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、電子機器、および照明装置

【課題】電子輸送性の高い物質として、新規のオキサジアゾール誘導体を提供すること。
【解決手段】下記一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体。


(式中、Arは、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基で置換されていてもよい、炭素数6〜10のアリール基を表す。また、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基、または、置換又は無置換の炭素数4〜9のヘテロアリール基を表す。)

【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、電子機器、および照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、エレクトロルミネッセンス(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、面状の発光を容易に得ることができる。よって、面状の発光を利用した大面積の素子を形成することができる。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】
エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、発光性の物質に有機化合物を用いる場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極からキャリア(電子または正孔)がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、キャリアが再結合することにより、発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【0006】
このような発光素子は、その素子特性を向上させる上で、材料に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や材料開発等が行われている。
【0007】
例えば、発光素子の電子輸送性材料として、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)が広く使われている(非特許文献1参照)。しかしながら、商品化を踏まえた場合、発光素子の駆動電圧をより低減させることが望まれており、素子特性を向上させる為の新たな材料を求めて、様々な研究開発が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】タイシ ツジ,他5名,SID 04 DIGEST,35,PP900−903(2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の一態様では、電子輸送性の高い物質として、新規のオキサジアゾール誘導体を提供することを目的とする。また、新規のオキサジアゾール誘導体を発光素子に適用することにより、発光素子の素子特性を向上させることを目的とする。さらに、消費電力の少ない発光装置、電子機器、および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一は、下記一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0011】
【化1】

【0012】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基、または、置換又は無置換の炭素数4〜9のヘテロアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0013】
また、本発明の一は、下記一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0014】
【化2】

【0015】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0016】
また、本発明の一は、下記一般式(G3)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0017】
【化3】

【0018】
(式中、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のピリジル基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。)
【0019】
また、本発明の一は、下記一般式(G4)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0020】
【化4】

【0021】
(式中、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0022】
なお、上述した本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性を有するため、本発明の別の構成は、一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、EL層に上述のオキサジアゾール誘導体を含むことを特徴とする。
【0023】
また、本発明の別の構成は、上記発光素子を用いて形成した発光装置である。なお、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。
【0024】
また、本発明の別の構成は、上記発光装置を用いて形成した電子機器である。さらに、本発明の別の構成は、上記発光装置を用いて形成した照明装置である。
【発明の効果】
【0025】
本発明の一態様により、電子輸送性に優れたオキサジアゾール誘導体を得ることができる。また、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体を用いることにより、電流効率の高い発光素子を形成することができる。また、本発明の一態様である上記発光素子を用いることにより、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置、電子機器、および照明装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の一態様である発光素子について説明する図。
【図2】本発明の一態様である発光素子について説明する図。
【図3】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図4】パッシブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図5】アクティブマトリクス型の発光装置を示す図。
【図6】電子機器および照明装置について説明する図。
【図7】照明装置について説明する図。
【図8】本発明の一態様である発光素子について説明する図。
【図9】構造式(100)に示すO11PhA(略称)のH NMRチャート。
【図10】構造式(100)に示すO11PhA(略称)の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
【図11】構造式(121)に示すPyAO11(略称)のH NMRチャート。
【図12】構造式(121)に示すPyAO11(略称)の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
【図13】構造式(158)に示すtO112A(略称)のH NMRチャート。
【図14】構造式(158)に示すtO112A(略称)の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
【図15】発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。
【図16】発光素子1の輝度−電流効率特性を示す図。
【図17】発光素子1の電圧−電流特性を示す図。
【図18】発光素子1の発光スペクトルを示す図。
【図19】発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。
【図20】発光素子2の電圧−輝度特性を示す図。
【図21】発光素子2の輝度−電流効率特性を示す図。
【図22】発光素子2の発光スペクトルを示す図。
【図23】発光素子3の電流密度−輝度特性を示す図。
【図24】発光素子3の電圧−輝度特性を示す図。
【図25】発光素子3の輝度−電流効率特性を示す図。
【図26】発光素子3の発光スペクトルを示す図。
【図27】発光素子4の電流密度−輝度特性を示す図。
【図28】発光素子4の輝度−電流効率特性を示す図。
【図29】発光素子4の電圧−電流特性を示す図。
【図30】発光素子4の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0027】
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。
【0028】
(実施の形態1)
本実施の形態1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。
【0029】
本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0030】
【化5】

【0031】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基、または、置換又は無置換の炭素数4〜9のヘテロアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0032】
なお、本明細書中で示すアリール基の炭素数は、主骨格の環を形成する炭素数を示しており、それに結合する置換基の炭素数を含むものではない。
【0033】
また、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0034】
【化6】

【0035】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0036】
また、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G3)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0037】
【化7】

【0038】
(式中、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のピリジル基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。)
【0039】
また、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G4)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0040】
【化8】

【0041】
(式中、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0042】
なお、上記一般式(G1)、(G2)におけるArの具体的な構造としては、例えば、構造式(1−1)〜構造式(1−17)に示す置換基が挙げられる。
【0043】
【化9】

【0044】
また、上記一般式(G1)、(G3)におけるArの具体的な構造としては、例えば、構造式(2−1)〜構造式(2−17)、構造式(3−1)〜構造式(3−36)に示す置換基が挙げられる。
【0045】
【化10】

【0046】
【化11】

【0047】
【化12】

【0048】
なお、上記一般式(G1)〜(G4)に示される本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体の具体例としては、構造式(100)〜構造式(173)に示されるオキサジアゾール誘導体を挙げることができる。但し、本発明はこれらに限定されない。
【0049】
【化13】

【0050】
【化14】

【0051】
【化15】

【0052】
【化16】

【0053】
【化17】

【0054】
【化18】

【0055】
【化19】

【0056】
【化20】

【0057】
【化21】

【0058】
【化22】

【0059】
【化23】

【0060】
【化24】

【0061】
本発明の一態様である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、以下に示す合成反応を行うことによって、一般式(G1)や一般式(G2)で表される本発明の一態様であ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、本発明の一態様であ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。
【0062】
<一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法1>
【0063】
【化25】

【0064】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基、または、置換又は無置換の炭素数4〜9のヘテロアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0065】
一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体は、下記合成スキーム(A−1)のように合成することができる。すなわち、アントラセン誘導体のボロン酸(化合物A1)と、ハロゲン化したオキサジアゾール誘導体(化合物B1)とを、塩基存在下、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することで、本実施の形態で示すオキサジアゾール誘導体(一般式(G1))を得ることができる(合成スキーム(A−1))。
【0066】
【化26】

【0067】
なお、上記合成スキーム(A−1)において、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素が挙げられる。
【0068】
また、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)等を用いることができる。なお、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。
【0069】
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。
【0070】
さらに、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等を用いることもできる。
【0071】
<一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法2>
【0072】
一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体は下記合成スキーム(B−1)のように合成することもできる。すなわち、ハロゲン化したアントラセン誘導体(化合物A2)と、オキサジアゾール誘導体のボロン酸(化合物B2)とを、塩基存在下、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することで、本実施の形態で示すオキサジアゾール誘導体(一般式(G1))を得ることができる(合成スキーム(B−1))。
【0073】
【化27】

【0074】
なお、上記合成スキーム(B−1)において、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、ヨウ素、臭素が挙げられる。
【0075】
また、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)等を用いることができる。なお、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。
【0076】
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。
【0077】
さらに、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を用いることもできる。
【0078】
なお、一般式(G1)に示すオキサジアゾール誘導体は、上述した合成方法に限られることはなく、他の合成方法により合成することもできる。
【0079】
<一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法>
次に、下記一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体の合成方法について説明する。
【0080】
【化28】

【0081】
(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基は、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基が挙げられる。また、R、Rは、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【0082】
(ステップ1)
まず、アントラキノン誘導体(化合物C1)とオキサジアゾールアリールリチウム(化合物D1)とを反応させることにより、9,10−ジヒドロアントラセン誘導体のジオール体(化合物E1)を得ることができる(合成スキーム(C−1))。
【0083】
【化29】

【0084】
(ステップ2)
次に、9,10−ジヒドロアントラセン誘導体のジオール体(化合物E1)にホスフィン酸ナトリウム・一水和物、ヨウ化カリウム、および酢酸を用いることにより、本実施の形態で示すオキサジアゾール誘導体(一般式(G2))を得ることができる(合成スキーム(D−1))。
【0085】
【化30】

【0086】
(実施の形態2)
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を発光層に用いて形成した発光素子について図1を用いて説明する。
【0087】
図1は、第1の電極101と第2の電極103との間に発光層113を有するEL層102を挟んでなる発光素子を示した図である。そして、EL層102には、実施の形態1で説明したような本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体が含まれている。
【0088】
このような発光素子に対して電圧を印加することにより、第1の電極101側から注入された正孔と第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において再結合することにより発光する。なお、本実施の形態に示す発光素子において、第1の電極101は陽極として機能し、第2の電極103は陰極として機能する。
【0089】
第1の電極101は、第1の電極101が陽極として機能する際は仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、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等が挙げられる。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)等を用いることができる。
【0090】
但し、EL層102のうち、第1の電極101に接して形成される層が、後述する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を用いて形成される場合には、第1の電極101に用いる物質は、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、又は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(Al−Si等)等も用いることもできる。
【0091】
なお、第1の電極101は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。
【0092】
第1の電極101上に形成されるEL層102は、少なくとも発光層113を有しており、また、EL層102の一部には、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体を含んで形成される。EL層102の一部には公知の物質を用いることもでき、低分子系化合物および高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、EL層102を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【0093】
また、EL層102は、発光層113の他、図1に示すように正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層111、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層112、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層114、電子が注入されやすい物質を含む層、あるいは陰極からの電子の注入を促進する物質を含んでなる電子注入層115などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【0094】
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、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、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を用いることができる。
【0095】
また、低分子の有機化合物である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を用いることができる。
【0096】
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。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。
【0097】
また、正孔注入層111として、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を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性および正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した正孔の輸送に優れた材料(正孔輸送性の高い物質)であることが好ましい。
【0098】
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。
【0099】
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、TDATA、MTDATA、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を用いることができる。
【0100】
また、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)アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0101】
さらに、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用いることができる。
【0102】
また、電子受容体としては、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。
【0103】
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層111に用いてもよい。
【0104】
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、NPB、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。
【0105】
また、正孔輸送層112には、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0106】
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。
【0107】
発光層113に用いることができる蛍光性物質としては、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)、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)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)、7,14−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)などが挙げられる。
【0108】
また、発光層113に用いることが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。
【0109】
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。発光性の高い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、発光性の高い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。
【0110】
発光性の高い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。
【0111】
また、発光性の高い物質(ゲスト材料)を分散させるための物質(ホスト材料)は複数種用いることができる。
【0112】
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。
【0113】
なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、発光性の高い物質(ゲスト材料)として用いることもできる。オキサジアゾール誘導体を発光層113に用いることにより、電子輸送性の高い発光層とすることができる。
【0114】
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、単層のものだけでなく、二層以上積層したものとしてもよい。
【0115】
電子輸送層114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、Alq、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(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(略称:BeBq)、BAlq、Zn(BOX)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの金属錯体が挙げられる。また、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−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、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。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よい。
【0116】
電子注入層115は、電子が注入されやすい物質を含む層、あるいは陰極からの電子の注入を促進する物質を含む層である。電子注入層115には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、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)、リチウム酸化物(LiOx)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(ErF)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。
【0117】
あるいは、電子注入層115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、電子注入性およ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114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、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。
【0118】
なお、上述した正孔注入層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、塗布法等の方法で形成することができる。
【0119】
第2の電極103は、第2の電極103が陰極として機能する際は仕事関数の小さい(好ましくは3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、又はこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、およびマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属およびこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
【0120】
但し、EL層102のうち、第2の電極103に接して形成される層が、上述する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る場合には、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用いることができる。
【0121】
なお、第2の電極103を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【0122】
上述した発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に電位差を与えることにより電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第1の電極101または第2の電極103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101または第2の電極103のいずれか一方、または両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
【0123】
なお、本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ(TFT)によって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。
【0124】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置を作製する場合におけるTFTの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。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、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよい。さらに、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。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
【0125】
本実施の形態で示した発光素子では、電子輸送性に優れた本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を用いて電子輸送層114が形成されることから、電流効率などの素子効率を向上させることができる。
【0126】
本実施の形態2においては、実施の形態1に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【0127】
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様として、発光素子においてEL層を複数有する構造(以下、積層型素子という)について、図2を用いて説明する。この発光素子は、第1の電極201と第2の電極204との間に、複数のEL層(第1のEL層202、第2のEL層203)を有する積層型発光素子である。なお、本実施の形態では、EL層が2層の場合について示すが、3層以上としても良い。
【0128】
本実施の形態において、第1の電極201は、陽極として機能する電極であり、第2の電極204は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極201および第2の電極204は、実施の形態2と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1のEL層202、第2のEL層203)は、実施の形態2で示したEL層と同様な構成を適用することができる。また、複数のEL層(第1のEL層202、第2のEL層203)は、同じ構成であっても異なる構成であってもよい。
【0129】
また、複数のEL層(第1のEL層202、第2のEL層203)の間には、電荷発生層205が設けられている。電荷発生層205は、第1の電極201と第2の電極204に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極201に第2の電極204よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層205から第1のEL層202に電子が注入され、第2のEL層203に正孔が注入される。
【0130】
なお、電荷発生層205は、光の取り出し効率の点から、可視光に対する透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層205は、第1の電極201や第2の電極204よりも低い導電率であっても機能する。
【0131】
電荷発生層205は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)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。
【0132】
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、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)などの芳香族アミン化合物等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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【0133】
また、電子受容体としては、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)、クロラニル等を挙げることができる。また、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。
【0134】
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体の他、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなど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有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【0135】
また、電子供与体としては、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、セシウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、インジウム、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電子供与体として用いてもよい。
【0136】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層205を形成することにより、EL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。
【0137】
本実施の形態では、2層のEL層を有する発光素子について説明したが、3層以上のEL層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EL層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、高輝度領域での発光が可能である。電流密度を低く保てるため、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。
【0138】
また、それぞれのEL層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層のEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層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に発光する発光素子を得ることも可能である。
【0139】
また、3つのEL層を有する発光素子の場合としては、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層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。
【0140】
なお、本実施の形態3に示す構成は、実施の形態1または実施の形態2に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【0141】
(実施の形態4)
本実施の形態4では、本発明の一態様として、発光素子を用いて作製される発光装置であるパッシブマトリクス型の発光装置、およびアクティブマトリクス型の発光装置について説明する。
【0142】
図3、図4にパッシブマトリクス型の発光装置の例を示す。
【0143】
パッシブマトリクス型(単純マトリクス型ともいう)の発光装置は、ストライプ状(帯状)に並列された複数の陽極と、ストライプ状に並列された複数の陰極とが互いに直交するように設けられており、その交差部に発光層が挟まれた構造となっている。従って、選択された(電圧が印加された)陽極と選択された陰極との交点にあたる画素が点灯することになる。
【0144】
図3(A)乃至図3(C)は、封止前における画素部の上面図を示す図であり、図3(A)乃至図3(C)中の鎖線A−A’で切断した断面図が図3(D)である。
【0145】
基板301上には、下地絶縁層として絶縁層302を形成する。なお、下地絶縁層は必要でなければ特に形成しなくともよい。絶縁層302上には、ストライプ状に複数の第1の電極303が等間隔で配置されている(図3(A))。
【0146】
また、第1の電極303上には、各画素に対応する開口部を有する隔壁304が設けられ、開口部を有する隔壁304は絶縁材料(感光性または非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン)、またはSOG膜(例えば、アルキル基を含むSiOx膜))で構成されている。なお、各画素に対応する開口部305が発光領域となる(図3(B))。
【0147】
開口部を有する隔壁304上に、第1の電極303と交差する互いに平行な複数の逆テーパ状の隔壁306が設けられる(図3(C))。逆テーパ状の隔壁306はフォトリソグラフィ法に従い、未露光部分がパターンとして残るポジ型感光性樹脂を用い、パターンの下部がより多くエッチングされるように露光量または現像時間を調節することによって形成する。
【0148】
図3(C)に示すように逆テーパ状の隔壁306を形成した後、図3(D)に示すようにEL層307および第2の電極308を順次形成する。開口部を有する隔壁304及び逆テーパ状の隔壁306を合わせた高さは、EL層307及び第2の電極308の膜厚より大きくなるように設定されているため、図3(D)に示すように複数の領域に分離されたEL層307と、第2の電極308とが形成される。なお、複数に分離された領域は、それぞれ電気的に独立している。
【0149】
第2の電極308は、第1の電極303と交差する方向に伸長する互いに平行なストライプ状の電極である。なお、逆テーパ状の隔壁306上にもEL層307及び第2の電極308を形成する導電層の一部が形成されるが、EL層307、及び第2の電極308とは分断されている。
【0150】
なお、本実施の形態における第1の電極303および第2の電極308は、一方が陽極であり、他方が陰極であればどちらであっても良い。なお、EL層307を構成する積層構造については、電極の極性に応じて適宜調整すればよい。
【0151】
また、必要であれば、基板301に封止缶やガラス基板などの封止材をシール材などの接着剤で貼り合わせて封止し、発光素子が密閉された空間に配置されるようにしても良い。これにより、発光素子の劣化を防止することができる。なお、密閉された空間には、充填材や、乾燥した不活性ガスを充填しても良い。さらに、水分などによる発光素子の劣化を防ぐために基板と封止材との間に乾燥剤などを封入してもよい。乾燥剤によって微量な水分が除去され、十分乾燥される。なお、乾燥剤としては、酸化カルシウムや酸化バリウムなどのようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水分を吸収する物質を用いることが可能である。その他の乾燥剤として、ゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水分を吸着する物質を用いてもよい。
【0152】
次に、図3(A)乃至図3(D)に示したパッシブマトリクス型の発光装置にFPCなどを実装した場合の上面図を図4に示す。
【0153】
図4において、画像表示を構成する画素部は、走査線群とデータ線群が互いに直交するように交差している。
【0154】
ここで、図3における第1の電極303が、図4の走査線403に相当し、図3における第2の電極308が、図4のデータ線408に相当し、逆テーパ状の隔壁306が隔壁406に相当する。データ線408と走査線403の間には、図3(D)のEL層307が挟まれており、領域405で示される交差部が画素1つ分となる。
【0155】
なお、走査線403は配線端で接続配線409と電気的に接続され、接続配線409が入力端子410を介してFPC411bに接続される。また、データ線408は入力端子412を介してFPC411aに接続される。
【0156】
また、必要であれば、射出面に偏光板、又は円偏光板(楕円偏光板を含む)、位相差板(λ/4板、λ/2板)、カラーフィルタなどの光学フィルムを適宜設けてもよい。また、偏光板又は円偏光板に反射防止膜を設けてもよい。例えば、表面の凹凸により反射光を拡散し、映り込みを低減できるアンチグレア処理を施すことができる。
【0157】
なお、図4では、駆動回路を基板401上に設けない例を示したが、基板上に駆動回路を有するICチップを実装させてもよい。
【0158】
また、ICチップを実装させる場合には、画素部の周辺(外側)の領域に、画素部へ各信号を伝送する駆動回路が形成されたデータ線側IC、走査線側ICをCOG方式によりそれぞれ実装する。COG方式以外の実装技術としてTCPやワイヤボンディング方式を用いて実装してもよい。TCPはTABテープにICを実装したものであり、TABテープを基板上の配線に接続してICを実装する。データ線側IC、および走査線側ICは、シリコン基板を用いたものであってもよいし、ガラス基板、石英基板もしくはプラスチック基板上にTFTで駆動回路を形成したものであってもよい。
【0159】
次に、アクティブマトリクス型の発光装置の例について、図5を用いて説明する。なお、図5(A)は発光装置を示す上面図であり、図5(B)は図5(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース側駆動回路)503と、駆動回路部(ゲート側駆動回路)504と、を有する。画素部502、駆動回路部503、及び駆動回路部504は、シール材505によって、素子基板501と封止基板506との間に封止されている。
【0160】
また、素子基板501上には、駆動回路部503、及び駆動回路部504に外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線507が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)508を設ける例を示している。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。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。
【0161】
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。素子基板501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、ソース側駆動回路である駆動回路部503と、画素部502が示されている。
【0162】
駆動回路部503はnチャネル型TFT509とpチャネル型TFT510とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【0163】
また、画素部502はスイッチング用TFT511と、電流制御用TFT512と電流制御用TFT512の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された陽極513とを含む複数の画素により形成される。なお、陽極513の端部を覆って絶縁物514が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
【0164】
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物514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514の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物514の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物514として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
【0165】
陽極513上には、EL層515及び陰極516が積層形成されている。なお、陽極513をITO膜とし、陽極513と接続する電流制御用TFT512の配線として窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜との積層膜、或いは窒化チタン膜、アルミニウムを主成分とする膜、窒化チタン膜との積層膜を適用すると、配線としての抵抗も低く、ITO膜との良好なオーミックコンタクトがとれる。なお、ここでは図示しないが、陰極516は外部入力端子であるFPC508に電気的に接続されている。
【0166】
なお、EL層515は、少なくとも発光層が設けられており、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層又は電子注入層を適宜設ける構成とする。陽極513、EL層515及び陰極516との積層構造で、発光素子517が形成されている。
【0167】
また、図5(B)に示す断面図では発光素子517を1つのみ図示しているが、画素部502において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部502には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
【0168】
さらにシール材505で封止基板506を素子基板501と貼り合わせることにより、素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光素子517が備えられた構造になっている。なお、空間518には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材505で充填される構成も含むものとする。
【0169】
なお、シール材505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506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。
【0170】
以上のようにして、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。
【0171】
なお、本実施の形態4に示す構成は、実施の形態1乃至実施の形態3に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【0172】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明を適用した一態様である発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明装置の一例について、図6、図7を用いて説明する。
【0173】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう)、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などのカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、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。また、発光装置を適用した照明装置として、卓上用の照明器具、天井固定型の照明器具、壁掛け型の照明器具等が挙げられる。これらの電子機器および照明装置の具体例を図6、図7に示す。
【0174】
図6(A)は、電子機器の一例として、テレビジョン装置6100を示している。テレビジョン装置6100は、筐体6101に表示部6103が組み込まれている。表示部6103により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部6103に用いることができる。また、ここでは、スタンド6105により筐体6101を支持した構成を示している。
【0175】
テレビジョン装置6100の操作は、筐体6101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機6110により行うことができる。リモコン操作機6110が備える操作キー6109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部6103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機6110に、当該リモコン操作機6110から出力する情報を表示する表示部6107を設ける構成としてもよい。
【0176】
なお、テレビジョン装置6100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
【0177】
図6(B)は、電子機器の一例として示すコンピュータであり、本体6201、筐体6202、表示部6203、キーボード6204、外部接続ポート6205、ポインティングデバイス6206等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部6203に用いることにより作製される。
【0178】
図6(C)は、電子機器の一例として示す携帯型遊技機であり、筐体6301と筐体6302の2つの筐体で構成されており、連結部6303により、開閉可能に連結されている。筐体6301には表示部6304が組み込まれ、筐体6302には表示部6305が組み込まれている。また、図6(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部6306、記録媒体挿入部6307、LEDランプ6308、入力手段(操作キー6309、接続端子6310、センサ6311(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6312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部6304および表示部6305の両方、または一方に発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図6(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図6(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0179】
図6(D)は、電子機器の一例として示す携帯電話機である。携帯電話機6400は、筐体6401に組み込まれた表示部6402の他、操作ボタン6403、外部接続ポート6404、スピーカ6405、マイク6406などを備えている。なお、携帯電話機6400は、発光装置を表示部6402に用いることにより作製される。
【0180】
図6(D)に示す携帯電話機6400は、表示部6402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部6402を指などで触れることにより行うことができる。
【0181】
表示部6402の画面は主として3つのモードがある。第1は、画像の表示を主とする表示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示モードと入力モードの2つのモードが混合した表示+入力モードである。
【0182】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部6402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部6402の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0183】
また、携帯電話機6400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、携帯電話機6400の向き(縦か横か)を判断して、表示部6402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。
【0184】
また、画面モードの切り替えは、表示部6402を触れること、又は筐体6401の操作ボタン6403の操作により行われる。また、表示部6402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【0185】
また、入力モードにおいて、表示部6402の光センサで検出される信号を検知し、表示部6402のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替えるように制御してもよい。
【0186】
表示部6402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6402に掌や指を触れ、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、表示部に近赤外光を発光するバックライトまた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。
【0187】
図6(E)は、照明装置の一例として示す卓上用の照明器具であり、照明部6501、傘6502、可変アーム6503、支柱6504、台6505、電源6506を含む。なお、卓上用の照明器具は、発光装置を照明部6501に用いることにより作製される。
【0188】
また、図7には、照明装置の一例として天井固定型の照明器具7101、および壁掛け型の照明器具7201を示す。
【0189】
なお、発光装置は、大面積化が可能である為、天井固定型の照明器具7101の照明部7102や、壁掛け型の照明器具7201の照明部7202等に適用することができる。
【0190】
以上のようにして、発光装置を適用して電子機器や照明装置を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、様々な電子機器や照明装置に適用することが可能である。
【0191】
なお、本実施の形態5においては、実施の形態1乃至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。
【実施例1】
【0192】
本実施例1では、構造式(100)で表される本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体、2−フェニル−5−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:O11PhA)の合成方法について具体的に説明する。
【0193】
【化31】

【0194】
≪2−フェニル−5−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾールの合成≫
2−フェニル−5−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾールの合成スキームを(E−1)に示す。
【0195】
【化32】

【0196】
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)、10−フェニルアントラセン−9−ボロン酸2.0g(6.6mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン0.30g(0.99mmol)を200mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物へトルエン40mL、及び炭酸カリウム水溶液20mLを加え、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。
【0197】
この混合物へ酢酸パラジウム(II)を0.030g(0.13mmol)を加え、窒素気流下、100℃で5時間撹拌した。撹拌後、この混合物をクロロホルムに入れ、この懸濁液を水で洗浄した。有機層をセライト(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。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、次いでトルエン:酢酸エチル=5:1の混合溶媒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により再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量2.5g、収率80%で得た。
【0198】
また、得られた固体2.5gの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は7.0Paの減圧下、アルゴンの流量を3.0mL/minとして240℃で20時間行った。収量2.3gで収率は92%であった。
【0199】
上記合成方法で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測定データを示す。H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.30−7.76(m,18H)、8.19−8.24(m,2H)、8.41(d,J=7.8Hz,2H)。
【0200】
また、H NMRチャートを図9(a)(b)に示す。なお、図9(b)は図9(a)における7.0ppmから8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体である2−フェニル−5−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:O11PhA)が得られたことがわかった。
【0201】
また、O11PhA(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図10(a)、O11PhA(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図10(b)に示す。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。O11PhA(略称)のトルエン溶液中における吸収スペクトルの測定は、O11PhA(略称)のトルエン溶液を石英セルに入れて測定し、石英とトルエンの吸収スペクトルを差し引いて行った。また、O11PhA(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にO11PhA(略称)を蒸着させてサンプルを作製し、石英の吸収スペクトル差し引いて測定した。
【0202】
図10(a)および図10(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では338nm、356nm、375nm、396nmに吸収ピークが見られ、薄膜の場合では402nmに吸収ピークが見られた。
【0203】
また、O11PhA(略称)のトルエン溶液(励起波長356nm)の発光スペクトルを図10(a)に示す。また、O11PhA(略称)の薄膜(励起波長402nm)の発光スペクトルを図10(b)に示す。図10(a)および図10(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はトルエン溶液の場合では430nm(励起波長356nm)、薄膜の場合で457nm、526nm(励起波長402nm)であった。
【0204】
また、O11PhA(略称)の薄膜状態におけるイオン化ポテンシャルを大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定した結果、5.51eVであった。その結果、HOMO準位が−5.51eVであることがわかった。さらに、O11PhA(略称)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見積もったところ、そのエネルギーギャップは2.95eVであった。得られたエネルギーギャップの値とHOMO準位からLUMO準位を求めたところ、−2.56eVであった。
【0205】
また、O11PhA(略称)の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。なお測定には、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)を用いた。
【0206】
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た。さらに測定対象であるO11PhA(略称)を2mmol/Lの濃度となるように溶解させた。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、RE5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【0207】
また、O11PhA(略称)の酸化反応特性については、次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−0.32Vから1.39Vまで変化させた後、1.39Vから−0.32Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。また、O11PhA(略称)の還元反応特性については、次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−0.15Vから−2.50Vまで変化させた後、−2.50Vから−0.15Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。
【0208】
測定の結果、100サイクル測定後でも酸化還元反応において、CV曲線のピーク位置やピーク強度にあまり変化が見られなかった。このことから、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体であるO11PhA(略称)は酸化還元反応の繰り返しに対して極めて安定であることが分かった。
【実施例2】
【0209】
本実施例2では、構造式(121)で表される本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体、3−{10−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9−アントリル}ピリジン(略称:PyAO11)の合成方法について具体的に説明する。
【0210】
【化33】

【0211】
≪ステップ1:9−アントラセンボロン酸の合成≫
9−アントラセンボロン酸の合成スキームを(F−1)に示す。
【0212】
【化34】

【0213】
500mL3口フラスコに9−ブロモアントラセン7.7g(30mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。これにTHF200mLを加え、窒素気流下で−80度に冷却した。冷却後、この溶液に1.6Mのn−ブチルリチウム18mL(30mmol)を滴下し、同温度で2時間攪拌した。所定時間経過後、この溶液に、ホウ酸トリメチル6.8mL(60mmol)を加え、室温まで昇温し17時間攪拌した。所定時間経過後、1.0Mの塩酸100mLを溶液に注ぎ、1時間攪拌した。得られた混合物の水層を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせ、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。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。得られた固体をトルエンにより再結晶して、目的物の白色粉末を収量5.2g、収率80%で得た。
【0214】
≪ステップ2:3−(9−アントリル)ピリジンの合成≫
3−(9−アントリル)ピリジンの合成スキームを(F−2)に示す。
【0215】
【化35】

【0216】
200mL3口フラスコに9−アントラセンボロン酸5.2g(23mmol)、3−ブロモピリジン4.0g(25mmol)、炭酸ナトリウム5.2g(50mmol)、トルエン50mL、エタノール25mL、水25mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.28g(0.25mmol)を加え、窒素気流下、80℃で7時間攪拌した。所定時間経過後、この混合物に水を加え、水層をトルエンにより抽出した。得られた抽出液と有機層を合わせて、飽和食塩水により洗浄し、硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然ろ過し、得られたろ液を濃縮して油状物質を得た。得られた油状物質をトルエンとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、目的物の黄色粉末を収量2.8g、収率46%で得た。
【0217】
≪ステップ3:3−(10−ブロモ−9−アントリル)ピリジンの合成≫
3−(10−ブロモ−9−アントリル)ピリジンの合成スキームを(F−3)に示す。
【0218】
【化36】

【0219】
200mL3口フラスコに3−(9−アントリル)ピリジン1.0g(4.0mmol)、四塩化炭素25mLを加えた。この溶液に窒素気流下で、臭素0.83g(5.1mmol)の四塩化炭素10mL溶液を滴下し、室温で26時間攪拌した。所定時間経過後、この混合物に1.0Mのチオ硫酸ナトリウム水溶液100mLを加えた。この水層をクロロホルムで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して、固体を得た。得られた固体のクロロホルム溶液をセライト(和光純薬工業株式会社 カタログ番号:531−16855)、フロリジール(和光純薬工業株式会社 カタログ番号:540−00135)、アルミナで吸引ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。この固体を酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒により再結晶したところ、目的物の淡黄色粉末を収量0.74g、収率53%で得た。
【0220】
≪ステップ4:3−{10−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9−アントリル}ピリジンの合成≫
3−{10−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]9−アントリル}ピリジンの合成スキームを(F−4)に示す。
【0221】
【化37】

【0222】
100mL三口フラスコに、3−(10−ブロモ−9−アントリル)ピリジン0.66g(2.0mmol)、4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニルボロン酸0.63g(2.4mmol)、炭酸ナトリウム0.45g(4.0mmol)、トルエン25mL、水3mL、エタノール6mLを加えた。この混合物を減圧下で攪拌する事で脱気し、フラスコ内を窒素置換した。これにテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)58mg(0.050mmol)を加え、窒素気流下、120℃で23時間還流した。所定時間経過後、この混合物に水を加え、水層を酢酸エチルで抽出した。得られた抽出溶液と有機層とを合わせ、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。この混合物を自然ろ過によりろ過し、得られたろ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:酢酸エチル=5:1)で精製し、トルエンとヘキサンの混合溶媒により再結晶して、目的物の固体を0.65g、収率69%で得た。
【0223】
得られた目的物0.66gを240℃、アルゴン気流下(流速3.0mL/min)、圧力10Paの条件下で、18時間昇華精製を行ったところ、目的物を収量0.51g、収率77%で得た。
【0224】
上記合成方法で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測定データを示す。H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.38−7.43(m,4H)、7.57−7.74(m,10H)、7.83−7.87(m,1H)、8.20−8.24(m,2H)、8.42(d,J=8.7Hz,2H)、8.76(d,J=1.8Hz,1H)、8.85(dd,J=4.8Hz,1.8Hz,1H)。
【0225】
また、H NMRチャートを図11(a)(b)に示す。なお、図11(b)は図11(a)における7.0ppmから9.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、上述の構造式(121)で表される本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体である3−{10−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]9−アントリル}ピリジン(略称:PyAO11)が得られたことがわかった。
【0226】
また、PyAO11(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図12(a)、PyAO11(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図12(b)に示す。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。PyAO11(略称)のトルエン溶液中における吸収スペクトルの測定は、PyAO11(略称)のトルエン溶液を石英セルに入れて測定し、石英とトルエンの吸収スペクトルを差し引いて行った。また、PyAO11略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にPyAO11(略称)を蒸着させてサンプルを作製し、石英の吸収スペクトル差し引いて測定した。
【0227】
図12(a)および図12(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では397nmに吸収ピークが見られ、薄膜の場合では404nmに吸収ピークが見られた。
【0228】
また、PyAO11(略称)のトルエン溶液(励起波長397nm)の発光スペクトルを図12(a)に示す。また、PyAO11(略称)の薄膜(励起波長401nm)の発光スペクトルを図12(b)に示す。図12(a)および図12(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はトルエン溶液の場合では429nm(励起波長397nm)、薄膜の場合で451nm(励起波長401nm)であった。
【0229】
また、PyAO11(略称)の薄膜状態におけるイオン化ポテンシャルを大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定した結果、5.78eVであった。その結果、HOMO準位が−5.78eVであることがわかった。さらに、PyAO11(略称)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見積もったところ、そのエネルギーギャップは2.93eVであった。得られたエネルギーギャップの値とHOMO準位からLUMO準位を求めたところ、−2.85eVであった。
【0230】
また、PyAO11(略称)の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。なお測定には、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)を用いた。
【0231】
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た。さらに測定対象であるPyAO11(略称)を2mmol/Lの濃度となるように溶解させた。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、測定は室温で行った。
【0232】
PyAO11(略称)の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を0Vから1.20Vまで変化させた後、1.20Vから0Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。また、PyAO11(略称)の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−1.33Vから−2.45Vまで変化させた後、−2.45Vから−1.33Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。
【0233】
測定の結果、100サイクル測定後でも酸化還元反応において、CV曲線のピーク位置やピーク強度にあまり変化が見られなかった。このことから、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体であるPyAO11(略称)は酸化還元反応の繰り返しに対して極めて安定であることが分かった。
【実施例3】
【0234】
本実施例3では、構造式(158)で表される本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体、2,2’−(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(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール)(略称:tO112A)の合成方法について具体的に説明する。
【0235】
【化38】

【0236】
≪ステップ1:2−tert−ブチル−9,10−ビス[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]アントラセン−9,10−ジオールの合成≫
2−tert−ブチル−9,10−ビス[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]アントラセン−9,10−ジオールの合成スキームを(G−1)に示す。
【0237】
【化39】

【0238】
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5.0g(17mmol)を500mL三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した後、テトラヒドロフラン(略称:THF)100mLを加えた。この溶液を−78℃に冷却した後、1.5mol/L n−ブチルリチウムヘキサン溶液13mL(20mmol)を加えた。この混合物を窒素気流下、−78℃で2時間攪拌した。撹拌後、この混合物へ2−tert―ブチルアントラキノン2.0g(7.6mmol)をテトラヒドロフランに溶解した溶液を少量ずつ加えた。この混合物を室温で24時間攪拌した。撹拌後、反応溶液に水を加えて撹拌した後、水層と有機層を分離した。有機層を酢酸エチルで抽出した。有機層と抽出溶液を合わせて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、この混合物を吸引ろ過してろ液を得た。得られたろ液を濃縮し、油状褐色物質を得た。
【0239】
≪ステップ2:2,2’−(2−tert−ブチル−9,10−アントラセンジイルジ−4,1−フェニレン)ビス(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール)の合成≫
2,2’−(2−tert−ブチル−9,10−アントラセンジイルジ−4,1−フェニレン)ビス(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール)の合成スキームを(G−2)に示す。
【0240】
【化40】

【0241】
ステップ1で得られた2−tert−ブチル−9,10−ビス[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]アントラセン−9,10−ジオールと、ヨウ化カリウム6.0g(36mmol)、及びホスフィン酸ナトリウム一水和物29g(83mmol)をナスフラスコに入れ、氷酢酸50mLを加えて溶解した。この溶液を120℃で4時間撹拌した。撹拌後、この溶液に50%ホスフィン酸溶液50mLを加え、この溶液を120℃で1時間攪拌した。撹拌後、この混合物に炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて撹拌した。撹拌後、この混合物を吸引ろ過して固体を得た。得られた固体を酢酸エチルで洗浄した。洗浄後、得られた固体をクロロホルムに溶解し、この溶液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。
【0242】
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。カラムクロマトグラフィーはまずトルエン:ヘキサン=1:1の混合溶媒を展開溶媒として用い、次いでトルエン:酢酸エチル=5:1の混合溶媒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酢酸エチルの混合溶媒で再結晶したところ、粉末状淡黄色固体を収量1.8g、2段階の収率35%で得た。
【0243】
また、得られた固体1.8gの昇華精製をトレインサブリメーション法により行った。昇華精製は7.0Paの減圧下、アルゴンの流量を3.0mL/minとして320℃で17時間行った。収量1.6gで収率は89%であった。
【0244】
上記合成方法で得られた化合物を核磁気共鳴法(NMR)により測定した。以下に測定データを示す。H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=1.28(s,9H)、7.35−7.39(m,2H)、7.48−7.72(m,15H)、8.21−8.24(m,4H)、8.39−8.45(m,4H)。
【0245】
また、H NMRチャートを図13(a)(b)に示す。なお、図13(b)は図13(a)における6.5ppmから9.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。測定結果から、上述の構造式(158)で表される本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体である2,2’−(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(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール)(略称:tO112A)が得られたことがわかった。
【0246】
また、tO112A(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図14(a)、tO112A(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図14(b)に示す。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。tO112A(略称)のトルエン溶液中における吸収スペクトルの測定は、tO112A(略称)のトルエン溶液を石英セルに入れて測定し、石英とトルエンの吸収スペクトルを差し引いて行った。また、tO112A(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にtO112A(略称)を蒸着させてサンプルを作製し、石英の吸収スペクトル差し引いて測定した。
【0247】
図14(a)および図14(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では396nmに吸収ピークが見られ、薄膜の場合では402nmに吸収ピークが見られた。
【0248】
また、tO112A(略称)のトルエン溶液(励起波長374nm)の発光スペクトルを図14(a)に示す。また、tO112A(略称)の薄膜(励起波長402nm)の発光スペクトルを図14(b)に示す。図14(a)および図14(b)において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。最大発光波長はトルエン溶液の場合では446nm(励起波長374nm)、薄膜の場合で456nm(励起波長402nm)であった。
【0249】
また、tO112A(略称)の薄膜状態におけるイオン化ポテンシャルを大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定した結果、5.78eVであった。その結果、HOMO準位が−5.78eVであることがわかった。さらに、tO112A(略称)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見積もったところ、そのエネルギーギャップは2.87eVであった。得られたエネルギーギャップの値とHOMO準位からLUMO準位を求めたところ、−2.91eVであった。
【0250】
また、tO112A(略称)の酸化還元反応特性を測定した。酸化還元反応特性は、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。なお測定には、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)を用いた。
【0251】
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た。さらに測定対象であるtO112A(略称)を2mmol/Lの濃度となるように溶解させた。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、RE5非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。なお、測定は室温で行った。
【0252】
tO112A(略称)の酸化反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−0.32Vから1.30Vまで変化させた後、1.30Vから−0.32Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。また、tO112A(略称)の還元反応特性については次のようにして調べた。参照電極に対する作用電極の電位を−0.21Vから−2.40Vまで変化させた後、−2.40Vから−0.21Vまで変化させる走査を1サイクルとし、100サイクル測定した。なお、CV測定のスキャン速度は0.1V/sに設定した。
【0253】
測定の結果、100サイクル測定後でも酸化還元反応において、CV曲線のピーク位置やピーク強度にあまり変化が見られなかった。このことから、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体であるtO112A(略称)は酸化還元反応の繰り返しに対して極めて安定であることが分かった。
【実施例4】
【0254】
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層の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1で説明した2−フェニル−5−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:O11PhA)を用いて形成した発光素子1について示す。
【0255】
なお、本実施例における発光素子の素子構造は、図8に示す構造であり、電子輸送層814に上述した本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を用いて形成したものである。本実施例で用いる有機化合物の構造式を下記構造式(i)〜(iv)に示す。また、発光素子の素子構造は、図8に基づき説明する。
【0256】
【化41】

【0257】
≪発光素子1の作製≫
まず、ガラス製の基板800上に第1の電極801として110nmの膜厚で酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)を成膜する。なお、ITSO膜表面が、2mm角の大きさで露出するように周辺が絶縁膜で覆われている。ここで、第1の電極801は、発光素子の陽極として機能する電極である。
【0258】
次に、基板800上に発光素子を形成するための前処理として、多孔質樹脂のブラシを用いて基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
【0259】
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板800を30分程度放冷した。
【0260】
次に、第1の電極801が形成された面が下方となるように、基板800を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層802を構成する正孔注入層811、正孔輸送層812、発光層813、電子輸送層814、電子注入層815が順次形成される場合について説明する。
【0261】
真空装置内を10−4Paに減圧した後、上記構造式(i)で表されるNPBと酸化モリブデン(VI)とを、NPB:酸化モリブデン(VI)=4:1(質量比)となるように共蒸着することにより、正孔注入層811を形成した。膜厚は50nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
【0262】
次に、NPBを10nm蒸着することにより、正孔輸送層812を形成した。
【0263】
次に、正孔輸送層812上に発光層813を形成した。正孔輸送層812上に、上記構造式(ii)で表されるCzPAと上記構造式(iii)で表されるYGAPAを、CzPA:YGAPA=1:0.04(質量比)となるように共蒸着することにより、発光層813を形成した。膜厚は、30nmとした。
【0264】
次に、実施例1で合成した構造式(100)で表されるO11PhA(略称)を10nm蒸着した後、さらに、上記構造式(iv)で表されるBPhenを20nm蒸着することにより、電子輸送層814を形成した。さらに電子輸送層814上に、フッ化リチウムを2nm蒸着することにより、電子注入層815を形成した。
【0265】
次に、第2の電極803としてアルミニウムを200nm成膜し、本発明の一態様である発光素子1を得た。なお、第2の電極803は、陰極として機能する電極である。上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【0266】
また、発光素子は、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した。
【0267】
なお、作製した発光素子1の素子構成を以下の表1に示す。
【0268】
【表1】

【0269】
≪発光素子1の動作特性≫
作製した発光素子1の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0270】
まず、発光素子1の電流密度−輝度特性を図15に示す。なお、図15において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示す。また、発光素子1の輝度−電流効率特性を図16に示す。なお、図16において、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示す。また、発光素子1の電圧−電流特性を図17に示す。なお、図17において、縦軸に電流(mA)、横軸に電圧(V)を示す。
【0271】
なお、上記動作特性から、発光素子1は、発光素子として十分な電流効率を示すことが分かる。従って、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子は、電流効率に優れた素子であることが分かる。
【0272】
また、発光素子1に1mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図18に示す。図18に示す通り、発光素子1の発光スペクトルは450nm付近にピークを有しており、発光素子1の発光スペクトルは、発光層813に含まれるYGAPAの発光に由来していることが示唆される。
【実施例5】
【0273】
本実施例では、実施例4で説明した発光素子1の素子構造のうち、発光層813を形成する材料の異なる発光素子2を作製し、その素子特性について測定した。具体的には、下記構造式(v)で表されるAlq(略称)と下記構造式(vi)で表されるクマリン6を、Alq:クマリン6=1:0.01(質量比)となるように共蒸着することにより、発光層813を形成した。膜厚は、40nmとした。なお、発光素子2を構成する発光層813以外の層の構造および作製方法については、発光素子1と同様であるので、実施例4を参照することとし、説明は省略する。なお、本実施例で用いる有機化合物の構造式を下記構造式(v)、(vi)に示す。
【0274】
【化42】

【0275】
なお、作製した発光素子2の素子構成を以下の表2に示す。
【0276】
【表2】

【0277】
≪発光素子2の動作特性≫
作製した発光素子2の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0278】
まず、発光素子2の電流密度−輝度特性を図19に示す。なお、図19において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示す。また、発光素子2の電圧−輝度特性を図20に示す。なお、図20において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電圧(V)を示す。また、発光素子2の輝度−電流効率特性を図21に示す。なお、図21において、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示す。
【0279】
なお、上記動作特性から、発光素子2は、発光素子として十分な電流効率を示すことが分かる。従って、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子は、電流効率に優れた素子であることが分かる。
【0280】
また、発光素子2に1mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図22に示す。図22に示す通り、発光素子2の発光スペクトルは515nmにピークを有しており、発光素子2の発光スペクトルは、発光層813に含まれるクマリン6の発光に由来していることが示唆される。
【実施例6】
【0281】
本実施例では、実施例4で説明した発光素子1の素子構造のうち、発光層813、電子輸送層814、および電子注入層815を形成する材料の異なる発光素子3を作製し、その素子特性について測定した。具体的には、発光層813を実施例1で合成した構造式(100)で表されるO11PhA(略称)を用いて、30nmの膜厚で形成し、電子輸送層814を、Alqを用いて、10nmの膜厚で形成し、電子注入層815を、Alq:LiF=1:0.01(質量比)となるように共蒸着することにより、20nmの膜厚で形成した。なお、発光素子3を構成する発光層813、電子輸送層814、および電子注入層815以外の層の構造および作製方法については、発光素子1と同様であるので、実施例4を参照することとし、説明は省略する。
【0282】
なお、作製した発光素子3の素子構成を以下の表3に示す。
【0283】
【表3】

【0284】
≪発光素子3の動作特性≫
作製した発光素子3の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0285】
まず、発光素子3の電流密度−輝度特性を図23に示す。なお、図23において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示す。また、発光素子3の電圧−輝度特性を図24に示す。なお、図24において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電圧(V)を示す。また、発光素子3の輝度−電流効率特性を図25に示す。なお、図25において、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示す。
【0286】
なお、上記動作特性から、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を発光素子の発光層に用いた場合でも発光素子として十分に機能することが分かる。
【0287】
また、発光素子3に1mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図26に示す。図26に示す通り、発光素子3の発光スペクトルは445nmにピークを有しており、発光素子3の発光スペクトルは、発光層813に含まれるO11PhA(略称)の発光に由来していることが示唆される。
【実施例7】
【0288】
本実施例では、実施例4で説明した発光素子1の素子構造のうち、発光層813、および電子輸送層814を形成する材料の異なる発光素子4を作製し、その素子特性について測定した。具体的には、CzPA(略称)と下記構造式(vii)で表されるPCBAPAを、CzPA:PCBAPA=1:0.1(質量比)となるように共蒸着することにより、発光層813を形成した。膜厚は、30nmとした。また、電子輸送層814は、実施例2で合成した構造式(121)で表されるPyAO11(略称)を用いて、30nmの膜厚で形成した。なお、発光素子4を構成する発光層813、および電子輸送層814以外の層の構造および作製方法については、発光素子1と同様であるので、実施例4を参照することとし、説明は省略する。なお、本実施例で用いる有機化合物の構造式を下記構造式(vii)に示す。
【0289】
【化43】

【0290】
なお、作製した発光素子4の素子構成を以下の表4に示す。
【0291】
【表4】

【0292】
≪発光素子4の動作特性≫
作製した発光素子4の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0293】
まず、発光素子4の電流密度−輝度特性を図27に示す。なお、図27において、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示す。また、発光素子4の輝度−電流効率特性を図28に示す。なお、図28において、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示す。また、発光素子4の電圧−電流特性を図29に示す。なお、図29において、縦軸に電流(mA)、横軸に電圧(V)を示す。
【0294】
図28において、発光素子4は、最大で4.2cd/Aの電流効率を示した。従って、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子は、非常に高効率な素子であることが分かる。
【0295】
なお、発光素子4に1mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図30に示す。図30に示す通り、発光素子4の発光スペクトルは470nm付近にピークを有しており、発光素子4の発光スペクトルは、発光層813に含まれるPCBAPA(略称)の発光に由来していることが示唆される。
【符号の説明】
【0296】
101 第1の電極
102 EL層
103 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
201 第1の電極
202 第1のEL層
203 第2のEL層
204 第2の電極
205 電荷発生層
301 基板
302 絶縁層
303 第1の電極
304 隔壁
305 開口部
306 逆テーパ状の隔壁
307 EL層
308 第2の電極
401 基板
403 走査線
405 領域
406 隔壁
408 データ線
409 接続配線
410 入力端子
411a FPC
411b FPC
412 入力端子
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部(ソース側駆動回路)
504 駆動回路部(ゲート側駆動回路)
505 シール材
506 封止基板
507 配線
508 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 陽極
514 絶縁物
515 EL層
516 陰極
517 発光素子
518 空間
800 基板
801 第1の電極
802 EL層
803 第2の電極
811 正孔注入層
812 正孔輸送層
813 発光層
814 電子輸送層
815 電子注入層
6100 テレビジョン装置
6101 筐体
6103 表示部
6105 スタンド
6107 表示部
6109 操作キー
6110 リモコン操作機
6201 本体
6202 筐体
6203 表示部
6204 キーボード
6205 外部接続ポート
6206 ポインティングデバイス
6301 筐体
6302 筐体
6303 連結部
6304 表示部
6305 表示部
6306 スピーカ部
6307 記録媒体挿入部
6308 LEDランプ
6309 操作キー
6310 接続端子
6311 センサ
6312 マイクロフォン
6400 携帯電話機
6401 筐体
6402 表示部
6403 操作ボタン
6404 外部接続ポート
6405 スピーカ
6406 マイク
6501 照明部
6502 傘
6503 可変アーム
6504 支柱
6505 台
6506 電源
7101 照明器具
7102 照明部
7201 照明器具
7202 照明部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(G1)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化1】

(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を有する。また、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基、または、置換又は無置換の炭素数4〜9のヘテロアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を有する。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【請求項2】
一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化2】

(式中、Arは、置換又は無置換の環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を有する。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【請求項3】
一般式(G3)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化3】

(式中、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のピリジル基を表す。なお、Arが置換基を有する場合、その置換基としては、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を有する。また、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。)
【請求項4】
一般式(G4)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化4】

(式中、R11〜R15は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、または環を形成する炭素数6〜10のアリール基を表す。また、R及びRは、それぞれ独立に水素原子、または炭素数1〜4のアルキル基を表す。)
【請求項5】
一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、
前記EL層は、請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載のオキサジアゾール誘導体を含む発光素子。
【請求項6】
請求項5に記載の発光素子を用いて形成された発光装置。
【請求項7】
請求項6に記載の発光装置を用いて形成された電子機器。
【請求項8】
請求項6に記載の発光装置を用いて形成された照明装置。

【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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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【公開番号】特開2010−254675(P2010−254675A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−74137(P2010−74137)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【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)】