説明

オキサジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、照明装置、および電子機器

【課題】発光素子の電子輸送層を構成する材料として好適な新規化合物を提供することを課題とする。また、その化合物を用いた発光素子、発光装置、並びに電子機器を提供することを課題とする。
【解決手段】下記構造式(1)乃至(3)で示すオキサジアゾール誘導体を提供する。また、それらのいずれかを用いて形成された発光素子、発光装置及び電子機器を提供する。下記構造式(1)乃至(3)で示すオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性に優れているため、発光素子に好適に用いることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オキサジアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、照明装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、エレクトロルミネッセンス(EL:Electro Luminescence)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【0003】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【0004】
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0005】
ところで、発光素子は機能分離された層構造によって形成されていることが多い。代表的には、陽極側から正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層といった層構造が挙げられる。例えば、非特許文献1では、正孔輸送層と電子輸送層との間に発光層を挟む構造の発光素子が提案されている。これら機能層は、各々の機能に特化した材料で構成されており、発光素子の素子特性を向上させるために、様々な材料開発が行われている。
【0006】
しかしながら、正孔輸送性を有する材料は比較的多くの物質が提案されている一方で、電子輸送性を有する材料や、電子注入性を有する材料は正孔輸送性を有する材料と比較すると非常にその種類が少なく、選択の幅が狭いのが現状である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】チハヤ アダチ、外3名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジクス、vol.27、No.2、L269−L271(1988)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明の一態様では、発光素子の電子輸送層を構成する材料として好適な新規化合物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、下記構造式(1)乃至(3)で示すオキサジアゾール誘導体を合成し、該オキサジアゾール誘導体が発光素子に好適に用いることができることを見いだした。
【0010】
よって、本発明の一態様は、下記構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0011】
【化1】

【0012】
また、本発明の一態様は、下記構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0013】
【化2】

【0014】
また、本発明の一態様は、下記構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0015】
【化3】

【0016】
また、上述したオキサジアゾール誘導体は、発光素子に好適に用いることができる。
【0017】
よって、本発明の一態様は、一対の電極間に、上述したオキサジアゾール誘導体のいずれかを有する発光素子である。
【0018】
特に、上述したオキサジアゾール誘導体は電子輸送性に優れているため、電子輸送層として用いることが好ましい。
【0019】
また、本発明の一態様は、上記に記載の発光素子を用いて形成された発光装置である。
【0020】
また、上述した発光素子を有する発光装置及びその発光装置を有する照明装置、及び電子機器も本発明の一態様の範疇に含めるものである。本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【0021】
本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性に優れている。よって、発光素子に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の一態様である発光素子を説明する図。
【図2】本発明の一態様である発光素子を説明する図。
【図3】本発明の一態様である発光素子を説明する図。
【図4】本発明の一態様である発光装置を説明する図。
【図5】本発明の一態様である発光装置を説明する図。
【図6】本発明の一態様である電子機器を説明する図。
【図7】本発明の一態様である照明装置を説明する図。
【図8】BOO11のH NMRチャートを示す図。
【図9】BOO11の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図10】CFO12CFのH NMRチャートを示す図。
【図11】CFO12CFの吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図12】CFO11NのH NMRチャートを示す図。
【図13】CFO11Nの吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図14】実施例の発光素子を説明する図。
【図15】発光素子1及び発光素子2の特性を示す図。
【図16】発光素子1及び発光素子2の特性を示す図。
【図17】発光素子1及び発光素子2の特性を示す図。
【図18】発光素子1及び発光素子2の特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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が可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0024】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体について説明する。
【0025】
本実施形態のオキサジアゾール誘導体の一は、下記構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0026】
【化4】

【0027】
構造式(1)のオキサジアゾール誘導体の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。例えば、以下に示す合成スキーム(A−1)によって、構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体を合成することができる。なお、構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【0028】
【化5】

【0029】
構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体は、合成スキーム(A−1)のようにして合成することができる。すなわち、ハロゲン化したオキサジアゾール化合物(化合物A1)とベンゾジオキサン化合物のボロン酸又は、有機ホウ素化合物(化合物A2)とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いた鈴木・宮浦反応によりカップリングさせ、構造式(1)のオキサジアゾール誘導体を得ることができる。
【0030】
合成スキーム(A−1)において、Xはハロゲン又はトリフラート基を表し、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素が好ましい。また、合成スキーム(A−1)において、R101とR102は、水素または炭素数1−6のアルキル基とし、R101とR102は互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【0031】
合成スキーム(A−1)において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。なお、合成スキーム(A−1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルトートリル)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。
【0032】
合成スキーム(A−1)において、用いることができる塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。
【0033】
また、合成スキーム(A−1)において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒がより好ましい。
【0034】
また、本実施の形態のオキサジアゾール誘導体の一は、下記構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0035】
【化6】

【0036】
構造式(2)のオキサジアゾール誘導体の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。例えば、以下に示す合成スキーム(B−1)によって、構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体を合成することができる。なお、構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【0037】
【化7】

【0038】
構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体は、合成スキーム(B−1)のようにして合成することができる。すなわち、ハロゲン化したオキサジアゾール化合物(化合物B1)とトリフルオロメチルフェニル化合物のボロン酸又は、有機ホウ素化合物(化合物B2)とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いた鈴木・宮浦反応によりカップリングさせ、構造式(2)のオキサジアゾール誘導体を得ることができる。
【0039】
合成スキーム(B−1)において、Xはハロゲン又はトリフラート基を表し、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素が好ましい。また、合成スキーム(B−1)において、R101とR102は、水素または炭素数1−6のアルキル基とし、R101とR102は互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【0040】
合成スキーム(B−1)において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。なお、合成スキーム(B−1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルトートリル)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。
【0041】
合成スキーム(B−1)において、用いることができる塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。
【0042】
また、合成スキーム(B−1)において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒がより好ましい。
【0043】
また、本実施形態のオキサジアゾール誘導体の一は、下記構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0044】
【化8】

【0045】
構造式(3)のオキサジアゾール誘導体の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。例えば、以下に示す合成スキーム(C−1)によって、構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体を合成することができる。なお、構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【0046】
【化9】

【0047】
構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体は、合成スキーム(C−1)のようにして合成することができる。すなわち、ハロゲン化したオキサジアゾール化合物(化合物C1)とナフタレン化合物のボロン酸又は、有機ホウ素化合物(化合物C2)とを、塩基存在下で、パラジウム触媒を用いた鈴木・宮浦反応によりカップリングさせ、構造式(3)のオキサジアゾール誘導体を得ることができる。
【0048】
合成スキーム(C−1)において、Xはハロゲン又はトリフラート基を表し、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素が好ましい。また、合成スキーム(C−1)において、R101とR102は、水素または炭素数1−6のアルキル基とし、R101とR102は互いに結合して環構造を形成していてもよい。
【0049】
合成スキーム(C−1)において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)等が挙げられる。なお、合成スキーム(C−1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルトートリル)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。
【0050】
合成スキーム(C−1)において、用いることができる塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等が挙げられる。
【0051】
また、合成スキーム(C−1)において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、1,2−ジメトキシエタン等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒がより好ましい。
【0052】
以上に示した本実施の形態のオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性に優れている。よって、本実施の形態のオキサジアゾール誘導体を、発光素子や有機トランジスタなどのエレクトロニクスデバイスに用いることにより、良好な電気特性を有する素子を得ることができる。
【0053】
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子の一態様について、図1および図2を用いて説明する。
【0054】
本実施の形態の発光素子は、一対の電極間に複数の層を有する。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。
【0055】
本実施の形態において、発光素子は、第1の電極102と、第2の電極104と、第1の電極102と第2の電極との間に設けられたEL層とから構成されている。なお、本形態では第1の電極102は陽極として機能し、第2の電極104は陰極として機能するものとして、以下、説明をする。つまり、第1の電極102の方が第2の電極104よりも電位が高くなるように、第1の電極102と第2の電極104に電圧を印加したときに、発光が得られるものとして、以下図1を用いて説明をする。
【0056】
基板101は発光素子の支持体として用いられる。基板101としては、例えばガラス、またはプラスチック、金属などを用いることができる。なお、発光素子の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。なお、発光素子からの発光を基板を通して外部へ取り出す場合には、基板101は透光性を有する基板であることが好ましい。
【0057】
第1の電極102としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上であることが好ましい)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、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(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタにより成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して、インクジェット法、スピンコート法などにより作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、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(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
【0058】
また、第1の電極102と接する層として、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、第1の電極102として、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、アルミニウムを含む合金(AlSi)等を用いることができる。また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等を用いることもできる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【0059】
本実施の形態で示すEL層103は、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115を有している。なお、EL層103は、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を有していればよく、その他の層の積層構造については特に限定されない。つまり、EL層103は、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質、発光性の高い物質等を含む層と、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
【0060】
正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、酸化モリブデンや酸化バナジウム、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化マンガン等を用いることができる。この他、低分子の有機化合物としては、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)等のフタロシアニン系の化合物、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称: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)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等が挙げられる。
【0061】
また、正孔注入層111として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第1の電極102として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。
【0062】
なお、本明細書中において、複合とは、単に2つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【0063】
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【0064】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、MTDATA、TDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、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)等の芳香族アミン化合物や、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(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のカルバゾール誘導体や、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチル−アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を挙げることができる。
【0065】
また、アクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0066】
また、正孔注入層111としては、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることができる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【0067】
また、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、正孔注入層111として用いてもよい。
【0068】
正孔輸送層112は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、低分子の有機化合物としては、NPB(またはα−NPD)、TPD、4,4’−ビス[N−(9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DFLDPBi)、4,4’−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を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。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。
【0069】
また、上述した正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を正孔輸送層112として用いても良い。
【0070】
また、正孔輸送層112として、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0071】
発光層113は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の高い物質としては、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0072】
発光層に用いることのできる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【0073】
発光層に用いることのできる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、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)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)]−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0074】
なお、発光層としては、上述した発光性の高い物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成としてもよい。発光性の物質を分散させるための物質としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が高く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が低い物質を用いることが好ましい。
【0075】
発光性の物質を分散させるための物質としては、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)などの複素環化合物や、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)、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)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、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)、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−(9,10−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)、NPB(またはα−NPD)、TPD、DFLDPBi、BSPBなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【0076】
また、発光性の物質を分散させるための物質は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、発光性の物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにNPB、あるいはAlq等をさらに添加してもよい。
【0077】
発光性の高い物質を他の物質に分散させた構成とすることにより、発光層113の結晶化を抑制することができる。また、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0078】
また、発光層113として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(略称:PFO)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)](略称:PF−DMOP)、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−[N,N’−ジ−(p−ブチルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]}(略称:TAB−PFH)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(略称:PPV)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−co−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル)](略称:PFBT)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−co−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン)]などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン](略称:MEH−PPV)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)(略称:R4−PAT)、ポリ{[9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−シアノビニレン)フルオレニレン]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}、ポリ{[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−ビス(1−シアノビニレンフェニレン)]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}(略称:CN−PPV−DPD)などが挙げられる。
【0079】
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性に優れているため、電子輸送層114として好適に用いることができる。なお、電子輸送層は、単層ものだけでなく、二層以上積層したものとしてもよい。
【0080】
電子輸送層を二層以上積層したものとする場合、他の電子輸送性の高い物質としては、例えば、低分子の有機化合物として、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)などの金属錯体が挙げられる。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)、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:TAZ01)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などの複素環化合物も用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の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。
【0081】
電子輸送層を二層以上積層したものとする場合、他の電子輸送性の高い物質として、高分子化合物を用いることができる。例えば、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などを用いることができる。
【0082】
電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第2の電極104からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【0083】
第2の電極104を形成する物質としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下であることが好ましい)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金の膜は、真空蒸着法を用いて形成することができる。また、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を含む合金はスパッタリング法により形成することも可能である。また、銀ペーストなどをインクジェット法などにより成膜することも可能である。
【0084】
また、第2の電極104と電子輸送層114との間に、電子注入を促す機能を有する層である電子注入層115を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を第2の電極104として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することが可能である。
【0085】
また、EL層の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【0086】
例えば、上述した材料のうち、高分子化合物を用いて湿式法でEL層を形成してもよい。または、低分子の有機化合物を用いて湿式法で形成することもできる。また、低分子の有機化合物を用いて真空蒸着法などの乾式法を用いてEL層を形成してもよい。
【0087】
また、電極についても、ゾル−ゲル法を用いて湿式法で形成しても良いし、金属材料のペーストを用いて湿式法で形成してもよい。また、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法を用いて形成しても良い。
【0088】
例えば、本実施の形態の発光素子を表示装置に適用し、大型基板を用いて作製する場合には、発光層は湿式法により形成することが好ましい。発光層を、インクジェット法を用いて形成することにより、大型基板を用いても発光層の塗り分けが容易となる。
【0089】
以上のような構成を有する本実施の形態の発光素子は、第1の電極102と第2の電極104との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層103において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。
【0090】
発光は、第1の電極102または第2の電極104のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極102または第2の電極104のいずれか一方または両方は、透光性を有する電極である。例えば、第1の電極102のみが透光性を有する電極である場合、発光は第1の電極102を通って基板側から取り出される。また、第2の電極104のみが透光性を有する電極である場合、発光は第2の電極104を通って基板と逆側から取り出される。第1の電極102および第2の電極104がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第1の電極102および第2の電極104を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【0091】
なお、第1の電極102と第2の電極104との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第1の電極102および第2の電極104から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であり、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を有する構成であれば、上記以外のものでもよい。
【0092】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質等から成る層と、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を適宜組み合わせて構成すればよい。
【0093】
また、図2に示すように、基板101上に、陰極として機能する第2の電極104、EL層103、陽極として機能する第1の電極102とが順に積層された構成としてもよい。図2では、第2の電極104上に、電子注入層115、電子輸送層114、発光層113、正孔輸送層112、正孔注入層111が順に積層された構成となっている。
【0094】
なお、本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、TFTと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない。スタガ型のTFTでもよいし、逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFT基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、若しくはN型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方からのみなるものであってもよい。また、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。非晶質半導体膜を用いてもよいし、結晶性半導体膜を用いてもよい。また、単結晶半導体膜を用いてもよい。単結晶半導体膜は、スマートカット法などを用いて作製することができる。
【0095】
実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性に優れているため、発光素子の電子輸送層として好適に用いることができる。実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を用いることにより、良好な電気特性を有する発光素子を得ることができる。
【0096】
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。
【0097】
(実施の形態3)
本実施の形態では、発光素子の一態様として、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を電子注入層に用いた構成について説明する。
【0098】
実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体は電子注入性にも優れているため、発光素子の電子注入層として用いることができる。実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を電子注入層として用いる場合には、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体以外に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させることが好ましい。このような構成とすることにより、陰極として機能する電極からの電子注入性が高くなり、電気特性の良好な発光素子を得ることができる。
【0099】
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。
【0100】
(実施の形態4)
本実施の形態は、複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積層型素子という)の態様について、図3を参照して説明する。この発光素子は、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、実施の形態2又は3で示した構成と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態2又は3で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。
【0101】
図3において、第1の電極521と第2の電極522との間には、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512が積層されている。第1の電極521と第2の電極522は実施の形態2と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512は同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態2又は3と同様なものを適用することができる。
【0102】
電荷発生層513は、第1の電極521と第2の電極522に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入する層であり、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、正孔を注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
【0103】
正孔を注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、正孔輸送性の高い物質に、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層は、アクセプター物質として、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)や、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物、オリゴマー、デンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質としては、正孔移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子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。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【0104】
電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質としては、実施の形態1で示した材料を用いることができる。なお、電子輸送性の高い物質としては、電子移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但し、正孔よりも電子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。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【0105】
また、電荷発生層513として、実施の形態2で示した電極材料を用いることもできる。例えば、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすることが好ましい。
【0106】
いずれにしても、第1の発光ユニット511と第2の発光ユニット512に挟まれる電荷発生層513は、第1の電極521と第2の電極522に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層513は、第1の発光ユニット511に電子を注入し、第2の発光ユニット512に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。
【0107】
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での長寿命素子を実現できる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【0108】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子において、第1の発光ユニットの発光色と第2の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、3つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1の発光ユニットの発光色が赤色であり、第2の発光ユニットの発光色が緑色であり、第3の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【0109】
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。
【0110】
(実施の形態5)
本実施の形態では、画素部に実施の形態2乃至4の発光素子を有する発光装置について図4を用いて説明する。なお、図4(A)は、発光装置を示す上面図、図4(B)は図4(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。
【0111】
図4(A)において、点線で示された401は駆動回路部(ソース側駆動回路)、402は画素部、403は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、404は封止基板、405はシール材であり、シール材405で囲まれた内側は、空間407になっている。
【0112】
なお、引き回し配線408はソース側駆動回路401及びゲート側駆動回路403に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)409からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。また、本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0113】
次に、断面構造について図4(B)を用いて説明する。素子基板410上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路401と、画素部402中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路401はNチャネル型TFT423とPチャネル型TFT424とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0114】
また、画素部402はスイッチング用TFT411と、電流制御用TFT412とそのドレインに電気的に接続された第1の電極413とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極413の端部を覆って絶縁物414が形成される。
【0115】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物414の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物414の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いることで、絶縁物414の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることができる。また、絶縁物414として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型の感光性材料を用いることができる。
【0116】
第1の電極413上には、EL層416、および第2の電極417がそれぞれ形成される。ここで、第1の電極413に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。なお、具体的な材料としては、実施の形態2において第1の電極に用いることができるとして示した材料を用いることができるものとする。
【0117】
また、EL層416は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。EL層416は、上記実施の形態で示した構成を有している。また、EL層416を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)であっても良い。また、EL層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【0118】
また、第2の電極417に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第2の電極417を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)等が挙げられる。
【0119】
なお、EL層416で生じた光が第2の電極417を透過する構成とする場合には、第2の電極417として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(酸化インジウム−酸化スズ(ITO)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)、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等)との積層を用いることも可能である。
【0120】
さらに、シール材405で封止基板404を素子基板410と貼り合わせることにより、素子基板410、封止基板404、およびシール材405で囲まれた空間407に発光素子418が備えられた構造になっている。なお、空間407には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材405で充填される場合もある。
【0121】
なお、シール材405にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板404に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−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。
【0122】
以上のようにして、本実施の形態のアクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【0123】
また、実施の形態2乃至4の発光素子は、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図5に実施の形態2乃至4の発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図および断面図を示す。なお、図5(A)は、発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)をX−Yで切断した断面図である。
【0124】
図5において、基板501上の第1の電極502と第2の電極503との間にはEL層504が設けられている。第1の電極502の端部は絶縁層505で覆われている。そして、絶縁層505上には隔壁層506が設けられている。隔壁層506の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。つまり、隔壁層506の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層505の面方向と同様の方向を向き、絶縁層505と接する辺)の方が上辺(絶縁層505の面方向と同様の方向を向き、絶縁層505と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層506を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことができる。
【0125】
以上により、本実施の形態のパッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【0126】
なお、本実施の形態においては、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【0127】
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態4に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。実施の形態4の発光装置は、良好な電気特性を有する発光素子を用いているため、その発光装置を適用することで高性能な電子機器を得ることができる。電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的には、Digital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図6に示す。
【0128】
図6(A)は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体611、支持台612、表示部613、スピーカー部614、ビデオ入力端子615等を含む。このテレビ装置において、表示部613には、実施の形態4の発光装置を適用することができる。
【0129】
図6(B)は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体621、筐体622、表示部623、キーボード624、外部接続ポート625、ポインティングデバイス626等を含む。このコンピュータにおいて、表示部623には、実施の形態4の発光装置を適用することができる。
【0130】
図6(C)は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体631、筐体632、表示部633、音声入力部634、音声出力部635、操作キー636、外部接続ポート637、アンテナ638等を含む。この携帯電話において、表示部633には、実施の形態4の発光装置を適用することができる。
【0131】
図6(D)は本実施の形態に係るカメラであり、本体641、表示部642、筐体643、外部接続ポート644、リモコン受信部645、受像部646、バッテリー647、音声入力部648、操作キー649、接眼部650等を含む。このカメラにおいて、表示部642には、実施の形態4の発光装置を適用することができる。
【0132】
以上の様に、上記実施の形態に係る発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。上記実施の形態に係る発光装置を用いることにより、高性能な電子機器を得ることができる。
【0133】
また、上記実施の形態に係る発光装置は、照明装置として用いることもできる。図7は、上記実施の形態を適用して形成される発光装置を、室内の照明装置1001として用いた例である。上記実施の形態で示した発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、上記実施の形態で示した発光装置は、薄型化が可能であるため、ロール型の照明装置1002として用いることもできる。または、上記実施の形態を適用して形成される発光装置を、卓上照明器具1003として用いることもできる。
【0134】
なお、本実施の形態においては、実施の形態1〜4に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【実施例1】
【0135】
本実施例では、構造式(1)で表される2−[4−(1,4−ベンゾジオキサン−6−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:BOO11)の合成方法の一例について説明する。
【0136】
【化10】

【0137】
合成スキームを下記(E1−1)に示す。
【0138】
【化11】

【0139】
1,4−ベンゾジオキサン−6−ボロン酸1.2g(6.6mmol)、炭酸カリウム3.0g(22mmol)、酢酸パラジウム(0)0.20g(0.89mmol)、2−(4−ブロモフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール2.0g(6.6mmol)、トリス(オルト−トリル)ホスフィン0.10g(0.33mmol)を100mL三口フラスコに入れ、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物にトルエン20mL、水5mL、エタノール5mLを加えた。この混合物を減圧脱気しながら撹拌した後、フラスコ内を窒素置換した。
【0140】
この混合物を80℃で5時間攪拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、水層と有機層を分離してから有機層を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後、この混合物をセライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)を通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、固体を得た。得られた固体をトルエンに濃縮してシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行った。シリカゲルカラムクロマトグラフィーはまずトルエンを展開溶媒として用い、ついでトルエン:酢酸エチル=9:1、トルエン:酢酸エチル=5:1を展開溶媒として用いることにより行った。得られたフラクションを濃縮して得た化合物をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状白色固体を収量1.9g、収率81%で得た。
【0141】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である2−[4−(1,4−ベンゾジオキサン−6−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:BOO11)であることを確認した。
【0142】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=4.32(s,4H)、6.97(d,J=7.8Hz,1H)、7.13−7.20(m,2H)、7.50−7.58(m,3H)、7.70(d,J=8.8Hz,2H)、8.14−8.19(m,4H)。
【0143】
また、H NMRチャートを図8(A)、(B)に示す。なお、図8(B)は、図8(A)における6.5ppm〜8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0144】
また、BOO11のトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図9(A)に示す。また、BOO11の薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図9(B)に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。吸収スペクトルについては、溶液については石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクトルを差し引いた吸収スペクトルを、図9(A)および図9(B)に示した。図9(A)および図9(B)において横軸は波長(nm)、縦軸は強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では319nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は413nm(励起波長319nm)であった。また、薄膜の場合では322nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は412nm(励起波長357nm)であった。
【0145】
また、BOO11の薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図9(B)に示したBOO11の薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したTaucプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてHOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、BOO11のHOMO準位は、−5.75eVであり、エネルギーギャップは、3.41eVであり、LUMO準位は、−2.34eVであった。
【0146】
よって、BOO11は大きなエネルギーギャップを有する物質であることがわかった。
【実施例2】
【0147】
本実施例では、構造式(2)で表される2−(4’−トリフルオロメチルビフェニル−4−イル)−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO12CF)の合成方法の一例について説明する。
【0148】
【化12】

【0149】
合成スキームを下記(E2−1)に示す。
【0150】
【化13】

【0151】
2−フェニル−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール2.0g(5.4mmol)、4−トリフルオロメチルフェニルボロン酸1.0g(5.4mmol)、酢酸パラジウム(II)0.050g(0.22mmol)、トリス(オルト−トリル)ホスフィン0.10g(0.33mmol)を200mL三口フラスコに入れ、トルエン50mL、エタノール25mL、2M 炭酸カリウム水溶液20mLを加えた。この混合物を減圧脱気した後、フラスコ内を窒素置換した。
【0152】
この混合物を窒素気流下、80℃で5時間撹拌した。撹拌後、この混合物にトルエンを加え、分液ロートに移した後、水層と有機層を分離した。分離後、有機層を水で洗浄した。洗浄後、有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥した。乾燥後、この混合物を吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮して得た化合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。シリカゲルカラムクロマトグラフィーはクロロホルムを展開溶媒として用いることにより行った。得られたフラクションを濃縮して得た固体をクロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状白色固体を収量1.3g、収率55%で得た。
【0153】
得られた白色固体1.3g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7.0Paの減圧下、アルゴンの流量を3mL/minとして160℃で16時間行った。昇華精製後、目的物を収量1.1g、収率85%で得た。
【0154】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である2−(4’−トリフルオロメチルビフェニル−4−イル)−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO12CF)であることを確認した。
【0155】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.70−7.86(m,8H)、8.24−8.33(m,4H)。
【0156】
また、H NMRチャートを図10(A)、(B)に示す。なお、図10(B)は、図10(A)における7.0ppm〜9.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0157】
また、CFO12CFのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図11(A)に示す。また、CFO12CFの薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図11(B)に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。吸収スペクトルについては、溶液については石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクトルを差し引いた吸収スペクトルを、図11(A)および図11(B)に示した。図11(A)および図11(B)において横軸は波長(nm)、縦軸は強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では302nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は345、362、380nm(励起波長313nm)であった。また、薄膜の場合では285nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は401nm(励起波長330nm)であった。
【0158】
また、CFO12CFの薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図11(B)に示したCFO12CFの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したTaucプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてHOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、CFO12CFのHOMO準位は、−5.59eVであり、エネルギーギャップは、3.60eVであり、LUMO準位は、−1.99eVであった。
【0159】
よって、CFO12CFは大きなエネルギーギャップを有する物質であることがわかった。
【実施例3】
【0160】
本実施例では、構造式(3)で表される2−[4−(2−ナフチル)フェニル]−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO11N)の合成方法の一例について説明する。
【0161】
【化14】

【0162】
合成スキームを下記(E3−1)に示す。
【0163】
【化15】

【0164】
2−(4−ブロモフェニル)−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール2.0g(5.4mmol)、2−ナフタレンボロン酸0.90g(5.4mmol)、2M 炭酸ナトリウム水溶液20mL、トルエン50mL、エタノール25mL、トリス(オルト−トリル)ホスフィン0.50g(1.6mmol)を100mL三口フラスコに入れ、この混合物を減圧脱気した後、当該フラスコ内を窒素置換した。この混合物へ酢酸パラジウム(0)0.010g(0.045mmol)を加えて、この混合物を窒素気流下、80℃、5時間で攪拌した。
【0165】
撹拌後、この混合物を室温に冷ました後、クロロホルムを加えて撹拌した。この懸濁液を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後、有機層をセライトを通して吸引ろ過し、ろ液を得た。得られたろ液を濃縮して得た化合物をメタノールで洗浄した後、クロロホルムとヘキサンの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状白色固体を収量1.6g、収率93%で得た。
【0166】
得られた白色固体1.6g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7.0Paの減圧下、アルゴンの流量を3mL/minとして200℃で20時間行った。昇華精製後、目的物を収量1.4g、収率88%で得た。
【0167】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である2−[4−(2−ナフチル)フェニル]−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO11N)であることを確認した。
【0168】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.51−7.57(m,2H)、7.77−8.00(m,8H)、8.13(s,1H)、8.25−8.33(m,4H)。
【0169】
また、H NMRチャートを図12(A)、(B)に示す。なお、図12(B)は、図12(A)における7.0ppm〜8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0170】
また、H NMRチャートを図12(A)、(B)に示す。なお、図12(B)は、図12(A)における7.0ppm〜9.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0171】
また、CFO11Nのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図13(A)に示す。また、CFO11Nの薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを図13(B)に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。吸収スペクトルについては、溶液については石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクトルを差し引いた吸収スペクトルを、図13(A)および図13(B)に示した。図13(A)および図13(B)において横軸は波長(nm)、縦軸は強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では320nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は369、386nm(励起波長320nm)であった。また、薄膜の場合では311nm付近に吸収が見られ、最大発光波長は445nm(励起波長340nm)であった。
【0172】
また、CFO11Nの薄膜状態におけるHOMO準位とLUMO準位の測定を行った。HOMO準位の値は、大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、図13(B)に示したCFO11Nの薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したTaucプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてHOMO準位の値に加算することにより得た。その結果、CFO11NのHOMO準位は、−5.59eVであり、エネルギーギャップは、3.42eVであり、LUMO準位は、−2.17eVであった。
【0173】
よって、CFO11Nは大きなエネルギーギャップを有する物質であることがわかった。
【実施例4】
【0174】
本実施例では、実施の形態1に記載のオキサジアゾール誘導体を電子輸送材料として用いた発光素子の作製方法および素子特性の測定結果を示す。具体的には、実施例2で説明した構造式(2)で表される2−(4’−トリフルオロメチルビフェニル−4−イル)−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO12CF)、及び、実施例3で説明した構造式(3)で表される2−[4−(2−ナフチル)フェニル]−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO11N)を用いて形成した発光素子について示す。
【0175】
以下に、本実施例の発光素子の作製方法を図14を用いて説明する。また、本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【0176】
【化16】

【0177】
まず、ガラス基板である基板1501上に、酸化珪素を含む酸化インジウム−酸化スズをスパッタリング法にて成膜し、第1の電極1502を形成した。なお、その膜厚は110nmとし、電極面積は2mm×2mmとした。
【0178】
次に、第1の電極1502上に複数の層が積層されたEL層1503を形成した。本実施例において、EL層1503は、正孔注入層である第1の層1511、正孔輸送層である第2の層1512、発光層である第3の層1513、電子輸送層である第4の層1514、電子注入層である第5の層1515が順次積層された構造を有する。
【0179】
第1の電極1502が形成された面が下方となるように、第1の電極1502が形成された基板1501を真空蒸着装置内に設けられた基板ホルダーに固定し、10−4Pa程度まで減圧した後、第1の電極1502上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、正孔注入層である第1の層1511を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【0180】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第1の層1511上に正孔輸送性材料を10nmの膜厚で成膜し、正孔輸送層である第2の層1512を形成した。なお、第2の層1512には、NPBを用いた。
【0181】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第2の層1512上に、発光層である第3の層1513を形成した。第3の層1513には、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)と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)とを共蒸着することにより、40nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAと2PCAPAとの重量比は、1:0.05(=CzPA:2PCAPA)となるように蒸着レートを調節した。
【0182】
さらに、第3の層1513上に電子輸送層である第4の層1514を形成した。発光素子1においては、2−(4’−トリフルオロメチルビフェニル−4−イル)−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO12CF)を10nm、その上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を20nmの膜厚で成膜し、第4の層1514とした。また、発光素子2においては、2−[4−(2−ナフチル)フェニル]−5−(4−トリフルオロメチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:CFO11N)を10nm、その上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を20nmの膜厚で成膜し、第4の層1514とした。なお、発光素子1及び発光素子2において、第4の層1514の成膜には、抵抗加熱による蒸着法を用いた。
【0183】
次いで、第4の層1514上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で成膜することにより、電子注入層である第5の層1515を形成した。
【0184】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを200nmの膜厚で成膜することにより、第2の電極1504を形成し、本実施例の発光素子1及び発光素子2を作製した。
【0185】
本実施例で作製した発光素子1及び発光素子2の素子構成を表1に示す。表1では、混合比は全て重量比で表している。
【0186】
【表1】

【0187】
以上により得られた発光素子1及び発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0188】
発光素子1及び発光素子2の電流密度−輝度特性を図15、電圧−輝度特性を図16、輝度−電流効率特性を図17にそれぞれ示す。図15では、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示し、図16では縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電圧(V)を示し、図17では、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示す。また、1000cd/m付近における発光素子の電圧、色度、及び電流効率を表2に示す。
【0189】
【表2】

【0190】
また、発光素子1及び発光素子2の発光スペクトルを図18に示す。
【0191】
本実施例により、本発明の一態様である発光素子が、発光素子として特性が得られ、十分機能することが確認できた。
【符号の説明】
【0192】
101 基板
102 第1の電極
103 EL層
104 第2の電極
111 第1の層(正孔注入層)
112 第2の層(正孔輸送層)
113 第3の層(発光層)
114 第4の層(電子輸送層)
115 第5の層(電子注入層)
301 第1の電極
302 第2の電極
303 第1のEL層
304 第2のEL層
305 電荷発生層
401 駆動回路部(ソース側駆動回路)
402 画素部
404 封止基板
405 シール材
407 空間
408 引き回し配線
409 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
410 素子基板
411 スイッチング用TFT
412 電流制御用TFT
413 第1の電極
414 絶縁物
416 EL層
417 第2の電極
418 発光素子
423 Nチャネル型TFT
424 Pチャネル型TFT
501 基板
502 第1の電極
503 第2の電極
504 EL層
505 絶縁層
506 隔壁層
511 第1の発光ユニット
512 第2の発光ユニット
513 電荷発生層
521 第1の電極
522 第2の電極
611 筐体
612 支持台
613 表示部
614 スピーカー部
615 ビデオ入力端子
621 本体
622 筐体
623 表示部
624 キーボード
625 外部接続ポート
626 ポインティングデバイス
631 本体
632 筐体
633 表示部
634 音声入力部
635 音声出力部
636 操作キー
637 外部接続ポート
638 アンテナ
641 本体
642 表示部
643 筐体
644 外部接続ポート
645 リモコン受信部
646 受像部
647 バッテリー
648 音声入力部
649 操作キー
650 接眼部
701 筐体
702 液晶層
703 バックライト
704 筐体
705 ドライバIC
706 端子
801 筐体
802 光源
901 照明装置
902 テレビ装置
1001 照明装置
1002 照明装置
1501 基板
1502 第1の電極
1503 EL層
1504 第2の電極
1511 第1の層
1512 第2の層
1513 第3の層
1514 第4の層
1515 第5の層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
構造式(1)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化1】

【請求項2】
構造式(2)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化2】

【請求項3】
構造式(3)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化3】



【請求項4】
陽極と陰極の間に、発光層と、請求項1乃至3のいずれか一に示すオキサジアゾール誘導体を含む層を有し、
前記オキサジアゾール誘導体を含む層は、前記発光層と前記陰極との間に設けられている発光素子。
【請求項5】
請求項4に記載の発光素子を有する発光装置。
【請求項6】
請求項5に記載の発光装置を用いた照明装置。
【請求項7】
請求項5に記載の発光装置を表示部に用いた電子機器。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【公開番号】特開2010−235511(P2010−235511A)
【公開日】平成22年10月21日(2010.10.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−85094(P2009−85094)
【出願日】平成21年3月31日(2009.3.31)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】