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】励起エネルギーの大きな物質、特に、三重項励起エネルギーの大きな物質として、新規のオキサジアゾール誘導体の提供。
【解決手段】式(G1)のオキサジアゾール誘導体。


式(G1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示し、αは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示し、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。

【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(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、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、一対の電極から電子および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、それらキャリア(電子および正孔)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。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態(S)からの発光が蛍光、三重項励起状態(T)からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、S:T=1:3であると考えられている。
【0006】
一重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)では、室温において、三重項励起状態からの発光(燐光)は観測されず、一重項励起状態からの発光(蛍光)のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、S:T=1:3であることを根拠に25%とされている。
【0007】
一方、三重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、燐光性化合物と称す)を用いれば、内部量子効率は75〜100%まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて3〜4倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている(例えば、非特許文献1参照)。
【0008】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の物質からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる物質はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される物質はゲスト材料と呼ばれる。
【0009】
燐光性化合物をゲスト材料とする場合、ホスト材料に必要とされる性質は、該燐光性化合物よりも大きな三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)を有することである。また、発光層において所望のキャリアバランスを調整できるキャリア輸送性を備えていることである。このようなホスト材料を用いることにより、発光素子の特性向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【非特許文献1】M.A.バルド、外4名、アプライド フィジクス レターズ、Vol.75、No.1、4−6(1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
励起エネルギーの大きな物質、特に、三重項励起エネルギーの大きな物質として、新規のオキサジアゾール誘導体を提供する。また、電子輸送性の高い新規のオキサジアゾール誘導体を提供する。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。また、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置、電子機器、および照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様は、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。
【0013】
【化1】

【0014】
但し、一般式(G1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、αは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0015】
また、本発明の別の一態様は、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。
【0016】
【化2】

【0017】
但し、一般式(G2)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、α及びβは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0018】
また、本発明の別の一態様は、一般式(G1)及び一般式(G2)中のα及びβが、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニルジイル基のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体である。
【0019】
また、本発明の別の一態様は、一般式(G1)及び一般式(G2)中のα及びβが、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体である。
【0020】
また、本発明の別の一態様は、一般式(G1)及び一般式(G2)中のα及びβが、それぞれ独立に、下記構造式(1−1)乃至(1−15)で表される構造のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体である。
【化3】

【0021】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G1−1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0022】
【化4】

【0023】
但し、一般式(G1−1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0024】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G2−1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0025】
【化5】

【0026】
但し、一般式(G2−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0027】
また、本発明の別の一態様は、一般式(G1)及び一般式(G1−1)中のRは、それぞれ独立に下記構造式(2−1)乃至(2−22)で表される構造のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体である。
【0028】
【化6】

【0029】
また、本発明の別の一態様は、一般式(G1)、一般式(G2)、一般式(G1−1)、及び一般式(G2−1)中のR21乃至R27は、それぞれ独立に下記構造式(3−1)乃至(3−23)で表される構造のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体である。
【0030】
【化7】

【0031】
また、本発明の別の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光素子において、上記のオキサジアゾール誘導体をEL層に用いた発光素子である。
【0032】
なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は大きな励起エネルギーを有するため、EL層に含まれる発光層のホスト材料として最適である。したがって本発明の別の一態様は、一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、EL層に含まれる発光層は、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体と発光物質とを含むことを特徴とする発光素子である。
【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、高い電子輸送性を有することから、発光素子におけるEL層に含まれる電子輸送層の電子輸送性材料としても最適である。
【0034】
また、本発明の別の一態様は、本発明の一態様である発光素子を用いて形成された発光装置である。
【0035】
また、本発明の別の一態様は、本発明の一態様である発光装置を用いて形成された電子機器である。
【0036】
また、本発明の別の一態様は、本発明の一態様である発光装置を用いて形成された照明装置である。
【0037】
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。
【発明の効果】
【0038】
本発明の一態様により、励起エネルギーが大きく、特に、三重項励起エネルギーの大きいオキサジアゾール誘導体を提供することができる。また、本発明の一態様により、本発明のオキサジアゾール誘導体を用いて形成された電流効率の高い発光素子を提供することができる。また、本発明の一態様により、該発光素子を適用した消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置、電子機器、および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の一態様の発光素子を示す図。
【図2】本発明の一態様の発光素子を示す図。
【図3】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図4】本発明の一態様の発光装置を示す図。
【図5】本発明の一態様の電子機器及び照明装置を説明する図。
【図6】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図7】本発明の一態様の電子機器及び照明装置を説明する図。
【図8】実施例5における発光素子の素子構造を示す図。
【図9】DBTO11−II(略称)のNMRチャート図。
【図10】DBTO11−II(略称)の吸収スペクトル。
【図11】DBTO11−II(略称)の発光スペクトル。
【図12】mDBTO11−II(略称)のNMRチャート図。
【図13】mDBTO11−II(略称)の吸収スペクトル。
【図14】mDBTO11−II(略称)の発光スペクトル。
【図15】DBTO11−III(略称)のNMRチャート図。
【図16】DBTO11−III(略称)の吸収スペクトル。
【図17】DBTO11−III(略称)の発光スペクトル。
【図18】DBT2O11−II(略称)のNMRチャート図。
【図19】DBT2O11−II(略称)の吸収スペクトル。
【図20】DBT2O11−II(略称)の発光スペクトル。
【図21】発光素子1および発光素子2の電流密度−輝度特性を示す図。
【図22】発光素子1および発光素子2の電圧−輝度特性を示す図。
【図23】発光素子1および発光素子2の輝度−電流効率特性を示す図。
【図24】発光素子1および発光素子2の電圧−電流特性を示す図。
【図25】発光素子1および発光素子2の発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0040】
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は当業者であれば容易に理解される。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。
【0041】
(実施の形態1)
本実施の形態1では、本発明の一態様のオキサジアゾール誘導体について説明する。
【0042】
本発明の一態様に係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。
【0043】
【化8】

【0044】
但し、一般式(G1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、αは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0045】
また、本発明の別の一態様にかかるオキサジアゾール誘導体は、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。
【0046】
【化9】

【0047】
但し、一般式(G2)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、α及びβは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0048】
また、本発明の別の一態様にかかるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G1)及び一般式(G2)中のα及びβが、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニルジイル基のいずれか一である。
【0049】
また、本発明の別の一態様にかかるオキサジアゾール誘導体は、一般式(G1)及び一般式(G2)中のα及びβが、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基のいずれか一である。
【0050】
また、一般式(G1)及び一般式(G2)において、α及びβで表される具体的な構造としては、例えば下記構造式(1−1)乃至(1−15)が挙げられる。
【化10】

【0051】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G1−1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0052】
【化11】

【0053】
但し、一般式(G1−1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0054】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G2−1)で表されるオキサジアゾール誘導体である。
【0055】
【化12】

【0056】
但し、一般式(G2−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。
【0057】
また、一般式(G1)及び一般式(G1−1)において、Rで表される置換基としては、具体的には、例えば下記構造式(2−1)乃至(2−22)で表される置換基が挙げられる。
【0058】
【化13】

【0059】
また、一般式(G1)、一般式(G2)、一般式(G1−1)、及び一般式(G2−1)においてR21〜R27で表される置換基としては、具体的には、例えば下記構造式(3−1)乃至(3−23)で表される置換基が挙げられる。
【0060】
【化14】

【0061】
一般式(G1)に示される本発明の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(167)、構造式(200)〜構造式(235)、構造式(300)〜構造式(367)、構造式(400)〜構造式(435)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。
【0062】
【化15】

【0063】
【化16】

【0064】
【化17】

【0065】
【化18】

【0066】
【化19】

【0067】
【化20】

【0068】
【化21】

【0069】
【化22】

【0070】
【化23】

【0071】
【化24】

【0072】
【化25】

【0073】
【化26】

【0074】
【化27】

【0075】
【化28】

【0076】
【化29】

【0077】
【化30】

【0078】
【化31】

【0079】
【化32】

【0080】
【化33】

【0081】
【化34】

【0082】
【化35】

【0083】
【化36】

【0084】
【化37】

【0085】
【化38】

【0086】
【化39】

【0087】
【化40】

【0088】
【化41】

【0089】
【化42】

【0090】
【化43】

【0091】
【化44】

【0092】
【化45】

【0093】
【化46】

【0094】
【化47】

【0095】
【化48】

【0096】
本発明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、以下に示す合成反応を行うことによって、下記一般式(G1)で表される本発明の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。
【0097】
【化49】

【0098】
<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>
【0099】
一般式(G1)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、オキサジアゾール誘導体のハロゲン化物(化合物1)と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体の有機ボロン化合物、又はボロン酸(化合物2)を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、本発明のオキサジアゾール誘導体(一般式(G1))を得ることができる。
【0100】
【化50】

【0101】
合成スキーム(A−1)において、Zは硫黄原子、酸素原子のいずれかを表し、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれかを表し、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれかを表し、αは、置換または無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表す。R50およびR51は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基のいずれかを表す。合成スキーム(A−1)においてR50とR51は互いに結合して環を形成していても良い。また、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては臭素、ヨウ素が好ましい。
【0102】
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)、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が、用いることができるパラジウム触媒はこれらに限られるものでは無い。
【0103】
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−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。用いることができるパラジウム触媒の配位子はこれらに限られるものでは無い。
【0104】
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、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられるが、用いることができる塩基はこれらに限られるものでは無い。
【0105】
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、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。ただし、用いることができる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。
【0106】
合成スキーム(A−1)に示すカップリング反応としては、化合物2で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸を用いる鈴木・宮浦反応の代わりに、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。しかし、これらに限定されるものではない。また、このカップリングにおいて、ハロゲン以外にもトリフラート基等を用いても良いが、これらに限定されるものではない。
【0107】
また、合成スキーム(A−1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、オキサジアゾール誘導体の有機ホウ素化合物、又はボロン酸と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体のハロゲン化物、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。
【0108】
また、以下に示す合成反応を行うことによって、下記一般式(G2)で表される本発明の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。
【0109】
【化51】

【0110】
<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>
【0111】
一般式(G2)で表されるオキサジアゾール誘導体は、合成スキーム(A−2)のようにして合成することができる。すなわち、オキサジアゾール誘導体のハロゲン化物(化合物3)と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体の有機ボロン化合物、又はボロン酸(化合物4)を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、本発明のオキサジアゾール誘導体(一般式(G2))を得ることができる。
【0112】
【化52】

【0113】
合成スキーム(A−2)において、Zは硫黄原子、酸素原子のいずれかを表し、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、置換または無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれかを表し、α及びβは、それぞれ独立に、置換または無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれかを表す。R52およびR53は、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜6のアルキル基のいずれかを表す。合成スキーム(A−2)においてR52とR53は互いに結合して環を形成していても良い。また、X及びXはハロゲンを表し、ハロゲンとしては臭素、ヨウ素が好ましい。
【0114】
合成スキーム(A−2)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)、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が、用いることができるパラジウム触媒はこれらに限られるものでは無い。
【0115】
合成スキーム(A−2)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−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。用いることができるパラジウム触媒の配位子はこれらに限られるものでは無い。
【0116】
合成スキーム(A−2)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、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられるが、用いることができる塩基はこれらに限られるものでは無い。
【0117】
合成スキーム(A−2)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、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。ただし、用いることができる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。
【0118】
合成スキーム(A−2)に示すカップリング反応としては、化合物4で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸を用いる鈴木・宮浦反応の代わりに、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。しかし、これらに限定されるものではない。また、このカップリングにおいて、ハロゲン以外にもトリフラート基等を用いても良いが、これらに限定されるものではない。
【0119】
また、合成スキーム(A−2)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、オキサジアゾール誘導体の有機ホウ素化合物、又はボロン酸と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体のハロゲン化物、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。
【0120】
(実施の形態2)
本実施の形態2では、本発明の一態様として、実施の形態1で説明したオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子について図1を用いて説明する。
【0121】
本実施の形態2における発光素子は、陽極として機能する第1の電極、陰極として機能する第2の電極、および第1の電極と第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、本実施の形態2における発光素子は、第1の電極の方が第2の電極よりも電位が高くなるように、それぞれに電圧を印加したときに、発光が得られるものとする。
【0122】
また、本実施の形態2における発光素子のEL層は、第1の電極側から第1の層(正孔注入層)、第2の層(正孔輸送層)、第3の層(発光層)、第4の層(電子輸送層)、第5の層(電子注入層)を含む構成とする。
【0123】
図1に示す本実施の形態2の発光素子において、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、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、ポリエーテルスルフォン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(ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル等からなる)、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。
【0124】
なお、上記基板101は、本発明の発光素子を利用する製品である発光装置あるいは電子機器中に残存させてもよいが、最終製品中に残存せず発光素子の作製工程における支持体としての機能のみを有していてもよい。
【0125】
基板101上に形成される第1の電極102には、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)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。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(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作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛は、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。
【0126】
これらの材料を用いた第1の電極102は、通常スパッタリング法を用いて形成されるが、真空蒸着法、CVD法、塗布法、インクジェット法、印刷法、スピンコート法などにより形成してもよい。
【0127】
また、第1の電極102上に形成されるEL層103のうち、第1の電極102に接して形成される第1の層111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102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、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(例えば、Al−Si)等も用いることができる。
【0128】
第1の電極102上に形成されるEL層103には、公知の物質を用いることができ、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103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。
【0129】
EL層103は、正孔注入性の高い物質を含んでなる正孔注入層、正孔輸送性の高い物質を含んでなる正孔輸送層、発光物質を含む発光層、電子輸送性の高い物質を含んでなる電子輸送層、電子注入性の高い物質を含んでなる電子注入層などを適宜組み合わせて積層することにより形成することができるが、図1では、第1の電極102側から第1の層(正孔注入層)111、第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発光層)113、第4の層(電子輸送層)114、および第5の層(電子注入層)115が順に積層された構造を有するEL層について説明する。
【0130】
正孔注入層である第1の層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を用いることができる。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
また、第1の層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、正孔注入性及び正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物は、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。なお、このような複合材料を用いることにより、仕事関数に依らず第1の電極102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もできる。また、これらの複合材料を用いて第1の層111を形成する場合には、有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを共蒸着させればよい。
【0134】
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。
【0135】
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−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(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。
【0136】
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。
【0137】
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。
【0138】
また、電子受容体(アクセプター)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。
【0139】
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(アクセプター)を用いて複合材料を形成し、第1の層111に用いてもよい。
【0140】
正孔輸送層である第2の層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。
【0141】
また、上述した正孔輸送性の高い物質に電子受容体(アクセプター)を含有させた複合材料を第2の層112に用いても良い。
【0142】
また、第2の層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。
【0143】
発光層である第3の層113は、発光物質を含む層である。発光物質としては、例えば、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。したがって、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る場合について説明する。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)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成の発光層において、ホスト材料として用いることができる。
【0144】
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おけるホスト材料として用い、蛍光を発光する物質をゲスト材料として用いる場合には、オキサジアゾール誘導体よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が低く、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が高い物質をゲスト材料として用いることが好ましい。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)、7,14−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)などを用いることができる。
【0145】
また、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おけるホスト材料として用い、燐光を発光する物質をゲスト材料として用いる場合には、オキサジアゾール誘導体よりも三重項励起エネルギーが小さい物質をゲスト材料として用いることが好ましい。例えば、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)等の有機金属錯体を用いることができる。
【0146】
なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性を有しているため、発光層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。このような構成の発光層は、電子トラップ性の高いゲスト材料を用いることにより高効率の発光を得ることができる。
【0147】
また、発光物質(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もできる。従って、発光層は、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体以外に、第2のホスト材料(例えば、ホール輸送性を有するホスト材料)を含んでいても良い。なお、第2のホスト材料としては、公知のホスト材料を用いることができる。
【0148】
電子輸送層である第4の層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。第4の層114には、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称: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)、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(略称:BAlq)など、キノリン骨格又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、この他にも、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称: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))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等を用いることができる。また、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)、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)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)などを用いることができる。また、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)等の高分子化合物を用いることもできる。
【0149】
なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、電子輸送性を有しているため電子輸送層にも用いることができる。
【0150】
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。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。
【0151】
電子注入層である第5の層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。第5の層115には、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、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。
【0152】
また、電子注入層には、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こともできる。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。
【0153】
なお、上述したEL層103に含まれる第1の層(正孔注入層)111、第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発光層)113、第4の層(電子輸送層)114、第5の層(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。なお、各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成してもよい。
【0154】
第2の電極104には、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。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(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(例えば、Mg−Ag、Al−Li)、ユーロピウム(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ができる。
【0155】
但し、EL層103のうち、第2の電極104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て形成される場合には、仕事関数の大小に関わらず、アルミニウム、銀、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。
【0156】
なお、第2の電極104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。その他、用いる材料に応じて塗布法、インクジェット法、スピンコート法などを用いることができる。
【0157】
上述した本発明の発光素子は、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することにより発光する。そして、この発光は、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、または両方が透光性を有する電極となる。
【0158】
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。少なくとも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及び第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れば上記以外のものでもよい。
【0159】
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、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、又は正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
【0160】
また、図1(B)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が順次積層された構造としてもよい。なお、この場合のEL層103は、第2の電極104上に第5の層115、第4の層114、第3の層113、第2の層112、第1の層111、第1の電極102が順次積層された構造となる。
【0161】
以上のように、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体を用いて発光素子を作製することができる。なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体を用いて発光素子を作製することにより、発光効率が高い発光素子を実現することができる。また、長寿命な発光素子を実現することができる。
【0162】
なお、本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体を用いて作製された発光素子を用いることで、パッシブマトリクス型の発光装置や、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。
【0163】
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。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。
【0164】
なお、本実施の形態は、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。
【0165】
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態2で示した発光素子のEL層を複数有する発光素子(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202との間に、複数のEL層(第1のEL層203、第2のEL層204)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。
【0166】
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202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202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203、第2のEL層204)としては、実施の形態2で示したEL層と同様な構成を用いることができる。なお、第1のEL層203と第2のEL層204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と同様なものを適用することができる。
【0167】
また、複数のEL層(第1のEL層203、第2のEL層204)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202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202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203に電子が注入され、第2のEL層204に正孔が注入される。
【0168】
なお、電荷発生層205は、光の取り出し効率の点から、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202よりも低い導電率であっても機能する。
【0169】
電荷発生層205は、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを含む構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体(ドナー)とを含む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。なお、電子受容体や電子供与体は、少なくとも電界のアシストにより電子を授受するものであればよい。
【0170】
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、正孔輸送性の高い物質としては、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(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)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物質であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【0171】
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:F4−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。
【0172】
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、電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称: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)、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(略称: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、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称: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を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)、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)、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、上記以外の物質を用いてもよい。
【0173】
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(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電子供与体として用いてもよい。
【0174】
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。
【0175】
本実施の形態3では、2つのEL層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3に係る発光素子のように、一対の電極間において複数のEL層が電荷発生層を挟んで配置されることで、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。
【0176】
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つの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。
【0177】
また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、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。
【0178】
なお、本実施の形態3においては、実施の形態1や実施の形態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。
【0179】
(実施の形態4)
本実施の形態4では、画素部に本発明の発光素子を有する発光装置について図3を用いて説明する。なお、図3(A)は、発光装置を示す上面図、図3(B)は図3(A)をA−A’およびB−B’で切断した断面図である。
【0180】
図3(A)において、点線で示された301は駆動回路部(ソース側駆動回路)、302は画素部、303は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、304は封止基板、305はシール材であり、シール材305で囲まれた内側は、空間307になっている。
【0181】
なお、引き回し配線308はソース側駆動回路301及びゲート側駆動回路303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)309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。
【0182】
次に、断面構造について図3(B)を用いて説明する。素子基板310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301と、画素部302中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路301はNチャネル型TFT323とPチャネル型TFT324とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、TFTで形成される種々の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。
【0183】
また、画素部302はスイッチング用TFT311と、電流制御用TFT312とそのドレインに電気的に接続された第1の電極313とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極313の端部を覆って絶縁物314が形成される。
【0184】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物314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314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314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314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。
【0185】
第1の電極313上には、EL層316、および第2の電極317がそれぞれ形成される。ここで、第1の電極313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、又は珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、2〜20wt%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、窒化チタン膜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る。
【0186】
また、EL層316は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法などの液滴吐出法、印刷法、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316は、実施の形態1で示したオキサジアゾール誘導体を含んでいる。また、EL層316を構成する他の材料としては、低分子材料、オリゴマー、デンドリマー、又は高分子材料であっても良い。
【0187】
また、第2の電極317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317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(Mg−Ag、Al−Li)等が挙げられる。
【0188】
なお、EL層316で生じた光が第2の電極317を透過する構成とする場合には、第2の電極317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、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。
【0189】
さらに、シール材305で封止基板304を素子基板310と貼り合わせることにより、素子基板310、封止基板304、およびシール材305で囲まれた空間307に発光素子318が備えられた構造になっている。なお、空間307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305で充填される場合もある。
【0190】
なお、シール材305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304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。
【0191】
以上のようにして、本発明の一態様である発光素子を有する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。
【0192】
また、本発明の発光素子は、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4に本発明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4(A)は、発光装置を示す斜視図、図4(B)は図4(A)をX−Yで切断した断面図である。
【0193】
図4において、基板401上の第1の電極402と第2の電極403との間にはEL層404が設けられている。第1の電極402の端部は絶縁層405で覆われている。そして、絶縁層405上には隔壁層406が設けられている。隔壁層406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406の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層405の面方向と同様の方向を向き、絶縁層405と接する辺)の方が上辺(絶縁層405の面方向と同様の方向を向き、絶縁層405と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層406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。
【0194】
以上により、本発明の一態様である発光素子を有するパッシブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【0195】
なお、本実施の形態で示した発光装置(アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型)は、いずれも本発明の一態様である発光素子を用いて形成されることから、消費電力が低減された発光装置を得ることができる。
【0196】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態の構成を適宜組み合わせて用いることが可能である。
【0197】
(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器具の一例について、図5乃至図7を用いて説明する。
【0198】
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、又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等のカメラ、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。これらの電子機器および照明器具の具体例を図5に示す。
【0199】
図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103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7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
【0200】
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109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7103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7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
【0201】
なお、テレビジョン装置7100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又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)又は双方向(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。
【0202】
図5(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される。
【0203】
図5(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図5(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(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7312)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7304および表示部7305の両方、又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5(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5(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。
【0204】
図5(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。
【0205】
図5(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402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7402を指などで触れることにより行うことができる。
【0206】
表示部7402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。
【0207】
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7402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7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0208】
また、携帯電話機7400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7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402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。
【0209】
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402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。
【0210】
また、入力モードにおいて、表示部7402の光センサで検出される信号を検知し、表示部7402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。
【0211】
表示部7402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7402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。
【0212】
図5(E)は、照明装置の一例を示している。照明装置7500は、筐体7501に光源として本発明の一態様の発光装置7503a〜7503dが組み込まれている。照明装置7500は、天井や壁等に取り付けることが可能である。
【0213】
また、本発明の一態様の発光装置は、発光素子が薄膜状であるため、曲面を有する基体に貼り付けることで、曲面を有する発光装置とすることができる。また、その発光装置を、曲面を有する筐体に配置することで、曲面を有する電子機器または照明装置を実現することができる。
【0214】
図6は車両の運転席周辺の内部図である。図6において、ダッシュボードには表示装置600が設置され、フロントガラスには表示装置602が設置された例を示している。図6に示す表示装置600は、曲面を有する筐体に表示部604が組み込まれており、表示部604により、映像を表示することが可能である。表示装置600において、本発明の一態様の発光装置を表示部604に用いることができる。
【0215】
また、図6に示す表示装置602は、曲面を有する筐体に表示部606が組み込まれており、本発明の一態様の発光装置を表示部606に用いることができる。本発明の一態様に係る発光装置は、発光装置に含まれる発光素子の一対の電極及びその支持体に、透光性を有する材料を用いることで、発光装置の上面及び下面の双方から外部に発光を取り出すことができる。従って、この発光装置を表示部606に適用することで、表示部606からフロントガラスを通して外部を視認することができる。同様に、外部からフロントガラスを通して表示部606に表示される画像を視認することもできる。
【0216】
なお、図6に示す表示装置600または表示装置602を、照明装置として用いることも可能である。
【0217】
図7は、発光装置を、室内の照明装置701として用いた例である。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。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702とすることもできる。本実施の形態で示す照明装置に含まれる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とすることができる。
【0218】
また、本発明の一態様を適用した照明装置を用いた部屋に、図5(A)で一例を示したような、テレビジョン装置7100aを設置することも可能である。テレビジョン装置7100aは、通常の2次元表示に加えて3次元表示機能を有していてもよい。図7においては、3次元表示観賞用のメガネ703を用いて3次元表示された画像を鑑賞することができる。
【0219】
以上のようにして、発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0220】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態1乃至実施の形態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】
【0221】
本実施例1では、実施の形態1において構造式(100)で表される2−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−II)の合成方法について具体的に説明する。
【0222】
【化53】

【0223】
[2−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−II)の合成]
2−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−II)の合成スキームを(B−1)に示す。
【0224】
【化54】

【0225】
2−(4−ブロモフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾールを1.1g(3.7mmol)、ジベンゾチオフェン−4−ボロン酸を0.9g(3.9mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィンを56mg(0.2mmol)、これらを50mLの三口フラスコに入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に2.0M炭酸カリウム水溶液を3.7mL、トルエンを15mL、エタノールを5mL、それぞれ加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。
【0226】
この混合物に酢酸パラジウム(II)を8.3mg(37μmol)加え、窒素気流下、80℃で7時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物の水層をトルエンで抽出した。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、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮して固体を得た。この固体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。
【0227】
カラムクロマトグラフィーは、はじめにトルエンを展開溶媒とし、次いでトルエン:酢酸エチル=20:1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固体を得た。この固体を高速液体カラムクロマトグラフィーにより精製した。高速液体カラムクロマトグラフィーはクロロホルムを展開溶媒に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固体を得た。この固体にヘキサンを加えて超音波を照射し、固体を吸引濾過により濾取したところ、目的物である白色粉末を収量1.3g、収率88%で得た。
【0228】
得られた白色粉末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、圧力2.5Pa、アルゴン流量5mL/min、温度220℃の条件で行った。収量は1.1gで、収率は85%であった。
【0229】
また、上記合成法により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)=7.46−7.63(m,7H)、7.84−7.89(m,1H)、7.94(d,J=8.4Hz,2H)、8.16−8.24(m,4H)、8.31(d,J=8.4Hz,2H)。
【0230】
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2−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−II)が得られたことがわかった。
【0231】
また、DBTO11−II(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図10(a)、DBTO11−II(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。DBTO11−II(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、DBTO11−II(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、DBTO11−II(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にDBTO11−II(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を差し引いて測定した。
【0232】
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333nm、308nm、292nm付近に吸収ピークが見られ、薄膜の場合では343nm、318nm、295nm、276nm、233nm付近に吸収ピークが見られた。
【0233】
また、DBTO11−II(略称)のトルエン溶液(励起波長297nm)の発光スペクトルを図11(a)に示す。また、DBTO11−II(略称)の薄膜(励起波長340nm)の発光スペクトルを図11(b)に示す。図11(a)および図11(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380nm(励起波長297nm)、薄膜の場合で402nm(励起波長340nm)であった。
【0234】
また、DBTO11−II(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、5.91eVであった。その結果、HOMO準位が−5.91eVであることがわかった。さらに、DBTO11−II(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3.36eV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、−2.55eVであった。
【実施例2】
【0235】
本実施例2では、実施の形態1において構造式(101)で表される2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:mDBTO11−II)の合成方法について具体的に説明する。
【0236】
【化55】

【0237】
[2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:mDBTO11−II)の合成]
2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:mDBTO11−II)の合成スキームを(C−1)に示す。
【0238】
【化56】

【0239】
2−(3−ブロモフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾールを1.1g(3.7mmol)、ジベンゾチオフェン−4−ボロン酸を0.9g(3.9mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィンを56mg(0.2mmol)、これらを50mLの三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に2.0M炭酸カリウム水溶液を3.7mL、トルエンを15mL、エタノールを5.0mL、それぞれ加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。
【0240】
この混合物に酢酸パラジウム(II)を8.3mg(37μmol)加え、窒素気流下、80℃で7時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物の水層をトルエンで抽出した。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、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮して固体を得た。この固体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。
【0241】
カラムクロマトグラフィーは、はじめにトルエンを展開溶媒とし、次いでトルエン:酢酸エチル=20:1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固体を得た。この固体にメタノールを加えて超音波を照射し、固体を吸引濾過により濾取したところ、目的物である白色粉末を収量1.3g、収率91%で得た。
【0242】
得られた白色粉末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、圧力2.4Pa、アルゴン流量5mL/min、温度230℃の条件で行った。収量は1.1gで、収率は85%であった。
【0243】
また、上記合成法により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)=7.46−7.64(m,7H)、7.71(t,J=7.8Hz,1H)、7.84−7.87(m,1H)、7.94−7.98(m,1H)、8.15−8.26(m,5H)、8.50−8.51(m,1H)。
【0244】
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(101)で表される2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:mDBTO11−II)が得られたことがわかった。
【0245】
また、mDBTO11−II(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図13(a)、mDBTO11−II(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図13(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。mDBTO11−II(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、mDBTO11−II(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、mDBTO11−II(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にmDBTO11−II(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を差し引いて測定した。
【0246】
図13(a)および図13(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333nm、316nm、及び286nm付近に吸収ピークが見られ、薄膜の場合では338nm、319nm、287nm、271nm、243nm付近に吸収ピークが見られた。
【0247】
また、mDBTO11−II(略称)のトルエン溶液(励起波長290nm)の発光スペクトルを図14(a)に示す。また、mDBTO11−II(略称)の薄膜(励起波長285nm)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355nm(励起波長290nm)、薄膜の場合で370nm(励起波長285nm)であった。
【0248】
また、mDBTO11−II(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、5.63eVであった。その結果、HOMO準位が−5.63eVであることがわかった。さらに、mDBTO11−II(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3.48eV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、−2.15eVであった。
【実施例3】
【0249】
本実施例3では、実施の形態1において構造式(128)で表される2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)の合成方法について具体的に説明する。
【0250】
【化57】

【0251】
[2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)の合成]
2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)の合成スキームを(D−1)に示す。
【0252】
【化58】

【0253】
2−(4−ブロモフェニル)−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾールを0.8g(2.7mmol)、2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−ボロン酸を1.1g(2.9mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィンを41mg(0.1mmol)、これらを50mLの三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に2.0M炭酸カリウム水溶液を3.0mL、トルエンを10mL、エタノールを3.4mL、それぞれ加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。
【0254】
この混合物に酢酸パラジウム(II)を6.0mg(27μmol)加え、窒素気流下、80℃で7時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物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、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮して油状物を得た。この油状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。
【0255】
カラムクロマトグラフィーは、トルエン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固体を得た。この固体にメタノールを加えて超音波を照射し、固体を吸引濾過により濾取したところ、目的物である白色粉末を収量1.4g、収率93%で得た。
【0256】
得られた白色粉末1.4g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2.4Pa、アルゴン流量5mL/min、温度310℃の条件で行った。収量は1.2gで、収率は86%であった。
【0257】
また、上記合成法により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)=7.38−7.45(m,2H)、7.49−7.59(m,7H)、7.73−7.80(m,6H)、7.92(d,J=8.4Hz,1H)、7.99(d,J=8.1Hz,2H)、8.16−8.21(m,2H)、8.33(d,J=8.1Hz,2H)、8.45(d,J=1.8Hz,2H)。
【0258】
また、H NMRチャートを図15(a)(b)に示す。なお、図15(b)は図15(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(128)で表される2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)が得られたことがわかった。
【0259】
また、DBTO11−III(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図16(a)、DBTO11−III(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図16(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。DBTO11−III(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、DBTO11−III(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、DBTO11−III(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にDBTO11−III(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を差し引いて測定した。
【0260】
図16(a)および図16(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349nm、289nm付近に吸収ピークが見られ、薄膜の場合では360nm、279nm付近に吸収ピークが見られた。
【0261】
また、DBTO11−III(略称)のトルエン溶液(励起波長290nm)の発光スペクトルを図17(a)に示す。また、DBTO11−III(略称)の薄膜(励起波長330nm)の発光スペクトルを図17(b)に示す。図17(a)および図17(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388nm(励起波長290nm)、薄膜の場合で412nm(励起波長330nm)であった。
【0262】
また、DBTO11−III(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、5.85eVであった。その結果、HOMO準位が−5.85eVであることがわかった。さらに、DBTO11−III(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3.18eV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、−2.67eVであった。
【実施例4】
【0263】
本実施例4では、実施の形態1において構造式(200)で表される2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)の合成方法について具体的に説明する。
【0264】
【化59】

【0265】
[2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)の合成]
2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)の合成スキームを(E−1)に示す。
【0266】
【化60】

【0267】
2、5−ビス(4−ブロモフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールを1.1g(2.9mmol)、ジベンゾチオフェン−4−ボロン酸を1.4g(6.1mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィンを91mg(0.3mmol)、これらを50mLの三口フラスコへ入れ、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に2.0M炭酸カリウム水溶液を6.0mL、トルエンを12mL、エタノールを4.0mL、それぞれ加え、減圧下で攪拌することにより脱気した。
【0268】
この混合物に酢酸パラジウム(II)を13mg(0.1mmol)加え、窒素気流下、80℃で7時間攪拌した。所定時間経過後、得られた混合物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、飽和食塩水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮して固体を得た。この固体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。
【0269】
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固体を得た。この固体をトルエン/ヘキサンで再結晶したところ、目的物である白色粉末を収量0.8g、収率53%で得た。
【0270】
得られた白色粉末0.8g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2.4Pa、アルゴン流量5mL/min、温度325℃の条件で行った。収量は0.7gで、収率88%であった。
【0271】
また、上記合成法により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)=7.47−7.53(m,4H)、7.55−7.65(m,4H)、7.85−7.89(m,2H)、7.97(d,J=9.0Hz,4H)、8.20−8.24(m,4H)、8.35(d,J=8.7Hz,4H)。
【0272】
また、H NMRチャートを図18(a)(b)に示す。なお、図18(b)は図18(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(200)で表される2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)が得られたことがわかった。
【0273】
また、DBT2O11−II(略称)のトルエン溶液の吸収スペクトルを図19(a)、DBT2O11−II(略称)の薄膜の吸収スペクトルを図19(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。DBT2O11−II(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、DBT2O11−II(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、DBT2O11−II(略称)の薄膜の吸収スペクトルは、石英基板にDBT2O11−II(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。
【0274】
図19(a)および図19(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342nm、339nm、319nm付近に吸収ピークが見られ、薄膜の場合では347nm、329nm,297nm、237nm付近に吸収ピークが見られた。
【0275】
また、DBT2O11−II(略称)のトルエン溶液(励起波長344nm)の発光スペクトルを図20(a)に示す。また、DBT2O11−II(略称)の薄膜(励起波長344nm)の発光スペクトルを図20(b)に示す。図20(a)および図20(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390nm、375nm(励起波長344nm)、薄膜の場合で425nm(励起波長344nm)であった。
【0276】
また、DBT2O11−II(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、5.91eVであった。その結果、HOMO準位が−5.91eVであることがわかった。さらに、DBT2O11−II(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3.26eV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、−2.65eVであった。
【実施例5】
【0277】
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発光層のホスト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4で説明した2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)を用いて形成した発光素子1、実施例3で説明した2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)を用いて形成した発光素子2について示す。
【0278】
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、発光層813に本発明の一態様である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以下に示す。
【0279】
【化61】

【0280】
まず、ガラス基板である基板801上に、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)をスパッタリング法にて成膜し、第1の電極802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。また、本実施例において、第1の電極802は、陽極として作製した。
【0281】
次に、第1の電極802上に複数の層が積層されたEL層803を形成する。本実施例において、EL層803は、正孔注入層である第1の層811、正孔輸送層である第2の層812、発光層である第3の層813、電子輸送層である第4の層814、電子注入層である第5の層815が順次積層された構造を有する。
【0282】
第1の電極802が形成された面が下方となるように、第1の電極802が形成された基板801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802上に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)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811を形成した。その膜厚は50nmとし、BPAFLPと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:2=(BPAFLP: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。
【0283】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第1の層811上に正孔輸送性材料を10nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層である第2の層812を形成した。なお、第2の層812には、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)を用いた。
【0284】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、第2の層812上に、発光層である第3の層813を形成した。なお、発光素子1を形成する場合には、第1のホスト材料として2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)と、第2のホスト材料として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)と、ゲスト材料としてトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))とを共蒸着してなる第1の膜を20nmの膜厚で形成した。なお、DBT2O11−II(略称)とPCBA1BP(略称)とIr(ppy)(略称)との重量比は、1:0.25:0.08(=DBT2O11−II(略称):PCBA1BP(略称):Ir(ppy)(略称))となるように蒸着レートを調節した。
【0285】
さらに、ホスト材料として2,5−ビス[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBT2O11−II)と、ゲスト材料としてトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))とを共蒸着してなる第2の膜を20nmの膜厚で形成した。なお、DBT2O11−II(略称)とIr(ppy)(略称)との重量比は、1:0.08(=DBT2O11−II(略称):Ir(ppy)(略称))となるように蒸着レートを調節した。すなわち、発光素子1において、第1の膜と第2の膜を積層してなる第3の層813を形成した。
【0286】
また、発光素子2を形成する場合には、第1のホスト材料として2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)と、第2のホスト材料として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)と、ゲスト材料としてトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))とを共蒸着してなる第1の膜を20nmの膜厚で形成した。なお、DBTO11−III(略称)とPCBA1BP(略称)とIr(ppy)(略称)との重量比は、1:0.25:0.08(=DBTO11−III(略称):PCBA1BP(略称):Ir(ppy)(略称))となるように蒸着レートを調節した。
【0287】
さらに、ホスト材料として2−[4−(2,8−ジフェニルジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール(略称:DBTO11−III)と、ゲスト材料としてトリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))とを共蒸着してなる第2の膜を20nmの膜厚で形成した。なお、DBTO11−III(略称)とIr(ppy)(略称)との重量比は、1:0.08(=DBTO11−III(略称):Ir(ppy)(略称))となるように蒸着レートを調節した。すなわち、発光素子2の場合も第1の膜と第2の膜を積層してなる第3の層813を形成した。
【0288】
さらに、第3の層813上に抵抗加熱による蒸着法を用いて、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を15nm、その上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を15nmの膜厚となるように成膜し、電子輸送層である第4の層814を形成した。
【0289】
第4の層814上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚となるように成膜することにより、電子注入層である第5の層815を形成した。
【0290】
最後に、抵抗加熱による蒸着法を用い、アルミニウムを200nmの膜厚となるように成膜することにより、第2の電極804を形成し、発光素子1および発光素子2を作製した。
【0291】
以上により得られた発光素子1および発光素子2の素子構造を表1に示す。
【0292】
【表1】

【0293】
発光素子1および発光素子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、これらの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。
【0294】
発光素子1および発光素子2における、輝度1000cd/m付近の時の電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、輝度(cd/m)、電流効率(cd/A)を表2に示す。
【0295】
【表2】

【0296】
発光素子1および発光素子2の電流密度−輝度特性を図21、電圧−輝度特性を図22、輝度−電流効率特性を図23、電圧−電流特性を図24にそれぞれ示す。図21では、縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電流密度(mA/cm)を示し、図22では縦軸に輝度(cd/m)、横軸に電圧(V)を示し、図23では、縦軸に電流効率(cd/A)、横軸に輝度(cd/m)を示し、図24では、縦軸に電流(mA)、横軸に電圧(V)を示す。
【0297】
なお、図23において、発光素子1は、最大で47cd/Aの電流効率を示し、発光素子2は、最大で56cd/Aの電流効率を示した。従って、本発明の一態様である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。
【0298】
また、発光素子1および発光素子2の発光スペクトルを図25に示す。なお、図25に示すように発光素子1および発光素子2のいずれの場合においても、ゲスト材料であるIr(ppy)(略称)由来の発光波長が観測され、ホスト材料として用いた本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体(DBT2O11−II(略称)やDBTO11−III(略称))の他、第2のホスト材料として用いたPCBA1BP(略称)由来の発光波長は観測されなかった。よって本発明の一態様であるオキサジアゾール誘導体は、発光素子の発光層において、ホスト材料として機能していることがわかった。
【0299】
(参考例)
本参考例では、発光素子1の材料に用いた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)を合成する例を示す。
【0300】
[ステップ1:9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンの合成法]
100mL三口フラスコにて、マグネシウムを1.2g(50mmol)減圧下で30分加熱撹拌し、マグネシウムを活性化させた。これを室温に冷まして窒素雰囲気にした後、ジブロモエタン数滴を加えて発泡、発熱するのを確認した。ここに脱水ジエチルエーテル10mL中に溶かした2−ブロモビフェニルを12g(50mmol)ゆっくり滴下した後、2.5時間加熱還流撹拌してグリニヤール試薬とした。
【0301】
4−ブロモベンゾフェノンを10g(40mmol)、脱水ジエチルエーテルを100mL、を500mL三口フラスコに入れた。ここに先に合成したグリニヤール試薬をゆっくり滴下した後、9時間加熱還流撹拌した。
【0302】
反応後、この混合液を濾過して濾物を得た。得られた濾物を酢酸エチル150mLに溶かし、ここに1N−塩酸を酸性になるまで加えて2時間撹拌した。この液体の有機層の部分を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を取り除いた。この懸濁液を濾過し、得られた濾液を濃縮しアメ状の物質を得た。続けて、500mLナスフラスコに、このアメ状物質と、氷酢酸50mLと、塩酸1.0mLとを入れ、窒素雰囲気下、130℃で1.5時間加熱撹拌し、反応させた。
【0303】
反応後、この反応混合液を濾過して濾物を得た。得られた濾物を水、水酸化ナトリウム水、水、メタノールの順で洗浄したのち乾燥させ、目的物の白色粉末を収量11g、収率69%で得た。上述のステップ1の合成スキームを下記(J−1)に示す。
【0304】
【化62】

【0305】
[ステップ2:4−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)の合成法]
100mL三口フラスコへ、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンを3.2g(8.0mmol)、4−フェニル−ジフェニルアミンを2.0g(8.0mmol)、ナトリウム tert−ブトキシドを1.0g(10mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を23mg(0.04mmol)加え、フラスコ内の雰囲気を窒素置換した。この混合物へ、脱水キシレン20mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)0.2mL(0.1mmol)を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、110℃で2時間加熱撹拌し、反応させた。
【0306】
反応後、この反応混合液にトルエン200mLを加え、この懸濁液をフロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)を通して濾過した。得られた濾液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 トルエン:ヘキサン=1:4)による精製を行った。得られたフラクションを濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をかけたのち、再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量4.1g、収率92%で得た。上述のステップ2の合成スキームを下記(J−2)に示す。
【0307】
【化63】

【0308】
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘキサン=1:10)は、目的物は0.41、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンは0.51であり、4−フェニル−ジフェニルアミンは0.27であった。
【0309】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である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)であることを確認した。
【0310】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=6.63−7.02(m、3H)、7.06−7.11(m、6H)、7.19−7.45(m、18H)、7.53−7.55(m、2H)、7.75(d、J=6.9、2H)。
【符号の説明】
【0311】
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)
201 第1の電極
202 第2の電極
203 第1のEL層
204 第2のEL層
205 電荷発生層
301 駆動回路部(ソース側駆動回路)
302 画素部
304 封止基板
305 シール材
307 空間
308 引き回し配線
309 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
310 素子基板
311 スイッチング用TFT
312 電流制御用TFT
313 第1の電極
314 絶縁物
316 EL層
317 第2の電極
318 発光素子
323 Nチャネル型TFT
324 Pチャネル型TFT
401 基板
402 第1の電極
403 第2の電極
404 EL層
405 絶縁層
406 隔壁層
600 表示装置
602 表示装置
604 表示部
606 表示部
701 照明装置
702 照明装置
703 メガネ
801 基板
802 第1の電極
803 EL層
804 第2の電極
811 第1の層
812 第2の層
813 第3の層
814 第4の層
815 第5の層
7100 テレビジョン装置
7100a テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 入力手段(操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7500 照明装置
7501 筐体
7503a 発光装置
7503b 発光装置
7503c 発光装置
7503d 発光装置

【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】


(但し、一般式(G1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、αは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。)
【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】


(但し、一般式(G2)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、α及びβは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基のいずれか一を示す。また、一般式(G2)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。)
【請求項3】
請求項1または請求項2において、
前記一般式(G1)及び前記一般式(G2)中のα及びβは、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基、または置換又は無置換のビフェニルジイル基のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体。
【請求項4】
請求項1または請求項2において、
前記一般式(G1)及び前記一般式(G2)中のα及びβは、それぞれ独立に、置換又は無置換のフェニレン基のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体。
【請求項5】
請求項1または請求項2において、
前記一般式(G1)及び前記一般式(G2)中のα及びβは、それぞれ独立に、下記構造式(1−1)乃至(1−15)で表される構造のいずれか一であるオキサジアゾール誘導体。
【化3】

【請求項6】
一般式(G1−1)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化4】


(但し、一般式(G1−1)中、Rは、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G1−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。)
【請求項7】
一般式(G2−1)で表されるオキサジアゾール誘導体。
【化5】


(但し、一般式(G2−1)中、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基のいずれか一を示す。また、一般式(G2−1)中、Zは、硫黄原子又は酸素原子のいずれか一を示す。)
【請求項8】
請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載のオキサジアゾール誘導体を用いた発光素子。
【請求項9】
請求項8に記載の発光素子を用いた発光装置。
【請求項10】
請求項9に記載の発光装置を用いた照明装置。
【請求項11】
請求項9に記載の発光装置を用いた電子機器。

【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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【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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【公開番号】特開2012−121883(P2012−121883A)
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−251544(P2011−251544)
【出願日】平成23年11月17日(2011.11.17)
【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)】