簡稱：TAZ)、深啡啉(簡稱：BPhen)、浴銅靈(簡稱：BCP)等。在此所述的物質主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。另外，該電子傳輸層不限於單層，而可以是含有任何上述物質的兩個或多個層的堆疊。
電子注入層115是包含具有高電子注入性質的物質的層。可用於電子注入層115的物質的例子有鹼金屬、鹼土金屬及它們的化合物，諸如鋰、銫、鈣、氟化鋰、氟化銫、氟化鈣及氧化鋰；稀土金屬化合物，諸如氟化鉺；以及前述用於形成電子傳輸層114的物質。
或者，可以將藉由組合有機化合物與電子施體(施體)所形成的複合材料用於電子注入層115。這種複合材料(其中藉由電子施體在該有機化合物中產生電子)具有高電子注入性質和電子傳輸性質。在這種情況中的有機化合物較佳是在傳輸所產生的電子方面性能優異的材料，具體而言，可以使用任何前述用於電子傳輸層114的物質(諸如金屬錯合物和雜芳族化合物)。電子施體可為對該有機化合物展現電子施予性質的物質。電子施體的具體例子有鹼金屬、鹼土金屬和稀土金屬，諸如鋰、銫、鎂、鈣、鉺及鐿。較佳的是任何鹼金屬氧化物及鹼土金屬氧化物，其例子有氧化鋰、氧化鈣、氧化鋇等，且可以使用路易士鹼諸如氧化鎂或有機化合物諸如四硫富瓦烯(簡稱：TTF)。
應注意的是，上述電洞注入層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 各採用諸如蒸鍍法(如真空蒸鍍法)、噴墨法或塗覆法的方法來形成。
當第二電極103用作陰極時，較佳為將具有低功函數(具體而言，功函數為3.8eV或更低)的任何金屬、合金、導電化合物、它們的混合物等用於第二電極103。可使用之物質的具體例子有屬於週期表第1族及第2族的元素，即鹼金屬諸如鋰和銫，鹼土金屬諸如鎂、鈣和鍶，它們的合金(如Mg-Ag和Al-Li)；稀土金屬諸如銪和鐿，它們的合金；鋁；銀等等。
當包括在EL層102中且經形成為與第二電極103接觸的層是使用複合材料形成時，可以使用各種導電材料諸如鋁、銀、ITO、及含有矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫，而不需考慮功函數，該複合材料是前文所述的藉由組合有機化合物與電子施體所形成者。
應注意的是，第二電極103可以採用真空蒸鍍法或濺射法來形成。在使用銀糊料等的情況中，可以採用塗覆法、噴墨法等。
在上述的發光元件中，因為在第一電極101和第二電極103之間產生的電位差而產生電流，而在EL層102中電洞和電子再結合而發光。然後發射的光藉由第一電極101和第二電極103中的一者或兩者提取到外面。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。
另外，設置在第一電極101和第二電極103之間的層 結構並不限於上述結構。可以採用除了上述結構之外的結構，只要在遠離第一電極101和第二電極103的部分中設置有電洞和電子再結合的發光區域，以防止因為發光區域接近金屬而產生的猝滅。
換言之，對層的堆疊結構沒有特別的限制。包括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、高電洞注入性質的物質、雙極性物質(具有高電子傳輸性質和高電洞傳輸性質的物質)、電洞阻擋物質等的層可以與包含本發明一個具體實例的雜環化合物的發光層及電洞傳輸層自由組合。
本發明的一個具體實例的雜環化合物是具有低HOMO能階的物質，因此可以有利地用作電洞阻擋材料。
在圖1B所示的發光元件中，EL層102係設置在基板100上的一對電極(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1B中的發光元件包括在基板100上用作陰極的第二電極103，依序堆疊在該第二電極103上的電子注入層115、電子傳輸層114、發光層113、電洞傳輸層112和電洞注入層111，以及設置在這些層之上作為陽極的第一電極101。
應注意的是，本具體實例的發光元件包括在電洞傳輸層中的本發明一個具體實例的雜環化合物，但是本發明的發光元件並不侷限於此結構。
例如，本發明的一個具體實例的雜環化合物也可以包 含在發光元件的電洞注入層中。在此情況中，可以使用本發明的一個具體實例的雜環化合物來形成電洞傳輸層，或者可以使用另一具有高電洞傳輸性的材料來形成電洞傳輸層。另外，如上所述，可將本發明的一個具體實例的雜環化合物用作螢光發光材料或發磷光至綠光的磷光發光材料的主體材料。
本發明的一個具體實例的雜環化合物具有低HOMO能階、高LUMO能階、及寬能帶隙。因此，可以將其有利地用於與發光層相鄰的載子傳輸層(諸如電洞傳輸層、電子傳輸層、或電洞阻擋層)。由此，可以得到高效率的元件。
現將具體說明發光元件的形成方法。
在本具體實例的發光元件中，係將EL層插置於一對電極之間。該EL層至少包括電洞傳輸層及發光層，且該電洞傳輸層包含本發明的一個具體實例的雜環化合物。另外，EL層除了包括發光層和電洞傳輸層以外，還可以包括電洞注入層、電子傳輸層或電子注入層。電極(第一電極及第二電極)及EL層可以利用任何的濕式法諸如滴液排放法(噴墨法)、旋塗法或印刷法來形成，或是利用乾式法諸如真空蒸鍍法、CVD法或濺射法來形成。濕式法能夠利用簡單的裝置和藉由簡單的方法在大氣壓力下進行，如此可提供簡化製程和改善生產率的效果。相較之下，乾式法不需要將材料溶解，能夠使用在溶液中具有低溶解度的材料，因此擴大了材料的選擇範圍。
發光元件中包含的所有薄膜都可以採用濕式法形成。在此情況中，發光元件可以只用濕式法所需的設備來製造。或者，可採用下述方法：形成堆疊層至形成發光層係採用濕式法進行，而堆疊在發光層上的功能層、第一電極等係採用乾式法來形成。或者，可採用下述方法：在形成發光層之前採用乾式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係採用濕式法來形成。無需贅言的是，本具體實例並不侷限於此，可以取決於使用的材料、需要的薄膜厚度和界面狀態，而適當選擇濕式法或乾式法來形成發光元件。
在本具體實例中，係在玻璃、塑膠等製成的基板上製造發光元件。藉由在一個基板上形成多個此類發光元件，可以製造被動矩陣發光裝置。此外，可以下述方式製造發光元件：在由玻璃、塑膠等製成的基板上形成例如薄膜電晶體(TFT)，並在與該TFT電連接的電極上形成發光元件。從而可製造其中TFT控制發光元件之驅動的主動矩陣發光裝置。應注意的是，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。另外，對用於TFT的半導體的結晶性沒有特別的限制；可以使用非晶形半導體或晶質半導體。此外，在TFT基板上形成的驅動電路可以由n-通道型TFT和p-通道型TFT來形成或可由n-通道型TFT或p-通道型TFT中的任一種來形成。
以上述方式，可以使用具體實例1中所述的雜環化合 物來製造發光元件。依據本發明的一個具體實例，可以實現發光效率高的發光元件。
另外，如上述獲得的包括有本發明一個具體實例的發光元件的發光裝置(影像顯示裝置)可以實現低耗電量。
應注意的是，利用在本具體實例中所述的發光元件，可以製造被動矩陣發光裝置或其中藉由薄膜電晶體(TFT)控制發光元件之驅動的主動矩陣發光裝置。
本具體實例可以與任何其他具體實例適當組合來實施。
具體實例3
在本具體實例中，將參見圖2A和圖2B，說明具有其中堆疊了多個發光單元的結構的發光元件(下文稱為堆疊型元件)的模式。此發光元件係包含在第一電極和第二電極之間的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之間堆疊有第一發光單元311和第二發光單元312。在本具體實例中，第一電極301用作陽極，而第二電極303用作陰極。應注意的是，第一電極301和第二電極303可以類似於具體實例2中者。另外，該第一發光單元311和第二發光單元312的結構可以是相同或不同的。該第一發光單元311和第二發光單元312可以具有與具體實例2中相同的結構，或者它們中任一單元可以具有與具體實例2中不同的結構。
另外，在第一發光單元311和第二發光單元312之間設置電荷產生層313。該電荷產生層313具有下述功能：當在第一電極301和第二電極303之間施加電壓時，將電子注入其中一個發光單元，並將電洞注入另一個發光單元。在本具體實例的情況中，當施加電壓使得第一電極301的電位高於第二電極303時，該電荷產生層313將電子注入第一發光單元311，並將電洞注入第二發光單元312。
應注意的是，電荷產生層313較佳為在光提取效率方面具有透射可見光的性質。另外，電荷產生層313即使在其導電率低於第一電極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(受體)的結構，或包含高電子傳輸性質的有機化合物和電子施體(施體)的結構，或者，可為這些結構的堆疊。應注意的是，電子受體和電子施體係至少能藉由電場的輔助而提供及接受電子。
在其中將電子受體加入電洞傳輸性高的有機化合物中的結構的情況中，本發明的一個具體實例的雜環化合物可用作該電洞傳輸性高的有機化合物。其他例子有芳族胺化合物，諸如NPB、TPD、TDATA、MTDATA、及4,4’-雙[N-(螺-9,9’-聯茀-2-基)-N-苯基胺基]聯苯(簡稱：BSPB)等。在此所述的物質主要是電洞遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。應注意的是，除了上述物質之外，可使用具有 傳輸電洞比電子多之性質的任何有機化合物。
電子受體的例子有7,7,8,8-四氰基-2,3,5,6-四氟醌二甲烷(簡稱：F4-TCNQ)、氯醌、過渡金屬氧化物、及屬於週期表第4至第8族的金屬的氧化物。具體的較佳例子包括氧化釩、氧化鈮、氧化鉭、氧化鉻、氧化鉬、氧化鎢、氧化錳和氧化錸，因為它們的電子受體性質高。其中，尤其以氧化鉬為佳，因為它在空氣中穩定、具有低吸濕性，且容易進行處理。
在其中將電子施體加入電子傳輸性高的有機化合物中的結構的情況中，任何下列物質均可用作該電子傳輸性高的有機化合物，例如：具有喹啉骨架或者苯並喹啉骨架的金屬錯合物諸如Alq、Almq3、BeBq2及BAlq；具有唑基配體或噻唑基配體的金屬錯合物，諸如Zn(BOX)2及Zn(BTZ)2；等等。除了該等金屬錯合物之外的例子有PBD、OXD-7、TAZ、BPhen、BCP等。在此所述的物質主要是電子遷移率為10-6cm2/Vs或更高的物質。應注意的是，除了上述物質之外，可使用具有傳輸電子比電洞多之性質的任何有機化合物。
可使用之電子施體的例子有鹼金屬、鹼土金屬、稀土金屬、元素週期表第13族的金屬以及它們的氧化物或碳酸鹽，具體而言，較佳者為鋰、銫、鎂、鈣、鐿、銦、氧化鋰、碳酸銫等。有機化合物諸如四硫萘並萘(tetrathianaphthacene)也可用作電子施體。
藉由使用上述物質形成電荷產生層313，可以抑制堆 疊EL層時所造成的驅動電壓增大。
雖然在本具體實例中係說明具有兩個發光單元的發光元件，但本具體實例也可以應用於堆疊了三個或更多個發光單元的發光元件，如圖2B所示。如本具體實例的發光元件，藉由將經電荷產生層隔開的多個發光單元設置在一對電極之間，可實現使用壽命長的元件，且該元件可以高亮度發光同時保持低電流密度。
再者，藉由使多個發光單元發射各不相同顏色的光，從而由發光元件整體獲得所需顏色的光。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的發光顏色互補，從而發光元件整體發射白光。應注意的是，術語“互補”表示當顏色混合時得到無彩度顏色的顏色關係。亦即，藉由將發射互補色光的物質的發光混合，能夠得到白色發光。此外，同理可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光顏色是紅色，第二發光單元的發光顏色是綠色，且第三發光單元的發光顏色是藍色時，發光元件整體可發射白光。
應注意的是，本具體實例可以與任何其他具體實例適當組合來實施。
具體實例4
在本具體實例中，將參照圖3A和圖3B，說明包括本發明一個具體實例的發光元件的發光裝置。應注意的是，圖3A是該發光裝置的俯視圖，圖3B是沿圖3A的線A-B 和C-D切割所得的剖面圖。
在圖3A中，參考代號401表示驅動電路部分(源極側驅動電路)、參考代號402表示像素部分，且參考代號403表示驅動電路部分(閘極側驅動電路)，它們各由虛線示出。參考代號404表示密封基板，參考代號405表示密封材料，且由密封材料405包圍的部分是空間407。
應注意的是，導線配線408是用於傳送待輸入至源極測驅動電路401和閘極測驅動電路403的信號的配線，並接收來自作為外部輸入端子的撓性印刷電路(FPC)409的視訊信號、時鐘信號、啟動信號、重設信號等。雖然在此只例示了FPC，但是可以將該FPC與印刷配線板(PWB)連接。本說明書中的發光裝置不僅包括發光裝置本身，而且還包括連接有FPC或PWB的發光裝置。
接下來，將參見圖3B說明其剖面結構。在元件基板410上形成驅動電路部分和像素部分。在此，顯示驅動電路部分的源極側驅動電路401和像素部分402中的一個像素。
應注意的是，形成包括n-通道型TFT423和p-通道型TFT424的CMOS電路作為源極側驅動電路401。該驅動電路可以是任何使用TFT形成的各種電路，諸如CMOS電路、PMOS電路或NMOS電路。雖然在本具體實例中係說明驅動電路形成在基板上的驅動器-整合型裝置，但是本發明並不侷限於這種類型，而是也可以在該基板外形成驅動電路。
像素部分402包括多個具有開關TFT411、電流控制TFT412和與電流控制TFT412的汲極電連接的第一電極413的像素。應注意的是，絕緣體414係經形成為覆蓋第一電極413的端部。在此，係使用正型光敏性丙烯酸類樹脂薄膜形成絕緣體414。
為改善覆蓋，將絕緣體414設置為使其上端部或下端部為具有曲率的曲面。例如，當使用正型光敏性丙烯酸類樹脂作為絕緣體414的材料時，較佳為僅絕緣體414的上端部為具有曲率半徑(0.2μm至3μm)的曲面。就絕緣體414而言，也可以使用藉由光輻照而不溶於蝕刻劑中的負型或是藉由光輻照而可溶於蝕刻劑中的正型光敏性材料。
在第一電極413上形成EL層416和第二電極417。在此，較佳為使用具有高功函數的材料作為形成用作陽極之第一電極413的材料。例如，可以使用單層的ITO薄膜、包含矽的氧化銦錫薄膜、包含2至20wt%氧化鋅的氧化銦薄膜、氮化鈦薄膜、鉻膜、鎢膜、Zn膜、Pt膜等；氮化鈦薄膜和主要包含鋁的薄膜的堆疊層；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。應注意的是，當使用堆疊層結構時，配線的電阻低，可得到極佳的歐姆接觸。
另外，可採用各種方法形成EL層416，諸如使用蒸鍍遮罩的蒸鍍法、如噴墨法的滴液排放法、印刷法和旋塗法。EL層416包含具體實例1中所述的雜環化合物。另外，包含在EL層416中的其他材料可以是低分子材料、 低聚物、樹枝狀聚合物、高分子材料等。
作為形成於EL層416之上且用作陰極的第二電極417的材料，較佳為使用低功函數的材料(如Al、Mg、Li、Ca或者是它們的合金或化合物諸如Mg-Ag、Mg-In、或Al-Li)。為了使EL層416中產生的光透射通過第二電極417，較佳為將厚度較小的金屬薄膜和透明導電膜(如ITO、含2至20wt%氧化鋅的氧化銦、含矽或氧化矽的氧化銦-氧化錫、或氧化鋅)的堆疊物用於第二電極417。
此外，用密封材料405將密封基板404貼附於元件基板410以在由元件基板410、密封基板404和密封材料405圍繞的空間407中設置發光元件418。該空間407係以填料填充，可使用惰性氣體(如氮氣或氬氣)或密封材料405予以填充。
應注意的是較佳為將環氧基樹脂用作密封材料405。這種材料較佳為盡可能使水分和氧氣不能透過。作為用於密封基板404的材料，除了玻璃基板或石英基板之外，還可使用由玻璃纖維強化塑膠(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸類樹脂等所形成的塑膠基板。
如上所述，可以得到包含本發明一個具體實例的發光元件的主動矩陣發光裝置。
另外，本發明的發光元件可以用於被動矩陣發光裝置以及上述的主動矩陣發光裝置。圖4A和圖4B顯示包含本發明發光元件的被動矩陣發光裝置的透視圖和剖面圖。應注意的是，圖4A是該發光裝置的透視圖，而圖4B是 沿圖4A的X-Y線切割所得的剖面圖。
在圖4A和4B中，在基板501上，在第一電極502和第二電極503之間設置EL層504。第一電極502的端部為絕緣層505所覆蓋。此外，在該絕緣層505上設置分隔層506。該分隔層506的側壁為傾斜的，使得兩個側壁之間的距離朝向基板表面方向逐漸變窄。換言之，沿著分隔層506之短邊方向上的剖面為梯形，且底邊(與絕緣層505接觸的一側)比頂邊(不與絕緣層505接觸的一側)短。藉由以此方式設置分隔層506，可以防止發光元件因為串擾等而產生缺陷。
從而可獲得包含本發明一個具體實例的發光元件的被動矩陣發光裝置。
在本具體實例中所述的發光裝置(主動矩陣發光裝置和被動矩陣發光裝置)均係使用本發明一個具體實例的發光元件所形成，因此該等發光裝置均具有低耗電量。
應注意的是，本具體實例可以與任何其他具體實例適當組合來實施。
具體實例5
在本具體實例中，參照圖5A至圖5E以及圖6，說明各藉由使用本發明一個具體實例的發光裝置來完成的各種電子裝置以及照明裝置的例子。
應用該發光裝置的電子裝置的例子有電視裝置(也稱為TV或電視接收機)、用於電腦等的監視器、相機諸如 數位相機和數位攝影機、數位相框、行動電話(也稱為可攜式電話裝置)、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端機、音訊播放裝置、大型遊戲機諸如彈珠機等。圖5A至圖5E示出這些電子裝置以及照明裝置的具體例子。
圖5A示出電視裝置的例子。在電視裝置7100中，顯示部分7103係併入框罩7101中。該顯示部分7103能夠顯示影像，並可將發光裝置用於該顯示部分7103。另外，在此，係以支架7105支撐框罩7101。
可以藉由框罩7101所具備的操作開關或另外提供的遙控器7110進行電視裝置7100的操作。利用遙控器7110的操作鍵7109，可以控制頻道及音量，並可控制在顯示部分7103上顯示的影像。另外，在遙控器7110上可設置顯示部分7107，以供顯示從該遙控器7110輸出的資訊。
應注意的是，電視裝置7100係設置有接收機及數據機等。藉由接收機可接收一般的電視廣播。再者，當電視裝置7100透過數據機以有線或無線方式連接至通信網路時，可以進行單向(從發送者到接收者)或雙向(在發送者和接收者之間或在接收者之間等)的資訊通信。
圖5B顯示一電腦，其包括主體7201、框罩7202、顯示部分7203、鍵盤7204、外接埠7205、指向裝置7206等。該電腦是藉由將發光裝置用於其顯示部分7203來製造的。
圖5C顯示一可攜式遊戲機，其包括藉由聯結部分 7303連接的兩個框罩，即框罩7301和框罩7302，使得該可攜式遊戲機可以打開及閉合。框罩7301組裝有顯示部分7304，而框罩7302組裝有顯示部分7305。另外，該圖5C所示的可攜式遊戲機還具備揚聲器部分7306、記錄媒體插入部分7307、LED燈7308、輸入裝置(操作鍵7309、連接端子7310、感測器7311(具有測定下列者之功能的感測器：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉動頻率、距離、光、液體、磁力、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、斜率、振動、氣味或紅外線)、及傳聲器7312)等。無需贅言的是，可攜式遊戲機的結構並不侷限於上述結構，只要發光裝置用於顯示部分7304和顯示部分7305中的至少一者即可，而且可以視情況包括其他附屬設備。圖5C所示的可攜式遊戲機具有讀出儲存在儲存媒體中的程式或資料並將其顯示在顯示部分上的功能；以及藉由無線通信與另一可攜式遊戲機分享資訊的功能。圖5C所示的可攜式遊戲機可具有各種功能而不侷限於上述者。
圖5D示出行動電話的例子。該行動電話7400除了組裝在框罩7401中的顯示部分7402之外，還設置有操作按鈕7403、外接埠7404、揚聲器7405、傳聲器7406等。應注意的是，該行動電話7400是藉由將發光裝置用於顯示部分7402來製造的。
當圖5D所示的行動電話7400的顯示部分7402係以 手指等觸摸時，可將資訊輸入行動電話7400。另外，用手指等觸摸顯示部分7402可進行諸如打電話及建立電子郵件的操作。
顯示部分7402主要有三種螢幕模式。第一種模式是主要用於顯示影像的顯示模式。第二種模式是主要用於輸入資訊諸如文字的輸入模式。第三種模式是混合顯示模式和輸入模式這兩種模式的顯示和輸入模式。
例如，在打電話或建立電子郵件的情況中，對顯示部分7402選擇主要用於輸入文字的文字輸入模式以便輸入在螢幕上顯示的文字。在此情況中，較佳的是，在幾近顯示部分7402的全部螢幕上顯示鍵盤或號碼按鈕。
當在行動電話7400內部設置有包括諸如陀螺儀或加速度感測器之偵測傾斜度的感測器的偵測裝置時，藉由測定行動電話7400的位向，可以自動切換顯示部分7402螢幕上的顯示(該行動電話是橫放或直放以供顯示橫向模式或直立模式)。
藉由觸摸顯示部分7402或對框罩7401的操作按鈕7403進行操作，來切換螢幕模式。或者，可以根據顯示在顯示部分7402上的影像的類型而切換螢幕模式。例如，當顯示在顯示部分上的影像信號為動態影像的資料時，將螢幕模式切換成顯示模式。當信號為文字資料時，將螢幕模式切換成輸入模式。
另外，在輸入模式中，若偵測到藉由顯示部分7402的光感測器所偵測的信號且在一定期間內沒有進行顯示部 分7402的觸摸操作輸入，則螢幕模式可經控制而從輸入模式切換成顯示模式。
顯示部分7402還可用作影像感測器。例如，藉由用手掌或手指觸摸顯示部分7402，來截取掌紋、指紋等的影像，從而可以進行身份識別。另外，藉由對顯示部分提供發出近紅外光的背光或感測光源，還可以截取手指血管、手掌血管等的影像。
圖5E顯示一檯燈，其包括照明部分7501、燈罩7502、可調臂7503、支柱7504、基座7505、及電源開關7506。該檯燈是藉由將發光裝置用於照明部分7501來製造的。應注意的是，所謂的「照明裝置」也包括吸頂燈、壁燈等。
圖6顯示將發光裝置用於室內照明裝置801的例子。由於該發光裝置可具有大面積，所以可以用作具有大面積的照明裝置。另外，該發光裝置可用作捲動型(roll-type)照明裝置802。如圖6所示，也可以在具備室內照明裝置801的房間內使用圖5E所示的檯燈803。
以上述方式，可藉由應用發光裝置，而獲得電子裝置或照明裝置。該發光裝置的應用範圍極廣，而可應用於多種領域的電子裝置。
應注意的是，本具體實例所示的結構可以與具體實例1至具體實例4所示的任何結構視情況適當組合。
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‧‧‧發光單元
312‧‧‧發光單元
313‧‧‧電荷產生層
401‧‧‧源極側驅動電路
402‧‧‧像素部分
403‧‧‧閘極側驅動電路
404‧‧‧密封基板
405‧‧‧密封材料
407‧‧‧空間
408‧‧‧導線配線
409‧‧‧撓性印刷電路(FPC)
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‧‧‧EL層
417‧‧‧第二電極
418‧‧‧發光元件
423‧‧‧n-通道型TFT
424‧‧‧p-通道型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
801‧‧‧室內照明裝置
802‧‧‧捲動型照明裝置
803‧‧‧檯燈
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
1113a‧‧‧第一發光層
1113b‧‧‧第二發光層
1114a‧‧‧第一電子傳輸層
1114b‧‧‧第二電子傳輸層
1115‧‧‧電子注入層
7100‧‧‧電視裝置
7101‧‧‧框罩
7103‧‧‧顯示部分
7105‧‧‧支架
7107‧‧‧顯示部分
7109‧‧‧操作鍵
7110‧‧‧遙控器
7201‧‧‧主體
7202‧‧‧框罩
7203‧‧‧顯示部分
7204‧‧‧鍵盤
7205‧‧‧外接埠
7206‧‧‧指向裝置
7301‧‧‧框罩
7302‧‧‧框罩
7303‧‧‧聯結部分
7304‧‧‧顯示部分
7305‧‧‧顯示部分
7306‧‧‧揚聲器部分
7307‧‧‧記錄媒體插入部分
7308‧‧‧LED燈
7309‧‧‧操作鍵
7310‧‧‧連接端子
7311‧‧‧感測器
7312‧‧‧傳聲器
7400‧‧‧行動電話
7401‧‧‧框罩
7402‧‧‧顯示部分
7403‧‧‧操作按鈕
7404‧‧‧外接埠
7405‧‧‧揚聲器
7406‧‧‧傳聲器
7501‧‧‧照明部分
7502‧‧‧燈罩
7503‧‧‧可調臂
7504‧‧‧支柱
7505‧‧‧基座
7506‧‧‧電源開關
圖1A和圖1B各別說明本發明的一個具體實例的發光元件。
圖2A和圖2B各別說明本發明的一個具體實例的發光元件。
圖3A和圖3B說明本發明的一個具體實例的發光裝置。
圖4A和圖4B說明本發明的一個具體實例的發光裝置。
圖5A至圖5E各別說明本發明的一個具體實例的電子裝置。
圖6說明本發明的一個具體實例的照明裝置。
圖7A和圖7B顯示在oDBTBP-II的己烷溶液中的oDBTBP-II吸收光譜及在oDBTBP-II的甲苯溶液中的oDBTBP-II發射光譜。
圖8A和圖8B顯示oDBTBP-II的薄膜的吸收光譜及發射光譜。
圖9A和圖9B各別說明實施例的發光元件。
圖10顯示實施例2的發光元件的電壓-亮度特性。
圖11顯示實施例2的發光元件的亮度-電流效率特性。
圖12顯示實施例2的發光元件的發射光譜。
圖13顯示實施例3的發光元件的電壓-亮度特性。
圖14顯示實施例3的發光元件的亮度-電流效率特性。
圖15顯示實施例3的發光元件的發射光譜。
圖16A和圖16B顯示在oDBTBP-III的甲苯溶液中的oDBTBP-III吸收光譜及發射光譜。
圖17A和圖17B顯示mZ-DBT2-II的1H NMR圖表。
圖18A和圖18B顯示在mZ-DBT2-II的甲苯溶液中的mZ-DBT2-II吸收光譜及發射光譜。
圖19顯示實施例6的發光元件的電壓-亮度特性。
圖20顯示實施例6的發光元件的亮度-電流效率特性。
圖21顯示實施例6的發光元件的可靠性測試結果。
實施例1
《合成例1》
本實施例說明具體實例1中由結構式(100)表示的本發明一個具體實例的雜環化合物4,4'-(聯苯-2,2'-二基)-雙-二苯並噻吩(簡稱：oDBTBP-II)的合成方法。
在100mL三頸燒瓶中放入1.6g(5.0毫莫耳)2,2'-二 溴聯苯、3.2g(11毫莫耳)二苯並噻吩-4-硼酸、44mg(0.2毫莫耳)醋酸鈀(II)、120mg(0.4毫莫耳)三(鄰-甲苯基)膦、30mL甲苯、3mL乙醇以及20mL之2莫耳/L碳酸鉀水溶液。在減壓下攪拌此混合物的同時對此混合物進行脫氣，然後藉由在氮氣氛及90℃下加熱攪拌10小時而進行反應。
反應之後，對該反應混合物溶液施加150mL甲苯，然後使有機層依序通過矽酸鎂(Florisil，Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號540-00135)、氧化鋁(Merck & Co.,Inc.製造，中性)和矽藻土(Celite，Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號531-16855)的過濾而得到濾液。對所得到的殘留物藉由矽膠柱層析法(使用比例為1：3的甲苯和己烷的展開溶劑)進行純化。濃縮所得部分，並將丙酮和甲醇加入其中。利用超音波輻照該混合物，然後予以再結晶，而以69%產率獲得1.8g合成目的物oDBTBP-II的白色粉末。在以下(B-1)中示出上述合成方法的反應方案。
藉由矽膠薄層層析法(TLC)(使用比例為1：10的乙酸乙酯和己烷的展開溶劑)得知oDBTBP-II與2,2’-二溴聯苯的Rf值各為0.56與0.77。
此外，圖7A示出在oDBTBP-II的己烷溶液中的oDBTBP-II吸收光譜，圖7B示出在oDBTBP-II的甲苯溶液中的oDBTBP-II發射光譜。另外，圖8A示出oDBTBP-II的薄膜的吸收光譜，圖8B示出其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V550，JASCO Corporation製造)來進行測量。以下述方式製備樣品：將溶液放在石英槽中，藉由蒸鍍在石英基板上形成薄膜。藉由將石英與溶液的吸收光譜減去石英與己烷的吸收光譜，獲得該溶液的吸收光譜；藉由將石英基板與薄膜的吸收光譜減去石英基板的吸收光譜，獲得薄膜的吸收光譜。在圖7A和圖8A中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示吸收強度(任意單位)。在圖7B和圖8B中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。在己烷溶液的情況中，在289nm及323nm附近觀察到吸收峰，在甲苯溶液的情況中，發射波長的峰值為352nm(激發波長為270nm)。在薄膜的情況中，在291nm及337nm附近觀察到吸收峰，發射波長的峰值為382nm(激發波長為339nm)。圖7A及圖8A顯示oDBTBP-II為在可見光區域具有弱吸收的物質。換言之，在將本身為本發明一個具體實例的雜環化合物的oDBTBP-II用於發光元件的情況中，從發光層發出的可見光不容易被oDBTRP-II再吸收，所以可以抑制該元件的光 提取效率的降低。
此外亦發現oDBTBP-II在極短波長處具有發射光譜的峰值，因此可在發出可見光的螢光元件中，用於發光層的主體材料或用於與發光層相鄰的載子傳輸層。
利用GC/MS偵測器(Thermo Fisher Scientific Inc.製造的ITQ1100離子阱GC/MS系統)來測量藉由上述合成方法製得的化合物的分子量。根據該測量確認偵測到分子量518.16(模式為EI+)的主峰，而所獲得的是合成目的物oDBTBP-II。
藉由在大氣中利用光電子分光儀(AC-2，Riken Keiki Co.,Ltd.的產品)測量該薄膜的結果，顯示HOMO能階為-5.89eV。根據該薄膜的吸收光譜的Tauc圖，吸收邊峰為3.45eV。因此，固體狀態下的能隙據估計為3.45eV，這意指LUMO能階為-2.44eV。這表示oDBTBP-II具有低HOMO能階及寬能帶隙。
藉由真空蒸鍍形成oDBTBP-II的薄膜。該薄膜不是白色不透明膜，而是透明膜。這也表示oDBTBP-II是難以結晶化的物質。
實施例2
在本實施例中，將參照圖9A對本發明一個具體實例的發光元件進行說明。以下示出在本實施例中使用的材料的化學式。
本實施例的發光元件1及發光元件2的製造方法說明如下。
(發光元件1)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射方法形成含氧化矽的氧化錫銦(ITSO)的薄膜，從而形成第一電極1101。應注意的是，其厚度設定為110nm，而其電極面積設定為2mm×2mm。
在該基板1100上形成發光元件的預處理中，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時後，進行370秒的UV臭氧處理。
之後，將基板轉移到真空蒸鍍裝置中，在此使壓力降低到約10-4Pa，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室內在170℃下進行真空烘焙30分鐘，然後冷卻基板1100約30分鐘。
接著，將形成有第一電極1101的基板1100固定在設置於該真空蒸鍍裝置內的基板支架上，使得形成有第一電極1101的表面朝下。將真空蒸鍍裝置中的壓力降低到約10-4Pa。然後在第一電極1101上共蒸鍍4-苯基-4’-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)和氧化鉬(VI)，以形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為50nm，且將BPAFLP對氧化鉬(VI)的重量比調節為4：2(=BPAFLP：氧化鉬)。應注意的是，共蒸鍍法是指其中在一個處理室內同時從多個蒸發源進行蒸鍍的蒸鍍方法。
接著，在電洞注入層1111上形成10nm厚的BPAFLP膜，從而形成電洞傳輸層1112。
再者，於電洞傳輸層1112上共蒸鍍2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：DBTBIm-II)、在實施例1中合成的4,4'-(聯苯-2,2'-二基)-雙-二苯並噻吩(簡稱：oDBTBP-II)和三(2-苯基吡啶-N,C2’)銥(III)(簡稱：Ir(ppy)3)，以形成第一發光層1113a。在 此，調節DBTBIm-II對oDBTBP-II和Ir(ppy)3的重量比為1：0.25：0.08(=DBTBIm-II：oDBTBP-II：Ir(ppy)3)。另外，將該第一發光層1113a的厚度設定為20nm。
接著，在第一發光層1113a上共蒸鍍DBTBIm-II和Ir(ppy)3，以形成第二發光層1113b。在此，調節DBTBIm-II對Ir(ppy)3的重量比為1：0.08(=DBTBIm-II：Ir(ppy)3)。另外，將該第二發光層1113b的厚度設定為20nm。
接著，在第二發光層1113b上形成15nm厚的三(8-羥基喹啉)鋁(簡稱：Alq)膜，從而形成第一電子傳輸層1114a。
然後，在第一電子傳輸層1114a上形成15nm厚的深啡啉(簡稱：BPhen)膜，從而形成第二電子傳輸層1114b。
再者，在第二電子傳輸層1114b上，藉由蒸鍍形成厚度為1nm的氟化鋰(LiF)膜，從而形成電子注入層1115。
最後，藉由蒸鍍形成厚度為200nm的鋁膜，作為用作陰極的第二電極1103。從而製造本實施例的發光元件1。
應注意的是，在上述各蒸鍍步驟中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
(發光元件2)
藉由共蒸鍍oDBTBP-II及氧化鉬(VI)來形成發光 元件2的電洞注入層1111。將該電洞注入層1111的厚度設定為50nm，並調節oDBTBP-II對氧化鉬(VI)的重量比為4：2(=oDBTBP-II：氧化鉬)。
再者，使用oDBTBP-II來形成發光元件2的電洞傳輸層1112。將該電洞傳輸層1112的厚度設定為10nm。以類似於發光元件1的方式製造除了電洞注入層1111及電洞傳輸層1112以外的構件。
表1顯示如上述製得之發光元件1及發光元件2的元件結構。
在含有氮氣氛的手套箱內，將這些發光元件密封以使其不曝露於大氣。然後，測定這些發光元件的操作特性。應注意的是，在室溫下(在保持於25℃的環境中)進行測量。
應注意的是，發光元件1及發光元件2係在同一個基 板上形成。另外，在上述兩個發光元件中的第一電極及第一發光層至第二電極係同時各別形成，且同時進行密封。
圖10顯示發光元件1及發光元件2的電壓-亮度特性。在圖10中，橫軸表示電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2)。圖11顯示亮度-電流效率特性。在圖11中，橫軸表示亮度(cd/m2)，縱軸表示電流效率(cd/A)。此外，表2顯示各發光元件在1100cd/m2的亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x,y)、電流效率(cd/A)、功率效率(lm/W)和外部量子效率(%)。
圖12顯示藉由施加0.1mA/cm2電流密度的電流所得到的各發光元件的發射光譜。在圖12中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。如圖12所示，該等發光元件在1000cd/m2附近的發射光譜均在510nm附近具有峰值，且彼此類似。另外，如表2所示，在1000cd/m2的亮度下，發光元件1的CIE色度座標為(x,y)=(0.34,0.60)，發光元件2的CIE色度座標為(x,y)=(0.34,0.61)。這些結果顯示由發光元件1及發光元件2得到源自於Ir(ppy)3的綠色發光。
根據圖10和圖11可知：發光元件1及發光元件2具有優異的發光效率。尤其是發光元件2展現高發光效率。
上述結果顯示：藉由將本發明的一個具體實例的雜環化合物用於包含磷光化合物的發光層的主體材料，可以實現高發光效率的元件。
為了從具有包含磷光化合物的發光層的發光元件獲得高效率發光，較佳為將三重態激發能的能階(T1能階)充分高的物質用於發光層的主體材料。在發光元件1及發光元件2中，發光層包含本發明的一個具體實例的雜環化合物作為主體材料，而如上述圖及表所示，發光元件2具有高發光效率。因此，本發明的一個具體實例的雜環化合物具有充分高的T1能階。應注意的是，三重態激發能是指基態和三重激發態之間的能量差。
上述結果還顯示藉由將組合本發明一個具體實例的雜環化合物和電子受體(受體)所形成的複合材料用於電洞注入層，並藉由將本發明一個具體實例的雜環化合物用於電洞傳輸層，可以實現發光效率較高的元件。
這可歸因於包含本發明一個具體實例的雜環化合物(其為具有高電洞注入性及高電洞傳輸性的材料)的複合材料。其亦可歸因於本發明一個具體實例的雜環化合物的LUMO能階充分高，而抑制電子通過發光層。其亦可歸因於充分低的HOMO能階及對發光層的優異電洞注入性。
實施例3
在本實施例中，將參照圖9B說明本發明的一個具體實例的發光元件。以下示出本實施例使用的材料的化學式。
本實施例的發光元件3及比較用發光元件4的製造方法說明如下。
(發光元件3)
首先，在玻璃基板1100上藉由濺射法形成ITSO膜，從而形成第一電極1101。應注意的是，其厚度設定為110nm，且其電極面積設定為2mm×2mm。
在該基板1100上形成發光元件的預處理中，在用水洗滌基板表面並在200℃下烘焙1小時後，進行370秒的UV臭氧處理。
之後，將基板轉移到真空蒸鍍裝置中，在此已將壓力降低到約10-4Pa，並在該真空蒸鍍裝置的加熱室內在170℃下進行真空烘焙30分鐘，然後冷卻基板1100約30分鐘。
接著，將形成有第一電極1101的基板1100固定在設置於該真空蒸鍍裝置內的基板支架上，使得形成有第一電極1101的表面朝下。將真空蒸鍍裝置中的壓力降低到約10-4Pa。然後在第一電極1101上共蒸鍍在實施例1中所合成的oDBTBP-II和氧化鉬(VI)，從而形成電洞注入層1111。電洞注入層1111的厚度設定為50nm，且將oDBTBP-II對氧化鉬(VI)的重量比調節為4：2(=oDBTBP-II：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為10nm的oDBTBP-II膜，從而形成電洞傳輸層1112。
再者，於電洞傳輸層1112上共蒸鍍4-[3-(聯三伸苯-2-基)苯基]二苯並噻吩(簡稱：mDBTPTp-II)和Ir(ppy)3，從而形成發光層1113。在此，將mDBTPTp-II對Ir(ppy)3的重量比調節為1：0.08(=mDBTPTp-II：Ir(ppy)3)。發光層1113的厚度係設定為40nm。
再者，在發光層1113上形成厚度為15nm的Alq膜，從而形成第一電子傳輸層1114a。
然後，在第一電子傳輸層1114a上形成厚度為15nm的BPhen膜，從而形成第二電子傳輸層1114b。
再者，於第二電子傳輸層1114b上藉由蒸鍍形成厚度為1nm的LiF膜，從而形成電子注入層1115。
最後，藉由蒸鍍形成厚度為200nm的鋁膜，作為用作陰極的第二電極1103。從而製造本實施例的發光元件3。
應注意的是，在上述各蒸鍍步驟中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
(比較用發光元件4)
藉由共蒸鍍4,4’-二(N-咔唑基)聯苯(簡稱：CBP)和氧化鉬(VI)而形成比較用發光元件4的電洞注入層1111。將該電洞注入層1111的厚度設定為50nm，且將CBP對氧化鉬(VI)之重量比調節為4：2(=CBP：氧化鉬)。
再者，使用CBP來形成比較用發光元件4的電洞傳輸層1112。將該電洞傳輸層1112的厚度設定為10nm。以類似於發光元件3的方式製造除了電洞注入層1111及電洞傳輸層1112以外的構件。
表3顯示如上述製得的發光元件3及比較用發光元件4的元件結構。
在含有氮氣氛的手套箱內，將這些發光元件密封以使其不曝露於大氣。然後，測定這些發光元件的操作特性。應注意的是，在室溫下(在保持於25℃的環境中)進行測量。
應注意的是，發光元件3及比較用發光元件4係在同一個基板上形成。另外，在上述兩個發光元件中的第一電極及發光層至第二電極係同時各別形成，且同時進行密封。
圖13顯示發光元件3及比較用發光元件4的電壓-亮度特性。在圖13中，橫軸表示電壓(V)，縱軸表示亮度(cd/m2)。圖14顯示亮度-電流效率特性。在圖14中，橫軸表示亮度(cd/m2)，縱軸表示電流效率(cd/A)。此外，表4顯示各發光元件在1000cd/m2附近的亮度下的電壓(V)、電流密度(mA/cm2)、CIE色度座標(x,y)、亮度(cd/m2)、電流效率(cd/A)和外部量子效率(%)。
圖15顯示藉由施加0.1mA/cm2電流密度的電流所得到的各發光元件的發射光譜。在圖15中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示強度(任意單位)。如圖15所示，發光元件 3的發射光譜在514nm具有峰值，而比較用發光元件4的發射光譜在518nm具有峰值。另外，如表4所示，在900cd/m2的亮度下，發光元件3的CIE色度座標為(x,y)=(0.34,0.61)，且在1000cd/m2的亮度下，比較用發光元件4的CIE色度座標為(x,y)=(0.35,0.61)。由此可知，由發光元件3及比較用發光元件4得到源自於Ir(ppy)3的綠色發光。
從圖14及表4可知，發光元件3展現高於比較用發光元件4的發光效率。
上述結果顯示本發明的一個具體實例的雜環化合物可以有利地用於在發光層中包含綠色磷光化合物的發光元件的電洞傳輸層。該等結果亦顯示藉由組合本發明一個具體實例的雜環化合物和電子受體(受體)所形成的複合材料可以有利地用於電洞注入層。
這可歸因於包含本發明一個具體實例的雜環化合物(其為具有高電洞注入性及高電洞傳輸性的材料)的複合材料。其亦可歸因於本發明一個具體實例的雜環化合物的LUMO能階充分高，而抑制電子通過發光層。其亦可歸因於充分低的HOMO能階及對發光層的優異電洞注入性。
實施例4
《合成例2》
本實施例說明具體實例1中由結構式(102)表示的本發明一個具體實例的雜環化合物4,4'-(聯苯-2,2'-二 基)-雙-(2,8-二苯基二苯並噻吩)(簡稱：oDBTBP-III)的合成方法。
在100mL三頸燒瓶中放入0.3g(1.0毫莫耳)2,2’-二溴聯苯、0.8g(2.2毫莫耳)2,8-二苯基二苯並噻吩-4-硼酸、22mg(0.1毫莫耳)醋酸鈀(II)、60mg(0.2毫莫耳)三(鄰-甲苯基)膦、20mL甲苯、2mL乙醇以及2.5mL之2莫耳/L碳酸鉀水溶液。在減壓下攪拌此混合物的同時對此混合物進行脫氣，然後在氮氣氛及90℃下加熱攪拌5小時而進行反應。
反應之後，對該反應混合物溶液添加甲苯，並將此混合物過濾以去除水層。然後，對所得到的有機層藉由矽膠柱層析法(使用比例為1：3的甲苯和己烷的展開溶劑)進行純化。濃縮所得部分，並將丙酮和甲醇加入其中。利用超音波輻照該混合物，然後予以再結晶。藉由高效液相層析法(簡稱：HPLC)分離所得到的粉末的一部分，而獲得合成目的物的白色粉末。在以下(C-1)中示出上述合成 方法的反應方案。
藉由矽膠薄層層析法(TLC)(使用比例為1：10的乙酸乙酯和己烷的展開溶劑)得知合成目的物與2,2’-二溴聯苯的Rf值各為0.42與0.73。
另外，圖16A示出在oDBTBP-III的甲苯溶液中的oDBTBP-III吸收光譜，圖16B示出其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V550，JASCO Corporation製造)來進行測量。以將溶液放在石英槽中的方式製備樣品。藉由將石英與溶液的吸收光譜減去石英與甲苯的吸收光譜而獲得吸收光譜。在圖16A中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示吸收強度(任意單位)。在圖16B中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況中，在355nm附近觀察到吸收峰，發射波長的峰值為318nm(激發波長為300nm)。圖16A顯示oDBTBP-III為在可見光區域具有弱吸收的物 質。換言之，在將本身為本發明一個具體實例的雜環化合物的oDBTBP-III用於發光元件的情況中，從發光層發出的可見光不容易被oDBTBP-III再吸收，所以可以抑制該元件的光提取效率的降低。
利用TOF-MS偵測器(Waters製造的Waters Micromass LCT Premier)測量藉由上述合成方法得到的化合物的分子量。作為溶劑，使用含有乙腈和0.1%蟻酸溶液的混合溶液(乙腈和該蟻酸溶液的混合比率為80/20體積/體積)。根據該測量確認偵測到分子量823(模式為ES+)的主峰，而所獲得的是合成目的物oDBTBP-III。
實施例5
《合成例3》
本實施例說明具體實例1中由結構式(114)表示的本發明一個具體實例的雜環化合物4,4’-{(1,1’：2’,1”：2”,1''')-四聯苯基-3,3'''-基}雙二苯並噻吩(簡稱：mZ-DBT2-II)的合成方法。
在200mL三頸燒瓶中，在減壓下將1.0g(3.2毫莫 耳)2,2’-二溴聯苯、2.1g(6.7毫莫耳)3-(二苯並噻吩-4-基)-苯基硼酸、47mg(40微莫耳)四(三苯基膦)鈀(0)、20mL甲苯、2mL乙醇以及7mL之2莫耳/L碳酸鉀水溶液的混合物攪拌的同時進行脫氣，然後藉由在氮氣氛及85℃下加熱攪拌6小時，且之後藉由在100℃下加熱攪拌6小時而進行反應。再者，對該混合物添加47mg(40微莫耳)四(三苯基膦)鈀(0)，並藉由在氮氣氛及100℃下加熱攪拌2小時，而使該混合物進行反應。
反應之後，對該反應混合物溶液添加300mL甲苯，然後使該混合溶液的有機層通過矽酸鎂(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：540-00135)、氧化鋁(Merck & Co.,Inc.製造，中性)和矽藻土(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：531-16855)進行過濾。以水洗滌所得到的濾液，並將硫酸鎂加入其中以吸附水分。對該懸浮液進行過濾得到濾液。濃縮所得到的濾液，並利用矽膠柱層析法將其純化。此時，作為層析法的展開溶劑，使用甲苯和己烷的混合溶劑(甲苯：己烷=1：5)。濃縮所得到的部分，並將己烷加入其中。利用超音波輻照該混合物，然後予以再結晶，而以51%產率獲得2.2g的合成目的物的白色粉末。在以下(D-1)中示出上述合成方法的反應方案。
藉由矽膠薄層層析法(TLC)(使用比例為1：10的乙酸乙酯與己烷的展開溶劑)得知合成目的物的Rf值為0.25。
藉由核磁共振(NMR)光譜法確認該化合物為合成目的物mZ-DBT2-II。
所得化合物的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)=6.73(td，J=0.98Hz，1.95Hz，7.4Hz，2H)，7.01-7.06(m，4H)，7.34-7.39(m，4H)，7.41-7.47(m，11H)，7.53-7.59(m，3H)，7.69-7.72(m，2H)，7.98(dd，J=1.5Hz，6.8Hz，2H)，8.08-8.11(m，2H)。
另外，1H NMR圖表示於圖17A和圖17B中。應注意的是，圖17B是將圖17A中的6.5ppm至8.5ppm範圍放大表示的圖。
另外，圖18A顯示在mZ-DBT2-II的甲苯溶液中的mZ-DBT2-II吸收光譜，圖18B顯示其發射光譜。使用紫外光-可見光分光光度計(V550，JASCO Corporation製 造)來進行測量。以將溶液放在石英槽中的方式製備樣品。藉由將石英與溶液的吸收光譜減去石英與甲苯的吸收光譜而獲得吸收光譜。在圖18A中，橫軸表示波長(nm)，縱軸表示吸收強度(任意單位)。在圖18B中，橫軸表示波長(nm)，而縱軸表示發光強度(任意單位)。在甲苯溶液的情況中，在331nm附近觀察到吸收峰，發射波長的峰值為351nm(激發波長為292nm)。圖18A顯示mZ-DBT2-II為在可見光區域具有弱吸收的物質。換言之，在將本身為本發明一個具體實例的雜環化合物的mZ-DBT2-II用於發光元件的情況中，從發光層發出的可見光不容易被mZ-DBT2-II再吸收，所以可以抑制該元件的光提取效率的降低。
實施例6
在本實施例中，將參照圖9B說明本發明的一個具體實例的發光元件。以下示出在本實施例中使用的材料的結構式。應注意的是，將省略已示出過的材料的結構式。
本實施例的發光元件5的製造方法說明如下。
(發光元件5)
首先，以類似於實施例3中所述發光元件3的方式在玻璃基板1100上形成ITSO膜，從而形成第一電極1101。
接著，將形成有第一電極1101的基板1100固定於該真空蒸鍍裝置內的基板支架上，使得形成有第一電極 1101的表面朝下。將真空蒸鍍裝置中的壓力降低到約10-4Pa。然後在第一電極1101上共蒸鍍4,4’-{(1,1’：2’,1”：2”,1''')-四聯苯基-3,3'''-基}雙二苯並噻吩(簡稱：mZ-DBT2-II)和氧化鉬(VI)，從而形成電洞注入層1111。將電洞注入層1111的厚度設定為50nm，且將mZ-DBT2-II對氧化鉬(VI)的重量比調節為4：2(=mZ-DBT2-II：氧化鉬)。
接著，在電洞注入層1111上形成厚度為10nm的3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPN)的膜，從而形成電洞傳輸層1112。
再者，於電洞傳輸層1112上共蒸鍍9-[4-(10-苯基-9-蒽基)苯基]-9H-咔唑(簡稱：CzPA)和N,N’-雙(3-甲基苯基)-N,N’-雙[3-(9-苯基-9H-茀-9-基)苯基]-芘-1,6-二胺(簡稱：1,6mMemFLPAPrn)，從而形成發光層1113。在此，將CzPA對1,6mMemFLPAPrn的質量比調節為1：0.04(=CzPA：1,6mMemFLPAPrn)。另外，將發光層1113的厚度設定為30nm。
再者，於發光層1113上形成厚度為10nm的CzPA膜，從而形成第一電子傳輸層1114a。
然後，在第一電子傳輸層1114a上形成15nm厚的BPhen膜，從而形成第二電子傳輸層1114b。
再者，於第二電子傳輸層1114b上藉由蒸鍍形成厚度為1nm的LiF膜，從而形成電子注入層1115。
最後，藉由蒸鍍形成厚度為200nm的鋁膜，作為用 作陰極的第二電極1103。從而製造本實施例的發光元件5。
應注意的是，在上述各蒸鍍步驟中，均採用電阻加熱法進行蒸鍍。
表5示出如上述製得的發光元件5的元件結構。
在含有氮氣氛的手套箱內將發光元件5密封以使其不曝露於大氣。然後，測定發光元件5的操作特性。應注意的是，在室溫下(在保持於25℃的環境中)進行測定。
圖19示出發光元件5的電壓-亮度特性。在圖19中，橫軸表示電壓(V)，而縱軸表示亮度(cd/m2)。圖20示出亮度-電流效率特性。在圖20中，橫軸表示亮度(cd/m2)，而縱軸表示電流效率(cd/A)。此外，表6示出發光元件5在1000cd/m2的亮度下的電壓(V)、CIE色度座標(x,y)、電流效率(cd/A)和外部量子效率(%)。
如表6所示，發光元件5在1000cd/m2的亮度下的CIE色度座標是(x,y)=(0.14,0.16)。該等結果顯示由發光元件5得到源自於1,6mMemFLPAPrn的藍色發光。
由圖19、圖20和表6可知：發光元件5展現高發光效率。亦可知發光元件5是具有低驅動電壓的發光元件。
接下來，進行發光元件5的可靠性測試。圖21示出可靠性測試的結果。在圖21中，縱軸表示以起始亮度為100%的標準化亮度(%)，而橫軸表示元件的驅動時間(h)。
在該等可靠性測試中，係在起始亮度設定為5000cd/m2且電流密度恆定的條件下驅動發光元件5。
圖21顯示發光元件5在驅動280小時之後保持起始亮度的54%。
上述結果顯示藉由將組合本發明一個具體實例的雜環化合物和電子受體(受體)所形成的複合材料用於發光元件的電洞注入層，可以實現具有高發光效率的元件。該等結果亦顯示藉由將該複合材料用於發光元件的電洞注入層，可以提供具有低驅動電壓的發光元件。該等結果也顯示藉由將該複合材料用於電洞注入層，可以製造使用壽命長的發光元件。
(參考例1)
下文將說明在上述實施例中使用的2-[4-(二苯並噻吩- 4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：DBTBIm-II)的合成方法。
《2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：DBTBIm-II)]的合成》
在(x-1)中示出2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：DBTBIm-II)]的合成方案。
在500mL三頸燒瓶中放入5.1g(15毫莫耳)2-(4-溴苯基)-1-苯基-1H-苯並咪唑、3.7g(16毫莫耳)二苯並噻吩-4-硼酸和0.2g(0.7毫莫耳)三(鄰甲苯基)膦。用氮氣置換燒瓶中的空氣。在該混合物中加入16mL之2.0毫莫耳/L碳酸鉀水溶液、55mL甲苯和18mL乙醇。然後，在該混合物中加入33mg(0.2毫莫耳)醋酸鈀(II)，並在氮氣流及80℃下攪拌該混合物6小時。
在經過預定時間後，將水加入所得混合物中，並用氯仿從水層萃取有機物。將所得到的萃取溶液和有機層合併，利用飽和氯化鈉水溶液予以洗滌，並用硫酸鎂乾燥之。對該混合物進行重力過濾。將所得濾液濃縮而得到油狀物。藉由矽膠柱層析法對該油狀物進行純化。該矽膠柱層析法係使用甲苯作為展開溶劑來進行。濃縮所得到的部分而得到固體。將己烷加入該固體，然後利用超音波進行輻照。對該固體進行吸濾，而以88%產率獲得5.8g合成目的物的白色粉末。
藉由梯度昇華(train sublimation)法，對2.8g的所得白色粉末進行昇華及純化。在該昇華純化中，在2.4Pa壓力和5mL/分鐘的氬氣流速下，於235℃下加熱該白色粉末。在該昇華純化之後，以79%產率獲得2.2g淡黃色玻璃狀固體。
藉由核磁共振(NMR)光譜法確認該化合物是合成目的物2-[4-(二苯並噻吩-4-基)苯基]-1-苯基-1H-苯並咪唑(簡稱：DBTBIm-II)。
該所得物質的1H NMR資料如下：1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)=7.27-7.30(m，2H)，7.32-7.60(m，10H)，7.67-7.75(m，4H)，7.82-7.85(m，1H)，7.83(dd，J=8.4Hz，1.5Hz，1H)，8.13-8.19(m，2H)。
(參考例2)
下文將具體說明在上述實施例中使用的4-苯基-4'-(9- 苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的合成方法。以下示出BPAFLP的結構。
《步驟1：9-(4-溴苯基)-9-苯基茀的合成方法》
在100mL三頸燒瓶中，藉由在減壓下加熱攪拌30分鐘，而將1.2g(50毫莫耳)鎂活化。將該活化鎂冷卻至室溫，並使燒瓶內含有氮氣氛。然後，添加幾滴二溴乙烷，以便確認泡沫形成並產生熱。將溶解於10mL乙醚的12g(50毫莫耳)2-溴聯苯緩慢地滴入到該混合物中之後，在回流下加熱攪拌該混合物2.5小時，從而製備格林納試劑(Grignard reagent)。
在500mL三頸燒瓶中放入10g(40毫莫耳)4-溴二苯甲酮和100mL乙醚。在將預先合成的格林納試劑緩慢地滴入到該混合物中之後，在回流下加熱攪拌該混合物9小時。
反應之後，過濾該混合物溶液而得到殘餘物。將所得殘餘物溶解於150mL乙酸乙酯中，並將1N鹽酸加入到該 混合物中直到其變為酸性，然後予以攪拌2小時。以水洗滌該液體的有機層，並將硫酸鎂加入其中以除去水分。過濾該懸浮液，並濃縮所得濾液而得到高度黏稠的物質。
在500mL回收燒瓶內放入該高度黏稠的物質、50mL冰醋酸和1.0mL鹽酸。藉由在氮氣氛及130℃下加熱攪拌該混合物1.5小時而使其反應。
反應之後，過濾該反應混合物溶液而得到殘餘物。將所得殘餘物依序以水、氫氧化鈉水溶液、水和甲醇洗滌。然後，乾燥該混合物，而以69%產率獲得11g合成目的物的白色粉末。在以下(y-1)中示出上述合成方法的反應方案。
《步驟2：4-苯基-4'-(9-苯基茀-9-基)三苯基胺(簡稱：BPAFLP)的合成方法》
在100mL三頸燒瓶中放入3.2g(8.0毫莫耳)9-(4-溴苯基)-9-苯基茀、2.0g(8.0毫莫耳)4-苯基二苯基胺、1.0g(10毫莫耳)第三丁醇鈉和23mg(0.04毫莫耳)雙(二伸苄基丙 酮)鈀(0)，並將燒瓶內的空氣用氮氣置換。然後將20mL脫水二甲苯加入到該混合物中。在減壓下攪拌該混合物的同時進行脫氣，然後將0.2mL(0.1毫莫耳)三(第三丁基)膦(10wt%己烷溶液)加入到該混合物中。藉由在氮氣氛及110℃下加熱攪拌該混合物2小時而使其反應。
反應之後，將200mL甲苯加入到該反應混合物溶液中，並使該懸浮液通過矽酸鎂(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：540-00135)和矽藻土(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：531-16855)進行過濾。濃縮所得濾液，並藉由矽膠柱層析法(使用比例為1：4的甲苯和己烷的展開溶劑)純化所得物質。濃縮所得部分，並將丙酮和甲醇加入其中。利用超音波輻照該混合物，然後予以再結晶，而以92%產率獲得4.1g合成目的物的白色粉末。在以下(y-2)中示出上述合成方法的反應方案。
藉由矽膠薄層層析法(TLC)(使用比例為1：10的乙酸 乙酯和己烷的展開溶劑)得知合成目的物、9-(4-溴苯基)-9-苯基茀、及4-苯基-二苯胺的Rf值各為0.41、0.51、及0.27。
藉由核磁共振(NMR)光譜法對在步驟2中得到的化合物進行測量。以下示出測量資料。該測量結果顯示所得化合物為茀衍生物BPAFLP(簡稱)。
1H NMR(CDCl3，300MHz)：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)
下文將說明製造在上述實施例中使用的3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPN)的合成例。
在(z-1)中示出PCPN的合成方案。
在200mL三頸燒瓶中，在減壓下將5.0g(15.5毫莫耳)3-溴-9-苯基-9H-咔唑、4.2g(17.1毫莫耳)4-(1-萘基)-苯基硼酸、38.4mg(0.2毫莫耳)醋酸鈀(II)、104mg(0.3毫莫耳)三(鄰-甲苯基)膦、50mL甲苯、5mL乙醇以及30mL之2莫耳/L碳酸鉀水溶液的混合物攪拌並進行脫氣，並在氮氣氛及85℃下予以加熱攪拌9小時使其反應。
反應之後，在該反應混合物溶液中添加500mL甲苯，然後使該混合物溶液的有機層通過矽酸鎂(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：540-00135)、氧化鋁和矽藻土(Wako Pure Chemical Industries,ltd.製造，目錄編號：531-16855)進行過濾。以水洗滌所得到的濾液，並將硫酸鎂加入其中以吸附水分。對該懸浮液進行過濾而得到濾液。濃縮所得到的濾液，並藉由矽膠柱層析法予以純化。此時，作為層析法的展開溶劑，使用甲苯和己烷的混合溶劑(甲苯：己烷=1：4)。濃縮所得部分，並將甲醇加入其中。利用超音波輻照該混合物，然後予以再結晶，而以90%產率獲得6.24g合成目的物的白色粉 末。
藉由核磁共振(1H-NMR)光譜法確認該化合物是合成目的物3-[4-(1-萘基)-苯基]-9-苯基-9H-咔唑(簡稱：PCPN)。
以下示出該所得物質的1H NMR資料：1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ(ppm)=7.30-7.35(m，1H)，7.44-7.67(m，14H)，7.76(dd，J=8.7Hz，1.8Hz，1H)，7.84-7.95(m，4H)，8.04(d，J=7.8，1H)，8.23(d，J=7.8，1H)，8.46(d，J=1.5，1H)。
本申請案係基於2010年9月9日向日本特許廳申請之日本專利申請案序列號第2010-201672號以及2011年5月31日向日本特許廳申請之日本專利申請案序列號第2011-122799號，其全部內容係在此以引用方式併入本案。
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 (7)

  1. 一種發光元件，其包含：第一電極；第二電極；第一發光層；及第二發光層，其中該第一發光層和該第二發光層係在該第一電極與該第二電極之間，其中該第一發光層包括主體材料、由以下通式(G1)表示的雜環化合物、及具發光性之化合物，其中該第二發光層包括該主體材料及該具發光性之化合物，其中在該第一發光層中，該主體材料之重量百分比高於該雜環化合物之重量百分比， 其中α1及α2分別表示經取代或未取代的碳數為6至13的伸芳基， 其中n及k分別表示1，其中Q1及Q2分別表示硫或氧，且其中R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
  2. 一種發光元件，其包含：第一電極；第二電極；及在該第一電極與該第二電極之間的電洞傳輸層，其中該電洞傳輸層包括由以下通式(G1)表示的雜環化合物， 其中α1及α2分別表示伸苯基或聯苯二基，其中n及k分別表示1，其中Q1及Q2分別表示硫或氧，且其中R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
  3. 一種發光元件，其包含： 第一電極；第二電極；及在該第一電極與該第二電極之間的發光層，在該第一電極與該第二電極之間的電洞注入層，其中該電洞注入層包括由以下通式(G1)表示的雜環化合物， 其中α1及α2分別表示伸苯基或聯苯二基，其中n及k分別表示1，其中Q1及Q2分別表示硫或氧，且其中R1至R22分別表示氫、碳數為1至12的烷基、或經取代或未取代的碳數為6至14的芳基。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件，其中該等R1至R22分別由以下結構式(R-1)至(R-14)中的任一者表示，
  5. 一種發光裝置，其包含如申請專利範圍第1至3項中任一項之發光元件。
  6. 一種電子裝置，其包含如申請專利範圍第5項之發光裝置。
  7. 一種照明裝置，其包含如申請專利範圍第5項之發光裝置。
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