WO2019229591A1 - 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 - Google Patents

有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置 Download PDF

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    • H10K59/40OLEDs integrated with touch screens

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a novel organic compound.
  • the present invention relates to an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton and an anthracene skeleton.
  • the present invention relates to a light-emitting element, a light-emitting device, an electronic device, and a lighting device including the organic compound.
  • one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field.
  • One embodiment of the present invention relates to an object, a method, or a manufacturing method.
  • one embodiment of the present invention relates to an organic compound, a light-emitting element, a light-emitting device, a lighting device, and manufacturing methods thereof.
  • Another embodiment of the present invention relates to a novel method for synthesizing an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton and an anthracene skeleton.
  • a method for manufacturing a light-emitting element, a light-emitting device, a display device, an electronic device, and a lighting device including the organic compound can be given as an example. it can.
  • a light-emitting element (organic EL element) using electroluminescence (EL) using an organic compound has been put into practical use.
  • the basic structure of these light-emitting elements is such that an organic compound layer (EL layer) containing a light-emitting material is sandwiched between a pair of electrodes.
  • Light emission from the light-emitting material can be obtained by applying a voltage to this element, injecting carriers, and utilizing the recombination energy of the carriers.
  • Such a light-emitting element is a self-luminous type, when used for a display pixel, there are advantages such as high visibility and no need for a backlight, and it is suitable as a flat panel display element.
  • a display using such a light emitting element has a great advantage that it can be manufactured to be thin and light. Another feature is that the response speed is very fast.
  • these light emitting elements can continuously form a light emitting layer in two dimensions, light emission can be obtained in a planar shape. This is a feature that is difficult to obtain with a point light source typified by an incandescent bulb or LED, or a line light source typified by a fluorescent lamp.
  • a point light source typified by an incandescent bulb or LED
  • a line light source typified by a fluorescent lamp.
  • light emitted from an organic compound can be emitted without containing ultraviolet light by selecting a material, the utility value as a surface light source applicable to illumination or the like is also high.
  • a method using triplet excitons can be used to increase the efficiency of the fluorescent light emitting device.
  • highly efficient fluorescent light-emitting devices using triplet-triplet annihilation (TTA) have been reported.
  • the material used for the light-emitting element is required to have good light emission efficiency and reliability.
  • a method using TTA can be used to increase the efficiency of the fluorescent light emitting device.
  • TTA it is necessary to convert triplet excitons generated in the light emitting layer into singlet excitons. Therefore, a material that can efficiently convert triplet excitons to singlet excitons is required.
  • One embodiment of the present invention is an organic compound having a substituted or unsubstituted benzo [a] anthracene skeleton and a substituted or unsubstituted anthracene skeleton, and the benzo [a] anthracene skeleton is bonded to the 2-position of the anthracene skeleton. is there.
  • Another embodiment of the present invention is an organic compound represented by General Formula (G1) below.
  • any one of R 1 to R 12 is a substituent represented by the following formula (g1), each other R 1 through R 12 independently represent hydrogen, carbon atoms 1 It represents any one of an alkyl group having 6 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • R 21 to R 29 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 13 carbon atoms forming a ring. Represents any one of substituted or unsubstituted aryl groups.
  • Another embodiment of the present invention is an organic compound represented by General Formula (G2) below.
  • R 1 to R 3 , R 5 to R 12, and R 21 to R 29 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or , Represents any one of a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • the skeletons are bonded to each other at the 2-position of the anthracene skeleton and the 4-position of the benzo [a] anthracene skeleton. With this configuration, an organic compound with favorable reliability can be obtained.
  • Another embodiment of the present invention is an organic compound represented by General Formula (G3) below.
  • R 24 and R 29 are each independently preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms, and more preferably a substituted or unsubstituted aryl group.
  • R 24 is preferably a substituted or unsubstituted phenyl group
  • R 29 is preferably a substituted or unsubstituted naphthyl group.
  • Another embodiment of the present invention is an organic compound represented by any one of the following structural formulas (100) to (104), (115), (120), (167), and (117).
  • Another embodiment of the present invention is a light-emitting element which includes an EL layer between a pair of electrodes and includes the organic compound described in any of the above structures in the EL layer.
  • the organic compound is preferably contained in the light emitting layer in the EL layer.
  • the light-emitting element in each of the above structures has an EL layer between an anode and a cathode.
  • the EL layer preferably includes at least a light emitting layer.
  • the EL layer may include a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and other functional layers.
  • Another embodiment of the present invention is a display device including the light-emitting element having any of the above structures and at least one of a color filter or a transistor.
  • Another embodiment of the present invention is an electronic device including the display device and at least one of a housing and a touch sensor.
  • Another embodiment of the present invention is a lighting device including the light-emitting element having any of the above structures and at least one of a housing and a touch sensor.
  • One embodiment of the present invention includes not only a light-emitting device including a light-emitting element but also an electronic device including the light-emitting device. Therefore, a light-emitting device in this specification refers to an image display device or a light source (including a lighting device).
  • a display module in which a connector such as an FPC (Flexible Printed Circuit) or TCP (Tape Carrier Package) is attached to the light emitting element a display module in which a printed wiring board is provided at the end of the TCP, or a COG (Chip On) in the light emitting element.
  • a display module in which an IC (integrated circuit) is directly mounted by a glass method is also an embodiment of the present invention.
  • a novel organic compound can be provided.
  • a novel organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton can be provided.
  • a light-emitting element with favorable emission efficiency can be provided.
  • a light-emitting element with favorable lifetime can be provided.
  • a light-emitting element with favorable color purity can be provided.
  • a light-emitting element with low driving voltage can be provided.
  • a light-emitting element with a high delayed fluorescence ratio can be provided.
  • a highly reliable light-emitting element, light-emitting device, and electronic device can be provided.
  • a light-emitting element, a light-emitting device, and an electronic device with low power consumption can be provided.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic views of a light-emitting element according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIG. 5C is a graph illustrating the energy level correlation of the light-emitting element of one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic views of a light-emitting element according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIG. 5C is a graph illustrating the energy level correlation of the light-emitting element of one embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a light-emitting element according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are conceptual diagrams of an active matrix light-emitting device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are conceptual diagrams of an active matrix light-emitting device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 is a conceptual diagram of an active matrix light-emitting device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6A to 6D each illustrate an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIGS. 6A to 6E each illustrate an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIGS. 7A to 7C each illustrate an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIGS. 6A and 6B each illustrate an electronic device according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. FIGS. 4A to 4C each illustrate a lighting device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a lighting device according to one embodiment of the present invention.
  • A (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • A) (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • the figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. (A) (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. (A) (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example. 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • (A) (B) The figure explaining the result of the reliability test of the light emitting element based on an Example.
  • (A) (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example.
  • the figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • (A) (B) The figure explaining the NMR chart of the compound based on an Example.
  • the figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • the figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • the figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example The figure explaining the absorption spectrum and emission spectrum of a compound based on an Example.
  • 6A and 6B illustrate current efficiency-luminance characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate current density-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an external quantum efficiency-luminance characteristic of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate an emission spectrum of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • 6A and 6B illustrate a result of a reliability test of a light-emitting element according to an example.
  • each component is not necessarily limited to the size, and is not limited to the relative size between the components.
  • the ordinal numbers attached as the first, second, third, etc. are used for the sake of convenience and do not indicate the order of steps or the positional relationship between the upper and lower sides. Therefore, for example, the description can be made by appropriately replacing “first” with “second” or “third”.
  • the ordinal numbers described in this specification and the like may not match the ordinal numbers used to specify one embodiment of the present invention.
  • film and “layer” can be interchanged with each other depending on the case or circumstances.
  • conductive layer may be changed to the term “conductive film”.
  • insulating film may be changed to the term “insulating layer” in some cases.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention is an organic compound represented by the following general formula (G1).
  • any one of R 1 to R 12 is a substituent represented by the following formula (g1), each other R 1 through R 12 independently represent hydrogen, carbon atoms 1 It represents any one of an alkyl group having 6 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • R 21 to R 29 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 13 carbon atoms forming a ring. Represents any one of substituted or unsubstituted aryl groups.
  • the organic compound according to one embodiment of the present invention has a substituted or unsubstituted benzo [a] anthracene skeleton and a substituted or unsubstituted anthracene skeleton, and the benzo [a] anthracene skeleton is bonded at the 2-position of the anthracene skeleton It is an organic compound.
  • a light-emitting element with favorable emission efficiency and / or reliability can be obtained.
  • the ratio of the delayed fluorescent component in the total light-emitting component (initial light-emitting component + delayed fluorescent component) can be obtained. That is, since TTA, which will be described later, can be used efficiently, a light-emitting element with high light emission efficiency can be obtained.
  • an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton at the 2-position of the anthracene skeleton has a large ⁇ -conjugated system, the electron transporting property is favorable. Therefore, a light-emitting element with low driving voltage can be manufactured by using the organic compound which is one embodiment of the present invention for the light-emitting layer and / or the electron-transport layer of the EL layer.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention is an organic compound represented by the following general formula (G2).
  • R 1 to R 3 , R 5 to R 12, and R 21 to R 29 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or , Represents any one of a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • the conjugated system is difficult to spread between the anthracene skeleton and the benzo [a] anthracene skeleton. It can be a compound. Therefore, it can be suitably used for a blue fluorescent element. Further, with this structure, an organic compound with favorable reliability can be obtained. Moreover, TTA can be used efficiently.
  • an organic compound with favorable reliability can be obtained by directly bonding an electrochemically stable anthracene skeleton and a benzo [a] anthracene skeleton.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention is an organic compound represented by the following general formula (G3).
  • R 21 to R 29 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or a carbon number having 6 to 13 carbon atoms forming a ring. It represents either one of a substituted or unsubstituted aryl group.
  • the benzo [a] anthracene skeleton has no substituent because it is electrochemically stable and has good reliability. Moreover, since synthesis is easy, it is preferable.
  • R 24 and R 29 are each independently preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms.
  • R 24 and R 29 are each independently preferably a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms.
  • R 24 and R 29 are preferably each independently a substituted or unsubstituted phenyl group or a substituted or unsubstituted naphthyl group. It is preferable to use a bulky aryl group such as a naphthyl group because heat resistance is improved. More preferably, R 24 is a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 29 is a substituted or unsubstituted naphthyl group. By introducing different aryl groups into R 24 and R 29 , a light-emitting element with good heat resistance and good reliability can be obtained.
  • R 1 to R 12 and R 21 to R 29 are, for example, hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 3 to 6 cycloalkyl group or an aryl group having 6 to 13 carbon atoms constituting a substituted or unsubstituted ring.
  • the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and an n-hexyl group.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclo group.
  • a propyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like can be exemplified.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, and the like. More specifically, examples include groups represented by the following structural formulas (R-1) to (R-22). The groups represented by R 1 to R 29 are not limited to these.
  • R 1 to R 12 and R 21 to R 29 are hydrogen
  • the organic compound of one embodiment of the present invention can be synthesized easily and inexpensively. It is electrochemically stable and has good reliability, which is preferable.
  • the heat resistance of the organic compound of one embodiment of the present invention can be improved.
  • (R-2) to (R-17) when an alkyl group or a cycloalkyl group is used, solubility in an organic solvent is improved, so that the organic compound of one embodiment of the present invention can be easily purified. It can be carried out.
  • an aryl group having no alkyl group or cycloalkyl group is electrochemically stable and has good reliability.
  • the substituent when R 1 to R 29 further have a substituent, includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a substituted or unsubstituted group. Examples thereof include a substituted cycloalkyl group having 3 to 7 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 25 carbon atoms. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and an n-hexyl group.
  • Examples of the cycloalkyl group include a cyclo group.
  • a propyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and the like can be exemplified.
  • Examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a fluorenyl group, and the like.
  • the organic compound in this embodiment can be formed by a deposition method (including a vacuum deposition method), an inkjet method, a coating method, a gravure printing method, or the like.
  • R 21 to R 29 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 13 carbon atoms forming a ring. Represents any one of substituted or unsubstituted aryl groups.
  • X represents halogen or triflate.
  • any one of R 1 to R 12 is a substituent represented by the following formula (m1), are each other R 1 through R 12 independently represent hydrogen, carbon atoms 1 It represents any one of an alkyl group having 6 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • R 30 and R 31 each independently represent any one of hydrogen and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 30 and R 31 may be bonded to each other to form a ring.
  • any one of R 1 to R 12 is a substituent represented by the following formula (g1), each other R 1 through R 12 independently represent hydrogen, carbon atoms 1 It represents any one of an alkyl group having 6 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 13 carbon atoms forming a ring.
  • R 21 to R 29 each independently represent hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 6 carbon atoms, or 6 to 13 carbon atoms forming a ring. Represents any one of substituted or unsubstituted aryl groups.
  • usable palladium (Pd) catalysts include palladium (II) acetate, tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), bis (triphenylphosphine) palladium (II) dichloride, and the like. Can be mentioned.
  • the palladium catalyst is not limited to these.
  • usable palladium catalyst ligands include tri (ortho-tolyl) phosphine, triphenylphosphine, tricyclohexylphosphine, and the like. The ligand is not limited to these.
  • Examples of usable bases in the synthesis scheme (S-1) include organic bases such as sodium tert-butoxide, inorganic bases such as potassium carbonate and sodium carbonate, and the like.
  • the base is not limited to these.
  • usable solvents include a mixed solvent of toluene and water, a mixed solvent of alcohol and water such as toluene and ethanol, a mixed solvent of xylene and water, and an alcohol and water such as xylene and ethanol.
  • the solvent is not limited to these.
  • a mixed solvent of toluene and water, or a mixed solvent of toluene, ethanol and water, and a mixed solvent of ethers such as ethylene glycol dimethyl ether and water are more preferable.
  • an anthracene organoboron compound or boronic acid and a benzo [a] anthracene halide or triflate-substituted product can be obtained by a Suzuki-Miyaura reaction. You may couple.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of a light-emitting element 150 which is one embodiment of the present invention.
  • the light-emitting element 150 includes at least a pair of electrodes (the electrode 101 and the electrode 102), and the EL layer 100 between the electrodes.
  • the EL layer 100 includes at least a light emitting layer 140 and a hole transport layer 112. Furthermore, functional layers such as a hole injection layer 111, an electron transport layer 118, and an electron injection layer 119 are provided.
  • the electrode 101 is described as an anode and the electrode 102 is a cathode in this embodiment, the structure of the light-emitting element is not limited to this. That is, the electrode 101 may be a cathode and the electrode 102 may be an anode. In that case, the stacking order is reversed. That is, the hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and electron injection layer may be laminated in this order from the anode side.
  • the structure of the EL layer 100 is not limited thereto, and the EL layer 100 may include a functional layer that can improve or inhibit the transport property of electrons or holes, suppress the diffusion of excitons, and the like.
  • Each of these functional layers may be a single layer or a laminated structure of a plurality of layers.
  • the light-emitting element 150 only needs to include the organic compound according to one embodiment of the present invention in any layer of the EL layer 100.
  • the organic compound has a good quantum yield. Therefore, a light-emitting element with favorable light emission efficiency can be obtained by using the light-emitting layer 140 as a guest material. Further, blue light emission with good color purity can be obtained.
  • a light-emitting element 150 illustrated in FIG. 1A is an element using an organic compound which is one embodiment of the present invention for at least the light-emitting layer 140.
  • FIG. 1B illustrates a configuration example of a material in the light-emitting layer 140
  • FIG. 1C is a schematic diagram illustrating a correlation between energy levels of each material in the light-emitting layer 140.
  • T1 level of the host material 141 is lower than the T1 level of the guest material 142 .
  • the notations and symbols in FIG. 1C are as follows. Note that the T1 level of the host material 121 may be higher than the T1 level of the guest material 122.
  • T FH T1 level of host material 141
  • S FG S1 level of guest material 142 (fluorescent material)
  • T FG T1 of guest material 142 (fluorescent material)
  • the host material 141 preferably has a function of converting triplet excitation energy into singlet excitation energy by TTA.
  • TTA triplet excitation energy generated in the light-emitting layer 140 that does not originally contribute to fluorescence emission
  • part of the triplet excitation energy generated in the light-emitting layer 140 that does not originally contribute to fluorescence emission is converted into singlet excitation energy in the host material 141 and moved to the guest material 142 (FIG. 1 (C) route E 1 )
  • FOG. 1 (C) route E 1 guest material 142
  • the luminous efficiency of the fluorescent element can be improved. Note that since fluorescence emission by TTA is emission through a triplet excited state having a long lifetime, delayed fluorescence is observed.
  • the level with the lowest singlet excitation energy of the host material 141 (S1 level). Is preferably higher than the S1 level of the guest material 142. Furthermore, the lowest level (T1 level position) of the triplet excitation energy of the host material 141, lower than T1 level of the guest material 142 is preferably (see FIG. 1 (C) Route E 2). With such a configuration, TTA can be efficiently generated in the light emitting layer 140.
  • the T1 level of the host material 141 is preferably lower than the T1 level of the material used for the hole transport layer 112 in contact with the light-emitting layer 140. That is, the hole transport layer 112 preferably has a function of suppressing exciton diffusion. With such a structure, diffusion of triplet excitons generated in the light-emitting layer 140 into the hole-transport layer 112 can be suppressed, so that an element with high emission efficiency can be provided.
  • the organic compound which is one embodiment of the present invention can manufacture a light-emitting element having a high delayed fluorescence component. Therefore, it can be suitably used as a host material in a light emitting element utilizing the TTA.
  • ⁇ Configuration Example 2 of Light-Emitting Element> It is preferable to use a material having a benzo [a] anthracene skeleton as the host material 141 and a material in which the luminescent group of the guest material 142 includes a benzofuran skeleton.
  • a light-emitting element having the above structure a light-emitting element with favorable light emission efficiency and reliability can be obtained.
  • organic compounds represented by general formulas (G1) to (G3) can be preferably used as the material having a benzo [a] anthracene skeleton.
  • a luminophore refers to an atomic group (skeleton) that causes light emission in a fluorescent material.
  • the luminophore generally has a ⁇ bond and preferably contains an aromatic ring, and preferably has a condensed aromatic ring or a condensed heteroaromatic ring.
  • the luminophore can be regarded as an atomic group (skeleton) including an aromatic ring having a transition dipole vector on a ring plane.
  • a material having a benzo [a] anthracene skeleton has a high delayed fluorescence ratio. Therefore, it can be suitably used as a host material in a light emitting element utilizing the TTA. Therefore, a light-emitting element with favorable light emission efficiency can be obtained by using a host material having a benzo [a] anthracene skeleton.
  • the benzo [a] anthracene skeleton is an electrochemically stable skeleton, a light-emitting element with favorable reliability can be obtained.
  • a fluorescent material having a benzofuran skeleton in the luminophore has a high LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital, also called the lowest unoccupied orbital) level and a high S1 level. Therefore, a fluorescent material having a benzofuran skeleton in the luminophore can be suitably used for a blue light-emitting element.
  • LUMO Large Unoccupied Molecular Orbital, also called the lowest unoccupied orbital
  • the material having a benzo [a] anthracene skeleton include the organic compound of one embodiment of the present invention. Note that the material having a benzo [a] anthracene skeleton is not limited to the organic compound of one embodiment of the present invention.
  • luminophores containing a benzofuran skeleton include naphthobisbenzofuran, dibenzo [b, b ′] furo [2,3-g: 5,4-g ′] bisbenzofuran skeleton, dibenzo [b, b ′] thieno [2 , 3-g: 5,4-g ′] bisbenzofuran skeleton, spiro [7H-dibenzo [b, b ′] cyclopenta [1,2-g: 4,3-g ′] bisbenzofuran-7,9′- [9H] fluorene] skeleton, 7,7-diphenyl-7H-dibenzo [b, b ′] cyclopenta [1,2-g: 4,3-g ′] bisbenzofuran skeleton, and the like.
  • the fluorescent material having a benzofuran skeleton in the luminophore include organic compounds exemplified in the following structural formulas (300) to (310).
  • the fluorescent material having a benzofuran skeleton in the luminophore is not limited to the following examples.
  • the lowest excited singlet energy level can be observed from an absorption spectrum when the organic compound transitions from the singlet ground state to the lowest excited singlet state.
  • the lowest excited singlet energy level may be estimated from the peak wavelength of the fluorescence emission spectrum of the organic compound.
  • the lowest excited triplet energy level can be observed from an absorption spectrum when an organic compound transitions from the singlet ground state to the lowest excited triplet state, but is observed because the transition is forbidden. It can be difficult. In that case, the lowest excited triplet energy level may be estimated from the peak wavelength of the phosphorescence emission spectrum of the organic compound.
  • the organic compound which is one embodiment of the present invention has a high T1 level and a favorable hole transport property, it can be suitably used as a hole transport material in a light-emitting element using the TTA. Note that the organic compound which is one embodiment of the present invention can also be used as the host material 121.
  • the organic compound which is one embodiment of the present invention can be used for an electronic device such as an organic thin-film solar battery. More specifically, since it has carrier transportability, it can be used for a carrier transport layer and a carrier injection layer. Further, by using a mixed film with an acceptor substance, it can be used as a charge generation layer. Further, since it is optically excited, it can be used as a power generation layer.
  • a light-emitting element 152 illustrated in FIG. 2A is an element using the organic compound which is one embodiment of the present invention for at least the light-emitting layer 140.
  • FIG. 2B shows a structural example of materials in the hole injection layer 111, the hole transport layer 112, and the light emitting layer 140
  • FIG. 2C shows the hole injection layer 111, the hole transport layer 112, and the light emission.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the correlation of energy levels of materials in a layer 140.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the light-emitting element 152 which is one embodiment of the present invention.
  • the light-emitting element 152 includes at least a pair of electrodes (the electrode 101 and the electrode 102), and the EL layer 103 is provided between the electrodes.
  • the EL layer 103 includes at least a light emitting layer 140 and a hole transport layer 112. Furthermore, functional layers such as a hole injection layer 111, an electron transport layer 118, and an electron injection layer 119 are provided.
  • the hole transport layer 112 When hole injection is performed using an organic compound having an electron acceptor property, that is, when an organic compound having an electron acceptor property is used for the hole injection layer 111, the hole transport layer 112 is in contact with the hole injection layer 111.
  • a hole transport material having a relatively high highest occupied orbital (HOMO) level in order to facilitate the extraction of electrons or the injection of holes by the organic compound having the electron acceptor property.
  • HOMO level is low.
  • the interface between the light-emitting layer 140 and the hole transport layer 112 is used when an organic compound having an electron acceptor property is used for the hole-injection layer 111. May cause a hole injection barrier.
  • the hole transport layer 112 made of the above-described hole transport material having a high HOMO level and the light emitting layer 140 are formed in contact with each other, carriers are accumulated at the interface, and the lifetime and efficiency of the light emitting element are reduced. It can be. Therefore, as shown in FIG. 2A, by making the hole injection layer into a multilayer structure, it is possible to smoothly inject holes into the light emitting layer, which improves the lifetime and efficiency of the light emitting element. Is possible.
  • FIGS. 2B and 2C A structure of the light-emitting element 152 in this case will be described with reference to FIGS.
  • a case where an organic compound having an acceptor property is used for the hole injection layer material 131 and the LUMO level of the hole injection layer material 131 is lower than the HOMO level of the first hole transport material 132 will be described.
  • a schematic diagram showing the correlation between the HOMO level and the LUMO level of each material at this time is shown in FIG.
  • notations and symbols in FIGS. 2B and 2C are as follows.
  • HIM hole injection layer material 131
  • HTM hole transport material 132
  • HTM first hole transport material 132
  • HTM second hole transport material
  • HTM third hole transport material 134
  • Host 141
  • Host material 141 Guest material 142
  • the hole transport layer 112 is preferably a stacked structure of a plurality of layers.
  • the hole transport layer 112 includes a first hole transport layer 112-a and a second hole transport layer 112-b from the hole injection layer 111 side.
  • the transport layer 112-a preferably includes the first hole transport material 132
  • the second hole transport layer 112-b preferably includes the second hole transport material 133.
  • the HOMO level of the second hole transport material 133 is set lower than the HOMO level of the first hole transport material 132, so that A hole-injection barrier can be reduced, and a light-emitting element with excellent lifetime and efficiency can be obtained.
  • the HOMO level of the first hole-transport material 132 is preferably ⁇ 5.4 eV or more because electrons can be easily extracted from the hole-injection layer material 131 (see FIG. 1C). .
  • the difference between the HOMO level of the first hole transport material 132 and the HOMO level of the second hole transport material 133 is preferably 0.3 eV or less. Is preferably 0.2 eV or less.
  • the hole transport layer 112 further includes a third hole transport layer 112-c between the second hole transport layer 112-b and the light emitting layer 140, and the third hole transport layer 112-b has a third hole transport layer 112-c.
  • the transport layer 112-c may include a third hole transport material 134 (see FIGS. 2A and 2B).
  • the HOMO level of the third hole transport material 134 is lower than that of the second hole transport material 133, and the difference is more preferably 0.3 eV or less. Is preferably 0.2 eV or less.
  • the HOMO level of the third hole transport material 134 and the HOMO level of the host material 141 are the same, or the third hole transport material 134 is lower, holes are appropriately in the light emitting layer. Since it is transported, the life and efficiency are improved, and it can be said that the structure is more preferable.
  • the LUMO level of the hole injection layer material 131 is represented by a level lower than the HOMO level of the host material 141, but the relationship between the levels is not limited. That is, the LUMO level of the hole injection layer material 131 may be higher than or equal to the HOMO level of the host material 141.
  • the injection ratio of holes to the guest material 142 increases depending on the position of the HOMO level of the hole transport layer. Since holes are trapped in the guest material 141, the lifetime may be reduced due to the deviation of the light emitting region.
  • a light-emitting element that easily becomes such a structure for example, a light-emitting element using an aromatic diamine compound as a guest material can be given.
  • the diamine compound is used for a guest material, a light-emitting element having high efficiency and high reliability can be obtained by using the light-emitting element shown in this structural example.
  • the electron-transport layer 118 is illustrated as one layer in FIG. 2A; however, the present invention is not limited to this, and a stacked structure of a plurality of layers may be used. Further, a mixed film made of a plurality of materials may be used.
  • the host material 141 is present in a larger weight ratio than at least the guest material 142, and the guest material 142 (fluorescent material) is dispersed in the host material 141.
  • the host material 141 may be composed of one kind of compound or a plurality of compounds.
  • an anthracene derivative, tetracene derivative, chrysene derivative, phenanthrene derivative, pyrene derivative, perylene derivative, stilbene derivative, acridone derivative, coumarin derivative, phenoxazine derivative, phenothiazine derivative, or the like is used as the guest material 142.
  • the following materials can be used.
  • a fluorescent material having a benzofuran skeleton can also be preferably used as the guest material 142.
  • the light-emitting layer 140 may include a material other than the host material 141 and the guest material 142.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention is preferably used as the host material 141.
  • the material that can be used for the light-emitting layer 140 is not particularly limited.
  • condensed polycyclic aromatic compounds such as anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, dibenzo [g, p] chrysene derivatives, and the like. Group compounds.
  • condensed polycyclic aromatic compounds such as anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, and dibenzo [g, p] chrysene derivatives can be given.
  • the light emitting layer 140 can also be comprised by two or more layers.
  • a substance having a hole-transport property is used as the host material of the first light-emitting layer
  • a substance having an electron transporting property is used as a host material of the second light emitting layer.
  • the hole injection layer 111 has a function of promoting hole injection by reducing a hole injection barrier from one of the pair of electrodes (the electrode 101 or the electrode 102).
  • a transition metal oxide, a phthalocyanine derivative, or an aromatic Formed by a group amine examples include molybdenum oxide, vanadium oxide, ruthenium oxide, tungsten oxide, and manganese oxide.
  • the phthalocyanine derivative examples include phthalocyanine and metal phthalocyanine.
  • aromatic amines include benzidine derivatives and phenylenediamine derivatives.
  • High molecular compounds such as polythiophene and polyaniline can also be used.
  • self-doped polythiophene poly (ethylenedioxythiophene) / poly (styrenesulfonic acid) is a typical example.
  • a layer including a composite material of a hole-transporting material and a material that exhibits an electron-accepting property can be used.
  • a stack of a layer containing a material showing electron accepting properties and a layer containing a hole transporting material may be used. Charges can be transferred between these materials in a steady state or in the presence of an electric field.
  • the material exhibiting electron acceptability include organic acceptors such as quinodimethane derivatives, chloranil derivatives, and hexaazatriphenylene derivatives.
  • a compound in which an electron withdrawing group is bonded to a condensed aromatic ring having a plurality of heteroatoms such as HAT-CN is preferable because it is thermally stable.
  • Radialene derivatives having an electron-withdrawing group are preferable because of their very high electron-accepting properties.
  • ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′ 1,2,3-cyclopropanetriylidenetris [4-cyano-2,3,5,6-tetrafluorobenzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′ -1,2,3-cyclopropanetriylidenetris [2,6-dichloro-3,5-difluoro-4- (trifluoromethyl) benzeneacetonitrile], ⁇ , ⁇ ′, ⁇ ′′ -1,2,3-cyclopropanetriylidentris [2,3,4, 5,6-pentafluorobenzeneacetonitrile] and the like.
  • Transition metal oxides such as Group 4 to Group 8 metal oxides can also be used. Specifically, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, manganese oxide, rhenium oxide, and the like. Among these, molybdenum oxide is preferable because it is stable in the air, has a low hygroscopic property, and is easy to handle.
  • the hole transport material a material having a hole transport property higher than that of electrons can be used, and a material having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or more is preferable.
  • aromatic amine compounds, carbazole derivatives, aromatic hydrocarbons, stilbene derivatives, and the like can be used.
  • the hole transport material may be a polymer compound.
  • aromatic amine compounds include N, N′-di (p-tolyl) -N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine (abbreviation: DTDPPA), 4, 4′-bis [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: DPAB), N, N′-bis ⁇ 4- [bis (3-methylphenyl) amino] phenyl ⁇ -N , N′-diphenyl- (1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (abbreviation: DNTPD), 1,3,5-tris [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] Benzene (abbreviation: DPA3B) and the like can be given.
  • DTDPPA N′-di (p-tolyl) -N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine
  • PCzDPA1 3- [N- (4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole
  • PCzDPA2 3,6-bis [N- ( 4-diphenylaminophenyl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole
  • PCzTPN2 3,6-bis [N- (4-diphenylaminophenyl) -N- (1-naphthyl) amino] -9 -Phenylcarbazole
  • PCzTPN2 3- [N- (9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole
  • PCzPCA1 3,6-bis [N- ( 9-phenylcarbazol-3-yl) -N-phenylamino] -9-phenylcarbazole
  • PCzPCA1 3,6-bis [N- ( 9-phenylc
  • CBP 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl
  • TCPB 1,3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene
  • CzPA 9- [4- (10-phenyl-9-anthryl) phenyl] -9H-carbazole
  • CzPA 1,4-bis [4- (N-carbazolyl) phenyl] -2,3,5, 6-tetraphenylbenzene or the like
  • aromatic hydrocarbon examples include 2-tert-butyl-9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: t-BuDNA), 2-tert-butyl-9,10-di (1- Naphthyl) anthracene, 9,10-bis (3,5-diphenylphenyl) anthracene (abbreviation: DPPA), 2-tert-butyl-9,10-bis (4-phenylphenyl) anthracene (abbreviation: t-BuDBA), 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPAnth), 2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuAnth), 9,10-bis (4) -Methyl-1-naphthyl) anthracene (abbreviation: DM
  • pentacene, coronene, and the like can also be used.
  • an aromatic hydrocarbon having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or more and having 14 to 42 carbon atoms.
  • the aromatic hydrocarbon may have a vinyl skeleton.
  • the aromatic hydrocarbon having a vinyl group for example, 4,4′-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (abbreviation: DPVBi), 9,10-bis [4- (2,2- Diphenylvinyl) phenyl] anthracene (abbreviation: DPVPA) and the like.
  • poly (N-vinylcarbazole) (abbreviation: PVK), poly (4-vinyltriphenylamine) (abbreviation: PVTPA), poly [N- (4- ⁇ N ′-[4- (4-diphenylamino)] Phenyl] phenyl-N′-phenylamino ⁇ phenyl) methacrylamide] (abbreviation: PTPDMA), poly [N, N′-bis (4-butylphenyl) -N, N′-bis (phenyl) benzidine] (abbreviation: Polymer compounds such as Poly-TPD can also be used.
  • NPB or ⁇ -NPD 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
  • NPB or ⁇ -NPD N, N′— Bis (3-methylphenyl) -N, N′-diphenyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine
  • TPD 4,4 ′, 4 ′′ -tris (carbazole-9) -Yl) triphenylamine
  • TCTA 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] triphenylamine
  • 1-TNATA 4,4 ', 4' '-tris (N, N-diphenylamino) triphenylamine
  • TDATA 4,4', 4 ''-tris
  • PCPN 3- [4- (1-naphthyl) -phenyl] -9-phenyl-9H-carbazole
  • PCPPn 3- [4- (9-phenanthryl) -phenyl] -9-phenyl-9H-carbazole
  • PCCP 3,3′-bis (9-phenyl-9H-carbazole)
  • mCP 1,3-bis (N-carbazolyl) benzene
  • CzTP 3,5-diphenylphenyl) -9-phenylcarbazole
  • PhCzGI 2,8- Di (9H-carbazol-9-yl) -dibenzothiophene
  • Cz2DBT 2,8- Di (9H-carbazol-9-yl) -dibenzothiophene
  • a compound having at least one of a pyrrole skeleton, a furan skeleton, a thiophene skeleton, and an aromatic amine skeleton is preferable because it is stable and reliable.
  • the compound having the skeleton has a high hole transport property and contributes to a reduction in driving voltage.
  • the hole transport layer 112 is a layer containing a hole transport material, and the hole transport material exemplified as the material of the hole injection layer 111 can be used. Since the hole transport layer 112 has a function of transporting holes injected into the hole injection layer 111 to the light emitting layer 140, the hole transport layer 112 may have a HOMO level that is the same as or close to the HOMO level of the hole injection layer 111. preferable. Note that in the case where the hole-transport layer 112 includes a plurality of layers, it is preferable that a material used for the hole-transport layer 112 be selected so that the HOMO levels are stepped as illustrated in FIG.
  • a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or higher is preferable. Note that other than these substances, any substance that has a property of transporting more holes than electrons may be used. Note that the layer containing a substance having a high hole-transport property is not limited to a single layer, and two or more layers containing the above substances may be stacked.
  • the electron transport layer 118 has a function of transporting electrons injected from the other of the pair of electrodes (the electrode 101 or the electrode 102) through the electron injection layer 119 to the light emitting layer 140.
  • the electron transporting material a material having a higher electron transporting property than holes can be used, and a material having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or more is preferable.
  • the organic compound of one embodiment of the present invention can also be preferably used.
  • a ⁇ -electron deficient heteroaromatic such as a nitrogen-containing heteroaromatic compound, a metal complex, or the like can be used.
  • tris (8-quinolinolato) aluminum (III) (abbreviation: Alq)
  • tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 )
  • bis (10-hydroxybenzo) [H] quinolinato) beryllium (II) (abbreviation: BeBq 2 )
  • bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum (III) abbreviation: BAlq
  • bis (8-quinolinolato) zinc (II) (abbreviation: Znq) and the like
  • metal complexes having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton include metal complexes having a quinoline skeleton or a benzoquinoline skeleton.
  • bis [2- (2-benzoxazolyl) phenolato] zinc (II) (abbreviation: ZnPBO), bis [2- (2-benzothiazolyl) phenolato] zinc (II) (abbreviation: ZnBTZ), etc.
  • ZnPBO bis [2- (2-benzoxazolyl) phenolato] zinc
  • ZnBTZ bis [2- (2-benzothiazolyl) phenolato] zinc
  • a metal complex having an oxazole-based or thiazole-based ligand can also be used.
  • heterocyclic compound having at least one of a triazine skeleton, a diazine (pyrimidine, pyrazine, pyridazine) skeleton, and a pyridine skeleton is preferable because it is stable and reliable.
  • the heterocyclic compound having the skeleton has a high electron transporting property and contributes to a reduction in driving voltage.
  • poly (2,5-pyridinediyl) (abbreviation: PPy)
  • poly [(9,9-dihexylfluorene-2,7-diyl) -co- (pyridine-3,5-diyl)] (abbreviation: PF -Py)
  • poly [(9,9-dioctylfluorene-2,7-diyl) -co- (2,2′-bipyridine-6,6′-diyl)] (abbreviation: PF-BPy)
  • PF-BPy Molecular compounds
  • the substances mentioned here are mainly substances having an electron mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or higher.
  • the electron-transport layer 118 is not limited to a single layer, and two or more layers including the above substances may be stacked.
  • a layer for controlling the movement of carriers may be provided between the electron transport layer 118 and the light emitting layer 140.
  • This is a layer obtained by adding a small amount of a substance having a high electron trapping property to a material having a high electron transporting property as described above, and the carrier balance can be adjusted by suppressing carrier movement.
  • Such a configuration is very effective in suppressing problems that occur when electrons penetrate through the light emitting layer (for example, a reduction in device lifetime).
  • an n-type compound semiconductor may be used, for example, titanium oxide, zinc oxide, silicon oxide, tin oxide, tungsten oxide, tantalum oxide, barium titanate, barium zirconate, zirconium oxide, hafnium oxide, aluminum oxide, Oxides such as yttrium oxide and zirconium silicate, nitrides such as silicon nitride, cadmium sulfide, zinc selenide, and zinc sulfide can also be used.
  • the electron injection layer 119 has a function of promoting electron injection by reducing an electron injection barrier from the electrode 102.
  • a Group 1 metal, a Group 2 metal, or an oxide, halide, carbonate, or the like thereof is used. Can be used.
  • a composite material of the electron transporting material described above and a material exhibiting an electron donating property can be used. Examples of the material exhibiting electron donating properties include Group 1 metals, Group 2 metals, and oxides thereof.
  • alkali metals such as lithium fluoride, sodium fluoride, cesium fluoride, calcium fluoride, lithium oxide, and the like, or compounds thereof can be used.
  • a rare earth metal compound such as erbium fluoride can be used.
  • electride may be used for the electron injection layer 119. Examples of the electride include a substance obtained by adding a high concentration of electrons to a mixed oxide of calcium and aluminum. Alternatively, a substance that can be used for the electron-transport layer 118 may be used for the electron-injection layer 119.
  • a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron donor (donor) may be used for the electron injection layer 119.
  • Such a composite material is excellent in electron injecting property and electron transporting property because electrons are generated in the organic compound by the electron donor.
  • the organic compound is preferably a material excellent in transporting the generated electrons.
  • a substance (metal complex, heteroaromatic compound, or the like) constituting the electron transport layer 118 described above is used.
  • the electron donor may be any substance that exhibits an electron donating property to the organic compound.
  • an alkali metal, an alkaline earth metal, or a rare earth metal is preferable, and examples thereof include lithium, sodium, cesium, magnesium, calcium, erbium, and ytterbium.
  • Alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides are preferable, and lithium oxide, calcium oxide, barium oxide, and the like can be given.
  • a Lewis base such as magnesium oxide can also be used.
  • an organic compound such as tetrathiafulvalene (abbreviation: TTF) can be used.
  • the light emitting layer, the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer described above are formed by a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), an inkjet method, a coating method, a gravure printing, and the like, respectively. Can be formed by a method.
  • the light emitting layer, hole injection layer, hole transport layer, electron transport layer, and electron injection layer described above include inorganic compounds such as quantum dots, and polymer compounds (oligomers, dendrimers). , Polymers, etc.) may be used.
  • a quantum dot is a semiconductor nanocrystal having a size of several nanometers to several tens of nanometers, and is composed of about 1 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 6 atoms. Since quantum dots shift in energy depending on the size, even if the quantum dots are made of the same material, the emission wavelength differs depending on the size. Therefore, the emission wavelength can be easily changed by changing the size of the quantum dots to be used.
  • quantum dots since the quantum dot has a narrow emission spectrum peak width, it is possible to obtain light emission with good color purity. Furthermore, the theoretical internal quantum efficiency of quantum dots is said to be almost 100%, which is much higher than 25% of organic compounds that exhibit fluorescence and is equivalent to organic compounds that exhibit phosphorescence. For this reason, a light-emitting element with high emission efficiency can be obtained by using quantum dots as a light-emitting material. In addition, quantum dots, which are inorganic materials, are excellent in essential stability, and thus a light-emitting element that is preferable from the viewpoint of life can be obtained.
  • the materials constituting the quantum dots include group 14 elements, group 15 elements, group 16 elements, compounds composed of a plurality of group 14 elements, elements belonging to groups 4 to 14 and group 16 elements.
  • Compounds of Group 2, elements of Group 16 and Group 16, compounds of Group 13 elements and Group 15 elements, compounds of Group 13 elements and Group 17 elements, Group 14 elements and Group 15 Examples thereof include compounds with elements, compounds of Group 11 elements and Group 17 elements, iron oxides, titanium oxides, chalcogenide spinels, and semiconductor clusters.
  • an alloy type quantum dot whose composition is represented by arbitrary ratios.
  • an alloy type quantum dot of cadmium, selenium, and sulfur is one of effective means for obtaining blue light emission because the emission wavelength can be changed by changing the content ratio of elements.
  • the structure of the quantum dot includes a core type, a core-shell type, and a core-multishell type, and any of them may be used, but the shell is covered with another inorganic material that covers the core and has a wider band gap.
  • the shell material include zinc sulfide and zinc oxide.
  • Quantum dots also have high reactivity because of a high proportion of surface atoms, and aggregation is likely to occur. Therefore, it is preferable that a protective agent is attached or a protective group is provided on the surface of the quantum dots. Aggregation can be prevented and solubility in a solvent can be increased by attaching the protective agent or providing a protective group. It is also possible to reduce the reactivity and improve the electrical stability.
  • Examples of the protective agent include polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene oleyl ether, tripropylphosphine, tributylphosphine, trihexylphosphine, Trialkylphosphines such as octylphosphine, polyoxyethylene alkylphenyl ethers such as polyoxyethylene n-octylphenyl ether, polyoxyethylene n-nonylphenyl ether, tri (n-hexyl) amine, tri (n-octyl) Tertiary amines such as amine, tri (n-decyl) amine, tripropylphosphine oxide, tributylphosphine oxide, trihexylphosphine oxide, trioctylphosphite Organic phosphorus compounds such as oxide and tridecylphosphine oxide
  • the size of the quantum dot is adjusted as appropriate so that light of a desired wavelength can be obtained.
  • the crystal size decreases, the light emission of the quantum dots shifts to the blue side, that is, to the high energy side, so changing the size of the quantum dots changes the spectral wavelengths in the ultraviolet, visible, and infrared regions.
  • the emission wavelength can be adjusted over a region.
  • the size (diameter) of the quantum dots those in the range of 0.5 nm to 20 nm, preferably 1 nm to 10 nm are usually used.
  • the quantum dot has a narrower size distribution, the emission spectrum becomes narrower and light emission with good color purity can be obtained.
  • the shape of the quantum dots is not particularly limited, and may be spherical, rod-shaped, disk-shaped, or other shapes. Note that a quantum rod that is a rod-shaped quantum dot has a function of exhibiting light having directivity, and thus a light-emitting element with better external quantum efficiency can be obtained by using the quantum rod as a light-emitting material.
  • organic EL elements increase luminous efficiency by dispersing a light emitting material in a host material and suppressing concentration quenching of the light emitting material.
  • the host material needs to be a material having a singlet excitation energy level or a triplet excitation energy level higher than that of the light emitting material.
  • a blue phosphorescent material is used as a light-emitting material
  • a host material having a triplet excitation energy level higher than that and having an excellent lifetime is necessary, and its development is extremely difficult.
  • the quantum dots can maintain the light emission efficiency even if the light emitting layer is constituted only by the quantum dots without using the host material, a light emitting element that is preferable from this point of view can also be obtained.
  • the quantum dots preferably have a core-shell structure (including a core-multishell structure).
  • the thickness of the light-emitting layer is 3 nm to 100 nm, preferably 10 nm to 100 nm, and the quantum dot content in the light-emitting layer is 1 to 100% by volume. .
  • a vacuum vapor deposition method for the light-emitting layer using a phosphorescent light-emitting material, in addition to the wet process, a vacuum vapor deposition method can be suitably used.
  • liquid medium used in the wet process examples include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, and aromatic carbonization such as toluene, xylene, mesitylene, and cyclohexyl benzene. Hydrogen, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as dimethylformamide (DMF) and dimethyl sulfoxide (DMSO) can be used.
  • ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone
  • fatty acid esters such as ethyl acetate
  • halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene
  • aromatic carbonization such as toluene, xylene, mesitylene, and cyclohexyl benzene.
  • the electrode 101 and the electrode 102 have a function as an anode or a cathode of the light emitting element.
  • the electrode 101 and the electrode 102 can be formed using a metal, an alloy, a conductive compound, a mixture or a stacked body thereof.
  • One of the electrode 101 and the electrode 102 is preferably formed of a conductive material having a function of reflecting light.
  • the conductive material include aluminum (Al) or an alloy containing Al.
  • the alloy containing Al include an alloy containing Al and L (L represents one or more of titanium (Ti), neodymium (Nd), nickel (Ni), and lanthanum (La)).
  • Li represents one or more of titanium (Ti), neodymium (Nd), nickel (Ni), and lanthanum (La)).
  • Al and Ti, or an alloy containing Al, Ni, and La Aluminum has a low resistance value and a high light reflectance. In addition, since aluminum is abundant in the crust and inexpensive, manufacturing cost of a light-emitting element by using aluminum can be reduced.
  • N is yttrium (Y), Nd, magnesium (Mg), ytterbium (Yb), Al, Ti, gallium (Ga), zinc (Zn), indium (In) Represents one or more of tungsten (W), manganese (Mn), tin (Sn), iron (Fe), Ni, copper (Cu), palladium (Pd), iridium (Ir), or gold (Au) ) And the like.
  • the alloy containing silver include an alloy containing silver, palladium and copper, an alloy containing silver and copper, an alloy containing silver and magnesium, an alloy containing silver and nickel, an alloy containing silver and gold, and silver and ytterbium. Examples thereof include alloys.
  • transition metals such as tungsten, chromium (Cr), molybdenum (Mo), copper, and titanium can be used.
  • At least one of the electrode 101 and the electrode 102 is preferably formed using a conductive material having a function of transmitting light.
  • the conductive material is a conductive material having a visible light transmittance of 40% to 100%, preferably 60% to 100%, and a resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm or less. Can be mentioned.
  • the electrode 101 and the electrode 102 may be formed of a conductive material having a function of transmitting light and a function of reflecting light.
  • the conductive material include a conductive material having a visible light reflectance of 20% to 80%, preferably 40% to 70%, and a resistivity of 1 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm or less.
  • it can be formed using one or more kinds of conductive metals, alloys, conductive compounds, and the like.
  • ITO indium tin oxide
  • ITSO indium tin oxide containing silicon or silicon oxide
  • indium zinc oxide indium zinc oxide
  • Metal oxides such as indium oxide containing indium oxide-tin oxide, indium-titanium oxide, tungsten oxide, and zinc oxide can be used.
  • a metal thin film with a thickness that allows light to pass therethrough preferably, a thickness of 1 nm to 30 nm
  • the metal for example, Ag or an alloy such as Ag and Al, Ag and Mg, Ag and Au, Ag and Yb, or the like can be used.
  • the material having a function of transmitting light may be any material that has a function of transmitting visible light and has conductivity.
  • an oxide semiconductor or an organic conductor including an organic substance is included.
  • the organic conductor containing an organic substance include a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron donor (donor), and a composite material obtained by mixing an organic compound and an electron acceptor (acceptor).
  • an inorganic carbon-based material such as graphene may be used.
  • the resistivity of the material is preferably 1 ⁇ 10 5 ⁇ ⁇ cm or less, and more preferably 1 ⁇ 10 4 ⁇ ⁇ cm or less.
  • one or both of the electrode 101 and the electrode 102 may be formed by stacking a plurality of the above materials.
  • a material having a higher refractive index than that of the electrode may be formed in contact with the electrode having a function of transmitting light.
  • a material may be a material having a function of transmitting visible light, and may be a material having conductivity or not.
  • an oxide semiconductor and an organic substance can be given.
  • the material illustrated to the light emitting layer, the positive hole injection layer, the positive hole transport layer, the electron carrying layer, or the electron injection layer is mentioned, for example.
  • an inorganic carbon-based material or a metal thin film that transmits light can be used, and a plurality of layers of several nm to several tens of nm may be stacked.
  • the electrode 101 or the electrode 102 has a function as a cathode, it is preferable to use a material having a low work function (3.8 eV or less).
  • a material having a low work function 3.8 eV or less.
  • elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table alkali metals such as lithium, sodium and cesium, alkaline earth metals such as calcium and strontium, magnesium and the like
  • alloys containing these elements for example, Ag And rare earth metals such as Mg, Al and Li
  • europium (Eu) and Yb alloys containing these rare earth metals, alloys containing aluminum and silver, and the like can be used.
  • the electrode 101 or the electrode 102 is used as an anode, it is preferable to use a material having a large work function (4.0 eV or more).
  • the electrode 101 and the electrode 102 may be a stack of a conductive material having a function of reflecting light and a conductive material having a function of transmitting light.
  • the electrode 101 and the electrode 102 are preferable because they can have a function of adjusting an optical distance so that desired light from the light-emitting layer can resonate and the wavelength of the light can be increased.
  • a sputtering method As a method for forming the electrode 101 and the electrode 102, a sputtering method, a vapor deposition method, a printing method, a coating method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, a CVD method, a pulse laser deposition method, an ALD (Atomic Layer Deposition) method, or the like is appropriately used. be able to.
  • the light-emitting element according to one embodiment of the present invention may be manufactured over a substrate formed of glass, plastic, or the like. As the order of manufacturing on the substrate, the layers may be sequentially stacked from the electrode 101 side or may be sequentially stacked from the electrode 102 side.
  • the substrate over which the light-emitting element according to one embodiment of the present invention can be formed glass, quartz, plastic, or the like can be used, for example.
  • a flexible substrate may be used.
  • the flexible substrate is a substrate that can be bent (flexible), and examples thereof include a plastic substrate made of polycarbonate and polyarylate.
  • a film, an inorganic vapor deposition film, etc. can also be used. Note that other materials may be used as long as they function as a support in the manufacturing process of the light-emitting element. Or what is necessary is just to have a function which protects a light emitting element.
  • a light-emitting element can be formed using various substrates.
  • substrate is not limited to a specific thing.
  • the substrate include a semiconductor substrate (for example, a single crystal substrate or a silicon substrate), an SOI substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a stainless steel substrate, a substrate having stainless steel foil, and a tungsten substrate.
  • the glass substrate include barium borosilicate glass, aluminoborosilicate glass, and soda lime glass.
  • Examples of the flexible substrate, the laminated film, and the base film include the following.
  • plastics represented by polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), and polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PES polyethersulfone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Another example is a resin such as acrylic.
  • examples include polypropylene, polyester, polyvinyl fluoride, and polyvinyl chloride.
  • polyamide, polyimide, aramid, epoxy, an inorganic vapor deposition film, papers, and the like are examples of the flexible substrate, the laminated film, and the base film.
  • a flexible substrate may be used as the substrate, and the light emitting element may be formed directly on the flexible substrate.
  • a separation layer may be provided between the substrate and the light-emitting element.
  • the release layer can be used to separate a part from the substrate after the light emitting element is partially or wholly formed thereon, and to transfer the light emitting element to another substrate. At that time, the light-emitting element can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.
  • a structure of a laminated structure of an inorganic film of a tungsten film and a silicon oxide film or a structure in which a resin film such as polyimide is formed over a substrate can be used for the above-described release layer.
  • a light emitting element may be formed using a certain substrate, and then the light emitting element may be transferred to another substrate, and the light emitting element may be disposed on another substrate.
  • a substrate to which the light emitting element is transferred in addition to the above-described substrate, a cellophane substrate, a stone substrate, a wood substrate, a cloth substrate (natural fiber (silk, cotton, hemp), synthetic fiber (nylon, polyurethane, polyester) or There are recycled fibers (including acetate, cupra, rayon, recycled polyester), leather substrates, rubber substrates, and the like.
  • a light-emitting element that is not easily broken, a light-emitting element with high heat resistance, a light-emitting element that is reduced in weight, or a light-emitting element that is thinned can be obtained.
  • a field effect transistor may be formed on the above-described substrate, and the light-emitting element 110 may be formed on an electrode electrically connected to the FET.
  • FET field effect transistor
  • one embodiment of the present invention has been described in this embodiment. Alternatively, in another embodiment, one embodiment of the present invention will be described. Note that one embodiment of the present invention is not limited thereto. That is, in this embodiment and other embodiments, various aspects of the invention are described, and thus one embodiment of the present invention is not limited to a particular aspect. For example, although an example in which the present invention is applied to a light-emitting element has been described as one embodiment of the present invention, one embodiment of the present invention is not limited thereto. For example, depending on circumstances or circumstances, one embodiment of the present invention may not be applied to a light-emitting element.
  • Embodiment 4 a light-emitting element having a structure different from that of the light-emitting element described in Embodiment 3 will be described below with reference to FIGS. Note that in FIG. 3, portions having the same functions as those shown in FIG. 1A have similar hatch patterns, and the symbols may be omitted. Moreover, the same code
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the light emitting element 250.
  • any one light-emitting unit among the plurality of light-emitting units preferably has a structure similar to that of the EL layer 100 or the EL layer 103 illustrated in FIG. That is, the light-emitting element 150 or the light-emitting element 152 illustrated in FIG. 1A or FIG. 2A preferably includes one light-emitting unit, and the light-emitting element 250 preferably includes a plurality of light-emitting units. Note that in the light-emitting element 250, the electrode 101 functions as an anode and the electrode 102 functions as a cathode, but the structure of the light-emitting element 250 may be reversed.
  • the light emitting unit 106 and the light emitting unit 108 are stacked, and a charge generation layer 115 is provided between the light emitting unit 106 and the light emitting unit 108.
  • the light emitting unit 106 and the light emitting unit 108 may have the same configuration or different configurations.
  • a structure similar to that of the EL layer 100 is preferably used for the light-emitting unit 108.
  • the light emitting element 250 includes the light emitting layer 120 and the light emitting layer 170.
  • the light emitting unit 106 includes a hole injection layer 111, a hole transport layer 112, an electron transport layer 113, and an electron injection layer 114.
  • the light emitting unit 108 includes a hole injection layer 116, a hole transport layer 117, an electron transport layer 118, and an electron injection layer 119.
  • the light-emitting element 250 only needs to include the organic compound according to one embodiment of the present invention in any layer of the light-emitting unit 106 and the light-emitting unit 108.
  • the layer containing the organic compound is preferably the light-emitting layer 120 or the light-emitting layer 170.
  • the charge generation layer 115 has a configuration in which an acceptor substance that is an electron acceptor is added to a hole transport material, but a donor substance that is an electron donor is added to the electron transport material. Also good. Moreover, both these structures may be laminated
  • the charge generation layer 115 includes a composite material of an organic compound and an acceptor substance
  • a composite material that can be used for the hole-injection layer 111 described in Embodiment 3 may be used as the composite material.
  • the organic compound various compounds such as an aromatic amine compound, a carbazole compound, an aromatic hydrocarbon, and a high molecular compound (oligomer, dendrimer, polymer, etc.) can be used.
  • an organic compound having a hole mobility of 1 ⁇ 10 ⁇ 6 cm 2 / Vs or higher is preferably used. Note that other than these substances, any substance that has a property of transporting more holes than electrons may be used.
  • the charge generation layer 115 can also serve as a hole injection layer or a hole transport layer of the light emission unit.
  • the unit may not be provided with a hole injection layer or a hole transport layer.
  • the charge generation layer 115 can also serve as an electron injection layer or an electron transport layer of the light emission unit. May have a configuration in which an electron injection layer or an electron transport layer is not provided.
  • the charge generation layer 115 may be formed as a stacked structure in which a layer including a composite material of an organic compound and an acceptor substance and a layer formed using another material are combined.
  • a layer including a composite material of an organic compound and an acceptor substance may be formed in combination with a layer including one compound selected from electron donating substances and a compound having a high electron transporting property.
  • a layer including a composite material of an organic compound and an acceptor substance may be combined with a layer including a transparent conductive film.
  • the charge generation layer 115 sandwiched between the light-emitting unit 106 and the light-emitting unit 108 injects electrons into one light-emitting unit and applies holes to the other light-emitting unit when voltage is applied to the electrode 101 and the electrode 102. As long as it injects. For example, in FIG. 3, when a voltage is applied so that the potential of the electrode 101 is higher than the potential of the electrode 102, the charge generation layer 115 injects electrons into the light emitting unit 106 and holes into the light emitting unit 108. Inject.
  • the charge generation layer 115 preferably has a property of transmitting visible light (specifically, the transmittance of visible light to the charge generation layer 115 is 40% or more) from the viewpoint of light extraction efficiency.
  • the charge generation layer 115 functions even when it has lower conductivity than the pair of electrodes (the electrode 101 and the electrode 102).
  • the present invention can be similarly applied to a light emitting element in which three or more light emitting units are stacked.
  • a plurality of light-emitting units are partitioned between a pair of electrodes by a charge generation layer, thereby enabling high-intensity light emission while maintaining a low current density, and a longer-life light-emitting element Can be realized.
  • a light-emitting element with low power consumption can be realized.
  • the light emission colors exhibited by the guest materials used for the light-emitting unit 106 and the light-emitting unit 108 may be the same as or different from each other.
  • the light-emitting element 250 is preferably a light-emitting element that exhibits high luminance with a small current value.
  • the light-emitting element 250 is preferably a light-emitting element that emits multicolor light.
  • the emission spectrum of the light emitting element 250 is combined with light having light emission having different light emission peaks. Therefore, the emission spectrum has at least two maximum values.
  • White light emission can be obtained by making the lights of the light emitting layer 120 and the light emitting layer 170 complementary colors.
  • the emission colors exhibited by the guest materials used in the respective light-emitting units may be the same or different from each other.
  • the light emission colors exhibited by the plurality of light emitting units can achieve high light emission luminance with a smaller current value than other colors.
  • Such a configuration can be suitably used for adjusting the emission color.
  • it is suitable when using guest materials that have different luminous efficiencies and exhibit different luminescent colors.
  • two layers of light emitting units having the same color fluorescent material and one layer of light emitting units having a phosphorescent material exhibiting an emission color different from the fluorescent material are used to emit light.
  • the emission intensity of phosphorescence can be adjusted. That is, the intensity of the emitted color can be adjusted by the number of light emitting units.
  • a light emitting device comprising two layers of light emitting units containing a blue fluorescent material and one layer of light emitting units containing a yellow phosphorescent material, A light emitting element having two layers of a light emitting unit containing a blue fluorescent material and one layer of a light emitting layer unit containing a red phosphorescent material and a green phosphorescent material, or two layers of a light emitting unit containing a blue fluorescent material and a red phosphorescent material, A light emitting element having one light emitting layer unit including a yellow phosphorescent material and a green phosphorescent material is preferable because white light emission can be efficiently obtained.
  • At least one of the light emitting layer 120 or the light emitting layer 170 may be further divided into layers, and a different light emitting material may be included in each of the divided layers. That is, at least one of the light-emitting layer 120 or the light-emitting layer 170 may be formed of two or more layers. For example, when a light emitting layer is formed by sequentially stacking a first light emitting layer and a second light emitting layer from the hole transport layer side, a material having a hole transport property is used as a host material of the first light emitting layer. There is a configuration in which a material having an electron transporting property is used as the host material of the light emitting layer 2.
  • the light emitting materials included in the first light emitting layer and the second light emitting layer may be the same material or different materials, and may be materials having a function of emitting light of the same color.
  • a material having a function of emitting light of different colors may be used.
  • white light emission having high color rendering properties composed of three primary colors or four or more light emission colors can be obtained.
  • the light emitting layer of the light emitting unit 108 has a phosphorescent compound. Note that a light-emitting element with favorable light emission efficiency and reliability can be provided by applying the organic compound according to one embodiment of the present invention to at least one of the plurality of units.
  • FIG. 4A is a top view showing the light-emitting device
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along lines AB and CD of FIG. 4A.
  • This light-emitting device includes a drive circuit portion (source side drive circuit) 601, a pixel portion 602, and a drive circuit portion (gate side drive circuit) 603 indicated by dotted lines, for controlling light emission of the light emitting element.
  • Reference numeral 604 denotes a sealing substrate
  • reference numeral 625 denotes a desiccant
  • reference numeral 605 denotes a sealing material
  • the inside surrounded by the sealing material 605 is a space 607.
  • the routing wiring 608 is a wiring for transmitting a signal input to the source side driving circuit 601 and the gate side driving circuit 603, and from the FPC (flexible printed circuit) 609 serving as an external input terminal, a video signal, a clock signal, Receives start signal, reset signal, etc.
  • FPC flexible printed circuit
  • a printed wiring board PWB: Printed Wiring Board
  • the light-emitting device in this specification includes not only a light-emitting device body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
  • a driver circuit portion and a pixel portion are formed over the element substrate 610.
  • a source side driver circuit 601 that is a driver circuit portion and one pixel in the pixel portion 602 are shown.
  • the source side driver circuit 601 is a CMOS circuit in which an n-channel TFT 623 and a p-channel TFT 624 are combined.
  • the driving circuit may be formed of various CMOS circuits, PMOS circuits, and NMOS circuits.
  • CMOS circuits complementary metal-oxide-semiconductor circuits
  • PMOS circuits PMOS circuits
  • NMOS circuits CMOS circuits
  • a driver integrated type in which a driver circuit is formed over a substrate is shown; however, this is not necessarily required, and the driver circuit can be formed outside the substrate.
  • the pixel portion 602 is formed of a pixel including a switching TFT 611, a current control TFT 612, and a first electrode 613 electrically connected to the drain thereof. Note that an insulator 614 is formed so as to cover an end portion of the first electrode 613.
  • the insulator 614 can be formed using a positive photosensitive resin film.
  • a surface having a curvature is formed at the upper end portion or the lower end portion of the insulator 614.
  • photosensitive acrylic is used as a material for the insulator 614
  • the curvature radius of the curved surface is preferably 0.2 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • any of photosensitive materials such as a negative type and a positive type can be used.
  • An EL layer 616 and a second electrode 617 are formed over the first electrode 613.
  • a material used for the first electrode 613 functioning as an anode a material having a high work function is preferably used.
  • an ITO film or an indium tin oxide film containing silicon a single layer such as an indium oxide film containing 2 wt% or more and 20 wt% or less of zinc oxide, a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, or a Pt film
  • a stack of titanium nitride and a film containing aluminum as a main component, a three-layer structure including a titanium nitride film, a film containing aluminum as a main component, and a titanium nitride film can be used. Note that with a stacked structure, resistance as a wiring is low, good ohmic contact can be obtained, and a function as an anode can be
  • the EL layer 616 is formed by various methods such as an evaporation method using an evaporation mask, an inkjet method, and a spin coating method.
  • the material forming the EL layer 616 may be a low molecular compound or a high molecular compound (including an oligomer and a dendrimer).
  • the second electrode 617 As a material used for the second electrode 617 which is formed over the EL layer 616 and functions as a cathode, a material having a low work function (Al, Mg, Li, Ca, or an alloy or compound thereof, MgAg, MgIn, AlLi or the like is preferably used. Note that in the case where light generated in the EL layer 616 is transmitted to the second electrode 617, the second electrode 617 includes a thin metal film and a transparent conductive film (ITO, 2 wt% or more and 20 wt% or less). A stack of indium oxide containing zinc oxide, indium tin oxide containing silicon, zinc oxide (ZnO), or the like is preferably used.
  • ITO transparent conductive film
  • the light-emitting element 618 is formed by the first electrode 613, the EL layer 616, and the second electrode 617.
  • the light-emitting element 618 is preferably a light-emitting element having the structure of Embodiment Mode 3 and Embodiment Mode 4. Note that a plurality of light-emitting elements are formed in the pixel portion; however, in the light-emitting device in this embodiment, the light-emitting element having the structure described in Embodiments 3 and 4 and other structures are used. Both of the light emitting elements having the above may be included.
  • the sealing substrate 604 is bonded to the element substrate 610 with the sealant 605, whereby the light-emitting element 618 is provided in the space 607 surrounded by the element substrate 610, the sealing substrate 604, and the sealant 605. Yes.
  • the space 607 is filled with a filler and may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, or the like), or may be filled with a resin or a desiccant, or both.
  • an epoxy resin or glass frit is preferably used for the sealant 605. Moreover, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible.
  • a plastic substrate made of FRP (Fiber Reinforced Plastics), PVF (polyvinyl fluoride), polyester, acrylic, or the like can be used as a material used for the sealing substrate 604.
  • FIG. 5 illustrates an example of a light-emitting device in which a light-emitting element that emits white light is formed and a colored layer (color filter) is formed as an example of a display device.
  • FIG. 5A shows a substrate 1001, a base insulating film 1002, a gate insulating film 1003, gate electrodes 1006, 1007, and 1008, a first interlayer insulating film 1020, a second interlayer insulating film 1021, a peripheral portion 1042, and a pixel portion.
  • a green pixel 1044G, a blue pixel 1044B, a white pixel 1044W, and the like are illustrated.
  • colored layers are provided on a transparent substrate 1033.
  • a black layer (black matrix) 1035 may be further provided.
  • the transparent base material 1033 provided with the coloring layer and the black layer is aligned and fixed to the substrate 1001. Note that the colored layer and the black layer are covered with an overcoat layer 1036.
  • there are a light emitting layer in which light is emitted outside without passing through the colored layer and a light emitting layer in which light is emitted through the colored layer of each color. In other words, light that does not pass through the colored layer is white, and light that passes through the colored layer is red, blue, and green. Therefore, an image can be expressed with pixels of four colors.
  • FIG. 5B illustrates an example in which a red colored layer 1034R, a green colored layer 1034G, and a blue colored layer 1034B) are formed between the gate insulating film 1003 and the first interlayer insulating film 1020.
  • the coloring layer may be provided between the substrate 1001 and the sealing substrate 1031.
  • a light-emitting device having a structure in which light is extracted to the substrate 1001 side where the TFT is formed (bottom emission type) is used.
  • a structure in which light is extracted from the sealing substrate 1031 side (top-emission type).
  • FIG. 10 A cross-sectional view of a top emission type light emitting device is shown in FIG.
  • a substrate that does not transmit light can be used as the substrate 1001.
  • the connection electrode for connecting the TFT and the anode of the light emitting element is manufactured, it is formed in the same manner as the bottom emission type light emitting device.
  • a third interlayer insulating film 1037 is formed so as to cover the electrode 1022. This insulating film may play a role of planarization.
  • the third interlayer insulating film 1037 can be formed using various other materials in addition to the same material as the second interlayer insulating film 1021.
  • the first lower electrode 1025W, the lower electrode 1025R, the lower electrode 1025G, and the lower electrode 1025B of the light emitting element are anodes here, but may be cathodes.
  • the lower electrode 1025W, the lower electrode 1025R, the lower electrode 1025G, and the lower electrode 1025B are preferably reflective electrodes.
  • the second electrode 1029 preferably has a function of reflecting light and a function of transmitting light.
  • a microcavity structure be applied between the second electrode 1029 and the lower electrode 1025W, the lower electrode 1025R, the lower electrode 1025G, and the lower electrode 1025B to have a function of amplifying light of a specific wavelength.
  • the EL layer 1028 has a structure as described in Embodiments 3 and 4, and has an element structure in which white light emission can be obtained.
  • the structure of the EL layer that can emit white light may be realized by using a plurality of light-emitting layers, a plurality of light-emitting units, or the like. .
  • the configuration for obtaining white light emission is not limited to these.
  • sealing can be performed with a sealing substrate 1031 provided with colored layers (red colored layer 1034R, green colored layer 1034G, and blue colored layer 1034B).
  • a black layer (black matrix) 1030 may be provided on the sealing substrate 1031 so as to be positioned between the pixels.
  • the colored layer (red colored layer 1034R, green colored layer 1034G, blue colored layer 1034B) or black layer (black matrix) may be covered with an overcoat layer.
  • the sealing substrate 1031 is a light-transmitting substrate.
  • full color display is performed with four colors of red, green, blue, and white
  • the present invention is not particularly limited, and full color display may be performed with three colors of red, green, and blue. Further, full color display may be performed with four colors of red, green, blue, and yellow.
  • one embodiment of the present invention is a light-emitting element using an organic EL
  • a highly reliable electronic device having a flat surface and favorable light emission efficiency can be manufactured.
  • a highly reliable electronic device having a curved surface and favorable emission efficiency can be manufactured.
  • a highly reliable electronic device with favorable light emission efficiency can be manufactured.
  • Electronic devices include, for example, television devices, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, digital cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, personal digital assistants, audio Large game machines such as playback devices and pachinko machines are listed.
  • a portable information terminal 900 illustrated in FIGS. 7A and 7B includes a housing 901, a housing 902, a display portion 903, a hinge portion 905, and the like.
  • the housing 901 and the housing 902 are connected by a hinge portion 905.
  • the portable information terminal 900 can be developed from the folded state (FIG. 7A) as shown in FIG. 7B. Thereby, when carrying, it is excellent in portability, and when using, it is excellent in visibility by a large display area.
  • the portable information terminal 900 is provided with a flexible display portion 903 across a housing 901 and a housing 902 connected by a hinge portion 905.
  • a light-emitting device manufactured using one embodiment of the present invention can be used for the display portion 903. Thereby, a portable information terminal having high reliability can be manufactured.
  • the display unit 903 can display at least one of document information, a still image, a moving image, and the like.
  • the portable information terminal 900 can be used as an electronic book terminal.
  • the display unit 903 When the portable information terminal 900 is deployed, the display unit 903 is held with a large radius of curvature.
  • the display portion 903 is held including a curved portion with a curvature radius of 1 mm to 50 mm, preferably 5 mm to 30 mm.
  • Part of the display portion 903 can display a curved surface by continuously arranging pixels from the housing 901 to the housing 902.
  • the display portion 903 functions as a touch panel and can be operated with a finger or a stylus.
  • the display unit 903 is preferably composed of one flexible display. Accordingly, it is possible to perform continuous display without interruption between the housing 901 and the housing 902. Note that a display may be provided in each of the housing 901 and the housing 902.
  • the hinge unit 905 preferably has a lock mechanism so that the angle between the housing 901 and the housing 902 does not become larger than a predetermined angle when the portable information terminal 900 is deployed.
  • the angle at which the lock is applied is 90 degrees or more and less than 180 degrees, typically 90 degrees, 120 degrees, 135 degrees, 150 degrees, or 175 degrees. be able to. Thereby, the convenience, safety
  • the hinge portion 905 has a lock mechanism
  • the display portion 903 can be prevented from being damaged without applying excessive force to the display portion 903. Therefore, a highly reliable portable information terminal can be realized.
  • the housing 901 and the housing 902 may include a power button, an operation button, an external connection port, a speaker, a microphone, and the like.
  • One of the housing 901 and the housing 902 is provided with a wireless communication module, and transmits and receives data via a computer network such as the Internet, a LAN (Local Area Network), and Wi-Fi (registered trademark). Is possible.
  • a computer network such as the Internet, a LAN (Local Area Network), and Wi-Fi (registered trademark). Is possible.
  • a portable information terminal 910 illustrated in FIG. 7C includes a housing 911, a display portion 912, operation buttons 913, an external connection port 914, a speaker 915, a microphone 916, a camera 917, and the like.
  • a light-emitting device manufactured using one embodiment of the present invention can be used for the display portion 912. Thereby, a portable information terminal having high reliability can be manufactured.
  • the portable information terminal 910 includes a touch sensor in the display unit 912. All operations such as making a call or inputting characters can be performed by touching the display portion 912 with a finger or a stylus.
  • the power can be turned on and off, and the type of the image displayed on the display unit 912 can be switched.
  • the mail creation screen can be switched to the main menu screen.
  • the orientation (portrait or landscape) of the portable information terminal 910 is determined, and the screen display orientation of the display unit 912 is determined. It can be switched automatically. The screen display orientation can also be switched by touching the display portion 912, operating the operation buttons 913, or inputting voice using the microphone 916.
  • the portable information terminal 910 has one or more functions selected from, for example, a telephone, a notebook, an information browsing device, or the like. Specifically, it can be used as a smartphone.
  • the portable information terminal 910 can execute various applications such as mobile phone, electronic mail, text browsing and creation, music playback, video playback, Internet communication, and games.
  • a camera 920 illustrated in FIG. 7D includes a housing 921, a display portion 922, operation buttons 923, a shutter button 924, and the like.
  • a removable lens 926 is attached to the camera 920.
  • a light-emitting device manufactured using one embodiment of the present invention can be used for the display portion 922. Thereby, a highly reliable camera can be manufactured.
  • the camera 920 is configured such that the lens 926 can be removed from the housing 921 and replaced, but the lens 926 and the housing 921 may be integrated.
  • the camera 920 can capture a still image or a moving image by pressing the shutter button 924.
  • the display portion 922 has a function as a touch panel and can capture an image by touching the display portion 922.
  • the camera 920 can be separately attached with a strobe device, a viewfinder, and the like. Alternatively, these may be incorporated in the housing 921.
  • FIG. 8A is a perspective view illustrating a wristwatch-type portable information terminal 9200
  • FIG. 8B is a perspective view illustrating a wristwatch-type portable information terminal 9201.
  • a portable information terminal 9200 includes a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or operation switch), a connection terminal 9006, and a sensor 9007 (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, Magnetic, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor or infrared, etc.), microphone 9008, etc. Can do. The same applies to the portable information terminal 9201.
  • a portable information terminal 9200 illustrated in FIG. 8A can execute various applications such as a mobile phone, e-mail, text browsing and creation, music playback, Internet communication, and computer games. Further, the display portion 9001 is provided with a curved display surface, and can perform display along the curved display surface. In addition, the portable information terminal 9200 can execute short-range wireless communication with a communication standard. For example, it is possible to talk hands-free by communicating with a headset capable of wireless communication. In addition, the portable information terminal 9200 includes a connection terminal 9006 and can directly exchange data with other information terminals via a connector. Charging can also be performed through the connection terminal 9006. Note that the charging operation may be performed by wireless power feeding without using the connection terminal 9006.
  • a mobile information terminal 9201 illustrated in FIG. 8B is different from the mobile information terminal illustrated in FIG. 8A in that the display surface of the display portion 9001 is not curved.
  • the external shape of the display portion of the portable information terminal 9201 is a non-rectangular shape (a circular shape in FIG. 8B).
  • FIG. 8C to 8E are perspective views illustrating a foldable portable information terminal 9202.
  • FIG. 8C is a perspective view of a state in which the portable information terminal 9202 is expanded
  • FIG. 8D is a state in which the portable information terminal 9202 is expanded or changed from one of the folded state to the other.
  • FIG. 8E is a perspective view of the portable information terminal 9202 folded.
  • the portable information terminal 9202 is excellent in portability in the folded state, and in the expanded state, the portable information terminal 9202 is excellent in display listability due to a seamless wide display area.
  • a display portion 9001 included in the portable information terminal 9202 is supported by three housings 9000 connected by a hinge 9055. By bending between the two housings 9000 via the hinge 9055, the portable information terminal 9202 can be reversibly deformed from the expanded state to the folded state. For example, the portable information terminal 9202 can be bent with a curvature radius of 1 mm to 150 mm.
  • FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an example of a cleaning robot.
  • the cleaning robot 5100 includes a display 5101 disposed on the upper surface, a plurality of cameras 5102 disposed on the side surface, brushes 5103, and operation buttons 5104. Although not shown, the lower surface of the cleaning robot 5100 is provided with a tire, a suction port, and the like. In addition, the cleaning robot 5100 includes various sensors such as an infrared sensor, an ultrasonic sensor, an acceleration sensor, a piezo sensor, an optical sensor, and a gyro sensor. Moreover, the cleaning robot 5100 includes a wireless communication unit.
  • the cleaning robot 5100 is self-propelled, can detect the dust 5120, and can suck the dust from the suction port provided on the lower surface.
  • the cleaning robot 5100 can analyze an image captured by the camera 5102 and determine whether there is an obstacle such as a wall, furniture, or a step. In addition, when an object that is likely to be entangled with the brush 5103 such as wiring is detected by image analysis, the rotation of the brush 5103 can be stopped.
  • the display 5101 can display the remaining battery level, the amount of dust sucked, and the like.
  • the route on which the cleaning robot 5100 has traveled may be displayed on the display 5101.
  • the display 5101 may be a touch panel, and the operation buttons 5104 may be provided on the display 5101.
  • the cleaning robot 5100 can communicate with a portable electronic device 5140 such as a smartphone.
  • An image captured by the camera 5102 can be displayed on the portable electronic device 5140. Therefore, the owner of the cleaning robot 5100 can know the state of the room even when away from home.
  • the display on the display 5101 can be confirmed with a portable electronic device such as a smartphone.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display 5101.
  • a robot 2100 illustrated in FIG. 9B includes an arithmetic device 2110, an illuminance sensor 2101, a microphone 2102, an upper camera 2103, a speaker 2104, a display 2105, a lower camera 2106, an obstacle sensor 2107, and a moving mechanism 2108.
  • the microphone 2102 has a function of detecting a user's speaking voice, environmental sound, and the like.
  • the speaker 2104 has a function of emitting sound.
  • the robot 2100 can communicate with the user using the microphone 2102 and the speaker 2104.
  • the display 2105 has a function of displaying various information.
  • the robot 2100 can display information desired by the user on the display 2105.
  • the display 2105 may be equipped with a touch panel. Further, the display 2105 may be an information terminal that can be removed, and is installed at a fixed position of the robot 2100 to enable charging and data transfer.
  • the upper camera 2103 and the lower camera 2106 have a function of imaging the surroundings of the robot 2100.
  • the obstacle sensor 2107 can detect the presence or absence of an obstacle in the traveling direction when the robot 2100 moves forward using the moving mechanism 2108.
  • the robot 2100 can recognize the surrounding environment using the upper camera 2103, the lower camera 2106, and the obstacle sensor 2107, and can move safely.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display 2105.
  • FIG. 9C illustrates an example of a goggle type display.
  • the goggle type display includes, for example, a housing 5000, a display unit 5001, a speaker 5003, an LED lamp 5004, a connection terminal 5006, a sensor 5007 (force, displacement, position, speed, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, Including a function of measuring magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor, or infrared), microphone 5008, second A display portion 5002, a support portion 5012, an earphone 5013, and the like are included.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display portion 5001 and the second display portion 5002.
  • FIG. 10A and 10B show a foldable portable information terminal 5150.
  • FIG. A foldable portable information terminal 5150 includes a housing 5151, a display region 5152, and a bent portion 5153.
  • FIG. 10A illustrates the portable information terminal 5150 in a developed state.
  • FIG. 10B illustrates the portable information terminal 5150 in a folded state. Although the portable information terminal 5150 has a large display area 5152, the portable information terminal 5150 is compact and excellent in portability when folded.
  • the display region 5152 can be folded in half by a bent portion 5153.
  • the bent portion 5153 includes an extendable member and a plurality of support members. When the bent portion 5153 is folded, the extendable member extends, and the bent portion 5153 has a radius of curvature of 2 mm or more, preferably 5 mm or more. It can be folded.
  • the display area 5152 may be a touch panel (input / output device) equipped with a touch sensor (input device).
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the display region 5152.
  • an electronic device or a lighting device having a light-emitting region having a curved surface can be realized.
  • the light-emitting device to which the light-emitting element of one embodiment of the present invention is applied can also be used for lighting of a car, for example, lighting can be installed on a windshield, a ceiling, or the like.
  • FIG. 11A shows a perspective view of one surface of the multi-function terminal 3500
  • FIG. 11B shows a perspective view of the other surface of the multi-function terminal 3500.
  • a display portion 3504 a camera 3506, an illumination 3508, and the like are incorporated in a housing 3502.
  • the light-emitting device of one embodiment of the present invention can be used for the lighting 3508.
  • the illumination 3508 functions as a surface light source by using the light-emitting device of one embodiment of the present invention. Therefore, unlike a point light source typified by an LED, light emission with less directivity can be obtained. For example, when the lighting 3508 and the camera 3506 are used in combination, the lighting 3508 can be turned on or blinked and an image can be captured by the camera 3506. Since the illumination 3508 has a function as a surface light source, it can capture a photograph taken under natural light.
  • multi-function terminal 3500 illustrated in FIGS. 11A and 11B can have various functions similarly to the electronic devices illustrated in FIGS. 8A to 8C.
  • a speaker In addition, a speaker, a sensor (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, sound, time, hardness, electric field, current are provided inside the housing 3502. , Voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor or infrared measurement function), microphone, and the like. Further, by providing a detection device having a sensor for detecting inclination such as a gyroscope and an acceleration sensor inside the multi-function terminal 3500, the orientation (vertical or horizontal) of the multi-function terminal 3500 is determined, and a display unit 3504 is provided. The screen display can be automatically switched.
  • the display portion 3504 can also function as an image sensor. For example, personal authentication can be performed by touching the display portion 3504 with a palm or a finger and capturing a palm print, a fingerprint, or the like.
  • personal authentication can be performed by touching the display portion 3504 with a palm or a finger and capturing a palm print, a fingerprint, or the like.
  • a backlight that emits near-infrared light or a sensing light source that emits near-infrared light is used for the display portion 3504, finger veins, palm veins, and the like can be imaged. Note that the light-emitting device of one embodiment of the present invention may be applied to the display portion 3504.
  • FIG. 11C is a perspective view of a crime prevention light 3600.
  • the light 3600 includes an illumination 3608 outside the housing 3602, and the housing 3602 incorporates a speaker 3610 and the like.
  • the light-emitting element of one embodiment of the present invention can be used for the lighting 3608.
  • the light 3600 can emit light by holding, holding, or holding the illumination 3608, for example.
  • an electronic circuit capable of controlling the light emission method of the light 3600 may be provided inside the housing 3602.
  • the electronic circuit for example, a circuit that can emit light once or intermittently a plurality of times may be used, or a circuit that can adjust the light emission amount by controlling the light emission current value. Good.
  • a circuit that outputs a loud alarm sound from the speaker 3610 at the same time as the light emission of the illumination 3608 may be incorporated.
  • the light 3600 can emit light in all directions, for example, it can be threatened with light or light and sound toward a thief or the like.
  • the light 3600 may have a shooting function by including a camera such as a digital still camera.
  • FIG. 12 shows an example in which the light-emitting element is used as an indoor lighting device 8501.
  • the light-emitting element can have a large area, a large-area lighting device can be formed.
  • the lighting device 8502 in which the light-emitting region has a curved surface can be formed.
  • the light-emitting element described in this embodiment is thin and has a high degree of freedom in housing design. Therefore, it is possible to form a lighting device with various designs.
  • a large lighting device 8503 may be provided on the indoor wall surface.
  • the lighting devices 8501, 8502, and 8503 may be provided with touch sensors to turn the power on or off.
  • illuminating device 8504 provided with the function as a table by using a light emitting element for the surface side of a table.
  • a lighting device having a function as furniture can be obtained by using a light-emitting element as part of other furniture.
  • a lighting device and an electronic device can be obtained by using the light-emitting device of one embodiment of the present invention.
  • applicable lighting devices and electronic devices are not limited to those described in this embodiment and can be applied to electronic devices in various fields.
  • Step 1 Synthesis of 2aBAPA>
  • 24 mL of toluene, 3 mL of ethanol, and 3 mL of water were added, and degassed by stirring under reduced pressure.
  • the obtained solid toluene solution was suction filtered through Celite (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., catalog number: 537-02305), Florisil (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., catalog number: 066-05265), aluminum oxide, and the filtrate. Was concentrated to give a solid.
  • This synthesis scheme is shown in (A-1) below.
  • the obtained solid (1.5 g) was purified by sublimation by a train sublimation method.
  • the heating was performed at 270 ° C. for 16 hours under the conditions of a pressure of 4.0 Pa and an argon flow rate of 5 mL / min.
  • 0.90 g of yellow powder of 4- (9,10-diphenyl-2-anthryl) benzo [a] anthracene was obtained with a recovery rate of 91%.
  • FIG. 13A and FIG. 13B show 1 H NMR charts of the obtained solid.
  • FIG. 13B is an enlarged view of the range from 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. From the measurement results, it was found that the target product, 2aBAPA, was obtained.
  • FIG. 14 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of a toluene solution of 2aBAPA. Further, FIG. 15 shows the absorption spectrum and emission spectrum of the thin film.
  • the solid thin film was prepared on a quartz substrate by a vacuum deposition method.
  • an ultraviolet-visible spectrophotometer (model V550 manufactured by JASCO Corporation) was used.
  • the absorption spectrum of the 2aBAPA solution shown in FIG. 14 was obtained by subtracting the absorption spectrum of toluene measured by putting only toluene in a quartz cell from the absorption spectrum of the toluene solution of 2aBAPA.
  • a spectrophotometer (Spectrophotometer U4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) was used for measuring the absorption spectrum of the thin film.
  • a fluorometer (FS920 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) was used for measuring the emission spectrum.
  • the 2aBAPA thin film is a good film quality that hardly aggregates even in the air and has little change in form.
  • the HOMO level and LUMO level of 2aBAPA were calculated based on cyclic voltammetry (CV) measurement. The calculation method is shown below.
  • an electrochemical analyzer manufactured by BAS Co., Ltd., model number: ALS model 600A or 600C
  • DMF dehydrated dimethylformamide
  • tetra-n-butylammonium perchlorate as a supporting electrolyte ( n-Bu 4 NClO 4 ) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., catalog number: T0836) is dissolved to a concentration of 100 mmol / L, and the measurement target is further dissolved to a concentration of 2 mmol / L. did.
  • a platinum electrode manufactured by BAS Co., Ltd., PTE platinum electrode
  • a platinum electrode manufactured by BAS Inc., Pt counter electrode for VC-3 ( 5 cm)
  • Ag / Ag + electrode manufactured by BAS Co., Ltd., RE7 non-aqueous solvent system reference electrode
  • the measurement was performed at room temperature (20 to 25 ° C.). Further, the scanning speed during CV measurement was unified to 0.1 V / sec, and the oxidation potential Ea [V] and the reduction potential Ec [V] with respect to the reference electrode were measured.
  • Ea was an intermediate potential of the oxidation-reduction wave
  • Ec was an intermediate potential of the reduction-oxidation wave.
  • the potential energy with respect to the vacuum level of the reference electrode used in this example is ⁇ 4.94 [eV]
  • the HOMO level [eV] ⁇ 4.94 ⁇ Ea
  • LUMO the HOMO level and the LUMO level can be obtained respectively.
  • CV measurement was repeated 100 times, and the electrical stability of the compound was examined by comparing the oxidation-reduction wave in the measurement at the 100th cycle with the oxidation-reduction wave at the first cycle.
  • Step 1 Synthesis of 2aBAPA-02>
  • 2.3 g (5.0 mmol) of 2-iodo-9,10-diphenylanthracene, 1.4 g (5.0 mmol) of benzo [a] anthracene-7-boronic acid, tri (ortho-tolyl) phosphine 0 .15 g (0.50 mmol) and potassium carbonate 1.4 g (10 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • 20 mL of toluene, 5.0 mL of ethanol, and 5.0 mL of water were added, and degassed by stirring under reduced pressure.
  • Sublimation purification of 2.3 g of the obtained yellow solid was performed by a train sublimation method. The heating was performed at 260 ° C. under the conditions of a pressure of 4.0 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After sublimation purification, 2.1 g of a pale yellow solid was obtained with a recovery rate of 93%.
  • FIG. 16A and FIG. 16B show 1 H NMR charts of the obtained solid.
  • 16B is an enlarged view of the range of 7.0 ppm to 10.0 ppm in FIG. From the measurement results, it was found that the target product, 2aBAPA-02, was obtained.
  • FIG. 18 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 2aBAPA-02 was confirmed to emit blue light.
  • the organic compound that is one embodiment of the present invention, 2aBAPA-02 can also be used as a host of a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range. Further, it was found that the 2aBAPA-02 thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • Step 1 Synthesis of 2aBA ⁇ DNA>
  • a 200 mL three-necked flask 1.1 g (2.2 mmol) of 2-bromo-9,10-di (1-naphthyl) anthracene, 0.82 g (5.0 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid, tri (ortho) -Tolyl) phosphine 67 mg (0.22 mmol) and potassium carbonate 0.61 g (4.4 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • Sublimation purification of 0.95 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method. The heating was performed at 290 ° C. under the conditions of a pressure of 4.0 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After purification by sublimation, 0.89 g of a yellow solid was obtained with a recovery rate of 94%.
  • FIG. 19A and FIG. 19B show 1 H NMR charts of the obtained solid. Note that FIG. 19B is an enlarged view of the range from 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. From the measurement results, it was found that the target product, 2aBA ⁇ DNA, was obtained.
  • the organic compound, 2aBA ⁇ DNA which is one embodiment of the present invention, can also be used as a host for a light-emitting substance or a visible-light fluorescent substance. Further, it was found that the 2aBA ⁇ DNA thin film is a good film quality that hardly aggregates even in the air and has little change in morphology.
  • the HOMO level was ⁇ 5.83 eV in the measurement of the oxidation potential Ea [V] of 2aBA ⁇ DNA.
  • Ec [V] the reduction potential
  • the LUMO level was -2.81 eV.
  • the peak intensity of 70% was maintained in Ea measurement and 74% in Ec measurement, and 2aBA ⁇ DNA was oxidized. And resistance to reduction was confirmed to be good.
  • Step 1 Synthesis of 3aBA- ⁇ NPhA>
  • 2-chloro-10- (1-naphthyl) -9-phenylanthracene In a 200 mL three-necked flask, 2.0 g (4.8 mmol) of 2-chloro-10- (1-naphthyl) -9-phenylanthracene, 1.3 g (4.8 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid, di ( 1-adamantyl) -n-butylphosphine 0.17 g (0.48 mmol), tripotassium phosphate 3.2 g (15 mmol), and tert-butyl alcohol 1.1 g (15 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • Sublimation purification of 1.2 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method. The heating was performed at 290 ° C. under the conditions of a pressure of 4.0 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After purification by sublimation, 1.1 g of a white solid was obtained with a recovery rate of 93%.
  • FIG. 22A and FIG. 22B show 1 H NMR charts of the obtained solid. Note that FIG. 22B is an enlarged view of the range from 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. From the measurement results, it was found that the target product, 3aBA- ⁇ NPhA, was obtained.
  • FIG. 23 shows the results of measuring the absorption spectrum and emission spectrum of a toluene solution of 3aBA- ⁇ NPhA.
  • FIG. 24 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • absorption peaks are observed in the vicinity of 408 nm, 385 nm, 367 nm, 293 nm, and 268 nm, and light emission is performed in the vicinity of 434 nm, 459 nm, 496 nm, 540 nm, and 590 nm (excitation wavelength: 380 nm). A wavelength peak was observed.
  • 3aBA- ⁇ NPhA emitted blue light.
  • the organic compound, 3aBA- ⁇ NPhA which is one embodiment of the present invention, can also be used as a host for a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range. Further, it was found that the 3aBA- ⁇ NPhA thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • Step 1 Synthesis of 2aBA- ⁇ NPhA> In a 200 mL three-neck flask, 3.0 g (7.1 mmol) of 2-chloro-9- (1-naphthyl) -10-phenylanthracene, 2.7 g (10 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid, di (1- Adamantyl) -n-butylphosphine 0.26 g (0.72 mmol), tripotassium phosphate 4.5 g (21 mmol), and tert-butyl alcohol 1.6 g (21 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • Sublimation purification of 2.3 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method. The heating was performed at 300 ° C. under the conditions of a pressure of 3.8 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After purification by sublimation, 2.1 g of a white solid was obtained with a recovery rate of 95%.
  • FIG. 25A and FIG. 25B show 1 H NMR charts of the obtained solid. Note that FIG. 25B is an enlarged view of the range from 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. From the measurement results, it was found that the target product, 2aBA- ⁇ NPhA, was obtained.
  • FIG. 26 shows the results of measuring the absorption spectrum and emission spectrum of a toluene solution of 2aBA- ⁇ NPhA.
  • FIG. 27 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 2aBA- ⁇ NPhA emitted blue light.
  • the organic compound, 2aBA- ⁇ NPhA which is one embodiment of the present invention can also be used as a host for a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range.
  • the 2aBA- ⁇ NPhA thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • Differential scanning calorimetry was performed on the synthesized 2aBAPA, 2aBA- ⁇ NPhA, and 3aBA- ⁇ NPhA.
  • Pyris 1 DSC manufactured by Perkin Elmer Co., Ltd. was used.
  • the temperature was increased from ⁇ 10 ° C. to 300 ° C. at a rate of 40 ° C./min, held at 300 ° C. for 1 minute, and then decreased from 300 ° C. to ⁇ 10 ° C. at a rate of 100 ° C./min. .
  • the second cycle was measured under the same conditions as in the first cycle except that the heating rate was 10 ° C./min.
  • the third cycle was measured under the same conditions as the first cycle.
  • the temperature was increased from ⁇ 10 ° C. to 360 ° C. at a rate of 40 ° C./min, held at 360 ° C. for 1 minute, and then decreased from 360 ° C. to ⁇ 10 ° C. at a rate of 100 ° C./min.
  • the second cycle was measured under the same conditions as in the first cycle except that the heating rate was 10 ° C./min.
  • the third cycle was measured under the same conditions as the first cycle.
  • the temperature was increased from ⁇ 10 ° C. to 340 ° C.
  • the second cycle was measured under the same conditions as in the first cycle except that the heating rate was 10 ° C./min.
  • the third cycle was measured under the same conditions as the first cycle.
  • any of the organic compounds of one embodiment of the present invention is a material excellent in heat resistance with Tg exceeding 150 ° C. It was found that 2aBA- ⁇ NPhA and 3aBA- ⁇ NPhA were excellent in heat resistance by 20 ° C. or more than 2aBAPA.
  • An ITSO film with a thickness of 70 nm was formed as an electrode 101 over a glass substrate by a sputtering method.
  • the electrode area of the electrode 101 was 4 mm 2 (2 mm ⁇ 2 mm).
  • the substrate surface was washed with water, dried at 200 ° C. for 1 hour, and then subjected to UV ozone treatment for 370 seconds. Thereafter, the substrate was placed in a vacuum deposition apparatus maintained at a vacuum degree of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa and baked at 170 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the substrate was allowed to cool for about 30 minutes.
  • PCzPA and molybdenum oxide (VI) have a weight ratio (PCzPA: MoO 3 ) of 1: 0.5 and a thickness of Co-deposited so that the thickness became 10 nm.
  • PCzPA was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • 2,9,10-triphenylanthracene (abbreviation: 2PPA) and 1,6mMemFLPAPrn and a weight ratio (2PPA: 1,6mMemFLPAPrn) are 1: 0 on the hole transport layer 112. Co-deposited to a thickness of 0.03 and a thickness of 25 nm. Note that in the light-emitting layer 140, 1,6 mM emFLPAPrn is a guest material that exhibits fluorescence.
  • 2PPA was deposited as an electron transport layer 118 (1) on the light-emitting layer 140 so as to have a thickness of 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light-emitting element 1 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour.
  • the comparative light emitting device 1 was obtained through the above steps.
  • the manufacturing process of the light-emitting element 2 is different from the comparative light-emitting element 1 described above only in the manufacturing process of the light-emitting layer 140 and the electron transport layer 118 (1), and the other manufacturing processes are the same as those of the comparative light-emitting element 1. Since the element structure of the light-emitting element 2 is as shown in Table 2, detailed manufacturing steps are omitted. Note that the light-emitting layer 140 and the electron-transport layer 118 (1) of the light-emitting element 2 were formed by a vacuum evaporation method as in the comparative light-emitting element 1.
  • the element structures of the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2 are different only in the host material used for the light-emitting layer 140 and the material used for the electron-transporting layer 118 (1), and the other structures are the same for both light-emitting elements.
  • the light-emitting element 2 uses 2aBAPA which is an organic compound of one embodiment of the present invention
  • the comparative light-emitting element 1 uses 2PPA which is a comparative substance.
  • FIG. 28 shows current efficiency-luminance characteristics of the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2. Further, FIG. 29 shows current density-voltage characteristics. Further, FIG. 30 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics. Note that each light-emitting element was measured at room temperature (atmosphere kept at 23 ° C.).
  • FIG. 31 shows emission spectra obtained when a current was passed through the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 3 shows element characteristics of the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2 in the vicinity of 1000 cd / m 2 .
  • comparative light-emitting element 1 and light-emitting element 2 showed high current efficiency.
  • the light-emitting element 2 including the organic compound according to one embodiment of the present invention emits blue light with low visibility, the light-emitting element 2 has a very high current efficiency as a blue fluorescent element exceeding 14 cd / A. .
  • comparative light-emitting element 1 and light-emitting element 2 showed high external quantum efficiency.
  • the light-emitting element 2 using the organic compound according to one embodiment of the present invention has an external quantum efficiency of more than 11%, and exhibits a very high external quantum efficiency as a fluorescent element. Therefore, it was found that a light-emitting element using an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton at the 2-position of the anthracene skeleton can produce a light-emitting element with favorable current efficiency and external quantum efficiency.
  • an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton can produce a light-emitting element with better light emission efficiency than an organic compound having a phenyl group at the 2-position of the anthracene skeleton.
  • each of the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2 had a good driving voltage.
  • 29 indicates that the driving voltage of the light-emitting element 2 which is one embodiment of the present invention is better than that of the comparative light-emitting element 1. Therefore, a light-emitting element using an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton at the 2-position of the anthracene skeleton exhibits a better driving voltage than a light-emitting element using an organic compound having a phenyl group at the 2-position of the anthracene skeleton. I understood.
  • the emission spectra of the comparative light-emitting element 1 and the light-emitting element 2 have spectral peaks around 465 nm and 467 nm, respectively, and the full widths at half maximum were about 36 nm and 40 nm, respectively. 2 showed a good blue emission derived from the guest material, 1,6 mM emFLPAPrn.
  • a light-emitting element using an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton at the 2-position of the anthracene skeleton has better reliability than a light-emitting element using an organic compound having a phenyl group at the 2-position of the anthracene skeleton.
  • a light-emitting element that exhibits high light emission efficiency, good driving voltage, and good reliability can be manufactured. Further, a light-emitting element using an organic compound which is one embodiment of the present invention has higher emission efficiency and better reliability than a light-emitting element using an organic compound having a phenyl group at the 2-position of the anthracene skeleton. It was.
  • a manufacturing example of a light-emitting element which includes an organic compound according to one embodiment of the present invention, which is different from that in Example 7, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 4.
  • organic compounds used in this example are shown below. For other organic compounds, other embodiments or examples may be referred to.
  • PCBBiF is deposited as a hole transport layer 112 (1) on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 20 nm, and then HT602 (Analytical Kobo Co., Ltd.) is formed as the hole transport layer 112 (2).
  • HT602 Analytical Kobo Co., Ltd.
  • Material serial number: 1S20160920 was deposited to a thickness of 10 nm. Note that the hole transport layer 112 (2) functions as an electron blocking layer.
  • 2aBAPA and BD-001 are placed on the hole transport layer 112 at a weight ratio (2aBAPA: BD-001) of 1: 0. Co-deposited to a thickness of 0.03 and a thickness of 25 nm.
  • BD-001 is a guest material that emits fluorescence.
  • ZADN 2- ⁇ 4- [9,10-di (naphthalen-2-yl) -2-anthryl] -1-phenyl-1H-benzimidazole
  • Liq 8-hydroxyquinolinato-lithium
  • Liq was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light-emitting element 1 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 3 was obtained through the above steps.
  • the manufacturing process of the light-emitting element 4 is different from that of the light-emitting element 3 and the light-emitting layer 140 described above, and the other manufacturing processes are the same as those of the light-emitting element 3. Since the element structure of the light-emitting element 4 is as shown in Table 4, a detailed manufacturing process is omitted. Note that the light-emitting layer 140 of the light-emitting element 4 was formed by a vacuum evaporation method in the same manner as the light-emitting element 4.
  • the element structures of the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 are different only in the host material used for the light-emitting layer 140, and the other structures are the same for both light-emitting elements.
  • the light emitting element 3 uses 2aBAPA
  • the light emitting element 4 uses 3aBA- ⁇ NPhA.
  • the difference between the two organic compounds is that 2aBAPA has phenyl groups at the 9th and 10th positions of the anthracene skeleton, whereas 3aBA- ⁇ NPhA has a phenyl group at the 9th position of the anthracene skeleton at the 10th position. Is a point having a naphthyl group. That is, 2aBAPA has the same aryl group at the 9-position and the 10-position, whereas 3aBA- ⁇ NPhA has different aryl groups at the 9- and 10-position substituents of the anthracene skeleton.
  • FIG. 33 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting elements 3 and 4. Further, FIG. 34 shows current density-voltage characteristics. In addition, FIG. 35 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics. In addition, FIG. 36 shows an emission spectrum when current is passed through the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 5 shows element characteristics of the light-emitting elements 3 and 4 around 1000 cd / m 2 .
  • the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 showed a very high current efficiency as a blue fluorescent element exceeding 15 cd / A, despite the blue light emission having low visibility. . Moreover, the current efficiency of the light emitting element 3 and the light emitting element 4 was equivalent.
  • the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 exhibited an external quantum efficiency exceeding 11%, and exhibited a very high external quantum efficiency as a fluorescent element. Further, the external quantum efficiencies of the light emitting element 3 and the light emitting element 4 were equal. In addition, the external quantum efficiency of the light emitting element 3 and the light emitting element 4 has a theoretical value higher than 7.5% which is the maximum value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • each of the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 had a good driving voltage. Moreover, the current efficiency of the light emitting element 3 and the light emitting element 4 was equivalent.
  • the emission spectra of the light-emitting element 3 and the light-emitting element 4 have spectral peaks near 468 nm and 467 nm, respectively, and the full width at half maximum is about 44 nm. A certain blue light emission derived from BD-001 was exhibited.
  • a manufacturing example of a light-emitting element including the organic compound according to one embodiment of the present invention which is different from the above example, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 6.
  • organic compounds used in this example are shown below. For other organic compounds, other embodiments or examples may be referred to.
  • PCPPn was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • 2aBAPA and 3,10-bis [N- (9-phenyl-9H-carbazol-2-yl) -N-phenylamino] naphtho [2,3] are formed on the hole transport layer 112 as the light-emitting layer 140.
  • 3,10PCA2Nbf (IV) -02 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • 2mDBTBPDBq-II was deposited as an electron transport layer 118 (1) on the light-emitting layer 140 so as to have a thickness of 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light emitting element 5 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 5 was obtained through the above steps.
  • the light-emitting element 5 and the light-emitting element 7 are light-emitting elements having the same guest material but different host materials.
  • the light-emitting element 6 and the light-emitting element 8 are light-emitting elements having the same guest material but different host materials.
  • the light emitting element 5 and the light emitting element 6 are light emitting elements having the same host material but different guest materials.
  • the light-emitting element 7 and the light-emitting element 8 are light-emitting elements having the same host material but different guest materials.
  • Each of the light-emitting elements 5 to 8 is an example of a light-emitting element using a host material having a benzo [a] anthracene skeleton and a guest material having a benzofuran skeleton for a luminophore.
  • FIG. 38 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting elements 5 to 8. Further, FIG. 39 shows current density-voltage characteristics. FIG. 40 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics. In addition, FIG. 41 illustrates an emission spectrum when current is supplied to the light-emitting elements 5 to 8 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 7 shows element characteristics of the light-emitting elements 5 to 8 around 1000 cd / m 2 .
  • each of the light-emitting elements 5 to 8 emits blue light with low visibility, but each of them exceeds 10 cd / A and exhibits high current efficiency as a blue fluorescent element. .
  • the light emitting element 5 and the light emitting element 7 have the same current efficiency, and the light emitting element 6 and the light emitting element 8 have the same current efficiency.
  • the light emitting element 5 and the light emitting element 7 are compared with the light emitting element 6 and the light emitting element 8, the light emitting element 5 and the light emitting element 7 have better current efficiency.
  • the guest material included in the light-emitting element 5 and the light-emitting element 7 emits light with better visibility than the guest material included in the light-emitting element 6 and the light-emitting element 8. Note that there is no difference in current efficiency depending on the host material.
  • the light-emitting element 5 to the light-emitting element 8 exhibited an external quantum efficiency exceeding 10%, and exhibited a very high external quantum efficiency as a fluorescent element.
  • the external quantum efficiencies of the light-emitting elements 5 to 8 were the same. Note that the external quantum efficiencies of the light-emitting elements 5 to 8 are higher than the theoretical value of 7.5%, which is the maximum value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • each of the light-emitting elements 5 to 8 had a favorable drive voltage.
  • the driving voltages of the light emitting elements 5 to 8 were the same.
  • the emission spectra of the light-emitting elements 5 to 8 have spectral peaks in the vicinity of 462 nm, 454 nm, 461 nm, and 454 nm, respectively, and the full widths at half maximum are about 43 nm, 45 nm, 41 nm, and 37 nm, respectively.
  • Element 5 to light-emitting element 8 exhibited good blue light emission derived from the respective guest materials.
  • Example 8 a light-emitting element using an organic compound having a benzo [a] anthracene skeleton at the 2nd position of the anthracene skeleton and different aryl groups at the 9th and 10th positions of the anthracene skeleton It was found that a light-emitting element with very good reliability can be manufactured.
  • a light-emitting element using a host material having a benzo [a] anthracene skeleton and a guest material having a benzofuran skeleton for a luminophore can produce a light-emitting element with favorable emission efficiency and reliability.
  • a manufacturing example of a light-emitting element which includes an organic compound according to one embodiment of the present invention, which is different from that of Example 7 described above, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 8.
  • organic compounds used in this example are shown below. For other organic compounds, other embodiments or examples may be referred to.
  • the manufacturing steps of the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 are different from those of the light-emitting element 5 and the light-emitting layer 140 described above, and the other manufacturing steps are the same as those of the light-emitting element 5. Since the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 are as shown in Table 8, detailed manufacturing steps are omitted.
  • the guest material of the light-emitting element 9 is N, N ′-(pyrene-1,6-diyl) bis [(6, N-diphenylbenzo [b] naphtho [1,2-d] furan.
  • the light emitting element 140 and the light emitting layer 140 of the light emitting element 10 were formed by a vacuum evaporation method in the same manner as the light emitting element 5.
  • the luminescent group of the guest material used for the light-emitting element 9 has a pyrene skeleton and does not have a benzofuran skeleton.
  • the luminophore of the guest material used for the light-emitting element 10 is a naphthobisbenzofuran skeleton, which has a benzofuran skeleton. That is, the light-emitting element 10 is an example of a light-emitting element using a host material having a benzo [a] anthracene skeleton and a guest material having a benzofuran skeleton for a luminophore.
  • FIG. 43 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting elements 9 and 10.
  • FIG. 44 shows current density-voltage characteristics.
  • FIG. 45 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics.
  • FIG. 46 shows emission spectra obtained when current is passed through the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 9 shows element characteristics of the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 around 1000 cd / m 2 .
  • the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 emitted blue light with low visibility, both exceeded 10 cd / A and showed high current efficiency as a blue fluorescent element.
  • the light emitting device 10 has a current efficiency exceeding 13 cd / A, which is very high as a blue fluorescent device.
  • the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 exhibited an external quantum efficiency exceeding 10%, and exhibited a high external quantum efficiency as a fluorescent element.
  • the light-emitting element 10 has an external quantum efficiency exceeding 13%, and the fluorescent element has a very high external quantum efficiency. Therefore, when used as a host material having a benzo [a] anthracene skeleton, a light-emitting element using a guest material having a benzofuran skeleton as a luminophore has better luminous efficiency than a light-emitting element using a pyrene skeleton as a luminophore. was found to be obtained. Note that the theoretical values of the external quantum efficiencies of the light emitting element 9 and the light emitting element 10 are higher than the maximum value of 7.5%. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • FIG. 44 shows that the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 each had a good driving voltage.
  • FIG. 44 shows that the driving voltage of the light-emitting element 10 is better than that of the light-emitting element 9. Therefore, when used as a host material having a benzo [a] anthracene skeleton, a light-emitting element using a guest material having a benzofuran skeleton as a luminophore has a better driving voltage than a light-emitting element using an anthracene skeleton as a luminophore. It was found that
  • the emission spectra of the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 have spectral peaks near 459 nm and 462 nm, respectively, and the full widths at half maximum were about 46 nm and 40 nm, respectively.
  • FIG. 47 indicates that the light-emitting element 9 and the light-emitting element 10 have good reliability.
  • FIG. 47 shows that the light-emitting element 10 has better reliability than the light-emitting element 9.
  • a light-emitting element using a guest material having a benzofuran skeleton as a luminophore has better reliability than a light-emitting element using a pyrene skeleton as a luminophore. It was found to have
  • a manufacturing example of a light-emitting element including the organic compound according to one embodiment of the present invention which is different from the above example, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 10. Note that another embodiment or example may be referred to for the organic compound used in this example.
  • PCPPn was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • 1,6BnfAPrn-03 are formed on the hole transport layer 112 so that the weight ratio (2aBAPA: 1,6BnfAPrn-03) is 1: 0.03 and the thickness is increased. Co-deposited so that the thickness was 25 nm. Note that in the light-emitting layer 140, 1,6BnfAPrn-03 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • 2aBAPA was vapor-deposited on the light emitting layer 140 as an electron carrying layer 118 (1) so that thickness might be set to 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light emitting element 11 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 11 was obtained through the above steps.
  • the manufacturing process of the light-emitting element 12 is different from the light-emitting element 11 described above only in the manufacturing process of the light-emitting layer 140 and the electron transport layer 118 (1), and the other manufacturing processes are the same as those of the light-emitting element 11. Since the element structure of the light-emitting element 12 is as shown in Table 10, detailed manufacturing steps are omitted. In addition, the light-emitting layer 140 and the electron transport layer 118 (1) of the light-emitting element 11 were formed by a vacuum evaporation method in the same manner as the light-emitting element 11.
  • the element structures of the light-emitting element 11 and the light-emitting element 12 are different only in the host material used for the light-emitting layer 140 and the material used for the electron-transporting layer 118 (1), and the other structures are the same for both light-emitting elements.
  • the light emitting element 11 uses 2aBAPA
  • the light emitting element 12 uses 2aBAPA-02.
  • the difference between the two organic compounds is the bonding position between benzo [a] anthracene and anthracene.
  • 2aBAPA is an organic compound bonded to the anthracene skeleton at the 4-position of benzo [a] anthracene, whereas 2aBAPA-02 is bonded to the anthracene skeleton at the 7-position of benzo [a] anthracene. Is an organic compound.
  • FIG. 48 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting elements 11 and 12. Further, FIG. 49 shows current density-voltage characteristics. Further, FIG. 50 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics. In addition, FIG. 51 shows an emission spectrum when current is supplied to the light-emitting element 11 and the light-emitting element 12 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 11 shows element characteristics of the light-emitting element 11 and the light-emitting element 12 around 1000 cd / m 2 .
  • the light emitting element 11 and the light emitting element 12 have an external quantum efficiency exceeding 9%, and the fluorescent element has a high external quantum efficiency. Further, the external quantum efficiencies of the light emitting element 11 and the light emitting element 12 were equivalent. Note that the external quantum efficiencies of the light-emitting elements 11 and 12 are higher than 7.5%, which is the maximum theoretical value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • each of the light emitting element 11 and the light emitting element 12 had a good driving voltage. Further, the driving voltages of the light emitting element 11 and the light emitting element 12 were the same.
  • the emission spectra of the light-emitting element 11 and the light-emitting element 12 both have a spectrum peak near 459 nm and the full width at half maximum is about 45 nm. , 6BnfAPrn-03 emitted blue light.
  • FIG. 52 shows that the light-emitting element 11 and the light-emitting element 12 have good reliability. 52 shows that the light-emitting element 11 has better reliability than the light-emitting element 12. Therefore, the organic compound bonded to the anthracene skeleton at the 4-position of the benzo [a] anthracene skeleton is more reliable than the organic compound bonded to the anthracene skeleton at the 7-position of the benzo [a] anthracene skeleton. It was found that a simple light emitting element can be manufactured.
  • a manufacturing example of a light-emitting element including the organic compound according to one embodiment of the present invention which is different from the above example, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 12. Note that another embodiment or example may be referred to for the organic compound used in this example.
  • the weight ratio (PCPPn: MoO 3 ) of PCPPn and MoO 3 on the electrode 101 is set to 1: 0.5 and the thickness is set to 10 nm. Co-deposited.
  • PCPPn was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • 2aBAPA and 1,6mMemFLPAPrn are formed on the hole transport layer 112 so that the weight ratio (2aBAPA: 1,6mMemFLPAPrn) is 1: 0.03 and the thickness is 25 nm.
  • 1,6 mM emFLPAPrn is a guest material that exhibits fluorescence.
  • 2mDBTBPDBq-II was deposited as an electron transport layer 118 (1) on the light-emitting layer 140 so as to have a thickness of 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light emitting element 13 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 13 was obtained through the above steps.
  • FIG. 53 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting element 13.
  • FIG. 54 shows current density-voltage characteristics.
  • FIG. 55 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics.
  • FIG. 56 shows an emission spectrum when current is passed through the light-emitting element 13 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 13 shows element characteristics of the light-emitting element 13 around 1000 cd / m 2 .
  • the light-emitting element 13 exhibited an external quantum efficiency exceeding 13%, and the fluorescent element exhibited a high external quantum efficiency. Note that the external quantum efficiency of the light emitting element 13 is higher than 7.5%, which is the maximum theoretical value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • the emission spectrum of the light-emitting element 13 has a spectrum peak around 467 nm and the full width at half maximum is about 39 nm, the light-emitting element 13 exhibits blue light emission derived from 1,6 mM emFLPAPrn which is a guest material. It was.
  • a picosecond fluorescence lifetime measurement system (Hamamatsu Photonics) was used.
  • a rectangular pulse voltage was applied to the light-emitting element, and light emission attenuated from the fall of the voltage was time-resolved measured with a streak camera.
  • a pulse voltage was applied at a cycle of 10 Hz, and data with a high S / N ratio were obtained by integrating the data measured repeatedly.
  • the measurement was performed at room temperature (300 K), and an applied pulse voltage was applied in the vicinity of 3 V to 4 V so that the current efficiency of the light emitting element was maximized. ), And the measurement time range was 50 ⁇ sec.
  • the vertical axis indicates the intensity normalized with the light emission intensity in a state where carriers are constantly injected (when the pulse voltage is ON).
  • the horizontal axis represents the elapsed time from the fall of the pulse voltage.
  • Equation (1) L represents the normalized emission intensity, and t represents the elapsed time.
  • a manufacturing example of a light-emitting element including the organic compound according to one embodiment of the present invention which is different from the above example, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 14. Note that another embodiment or example may be referred to for the organic compound used in this example.
  • PCBBiF is deposited as a hole transport layer 112 (1) on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 20 nm
  • HT602 is deposited as a hole transport layer 112 (2) with a thickness of 10 nm. It vapor-deposited so that it might become. Note that the hole-transport layer 112 (2) functions as an electron block layer.
  • 1,6BnfAPrn-03 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • ZADN and Liq were co-deposited on the light-emitting layer 140 so that the weight ratio (ZADN: Liq) was 1: 1 and the thickness was 25 nm as the electron transport layer 118.
  • Liq was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light emitting element 14 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 14 was obtained through the above steps.
  • FIG. 58 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting element 14. Further, FIG. 59 shows current density-voltage characteristics. Further, FIG. 60 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics. In addition, FIG. 61 shows an emission spectrum when current is passed through the light-emitting element 14 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 15 shows element characteristics of the light-emitting element 14 around 1000 cd / m 2 .
  • the light-emitting element 14 showed a high current efficiency as a blue fluorescent element exceeding 9 cd / A, although the light-emitting element 14 emitted blue light with low visibility.
  • the light-emitting element 14 showed an external quantum efficiency exceeding 8%, and the fluorescent element showed a high external quantum efficiency. Note that the external quantum efficiency of the light-emitting element 14 is higher than 7.5%, which is the maximum theoretical value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • the emission spectrum of the light-emitting element 14 has a spectrum peak near 460 nm and the full width at half maximum is about 45 nm. Therefore, the light-emitting element 14 has a blue color derived from 1,6BnfAPrn-03 which is a guest material. Luminescence was shown.
  • a manufacturing example of a light-emitting element including the organic compound according to one embodiment of the present invention which is different from the above example, and characteristics of the light-emitting element will be described.
  • a stacked structure of the light-emitting element manufactured in this example is illustrated in FIG. Details of the element structure are shown in Table 16. Note that another embodiment or example may be referred to for the organic compound used in this example.
  • PCPPn was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • cgDBCzPA and 1,6BnfAPrn-03 are formed on the hole transport layer 112 so that the weight ratio (cgDBCzPA: 1,6BnfAPrn-03) is 1: 0.03 and the thickness is increased. Co-deposited so that the thickness was 25 nm. Note that in the light-emitting layer 140, 1,6BnfAPrn-03 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • cgDBCzPA was vapor-deposited on the light emitting layer 140 as an electron carrying layer 118 (1) so that thickness might be set to 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the comparative light-emitting element 15 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour.
  • the comparative light emitting element 15 was obtained by the above process.
  • PCBBiF is deposited as a hole transport layer 112 (1) on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 20 nm
  • HT602 is deposited as a hole transport layer 112 (2) with a thickness of 10 nm. It vapor-deposited so that it might become. Note that the hole-transport layer 112 (2) functions as an electron block layer.
  • 2aBA- ⁇ NPhA and 3,10PCA2Nbf (IV) -02 are formed on the hole transport layer 112 at a weight ratio (2aBA- ⁇ NPhA: 3,10PCA2Nbf (IV) -02) of 1: Co-evaporation was performed so that the thickness was 0.015 and the thickness was 25 nm.
  • 3,10PCA2Nbf (IV) -02 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • 2mDBTBPDBq-II was deposited as an electron transport layer 118 (1) on the light-emitting layer 140 so as to have a thickness of 15 nm.
  • NBPhen was sequentially deposited on the electron transport layer 118 (1) so as to have a thickness of 10 nm as the electron transport layer 118 (2).
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the light emitting element 16 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded.
  • Light was irradiated at 6 J / cm 2 and heat treated at 80 ° C. for 1 hour. The light emitting element 16 was obtained through the above steps.
  • FIG. 63 shows current efficiency-luminance characteristics of the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16.
  • FIG. 64 shows current density-voltage characteristics.
  • FIG. 65 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics.
  • FIG. 66 shows emission spectra obtained when a current was passed through the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 17 shows element characteristics of the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 around 1000 cd / m 2 .
  • both the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 exhibited high current efficiency as a blue fluorescent element exceeding 9 cd / A, despite the blue light emission having low visibility. .
  • both the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 exceeded 10%, and exhibited a high external quantum efficiency as a fluorescent element.
  • the external quantum efficiencies of the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 are higher than 7.5%, which is the maximum theoretical value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • the light emission spectra of the comparative light emitting element 15 and the light emitting element 16 have spectral peaks in the vicinity of 457 nm and 460 nm, respectively, and the full widths at half maximum were about 41 nm and 45 nm, respectively. Showed blue light emission derived from the guest material of each.
  • FIGS. 67 (A) and (B) a constant current driving test at 2 mA of the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 was performed. The results are shown in FIGS. 67 (A) and (B).
  • FIG. 67A the horizontal axis is represented by a linear scale
  • FIG. 67B the horizontal axis is represented by a logarithmic scale.
  • 67A and 67B it was found that both the comparative light-emitting element 15 and the light-emitting element 16 have good reliability with an LT 90 of 100 hours or longer.
  • the light-emitting element 16 has a very good reliability because LT 90 is estimated to exceed 400 hours.
  • the light emitting element 16 is an element having a lifetime that is four times longer than that of the comparative light emitting element 15.
  • Step 1 Synthesis of 2aBA- ⁇ NmBPhA>
  • 2-chloro-9- (1-naphthyl) -10- (3-biphenylyl) anthracene 0.81 g (3.0 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid )
  • 93 mg (0.26 mmol) of di (1-adamantyl) -n-butylphosphine, 1.7 g (7.8 mmol) of tripotassium phosphate, and 0.58 g (7.8 mmol) of tert-butyl alcohol were added to the flask.
  • Sublimation purification of 1.0 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method.
  • the sublimation purification was performed by heating a pale yellow solid at 330 ° C. under conditions of a pressure of 3.5 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After purification by sublimation, 0.68 g of a yellow solid was obtained with a recovery rate of 68%.
  • FIGS. 68 (A) and 68 (B) The analysis result of the obtained yellow solid by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR) is shown below. Further, 1 H-NMR charts are shown in FIGS. 68 (A) and 68 (B). Note that FIG. 68B is a chart in which the range of 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. From this result, it was found that in this example, the organic compound 2aBA- ⁇ NmBPhA which is one embodiment of the present invention represented by the above structural formula (120) was obtained.
  • FIG. 69 shows the results of measuring the absorption spectrum and emission spectrum of a toluene solution of 2aBA- ⁇ NmBPhA.
  • FIG. 70 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 2aBA- ⁇ NmBPhA which is an organic compound of one embodiment of the present invention, can also be used as a host for a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range. Further, it was found that the thin film of 2aBA- ⁇ NmBPhA is a good film quality that hardly aggregates even in the air and has little change in form.
  • Step 1 Synthesis of 2aBA- ⁇ NPhA> In a 50 mL three-necked flask, 1.1 g (2.7 mmol) of 2-chloro-9- (2-naphthyl) -10-phenylanthracene, 0.74 g (2.7 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid, di ( 1-adamantyl) -n-butylphosphine 30 mg (0.14 mmol), tripotassium phosphate 1.7 g (8.1 mmol) and tert-butyl alcohol 0.60 g (8.1 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen. .
  • Sublimation purification of 0.72 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method.
  • the sublimation purification was performed by heating the light yellow solid at 260 ° C. under the conditions of a pressure of 3.8 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After sublimation purification, 0.65 g of a pale yellow solid was obtained with a recovery rate of 90%.
  • FIG. 71B is a chart in which the range of 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. 71A is enlarged. From this result, it was found that in this example, the organic compound 2aBA- ⁇ NPhA which is an embodiment of the present invention represented by the above structural formula (115) was obtained.
  • FIG. 72 shows the results of measuring the absorption spectrum and emission spectrum of a toluene solution of 2aBA- ⁇ NPhA.
  • FIG. 73 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 2aBA- ⁇ NPhA was confirmed to emit blue light.
  • the organic compound that is one embodiment of the present invention, 2aBA- ⁇ NPhA can also be used as a host of a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range. Further, it was found that the 2aBA- ⁇ NPhA thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • [A] A method for synthesizing anthracene (abbreviation: 3aBA- ⁇ NmBPhA) (structural formula (167)) will be described.
  • Step 1 Synthesis of 3aBA- ⁇ NmBPhA>
  • tripotassium phosphate 3.0 g (14 mmol) tripotassium phosphate 3.0 g (14 mmol)
  • tert-butyl alcohol 1.0 g (14 mmol) are added, and the flask is filled with nitrogen. Replaced.
  • a synthesis scheme of the synthesis method is represented by the following formula (A-8).
  • Sublimation purification of 1.2 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method.
  • the sublimation purification was performed by heating a pale yellow solid at 310 ° C. under conditions of a pressure of 3.6 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After sublimation purification, 1.0 g of a pale yellow solid was obtained with a recovery rate of 83%.
  • FIG. 74B is a chart in which the range of 7.0 ppm to 10 ppm in FIG. 74A is enlarged. From this result, it was found that in this example, an organic compound, 3aBA- ⁇ NmBPhA, which is one embodiment of the present invention represented by the above structural formula (167) was obtained.
  • FIG. 75 shows the results of measuring the absorption spectrum and emission spectrum of a toluene solution of 3aBA- ⁇ NmBPhA.
  • FIG. 76 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 3aBA- ⁇ NmBPhA emitted blue light.
  • the organic compound which is one embodiment of the present invention, 3aBA- ⁇ NmBPhA can also be used as a host for a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range.
  • the 3aBA- ⁇ NmBPhA thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • Step 1 Synthesis of 3aBA- ⁇ NPhA>
  • 2-chloro-10- (2-naphthyl) -9-phenylanthracene 1.1 g (3.9 mmol) of benzo [a] anthracene-4-boronic acid, di ( 1-adamantyl) -n-butylphosphine 0.14 g (0.40 mmol), tripotassium phosphate 2.5 g (12 mmol) and tert-butyl alcohol 0.89 g (12 mmol) were added, and the atmosphere in the flask was replaced with nitrogen.
  • Sublimation purification of 1.0 g of the obtained pale yellow solid was performed by a train sublimation method.
  • the sublimation purification was performed by heating the light yellow solid at 270 ° C. under conditions of a pressure of 3.8 Pa and an argon flow rate of 5.0 mL / min. After sublimation purification, 0.88 g of a pale yellow solid was obtained with a recovery rate of 88%.
  • FIGS. 77 (A) and 77 (B) The analysis result by nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 1 H-NMR) of the obtained pale yellow solid is shown below.
  • 1 H-NMR charts are shown in FIGS. 77 (A) and 77 (B).
  • FIG. 77B is a chart in which the range of 7.0 ppm to 9.5 ppm in FIG. 77A is enlarged. From this result, it was found that in this example, the organic compound 3aBA- ⁇ NPhA represented by the above structural formula (117), which is one embodiment of the present invention, was obtained.
  • FIG. 79 shows an absorption spectrum and an emission spectrum of the thin film. The measurement was performed in the same manner as in Example 1.
  • 3aBA- ⁇ NPhA emitted blue light.
  • the organic compound that is one embodiment of the present invention, 3aBA- ⁇ NPhA can also be used as a host for a light-emitting substance or a fluorescent light-emitting substance in the visible range.
  • the 3aBA- ⁇ NPhA thin film is a good film quality that hardly aggregates in the air and has little change in form.
  • the light-emitting elements 17 to 20 are different from the above-described light-emitting element 16 only in the configuration of the light-emitting layer 130 (the light-emitting element 17 also has the configuration of the electron transport layer 118), and other processes are the same as those of the light-emitting element 16.
  • a production method was adopted. Since details of the element structure are as shown in Table 18, details of the manufacturing method are omitted.
  • FIG. 80 shows current efficiency-luminance characteristics of the light-emitting elements 17 to 20.
  • FIG. 81 shows current density-voltage characteristics.
  • FIG. 82 shows the external quantum efficiency-luminance characteristics.
  • FIG. 83 shows an emission spectrum obtained when current is supplied to the light-emitting elements 17 to 20 at a current density of 12.5 mA / cm 2 .
  • Table 19 shows element characteristics of the light-emitting elements 17 to 20 around 1000 cd / m 2 .
  • the light-emitting element 17 to the light-emitting element 20 exhibited high current efficiency as a blue fluorescent element exceeding 12 cd / A, despite the blue light emission having low visibility.
  • the light emitting element 17 to the light emitting element 20 exhibited an external quantum efficiency exceeding 10%, and exhibited a high external quantum efficiency as a fluorescent element. Note that the external quantum efficiencies of the light-emitting elements 17 to 20 are higher than 7.5%, which is the maximum theoretical value. As described above, this is considered to be an effect of TTA.
  • the light emission spectra of the light emitting elements 17 to 20 have a spectrum peak near 464 nm and the full width at half maximum is about 42 nm. Therefore, the light emitting elements 17 to 20 are guest materials. Blue light emission derived from 10PCA2Nbf (IV) -02 was exhibited.
  • An ITSO film with a thickness of 70 nm was formed as an electrode 101 over a glass substrate by a sputtering method.
  • the electrode area of the electrode 101 was 4 mm 2 (2 mm ⁇ 2 mm).
  • the substrate surface was washed with water, dried at 200 ° C. for 1 hour, and then subjected to UV ozone treatment for 370 seconds. Thereafter, the substrate was placed in a vacuum deposition apparatus maintained at a vacuum degree of about 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa and baked at 170 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the substrate was allowed to cool for about 30 minutes.
  • PCPPn and MoO 3 have a weight ratio (PCPPn: MoO 3 ) of 1: 0.5 and are thick. Co-deposited so that the thickness became 10 nm.
  • PCPPn was deposited as a hole transport layer 112 on the hole injection layer 111 so as to have a thickness of 30 nm.
  • aBAPhA anthracene
  • 1,6BnfAPrn-03 a weight ratio
  • 1,6BnfAPrn-03 1,6BnfAPrn-03 was co-deposited so that the thickness was 1: 0.03 and the thickness was 25 nm.
  • 1,6BnfAPrn-03 is a guest material that exhibits fluorescence.
  • NBPhen was deposited as an electron transporting layer 118 on the light emitting layer 140 so as to have a thickness of 25 nm.
  • LiF was deposited as an electron injection layer 119 on the electron transport layer 118 so as to have a thickness of 1 nm.
  • Al aluminum
  • a substrate (a counter substrate) different from the substrate on which the light emitting element is formed is fixed to the substrate on which the light emitting element is formed.
  • the comparative light-emitting element 21 was sealed.
  • the counter substrate in which a desiccant is applied to the counter substrate and the sealing material is applied around the area where the light emitting element is formed is bonded to the glass substrate on which the light emitting element is formed, and the ultraviolet light having a wavelength of 365 nm is bonded. It was irradiated with light at 6 J / cm 2 and heat-treated at 80 ° C. for 1 hour.
  • the comparative light emitting element 21 was obtained by the above process.
  • the element structures of the comparative light-emitting element 21, the light-emitting element 22, and the light-emitting element 23 are different only in the host material used for the light-emitting layer 140, and other structures are the same in the light-emitting element.
  • 2aBAPA and 2aBA- ⁇ NPhA which are organic compounds of one embodiment of the present invention are used for the light-emitting element 22 and the light-emitting element 23, respectively, and the comparative light-emitting element 1 uses aBAPhA which is a comparative substance.
  • 2aBAPA and 2aBA- ⁇ NPhA have a benzoanthracene skeleton bonded at the 2-position of the anthracene skeleton, whereas aBAPhA has a benzoanthracene skeleton bonded at the 9-position of the anthracene skeleton.
  • EL layer 101: electrode, 102: electrode, 103: EL layer, 106: light emitting unit, 108: light emitting unit, 110: light emitting element, 111: hole injection layer, 112: hole transport layer, 112-a : Hole transport layer, 112-b: hole transport layer, 112-c: hole transport layer, 113: electron transport layer, 114: electron injection layer, 115: charge generation layer, 116: hole injection layer, 117 : Hole transport layer, 118: electron transport layer, 119: electron injection layer, 120: light emitting layer, 121: host material, 122: guest material, 131: hole injection layer material, 132: hole transport material, 133: Hole transport material, 134: hole transport material, 140: light emitting layer, 141: host material, 142: guest material, 150: light emitting element, 152: light emitting element, 170: light emitting layer, 250: light emitting element, 600A: ALS MODE 601: Source side driving circuit, 602: Pixel portion, 601

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Abstract

新規の化合物を提供する。また、発光効率、素子寿命が良好な発光素子を提供する。 アントラセン骨格の2位にベンゾ [a] アントラセン骨格が結合した一般式 (G2) で表される有機 化合物である。一般式(G2) 中、R1乃至R3、 R5乃至R12及び R21乃至R29はそれぞれ 独立に、 水素、 炭素数1乃至6のアルキル基、 炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、 環を形成 する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。 また、 本発明の一 態様は当該化合物を有する発光素子である。

Description

有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
本発明の一態様は、新規な有機化合物に関する。特にベンゾ[a]アントラセン骨格及びアントラセン骨格を有する有機化合物に関する。または、該有機化合物を含む発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様は物、方法、または、製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、有機化合物、発光素子、発光装置、照明装置、それらの製造方法に関する。また、本発明の一態様は、ベンゾ[a]アントラセン骨格及びアントラセン骨格を有する有機化合物の新規な合成方法に関する。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様としては、該有機化合物を含む発光素子、発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置の製造方法、を一例として挙げることができる。
 有機化合物を用いたエレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescence)を利用する発光素子(有機EL素子)の実用化が進んでいる。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光材料を含む有機化合物層(EL層)を挟んだものである。この素子に電圧を印加して、キャリアを注入し、当該キャリアの再結合エネルギーを利用することにより、発光材料からの発光を得ることができる。
 このような発光素子は自発光型であるため、ディスプレイの画素に用いると、視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適である。また、このような発光素子を用いたディスプレイは、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
 また、これらの発光素子は発光層を二次元に連続して形成することが可能であるため、面状に発光を得ることができる。これは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色である。また、有機化合物からの発光は材料を選択することにより紫外光を含まない発光とできることから、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
 このように有機EL素子を用いたディスプレイや照明装置はさまざまな電子機器に好適であるため、より良好な効率、素子寿命を有する発光素子を求めて研究開発が進められている。上述のディスプレイや照明装置には白色光が求められるため、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色が混合される。ここで、現状の青色燐光材料は色純度や信頼性が不十分であるため、青色には蛍光材料が用いられる。そのため、色純度が高く、信頼性、発光効率が良好な青色蛍光材料の開発が盛んに行われている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
また、蛍光発光素子の高効率化には、三重項励起子を利用する方法が挙げられる。例えば、三重項−三重項消滅(TTA:triplet−triplet annihilation)を利用した高効率な蛍光発光素子が報告されている。
特開2012−77069号公報 特開2002−193952号公報
電子機器や照明装置の高性能化の要求により、発光素子には様々な特性が求められており、特に色純度の高い青蛍光材料が望まれている。また、発光素子に用いられる材料には発光効率及び信頼性が良好であることが求められる。
蛍光発光素子の高効率化には上述のようにTTAを利用した方法が挙げられる。TTAを利用する場合、発光層に生成した三重項励起子を一重項励起子に変換する必要がある。そのため、三重項励起子を一重項励起子に効率良く変換することができる材料が求められている。
 そこで、本発明の一態様では、新規な有機化合物を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、新規なベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、発光効率の良好な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、寿命の良好な発光素子を提供することを課題とする。本発明の一態様では、色純度が良好な発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、駆動電圧が低い発光素子を提供することを課題とする。または、本発明の一態様では、遅延蛍光割合が大きい発光素子を提供することを課題とする。
または、本発明の他の一態様では、信頼性の高い発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することを課題とする。または、本発明の他の一態様では、消費電力の小さい発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することを課題とする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、置換または無置換のベンゾ[a]アントラセン骨格と置換または無置換のアントラセン骨格を有し、該ベンゾ[a]アントラセン骨格が該アントラセン骨格の2位で結合する有機化合物である。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G1)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
一般式(G1)中、R乃至R12のいずれか一は、下記一般式(g1)で表される置換基であり、その他のR乃至R12はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
一般式(g1)中、R21乃至R29は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G2)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
一般式(G2)中、R乃至R、R乃至R12及びR21乃至R29はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
アントラセン骨格の2位とベンゾ[a]アントラセン骨格の4位で該骨格同士が結合されると好ましい。該構成とすることで、信頼性が良好な有機化合物を得ることができる。
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G3)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
上記構成において、一般式(G1)乃至一般式(G3)中、R24及びR29は、それぞれ独立に炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基であると好ましく、さらに好ましくは置換または無置換のフェニル基または置換または無置換のナフチル基である。
上記構成において、一般式(G1)乃至一般式(G3)中、R24は置換若しくは無置換のフェニル基であり、R29は置換若しくは無置換のナフチル基であると好ましい。
また、本発明の別の一態様は、下記構造式(100)乃至(104)、(115)、(120)、(167)及び(117)のいずれか一で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
また、本発明の別の一態様は、一対の電極間にEL層を有し、該EL層に上記各構成に記載の有機化合物を含む発光素子である。該有機化合物はEL層中の発光層に含まれると好ましい。
なお、上記各構成における発光素子は、陽極と、陰極と、の間にEL層を有する。また、EL層は、少なくとも発光層を有すると好ましい。さらにEL層は、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層や他の機能層を含んでいても良い。
 また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、カラーフィルタまたはトランジスタの少なくとも一と、を有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、当該表示装置と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各構成の発光素子と、筐体またはタッチセンサの少なくとも一と、を有する照明装置である。また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器も範疇に含める。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光素子にコネクター、例えばFPC(Flexible Printed Circuit)、TCP(Tape Carrier Package)が取り付けられた表示モジュール、TCPの先にプリント配線板が設けられた表示モジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装された表示モジュールも本発明の一態様である。
本発明の一態様によって、新規な有機化合物を提供することができる。または、本発明の一態様によって、新規なベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を提供することができる。または、本発明の一態様によって、発光効率の良好な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、寿命の良好な発光素子を提供することができる。本発明の一態様によって、色純度が良好な発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。または、本発明の一態様によって、遅延蛍光割合が大きい発光素子を提供することができる。
または、本発明の他の一態様によって、信頼性の高い発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することができる。または、本発明の他の一態様によって、消費電力の小さい発光素子、発光装置及び電子機器を各々提供することができる。
 なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
(A)(B)本発明の一態様に係る、発光素子の概略図。(C)本発明の一態様の発光素子のエネルギー準位の相関を説明する図。 (A)(B)本発明の一態様に係る、発光素子の概略図。(C)本発明の一態様の発光素子のエネルギー準位の相関を説明する図。 本発明の一態様に係る、発光素子の概略図。 (A)(B)本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 (A)(B)本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 本発明の一態様に係る、アクティブマトリクス型発光装置の概念図。 (A)乃至(D)本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 (A)乃至(E)本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 (A)乃至(C)本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 (A)(B)本発明の一態様に係る、電子機器を表す図。 (A)乃至(C)本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 本発明の一態様に係る、照明装置を表す図。 (A)(B)実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B)実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B)実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光寿命測定結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 (A)(B) 実施例に係る、化合物のNMRチャートを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、化合物の吸収スペクトル、及び発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の電流密度−電圧特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の外部量子効率−輝度特性を説明する図。 実施例に係る、発光素子の発光スペクトルを説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。 実施例に係る、発光素子の信頼性試験の結果を説明する図。
以下、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、本明細書で説明する各図において、陽極、EL層、中間層、陰極などの大きさや厚さは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
また、本明細書等において、第1、第2、第3などとして付される序数詞は、便宜上用いるものであって工程の順番や上下の位置関係などを示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
また、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物について、以下説明する。
本発明の一態様の有機化合物は下記一般式(G1)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
一般式(G1)中、R乃至R12のいずれか一は、下記一般式(g1)で表される置換基であり、その他のR乃至R12はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
一般式(g1)中、R21乃至R29は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
本発明の一態様に係る有機化合物は、置換または無置換のベンゾ[a]アントラセン骨格と置換または無置換のアントラセン骨格を有し、該ベンゾ[a]アントラセン骨格は該アントラセン骨格の2位で結合している有機化合物である。該構成とすることで、該有機化合物を発光素子に適用した場合、発光効率及び/または信頼性が良好な発光素子を得ることができる。
アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を、発光素子における発光層のホスト材料として用いた場合、全発光成分(初期発光成分+遅延蛍光成分)における、遅延蛍光成分の割合が大きい発光素子を得ることができる。すなわち、後述するTTAを効率良く利用することができるため、発光効率が高い発光素子を得ることができる。
また、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物は大きなπ共役系を有するため電子輸送性が良好である。そのため、本発明の一態様である有機化合物をEL層の発光層及び/または電子輸送層に用いることで駆動電圧が低い発光素子を作製することができる。
また、本発明の一態様の有機化合物は下記一般式(G2)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
一般式(G2)中、R乃至R、R乃至R12及びR21乃至R29はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
アントラセン骨格の2位とベンゾ[a]アントラセン骨格の4位で該骨格同士が結合されると、共役系がアントラセン骨格とベンゾ[a]アントラセン骨格間で広がりにくくなるため、広いバンドギャップを有する有機化合物とすることができる。そのため、青色蛍光素子に好適に用いることができる。また、該構成とすることで、信頼性が良好な有機化合物を得ることができる。また、TTAを効率良く利用することができる。
また、電気化学的に安定なアントラセン骨格及びベンゾ[a]アントラセン骨格を直接結合させることで、信頼性が良好な有機化合物を得ることができる。
また、本発明の一態様の有機化合物は下記一般式(G3)で表される有機化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
一般式(G3)中、R21乃至R29はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
ベンゾ[a]アントラセン骨格が置換基を有さない方が電気化学的に安定であるため、良好な信頼性を有するため好ましい。また、合成が容易であるため好ましい。
また、一般式(G1)乃至(G3)中、R24及びR29は、それぞれ独立に炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基であると好ましい。該置換位置に電気化学的に安定なアリール基を結合させることで、信頼性が良好な有機化合物とすることができる。また、分子量が大きい有機化合物とすることができるので、耐熱性に優れた有機化合物とすることができる。
また、一般式(G1)乃至(G3)中、R24及びR29は、それぞれ独立に置換若しくは無置換のフェニル基または、置換若しくは無置換のナフチル基であると好ましい。ナフチル基のように嵩高いアリール基を用いると、耐熱性が向上するため好ましい。R24は置換若しくは無置換のフェニル基であり、R29は置換若しくは無置換のナフチル基であるとさらに好ましい。R24とR29に異なるアリール基を導入することで、耐熱性が良好であり、信頼性が良好な発光素子を得ることができる。
<置換基の例>
一般式(G1)乃至(G3)及び(g1)において、R乃至R12及びR21乃至R29は、例えば、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の環を構成する炭素数が6乃至13のアリール基を表す。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、などを具体例として挙げることができる。より具体的には例えば、下記構造式(R−1)乃至(R−22)で表される基が挙げられる。なお、R乃至R29で表される基はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
このとき、R乃至R12及びR21乃至R29は、水素である場合、本発明の一態様の有機化合物を簡便・安価に合成できる。電気化学的に安定で信頼性が良好となり、好ましい。また水素以外の置換基であると、本発明の一態様の有機化合物の耐熱性を向上させることができる。(R−2)乃至(R−17)の様に、アルキル基やシクロアルキル基であると、有機溶剤への溶解性が良好となるため、本発明の一態様の有機化合物の精製を簡便に行うことができる。(R−18)乃至(R−22)の様に、アルキル基やシクロアルキル基を有さないアリール基は、電気化学的に安定で信頼性が良好となる。
なお、上述の一般式(G1)乃至(G3)及び(g1)において、R乃至R29がさらに置換基を有する場合、該置換基としては、炭素数1乃至6のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数3乃至7のシクロアルキル基、または置換もしくは無置換の炭素数6乃至25アリール基をあげることができる。該アルキル基としては例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができ、該シクロアルキル基としては例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などを挙げることができ、該アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、などを具体例として挙げることができる。
<化合物の具体例>
一般式(G1)乃至(G3)として表される化合物の具体的な構造としては、下記構造式(100)乃至(170)で表される有機化合物等を挙げることができる。なお、一般式(G1)乃至(G3)として表される有機化合物は、下記例示に限られない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
なお、本実施の形態における有機化合物は、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷法等の方法を用いて成膜することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物の合成法の一例について、一般式(G1)で表される有機化合物を例に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
一般式(M1)中、R21乃至R29は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。Xは、ハロゲンまたはトリフラートを表す。
一般式(M2)中、R乃至R12のいずれか一は、下記一般式(m1)で表される置換基であり、その他のR乃至R12はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
一般式(m1)中、R30及びR31はそれぞれ独立に水素、炭素数1乃至6のアルキル基のいずれか一を表す。また、R30とR31は互いに結合して環を形成していても良い。
一般式(G1)中、R乃至R12のいずれか一は、下記一般式(g1)で表される置換基であり、その他のR乃至R12はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
一般式(g1)中、R21乃至R29は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
合成スキーム(S−1)に示すように、アントラセンのハロゲン化物(化合物M1)と、ベンゾ[a]アントラセンの有機ボロン化合物、又はボロン酸(化合物M2)を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、目的化合物を得ることができる。
合成スキーム(S−1)において、使用可能なパラジウム(Pd)触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド等が挙げられる。該パラジウム触媒はこれらに限られない。合成スキーム(S−1)において、使用可能なパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルト−トリル)ホスフィンや、トリフェニルホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。該配位子はこれらに限られない。合成スキーム(S−1)において、使用可能な塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられる。該塩基はこれらに限られるものでは無い。合成スキーム(S−1)において、使用可能な溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。該溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒がより好ましい。
合成スキーム(S−1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、化合物M2で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸以外にも、有機アルミニウムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応を用いてもよい。
また、合成スキーム(S−1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、アントラセンの有機ホウ素化合物、又はボロン酸と、ベンゾ[a]アントラセンのハロゲン化物、又はトリフラート置換体を、鈴木・宮浦反応によりカップリングしてもよい。
以上、本発明の一態様の有機化合物の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様である有機化合物を有する発光素子の構成例を、図1を用いて以下に説明する。
図1(A)は本発明の一態様である発光素子150の断面図である。発光素子150は少なくとも、一対の電極(電極101と、電極102)を有し、該電極間にEL層100を有する。
また、EL層100は少なくとも発光層140及び正孔輸送層112を有する。さらに正孔注入層111、電子輸送層118、電子注入層119等の機能層を有する。
なお、本実施の形態では電極101を陽極、電極102を陰極として説明するが、発光素子の構成はこれに限定されない。すなわち、電極101を陰極、電極102を陽極とする構成であっても良い。その場合、積層順が逆となる。つまり、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層という順序で積層すれば良い。
また、EL層100の構成はこれに限定されず、電子または正孔の輸送性を向上または阻害する、励起子の拡散を抑制する、ことができる等の機能層を有していても良い。これら機能層はそれぞれ単層であっても、複数の層の積層構造であっても良い。
発光素子150はEL層100のいずれかの層に本発明の一態様に係る有機化合物が含まれていればよい。なお、該有機化合物は良好な量子収率を有する。そのため、発光層140のゲスト材料として用いることによって、発光効率が良好な発光素子を得ることができる。また、色純度が良好な青色発光を得ることができる。
<発光素子の構成例1>
次に、上記青色蛍光素子の構成例について図1(A)、図1(B)、図1(C)を用いて説明する。
 図1(A)に示す発光素子150は、少なくとも発光層140に本発明の一態様である有機化合物を用いた素子である。図1(B)は発光層140における材料の構成例を示しており、図1(C)は発光層140における各材料のエネルギー準位の相関を表す模式図である。
 ここでは、ホスト材料141のT1準位がゲスト材料142のT1準位よりも低い場合について説明する。図1(C)における表記及び符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料121のT1準位がゲスト材料122のT1準位よりも高くても構わない。
・Host(141):ホスト材料141
・Guest(142):ゲスト材料142(蛍光材料)
・SFH:ホスト材料141のS1準位
・TFH:ホスト材料141のT1準位
・SFG:ゲスト材料142(蛍光材料)のS1準位
・TFG:ゲスト材料142(蛍光材料)のT1準位
・Energy:エネルギー
・Emission:発光
・quench:消光
 ホスト材料141は、三重項励起エネルギーをTTAによって一重項励起エネルギーに変換する機能を有すると好ましい。該構成とすることで、本来蛍光発光に寄与しない発光層140で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料141における一重項励起エネルギーに変換し、ゲスト材料142に移動することで(図1(C)ルートE参照)、蛍光発光として取り出すことが可能となる。そのため、蛍光素子の発光効率を向上させることができる。なお、TTAによる蛍光発光は、寿命の長い三重項励起状態を経ての発光であるため、遅延蛍光が観測される。
発光層140において、効率良くゲスト材料142へ一重項励起エネルギーを移動させるためには、図1(C)に示すように、ホスト材料141の一重項励起エネルギーの最も低い準位(S1準位)は、ゲスト材料142のS1準位より高いことが好ましい。また、ホスト材料141の三重項励起エネルギーの最も低い準位(T1準位)は、ゲスト材料142のT1準位より低いことが好ましい(図1(C)ルートE参照)。このような構成にすることによって、発光層140において、効率良くTTAを生じさせることができる。
さらにホスト材料141のT1準位は発光層140と接する正孔輸送層112に使用される材料のT1準位より低いことが好ましい。すなわち、正孔輸送層112が励起子拡散を抑制する機能を有することが好ましい。このような構成にすることで、発光層140で生成した三重項励起子の正孔輸送層112への拡散を抑制することができるため、発光効率が良い素子を提供することができる。
本発明の一態様である有機化合物は遅延蛍光成分が高い発光素子を作製することができる。そのため、上記TTAを利用した発光素子中のホスト材料として好適に使用することができる。
<発光素子の構成例2>
ホスト材料141としてベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料を用い、ゲスト材料142が有する発光団にベンゾフラン骨格が含まれる材料を用いると好ましい。該構成の発光素子とすることで、発光効率及び信頼性が良好な発光素子を得ることができる。ベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料としては、一般式(G1)乃至(G3)で表される有機化合物を好適に用いることができる。
ここで、発光団とは、蛍光性材料において、発光の原因となる原子団(骨格)を指す。発光団は一般的にπ結合を有しており、芳香環を含むことが好ましく、縮合芳香環または縮合複素芳香環有すると好ましい。また、他の態様として、発光団とは、環平面上に遷移双極子ベクトルが存在する芳香環を含む原子団(骨格)と見なすことができる。
ベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料は遅延蛍光割合が高い。そのため、上記TTAを利用した発光素子中のホスト材料として好適に使用することができる。よって、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料を用いることで、発光効率が良好な発光素子を得ることができる。また、ベンゾ[a]アントラセン骨格は電気化学的に安定な骨格であるため、信頼性が良好な発光素子を得ることができる。
また、発光団にベンゾフラン骨格を有する蛍光性材料は、高いLUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital、最低空軌道ともいう)準位を有し、高いS1準位を有する。そのため、発光団にベンゾフラン骨格を有する蛍光性材料は青色発光素子に好適に用いることができる。
よって、上述のように、ホスト材料141としてベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料を用い、ゲスト材料142が有する発光団にベンゾフラン骨格が含まれる材料を用いることで、発光効率及び信頼性が良好な青色蛍光素子を得ることができる。
ベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料の具体例としては例えば、本発明の一態様の有機化合物が挙げられる。ただし、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有する材料は本発明の一態様の有機化合物に限られない。
ベンゾフラン骨格を含む発光団としては例えば、ナフトビスベンゾフラン、ジベンゾ[b,b’]フロ[2,3−g:5,4−g’]ビスベンゾフラン骨格、ジベンゾ[b,b’]チエノ[2,3−g:5,4−g’]ビスベンゾフラン骨格、スピロ[7H−ジベンゾ[b,b’]シクロペンタ[1,2−g:4,3−g’]ビスベンゾフラン−7,9’−[9H]フルオレン]骨格、7,7−ジフェニル−7H−ジベンゾ[b,b’]シクロペンタ[1,2−g:4,3−g’]ビスベンゾフラン骨格等が挙げられる。また、発光団にベンゾフラン骨格を有する蛍光性材料の具体例としては、以下の構造式(300)乃至(310)に例示する有機化合物が挙げられる。なお、発光団にベンゾフラン骨格を有する蛍光性材料は以下の例示に限られない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 なお、最低励起一重項エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低励起一重項状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができる。もしくは、有機化合物の蛍光発光スペクトルのピーク波長から最低励起一重項エネルギー準位を推定しても良い。また、最低励起三重項エネルギー準位は、有機化合物が一重項基底状態から最低励起三重項状態へ遷移する際の吸収スペクトルから観測することができるが、該遷移が禁制であることから、観測することが困難な場合がある。その場合には、有機化合物の燐光発光スペクトルのピーク波長より、最低励起三重項エネルギー準位を推定しても良い。
本発明の一態様である有機化合物は高いT1準位と良好な正孔輸送性を有するため、上記TTAを利用した発光素子中の正孔輸送材料として好適に使用することができる。なお、本発明の一態様である有機化合物はホスト材料121としても使用することができる。
 なお、本発明の一態様である有機化合物は、有機薄膜太陽電池などの電子デバイスに用いることができる。より具体的には、キャリア輸送性を有するため、キャリア輸送層、キャリア注入層に用いることができる。また、アクセプター性物質との混合膜を用いることで、電荷発生層として用いることができる。また、光励起するため、発電層として用いることができる。
<発光素子の構成例3>
 次に図1に示す発光素子と異なる発光素子の一例を図2を用いて説明する。図2(A)に示す発光素子152は、少なくとも発光層140に本発明の一態様である有機化合物を用いた素子である。図2(B)は正孔注入層111、正孔輸送層112及び発光層140における材料の構成例を示しており、図2(C)は正孔注入層111、正孔輸送層112及び発光層140における各材料のエネルギー準位の相関を表す模式図である。
図2(A)は本発明の一態様である発光素子152の断面図である。発光素子152は少なくとも、一対の電極(電極101と、電極102)を有し、該電極間にEL層103を有する。
また、EL層103は少なくとも発光層140及び正孔輸送層112を有する。さらに正孔注入層111、電子輸送層118、電子注入層119等の機能層を有する。
電子アクセプター性を有する有機化合物を用いて正孔注入を行う場合、すなわち、正孔注入層111に電子アクセプター性を有する有機化合物を用いる場合、正孔注入層111に接する正孔輸送層112に含まれる化合物は、該電子アクセプター性を有する有機化合物による電子の引き抜きまたは正孔の注入を容易とするため、最高被占軌道(Highest Occupied Molecular Orbital:HOMO)準位の比較的高い正孔輸送材料であることが好ましい。一方、本発明の一態様の有機化合物はヘテロ原子を有さないため、HOMO準位が低い。そのため、本発明の一態様の有機化合物を発光層140のホスト材料へ用いた場合、電子アクセプター性を有する有機化合物を正孔注入層111に用いると、発光層140と正孔輸送層112の界面において正孔注入障壁ができてしまう場合がある。
そのため、上述のHOMO準位の高い正孔輸送材料からなる正孔輸送層112と発光層140とを接して形成すると、その界面にキャリアの蓄積が起こり、発光素子の寿命や効率を低下させる原因となりうる。そこで、図2(A)に示すように、正孔注入層を多層構造にすることで、発光層へのスムーズな正孔の注入を行うことが可能となり、発光素子の寿命や効率の向上が可能である。
 この場合の発光素子152の構成を図2(B)及び図2(C)を用いて説明する。ここでは、正孔注入層材料131にアクセプタ性を有する有機化合物を用い、正孔注入層材料131のLUMO準位が第1の正孔輸送材料132のHOMO準位よりも低い場合について説明する。このときの各材料のHOMO準位及びLUMO準位の相関を表す模式図を図2(C)に示す。また、図2(B)及び図2(C)における表記及び符号は、以下の通りである。
・HIM(131):正孔注入層材料131
・HTM(132):第1の正孔輸送材料132
・HTM(133):第2の正孔輸送材料133
・HTM(134):第3の正孔輸送材料134
・Host(141):ホスト材料141
・ゲスト材料142
図2(A)及び(B)に示すように、正孔輸送層112を複数の層の積層構造とすることが好ましい。具体的には、正孔輸送層112は正孔注入層111側から第1の正孔輸送層112−aと、第2の正孔輸送層112−bとを有し、第1の正孔輸送層112−aは、第1の正孔輸送材料132を有し、第2の正孔輸送層112−bには第2の正孔輸送材料133有すると好ましい。該構成の場合、図2(C)に示すように、第2の正孔輸送材料133のHOMO準位は第1の正孔輸送材料132のHOMO準位よりも低くすることで、上述の正孔注入障壁を低減でき、寿命や効率の良好な発光素子とすることができる。なお、第1の正孔輸送材料132のHOMO準位は、−5.4eV以上であると、正孔注入層材料131からの電子の引き抜きが容易であるため好ましい(図1(C)参照)。
また、図2(C)に示すように、第1の正孔輸送材料132のHOMO準位と、第2の正孔輸送材料133のHOMO準位との差が、0.3eV以下、より好ましくは0.2eV以下であることが好ましい。該構成とすることで、第1の正孔輸送層から第2の正孔輸送層への正孔の注入が容易となる。
また、正孔輸送層112が、第2の正孔輸送層112−bと発光層140との間にさらに第3の正孔輸送層112−cを有しており、該第3の正孔輸送層112−cには第3の正孔輸送材料134が含まれていても良い(図2(A)、図2(B)参照)。この場合、図2(C)に示すように、当該第3の正孔輸送材料134のHOMO準位が、第2の正孔輸送材料133よりも低く、その差が0.3eV以下、より好ましくは0.2eV以下であると好ましい。
また、第3の正孔輸送材料134のHOMO準位とホスト材料141のHOMO準位は同じか、または第3の正孔輸送材料134の方が低い方が、ホールが適度に発光層内に輸送されるため寿命や効率が良好となり、より好ましい構成であると言える。
なお、図1(C)では、正孔注入層材料131のLUMO準位がホスト材料141のHOMO準位よりも低い準位で表しているが、両者の準位の関係に限定はない。すなわち、正孔注入層材料131のLUMO準位がホスト材料141のHOMO準位よりも高い準位であっても、また、同等であっても良い。
なお、ゲスト材料142のHOMO準位がホスト材料141のHOMO準位よりも高い場合、正孔輸送層のHOMO準位の位置によってはゲスト材料142への正孔の注入割合が多くなり、さらに、正孔がゲスト材料141にトラップされることから発光領域の偏りによる寿命の低下が引き起こされる場合がある。該構成になりやすい発光素子としては、例えば芳香族ジアミン化合物をゲスト材料に用いた発光素子が挙げられる。該ジアミン化合物をゲスト材料に用いる場合、本構成例に示す発光素子とすることで、高効率、高信頼性を有する発光素子を得ることができる。
なお、電子輸送層118は図2(A)では1層で表しているが、これに限定されず、複数の層の積層構造であっても良い。また、複数の材料からなる混合膜であっても良い。
<材料>
 次に、本発明の一態様に係わる発光素子の構成要素の詳細について、以下説明を行う。
≪発光層≫
 発光層140中では、ホスト材料141が少なくともゲスト材料142より重量比で多く存在し、ゲスト材料142(蛍光材料)は、ホスト材料141中に分散される。なお、発光層140において、ホスト材料141は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い。
 また、発光層140において、ゲスト材料142としては、アントラセン誘導体、テトラセン誘導体、クリセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、スチルベン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、フェノキサジン誘導体、フェノチアジン誘導体などを用いることができ、例えば以下の材料を用いることができる。
 具体的には、5,6−ビス[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAP2BPy)、5,6−ビス[4’−(10−フェニル−9−アントリル)ビフェニル−4−イル]−2,2’−ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ビス[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−N,N’−ビス(4−tert−ブチルフェニル)ピレン−1,6−ジアミン(略称:1,6tBu−FLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−3,8−ジシクロヘキシルピレン−1,6−ジアミン(略称:ch−1,6FLPAPrn)、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)、クマリン6、クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン(略称:DPQd)、ルブレン、2,8−ジ−tert−ブチル−5,11−ビス(4−tert−ブチルフェニル)−6,12−ジフェニルテトラセン(略称:TBRb)、ナイルレッド、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)、5,10,15,20−テトラフェニルビスベンゾ[5,6]インデノ[1,2,3−cd:1’,2’,3’−lm]ペリレン、などが挙げられる。
また上述のように、ベンゾフラン骨格を有する蛍光性材料もゲスト材料142として好適に用いることができる。
 なお、発光層140において、ホスト材料141及びゲスト材料142以外の材料を有していても良い。
 また、発光層140において、ホスト材料141として、本発明の一態様の有機化合物を用いることが好ましい。
 なお、発光層140に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体、等の縮合多環芳香族化合物が挙げられる。具体的には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)などの複素環化合物、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N,9−ジフェニル−N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、7−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−7H−ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:cgDBCzPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、1,3,5−トリ(1−ピレニル)ベンゼン(略称:TPB3)などを挙げることができる。また、これら及び公知の物質の中から、上記ゲスト材料142のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。
 なお、発光層140は2層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層140とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第2の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
≪正孔注入層≫
 正孔注入層111は、一対の電極の一方(電極101または電極102)からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば遷移金属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移金属酸化物としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなどの高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)などがその代表例である。
 正孔注入層111として、正孔輸送材料と、これに対して電子受容性を示す材料の複合材料を有する層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送材料を含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下において電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることができる。具体的には、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル、2,3,6,7,10,11−ヘキサシアノ−1,4,5,8,9,12−ヘキサアザトリフェニレン(略称:HAT−CN)、1,3,4,5,7,8−ヘキサフルオロテトラシアノ−ナフトキノジメタン(略称:F6−TCNNQ)等の電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基)を有する化合物を挙げることができる。特に、HAT−CNのように複素原子を複数有する縮合芳香環に電子吸引基が結合している化合物が、熱的に安定であり好ましい。また、電子吸引基(特にフルオロ基のようなハロゲン基やシアノ基)を有する[3]ラジアレン誘導体は、電子受容性が非常に高いため好ましく、具体的にはα,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[4−シアノ−2,3,5,6−テトラフルオロベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,6−ジクロロー3,5−ジフルオロ−4−(トリフルオロメチル)ベンゼンアセトニトリル]、α,α’,α’’−1,2,3−シクロプロパントリイリデントリス[2,3,4,5,6−ペンタフルオロベンゼンアセトニトリル]などが挙げられる。また、遷移金属酸化物、例えば第4族から第8族金属の酸化物を用いることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムなどである。中でも酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
 正孔輸送材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用いることができる。また、該正孔輸送材料は高分子化合物であっても良い。
 これら正孔輸送性の高い材料として、例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、N,N’−ビス{4−[ビス(3−メチルフェニル)アミノ]フェニル}−N,N’−ジフェニル−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
 また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、3−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等を挙げることができる。
 また、カルバゾール誘導体としては、他に、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
 また、芳香族炭化水素としては、例えば、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。このように、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有し、炭素数14乃至炭素数42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
 なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
 また、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)等の高分子化合物を用いることもできる。
 さらに、正孔輸送性の高い材料としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1−TNATA)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4−フェニル−3’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:mBPAFLP)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、N−(9,9−ジメチル−2−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、4,4’−ジフェニル−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBBi1BP)、4−(1−ナフチル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBANB)、4,4’−ジ(1−ナフチル)−4’’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBNBB)、4−フェニルジフェニル−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)アミン(略称:PCA1BP)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、N−(4−ビフェニル)−N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCBiF)、N−(1,1’−ビフェニル−4−イル)−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]−9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−アミン(略称:PCBBiF)、9,9−ジメチル−N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]フルオレン−2−アミン(略称:PCBAF)、N−フェニル−N−[4−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)フェニル]スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−アミン(略称:PCBASF)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−(4−フェニル)フェニルアニリン(略称:YGA1BP)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。また、3−[4−(1−ナフチル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPN)、3−[4−(9−フェナントリル)−フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PCPPn)、3,3’−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール)(略称:PCCP)、1,3−ビス(N−カルバゾリル)ベンゼン(略称:mCP)、3,6−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)−9−フェニルカルバゾール(略称:CzTP)、3,6−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:PhCzGI)、2,8−ジ(9H−カルバゾール−9−イル)−ジベンゾチオフェン(略称:Cz2DBT)、4−{3−[3−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]フェニル}ジベンゾフラン(略称:mmDBFFLBi−II)、4,4’,4’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリ(ジベンゾフラン)(略称:DBF3P−II)、1,3,5−トリ(ジベンゾチオフェン−4−イル)ベンゼン(略称:DBT3P−II)、2,8−ジフェニル−4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−III)、4−[4−(9−フェニル−9H−フルオレン−9−イル)フェニル]−6−フェニルジベンゾチオフェン(略称:DBTFLP−IV)、4−[3−(トリフェニレン−2−イル)フェニル]ジベンゾチオフェン(略称:mDBTPTp−II)、3,6−ビス[4−(2−ナフチル)フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール(略称:βNP2PC)、N,N−ビス[4−(ジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−4−アミノ−p−テルフェニル(略称:DBfBB1TP)等のアミン化合物、カルバゾール化合物、チオフェン化合物、フラン化合物、フルオレン化合物、トリフェニレン化合物、フェナントレン化合物等を用いることができる。上述した化合物の中でも、ピロール骨格、フラン骨格、チオフェン骨格、芳香族アミン骨格の少なくとも一を有する化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する化合物は、正孔輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。
≪正孔輸送層≫
 正孔輸送層112は正孔輸送材料を含む層であり、正孔注入層111の材料として例示した正孔輸送材料を使用することができる。正孔輸送層112は正孔注入層111に注入された正孔を発光層140へ輸送する機能を有するため、正孔注入層111のHOMO準位と同じ、あるいは近いHOMO準位を有することが好ましい。なお、正孔輸送層112が複数の層からなる場合、図2(C)に示すようにHOMO準位が階段状になるように正孔輸送層112に用いる材料が選択されると好ましい。
 また、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
≪電子輸送層≫
 電子輸送層118は、電子注入層119を経て一対の電極の他方(電極101または電極102)から注入された電子を発光層140へ輸送する機能を有する。電子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。本発明の一態様の有機化合物も好適に用いることができる。電子を受け取りやすい化合物(電子輸送性を有する材料)としては、含窒素複素芳香族化合物のようなπ電子不足型複素芳香族や金属錯体などを用いることができる。具体的には、キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体などが挙げられる。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層118は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
 具体的には、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などのオキサゾール系、またはチアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、9−[4−(4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzTAZ1)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:mDBTBIm−II)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素環化合物や、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[3’−(ジベンゾチオフェン−4−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTBPDBq−II)、2−[3’−(9H−カルバゾール−9−イル)ビフェニル−3−イル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzBPDBq)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:7mDBTPDBq−II)、及び、6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)、2−[3−(3,9’−ビ−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mCzCzPDBq)、4,6−ビス[3−(フェナントレン−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mPnP2Pm)、4,6−ビス[3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mDBTP2Pm−II)、4,6−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリミジン(略称:4,6mCzP2Pm)などのジアジン骨格を有する複素環化合物や、2−{4−[3−(N−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)−9H−カルバゾール−9−イル]フェニル}−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン(略称:PCCzPTzn)などのトリアジン骨格を有する複素環化合物や、3,5−ビス[3−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ピリジン(略称:35DCzPPy)、1,3,5−トリ[3−(3−ピリジル)フェニル]ベンゼン(略称:TmPyPB)などのピリジン骨格を有する複素環化合物、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。上述した複素環化合物の中でも、トリアジン骨格、ジアジン(ピリミジン、ピラジン、ピリダジン)骨格、及びピリジン骨格の少なくとも一を有する複素環化合物は、安定で信頼性が良好であり好ましい。また、当該骨格を有する複素環化合物は、電子輸送性が高く、駆動電圧低減にも寄与する。また、ポリ(2,5−ピリジンジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。
 なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層118は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
 また、電子輸送層118と発光層140との間にキャリアの移動を制御する層を設けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層であって、キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
 また、n型の化合物半導体を用いても良く、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化錫、酸化タングステン、酸化タンタル、チタン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、ケイ酸ジルコニウムのような酸化物、窒化ケイ素のような窒化物、硫化カドミウム、セレン化亜鉛及び硫化亜鉛等も用いることができる。
≪電子注入層≫
 電子注入層119は電極102からの電子注入障壁を低減することで電子注入を促進する機能を有し、例えば第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料としては、第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。具体的には、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、電子注入層119にエレクトライドを用いてもよい。該エレクトライドとしては、例えば、カルシウムとアルミニウムの混合酸化物に電子を高濃度添加した物質等が挙げられる。また、電子注入層119に、電子輸送層118で用いることが出来る物質を用いても良い。
 また、電子注入層119に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層118を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、ナトリウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
 なお、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法、グラビア印刷等の方法で形成することができる。また、上述した、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、及び電子注入層には、上述した材料の他、量子ドットなどの無機化合物や、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いてもよい。
≪量子ドット≫
 量子ドットは、数nmから数十nmサイズの半導体ナノ結晶であり、1×10個から1×10個程度の原子から構成されている。量子ドットはサイズに依存してエネルギーシフトするため、同じ物質から構成される量子ドットであっても、サイズによって発光波長が異なる。そのため、用いる量子ドットのサイズを変更することによって、容易に発光波長を変更することができる。
 また、量子ドットは、発光スペクトルのピーク幅が狭いため、色純度のよい発光を得ることができる。さらに、量子ドットの理論的な内部量子効率はほぼ100%であると言われており、蛍光発光を呈する有機化合物の25%を大きく上回り、燐光発光を呈する有機化合物と同等となっている。このことから、量子ドットを発光材料として用いることによって発光効率の高い発光素子を得ることができる。その上、無機材料である量子ドットは、その本質的な安定性にも優れているため、寿命の観点からも好ましい発光素子を得ることができる。
 量子ドットを構成する材料としては、第14族元素、第15族元素、第16族元素、複数の第14族元素からなる化合物、第4族から第14族に属する元素と第16族元素との化合物、第2族元素と第16族元素との化合物、第13族元素と第15族元素との化合物、第13族元素と第17族元素との化合物、第14族元素と第15族元素との化合物、第11族元素と第17族元素との化合物、酸化鉄類、酸化チタン類、カルコゲナイドスピネル類、半導体クラスターなどを挙げることができる。
 具体的には、セレン化カドミウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、セレン化亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、テルル化亜鉛、硫化水銀、セレン化水銀、テルル化水銀、砒化インジウム、リン化インジウム、砒化ガリウム、リン化ガリウム、窒化インジウム、窒化ガリウム、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、リン化アルミニウム、砒化アルミニウム、アンチモン化アルミニウム、セレン化鉛、テルル化鉛、硫化鉛、セレン化インジウム、テルル化インジウム、硫化インジウム、セレン化ガリウム、硫化砒素、セレン化砒素、テルル化砒素、硫化アンチモン、セレン化アンチモン、テルル化アンチモン、硫化ビスマス、セレン化ビスマス、テルル化ビスマス、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、錫、セレン、テルル、ホウ素、炭素、リン、窒化ホウ素、リン化ホウ素、砒化ホウ素、窒化アルミニウム、硫化アルミニウム、硫化バリウム、セレン化バリウム、テルル化バリウム、硫化カルシウム、セレン化カルシウム、テルル化カルシウム、硫化ベリリウム、セレン化ベリリウム、テルル化ベリリウム、硫化マグネシウム、セレン化マグネシウム、硫化ゲルマニウム、セレン化ゲルマニウム、テルル化ゲルマニウム、硫化錫、セレン化錫、テルル化錫、酸化鉛、フッ化銅、塩化銅、臭化銅、ヨウ化銅、酸化銅、セレン化銅、酸化ニッケル、酸化コバルト、硫化コバルト、酸化鉄、硫化鉄、酸化マンガン、硫化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、セレンと亜鉛とカドミウムの化合物、インジウムと砒素とリンの化合物、カドミウムとセレンと硫黄の化合物、カドミウムとセレンとテルルの化合物、インジウムとガリウムと砒素の化合物、インジウムとガリウムとセレンの化合物、インジウムとセレンと硫黄の化合物、銅とインジウムと硫黄の化合物、及びこれらの組合せなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。また、組成が任意の比率で表される、いわゆる合金型量子ドットを用いても良い。例えば、カドミウムとセレンと硫黄の合金型量子ドットは、元素の含有比率を変化させることで発光波長を変えることができるため、青色発光を得るには有効な手段の一つである。
 量子ドットの構造としては、コア型、コア−シェル型、コア−マルチシェル型などがあり、そのいずれを用いても良いが、コアを覆ってより広いバンドギャップを持つ別の無機材料でシェルを形成することによって、ナノ結晶表面に存在する欠陥やダングリングボンドの影響を低減することができる。これにより、発光の量子効率が大きく改善するためコア−シェル型やコア−マルチシェル型の量子ドットを用いることが好ましい。シェルの材料の例としては、硫化亜鉛や酸化亜鉛が挙げられる。
 また、量子ドットは、表面原子の割合が高いことから、反応性が高く、凝集が起こりやすい。そのため、量子ドットの表面には保護剤が付着している又は保護基が設けられていることが好ましい。当該保護剤が付着している又は保護基が設けられていることによって、凝集を防ぎ、溶媒への溶解性を高めることができる。また、反応性を低減させ、電気的安定性を向上させることも可能である。保護剤(又は保護基)としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、トリプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、トリオクチルホスフィン等のトリアルキルホスフィン類、ポリオキシエチレンn−オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンn−ノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、トリ(n−ヘキシル)アミン、トリ(n−オクチル)アミン、トリ(n−デシル)アミン等の第3級アミン類、トリプロピルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリヘキシルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシド、トリデシルホスフィンオキシド等の有機リン化合物、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート等のポリエチレングリコールジエステル類、また、ピリジン、ルチジン、コリジン、キノリン類等の含窒素芳香族化合物等の有機窒素化合物、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン等のアミノアルカン類、ジブチルスルフィド等のジアルキルスルフィド類、ジメチルスルホキシドやジブチルスルホキシド等のジアルキルスルホキシド類、チオフェン等の含硫黄芳香族化合物等の有機硫黄化合物、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸、アルコール類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリエステル類、3級アミン変性ポリウレタン類、ポリエチレンイミン類等が挙げられる。
 量子ドットは、サイズが小さくなるに従いバンドギャップが大きくなるため、所望の波長の光が得られるように、そのサイズを適宜調整する。結晶のサイズが小さくなるにつれて、量子ドットの発光は青色側へ、つまり、高エネルギー側へシフトするため、量子ドットのサイズを変更させることにより、紫外領域、可視領域、赤外領域のスペクトルの波長領域にわたって、その発光波長を調整することができる。量子ドットのサイズ(直径)は、0.5nm以上20nm以下、好ましくは1nm以上10nm以下の範囲のものが通常良く用いられる。なお、量子ドットはそのサイズ分布が狭いほど、より発光スペクトルが狭線化し、色純度の良好な発光を得ることができる。また、量子ドットの形状は特に限定されず、球状、棒状、円盤状、その他の形状であってもよい。なお、棒状の量子ドットである量子ロッドは、指向性を有する光を呈する機能を有するため、量子ロッドを発光材料として用いることにより、より外部量子効率が良好な発光素子を得ることができる。
 ところで、有機EL素子では多くの場合、発光材料をホスト材料に分散し、発光材料の濃度消光を抑制することによって発光効率を高めている。ホスト材料は発光材料以上の一重項励起エネルギー準位または三重項励起エネルギー準位を有する材料であることが必要である。特に、青色燐光材料を発光材料に用いる場合においては、それ以上の三重項励起エネルギー準位を有し、且つ、寿命の観点で優れたホスト材料が必要であり、その開発は困難を極めている。ここで、量子ドットは、ホスト材料を用いずに量子ドットのみで発光層を構成しても発光効率を保つことができるため、この点でも寿命という観点から好ましい発光素子を得ることができる。量子ドットのみで発光層を形成する場合には、量子ドットはコア−シェル構造(コア−マルチシェル構造を含む)であることが好ましい。
 発光層の発光材料に量子ドットを用いる場合、当該発光層の膜厚は3nm以上100nm以下、好ましくは10nm以上100nm以下とし、発光層中の量子ドットの含有率は1以上100体積%以下とする。ただし、量子ドットのみで発光層を形成することが好ましい。なお、当該量子ドットを発光材料としてホストに分散した発光層を形成する場合は、ホスト材料に量子ドットを分散させる、またはホスト材料と量子ドットとを適当な液媒体に溶解または分散させてウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、ラングミュア・ブロジェット法など)により形成すればよい。燐光性の発光材料を用いた発光層については、上記ウェットプロセスの他、真空蒸着法も好適に利用することができる。
 ウェットプロセスに用いる液媒体としては、たとえば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができる。
≪一対の電極≫
 電極101及び電極102は、発光素子の陽極または陰極としての機能を有する。電極101及び電極102は、金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。
 電極101または電極102の一方は、光を反射する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、アルミニウム(Al)またはAlを含む合金等が挙げられる。Alを含む合金としては、AlとL(Lは、チタン(Ti)、ネオジム(Nd)、ニッケル(Ni)、及びランタン(La)の一つまたは複数を表す)とを含む合金等が挙げられ、例えばAlとTi、またはAlとNiとLaを含む合金等である。アルミニウムは、抵抗値が低く、光の反射率が高い。また、アルミニウムは、地殻における存在量が多く、安価であるため、アルミニウムを用いることによる発光素子の作製コストを低減することができる。また、銀(Ag)、またはAgとN(Nは、イットリウム(Y)、Nd、マグネシウム(Mg)、イッテルビウム(Yb)、Al、Ti、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、スズ(Sn)、鉄(Fe)、Ni、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、または金(Au)の一つまたは複数を表す)とを含む合金等を用いても良い。銀を含む合金としては、例えば、銀とパラジウムと銅を含む合金、銀と銅を含む合金、銀とマグネシウムを含む合金、銀とニッケルを含む合金、銀と金を含む合金、銀とイッテルビウムを含む合金等が挙げられる。その他、タングステン、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、銅、チタンなどの遷移金属を用いることができる。
 また、発光層から得られる発光は、電極101及び電極102の一方または双方を通して取り出される。したがって、電極101及び電極102の少なくとも一方は、光を透過する機能を有する導電性材料により形成されると好ましい。該導電性材料としては、可視光の透過率が40%以上100%以下、好ましくは60%以上100%以下であり、かつその抵抗率が1×10−2Ω・cm以下の導電性材料が挙げられる。
 また、電極101及び電極102は、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有する導電性材料により形成されても良い。該導電性材料としては、可視光の反射率が20%以上80%以下、好ましくは40%以上70%以下であり、かつその抵抗率が1×10−2Ω・cm以下の導電性材料が挙げられる。例えば、導電性を有する金属、合金、導電性化合物などを1種又は複数種用いて形成することができる。具体的には、例えば、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下ITO)、珪素または酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(略称:ITSO)、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide)、チタンを含有した酸化インジウム−錫酸化物、インジウム−チタン酸化物、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウムなどの金属酸化物を用いることができる。また、光を透過する程度(好ましくは、1nm以上30nm以下の厚さ)の金属薄膜を用いることができる。金属としては、例えば、Ag、またはAgとAl、AgとMg、AgとAu、AgとYbなどの合金等を用いることができる。
 なお、本明細書等において、光を透過する機能を有する材料は、可視光を透過する機能を有し、且つ導電性を有する材料であればよく、例えば上記のようなITOに代表される酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、または有機物を含む有機導電体を含む。有機物を含む有機導電体としては、例えば、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料、有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料等が挙げられる。また、グラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。また、当該材料の抵抗率としては、好ましくは1×10Ω・cm以下、さらに好ましくは1×10Ω・cm以下である。
 また、上記の材料の複数を積層することによって電極101及び電極102の一方または双方を形成してもよい。
 また、光取り出し効率を向上させるため、光を透過する機能を有する電極と接して、該電極より屈折率の高い材料を形成してもよい。このような材料としては、可視光を透過する機能を有する材料であればよく、導電性を有する材料であっても有さない材料であってもよい。例えば、上記のような酸化物導電体に加えて、酸化物半導体、有機物が挙げられる。有機物としては、例えば、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、または電子注入層に例示した材料が挙げられる。また、無機炭素系材料や光が透過する程度の金属薄膜も用いることができ、数nm以上数十nm以下の層を複数積層させてもよい。
 電極101または電極102が陰極としての機能を有する場合には、仕事関数が小さい(3.8eV以下)材料を有することが好ましい。例えば、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素(リチウム、ナトリウム、セシウム等のアルカリ金属、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、マグネシウム等)、これら元素を含む合金(例えば、AgとMg、AlとLi)、ユーロピウム(Eu)、Yb等の希土類金属、これら希土類金属を含む合金、アルミニウム、銀を含む合金等を用いることができる。
 また、電極101または電極102を陽極として用いる場合、仕事関数の大きい(4.0eV以上)材料を用いることが好ましい。
 また、電極101及び電極102は、光を反射する機能を有する導電性材料と、光を透過する機能を有する導電性材料との積層としてもよい。その場合、電極101及び電極102は、発光層からの所望の光を共振させ、その波長を強めることができるように、光学距離を調整する機能を有することができるため好ましい。
 電極101及び電極102の成膜方法は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、塗布法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、CVD法、パルスレーザ堆積法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等を適宜用いることができる。
≪基板≫
 また、本発明の一態様に係る発光素子は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい。基板上に作製する順番としては、電極101側から順に積層しても、電極102側から順に積層しても良い。
 なお、本発明の一態様に係る発光素子を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、からなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フィルム、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子の作製工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。あるいは、発光素子を保護する機能を有するものであればよい。
 例えば、本明細書等においては、様々な基板を用いて発光素子を形成することが出来る。基板の種類は、特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげられる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の樹脂などがある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又はポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
 また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよい。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いることができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。なお、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造の構成や、基板上にポリイミド等の樹脂膜が形成された構成等を用いることができる。
 つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上述した基板に加え、セロファン基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、または薄型化された発光素子とすることができる。
 また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ(FET)を形成し、FETと電気的に接続された電極上に発光素子110を作製してもよい。これにより、FETによって発光素子110の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
 なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態及び他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、発光素子に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、発光素子に適用しなくてもよい。
 以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
(実施の形態4)
 本実施の形態においては、実施の形態3に示す発光素子の構成と異なる構成の発光素子について、図3を用いて、以下説明を行う。なお、図3において、図1(A)に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
<発光素子の構成例4>
 図3は、発光素子250の断面模式図である。
 図3に示す発光素子250は、一対の電極(電極101及び電極102)の間に、複数の発光ユニット(発光ユニット106及び発光ユニット108)を有する。複数の発光ユニットのうちいずれか一つの発光ユニットは、図1(A)または図2(A)に示した、EL層100またはEL層103と同様な構成を有すると好ましい。つまり、図1(A)または図2(A)で示した発光素子150または発光素子152は、1つの発光ユニットを有し、発光素子250は、複数の発光ユニットを有すると好ましい。なお、発光素子250において、電極101が陽極として機能し、電極102が陰極として機能するとして、以下説明するが、発光素子250の構成としては、逆であっても構わない。
 また、図3に示す発光素子250において、発光ユニット106と発光ユニット108とが積層されており、発光ユニット106と発光ユニット108との間には電荷発生層115が設けられる。なお、発光ユニット106と発光ユニット108は、同じ構成でも異なる構成でもよい。例えば、発光ユニット108に、EL層100と同様な構成を用いると好ましい。
 また、発光素子250は、発光層120と、発光層170と、を有する。また、発光ユニット106は、発光層170の他に、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層113、及び電子注入層114を有する。また、発光ユニット108は、発光層120の他に、正孔注入層116、正孔輸送層117、電子輸送層118、及び電子注入層119を有する。
発光素子250は発光ユニット106及び発光ユニット108が有するいずれかの層に本発明の一態様に係る有機化合物が含まれていればよい。なお、該有機化合物が含まれる層として好ましくは発光層120または発光層170である。
 電荷発生層115は、正孔輸送材料に電子受容体であるアクセプター性物質が添加された構成であっても、電子輸送性材料に電子供与体であるドナー性物質が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
 電荷発生層115に、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料が含まれる場合、該複合材料には実施の形態3に示す正孔注入層111に用いることができる複合材料を用いればよい。有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、有機化合物としては、正孔移動度が1×10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。ただし、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。有機化合物とアクセプター性物質の複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。なお、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層115に接している場合は、電荷発生層115が該発光ユニットの正孔注入層または正孔輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには正孔注入層または正孔輸送層を設けない構成であっても良い。あるいは、発光ユニットの陰極側の面が電荷発生層115に接している場合は、電荷発生層115が該発光ユニットの電子注入層または電子輸送層の役割も担うことができるため、該発光ユニットには電子注入層または電子輸送層を設けない構成であっても良い。
 なお、電荷発生層115は、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と他の材料により構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物とアクセプター性物質の複合材料を含む層と、透明導電膜を含む層とを組み合わせて形成してもよい。
 なお、発光ユニット106と発光ユニット108とに挟まれる電荷発生層115は、電極101と電極102とに電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、図3において、電極101の電位の方が電極102の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層115は、発光ユニット106に電子を注入し、発光ユニット108に正孔を注入する。
 なお、電荷発生層115は、光取出し効率の点から、可視光に対して透光性(具体的には、電荷発生層115に対する可視光の透過率が40%以上)を有することが好ましい。また、電荷発生層115は、一対の電極(電極101及び電極102)よりも低い導電率であっても機能する。
 上述した材料を用いて電荷発生層115を形成することにより、発光層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
 また、図3においては、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。発光素子250に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに長寿命な発光素子を実現できる。また、消費電力が低い発光素子を実現することができる。
 なお、上記各構成において、発光ユニット106及び発光ユニット108に用いるゲスト材料が呈する発光色としては、互いに同じであっても異なっていてもよい。発光ユニット106及び発光ユニット108で互いに同じ色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子250は少ない電流値で高い発光輝度を呈する発光素子となり好ましい。また、発光ユニット106及び発光ユニット108で互いに異なる色の発光を呈する機能を有するゲスト材料を有する場合、発光素子250は多色発光を呈する発光素子となり好ましい。この場合、発光層120及び発光層170のいずれか一方もしくは双方に発光波長の異なる複数の発光材料を用いることによって、発光素子250が呈する発光スペクトルは異なる発光ピークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペクトルとなる。
 上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。発光層120及び発光層170の光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができる。特に、演色性の高い白色発光、あるいは少なくとも赤色と緑色と青色とを有する発光、になるようゲスト材料を選択することが好適である。
また、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子の場合、それぞれの発光ユニットに用いるゲスト材料が呈する発光色は、互いに同じであっても異なっていてもよい。同色の発光を呈する発光ユニットを複数有する場合、この複数の発光ユニットが呈する発光色は、その他の色と比較して、少ない電流値で高い発光輝度を得ることができる。このような構成は、発光色の調整に好適に用いることができる。特に、発光効率が異なり且つ、異なる発光色を呈するゲスト材料を用いる場合に好適である。例えば、3層の発光ユニットを有する場合、同色の蛍光材料を有する発光ユニットを2層、該蛍光材料とは異なる発光色を呈するりん光材料を有する発光ユニットを1層とすることで、蛍光発光とりん光発光の発光強度を調整することができる。すなわち、発光ユニットの数によって発光色の強度を調整可能である。
このような蛍光発光ユニットを2層、りん光発光ユニットを1層有する発光素子の場合、青色蛍光材料を含む発光ユニットを2層及び黄色りん光材料を含む発光ユニットを1層含有する発光素子、青色蛍光材料を含む発光ユニットを2層及び、赤りん光材料及び緑りん光材料を含む発光層ユニットを1層有する発光素子または、青色蛍光材料を含む発光ユニットを2層及び赤りん光材料、黄色りん光材料及び緑りん光材料を含む発光層ユニットを1層有する発光素子、であると効率良く白色発光が得られるため好ましい。
 また、発光層120または発光層170の少なくとも一つを層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を含有させるようにしても良い。すなわち、発光層120、または発光層170の少なくとも一つが2層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する材料を用い、第2の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する材料を用いる構成などがある。この場合、第1の発光層と第2の発光層とが有する発光材料は、同じ材料であっても異なる材料であってもよく、同じ色の発光を呈する機能を有する材料であっても、異なる色の発光を呈する機能を有する材料であってもよい。互いに異なる色の発光を呈する機能を有する複数の発光材料を有する構成により、三原色や、4色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。
 また、発光ユニット108の発光層がりん光性化合物を有すると好適である。なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つのユニットに、本発明の一態様に係る有機化合物を適用することによって、発光効率、信頼性が良好な発光素子を提供することができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態では実施の形態3及び実施の形態4で説明した発光素子を用いた発光装置について、図4(A)及び図4(B)を用いて説明する。
<発光装置の構成例1>図4(A)は、発光装置を示す上面図、図4(B)は図4(A)をA−BおよびC−Dで切断した断面図である。この発光装置は、発光素子の発光を制御するものとして、点線で示された駆動回路部(ソース側駆動回路)601、画素部602、駆動回路部(ゲート側駆動回路)603を含んでいる。また、604は封止基板、625は乾燥材、605はシール材であり、シール材605で囲まれた内側は、空間607になっている。
なお、引き回し配線608はソース側駆動回路601及びゲート側駆動回路603に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)609からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB:Printed Wiring Board)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態を含むものとする。
次に、上記発光装置の断面構造について図4(B)を用いて説明する。素子基板610上に駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路601と画素部602中の一つの画素が示されている。
なお、ソース側駆動回路601はnチャネル型TFT623とpチャネル型TFT624とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は種々のCMOS回路、PMOS回路、NMOS回路で形成しても良い。また本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく、外部に形成することもできる。
また、画素部602はスイッチング用TFT611と電流制御用TFT612とそのドレインに電気的に接続された第1の電極613とを含む画素により形成される。なお、第1の電極613の端部を覆うように絶縁物614が形成されている。絶縁物614は、ポジ型の感光性樹脂膜を用いることにより形成することができる。
また、絶縁物614上に形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物614の上端部または下端部に曲率を有する面が形成されるようにする。例えば、絶縁物614の材料として感光性アクリルを用いた場合、絶縁物614の上端部のみに曲面をもたせることが好ましい。該曲面の曲率半径は0.2μm以上0.3μm以下が好ましい。また、絶縁物614として、ネガ型、ポジ型、いずれの感光材料も使用することができる。
第1の電極613上には、EL層616、および第2の電極617がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極613に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ITO膜、またはケイ素を含有したインジウム錫酸化物膜、2wt%以上20wt%以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれ、さらに陽極として機能させることができる。
また、EL層616は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。EL層616を構成する材料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)であっても良い。
さらに、EL層616上に形成され、陰極として機能する第2の電極617に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、またはこれらの合金や化合物、MgAg、MgIn、AlLi等)を用いることが好ましい。なお、第2の電極617にEL層616で生じた光を透過させる場合には、第2の電極617として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(ITO、2wt%以上20wt%以下の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、ケイ素を含有したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
なお、第1の電極613、EL層616、第2の電極617により、発光素子618が形成されている。発光素子618は実施の形態3及び実施の形態4の構成を有する発光素子であると好ましい。なお、画素部は複数の発光素子が形成されてなっているが、本実施の形態における発光装置では、実施の形態3及び実施の形態4で説明した構成を有する発光素子と、それ以外の構成を有する発光素子の両方が含まれていても良い。
さらにシール材605で封止基板604を素子基板610と貼り合わせることにより、素子基板610、封止基板604、およびシール材605で囲まれた空間607に発光素子618が備えられた構造になっている。なお、空間607には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、樹脂若しくは乾燥材又はその両方で充填される場合もある。
なお、シール材605にはエポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板604に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、実施の形態3及び実施の形態4で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
<発光装置の構成例2>
図5には表示装置の一例として、白色発光を呈する発光素子を形成し、着色層(カラーフィルタ)を形成した発光装置の例を示す。
図5(A)には基板1001、下地絶縁膜1002、ゲート絶縁膜1003、ゲート電極1006、1007、1008、第1の層間絶縁膜1020、第2の層間絶縁膜1021、周辺部1042、画素部1040、駆動回路部1041、発光素子の第1の電極1024W、1024R、1024G、1024B、隔壁1026、EL層1028、発光素子の第2の電極1029、封止基板1031、シール材1032、赤色画素1044R、緑色画素1044G、青色画素1044B、白色画素1044Wなどが図示されている。
また、図5(A)、図5(B)には着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を透明な基材1033に設けている。また、黒色層(ブラックマトリックス)1035をさらに設けても良い。着色層及び黒色層が設けられた透明な基材1033は、位置合わせし、基板1001に固定する。なお、着色層、及び黒色層は、オーバーコート層1036で覆われている。また、図5(A)、図5(B)においては、光が着色層を透過せずに外部へと出る発光層と、各色の着色層を透過して外部に光が出る発光層とがあり、着色層を透過しない光は白、着色層を透過する光は赤、青、緑となることから、4色の画素で映像を表現することができる。
図5(B)では赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)をゲート絶縁膜1003と第1の層間絶縁膜1020との間に形成する例を示した。図5(B)に示すように着色層は基板1001と封止基板1031の間に設けられても良い。
また、以上に説明した発光装置では、TFTが形成されている基板1001側に光を取り出す構造(ボトムエミッション型)の発光装置としたが、封止基板1031側に発光を取り出す構造(トップエミッション型)の発光装置としても良い。
<発光装置の構成例3>
トップエミッション型の発光装置の断面図を図6に示す。この場合、基板1001は光を通さない基板を用いることができる。TFTと発光素子の陽極とを接続する接続電極を作製するまでは、ボトムエミッション型の発光装置と同様に形成する。その後、第3の層間絶縁膜1037を電極1022を覆って形成する。この絶縁膜は平坦化の役割を担っていても良い。第3の層間絶縁膜1037は第2の層間絶縁膜1021と同様の材料の他、他の様々な材料を用いて形成することができる。
発光素子の第1の下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025Bはここでは陽極とするが、陰極であっても構わない。また、図6のようなトップエミッション型の発光装置である場合、下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025Bは反射電極とすることが好ましい。なお、第2の電極1029は光を反射する機能と、光を透過する機能を有すると好ましい。また、第2の電極1029と下部電極1025W、下部電極1025R、下部電極1025G、下部電極1025Bとの間でマイクロキャビティ構造を適用し特定波長の光を増幅する機能を有すると好ましい。EL層1028の構成は、実施の形態3及び実施の形態4で説明したような構成とし、白色の発光が得られるような素子構造とする。
図5(A)、図5(B)、図6において、白色の発光が得られるEL層の構成としては、発光層を複数層用いること、複数の発光ユニットを用いることなどにより実現すればよい。なお、白色発光を得る構成はこれらに限られない。
図6のようなトップエミッション構造では着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)を設けた封止基板1031で封止を行うことができる。封止基板1031には画素と画素との間に位置するように黒色層(ブラックマトリックス)1030を設けても良い。着色層(赤色の着色層1034R、緑色の着色層1034G、青色の着色層1034B)や黒色層(ブラックマトリックス)はオーバーコート層によって覆われていても良い。なお封止基板1031は透光性を有する基板を用いる。
また、ここでは赤、緑、青、白の4色でフルカラー表示を行う例を示したが特に限定されず、赤、緑、青の3色でフルカラー表示を行ってもよい。また、赤、緑、青、黄の4色でフルカラー表示を行ってもよい。
以上のようにして、実施の形態3及び実施の形態4で説明した発光素子を用いた発光装置を得ることができる。
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について説明する。
本発明の一態様は有機ELを用いた発光素子であるため、平面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、本発明の一態様により、曲面を有し、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。また、該電子機器に本発明の一態様の有機化合物を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い電子機器を作製できる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
図7(A)、(B)に示す携帯情報端末900は、筐体901、筐体902、表示部903、及びヒンジ部905等を有する。
筐体901と筐体902は、ヒンジ部905で連結されている。携帯情報端末900は、折り畳んだ状態(図7(A))から、図7(B)に示すように展開させることができる。これにより、持ち運ぶ際には可搬性に優れ、使用するときには大きな表示領域により、視認性に優れる。
携帯情報端末900には、ヒンジ部905により連結された筐体901と筐体902に亘って、フレキシブルな表示部903が設けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部903に用いることができる。これにより、高信頼性を有する携帯情報端末を作製することができる。
表示部903は、文書情報、静止画像、及び動画像等のうち少なくとも一つを表示することができる。表示部に文書情報を表示させる場合、携帯情報端末900を電子書籍端末として用いることができる。
携帯情報端末900を展開すると、表示部903は曲率半径が大きい状態で保持される。例えば、曲率半径1mm以上50mm以下、好ましくは5mm以上30mm以下に湾曲した部分を含んで、表示部903が保持される。表示部903の一部は、筐体901から筐体902にかけて、連続的に画素が配置され、曲面状の表示を行うことができる。
表示部903は、タッチパネルとして機能し、指やスタイラスなどにより操作することができる。
表示部903は、一つのフレキシブルディスプレイで構成されていることが好ましい。これにより、筐体901と筐体902の間で途切れることのない連続した表示を行うことができる。なお、筐体901と筐体902のそれぞれに、ディスプレイが設けられる構成としてもよい。
ヒンジ部905は、携帯情報端末900を展開したときに、筐体901と筐体902との角度が所定の角度よりも大きい角度にならないように、ロック機構を有することが好ましい。例えば、ロックがかかる(それ以上に開かない)角度は、90度以上180度未満であることが好ましく、代表的には、90度、120度、135度、150度、または175度などとすることができる。これにより、携帯情報端末900の利便性、安全性、及び信頼性を高めることができる。
ヒンジ部905がロック機構を有すると、表示部903に無理な力がかかることなく、表示部903が破損することを防ぐことができる。そのため、信頼性の高い携帯情報端末を実現できる。
筐体901及び筐体902は、電源ボタン、操作ボタン、外部接続ポート、スピーカ、マイク等を有していてもよい。
筐体901または筐体902のいずれか一方には、無線通信モジュールが設けられ、インターネットやLAN(Local Area Network)、Wi−Fi(登録商標)などのコンピュータネットワークを介して、データを送受信することが可能である。
図7(C)に示す携帯情報端末910は、筐体911、表示部912、操作ボタン913、外部接続ポート914、スピーカ915、マイク916、カメラ917等を有する。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部912に用いることができる。これにより、高信頼性を有する携帯情報端末を作製することができる。
携帯情報端末910は、表示部912にタッチセンサを備える。電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、指やスタイラスなどで表示部912に触れることで行うことができる。
また、操作ボタン913の操作により、電源のON、OFF動作や、表示部912に表示される画像の種類の切り替えを行うことができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
また、携帯情報端末910の内部に、ジャイロセンサまたは加速度センサ等の検出装置を設けることで、携帯情報端末910の向き(縦か横か)を判断して、表示部912の画面表示の向きを自動的に切り替えることができる。また、画面表示の向きの切り替えは、表示部912に触れること、操作ボタン913の操作、またはマイク916を用いた音声入力等により行うこともできる。
携帯情報端末910は、例えば、電話機、手帳または情報閲覧装置等から選ばれた一つまたは複数の機能を有する。具体的には、スマートフォンとして用いることができる。携帯情報端末910は、例えば、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、動画再生、インターネット通信、ゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
図7(D)に示すカメラ920は、筐体921、表示部922、操作ボタン923、シャッターボタン924等を有する。またカメラ920には、着脱可能なレンズ926が取り付けられている。
本発明の一態様を用いて作製された発光装置を、表示部922に用いることができる。これにより、高信頼性を有するカメラを作製することができる。
ここではカメラ920を、レンズ926を筐体921から取り外して交換することが可能な構成としたが、レンズ926と筐体921とが一体となっていてもよい。
カメラ920は、シャッターボタン924を押すことにより、静止画または動画を撮像することができる。また、表示部922はタッチパネルとしての機能を有し、表示部922をタッチすることにより撮像することも可能である。
なお、カメラ920は、ストロボ装置や、ビューファインダーなどを別途装着することができる。または、これらが筐体921に組み込まれていてもよい。
図8(A)は腕時計型の携帯情報端末9200を、図8(B)は腕時計型の携帯情報端末9201を、それぞれ示す斜視図である。携帯情報端末9200はスピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有することができる。携帯情報端末9201も同様である。
図8(A)に示す携帯情報端末9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子9006を介さずに無線給電により行ってもよい。
図8(B)に示す携帯情報端末9201は、図8(A)に示す携帯情報端末と異なり、表示部9001の表示面が湾曲していない。また、携帯情報端末9201の表示部の外形が非矩形状(図8(B)においては円形状)である。
図8(C)から(E)は、折り畳み可能な携帯情報端末9202を示す斜視図である。なお、図8(C)が携帯情報端末9202を展開した状態の斜視図であり、図8(D)が携帯情報端末9202を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変化する途中の状態の斜視図であり、図8(E)が携帯情報端末9202を折り畳んだ状態の斜視図である。
携帯情報端末9202は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9202が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることにより、携帯情報端末9202を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させることができる。例えば、携帯情報端末9202は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲げることができる。
図9(A)は、掃除ロボットの一例を示す模式図である。
掃除ロボット5100は、上面に配置されたディスプレイ5101、側面に配置された複数のカメラ5102、ブラシ5103、操作ボタン5104を有する。また図示されていないが、掃除ロボット5100の下面には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット5100は、その他に赤外線センサ、超音波センサ、加速度センサ、ピエゾセンサ、光センサ、ジャイロセンサなどの各種センサを備えている。また、掃除ロボット5100は、無線による通信手段を備えている。
掃除ロボット5100は自走し、ゴミ5120を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。
また、掃除ロボット5100はカメラ5102が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ5103に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ5103の回転を止めることができる。
ディスプレイ5101には、バッテリーの残量や、吸引したゴミの量などを表示することができる。掃除ロボット5100が走行した経路をディスプレイ5101に表示させてもよい。また、ディスプレイ5101をタッチパネルとし、操作ボタン5104をディスプレイ5101に設けてもよい。
掃除ロボット5100は、スマートフォンなどの携帯電子機器5140と通信することができる。カメラ5102が撮影した画像は、携帯電子機器5140に表示させることができる。そのため、掃除ロボット5100の持ち主は、外出先からでも、部屋の様子を知ることができる。また、ディスプレイ5101の表示をスマートフォンなどの携帯電子機器で確認することもできる。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ5101に用いることができる。
図9(B)に示すロボット2100は、演算装置2110、照度センサ2101、マイクロフォン2102、上部カメラ2103、スピーカ2104、ディスプレイ2105、下部カメラ2106および障害物センサ2107、移動機構2108を備える。
マイクロフォン2102は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ2104は、音声を発する機能を有する。ロボット2100は、マイクロフォン2102およびスピーカ2104を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。
ディスプレイ2105は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット2100は、使用者の望みの情報をディスプレイ2105に表示することが可能である。ディスプレイ2105は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、ディスプレイ2105は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット2100の定位置に設置することで、充電およびデータの受け渡しを可能とする。
上部カメラ2103および下部カメラ2106は、ロボット2100の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ2107は、移動機構2108を用いてロボット2100が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット2100は、上部カメラ2103、下部カメラ2106および障害物センサ2107を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。
本発明の一態様の発光装置はディスプレイ2105に用いることができる。
図9(C)はゴーグル型ディスプレイの一例を表す図である。ゴーグル型ディスプレイは、例えば、筐体5000、表示部5001、スピーカ5003、LEDランプ5004、接続端子5006、センサ5007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン5008、第2の表示部5002、支持部5012、イヤホン5013等を有する。
本発明の一態様の発光装置は表示部5001および第2の表示部5002に用いることができる。
また、図10(A)、(B)に、折りたたみ可能な携帯情報端末5150を示す。折りたたみ可能な携帯情報端末5150は筐体5151、表示領域5152および屈曲部5153を有している。図10(A)に展開した状態の携帯情報端末5150を示す。図10(B)に折りたたんだ状態の携帯情報端末5150を示す。携帯情報端末5150は、大きな表示領域5152を有するにも関わらず、折りたためばコンパクトで可搬性に優れる。
表示領域5152は屈曲部5153により半分に折りたたむことができる。屈曲部5153は伸縮可能な部材と複数の支持部材とで構成されており、折りたたむ場合は、伸縮可能な部材が伸びて、屈曲部5153は2mm以上、好ましくは5mm以上の曲率半径を有して折りたたまれる。
なお、表示領域5152は、タッチセンサ(入力装置)を搭載したタッチパネル(入出力装置)であってもよい。本発明の一態様の発光装置を表示領域5152に用いることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態7)
 本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を様々な照明装置に適用する一例について、図11及び図12を用いて説明する。本発明の一態様である発光素子を用いることで、発光効率が良好な、信頼性の高い照明装置を作製できる。
 本発明の一態様の発光素子を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
 また、本発明の一態様の発光素子を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、例えば、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
 図11(A)は、多機能端末3500の一方の面の斜視図を示し、図11(B)は、多機能端末3500の他方の面の斜視図を示している。多機能端末3500は、筐体3502に表示部3504、カメラ3506、照明3508等が組み込まれている。本発明の一態様の発光装置を照明3508に用いることができる。
 照明3508は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。したがって、LEDに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例えば、照明3508とカメラ3506とを組み合わせて用いる場合、照明3508を点灯または点滅させて、カメラ3506により撮像することができる。照明3508としては、面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することができる。
 なお、図11(A)、(B)に示す多機能端末3500は、図8(A)から図8(C)に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
 また、筐体3502の内部に、スピーカ、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末3500の内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、多機能端末3500の向き(縦か横か)を判断して、表示部3504の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
 表示部3504は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部3504に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部3504に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。なお、表示部3504に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
 図11(C)は、防犯用のライト3600の斜視図を示している。ライト3600は、筐体3602の外側に照明3608を有し、筐体3602には、スピーカ3610等が組み込まれている。本発明の一態様の発光素子を照明3608に用いることができる。
 ライト3600は、例えば、照明3608を握持する、掴持する、または保持することで発光することができる。また、筐体3602の内部には、ライト3600の発光方法を制御できる電子回路を備えていてもよい。該電子回路としては、例えば、1回または間欠的に複数回、発光が可能なような回路としてもよいし、発光の電流値を制御することで発光の光量が調整可能なような回路としてもよい。また、照明3608の発光と同時に、スピーカ3610から大音量の警報音が出力されるような回路を組み込んでもよい。
 ライト3600は、あらゆる方向に発光することが可能なため、例えば、暴漢等に向けて光、または光と音で威嚇することができる。また、ライト3600はデジタルスチルカメラ等のカメラを備えることで、撮影機能を有していてもよい。
 図12は、発光素子を室内の照明装置8501として用いた例である。なお、発光素子は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8502を形成することもできる。本実施の形態で示す発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置8503を備えても良い。また、照明装置8501、8502、8503に、タッチセンサを設けて、電源のオンまたはオフを行ってもよい。
 また、発光素子をテーブルの表面側に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置8504とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光素子を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
 以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得ることができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに限らず、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
 また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
 本実施例では、本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つである、4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBAPA)(構造式(100))の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
<ステップ1:2aBAPAの合成>
100mL3口フラスコに2−ヨード−9,10−ジフェニルアントラセン1.1g(2.4mmol)、4−ベンゾ[a]アントラセンボロン酸0.80g(2.9mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン0.17g(0.55mmol)、炭酸カリウム0.71g(5.1mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン24mL、エタノール3mL、水3mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)37mg(0.17mmol)を加え、窒素気流下、80℃で11時間撹拌した。撹拌後、室温まで冷却し、混合物に水を加えて、水層をトルエンで抽出した。得られた有機層を、飽和食塩水で洗浄後、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体のトルエン溶液をセライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:537−02305)、フロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:066−05265)、酸化アルミニウムを通して吸引濾過し、濾液を濃縮して固体を得た。得られた固体を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:ヘキサン=1:6)で精製し、さらに高速液体クロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム)で精製した。得られた固体をメタノールで洗浄したところ、目的物の淡黄色粉末を収量1.0g、収率74%で得た。本合成スキームを下記(A−1)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
得られた固体1.5gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力4.0Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、270℃、16時間加熱して行った。昇華精製後、4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)ベンゾ[a]アントラセンの黄色粉末を0.90g、回収率91%で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析データを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.33−7.78(m、21H)、7.82−7.86(m、2H)、8.01−8.04(m、1H)、8.11−8.15(m、1H)、8.33(s、1H)、8.85(d、J=7.8Hz、1H)、9.20(s、1H)。
また、得られた固体のH NMRチャートを図13(A)及び図13(B)に示す。なお、図13(B)は図13(A)における7.0ppmから9.5ppmの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、2aBAPAが得られたことが分かった。
<2aBAPAの特性>
2aBAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルと発光スペクトルを図14に示す。また、薄膜の吸収スペクトルと発光スペクトルを図15に示す。固体薄膜は石英基板上に真空蒸着法にて作成した。トルエン溶液の吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用いた。トルエンのみを石英セルに入れて測定したトルエンの吸収スペクトルを、2aBAPAのトルエン溶液の吸収スペクトルから差し引くことで、図14に示す2aBAPA溶液の吸収スペクトルを得た。また、薄膜の吸収スペクトルの測定には、分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製分光光度計U4100)を用いた。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。
図14より、2aBAPAのトルエン溶液は402nm、381nm、364nm、347nm付近に吸収ピークが見られ、同様に図14より、発光波長のピークは421、443nm(励起波長381nm)であった。また、図15より、2aBAPAの薄膜は408nm、384nm、368nm付近に吸収ピークが見られ、同様に図15より、発光波長のピークは437、456nm付近(励起波長380nm)に見られた。2aBAPAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様の化合物は発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。
また、2aBAPAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
2aBAPAのHOMO準位およびLUMO準位をサイクリックボルタンメトリ(CV)測定を元に算出した。算出方法を以下に示す。
測定装置としては電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。CV測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド(DMF)((株)アルドリッチ製、99.8%、カタログ番号:22705−6)を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−BuNClO)((株)東京化成製、カタログ番号:T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を2mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE7非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温(20以上25℃以下)で行った。また、CV測定時のスキャン速度は、0.1V/secに統一し、参照電極に対する酸化電位Ea[V]および還元電位Ec[V]を測定した。Eaは酸化−還元波の中間電位とし、Ecは還元−酸化波の中間電位とした。ここで、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーは、−4.94[eV]であることが分かっているため、HOMO準位[eV]=−4.94−Ea、LUMO準位[eV]=−4.94−Ecという式から、HOMO準位およびLUMO準位をそれぞれ求めることができる。
また、CV測定を100回繰り返し行い、100サイクル目の測定での酸化−還元波と、1サイクル目の酸化−還元波を比較して、化合物の電気的安定性を調べた。
この結果、2aBAPAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.79eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.78eVであることがわかった。
 本実施例では、本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つである、7−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBAPA−02)(略称:2aBAPA−02)(構造式(101))の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
<ステップ1:2aBAPA−02の合成>
200mL3口フラスコに2−ヨード−9,10−ジフェニルアントラセン2.3g(5.0mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−7−ボロン酸1.4g(5.0mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン0.15g(0.50mmol)、炭酸カリウム1.4g(10mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン20mL、エタノール5.0mL、水5.0mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)56mg(0.25mmol)を加え、窒素気流下、80℃で8時間攪拌した。撹拌後、この混合物の水層をトルエンで抽出し、抽出溶液と有機層を合わせて飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。この混合物を自然濾過して得たろ液を濃縮して得た油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=4:1)で精製し、続いてトルエンで再結晶したところ、目的物の黄色固体を収量2.3g、収率83%で得た。本合成スキームを下記式(A−2)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
得られた黄色固体2.3gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力4.0Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、260℃で加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を2.1g、回収率93%で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析データを以下に示す。
H NMR(DMSO d,300MHz):δ=7.37−7.75(m、23H)、7.86(d、J=9.3Hz、2H)、8.27(d、J=8.4Hz、1H)、8.99(d、J=8.1Hz、1H)、9.45(s、1H)。
また、得られた固体のH NMRチャートを図16(A)及び図16(B)に示す。なお、図16(B)は図16(A)における7.0ppmから10.0ppmの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、2aBAPA−02が得られたことが分かった。
<2aBAPA−02の特性>
次に、2aBAPA−02のトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図17に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図18に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図17の結果より、2aBAPA−02のトルエン溶液では、400nm、375nm、360nm、340nm付近に吸収ピークが見られ、429nm(励起波長375nm)に発光波長のピークが見られた。また、図18の結果より、2aBAPA−02の固体薄膜では、403nm、379nm、363nm、344nm、302nm付近に吸収ピークが見られ、461nm付近(励起波長380nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、2aBAPA−02は青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、2aBAPA−02は、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、2aBAPA−02の薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、2aBAPA−02のCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、2aBAPA−02の酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.80eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.78eVであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、Ea測定においては82%、Ec測定においては82%のピーク強度を保っていたことから、2aBAPA−02は酸化、及び還元に対する耐性が非常に良好であることが確認された。
 本実施例では、本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つである、4−[9,10−ジ(1−ナフチル)−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBAαDNA)(構造式(102))の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
<ステップ1:2aBAαDNAの合成>
200mL3口フラスコに2−ブロモ−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン1.1g(2.2mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸0.82g(5.0mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン67mg(0.22mmol)、炭酸カリウム0.61g(4.4mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン9.0mL、エタノール2.0mL、水2.0mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)25mg(0.11mmol)を加え、窒素気流下、80℃で4時間攪拌した。撹拌後、この混合物を吸引濾過して得た固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:トルエン=4:1)で精製し、続いてトルエンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量1.0g、収率71%で得た。本合成スキームを下記式(A−3)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
得られた淡黄色固体0.95gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力4.0Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、290℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を0.89g、回収率94%で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析データを以下に示す。
H NMR(DMSO−d,300MHz):δ=7.16−7.88(m、23H)、8.02−8.09(m、3H)、8.13−8.23(m、3H)、8.40(s、1H)、8.89(d、J=8.1Hz、1H)、9.33(s、1H)。
また、得られた固体のH NMRチャートを図19(A)及び図19(B)に示す。なお、図19(B)は図19(A)における7.0ppmから9.5ppmの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、2aBAαDNAが得られたことが分かった。
<2aBAαDNAの特性>
次に、2aBAαDNAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図20に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図21に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図20より、2aBAαDNAのトルエン溶液では、404nm、382nm、364nm、347nm付近に吸収ピークが見られ、419nm、442nm(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図21の結果より、2aBAαDNAの固体薄膜では、409nm、386nm、367nm、289nm、269nm付近に吸収ピークが見られ、434nm、467nm、501nm、542nm、585nm付近(励起波長390nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、2aBAαDNAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、2aBAαDNAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、2aBAαDNAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、2aBAαDNAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、2aBAαDNAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.83eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.81eVであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、Ea測定においては70%、Ec測定においては74%のピーク強度を保っていたことから、2aBAαDNAは酸化、及び還元に対する耐性が良好であることが確認された。
 本実施例では、本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つである、4−[10−(1−ナフチル)−9−フェニル−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:3aBA−αNPhA)(構造式(103))の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
<ステップ1:3aBA−αNPhAの合成>
200mL3口フラスコに2−クロロ−10−(1−ナフチル)−9−フェニルアントラセン2.0g(4.8mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸1.3g(4.8mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.17g(0.48mmol)、リン酸三カリウム3.2g(15mmol)、tert−ブチルアルコール1.1g(15mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル24mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)54mg(0.24mmol)を加え、窒素気流下、140℃で12時間攪拌した。撹拌後、この混合物を吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・酸化アルミニウム・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、続いてトルエンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量1.2g、収率42%で得た。本合成スキームを下記式(A−4)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
得られた淡黄色固体1.2gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力4.0Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、290℃で加熱して行った。昇華精製後、白色固体を1.1g、回収率93%で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析データを以下に示す。
H NMR(DMSO−d,300MHz):δ=7.12(d、J=7.8Hz、1H)、7.32−7.84(m、22H)、8.09−8.23(m、4H)、8.46(s、1H)、8.98(d、J=7.8Hz、1H)、9.40(s、1H)。
また、得られた固体のH NMRチャートを図22(A)及び図22(B)に示す。なお、図22(B)は図22(A)における7.0ppmから9.5ppmの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、3aBA−αNPhAが得られたことが分かった。
<3aBA−αNPhAの特性>
次に、3aBA−αNPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図23に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図24に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図23の結果より、3aBA−αNPhAのトルエン溶液では、403nm、381nm、364nm、348nm付近に吸収ピークが見られ、420nm、443nm(励起波長381nm)に発光波長のピークが見られた。また、図24の結果より、3aBA−αNPhAの固体薄膜では、408nm、385nm、367nm、293nm、268nm付近に吸収ピークが見られ、434nm、459nm、496nm、540nm、590nm付近(励起波長380nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、3aBA−αNPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、3aBA−αNPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、3aBA−αNPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、3aBA−αNPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、3aBA−αNPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.81eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.80eVであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、Ea測定においては72%、Ec測定においては69%のピーク強度を保っていたことから、3aBA−αNPhAは酸化に対する耐性が良好であることが確認された。
 本実施例では、本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つである、4−[9−(1−ナフチル)−10−フェニル−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBA−αNPhA)(構造式(104))の合成方法と、該化合物の特性について説明する。
<ステップ1:2aBA−αNPhAの合成>
200mL3口フラスコに2−クロロ−9−(1−ナフチル)−10−フェニルアントラセン3.0g(7.1mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸2.7g(10mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.26g(0.72mmol)、リン酸三カリウム4.5g(21mmol)、tert−ブチルアルコール1.6g(21mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル36mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)80mg(0.36mmol)を加え、窒素気流下、130℃で4時間攪拌した。撹拌後、この混合物を吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・酸化アルミニウム・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、さらにトルエンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量2.3g、収率52%で得た。本合成スキームを下記式(A−5)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
得られた淡黄色固体2.3gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。圧力3.8Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、300℃で加熱して行った。昇華精製後、白色固体を2.1g、回収率95%で得た。
得られた固体の核磁気共鳴分光法(H NMR)による分析データを以下に示す。
H NMR(DMSO−d,300MHz):δ=7.14(d、J=8.1Hz、1H)、7.30−7.74(m、21H)、7.84(d、J=8.7Hz、1H)、8.00−8.10(m、3H)、8.18−8.21(m、1H)、8.41(s、1H)、8.90(d、J=8.1Hz、1H)、9.34(s、1H)。
また、得られた固体のH NMRチャートを図25(A)及び図25(B)に示す。なお、図25(B)は図25(A)における7.0ppmから9.5ppmの範囲の拡大図である。測定結果から目的物である、2aBA−αNPhAが得られたことが分かった。
<2aBA−αNPhAの特性>
次に、2aBA−αNPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図26に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図27に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図26の結果より、2aBA−αNPhAのトルエン溶液では、403nm、382nm、364nm、346nm付近に吸収ピークが見られ、420nm、443nm(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図27の結果より、2aBA−αNPhAの固体薄膜では、410nm、386nm、368nm、291nm、269nm付近に吸収ピークが見られ、433nm、457nm付近(励起波長370nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、2aBA−αNPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、2aBA−αNPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、2aBA−αNPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、2aBA−αNPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、2aBA−αNPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.82eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.79eVであることがわかった。また、酸化−還元波の繰り返し測定において1サイクル目と100サイクル後の波形と比較したところ、Ea測定においては73%、Ec測定においては72%のピーク強度を保っていたことから、2aBA−αNPhAは酸化、及び還元に対する耐性が良好であることが確認された。
上記合成した、2aBAPA、2aBA−αNPhA及び3aBA−αNPhAに関して示差走査熱量測定(DSC測定)を行った。測定装置はパーキンエルマー社製、Pyris1DSCを用いた。測定は、2aBAPAの1サイクル目は−10℃から300℃まで速度40℃/minで昇温後、300℃で1分間保持し、その後300℃から−10℃まで速度100℃/minで降温した。2サイクル目は昇温速度を10℃/minとした以外は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。また、3サイクル目は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。2aBA−αNPhAの1サイクル目は−10℃から360℃まで速度40℃/minで昇温後、360℃で1分間保持し、その後360℃から−10℃まで速度100℃/minで降温した。2サイクル目は昇温速度を10℃/minとした以外は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。また、3サイクル目は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。3aBA−αNPhAの1サイクル目は−10℃から340℃まで速度40℃/minで昇温後、340℃で1分間保持し、その後340℃から−10℃まで速度100℃/minで降温した。2サイクル目は昇温速度を10℃/minとした以外は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。また、3サイクル目は1サイクル目と同じ条件で測定を行った。
本測定では、3サイクル測定し、3サイクル目の昇温時の結果からガラス転移温度:Tgを読み取った。その結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
表1より、本発明の一態様の有機化合物はいずれもTgが150℃を超える、耐熱性に優れた材料であることが分かった。2aBA−αNPhA及び3aBA−αNPhAは、2aBAPAよりも20℃以上耐熱性に優れていることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む発光素子及び比較発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表2に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000039
≪比較発光素子1の作製≫
 ガラス基板上に電極101として、ITSO膜をスパッタリング法にて厚さが70nmになるように形成した。なお、電極101の電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。次に基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間乾燥させた後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、1×10−4Pa程度の真空度に保たれた真空蒸着装置に基板を入れ、170℃で30分間のベークを行った。その後、基板を30分程度放冷した。
 次に、電極101上に正孔注入層111として、PCzPAと、酸化モリブデン(VI)(MoO)と、を重量比(PCzPA:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCzPAを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2,9,10−トリフェニルアントラセン(略称:2PPA)と1,6mMemFLPAPrnとを、重量比(2PPA:1,6mMemFLPAPrn)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6mMemFLPAPrnは、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、2PPAを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子1を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子1を得た。
≪発光素子2の作製≫
発光素子2の作製工程は、先に示した比較発光素子1と発光層140及び電子輸送層118(1)の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は比較発光素子1と同様である。発光素子2の素子構造は表2に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。なお、発光素子2の発光層140及び電子輸送層118(1)は比較発光素子1と同様に真空蒸着法により成膜した。
比較発光素子1と発光素子2の素子構造は、発光層140に用いたホスト材料及び電子輸送層118(1)に用いた材料のみ異なり、その他の構成は両発光素子ともに同様である。なお、発光素子2は本発明の一態様の有機化合物である2aBAPAを用いており、比較発光素子1は比較物質である2PPAを用いている。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した比較発光素子1及び発光素子2の特性を測定した。輝度およびCIE色度の測定には色彩輝度計(トプコン社製、BM−5A)を用い、電界発光スペクトルの測定にはマルチチャンネル分光器(浜松ホトニクス社製、PMA−11)を用いた。
 比較発光素子1及び発光素子2の電流効率−輝度特性を図28に示す。また、電流密度−電圧特性を図29に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図30に示す。なお、各発光素子の測定は室温(23℃に保たれた雰囲気)で行った。また、比較発光素子1及び発光素子2に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図31に示す。
 また、1000cd/m付近における、比較発光素子1及び発光素子2の素子特性を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000040
 図28及び表3で示すように、比較発光素子1及び発光素子2は高い電流効率を示した。特に、本発明の一態様に係る有機化合物を用いた発光素子2は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、14cd/Aを超える、青色蛍光素子としては非常に高い電流効率を示した。
 図30及び表3で示すように、比較発光素子1及び発光素子2は高い外部量子効率を示した。特に、本発明の一態様に係る有機化合物を用いた発光素子2は外部量子効率が11%を超える、蛍光素子としては非常に外部量子効率を示した。よって、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を用いた発光素子は電流効率及び外部量子効率が良好な発光素子を作成できることが分かった。また、アントラセン骨格の2位にフェニル基を有する有機化合物よりも、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物の方が、発光効率が良好な発光素子を作製できることが分かった。
 なお、一対の電極から注入されたキャリア(正孔及び電子)の再結合によって生成する一重項励起子の生成確率は25%であるため、外部への光取り出し効率を30%とした場合、蛍光素子の外部量子効率の理論値は最大で7.5%となる。比較発光素子1及び発光素子2においてはいずれも理論限界値よりも高い効率が得られている。この理由は、比較発光素子1及び発光素子2において、一対の電極から注入されたキャリアの再結合によって生成した一重項励起子に由来する発光に加えて、実施の形態3で示したTTAにより三重項励起子の一部が一重項励起子に変換され、蛍光発光に寄与しているためと考えられる。
図29及び表3で示すように、比較発光素子1及び発光素子2はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。また、図29より本発明の一態様である発光素子2は比較発光素子1よりも駆動電圧が良好であることが分かった。よって、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を用いた発光素子はアントラセン骨格の2位にフェニル基を有する有機化合物を用いた発光素子よりも良好な駆動電圧を示すことが分かった。
また、図31より比較発光素子1及び発光素子2の発光スペクトルはそれぞれ、465nm、467nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅はそれぞれ、36nm、40nm程度であったため、比較発光素子1及び発光素子2はゲスト材料である、1,6mMemFLPAPrnに由来する良好な青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、比較発光素子1及び発光素子2の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図32に示す。図32から比較発光素子1及び発光素子2は良好な信頼性を有することが分かった。特に発光素子2はLT90(輝度10%減少時間)が230時間を超えており、特に良好な信頼性を示すことが分かった。また、図32より発光素子2は比較発光素子1よりも良好な信頼性を有することが分かった。よって、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有する有機化合物を用いた発光素子はアントラセン骨格の2位にフェニル基を有する有機化合物を用いた発光素子よりも良好な信頼性を有することが分かった。
 以上、本発明の一態様の化合物を発光層に用いることで、高い発光効率、良好な駆動電圧及び良好な信頼性を示す発光素子を作製することができる。また、本発明の一態様である有機化合物を用いた発光素子はアントラセン骨格の2位にフェニル基を有する有機化合物を用いた発光素子よりも発光効率が高く、良好な信頼性を有することが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、実施例7とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表4に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000042
≪発光素子3の作製≫
発光素子3の正孔注入層111として、電極101上にPCBBiFと、NDP−9(分析工房株式会社、材料シリアル番号:1S20170124)と、を重量比(PCBBiF:NDP−9)が1:0.1になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112(1)として、PCBBiFを厚さが20nmになるように蒸着し、続いて正孔輸送層112(2)としてHT602(分析工房株式会社、材料シリアル番号:1S20160920)を厚さが10nmとなるように蒸着した。なお、正孔輸送層112(2)は電子ブロック層としての機能をする。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBAPAと、BD−001(分析工房株式会社、材料シリアル番号:1S20160602)とを、重量比(2aBAPA:BD−001)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、BD−001は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118として、2−{4−[9,10−ジ(ナフタレン−2−イル)−2−アントリル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール(略称:ZADN)と8−ヒドロキシキノリナト−リチウム(略称:Liq)を、重量比(ZADN:Liq)が1:1になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、Liqを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子1を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子3を得た。
≪発光素子4の作製≫
発光素子4の作製工程は、先に示した発光素子3と発光層140の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子3と同様である。発光素子4の素子構造は表4に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。なお、発光素子4の発光層140は発光素子4と同様に真空蒸着法により成膜した。
発光素子3と発光素子4の素子構造は、発光層140に用いたホスト材料のみ異なり、その他の構成は両発光素子ともに同様である。発光素子3には2aBAPAを用いており、発光素子4には3aBA−αNPhAを用いている。該2種の有機化合物の違いは、2aBAPAはアントラセン骨格の9位及び10位にフェニル基を有しているのに対し、3aBA−αNPhAはアントラセン骨格の9位にはフェニル基を、10位にはナフチル基を有している点である。すなわち、2aBAPAは9位及び10位に同じアリール基を有しているのに対し、3aBA−αNPhAはアントラセン骨格の9位と10位の置換基は異なるアリール基を有している。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子3及び発光素子4の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子3及び発光素子4の電流効率−輝度特性を図33に示す。また、電流密度−電圧特性を図34に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図35に示す。また、発光素子3及び発光素子4に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図36に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子3及び発光素子4の素子特性を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000043
 図33及び表5で示すように、発光素子3及び発光素子4は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、15cd/Aを超える、青色蛍光素子としては非常に高い電流効率を示した。また、発光素子3及び発光素子4の電流効率は同等であった。
 図35及び表5で示すように、発光素子3及び発光素子4は外部量子効率が11%を超える、蛍光素子としては非常に高い外部量子効率を示した。また、発光素子3及び発光素子4の外部量子効率は同等であった。なお、発光素子3及び発光素子4の外部量子効率は、理論値は最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図34及び表5で示すように、発光素子3及び発光素子4はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。また、発光素子3及び発光素子4の電流効率は同等であった。
また、図36より発光素子3及び発光素子4の発光スペクトルはそれぞれ、468nm、467nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は共に44nm程度であったため、発光素子3及び発光素子4はゲスト材料である、BD−001に由来する良好な青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子3及び発光素子4の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図37に示す。図37から発光素子3及び発光素子4はLT90が200時間を超えており、良好な信頼性を有することが分かった。また、図37より発光素子4は発光素子3よりも良好な信頼性を有することが分かった。よって、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有し、さらにアントラセン骨格の9位と10位には異なるアリール基を有する有機化合物を用いた発光素子は、非常に信頼性が良好な発光素子を作製できることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表6に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000045
≪発光素子5の作製≫
発光素子5の正孔注入層111として、電極101上にPCPPnと、MoO、を重量比(PCPPn:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCPPnを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBAPAと3,10−ビス[N−(9−フェニル−9H−カルバゾール−2−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10PCA2Nbf(IV)−02)とを、重量比(2aBAPA:3,10PCA2Nbf(IV)−02)が1:0.015になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、3,10PCA2Nbf(IV)−02は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、2mDBTBPDBq−IIを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子5を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子5を得た。
≪発光素子6乃至発光素子8の作製≫
発光素子6乃至発光素子8の作製工程は、先に示した発光素子5と発光層140の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子5と同様である。発光素子6乃至発光素子8の素子構造は表6に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。なお、表6中、発光素子6及び発光素子8のゲスト材料としては、3,10−ビス[N−(ジベンゾフラン−3−イル)−N−フェニルアミノ]ナフト[2,3−b;6,7−b’]ビスベンゾフラン(略称:3,10FrA2Nbf(IV)−02)を用いた。また、発光素子6乃至発光素子8の発光層140は発光素子5と同様に真空蒸着法により成膜した。
発光素子5及び発光素子7はゲスト材料は同一だが、ホスト材料の種類が異なる発光素子である。同様に、発光素子6及び発光素子8はゲスト材料が同一だが、ホスト材料の種類が異なる発光素子である。また、発光素子5及び発光素子6はホスト材料は同一だが、ゲスト材料が異なる発光素子である。同様に、発光素子7及び発光素子8はホスト材料は同一だが、ゲスト材料が異なる発光素子である。
また、発光素子5乃至発光素子8はいずれもベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料と発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子の一例である。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子5乃至発光素子8の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子5乃至発光素子8の電流効率−輝度特性を図38に示す。また、電流密度−電圧特性を図39に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図40に示す。また、発光素子5乃至発光素子8に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図41に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子5乃至発光素子8の素子特性を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000046
 図38及び表7で示すように、発光素子5乃至発光素子8は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、いずれも10cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。また、発光素子5及び発光素子7は同等の電流効率を有し、発光素子6及び発光素子8は同等の電流効率を有する。一方、発光素子5及び発光素子7と発光素子6及び発光素子8を比較すると、発光素子5及び発光素子7の方が電流効率が良好である。これは、発光素子5及び発光素子7に含まれるゲスト材料が発光素子6及び発光素子8に含まれるゲスト材料よりも、視感度が良い発光を示すためである。なお、ホスト材料による電流効率の違いは見られない。
 図40及び表7で示すように、発光素子5乃至発光素子8は外部量子効率が10%を超える、蛍光素子としては非常に高い外部量子効率を示した。また発光素子5乃至発光素子8の外部量子効率は同等であった。なお発光素子5乃至発光素子8の外部量子効率は、理論値は最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図39及び表7で示すように、発光素子5乃至発光素子8はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。また、発光素子5乃至発光素子8の駆動電圧は同等であった。
また、図41より発光素子5乃至発光素子8の発光スペクトルはそれぞれ、462nm、454nm、461nm、454nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅はそれぞれ43nm、45nm、41nm、37nm程度であったため、発光素子5乃至発光素子8はそれぞれのゲスト材料に由来する良好な青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子5乃至発光素子8の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図42に示す。図42から発光素子5乃至発光素子8はそれぞれ良好な信頼性を有することが分かった。また、同一のゲスト材料を有する発光素子である、発光素子5及び発光素子7、発光素子6及び発光素子8をそれぞれ比較すると、発光素子7及び発光素子8の方が信頼性が良好である。この結果から実施例8と同様に、アントラセン骨格の2位にベンゾ[a]アントラセン骨格を有し、さらにアントラセン骨格の9位と10位には異なるアリール基を有する有機化合物を用いた発光素子は、非常に信頼性が良好な発光素子を作製できることが分かった。
以上の結果から、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料と発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子は、発光効率及び信頼性が良好な発光素子を作製することができる。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例7とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表8に示す。また、本実施例で用いる有機化合物を以下に示す。なお、他の有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000048
≪発光素子9及び発光素子10の作製≫
発光素子9及び発光素子10の作製工程は、先に示した発光素子5と発光層140の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子5と同様である。発光素子9及び発光素子10は表8に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。なお、表8中、発光素子9のゲスト材料としては、N,N’−(ピレン−1,6−ジイル)ビス[(6,N−ジフェニルベンゾ[b]ナフト[1,2−d]フラン)−8−アミン](略称:1,6BnfAPrn−03)を用いた。また、発光素子9及び発光素子10の発光層140は発光素子5と同様に真空蒸着法により成膜した。
発光素子9に用いたゲスト材料の発光団はピレン骨格であり、ベンゾフラン骨格を有していない。一方、発光素子10に用いたゲスト材料の発光団はナフトビスベンゾフラン骨格であり、ベンゾフラン骨格を有している。すなわち、発光素子10はベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料と発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子の一例である。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子9及び発光素子10の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子9及び発光素子10の電流効率−輝度特性を図43に示す。また、電流密度−電圧特性を図44に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図45に示す。また、発光素子9及び発光素子10に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図46に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子9及び発光素子10の素子特性を表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000049
図43及び表9で示すように、発光素子9及び発光素子10は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、いずれも10cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。特に、発光素子10は13cd/Aを超える、青色蛍光素子としては非常に高い電流効率を示した。
 図45及び表9で示すように、発光素子9及び発光素子10は外部量子効率が10%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。特に、発光素子10は外部量子効率が13%を超える、蛍光素子としては非常に外部量子効率を示した。よって、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料に用いた場合、発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子は、発光団にピレン骨格を用いた発光素子よりも、良好な発光効率が得られることが分かった。なお発光素子9及び発光素子10の外部量子効率は、理論値は最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図44及び表9で示すように、発光素子9及び発光素子10はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。また、図44より発光素子10は発光素子9よりも駆動電圧が良好であることが分かった。よって、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料に用いた場合、発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子は、発光団にアントラセン骨格を用いた発光素子よりも、良好な駆動電圧を示すことが分かった。
また、図46より発光素子9及び発光素子10の発光スペクトルはそれぞれ、459nm、462nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅はそれぞれ、46nm、40nm程度であったため、発光素子9及び発光素子10はそれぞれが有するゲスト材料に由来する青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子9及び発光素子10の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図47に示す。図47から発光素子9及び発光素子10は良好な信頼性を有することが分かった。また、図47より発光素子10は発光素子9よりも良好な信頼性を有することが分かった。よって、ベンゾ[a]アントラセン骨格を有するホスト材料に用いた場合、発光団にベンゾフラン骨格を有するゲスト材料を用いた発光素子は、発光団にピレン骨格を用いた発光素子よりも、良好な信頼性を有することが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表10に示す。なお、本実施例で用いた有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000050
≪発光素子11の作製≫
発光素子11の正孔注入層111として、電極101上にPCPPnと、MoO、を重量比(PCPPn:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCPPnを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBAPAと1,6BnfAPrn−03とを、重量比(2aBAPA:1,6BnfAPrn−03)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6BnfAPrn−03は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、2aBAPAを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子11を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子11を得た。
≪発光素子12の作製≫
発光素子12の作製工程は、先に示した発光素子11と発光層140及び電子輸送層118(1)の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は発光素子11と同様である。発光素子12の素子構造は表10に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。また、発光素子11の発光層140及び電子輸送層118(1)は発光素子11と同様に真空蒸着法により成膜した。
発光素子11と発光素子12の素子構造は、発光層140に用いたホスト材料及び電子輸送層118(1)に用いた材料のみ異なり、その他の構成は両発光素子ともに同様である。発光素子11には2aBAPAを用いており、発光素子12には2aBAPA−02を用いている。該2種の有機化合物の違いは、ベンゾ[a]アントラセンとアントラセンとの結合位置である。2aBAPAはアントラセン骨格に対してベンゾ[a]アントラセンの4位で結合している有機化合物であるのに対して、2aBAPA−02はアントラセン骨格に対してベンゾ[a]アントラセンの7位で結合している有機化合物である。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子11と発光素子12の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子11と発光素子12の電流効率−輝度特性を図48に示す。また、電流密度−電圧特性を図49に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図50に示す。また、発光素子11と発光素子12に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図51に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子11と発光素子12の素子特性を表11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000051
図48及び表11で示すように、発光素子11と発光素子12は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、いずれも10cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。また、発光素子11と発光素子12の電流効率は同等であった。
 図50及び表11で示すように、発光素子11と発光素子12は外部量子効率が9%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。また、発光素子11と発光素子12の外部量子効率は同等であった。なお発光素子11と発光素子12の外部量子効率は、理論値の最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図49及び表11で示すように、発光素子11と発光素子12はそれぞれ、良好な駆動電圧を有することが分かった。また、発光素子11と発光素子12の駆動電圧は同等であった。
また、図51より発光素子11と発光素子12の発光スペクトルは共に、459nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は共に45nm程度であったため、発光素子11と発光素子12はゲスト材料である1,6BnfAPrn−03に由来する青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子11と発光素子12の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図52に示す。図52から発光素子11と発光素子12は良好な信頼性を有することが分かった。また、図52より発光素子11は発光素子12よりも良好な信頼性を有することが分かった。よって、ベンゾ[a]アントラセン骨格の4位でアントラセン骨格に結合している有機化合物の方が、ベンゾ[a]アントラセン骨格の7位でアントラセン骨格に結合している有機化合物よりも信頼性が良好な発光素子を作製できることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表12に示す。なお、本実施例で用いた有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000052
≪発光素子13の作製≫
発光素子13の正孔注入層111として、電極101上にPCPPnと、MoO、を重量比(PCPPn:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCPPnを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBAPAと1,6mMemFLPAPrnとを、重量比(2aBAPA:1,6mMemFLPAPrn)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6mMemFLPAPrnは、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、2mDBTBPDBq−IIを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子13を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子13を得た。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子13の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子13の電流効率−輝度特性を図53に示す。また、電流密度−電圧特性を図54に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図55に示す。また、発光素子13に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図56に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子13の素子特性を表13に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000053
図53及び表13で示すように、発光素子13は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、いずれも16cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。
 図55及び表13で示すように、発光素子13は外部量子効率が13%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。なお発光素子13の外部量子効率は、理論値の最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図54及び表13で示すように、発光素子13は良好な駆動電圧を有することが分かった。
また、図56より発光素子13の発光スペクトルは、467nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は39nm程度であったため、発光素子13はゲスト材料である1,6mMemFLPAPrnに由来する青色の発光を示した。
<発光素子の遅延蛍光測定>
 次に、発光素子13におけるTTAの効果を調査するため、過渡電界発光測定により蛍光寿命の算出を行った。
 測定にはピコ秒蛍光寿命測定システム(浜松ホトニクス社製)を用いた。本測定では、発光素子における蛍光発光の寿命を測定するため、発光素子に矩形パルス電圧を印加し、その電圧の立下りから減衰していく発光をストリークカメラにより時間分解測定した。パルス電圧は10Hzの周期で印加し、繰り返し測定したデータを積算することにより、S/N比の高いデータを得た。また、測定は室温(300K)で、発光素子の電流効率が最大となるよう印加パルス電圧を3Vから4V付近で印加し、印加パルス時間幅が100μsec、負バイアス電圧が−1V(素子駆動のOFF時)、測定時間範囲が50μsecの条件で行った。測定結果を図57に示す。なお、図57において、縦軸は、定常的にキャリアが注入されている状態(パルス電圧のON時)における発光強度で規格化した強度で示す。また、横軸は、パルス電圧の立下りからの経過時間を示す。
 また、図57に示す減衰曲線について、以下の数式(1)を用いてフィッティングを行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000054
 数式(1)において、Lは規格化した発光強度を表し、tは経過時間を表す。減衰曲線のフィッティングを行った結果、nが2でフィッティングを行うことができた。減衰曲線のフィッティング結果から、寿命が6.0μsと25.0μsの2つの遅延蛍光成分が含まれていることが分かった。また、該遅延蛍光成分が発光に占める割合は、27.4%と算出された。したがって、発光素子13は高い割合で遅延蛍光成分を有していることが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表14に示す。なお、本実施例で用いた有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000055
≪発光素子14の作製≫
発光素子14の正孔注入層111として、電極101上にPCBBiFと、NDP−9と、を重量比(PCBBiF:NDP−9)が1:0.1になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112(1)として、PCBBiFを厚さが20nmになるように蒸着し、続いて正孔輸送層112(2)としてHT602を厚さが10nmとなるように蒸着した。なお、正孔輸送層112(2)は電子ブロック層としての機能を有する。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBA−αNPhAと1,6BnfAPrn−03とを、重量比(2aBA−αNPhA:1,6BnfAPrn−03)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6BnfAPrn−03は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118として、ZADNとLiqを、重量比(ZADN:Liq)が1:1になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、Liqを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子14を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子14を得た。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子14の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
発光素子14の電流効率−輝度特性を図58に示す。また、電流密度−電圧特性を図59に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図60に示す。また、発光素子14に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図61に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子14の素子特性を表15に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000056
図58及び表15で示すように、発光素子14は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、9cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。
 図60及び表15で示すように、発光素子14は外部量子効率が8%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。なお発光素子14の外部量子効率は、理論値の最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図59及び表15で示すように、発光素子14は良好な駆動電圧を有することが分かった。
また、図61より発光素子14の発光スペクトルは、460nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は共に45nm程度であったため、発光素子14はゲスト材料である1,6BnfAPrn−03に由来する青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子14の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図62に示す。図62より発光素子14はLT90が300時間以上である、非常に良好な信頼性を有することが分かった。
本実施例では、本発明の一態様に係る有機化合物を含む、上記実施例とは異なる発光素子の作製例と、当該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の積層構造を図1(A)に示す。また、素子構造の詳細を表16に示す。なお、本実施例で用いた有機化合物については他の実施の形態または実施例を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000057
≪比較発光素子15の作製≫
比較発光素子15の正孔注入層111として、電極101上にPCPPnと、MoO、を重量比(PCPPn:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCPPnを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、cgDBCzPAと1,6BnfAPrn−03とを、重量比(cgDBCzPA:1,6BnfAPrn−03)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6BnfAPrn−03は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、cgDBCzPAを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、比較発光素子15を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子15を得た。
≪発光素子16の作製≫
発光素子16の正孔注入層111として、電極101上にPCBBiFと、NDP−9と、を重量比(PCBBiF:NDP−9)が1:0.1になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112(1)として、PCBBiFを厚さが20nmになるように蒸着し、続いて正孔輸送層112(2)としてHT602を厚さが10nmとなるように蒸着した。なお、正孔輸送層112(2)は電子ブロック層としての機能を有する。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、2aBA−αNPhAと3,10PCA2Nbf(IV)−02とを、重量比(2aBA−αNPhA:3,10PCA2Nbf(IV)−02)が1:0.015になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、3,10PCA2Nbf(IV)−02は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118(1)として、2mDBTBPDBq−IIを厚さが15nmになるよう蒸着した。次に、電子輸送層118(1)上に、電子輸送層118(2)として、NBPhenを厚さが10nmになるように、順次蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、発光素子16を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm2照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により発光素子16を得た。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した比較発光素子15及び発光素子16の特性を測定した。発光素子の測定条件は先に示す実施例と同様に行った。
比較発光素子15及び発光素子16の電流効率−輝度特性を図63に示す。また、電流密度−電圧特性を図64に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図65に示す。また、比較発光素子15及び発光素子16に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図66に示す。
 また、1000cd/m付近における、比較発光素子15及び発光素子16の素子特性を表17に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000058
図63及び表17で示すように、比較発光素子15及び発光素子16は共に視感度が低い青色発光であるにも関わらず、9cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。
 図65及び表17で示すように、比較発光素子15及び発光素子16は共に10%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。なお比較発光素子15及び発光素子16の外部量子効率は、理論値の最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図64及び表17で示すように、比較発光素子15及び発光素子16は共に良好な駆動電圧を有することが分かった。
また、図66より比較発光素子15及び発光素子16の発光スペクトルはそれぞれ、457nm及び460nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅はそれぞれ41nm及び45nm程度であったため、比較発光素子15及び発光素子16はそれぞれが有するゲスト材料に由来する青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、比較発光素子15及び発光素子16の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図67(A)及び(B)に示す。図67(A)は横軸をリニアスケールで表しており、図67(B)は横軸を対数スケールで表している。図67(A)及び(B)より比較発光素子15及び発光素子16は共にLT90が100時間以上である、良好な信頼性を有することが分かった。特に発光素子16はLT90を見積もると400時間を超えており、非常に良好な信頼性を有することが分かった。また、発光素子16は比較発光素子15よりも4倍以上長寿命な素子であることが分かった。
本実施例では、一般式(G1)で表される本発明の一態様である有機化合物、4−[9−(1−ナフチル)−10−(3−ビフェニリル)−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBA−αNmBPhA)(構造式(120))の合成方法について説明する。
<ステップ1:2aBA−αNmBPhAの合成>
50mL3口フラスコに2−クロロ−9−(1−ナフチル)−10−(3−ビフェニリル)アントラセン1.3g(2.6mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸0.81g(3.0mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン93mg(0.26mmol)、リン酸三カリウム1.7g(7.8mmol)、tert−ブチルアルコール0.58g(7.8mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル13mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)29mg(0.13mmol)を加え、窒素気流下、120℃で20時間攪拌した。
撹拌後、この混合物に水を加え、吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・アルミナ・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、さらにトルエン/ヘキサンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量1.0g、収率57%で得た。上記合成方法の合成スキームを下記式(A−6)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
得られた淡黄色固体1.0gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力3.5Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、淡黄色固体を330℃で加熱して行った。昇華精製後、黄色固体を0.68g、回収率68%で得た。
得られた黄色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図68(A)(B)に示す。なお、図68(B)は、図68(A)における7.0ppm~9.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。この結果から、本実施例において、上述の構造式(120)で表される本発明の一態様である有機化合物、2aBA−αNmBPhAが得られたことがわかった。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.22−7.66(m、20H)、7.71−8.10(m、11H)、8.26(s、1H)、8.76(d、J=7.8Hz、1H)、9.13(s、1H)。
<2aBA−αNmBPhAの特性>
次に、2aBA−αNmBPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図69に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図70に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図69の結果より、2aBA−αNmBPhAのトルエン溶液では、404nm、382nm、364nm、348nm付近に吸収ピークが見られ、443nm、420nm付近(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図70の結果より、2aBA−αNmBPhAの固体薄膜では、408nm、386nm、368nm、329nm、316nm、269nm付近に吸収ピークが見られ、453nm、428付近(励起波長370nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、2aBA−αNmBPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様の有機化合物である2aBA−αNmBPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、2aBA−αNmBPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、2aBA−αNmBPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、2aBA−αNmBPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.81eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.80eVであることがわかった。
本実施例では本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つ、4−[9−(2−ナフチル)−10−フェニル−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:2aBA−βNPhA)(構造式(115))の合成方法について説明する。
<ステップ1:2aBA−βNPhAの合成>
50mL3口フラスコに2−クロロ−9−(2−ナフチル)−10−フェニルアントラセン1.1g(2.7mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸0.74g(2.7mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン30mg(0.14mmol)、リン酸三カリウム1.7g(8.1mmol)、tert−ブチルアルコール0.60g(8.1mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル13mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)30mg(0.14mmol)を加え、窒素気流下、80℃で8時間攪拌した。
撹拌後、この混合物に水を加え、吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・酸化アルミニウム・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、さらにトルエン/ヘキサンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量0.72g、収率44%で得た。上記合成方法の合成スキームを下記式(A−7)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
得られた淡黄色固体0.72gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力3.8Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、淡黄色固体を260℃で加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を0.65g、回収率90%で得た。
得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図71(A)(B)に示す。なお、図71(B)は、図71(A)における7.0ppm~9.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。この結果から、本実施例において、上述の構造式(115)で表される本発明の一態様である有機化合物、2aBA−βNPhAが得られたことがわかった。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.30−7.40(m、2H)、7.48−7.79(m、17H)、7.85−7.94(m、4H)、8.00−8.03(m、3H)、8.09−8.12(m、1H)、8.31(s、1H)、8.81(d、J=7.5Hz、1H)、9.17(s、1H)。
<2aBA−βNPhAの特性>
次に、2aBA−βNPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図72に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図73に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図72の結果より、2aBA−βNPhAのトルエン溶液では、403nm、382nm、365nm、347nm、296nm付近に吸収ピークが見られ、449nm、430nm付近(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図73の結果より、2aBA−βNPhAの固体薄膜では、410nm、388nm、370nm、305nm、292nm付近に吸収ピークが見られ、468nm、447nm付近(励起波長370nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、2aBA−βNPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、2aBA−βNPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、2aBA−βNPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、2aBA−βNPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、2aBA−βNPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.79eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.78eVであることがわかった。
本実施例では本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つ、4−[10−(1−ナフチル)−9−(3−ビフェニリル)−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:3aBA−αNmBPhA)(構造式(167))の合成方法について説明する。
<ステップ1:3aBA−αNmBPhAの合成>
200mL3口フラスコに2−クロロ−10−(1−ナフチル)−9−(3−ビフェニリル)アントラセン2.3g(4.7mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸1.4g(5.2mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.17g(0.48mmol)、リン酸三カリウム3.0g(14mmol)、tert−ブチルアルコール1.0g(14mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル24mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)54mg(0.24mmol)を加え、窒素気流下、130℃で18時間攪拌した。
撹拌後、この混合物に水を加え、吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・酸化アルミニウム・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、さらにトルエンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量1.2g、収率38%で得た。上記合成方法の合成スキームを下記式(A−8)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
得られた淡黄色固体1.2gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力3.6Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、淡黄色固体を310℃で加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を1.0g、回収率83%で得た。
得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図74(A)(B)に示す。なお、図74(B)は、図74(A)における7.0ppm~10ppmの範囲を拡大して表したチャートである。この結果から、本実施例において、上述の構造式(167)で表される本発明の一態様である有機化合物、3aBA−αNmBPhAが得られたことがわかった。
H NMR(DMSO,300MHz):δ=7.11(d、J=8.4Hz、1H)、7.35−7.88(m、25H)、7.99(d、J=17Hz、1H)、8.12−8.26(m、4H)、8.42(s、1H)、9.02(d、J=4.5Hz、1H)、9.48(s、1H)。
<3aBA−αNmBPhAの特性>
次に、3aBA−αNmBPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図75に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図76に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図75の結果より、3aBA−αNmBPhAのトルエン溶液では、404nm、383nm、364nm、347nm付近に吸収ピークが見られ、445nm、421nm付近(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図76の結果より、3aBA−αNmBPhAの固体薄膜では、409nm、387nm、368nm、291nm付近に吸収ピークが見られ、588nm、543nm、502nm、468nm、437nm付近(励起波長370nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、3aBA−αNmBPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、3aBA−αNmBPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、3aBA−αNmBPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、3aBA−αNmBPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、3aBA−αNmBPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.82eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.81eVであることがわかった。
本実施例では本発明の一態様である、一般式(G1)で表される化合物の一つ、4−[10−(2−ナフチル)−9−フェニル−2−アントリル]ベンゾ[a]アントラセン(略称:3aBA−βNPhA)(構造式(117))の合成方法について説明する。
<ステップ1:3aBA−βNPhAの合成>
50mL3口フラスコに2−クロロ−10−(2−ナフチル)−9−フェニルアントラセン1.6g(3.9mmol)、ベンゾ[a]アントラセン−4−ボロン酸1.1g(3.9mmol)、ジ(1−アダマンチル)−n−ブチルホスフィン0.14g(0.40mmol)、リン酸三カリウム2.5g(12mmol)、tert−ブチルアルコール0.89g(12mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。この混合物にジエチレングリコールジメチルエーテル20mLを加え、減圧下で攪拌する事で脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)45mg(0.20mmol)を加え、窒素気流下、90℃で14時間攪拌した。
撹拌後、この混合物に水を加え、吸引濾過して得た固体をトルエンに溶解し、セライト・酸化アルミニウム・フロリジールを通して吸引濾過した。得られたろ液を濃縮して得た固体を、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)により精製し、さらにトルエン/ヘキサンで再結晶したところ、目的物の淡黄色固体を収量1.0g、収率41%で得た。上記合成方法の合成スキームを下記式(A−9)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
得られた淡黄色固体1.0gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力3.8Pa、アルゴン流量5.0mL/minの条件で、淡黄色固体を270℃で加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を0.88g、回収率88%で得た。
得られた淡黄色固体の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図77(A)(B)に示す。なお、図77(B)は、図77(A)における7.0ppm~9.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。この結果から、本実施例において、上述の構造式(117)で表される本発明の一態様である有機化合物、3aBA−βNPhAが得られたことがわかった。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.31−7.40(m、2H)、7.42−7.80(m、17H)、7.84−7.88(m、2H)、7.95−8.14(m、6H)、8.33(s、1H)、8.84(d、J=8.1Hz、1H)、9.20(s、1H)。
<3aBA−βNPhAの特性>
次に、3aBA−βNPhAのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを測定した結果を図78に示す。また、薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを図79に示す。測定は実施例1と同様に行った。
図78の結果より、3aBA−βNPhAのトルエン溶液では、403nm、382nm、364nm、348nm、297nm付近に吸収ピークが見られ、447nm、426nm付近(励起波長382nm)に発光波長のピークが見られた。また、図79の結果より、3aBA−βNPhAの固体薄膜では、410nm、389nm、370nm、302nm、293nm付近に吸収ピークが見られ、466nm、444nm付近(励起波長370nm)に発光波長のピークが見られた。
なお、3aBA−βNPhAは青色に発光することを確認した。本発明の一態様である有機化合物、3aBA−βNPhAは、発光物質や可視域の蛍光発光物質のホストとしても利用可能である。また、3aBA−βNPhAの薄膜は、大気下においても凝集しにくく、形態の変化が小さい良好な膜質であることがわかった。
次に、3aBA−βNPhAのCV測定を行った。測定は実施例1と同様の方法で行った。
この結果、3aBA−βNPhAの酸化電位Ea[V]の測定において、HOMO準位は−5.79eVであることがわかった。一方、還元電位Ec[V]の測定において、LUMO準位は−2.78eVであることがわかった。
 本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製例と該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の構成は図1(A)と同様である。素子構造の詳細を表18に示す。また、使用した有機化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例及び実施の形態を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000063
≪発光素子17乃至発光素子20の作製≫
 発光素子17乃至発光素子20は、先に示す発光素子16と、発光層130の構成(発光素子17は電子輸送層118の構成も)のみ異なり、それ以外の工程は、発光素子16と同様の作製方法とした。素子構造の詳細は表18に示す通りであるため、作製方法の詳細は省略する。
<発光素子の特性>
 次に、上記作製した発光素子17乃至発光素子20の特性を測定した。測定は実施例7と同様に行った。
発光素子17乃至発光素子20の電流効率−輝度特性を図80に示す。また、電流密度−電圧特性を図81に示す。また、外部量子効率−輝度特性を図82に示す。また、発光素子17乃至発光素子20に12.5mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを図83に示す。
 また、1000cd/m付近における、発光素子17乃至発光素子20の素子特性を表19に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
図80及び表19で示すように、発光素子17乃至発光素子20は視感度が低い青色発光であるにも関わらず、12cd/Aを超える、青色蛍光素子としては高い電流効率を示した。
 図82及び表19で示すように、発光素子17乃至発光素子20は外部量子効率が10%を超える、蛍光素子としては高い外部量子効率を示した。なお、発光素子17乃至発光素子20の外部量子効率は、理論値の最大値である7.5%よりも高い値となっている。これは上述の通り、TTAによる効果だと考えられる。
図81及び表19で示すように、発光素子17乃至発光素子20は良好な駆動電圧特性を有することが分かった。
また、図83より発光素子17乃至発光素子20の発光スペクトルは、464nm付近にスペクトルピークを有し、半値全幅は共に42nm程度であったため、発光素子17乃至発光素子20はゲスト材料である3,10PCA2Nbf(IV)−02に由来する青色の発光を示した。
<発光素子の信頼性>
次に、発光素子17乃至発光素子20の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図84に示す。図84より発光素子17乃至発光素子20はLT90が180時間以上である、良好な信頼性を有することが分かった。特に、発光素子18及び発光素子20はLT90が250時間以上である、とても良好な信頼性を有することが分かった。
 本実施例では、本発明の一態様の発光素子の作製例と該発光素子の特性について説明する。本実施例で作製した発光素子の構成は図1(A)と同様である。素子構造の詳細を表20に示す。また、使用した有機化合物の構造と略称を以下に示す。なお、他の有機化合物については先の実施例及び実施の形態を参照すればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
≪比較発光素子21の作製≫
 ガラス基板上に電極101として、ITSO膜をスパッタリング法にて厚さが70nmになるように形成した。なお、電極101の電極面積は、4mm(2mm×2mm)とした。次に基板上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間乾燥させた後、UVオゾン処理を370秒行った。その後、1×10−4Pa程度の真空度に保たれた真空蒸着装置に基板を入れ、170℃で30分間のベークを行った。その後、基板を30分程度放冷した。
 次に、電極101上に正孔注入層111として、PCPPnと、酸化モリブデン(VI)(MoO)と、を重量比(PCPPn:MoO)が1:0.5になるように、且つ厚さが10nmになるように共蒸着した。
 次に、正孔注入層111上に正孔輸送層112として、PCPPnを厚さが30nmになるように蒸着した。
次に、発光層140として、正孔輸送層112上に、4−(10−フェニル−9−アントリル)ベンゾ[a]アントラセン(略称:aBAPhA)と1,6BnfAPrn−03とを、重量比(aBAPhA:1,6BnfAPrn−03)が1:0.03になるように、且つ厚さが25nmになるように共蒸着した。なお、発光層140において、1,6BnfAPrn−03は、蛍光発光を呈するゲスト材料である。
次に、発光層140上に、電子輸送層118として、NBPhenを厚さが25nmになるように蒸着した。
次に、電子輸送層118上に、電子注入層119として、LiFを厚さが1nmになるように蒸着した。
 次に、電子注入層119上に、電極102として、アルミニウム(Al)を厚さが200nmになるように形成した。
 次に、窒素雰囲気のグローブボックス内において、封止材を用いて封止するために、発光素子を形成した基板とは別の基板(対向基板)を、発光素子を形成した基板に固定することで、比較発光素子21を封止した。具体的には、対向基板に乾燥剤を貼り、さらに発光素子を形成した範囲周辺に封止材を塗布した該対向基板と、発光素子を形成したガラス基板とを貼り合わせ、波長が365nmの紫外光を6J/cm照射し、80℃にて1時間熱処理した。以上の工程により比較発光素子21を得た。
≪発光素子22及び発光素子23の作製≫
発光素子22及び発光素子23の作製工程は、先に示した比較発光素子21と発光層140の作製工程のみ異なり、その他の作製工程は比較発光素子20と同様である。発光素子22及び発光素子23の素子構造は表20に示す通りであるため、詳細な作製工程に関しては省略する。
比較発光素子21、発光素子22及び発光素子23の素子構造は、発光層140に用いたホスト材料のみ異なり、その他の構成は全て発光素子において同様である。なお、発光素子22及び発光素子23はそれぞれ本発明の一態様の有機化合物である2aBAPA及び2aBA−αNPhAを用いており、比較発光素子1は比較物質であるaBAPhAを用いている。2aBAPA及び2aBA−αNPhAはベンゾアントラセン骨格がアントラセン骨格の2位において結合しているが、aBAPhAはベンゾアントラセン骨格がアントラセン骨格の9位において結合している。
<発光素子の信頼性>
比較発光素子21、発光素子22及び発光素子23の2mAにおける定電流駆動試験を行った。その結果を図85に示す。図85より発光素子22及び発光素子23は比較発光素子21よりも良好な信頼性を有していることが分かった。よって、青色蛍光素子に用いるホスト材料としては、ベンゾアントラセン骨格がアントラセン骨格の9位において結合している化合物よりも、ベンゾアントラセン骨格がアントラセン骨格の2位において結合している化合物の方が良好な信頼性を示すことが分かった。
100:EL層、101:電極、102:電極、103:EL層、106:発光ユニット、108:発光ユニット、110:発光素子、111:正孔注入層、112:正孔輸送層、112−a:正孔輸送層、112−b:正孔輸送層、112−c:正孔輸送層、113:電子輸送層、114:電子注入層、115:電荷発生層、116:正孔注入層、117:正孔輸送層、118:電子輸送層、119:電子注入層、120:発光層、121:ホスト材料、122:ゲスト材料、131:正孔注入層材料、132:正孔輸送材料、133:正孔輸送材料、134:正孔輸送材料、140:発光層、141:ホスト材料、142:ゲスト材料、150:発光素子、152:発光素子、170:発光層、250:発光素子、600A:ALSモデル、601:ソース側駆動回路、602:画素部、603:ゲート側駆動回路、604:封止基板、605:シール材、607:空間、608:配線、610:素子基板、611:スイッチング用TFT、612:電流制御用TFT、613:電極、614:絶縁物、616:EL層、617:電極、618:発光素子、623:nチャネル型TFT、624:pチャネル型TFT、900:携帯情報端末、901:筐体、902:筐体、903:表示部、905:ヒンジ部、910:携帯情報端末、911:筐体、912:表示部、913:操作ボタン、914:外部接続ポート、915:スピーカ、916:マイク、917:カメラ、920:カメラ、921:筐体、922:表示部、923:操作ボタン、924:シャッターボタン、926:レンズ、1001:基板、1002:下地絶縁膜、1003:ゲート絶縁膜、1006:ゲート電極、1007:ゲート電極、1008:ゲート電極、1020:層間絶縁膜、1021:層間絶縁膜、1022:電極、1024B:電極、1024G:電極、1024R:電極、1024W:電極、1025B:下部電極、1025G:下部電極、1025R:下部電極、1025W:下部電極、1026:隔壁、1028:EL層、1029:電極、1030:黒色層、1031:封止基板、1032:シール材、1033:基材、1034B:着色層、1034G:着色層、1034R:着色層、1035:黒色層、1036:オーバーコート層、1037:層間絶縁膜、1040:画素部、1041:駆動回路部、1042:周辺部、1044B:青色画素、1044G:緑色画素、1044R:赤色画素、1044W:白色画素、2100:ロボット、2101:照度センサ、2102:マイクロフォン、2103:上部カメラ、2104:スピーカ、2105:ディスプレイ、2106:下部カメラ、2107:障害物センサ、2108:移動機構、2110:演算装置、3500:多機能端末、3502:筐体、3504:表示部、3506:カメラ、3508:照明、3600:ライト、3602:筐体、3608:照明、3610:スピーカ、5000:筐体、5001:表示部、5002:表示部、5003:スピーカ、5004:LEDランプ、:、5006:接続端子、5007:センサ、5008:マイクロフォン、5012:支持部、5013:イヤホン、5100:掃除ロボット、5101:ディスプレイ、5102:カメラ、5103:ブラシ、5104:操作ボタン、5120:ゴミ、5140:携帯電子機器、5150:携帯情報端末、5151:筐体、5152:表示領域、5153:屈曲部、8501:照明装置、8502:照明装置、8503:照明装置、8504:照明装置、9000:筐体、9001:表示部、9003:スピーカ、9005:操作キー、9006:接続端子、9007:センサ、9008:マイクロフォン、9055:ヒンジ、9200:携帯情報端末、9201:携帯情報端末、9202:携帯情報端末

Claims (14)

  1. 置換または無置換のベンゾ[a]アントラセン骨格と置換または無置換のアントラセン骨格を有し、前記ベンゾ[a]アントラセン骨格は前記アントラセン骨格の2位で結合する、有機化合物。
  2. 下記一般式(G1)で表される有機化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    一般式(G1)中、R乃至R12のいずれか一は、下記一般式(g1)で表される置換基であり、その他のR乃至R12はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    一般式(g1)中、R21乃至R29は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
  3. 下記一般式(G2)で表される有機化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    一般式(G2)中、R乃至R、R乃至R12及びR21乃至R29はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
  4. 下記一般式(G3)で表される有機化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    一般式(G3)中、R21乃至R29はそれぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基または、環を形成する炭素数が6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか一を表す。
  5. 請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
    前記一般式(G1)乃至前記一般式(G3)中、R24及びR29は、それぞれ独立に炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基である、有機化合物。
  6. 請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
    前記一般式(G1)乃至前記一般式(G3)中、R24及びR29は、それぞれ独立に置換若しくは無置換のフェニル基または、置換若しくは無置換のナフチル基である、有機化合物。
  7. 請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
    前記一般式(G1)乃至前記一般式(G3)中、R24は置換若しくは無置換のフェニル基であり、R29は置換若しくは無置換のナフチル基である、有機化合物。
  8. 下記構造式(100)乃至(104)、(115)、(117)、(120)及び(167)のいずれか一で表される有機化合物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
  9. 一対の電極間にEL層を有し、
    前記EL層は請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の有機化合物を含む、発光素子。
  10. 一対の電極間に発光層を有し、
    前記発光層は請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の有機化合物を含む、発光素子。
  11. 一対の電極間に発光層を有し、
    前記発光層はホスト材料とゲスト材料を有し、
    前記ホスト材料はベンゾ[a]アントラセン骨格を有し、
    前記ゲスト材料は発光団を有し、
    前記発光団はベンゾフラン骨格を有する、発光素子。
  12.  請求項9乃至請求項11のいずれか一項に記載の発光素子と、
     カラーフィルタおよびトランジスタの少なくとも一と、
     を有する発光装置。
  13.  請求項12に記載の発光装置と、
     筐体およびタッチセンサの少なくとも一と、
     を有する電子機器。
  14.  請求項9乃至請求項11のいずれか一項に記載の発光素子と、
     筐体およびタッチセンサの少なくとも一と、
     を有する照明装置。
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