説明

スチルベン化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置

【課題】有機EL用発光材料として良好な、新規スチルベン化合物を提供する。
【解決手段】下記の式で表される化合物に代表される新規スチルベン化合物を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子へ適用可能な新規材料に関する。また、当該材料を用いた発光素子、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:EL)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これらの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されている。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。さらに応答速度が非常に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により、面状の発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、ELを利用した発光素子は、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0005】
そのEL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することができる。発光性の物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該発光性の有機化合物を含む層を設けた有機EL素子の場合、発光素子に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極からホール(正孔)がそれぞれ有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、電子およびホールの両方が注入されることで、発光性の有機化合物が励起状態となり、その励起状態が基底状態に戻る際に発光性の有機化合物から発光を得るものである。
【0006】
このようなメカニズムから、上述の発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。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あり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光がリン光と呼ばれている。
【0007】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、物質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物質開発等が行われている。例えば、特許文献1では、スチルベン骨格を有する化合物を発光材料として用いた発光素子が開示されているが、当該発光素子は、十分な信頼性を有しているとは言えない。
【0008】
また、電流励起されたキャリアの再結合による発光の他に、電流励起された有機化合物の励起エネルギーが他の有機化合物に移動することで、その有機化合物を励起し、発光する方法もある。この方法は、発光させたい有機分子が、高濃度だとスタッキング相互作用を起こし発光効率が悪くなってしまう場合(濃度消光)に有効であり、有機ELにおいては、一般的に、発光層中に発光材料を分散(ドープ)させて用いる素子構造として適用されている。発光させたい有機分子をホスト材料にドープして、スタッキング相互作用を抑制することで、発光素子を高効率化させることができる。当該発光素子においては、電流励起によって励起したホスト材料からドーパント材料へ励起エネルギーが移動することでドーパント材料が発光する。なお、物質Aを他の物質Bからなるマトリクス中に分散する場合、マトリクスを構成する物質Bをホスト材料と呼び、マトリクス中に分散される物質Aをドーパント材料と呼ぶものとする。
【0009】
これらドーパント材料のなかで、青色の発光色を呈する材料は、長波長(赤、橙、黄色や緑など)の発光色を呈する材料と比較して種類が少なく、その中でも良好な材料が少ない。それは、青色発光を呈するためには、共役の小さい材料を選ばなくてはならず、そのため選択できる骨格が限られているためであると考えられる。また、青色発光を呈するためのエネルギーが、長波長の発光を呈するためのエネルギーよりも高く、そのエネルギーによってドーパント材料が劣化しやすいためと考えられる。
【0010】
そのため、良好な青色を呈し、信頼性の高い有機EL素子を得るための、青色発光素子用材料が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開2009−221156号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
上記問題を鑑み、本発明の一態様は、新規発光素子用材料を提供することを課題の一とする。また、本発明の一態様は、青色発光を呈する新規物質を提供することを課題の一とする。
【0013】
また、これら新規物質を用いた発光素子、発光装置、照明装置、および電子機器を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の一態様は、下記一般式(G1)で表されるスチルベン化合物である。
【0015】
【化1】

【0016】
一般式(G1)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0017】
本発明の一態様は、下記一般式(G2)で表されるスチルベン化合物である。
【0018】
【化2】

【0019】
一般式(G2)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0020】
一般式(G1)および(G2)中のα〜αはそれぞれ独立に、下記構造式(α−1)乃至(α−3)で表される構造のいずれか一であってもよい。
【0021】
【化3】

【0022】
本発明の一態様は、下記一般式(G3)で表されるスチルベン化合物である。
【0023】
【化4】

【0024】
一般式(G3)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α、α、αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0025】
本発明の一態様は、下記一般式(G4)で表されるスチルベン化合物である。
【0026】
【化5】

【0027】
一般式(G4)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、pは、それぞれ独立に0または1である。
【0028】
一般式(G1)乃至(G4)中のArおよびArは、下記構造式(Ar−1)または下記一般式(Ar−2)で表される構造であってもよい。
【0029】
【化6】

【0030】
一般式(Ar−2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
【0031】
一般式(G1)乃至(G4)中のR〜RおよびR11〜R17、一般式(Ar−2)中のR21〜R27は、それぞれ独立に、下記構造式(R−1)乃至(R−9)で表される構造のいずれか一であってもよい。
【0032】
【化7】

【0033】
また、本発明の別の一態様は、上記のスチルベン化合物を用いた発光素子である。
【0034】
また、本発明の別の一態様は、上記の発光素子を用いた発光装置である。
【0035】
また、本発明の別の一態様は、上記の発光装置を用いた照明装置である。
【0036】
また、本発明の別の一態様は、上記の発光装置を用いた電子機器である。
【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、光源、電子機器を含む。また、パネルにコネクター、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】
本発明の一態様のスチルベン化合物は、短波長の可視光の発光が可能であり、色純度の良い青色発光を得ることができる。
【0039】
また、本発明の一態様のスチルベン化合物を用いることにより発光効率、および信頼性の高い発光素子を得ることができる。
【0040】
さらに、この発光素子を用いることにより、信頼性の高い発光装置、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】
【0041】
【図1】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図2】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図3】本発明の一態様の発光素子を説明する図。
【図4】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図5】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図6】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図7】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図8】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図9】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図10】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図11】車載表示装置を説明する図。
【図12】FrA2Sのトルエン溶液の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図13】FrA2Sの薄膜の吸収スペクトルおよび発光スペクトルを示す図。
【図14】実施例の発光素子を説明する図。
【図15】発光素子1の発光スペクトルを示す図。
【図16】発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。
【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の輝度−電流効率特性を示す図。
【図19】発光素子1の輝度−色度特性を示す図。
【図20】発光素子1の信頼性試験の結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0042】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく、その形態およ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。
【0043】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様であるスチルベン化合物について説明する。
【0044】
本実施の形態のスチルベン化合物は、下記一般式(G1)で表されるスチルベン化合物である。
【0045】
【化8】

【0046】
一般式(G1)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0047】
なお、本実施の形態は、スチルベンのtrans体、cis体のどちらでも良い。trans体のスチルベンを用いるほうが熱力学的に安定であるため好ましい。
【0048】
また、下記一般式(G2)で表される構造であると合成が容易であるため好ましい。
【0049】
【化9】

【0050】
一般式(G2)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0051】
なお、一般式(G1)および一般式(G2)のR〜R若しくはR11〜R17が置換基としてアルキル基を有する場合、または、一般式(G1)および一般式(G2)のAr若しくはArが置換基としてアルキル基を有する場合、有機溶剤への溶解性が向上するため、精製が容易になり好ましい。また、溶解性が向上することで、湿式で有機EL素子を作製する場合に、成膜した膜の均一性も向上するため好ましい。
【0052】
また、一般式(G1)および一般式(G2)のAr若しくはArは、置換または無置換のアリール基であるほうが、好ましい。
【0053】
一方、一般式(G1)および一般式(G2)のR〜R若しくはR11〜R17が水素である場合、または、一般式(G1)および一般式(G2)のAr若しくはArが無置換である場合は、合成が簡便となる点において、好ましい。
【0054】
また、一般式(G1)および一般式(G2)で表されるスチルベン化合物は、分子内にジベンゾフラニル基、または、ジベンゾチオフェニル基のような立体的で嵩高い構造を有しているために、分子同士の相互作用が抑制され、モルフォロジー(分子形態)が改善される。このことにより、一般式(G1)および一般式(G2)で表されるスチルベン化合物を用いた膜は、膜質が向上し、発光層に用いた場合には濃度消光やエキシマーの形成を抑制しやすくなる。
【0055】
また、ジベンゾフラニル基およびジベンゾチオフェニル基は、これらの骨格の分子量が小さいため、共役が大きくない。そのため、分子内にこれらの骨格を有していても、共役が大きくなりにくいため、短波長の発光色を得ることができる。
【0056】
また、一般式(G1)および一般式(G2)のR〜RまたはR11〜R17が置換基として、フェニル基やビフェニル基などアリール基や、アルキル基を有することで、より立体的な構造となり分子同士の相互作用が抑制される。よって、モルフォロジー(分子形態)を改善することができるため、好ましい。同様に、一般式(G1)および一般式(G2)のArまたはArが置換基としてフェニル基やビフェニル基などアリール基や、アルキル基を有することで、より立体的な構造となり分子同士の相互作用が抑制されるため好ましい。
【0057】
さらに、アミンの窒素原子に対して2位で置換しているジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基は、ホール(正孔)に対して安定であり、正孔注入性、正孔輸送性が良好な骨格である。また、スチルベン骨格はキャリアに対して安定な骨格であり、キャリアの輸送が良好な骨格である。このため、一般式(G1)および一般式(G2)で表されるスチルベン化合物のように、分子内にジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基を有するスチルベン化合物は、発光素子として用いた場合に高効率、長寿命を得ることができる化合物であると言え、発光素子用材料として好適である。
【0058】
また、蛍光量子収率の高いスチルベン骨格を用いているため、高い発光効率を得ることができる。
【0059】
一般式(G1)中のα〜αで表される置換基として、具体的には、下記構造式(α−1)乃至(α−3)等が挙げられる。
【0060】
【化10】

【0061】
また、下記一般式(G3)で表されるように、一般式(G2)においてnおよびmが0であることが好ましい。
【0062】
【化11】

【0063】
一般式(G3)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α、α、αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、p、qは、それぞれ独立に0または1である。
【0064】
また、一般式(G3)中のα、α、αおよびαで表される置換基として、具体的には、先の構造式(α−1)乃至(α−3)が挙げられる。
【0065】
また、このとき、αとして構造式(α−1)の様なパラフェニレン基を用いると、励起状態がより安定であると考えられ、好ましい。
【0066】
下記一般式(G4)で表されるように、一般式(G3)においてαおよびαとして構造式(α−1)で表される置換基を有するスチルベン化合物とすることがより好ましい。
【0067】
【化12】

【0068】
一般式(G4)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、pは、それぞれ独立に0または1である。
【0069】
また、一般式(G4)中のαおよびαで表される置換基として、具体的には、先の構造式(α−1)乃至(α−3)が挙げられる。
【0070】
一般式(G1)乃至一般式(G4)中のArおよびArで表される置換基として、具体的には、下記構造式(Ar−1)または下記一般式(Ar−2)等が挙げられる。
【0071】
【化13】

【0072】
一般式(Ar−2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
【0073】
また、Arで表される置換基が、上記一般式(Ar−2)の場合、一般式(G4)のj、pは1、かつ、αおよびαは構造式(α−1)の様にパラフェニレン基であるのがより好ましい。また、一般式(G1)乃至一般式(G4)中のQおよびQと一般式(Ar−2)中のQは、同じ元素であることが好ましく、これら複素環が置換基を有する場合、Qを含む複素環、Qを含む複素環とQを含む複素環の同じ位置(例えば、RとR15とR25、RとR16とR26など)に同一の置換基を有するほうが、より好ましい。
【0074】
また、Qを含む複素環、Qを含む複素環およびQを含む複素環が無置換であると合成が簡便となり、好ましい。
【0075】
また、一般式(G1)乃至一般式(G4)中のR〜R、R11〜R17および一般式(Ar−2)中のR21〜R27で表される置換基として、具体的には、下記構造式(R−1)乃至(R−9)等が挙げられる。
【0076】
【化14】

【0077】
一般式(G1)乃至一般式(G4)に表されるスチルベン化合物の具体例として、構造式(100)〜構造式(110)に示されるスチルベン化合物が挙げられる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【0078】
【化15】

【0079】
【化16】

【0080】
【化17】

【0081】
本実施の形態のスチルベン化合物の合成方法としては、種々の反応を適用することができる。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)で表される本発明の一態様であるスチルベン化合物を合成することができる。なお、本発明の一態様であるスチルベン化合物の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【0082】
<一般式(G1)で表されるスチルベン化合物の合成方法>
【0083】
まず、合成スキーム(A−1)に示すように、ジベンゾフラン化合物またはジベンゾチオフェン化合物(a1)をハロゲン化させることにより、ハロゲン化ジベンゾフラン化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)を得ることができる。
【0084】
【化18】

【0085】
なお、合成スキーム(A−1)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。
【0086】
また、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨウ素を用いることが好ましい。なお、安価に合成するためには、臭素を用いるのが好ましく、塩素を用いるのがより好ましい。また、生じたハロゲン化ジベンゾフラン化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)のハロゲン基の活性を高くするためには、臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。ハロゲン化ジベンゾフラン化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)のハロゲン基の活性を高くすることで、次の反応における反応性が向上するため好ましい。
【0087】
なお、用いることのできるハロゲン化剤としては、ヨウ素とオルト過ヨウ素酸の混合物や、臭素が挙げられる。ヨウ素とオルト過ヨウ素酸の混合物を用いる場合は、用いることのできる反応促進剤として硫酸、用いることのできる溶媒として氷酢酸が挙げられる。臭素を用いる場合は、用いることのできる溶媒としてはクロロホルムやジクロロメタン、四塩化炭素などが挙げられる。
【0088】
次に、合成スキーム(A−2)に示すように、ハロゲン化ジベンゾフラン化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェン化合物(a2)を、リチオ化またはグリニャール試薬化としたのち、ホウ酸エステルと反応させることにより、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)を得ることができる。
【0089】
【化19】

【0090】
なお、合成スキーム(A−2)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また、Xはハロゲンを表し、ハロゲンとしては、塩素、臭素またはヨウ素を用いるのが好ましい。また、Bはボロン酸またはジアルコキシボロンを表す。
【0091】
リチオ化剤として用いることのできる試薬としては、n−ブチルリチウムや、tert−ブチルリチウム、メチルリチウム等のアルキルリチウム試薬が挙げられる。グリニャール試薬としては、エチレンブロミドなどで活性化させたマグネシウムを用いることができる。溶媒としてはジエチルエーテルなどのエーテル類やテトラヒドロフラン(THF)を用いることができ、脱水溶媒を用いる。
【0092】
次に、合成スキーム(A−3)に示すように、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)と、ジハロゲン化アレーン(a4)とを、塩基存在下にて金属触媒を用いてカップリング反応させることで、ハロゲン化ジベンゾフランホウ素化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェンホウ素化合物(a5)を得ることができる。
【0093】
【化20】

【0094】
なお、合成スキーム(A−3)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また、αは、置換または無置換のフェニレン基を表す。
【0095】
合成スキーム(A−3)において、ジハロゲン化アレーン(a4)のXおよびXは、それぞれ独立に、ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用いるのが好ましい。なお、反応性の高さを考慮すると臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。
【0096】
また、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)のBとジハロゲン化アレーン(a4)のXをより選択的に反応させるためには、XはXよりも反応性の高いハロゲンであることが好ましい。例えば、Xが塩素原子の場合、Xは臭素原子またはヨウ素原子とするのが好ましく、Xが臭素原子の場合、Xはヨウ素原子とするのが好ましい。これによって、ジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)のBがXとXの両方と反応することによる副生成物の生成を減らすことができるためである。
【0097】
合成スキーム(A−3)において、鈴木・宮浦反応を行う場合、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。また、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。また、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(略称:tert−BuONa)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。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。また、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノールと水の混合溶媒、または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。
【0098】
合成スキーム(A−3)に示す反応において、ホウ素化合物以外にも、有機アルミニウムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応を用いてもよい。また、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。
【0099】
また、1つのジハロゲン化アレーン(a4)に対してジベンゾフランの2−ホウ素化合物またはジベンゾチオフェンの2−ホウ素化合物(a3)が2つ反応して生成した副生成物は、目的のハロゲン化ジベンゾフランホウ素化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェンホウ素化合物(a5)よりも分子量が十分に大きく、カラム精製で容易に分けられる。また、この副生成物は活性部位を持たないため、以降の反応において、他の化合物と反応することがなく、さらなる副生成物を生成することがない。よって、この副生成物が混ざった状態の化合物から、この副生成物を以降の反応後で取り除くことも可能である。
【0100】
次に、合成スキーム(A−4)に示すように、ハロゲン化ジベンゾフランホウ素化合物またはハロゲン化ジベンゾチオフェンホウ素化合物(a5)とアリールアミン化合物(a6)とをカップリングさせることで、ジアリールアミン化合物(a7)を得ることができる。
【0101】
【化21】

【0102】
なお、合成スキーム(A−4)において、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。また、αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。また、Arは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、kは、それぞれ独立に0または1である。Xは、ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用いるのが好ましい。なお、反応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。
【0103】
また、Arで表される置換基が、上記一般式(Ar−2)の場合、ジアリールアミン化合物(a7)のjは、1かつαは構造式(α−1)の様にパラフェニレン基であるのがより好ましい。また、一般式(G1)中のQと一般式(Ar−2)中のQは、同じ元素であることが好ましく、これら複素環が置換基を有する場合、Qを含む複素環とQを含む複素環の同じ位置(例えば、RとR25、RとR26など)に同一の置換基を有するほうが、より好ましい。そのようにすれば、Qを含む複素環(ジベンゾフラニル基またはジベンゾチオフェニル基)とQを含む複素環とを同じ工程でジフェニルアミン化合物になるようにカップリングさせることができ、合成が簡便となり、好ましい。
【0104】
また、Qを含む複素環や、Qを含む複素環が無置換であると合成が簡便となり、好ましい。
【0105】
合成スキーム(A−4)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有するアリール化合物(1級アリールアミン化合物)とのカップリング反応は様々な反応条件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。
【0106】
合成スキーム(A−4)において、ハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いる場合について示す。金属触媒としてはパラジウム触媒を用いることができ、パラジウム触媒としてはパラジウム錯体とその配位子の混合物を用いることができる。パラジウム錯体としては、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等が挙げられる。また、配位子としては、トリ(tert−ブチル)ホスフィンや、トリ(n−ヘキシル)ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィンや、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(略称:DPPF)等が挙げられる。また、塩基として用いることができる物質としては、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−BuONa)等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を挙げることができる。また、反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ただし、用いることができる触媒およびその配位子、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、反応は窒素やアルゴンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
【0107】
合成スキーム(A−4)において、ウルマン反応を用いる場合について示す。金属触媒としては銅触媒を用いることができ、ヨウ化銅(I)、または酢酸銅(II)が挙げられる。また、塩基として用いることができる物質としては、炭酸カリウム等の無機塩基が挙げられる。また、反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)ピリミジノン(DMPU)、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ただし、用いることができる触媒、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、反応は窒素やアルゴンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
【0108】
なお、ウルマン反応では、反応温度が100℃以上の方がより短時間かつ高収率で目的物を得ることができるため、DMPU、キシレンなど沸点の高い溶媒を用いることが好ましい。また、反応温度は150℃以上が更に好ましいため、より好ましくはDMPUを用いる。
【0109】
次に、合成スキーム(A−5)に示すように、ハロゲン化スチルベン化合物(a8)とジアリールアミン化合物(a7)とジアリールアミン化合物(a7’)とをカップリングさせることで、上記一般式(G1)で表されるスチルベン化合物を得ることができる。
【0110】
【化22】

【0111】
なお、合成スキーム(A−5)において、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。XおよびXは、ハロゲンを表し、ハロゲンとしては塩素、臭素、またはヨウ素を用いるのが好ましく、反応性の高さから臭素を用いるのが好ましく、ヨウ素を用いるのがより好ましい。
【0112】
合成スキーム(A−5)において、ハロゲン基を有するアリール化合物と、アミンを有するアリール化合物(2級アリールアミン化合物)とのカップリング反応は様々な反応条件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。その条件としては、合成スキーム(A−4)と同様に行うことができるため、詳細は合成スキーム(A−4)を参酌するものとする。
【0113】
また、このとき、ジアリールアミン化合物(a7)がジアリールアミン化合物(a7’)と同じ構造である場合、合成が簡便になり、収率良く目的物を得ることができるため、好ましい。
【0114】
ジアリールアミン化合物(a7)とジアリールアミン化合物(a7’)とが異なる構造である場合、合成スキーム(A−5)では、ハロゲン化スチルベン化合物(a8)に対してジアリールアミン化合物(a7)とジアリールアミン化合物(a7’)とを同時に反応させているが、一箇所ずつ反応させる方が収率良く反応させることができると考えられるため、好ましい。この場合、ハロゲン化スチルベン化合物(a8)のXおよびXは、どちらか一方をもう一方のハロゲンよりも活性の高いものとすることが好ましい。例えば、Xがヨウ素でXが臭素の場合、ジアリールアミン化合物(a7)をXと選択的に反応させた後、ジアリールアミン化合物(a7’)とXとを反応させることができ、収率良く目的物を得ることができるため、好ましい。
【0115】
また、上記合成スキーム(A−5)では、ハロゲン化スチルベン化合物(a8)とジアリールアミン化合物(a7)とジアリールアミン化合物(a7’)とをカップリングすることで、目的物の上記一般式(G1)で表されるスチルベン化合物を合成しているが、本実施の形態はこの限りではない。
【0116】
本実施の形態のスチルベン化合物は、蛍光性を示し、短波長の発光が可能である。よって、本実施の形態のスチルベン化合物を発光材料として用いることで、青色の発光を得ることができる。
【0117】
また、本実施の形態のスチルベン化合物は、発光素子における発光層のホスト材料としても好適である。すなわち、本実施の形態のスチルベン化合物で構成される層中に、該スチルベン化合物よりも小さなバンドギャップを有する発光物質(ドーパント材料とも記す)を添加し、ドーパント材料からの発光を得ることができる。このとき、本実施の形態のスチルベン化合物は、広いバンドギャップを有するため、少なくとも緑色から長波長側の可視域の蛍光性化合物のホスト材料として用いることができる。
【0118】
また、本実施の形態のスチルベン化合物は、正孔輸送性を有するため、発光素子の正孔注入層の材料または正孔輸送層の材料として好適に用いることができる。また、本実施の形態のスチルベン化合物(電子供与体)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発光素子の正孔注入層として用いることができる。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。
【0119】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【0120】
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1で示したスチルベン化合物を用いて形成した発光素子について説明する。
【0121】
本実施の形態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、発光を得ることができるものとする。
【0122】
本実施の形態における発光素子の構造を、図1を用いて説明する。基板101は、発光素子の基板として用いられる。基板101としては、例えば、ガラス、石英、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、折り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、ポリ塩化ビニルなどからなる)、無機蒸着フィルムを用いることもできる。
【0123】
なお、上記基板101は、本実施の形態の発光素子を利用する製品である発光装置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基板としての機能のみを有していてもよい。
【0124】
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、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。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、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等が挙げられる。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)、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。
【0125】
これらの材料は、通常、スパッタリング法により成膜される。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1〜10wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウムは、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ることにより、スパッタリング法で形成することができる。その他、真空蒸着法、塗布法、インクジェット法、スピンコート法などにより作製してもよい。
【0126】
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(正孔注入層)111は、第1の電極102の仕事関数に関係なく正孔(ホール)注入が容易である複合材料を用いて形成されるため、電極材料として可能な材料(例えば、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物、その他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素も含む)であれば、あらゆる公知の材料を用いることができる。
【0127】
また、後述する複合材料を含む層を用いた場合には、第1の電極102に用いる材料は、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、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、AlSi)等も用いることができる。
【0128】
また、仕事関数の小さい材料である、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、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もできる。
【0129】
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびこれらを含む合金を用いて第1の電極102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。さらに、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。
【0130】
第1の電極102上に形成されるEL層103には、実施の形態1で示したスチルベン化合物が少なくとも含まれ、その他に公知の材料を用いることができる。また、公知の材料としては、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。
【0131】
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、発光性物質からなる発光層、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される。但し、EL層103は少なくとも発光層を含んでいれば良い。
【0132】
なお、図1(A)に示すEL層103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の順に積層されている。
【0133】
正孔注入層である第1の層(正孔注入層)111は、正孔注入性の高い物質を含む正孔注入層である。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)等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。
【0134】
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も挙げられる。また、実施の形態1で示しスチルベン化合物を用いることもできる。
【0135】
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もできる。
【0136】
また、第1の層(正孔注入層)111として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第1の電極102として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料も用いることができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質とを共蒸着することにより形成することができる。なお、本明細書中において、複合とは、単に2つの材料を混合させるだけでなく、複数の材料を混合することによって材料間での電荷の授受が行われ得る状態になることを言う。
【0137】
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。
【0138】
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)、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−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)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)、9−フェニル−3−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:PCzPA)、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挙げることができる。
【0139】
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挙げることができる。
【0140】
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、コロネン等の芳香族炭化水素化合物や、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)等のビニル基を有している芳香族炭化水素化合物も挙げることができる。また、実施の形態1で示したスチルベン化合物を用いることもできる。
【0141】
また、複合材料に用いることができるアクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族〜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。
【0142】
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述したアクセプター性物質を用いて複合材料を形成し、第1の層(正孔注入層)111に用いてもよい。
【0143】
第2の層(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、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)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−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)、4,4’−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’,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、これら以外のものを用いてもよい。また、実施の形態1で示したスチルベン化合物も用いることができる。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。
【0144】
また、第2の層(正孔輸送層)112には、CBP、CzPA、PCzPAのようなカルバゾール誘導体や、t−BuDNA、DNA、DPAnthのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【0145】
なお、第2の層(正孔輸送層)112として、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
【0146】
第3の層(発光層)113は、発光性の高い物質を含む発光層である。本実施の形態では、第3の層(発光層)113は実施の形態1で示したスチルベン化合物を発光物質として含む層である。
【0147】
なお、第3の層(発光層)113は、実施の形態1で示したスチルベン化合物を主構成成分としてもよく、または、実施の形態1で示したスチルベン化合物をドーパント材料として、他の物質(ホスト材料)に分散させる構成としてもよい。なお、分散させる場合には、実施の形態1で示したスチルベン化合物の濃度が、質量比で全体の10%以下になるようにするのが好ましい。また、ホスト材料としては、公知の物質を用いることができるが、実施の形態1で示したスチルベン化合物よりも最低空軌道準位(LUMO準位)が浅く(絶対値が小さく)、最高被占有軌道準位(HOMO準位)が深い(絶対値が大きい)物質を用いることが好ましい。また、ホスト材料は、S1準位が実施の形態1で示したスチルベン化合物よりも高いことが好ましい。
【0148】
また、ホスト材料としては、例えば、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−(ビフェニル−4−イル)−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を用いることができる。
【0149】
その他、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)、9−[4−(3,6−ジフェニル−N−カルバゾリル)フェニル]−10−フェニルアントラセン(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)などの縮合芳香族化合物を用いることもできる。
【0150】
また、発光物質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。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。さらに、発光物質へのエネルギー移動をより効率良く行うためにホール輸送性の高い物質や電子輸送性の高い物質等を添加してもよい。このように、発光物質を他の物質に分散させた構成とすることで、第3の層(発光層)113の結晶化を抑制することができる。さらに、発光性の高い物質の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【0151】
また、上述した物質のうち、特に電子輸送性の物質に実施の形態1で示したスチルベン化合物を分散させて第3の層(発光層)113を形成することがより好ましい。具体的には、上述した金属錯体、複素環化合物、縮合芳香族化合物のうちのCzPA、DNA、t−BuDNA、さらには、のちに示す第4の層(電子輸送層)114に用いることのできる物質として挙げられる高分子化合物を用いることもできる。
【0152】
なお、本実施の形態では、実施の形態1で示したスチルベン化合物を発光物質として用いる例を示したが、本発明の実施の形態はこれに限られない。実施の形態1で示したスチルベン化合物は、広いバンドギャップを有するため、少なくとも緑色から長波長側の可視域の蛍光性化合物のホスト材料として用いることができる。
【0153】
具体的には、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。
【0154】
なお、第3の層(発光層)113は2層以上の複数層で形成することもできる。例えば、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して、第3の層(発光層)113とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第2の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いることができる。より好ましくは第1の発光層のホスト材料は電子輸送性よりも正孔輸送性の高い材料を用い、第2の発光層のホスト材料は正孔輸送性よりも電子輸送性の高い材料が好ましい。上記の構成とすることで第1の発光層と第2の発光層との間が発光領域となり、より高効率な素子を得ることができる。
【0155】
以上のような構造を有する発光層は、複数の材料で構成されている場合、真空蒸着法での共蒸着または混合溶液としてインクジェット法、スピンコート法、若しくはディップコート法などを用いて作製することができる。
【0156】
第4の層(電子輸送層)114は、電子輸送性の高い物質を含む電子輸送層である。第4の層(電子輸送層)114には、例えば、低分子の有機化合物として、Alq、Almq、BeBq、BAlq、Znq、ZnPBO、ZnBTZなどの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、PBD、OXD−7、TAZ、TPBI、BPhen、BCPなどの複素環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以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔輸送性よりも電子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。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。
【0157】
また、第4の層(電子輸送層)114には、高分子化合物を用いることもできる。例えば、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)などを用いることができる。
【0158】
また、第5の層(電子注入層)115は、電子注入性の高い物質を含む電子注入層である。第5の層(電子注入層)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。その他、電子輸送性を有する物質にアルカリ金属、アルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)またはそれらの化合物を含有させたもの、具体的にはAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いてもよい。なお、この場合には、第2の電極104からの電子注入をより効率良く行うことができる。
【0159】
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、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。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)、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が挙げられる。
【0160】
なお、アルカリ金属、アルカリ土類金属、これらを含む合金を用いて第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。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。
【0161】
なお、第5の層(電子注入層)115を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、グラフェン、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て第2の電極104を形成することができる。これらの導電性材料は、スパッタリング法やインクジェット法、スピンコート法等を用いて成膜することができる。
【0162】
また、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が順次積層して形成されるEL層103の作製方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いることができる。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。
【0163】
第2の電極104についても、スパッタリング法や真空蒸着法などの乾式法だけでなく、金属材料のペーストを用いて湿式法により形成することができる。
【0164】
また、それぞれ第1の電極102、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間は主に正孔を流すため、隣接する層間のキャリア注入障壁を小さくするためにHOMO準位(金属の場合は仕事関数)が同じか同程度であることが望ましい。同様に、それぞれ第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、第2の電極104間は、主に電子を流すため、隣接する層間のキャリア注入障壁を小さくするためにLUMO準位(金属の場合は仕事関数)が同じか同程度であることが望ましい。好ましくはその差は0.2eV以内、より好ましくは0.1eV以内であることが好ましい。
【0165】
また、あえてそれぞれ第2の層(正孔輸送層)112、第3の層(発光層)113間のHOMO準位、第3の層(発光層)113、第4の層(電子輸送層)114間のLUMO準位の差を大きくすることで、発光層でのキャリアを閉じこめ、より効率の良い発光素子となるため好ましい。ただし、この場合、障壁が大きすぎると駆動電圧が高くなり、素子への負担となるため、好ましくはその差は0.4eV以内、より好ましくは0.2eV以内であることが好ましい。
【0166】
上述した本実施の形態の発光素子は、第1の電極102と第2の電極104との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層103において正孔と電子とが再結合することにより、発光性の有機化合物は励起状態を形成し、その励起状態から基底状態に戻る際の緩和エネルギーとして発光する。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。
【0167】
なお、第1の電極102のみが透光性を有する電極である場合には、図2(A)に示すように、EL層103で生じた発光は第1の電極102を通って基板101側から取り出される。また、第2の電極104のみが透光性を有する電極である場合には、図2(B)に示すように、EL層103で生じた発光は第2の電極104を通って基板101と逆側から取り出される。さらに、第1の電極102および第2の電極104がいずれも透光性を有する電極である場合には、図2(C)に示すように、EL層103で生じた発光は第1の電極102および第2の電極104を通って、基板101側および基板101と逆側の両方から取り出される。
【0168】
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。少なくとも発光層である第3の層(発光層)113を有する構成であれば、上記以外のものでもよい。
【0169】
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(電子注入層)115、第4の層(電子輸送層)114、第3の層(発光層)113、第2の層(正孔輸送層)112、第1の層(正孔注入層)111、第1の電極102が順次積層された構造となる。
【0170】
なお、本実施の形態の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、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。
【0171】
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。
【0172】
以上より、本実施の形態で示した発光素子は、実施の形態1のスチルベン化合物を含んで形成されることから、素子効率が向上し、且つ、長寿命の発光素子とすることができる。
【0173】
(実施の形態3)
本実施の形態は、複数の発光ユニット(EL層とも記す)を積層した構成の発光素子(以下、積層型素子という。)の態様について、図3を参照して説明する。この発光素子は、第1の電極と第2の電極との間に、複数の発光ユニットを有する積層型発光素子である。各発光ユニットの構成としては、実施の形態2で示したEL層の構成と同様な構成を用いることができる。つまり、実施の形態2で示した発光素子は、1つの発光ユニットを有する発光素子である。本実施の形態では、複数の発光ユニットを有する発光素子について説明する。
【0174】
図3(A)において、第1の電極321と第2の電極322との間には、第1の発光ユニット311と第2の発光ユニット312が積層されている。第1の電極321と第2の電極322は実施の形態2と同様なものを適用することができる。また、第1の発光ユニット311と第2の発光ユニット312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。
【0175】
電荷発生層313は、第1の電極321と第2の電極322に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入する層である。つまり、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、単層でも複数の層を積層した構成であってもよい。複数の層を積層した構成としては、正孔を注入する層と電子を注入する層とを積層する構成であることが好ましい。
【0176】
正孔を注入する層としては、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム等の半導体や絶縁体を用いることができる。あるいは、正孔輸送性の高い物質に、アクセプター物質が添加された構成であってもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層は、アクセプター物質として、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)や、酸化バナジウムや酸化モリブデンや酸化タングステン等の金属酸化物を含む。正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物、オリゴマー、デンドリマー、ポリマーなど、種々の化合物を用いることができる。なお、実施の形態1で示したスチルベン化合物も同様に用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質としては、正孔移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但し、電子輸送性よりも正孔輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【0177】
電子を注入する層としては、酸化リチウム、フッ化リチウム、炭酸セシウム等の絶縁体や半導体を用いることができる。あるいは、電子輸送性の高い物質に、ドナー性物質が添加された構成であってもよい。ドナー性物質としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第2、13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物をドナー性物質として用いてもよい。電子輸送性の高い物質としては、電子移動度が10−6cm/Vs以上であるものを適用することが好ましい。但し、正孔輸送性よりも電子輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。電子輸送性の高い物質とドナー性物質とを有する複合材料は、キャリア注入性、キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。
【0178】
また、電荷発生層313として、実施の形態2で示した電極材料を用いることもできる。例えば、正孔輸送性の高い物質と金属酸化物を含む層と透明導電膜とを組み合わせて形成しても良い。なお、光取り出し効率の点から、電荷発生層は透光性の高い層とすることが好ましい。
【0179】
いずれにしても、第1の発光ユニット311と第2の発光ユニット312に挟まれる電荷発生層313は、第1の電極321と第2の電極322に電圧を印加したときに、一方の側の発光ユニットに電子を注入し、他方の側の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例えば、第1の電極の電位の方が第2の電極の電位よりも高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層313は、第1の発光ユニット311に電子を注入し、第2の発光ユニット312に正孔を注入するものであればいかなる構成でもよい。
【0180】
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、図3(B)に示すように、3つ以上の発光ユニット(n 個の発光ユニット)を積層した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能である。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。
【0181】
また、それぞれの発光ユニットの発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つの発光ユニットを有する発光素子において、第1の発光ユニットの発光色と第2の発光ユニットの発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光を混合すると、白色発光を得ることができる。また、3つの発光ユニットを有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1の発光ユニットの発光色が赤色であり、第2の発光ユニットの発光色が緑色であり、第3の発光ユニットの発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【0182】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【0183】
(実施の形態4)
本実施の形態では、画素部に実施の形態2または実施の形態3の発光素子を有する発光装置について図4を用いて説明する。なお、図4(A)は発光装置を示す上面図、図4(B)は図4(A)をA−BおよびC−Dで切断した断面図である。
【0184】
図4(A)に示す発光装置は、駆動回路部(ソース側駆動回路401)、画素部402、駆動回路部(ゲート側駆動回路403)、封止基板404、シール材405を有し、シール材405で囲まれた内側は、空間407になっている。
【0185】
なお、引き回し配線408はソース側駆動回路401、およびゲート側駆動回路403に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)409からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。また、本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0186】
次に、断面構造について図4(B)を用いて説明する。素子基板410上には駆動回路部、および画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路401と、画素部402中の一つの画素が示されている。なお、ソース側駆動回路401はNチャネル型TFT423とPチャネル型TFT424とを組み合わせたCMOS回路が形成される。また、駆動回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、駆動回路を基板上ではなく外部に形成することもできる。
【0187】
また、画素部402はスイッチング用TFT411と、電流制御用TFT412とそのドレインに電気的に接続された第1の電極413とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極413の端部を覆って絶縁物414が形成される。
【0188】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物414の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物414の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いることで、絶縁物414の上端部のみに曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることができる。また、絶縁物414として、光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型の感光性材料を用いることができる。
【0189】
第1の電極413上には、EL層416、および第2の電極417がそれぞれ形成される。ここで、第1の電極413に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。なお、具体的な材料としては、実施の形態2において第1の電極に用いることができるとして示した材料を用いることができるものとする。
【0190】
また、EL層416は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。EL層416は、実施の形態2または実施の形態3で示した構成を有している。また、EL層416を構成する他の材料としては、低分子化合物、または高分子化合物(オリゴマー、デンドリマーを含む)であっても良い。また、EL層に用いる材料としては、有機化合物だけでなく、無機化合物を用いてもよい。
【0191】
また、第2の電極417に用いる材料としては、さまざまな金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物を用いることができる。第2の電極417を陰極として用いる場合には、その中でも、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。例えば、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわち、リチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、マグネシウム(Mg)、およびこれらを含む合金(例えば、MgAg、AlLi)等が挙げられる。
【0192】
なお、EL層416で生じた光が第2の電極417を透過する構成とする場合には、第2の電極417として、膜厚を薄くした金属薄膜と、透明導電膜(酸化インジウム−酸化スズ(ITO)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛、酸化タングステンおよび酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、グラフェン等)との積層を用いることも可能である。
【0193】
さらに、シール材405で封止基板404を素子基板410と貼り合わせることにより、素子基板410、封止基板404、およびシール材405で囲まれた空間407に発光素子418が備えられた構造になっている。なお、空間407には、充填材が充填されており、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材405で充填される場合もある。
【0194】
なお、シール材405にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板404に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【0195】
以上のようにして、実施の形態2または実施の形態3の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。
【0196】
また、実施の形態2または実施の形態3の発光素子は、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図5に上記実施の形態で示した発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図および断面図を示す。なお、図5(A)は発光装置を示す斜視図、図5(B)は図5(A)をX−Yで切断した断面図である。
【0197】
図5において、基板501上の第1の電極502と第2の電極503との間にはEL層504が設けられている。第1の電極502の端部は絶縁層505で覆われている。そして、絶縁層505上には隔壁層506が設けられている。隔壁層506の側壁は、基板面に近くなるに伴って、一方の側壁と他方の側壁との間隔が狭くなるような傾斜を有する。つまり、隔壁層506の短辺方向の断面は、台形状であり、底辺(絶縁層505の面方向と同様の方向を向き、絶縁層505と接する辺)の方が上辺(絶縁層505の面方向と同様の方向を向き、絶縁層505と接しない辺)よりも短い。このように、隔壁層506を設けることで、静電気等に起因した発光素子の不良を防ぐことができる。
【0198】
以上により、実施の形態2または実施の形態3の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。
【0199】
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、いずれも上記実施の形態で示した発光効率の高く、長寿命の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、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【0200】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【0201】
(実施の形態5)
本実施の形態では、画素部に実施の形態2または実施の形態3の発光素子を有する発光装置について図6を用いて説明する。なお、図6(A)は、発光装置を示す上面図、図6(B)は図6(A)をE−Fで切断した断面図である。なお、図6(A)においては、図6(B)中の第2の基板200bおよびシール材216は図示していない。
【0202】
図6(A)、図6(B)に示す発光装置は、第1の基板200a、第1の電極203、EL層202、第2の電極208、シール材216、第2の基板200bを有する。具体的には、第1の基板200a上に第1の電極203を有し、第1の電極203の一部である接続端子部203aを除いて第1の電極203を覆うようにEL層202と、第1の電極203と接触させず、EL層202を覆うように第2の電極208とを有し、シール材216で第1の基板200aと第2の基板200bが貼り合わされている。第1の基板200a、第2の基板200bおよびシール材216で囲まれた内側は、空間214になっている。また、第1の電極203の一部である接続端子部203a、第2の電極208の一部である接続端子部208aは、それぞれ接続電極と接続される。
【0203】
図6(A)、図6(B)に示す発光装置において、第1の電極203、EL層202、第2の電極208は、それぞれ先の実施の形態の第1の電極413、EL層416、第2の電極417を参酌することができる。また、シール材216においても先の実施の形態のシール材405を参酌することができる。
【0204】
また、空間214においても、先の実施の形態の空間407と同様に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216やシール材216の材料と異なるシール材で充填される場合、真空の場合もある。
【0205】
第1の基板200aおよび第2の基板200bの少なくともどちらか一方は、可視光に対する透光性(以下、透光性と記す)を有する。第1の基板200aおよび第2の基板200bの材料としては、例えば、ガラス、石英、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。可撓性基板の材料としてはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルフォン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、またはポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。また、ガラス繊維に樹脂を含浸した基板や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜた基板を使用することもできる。
【0206】
なお、本実施の形態では、第1の基板200aおよび第2の基板200bの形状を四角形とする場合を示しているが、第1の基板200aおよび第2の基板200bの形状は四角形に限られない。たとえば、円形状や楕円形状としてもよい。同様に発光素子の光の放射面の形状を四角形とする場合を示しているが、発光素子の形状は四角形に限られない。たとえば、円形状や楕円形状としてもよい。
【0207】
接続電極の材料としては、導電性を有するものを用いることができる。たとえば、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。
【0208】
また、発光素子(第1の電極203、EL層202および第2の電極208が重なり合っている部分)を覆う無機絶縁層を設ける構造としてもよい。また、第1の基板200aと発光素子の間に無機絶縁層を設ける構造としてもよい。無機絶縁層の材料としては、例えば、窒化ケイ素、酸化ケイ素、アルミナ等を用いることができる。無機絶縁層を設けることで、水分または不純物等が発光素子の外部から発光素子に含まれる有機化合物や金属材料に侵入することを抑制することができる。
【0209】
無機絶縁層を設ける場合において、第2の基板200bおよびシール材216は、設けなくともよいが、第2の基板200bおよびシール材216を設けることで、さらに水分または不純物等が発光素子の外部から発光素子に含まれる有機化合物や金属材料に侵入することを抑制することができる。
【0210】
また、本実施の形態において、第1の基板200a側から光を取り出す場合は、第1の電極203および第1の基板200aに透光性を有する材料を、第2の基板200b側から光を取り出す場合は、第2の電極208および第2の基板200bに透光性を有する材料を、第1の基板200a側および第2の基板200b側から光を取り出す場合は、第1の電極203、第1の基板200a、第2の電極208および第2の基板200bに透光性を有する材料をそれぞれ用いればよい。
【0211】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができることとする。
【0212】
(実施の形態6)
本実施の形態では、実施の形態4および実施の形態5に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。実施の形態4および実施の形態5に記載の発光装置は、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含む発光素子を用いることから、消費電力が低減された発光装置であり、その結果、本実施の形態に記載の電子機器は、消費電力が低減された表示部を有する電子機器とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい電子機器とすることが可能である。また、信頼性の高い電子機器とすることが可能である。
【0213】
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。これらの電子機器の具体例を以下に示す。
【0214】
図7(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。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。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、表示部7103は、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して構成されている。当該発光素子は、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、信頼性の高い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部7103を有するテレビ装置は消費電力の低減されたテレビ装置とすることができる。また、駆動電圧の小さいテレビ装置とすることが可能である。また、信頼性の高いテレビ装置とすることが可能である。
【0215】
テレビジョン装置の操作は、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。
【0216】
なお、テレビジョン装置は、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。
【0217】
図7(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、このコンピュータは、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して表示部7203に用いることにより作製される。当該発光素子は、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、信頼性の高い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部7203を有するコンピュータは消費電力の低減されたコンピュータとすることができる。また、駆動電圧の小さいコンピュータとすることが可能である。また、信頼性の高いコンピュータとすることが可能である。
【0218】
図7(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、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部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7(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、においまた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、または一方に実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部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7(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また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7(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。上述のような表示部7304を有する携帯型遊技機は、表示部7304に用いられている発光素子が、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むことによって、良好な発光効率を有することから、消費電力の低減された携帯型遊技機とすることができる。また、表示部7304に用いられている発光素子が実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むことによって、低い駆動電圧で駆動させることができることから、駆動電圧の小さい携帯型遊技機とすることができる。また、表示部7304に用いられている発光素子が、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むことによって高い信頼性を有することから、信頼性の高い携帯型遊技機とすることができる。
【0219】
図7(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機は、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、実施の形態2または実施の形態3で説明したものと同様の発光素子をマトリクス状に配列して作製された表示部7402を有している。当該発光素子は、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むため発光効率の良好な発光素子とすることが可能である。また、駆動電圧の小さい発光素子とすることが可能である。また、信頼性の高い発光素子とすることが可能である。そのため、当該発光素子で構成される表示部7402を有する携帯電話機は消費電力の低減された携帯電話機とすることができる。また、駆動電圧の小さい携帯電話機とすることが可能である。また、信頼性の高い携帯電話機とすることが可能である。
【0220】
図7(D)に示す携帯電話機は、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構成とすることもできる。この場合、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。
【0221】
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。
【0222】
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または番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0223】
また、携帯電話機内部に、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。
【0224】
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、または筐体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。
【0225】
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。
【0226】
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。
【0227】
以上の様に、実施の形態2または実施の形態3で説明したような、実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含む発光素子を備えた発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。実施の形態1に記載のスチルベン化合物を用いることにより、消費電力の低減された電子機器を得ることができる。また、駆動電圧の小さい電子機器を得ることができる。また、信頼性の高い電子機器を得ることができる。
【0228】
また、実施の形態5に記載の発光装置は、照明装置として用いることもできる。実施の形態5に記載の発光装置を照明装置として用いる一態様を、図8を用いて説明する。
【0229】
図8は、実施の形態5に記載の発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の一例である。図8に示した液晶表示装置は、筐体901、液晶層902、バックライト903、筐体904を有し、液晶層902は、ドライバIC905と接続されている。また、バックライト903は、実施の形態5に記載の発光装置が用いられおり、端子906により、電流が供給されている。
【0230】
実施の形態5に記載の発光装置を液晶表示装置のバックライトとして用いることにより、消費電力の低減されたバックライトが得られる。また、実施の形態5に記載の発光装置は、面発光の照明装置であり大面積化も可能であるため、バックライトの大面積化が可能であり、液晶表示装置の大面積化も可能になる。さらに、実施の形態5に記載の発光装置は薄型であるため、表示装置の薄型化も可能となる。
【0231】
図9は、実施の形態5に記載の発光装置を、照明装置である電気スタンドとして用いた例である。図9に示す電気スタンドは、筐体2501と、光源2502を有し、光源2502として、実施の形態5に記載の発光装置が用いられている。
【0232】
図10は、実施の形態5に記載の発光装置を、室内の照明装置3001として用いた例である。実施の形態5に記載の発光装置は消費電力の低減された発光装置であるため、消費電力の低減された照明装置とすることができる。また、実施の形態5に記載の発光装置は大面積化が可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。また、実施の形態5に記載の発光装置は、薄型であるため、薄型化した照明装置として用いることが可能となる。
【0233】
実施の形態5に記載の発光装置は、自動車のフロントガラスやダッシュボードにも用いることができる。図11に実施の形態5に記載の発光装置を自動車のフロントガラスやダッシュボードに用いる一態様を示す。表示5000乃至表示5005は実施の形態5に記載の発光装置を用いて設けられた表示である。
【0234】
表示5000と表示5001は自動車のフロントガラスに設けられた実施の形態5に記載の発光装置である。実施の形態5に記載の発光装置は、第1の電極と第2の電極を透光性を有する電極で作製することによって、反対側が透けて見える、いわゆるシースルー状態の表示装置とすることができる。シースルー状態の表示であれば、自動車のフロントガラスに設置したとしても、視界の妨げになることなく設置することができる。なお、駆動のためのトランジスタなどを設ける場合には、有機半導体材料による有機トランジスタや、酸化物半導体を用いたトランジスタなど、透光性を有するトランジスタを用いると良い。
【0235】
表示5002はピラー部分に設けられた表示装置である。表示5002には、車体に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、ピラーで遮られた視界を補完することができる。また、同様に、ダッシュボード部分に設けられた表示5003は車体によって遮られた視界を、自動車の外側に設けられた撮像手段からの映像を映し出すことによって、死角を補い、安全性を高めることができる。見えない部分を補完するように映像を映すことによって、より自然に違和感なく安全確認を行うことができる。
【0236】
表示5004や表示5005はナビゲーション情報、スピードメーターやタコメーター、走行距離、給油量、ギア状態、エアコンの設定など、その他様々な情報を提供することができる。表示は使用者の好みに合わせて適宜その表示項目やレイアウトを変更することができる。なお、これら情報は表示5000乃至表示5003にも設けることができる。
【0237】
実施の形態5に記載の発光装置は実施の形態1に記載のスチルベン化合物を含むことによって、駆動電圧の小さい発光素子とすることができ、もしくは消費電力の小さい発光装置とすることができ、大きな画面を数多く設けても、バッテリーに負荷をかけることを低減し、快適に使用することができる。
【実施例1】
【0238】
本実施例では、実施の形態1において構造式(100)で示す4,4’−ビス[N−(ジベンゾフラン−2−イル)−N−フェニルアミノ]スチルベン(略称:FrA2S)の合成方法の一例を示す。
【0239】
【化23】

【0240】
<ステップ1:2−ヨードジベンゾフランの合成方法>
500mL三口フラスコにて、ジベンゾフランを8.4g(50mmol)、ヨウ素を6.2g(25mmol)、オルト過ヨウ素酸を5.7g(25mmol)、氷酢酸を150mL、水を30mL、硫酸を500μLの懸濁液を、60℃にて4.5時間加熱撹拌し、反応させた。
【0241】
反応後、この反応混合液をさらに16時間室温で撹拌した。生じた析出物を濾取し、この濾物をトルエン150mLに溶かし、その後、水にて3回洗浄した。このトルエン溶液に硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
【0242】
これを濾過し、得られた濾液を濃縮した後、ここにヘキサンを加え、超音波を照射した。生じた固体を濾取し乾燥させたところ、目的物の白色粉末を11.3g、収率77%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(B−1)に示す。
【0243】
【化24】

【0244】
上記ステップ1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。
【0245】
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.33−7.38(m,2H),7.48(dt,J=1.5Hz,8.4Hz,1H),7.56(d,J=8.1Hz,1H),7.72(dd,J=2.1Hz,8.4Hz,1H),7.95(d,J=7.8Hz,1H),8.27(d,J=1.5Hz,1H)。
【0246】
測定結果から,目的物である2−ヨードジベンゾフランが得られたことを確認した。
【0247】
<ステップ2:N−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミン(略称:FrA)の合成方法>
100mL三口フラスコ中にて、2−ヨードジベンゾフランを4.5g(15mmol)、アニリンを2.0g(20mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を45mg(0.1mmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−BuONa)を3.0g(30mmol)、脱水キシレン30mLを3分間気泡が出なくなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)を0.5mL(0.3mmol)加えて窒素雰囲気下にて5時間120℃加熱撹拌し、反応させた。
【0248】
この反応懸濁液にトルエン約200mLを加えてフロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、アルミナ、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)を通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
【0249】
この懸濁液をさらにフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過し、得られた濾液を濃縮し、ここにメタノールを加えた後超音波を照射した。生じた固体を濾取し乾燥させたところ、目的物の白色粉末を1.6g、収率39%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(B−2)に示す。
【0250】
【化25】

【0251】
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0.28、2−ヨードジベンゾフランは0.59、アニリンは0.07だった。
【0252】
上記ステップ2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。
【0253】
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=5.80(s,1H),6.94−7.68(m,10H),8.99(d,J=7.8Hz,1H),8.11(s,1H)。
【0254】
測定結果から,目的物であるN−(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミン(略称:FrA)が得られたことを確認した。
【0255】
<ステップ3:4,4’−ビス[N−(ジベンゾフラン−2−イル)−N−フェニルアミノ]スチルベン(略称:FrA2S)の合成方法>
50mL三口フラスコ中にて、(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミンを1.0g(4.2mmol)、4,4’−ジブロモスチルベンを680mg(2.0mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を23mg(40μmol)、ナトリウム−tert−ブトキシド(略称:tert−BuONa)を1.0g(10mmol)、脱水キシレン20mLを3分間気泡が出なくなるまで脱気を行った。この懸濁液にトリ−tert−ブチルホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)を100μL(50μmol)加えて窒素雰囲気下にて5.5時間120℃加熱撹拌し、反応させた。
【0256】
この反応懸濁液にトルエン約200mLを加えてフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過を行った。得られた濾液を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を吸着させた。
【0257】
この懸濁液をさらにフロリジール、アルミナ、セライトを通して濾過し、得られた濾液を濃縮し、アセトン、メタノールを加えた後、超音波を照射した。生じた固体を濾取し、乾燥させたところ、目的物の黄色粉末を900mg、収率79%で得た。上記合成方法の反応スキームを下記(B−3)に示す。
【0258】
【化26】

【0259】
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0.37、4,4’−ジブロモスチルベンは0.62、(ジベンゾフラン−2−イル)−フェニルアミンは0.31だった。
【0260】
上記ステップ3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。
【0261】
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=6.96−7.14(m,12H),7.24−7.57(m,18H),7.74(d,J=2.1Hz,2H),7.82(d,J=7.8Hz,2H)。
【0262】
測定結果から、目的物である4,4’−ビス[N−(ジベンゾフラン−2−イル)−N−フェニルアミノ]スチルベン(略称:FrA2S)が得られたことを確認した。
【0263】
上記化合物の分子量を、GC/MS検出器(Thermo Fisher製、ITQ1100イオントラップ型GCMSシステム)により測定した。これにより、分子量694.14(モードはEI+)をメインとするピークを検出し、目的物の4,4’−ビス[N−(ジベンゾフラン−2−イル)−N−フェニルアミノ]スチルベン(略称:FrA2S)が得られたことを確認した。
【0264】
また、FrA2Sのトルエン溶液の吸収スペクトルを図12(A)に、発光スペクトルを図12(B)に示す。また、FrA2Sの薄膜の吸収スペクトルを図13(A)に、発光スペクトルを図13(B)に示す。吸収スペクトルの測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。発光スペクトルの測定には蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。吸収スペクトルは、溶液については石英セルにトルエンのみを入れて測定した吸収スペクトルを、薄膜については石英基板のスペクトルをそれぞれ差し引いた吸収スペクトルを示す。図12および図13において、横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では、390nm付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は435nm(励起波長375nm)であった。また、薄膜の場合では399nm、302nm付近に吸収ピークがみられ、最大発光波長は444nm(励起波長302nm)であった。
【0265】
吸収スペクトルから、本実施例で示すFrA2Sは、可視域に吸収がほとんどない材料であることが分かった。また、発光スペクトルから、青色の発光を呈することが分かった。
【実施例2】
【0266】
本実施例では、実施例1において合成した本発明の一態様に係るスチルベン化合物について、薄膜状態における最高被占有軌道準位(HOMO準位)、最低空軌道準位(LUMO準位)およびバンドギャップを測定した結果を示す。
【0267】
なお、本実施例において、測定は以下のように行った。HOMO準位の値は、大気中の光電子分光法(理研計器社製、AC−2)で測定したイオン化ポテンシャルの値を、負の値に換算することにより得た。また、LUMO準位の値は、上記実施例で示した薄膜の吸収スペクトルのデータを用い、直接遷移を仮定したTaucプロットから吸収端を求め、その吸収端を光学的エネルギーギャップとしてHOMO準位の値に加算することにより得た。
【0268】
測定によって得られたFrA2SのHOMO準位、LUMO準位およびバンドギャップを以下の表1に示す。
【0269】
【表1】

【0270】
表1より、本発明の一態様に係るスチルベン化合物であるFrA2Sは、比較的深いHOMO準位と、浅いLUMO準位を有し、広いバンドギャップを有することが確認された。
【0271】
また、浅いHOMO準位より、本発明の一態様に係るスチルベン化合物であるFrA2Sは、酸化されやすいことが分かった。そのため、ホール注入層およびホール輸送層に好適な材料であると考えられる。
【実施例3】
【0272】
本実施例では、実施例1において合成した本発明の一態様に係るスチルベン化合物を発光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。
【0273】
以下、発光素子1の作製方法について図14を用いて説明する。また、本実施例で用いた有機化合物の構造式を以下に示す。
【0274】
【化27】

【0275】
(発光素子1)
まず、図14に示すように、ガラス基板である基板2101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2102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。本実施例において、第1の電極2102は、陽極として用いた。
【0276】
次に、第1の電極2102上に複数の層が積層されたEL層を形成した。発光素子1において、EL層は、正孔注入層2103、正孔輸送層2104、発光層2105、電子輸送層2106、電子注入層2107が順次積層された構造を有する。
【0277】
第1の電極2102が形成された面が下方となるように、第1の電極2102が形成された基板2101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2102上に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを共蒸着することにより、正孔注入層2103を形成した。その膜厚は50nmとし、NPBと酸化モリブデンの比率は、重量比で4:1=(NPB:酸化モリブデン)となるように蒸着レートを調節した。なお、共蒸着法とは、一つの処理室内で複数の蒸発源から同時に蒸着を行う蒸着法である。
【0278】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、正孔注入層2103上に正孔輸送性材料を10nmの膜厚で成膜し、正孔輸送層2104を形成した。なお、正孔輸送層2104には、NPBを用いた。
【0279】
次に、抵抗加熱を用いた蒸着法により、正孔輸送層2104上に、発光層2105を形成した。発光層2105には、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)と(4,4’−ビス[N−(ジベンゾフラン−2−イル)−N−フェニルアミノ]スチルベン(略称:FrA2S)とを共蒸着することにより、30nmの膜厚で形成した。ここで、CzPAとFrA2Sとの重量比は、1:0.05(=CzPA:FrA2S)となるように蒸着レートを調節した。
【0280】
さらに、発光層2105上に電子輸送性材料を10nmの膜厚で成膜し、電子輸送層2106を形成した。なお、電子輸送層2106には、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)を用いた。
【0281】
さらに、電子輸送層2106上に電子注入層2107として、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)とリチウム(Li)とを共蒸着することにより、20nmの膜厚で形成した。ここで、AlqとLiとの重量比は、1:0.01(=Alq:Li)となるように蒸着レートを調節した。
【0282】
最後に、陰極として機能する第2の電極2108として、アルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着することで、本実施例の発光素子1を作製した。
【0283】
本実施例で作製した発光素子1の素子構成を表2に示す。表2では、混合比は全て重量比で表している。
【0284】
【表2】

【0285】
以上により、得られた発光素子1を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0286】
発光素子1において、輝度1000cd/m付近の時の電圧(V)、電流(mA)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、パワー効率(lm/W)、外部量子効率(%)を表3に示す。
【0287】
【表3】

【0288】
発光素子1の発光スペクトルを図15に示す。図15において、横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。
【0289】
図15より、発光素子1の発光スペクトルは、444nm付近にピークを有している。また、表3のCIE色度座標からも、発光素子1は、FrA2Sに由来する青色発光が観測され、色純度の高い発光材料であることが分かった。
【0290】
また、発光素子1において電流密度−輝度特性を、図16に示す。図16において、横軸に電流密度(mA/cm)、縦軸に輝度(cd/m)を表す。また、発光素子1において電圧−電流特性を図17に示す。図17において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。また、発光素子1において輝度−電流効率特性を図18に示す。図18において、横軸は輝度(cd/m)、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。
【0291】
図16乃至図18および表3より、発光素子1は低電圧で駆動可能であり、高効率の発光素子であることが分かった。
【0292】
また、発光素子1の輝度−色度特性を図19に示す。図19において、横軸は輝度(cd/m)、縦軸は色度(任意単位)を表す。
【0293】
図19より、発光素子1は、輝度が変化してもFrA2Sに由来する青色の色度は変化していないことが分かった。このことより、発光素子1は、キャリアバランスが良好な素子であり、調光時に色ずれしにくい素子であることが分かった。そのため、フルカラーディスプレイ等で良好に用いることができることが分かった。
【0294】
また、作製した発光素子1の信頼性試験を行った。信頼性試験は、初期輝度を1000cd/mに設定し、電流密度一定の条件でこの素子を駆動し、ある時間が経過する毎に輝度を測定した。信頼性試験によって得られた結果を図20に示す。図20において、縦軸は時間における初期輝度に対する輝度の割合、すなわち規格化輝度(%)、横軸は通電時間(hour)を表す。
【0295】
図20より、発光素子1は、時間経過による輝度の低下が起こりにくく、長寿命であることが分かる。発光素子1は、380時間の駆動後でも初期輝度の65%の輝度を保っていた。
【0296】
以上示したように、本実施例の発光素子1は、良好な青色発光素子とすることが可能であり、色純度が高い青色発光素子とすることが可能であると確認された。
【符号の説明】
【0297】
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)
200a 第1の基板
200b 第2の基板
202 EL層
203 第1の電極
203a 接続端子部
208 第2の電極
208a 接続端子部
214 空間
216 シール材
311 第1の発光ユニット
312 第2の発光ユニット
313 電荷発生層
321 第1の電極
322 第2の電極
401 ソース側駆動回路
402 画素部
403 ゲート側駆動回路
404 封止基板
405 シール材
407 空間
408 引き回し配線
409 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
410 素子基板
411 スイッチング用TFT
412 電流制御用TFT
413 第1の電極
414 絶縁物
416 EL層
417 第2の電極
418 発光素子
423 Nチャネル型TFT
424 Pチャネル型TFT
501 基板
502 第1の電極
503 第2の電極
504 EL層
505 絶縁層
506 隔壁層
901 筐体
902 液晶層
903 バックライト
904 筐体
905 ドライバIC
906 端子
2101 基板
2102 第1の電極
2103 正孔注入層
2104 正孔輸送層
2105 発光層
2106 電子輸送層
2107 電子注入層
2108 第2の電極
2501 筐体
2502 光源
3001 照明装置
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 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
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
7400 携帯電話機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(G1)で表されるスチルベン化合物。
【化1】


(ただし、一般式(G1)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。)
【請求項2】
下記一般式(G2)で表されるスチルベン化合物。
【化2】


(ただし、一般式(G2)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α〜αは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、m、n、p、qは、それぞれ独立に0または1である。)
【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)および(G2)中のα〜αはそれぞれ独立に、下記構造式(α−1)乃至(α−3)で表される構造のいずれか一であるスチルベン化合物。
【化3】

【請求項4】
下記一般式(G3)で表されるスチルベン化合物。
【化4】


(ただし、一般式(G3)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。α、α、αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、k、p、qは、それぞれ独立に0または1である。)
【請求項5】
下記一般式(G4)で表されるスチルベン化合物。
【化5】


(ただし、一般式(G4)中、QおよびQは、酸素原子または硫黄原子を表し、R〜RおよびR11〜R17は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。αおよびαは、それぞれ独立に、置換または無置換のフェニレン基を表す。ArおよびArは、環を形成する炭素数6〜12の、置換若しくは無置換のアリール基、置換若しくは無置換のジベンゾチオフェン−2−イル基、または、置換若しくは無置換のジベンゾフラン−2−イル基のいずれか一を表す。j、pは、それぞれ独立に0または1である。)
【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれか一において、
前記一般式(G1)乃至(G4)中のArおよびArは、下記構造式(Ar−1)または下記一般式(Ar−2)で表される構造であるスチルベン化合物。
【化6】


(ただし、一般式(Ar−2)中、Qは、酸素原子または硫黄原子を表し、R21〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基、または、置換若しくは無置換のビフェニル基のいずれか一を表す。)
【請求項7】
請求項6において、
前記R〜R、R11〜R17およびR21〜R27は、それぞれ独立に、下記構造式(R−1)乃至(R−9)で表される構造のいずれか一であるスチルベン化合物。
【化7】

【請求項8】
請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載のスチルベン化合物を用いた発光素子。
【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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【公開番号】特開2012−158587(P2012−158587A)
【公開日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−1725(P2012−1725)
【出願日】平成24年1月9日(2012.1.9)
【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)】