トランジスタ材料及びこれを用いた発光トランジスタ素子
【課題】発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好である発光トランジスタ材料を提供することを目的とする。
【解決手段】下記化学式（１）に示す特定の有機化合物発光をトランジスタ素子の発光層に使用した発光トランジスタ素子を提供する。
【化１７】
【解決手段】下記化学式（１）に示す特定の有機化合物発光をトランジスタ素子の発光層に使用した発光トランジスタ素子を提供する。
【化１７】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光トランジスタ素子に使用可能な材料及びこれを用いた発光トランジスタ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光トランジスタ素子は、有機トランジスタに発光機能を持たせた複合デバイスである。発光トランジスタ素子を使用した素子は、トランジスタ部と発光部を別にもつ従来のデバイスに比べて、部品が少なくコンパクト化することが出来る。また、発光効率の向上も期待出来ることから、現在非常に注目を集めている。
【０００３】
発光トランジスタに使用できる材料としては、例えば、非特許文献１にはテトラセン、非特許文献２にはオリゴチオフェン、或いはポリフェニレンビニレンを用いたものが報告されている。
【０００４】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００５，８６，１４１１０６．
【非特許文献２】Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２９０，９６３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの材料は、発光特性や電荷の移動度が低く、さらなる改良が求められている。
【０００６】
そこで、本発明では、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好である発光トランジスタ材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の骨格を有する化合物をトランジスタ材料として用いることにより、非常に高い発光と電荷の移動度を有する発光トランジスタ素子を得られることがわかり本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記式（１）で表されることを特徴とするトランジスタ材料、及び該トランジスタ材料を含有する発光トランジスタ素子に存する。
【化２】
（式（１）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基である。
さらに、ｎは、２〜６の整数を示す。）
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトランジスタ材料は、高いキャリア移動度を有するため、トランジスタ材料として非常に有効である。また、本発明のトランジスタ材料を使用すると、結晶性が高まり、得られる発光トランジスタ素子の発光と移動度の両方の特性を高めることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下において、この発明について詳細に説明する。
本発明は、下記式（1）で表される化合物からなるトランジスタ材料にかかる発明である。この化合物は、高いキャリア移動度を有しており、有機電界効果トランジスタなどの有機物半導体を用いるデバイスに使用して、トランジスタ材料として使用することができる。本発明に使用される化合物は、発光特性を有することから発光トランジスタ素子用の発光トランジスタ材料としても使用することができる。
【００１１】
【化３】
式（１）中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２は、後述する基である。さらに、ｎは、２〜６の整数を示し、好ましくは２又は３である。
【００１２】
上記式（１）で表される化合物について説明する。
（Ａｒ１及びＡｒ２）
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。そして、上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
【００１３】
上記の芳香族炭化水素基としては、芳香族炭化水素がよく、例として、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、ナフチル基（好ましくは２−ナフチル基）、アントリル基（好ましくは２−アントリル基）、フェナントリル基、フルオレニル基、フェニルエテノフェニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、炭素数１４以下の芳香族炭化水素基が特に好ましい。これは、あまり炭素数が多すぎると、分子に配向性を持たせるためには、好ましくないからである。これらは置換基を有していてもよい。
【００１４】
上記の芳香族複素環基としては、ピリジル基、ピラジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、ピリジノフェニル基、フリル基、チエニル基、ビチエニル基、テルチエニル基、ピロリジル基、イミダゾール基、ベンゾイミダゾール基、オキサゾール基、インドール基、ベンゾオキサゾール基、チアゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾフリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピロリル基、ピリダジル基、ピラジニル基、ピリミジル基、チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、キノリル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、炭素数１２以下の芳香族複素環基が特に好ましい。これは、あまり炭素数が多すぎると、分子に配向性を持たせるためには、好ましくないからである。これらは置換基を有していてもよい。
【００１５】
上記のアルキル基としては、炭素数が１〜２０の直鎖または分岐のアルキル基があげられ、具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、２−プロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１６】
上記シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１７】
上記アルコキシ基としては、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘプトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１８】
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基に置換基として有する芳香族炭化水素基や芳香族複素環基としては、上記と同様の基を用いることができる。
【００１９】
上記アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ビフェニルオキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記アミノ基としては、ヘキシルメチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２１】
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられる。
【００２２】
上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基の具体例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、及びハロゲン原子から選ばれるいずれかの基があげられる。これらのそれぞれの基の具体例は、上記したＡｒ１及びＡｒ２における基の例と同様である。
【００２３】
上記のＡｒ１及びＡｒ２は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが分子の配列を制御しやすく、移動度の向上が期待出来るため好ましい。
【００２４】
また、特にキャリア移動度及び発光の点から、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ置換基を有してもよい芳香族炭化水素であることが好ましく、中でもベンゼン環であることが好ましい。
【００２５】
（Ｒ１及びＲ２）
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
【００２６】
上記アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基は、上記したＡｒ１やＡｒ２で用いられるアルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基と同様の基を用いることができる。
【００２７】
上記カルボキシ基としては、オクチルカルボキシ基、ヘキシルカルボキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２８】
上記アシル基としては、アセチル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２９】
上記スルファニル基としては、オクチルスルファニル基、ヘキシルスルファニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３０】
上記アルケニル基としては、ビニル基、フェニル置換ビニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、アリル基、１−ブテニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３１】
上記アルキニル基としては、エチニル基、フェニル置換エチニル基、トリメチルシリル置換エチニル基、プロパルギル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３２】
上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基の具体例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、及びハロゲン原子から選ばれるいずれかの基があげられる。これらのそれぞれの基の具体例は、上記したＡｒ１及びＡｒ２における基の例と同様である。
【００３３】
上記のＲ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが分子の配列を制御しやすく、移動度の向上が期待出来るため好ましい。
【００３４】
（ｎ個のベンゼン環）
上記式（１）のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基等があげられる。
【００３５】
（式（１）で示される化合物の具体例）
この式（１）で示される化合物の具体例としては、図１〜図４に示される、具体例＜１（ａ）＞〜＜４＞があげられる。図１（ａ）〜（ｆ）には、ｎが２又は３であって、Ａｒ１＝Ａｒ２、かつ、Ｒ１＝Ｒ２の場合の具体例を示した。また、図２（ａ）〜（ｂ）には、ｎが２又は３であって、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２の全てが異なる場合、Ａｒ１とＡｒ２とが異なり、Ｒ１及びＲ２は同一である場合、Ａｒ１及びＡｒ２は同一で、Ｒ１とＲ２とは異なる場合のいずれかの場合の具体例を示した。なお、図１〜図４における「Ｍｅ−」はメチル基であることを示す。
【００３６】
さらに、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４は、式（１）のｎが２の場合であって、２つのフェニル基同士が、置換基を介して５員環又は６員環を新たに形成するように連結された化合物の場合の例を示す。式（１）のｎが２の場合であって、２つのフェニル基同士が、置換基を介して５員環又は６員環を新たに形成するように連結された化合物としては、下記に示すような式（１−１）〜（１−７）に示すような化合物があげられる（式（１−６）中の「Ｍｅ」はメチル基を表す。）。そして、図３（ａ）〜（ｃ）には、Ａｒ１＝Ａｒ２、かつ、Ｒ１＝Ｒ２の場合の具体例を示した。また、図４には、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２の全てが異なる場合、Ａｒ１とＡｒ２とが異なり、Ｒ１及びＲ２は同一である場合、Ａｒ１及びＡｒ２は同一で、Ｒ１とＲ２とは異なる場合のいずれかの場合の具体例を示した。
【００３７】
【化４】
【００３８】
（式（１）で示される化合物の分子量、用途）
上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物の分子量は、それぞれ、好ましくは３５０以上、さらに好ましくは４００以上、より好ましくは５００以上であり、また好ましくは５０００以下、さらに好ましくは３０００以下、より好ましくは２０００以下、特に好ましくは１５００以下である。分子量をこの範囲とすることにより、化合物が安定性を有するという特徴を発揮することができる。
【００３９】
上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物は、トランジスタ材料として用いることができる。この上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物を用いたトランジスタ材料は、高いキャリア移動度だけでなく、高い発光特性を有することから、特に発光トランジスタ材料として使用することができる。
【００４０】
（発光トランジスタ素子）
次に、上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）化合物を用いた発光トランジスタ素子について説明する。
上記発光トランジスタ素子としては、図５に示すような電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の基本構造を有する素子をあげることができる。
【００４１】
この発光トランジスタ素子１０は、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる、上記ピレン系化合物を主構成成分とする発光層１、この発光層１に正孔を注入する正孔注入電極、いわゆるソース電極２、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、いわゆるドレイン電極３，及び上記ソース電極２及びドレイン電極３に対向し、上記発光層１内のキャリアの分布を制御する、Ｎ＋シリコン基板で構成されたゲート電極４から構成される。なお、ゲート電極４は、シリコン基板の表層部に形成される不純物拡散層からなる導電層で構成してもよい。
【００４２】
具体的には、図５に示すように、ゲート電極４の上に酸化シリコン等からなる絶縁膜５が設けられ、その上にソース電極２及びドレイン電極３が間隔を開けて設けられる。そして、このソース電極２及びドレイン電極３を覆い、かつ、両電極の間に入り込むように発光層１が設けられる。
【００４３】
このとき、キャリア移動度を向上させるために、絶縁膜５形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後、シリコン基板の処理を行うことが好ましい。シリコン基板の処理方法としては、表面処理と基板温度の制御の２種類があげられる。
【００４４】
上記の表面処理は、絶縁膜５の形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後、ＵＶオゾン処理し、表面処理剤を塗布する方法である。この表面処理剤としては、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）やＯＴＳ（オクチルトリクロロシラン）などの、通常公知の表面処理剤を使用することができる。表面処理剤を塗布後、表面処理剤の残渣を取り除き、真空下で発光層に用いる化合物を蒸着する。
【００４５】
上記シリコン基板の温度制御は、絶縁膜５形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後の基板に、真空状態で熱を加えながら温度を一定にして、発光層に用いる化合物を真空蒸着する方法である。基板の温度範囲の下限は４０℃が好ましい。また、基板の温度範囲の上限は、１００℃が好ましく、８０℃がより好ましい。なお、上記表面処理と基板の温度の制御は、両方を行ってもよい。
【００４６】
上記の素子が発光トランジスタの機能を発揮するためには、上記発光層１を構成する有機蛍光体、特に主構成成分であるピレン系化合物のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差、キャリア移動度、又は発光効率が所定の範囲を満たすことが好ましい。なお、上記のそれぞれの特徴を有する上記ピレン系化合物を用いた場合、上記ドーパント等の副構成成分を加えることにより、それぞれの機能をより高くすることが可能となる。
【００４７】
まず、上記のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、小さいほど電子の移動がより容易となって発光及び半導体性（すなわち、一方向への電子又は正孔の導通性）が生じやすくなり、好ましい。具体的には、５ｅＶ以下がよく、３ｅＶ以下がより好ましく、２．７ｅＶ以下がさらに好ましい。なお、この差は、小さいほど好ましいので、この差の下限は、０ｅＶである。
【００４８】
また、上記のキャリア移動度は、大きいほど半導体性が高まり好ましい。具体的には、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がよく、４．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がより好ましく、１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がさらに好ましい。なお、キャリア移動度の上限は、特に限定されず、１ｃｍ２／Ｖ・ｓ程度であれば十分である。
【００４９】
上記発光効率は、光子や電子を入れることによって生じる光の割合をいい、注入された光エネルギーに対する、放出された光エネルギーの割合をＰＬ発光効率（又はＰＬ量子効率）といい、注入された電子の個数に対する、放出された光子の個数の割合をＥＬ発光効率（又はＥＬ量子効率）という。
【００５０】
注入され、励起された電子は、正孔と再結合することにより光を発するが、この再結合は必ずしも１００％の確率で生じない。このため、上記発光層１を構成する有機化合物を比較する際、ＥＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合、及び電子と正孔との再結合の割合の相乗効果を比較することができる。ところで、ＰＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合を比較することができるので、ＰＬ発光効率及びＥＬ発光効率の両方を組み合わせて対比することにより、電子と正孔との再結合の割合を比較することも可能となる。
【００５１】
上記ＰＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、２０％以上がよく、３０％以上がより好ましい。なお、ＰＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００５２】
また、上記ＥＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、１×１０−３％以上がよく、５×１０−３％以上が好ましい。なお、ＥＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００５３】
上記発光トランジスタ素子１０の特徴として、上記以外に、発光する光の波長があげられる。この波長は、可視光の範囲内であるが、使用する有機蛍光体、特に上記ピレン系化合物の種類によって異なる波長を有する。そして、異なる波長を有する有機蛍光体を組み合わせることにより、種々の色を発現させることができる。このため、発光する光の波長は、波長そのものが特徴を発揮することとなる。
【００５４】
また、上記発光トランジスタ素子１０は、発光を特徴とするので、ある程度の発光輝度を有するのがよい。この発光輝度は、人間が物を見るときに感じる物の明るさに対応する発光量をいう。この発光輝度は、フォトカウンターによる測定法において、大きいほど好ましく、１×１０４ＣＰＳ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃ）以上がよく、１×１０５ＣＰＳ以上が好ましく、１×１０６ＣＰＳ以上がより好ましい。
【００５５】
上記発光層１は、構成する有機蛍光体等を蒸着（複数種あるときは、共蒸着）することにより形成される。この発光層の膜厚は、少なくとも７０ｎｍ程度あればよい。
【００５６】
上記ソース電極２及びドレイン電極３は、正孔及び電子を上記発光層１に注入するための電極で、金（Ａｕ）、マグネシウム−金合金（ＭｇＡｕ）等で形成される。両者間は、０．４〜５０μｍ等の微小間隔を開けて対向するように形成される。具体的には、例えば、図６に示すように、ソース電極２及びドレイン電極３が、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部２ａ，３ａを有するように形成され、ソース電極２の櫛歯形状部２ａを構成する櫛歯と、ドレイン電極３の櫛歯形状部３ａを構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置することにより、発光トランジスタ素子１０としての機能をより効率的に発揮させることができる。
【００５７】
このときのソース電極２及びドレイン電極３の間隔、すなわち、櫛歯形状部２ａ及び櫛
歯形状部３ａの間隔は、５０μｍ以下がよく、３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。５０μｍを超えると、十分な半導体性を発揮し得なくなる。
【００５８】
上記発光トランジスタ素子１０は、上記ソース電極２及びドレイン電極３に電圧を印加することにより、その内部で正孔及び電子の両方を移動させ、発光層１内で、両者を再結合させることにより、発光を生じさせることができる。このとき、発光層１を通って両電極間を移動する正孔及び電子の量は、ゲート電極４に印加される電圧に依存する。このため、ゲート電極４にかける電圧及びその変化を制御することにより、上記ソース電極２及びドレイン電極３の間の導通状態を制御することが可能となる。なお、この発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動を行うので、ソース電極２に対しドレイン電極３に負の電圧が加えられ、また、ソース電極２に対してゲート電極４に負の電圧が加えられる。
【００５９】
具体的には、ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、発光層１内の正孔がゲート電極４側に引き寄せられ、絶縁膜５の表面付近における正孔の密度が高い状態となる。ソース電極２及びドレイン電極３の間の電圧を適切にすると、ゲート電極４に与える制御電圧の大小によって、ソース電極２から発光層１に正孔が注入され、ドレイン電極３から発光層１に電子が注入される状態となる。すなわち、ソース電極２が正孔注入電極として機能し、ドレイン電極３は電子注入電極として機能する。これにより、発光層１内において、正孔及び電子の再結合が生じ、これに伴う発光が生じることとなる。この発光状態は、ゲート電極４に与えられる制御電圧を変化させることにより、オン／オフさせたり、発光強度を変えたりすることができる。
【００６０】
上記の正孔及び電子の再結合が生じる理論は、次のように説明することができる。ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、図７（ａ）に示すように、発光層１において、絶縁膜５の界面近くに正孔のチャネル１１が形成され、そのピンチオフ点１２がドレイン電極３近傍に至る。そして、ピンチオフ点１２とドレイン電極３とｎ間に高電界が形成され、図７（ｂ）に示すように、エネルギーバンドが大きく曲げられる。これにより、ドレイン電極３内の電子が、ドレイン電極３と発光層１との間の電位障壁を突き抜けるＦＮ（ファウラーノルドハイム）トンネル効果が生じ、発光層１内に注入され、正孔と再結合される。
【００６１】
また、正孔及び電子の再結合は、上記のＦＮトンネル効果によるという理論以外に、次の理論による説明も可能である。すなわち、図７（ｃ）に示すように、発光層１内の有機蛍光体のＨＯＭＯエネルギーレベルにある電子が高電界によってＬＵＭＯエネルギーレベルに励起され、この励起された電子が発光層１内の正孔と再結合する。それと共に、ＬＵＭＯエネルギーレベルへの励起によって空席となったＨＯＭＯエネルギーレベルにドレイン電極３から電子が注入されて補われる。
【００６２】
上記発光トランジスタ素子１０は、基板２０上に、複数個、二次元配列されることにより、表示装置２１を構成することができる。この表示装置２１の電気回路図を図８に示す。すなわち、この表示装置２１は、前述のような発光トランジスタ素子１０を、マトリクス配列された画素Ｐ１１，Ｐ１２，……，Ｐ２１，Ｐ２２，……内にそれぞれ配置し、これらの画素の発光トランジスタ素子１０を選択的に発光させ、また、各画素の発光トランジスタ素子１０の発光強度（輝度）を制御することによって、二次元表示を可能としたものである。基板２０は、例えば、ゲート電極４を一体化したシリコン基板であってもよい。すなわち、ゲート電極４は、シリコン基板の表面にパターン形成した不純物拡散層からなる導電層により構成しておけばよい。また、基板２０として、ガラス基板を用いてもよい。
【００６３】
各発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動するので、そのドレイン電極３（Ｄ）にはバ
イアス電圧Ｖｄ（＜０）が与えられ、そのソース電極２（Ｓ）は接地電位（＝０）とされる。ゲート電極４（Ｇ）には、各画素を選択するための選択トランジスタＴｓと、データ保持用のキャパシタＣとが並列に接続される。
【００６４】
行方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓのゲートは、行ごとに共通の走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……にそれぞれ接続されている。また、列方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ２１，……；Ｐ１２，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓにおいて発光トランジスタ素子１０と反対側には、列ごとに共通のデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……がそれぞれ接続される。
【００６５】
走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……には、コントローラ２４によって制御される走査線駆動回路２２から、各行の画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……を循環的に順次選択（行内の複数画素の一括選択）するための走査駆動信号が与えられる。すなわち、走査線駆動回路２２は、各行を順次選択行として、選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して導通させ、これにより、非選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して遮断させるための走査駆動信号を発生させることができる。
【００６６】
一方、データ線ＬＤ１，ＬＤ２，……には、データ線駆動回路２３からの信号が入力される。このデータ線駆動回路２３には、画像データに対応した制御信号が、コントローラ２４から入力される。データ線駆動回路２３は、各行の複数の画素が走査線駆動回路２２によって一括選択されるタイミングで、当該選択行の各画素の発光階調に対応した発光制御信号をデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……に並列に供給する。
【００６７】
これにより、選択行の各画素においては、選択トランジスタＴｓを介してゲート電極４（Ｇ）に発光制御信号が与えられるから、当該画素の発光トランジスタ素子１０は、発光制御信号に応じた階調で発光（または消灯）することになる。発光制御信号は、キャパシタＣにおいて保持されるから、走査線駆動回路２２による選択行が他の行に移った後にも、ゲート電極Ｇの電位が保持され、発光トランジスタ素子１０の発光状態が保持される。このようにして、二次元表示が可能になる。
【実施例】
【００６８】
本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００６９】
（合成例１）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−ブチル）スチルベン（化合物２）の合成
【００７０】
【化５】
【００７１】
３００ｍＬの四つ口フラスコにｐ−ブロモベンズアルデヒド３．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ｐ−ブチルフェニルボロン酸 ４．０９ｇ（０．０２３ｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３４．８８ｇ（０．０４６ｍｏｌ）、トルエン９０ｍＬ、エタノール１５ｍＬ、脱塩水１５ｍＬを入れ、窒素でバブリングして系内を窒素で置換した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．１６ｇを加えてからオイルバス中８０℃で５時間、窒素気流下で加熱撹拌を行った。放冷後、反応液に脱塩水５０ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮した。カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で混在する無機塩、パラジウム、等の目的物以外の成分を除去して黄褐色の化合物１を得た。収量４．１４ｇ、収率８７％、ＬＣ純度８０％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７２】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ１０．０５（ｓ，１Ｈ）、７．９４（ｄ，２Ｈ）、７．７４（ｄ，２Ｈ）、７．５６３（ｄ，２Ｈ）、７．３０（ｄ，２Ｈ．）、２．６７（ｄ，２Ｈ）、１．６５（ｍ，２Ｈ）、１．３９（ｍ，２Ｈ）、０．９５（ｍ，３Ｈ）
【００７３】
【化６】
【００７４】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、化合物１を１．８４ｇ（０．０７７ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネートを１．５９ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦを１５０ｍＬ入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌ）メタノール溶液２．４８ｇをＤＭＦ１２ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして、粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて１００ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物２を得た。収量１．７２ｇ、収率７９％（Ｍｗ：６２２．８８）であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７５】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ７．４７（ｄ，４Ｈ）、７．２２（ｄ，２Ｈ）、７．１１（ｄ，２Ｈ）、６．９８（ｓ，２Ｈ）、６．６６（ｄ，４Ｈ．）、２．９９（ｓ，１２Ｈ）、２．９６（ｍ，１Ｈ）、２．５８（ｍ，２Ｈ）、１．３２（ｄ，６Ｈ）、１．１（ｄ，１２Ｈ）
【００７６】
（合成例２）（４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−トリフルオロスチルベン））（化合物４）の合成
【００７７】
【化７】
【００７８】
３００ｍＬの四つ口フラスコにｐ−ブロモベンズアルデヒド３．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ｐ−トリフルオロメチルフェニルボロン酸 ４．３７ｇ（０．０２３ｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３４．８８ｇ（０．０４６ｍｏｌ）、トルエン９０ｍＬ、エタノール３５ｍＬ、脱塩水１５ｍＬを入れ、窒素でバブリングして系内を窒素で置換した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．０２ｇを加えてからオイルバス中８０℃で２．５時間、窒素気流下で加熱撹拌を行った。放冷後、反応液に脱塩水１００ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮した。カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で混在する無機塩、パラジウム、等の目的物以外の成分を除去して白色の化合物１を得た。収量４．４３ｇ、収率８９％、ＬＣ純度９７％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７９】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ１０．０９（ｓ，１Ｈ）、８．００（ｄ，２Ｈ）、７．７７（ｄ，２Ｈ）、７．７５（ｓ，４Ｈ）
【００８０】
【化８】
【００８１】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、化合物３を２．２０ｇ（０．０８８ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネートを１．８２ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦを１５４ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌ）メタノール溶液２．４８ｇをＤＭＦ１２ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして、粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて６０ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物４を得た。収量２．３５ｇ、収率９１％（Ｍｗ６２２．８８）であった。
【００８２】
（合成例３）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−オクチルスチルベン）（化合物５）の合成
【化９】
【００８３】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ｐ−オクチルベンズアルデヒド １．７３（０．０７３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３３ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．０５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて６０ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物５を得た。収量２．３５ｇ、収率９１％（Ｍｗ６２２．８８）であった。
【００８４】
（合成例４）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−ブチルスチルベン）（化合物６）の合成
【化１０】
【００８５】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ブチルベンズアルデヒド１．７３（０．０７３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３３ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．０５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物６を得た。収量１．２５ｇ、収率７６％（Ｍｗ４７０．６９）であった。
【００８６】
（合成例５）４，４’−ビフェニリレンビススチルベン）（化合物７）の合成
【化１１】
【００８７】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ベンズアルデヒド １．７３ｇ（０．０７７ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．１７ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物７を得た。収量１．１１ｇ、収率８８％（Ｍｗ３５８．４７）であった。
【００８８】
（合成例６）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−シアノスチルベン）（化合物８）の合成
【化１２】
【００８９】
２００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ｐ−シアノベンズアルデヒド１．０ｇ（０．０７６ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５８ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦ６０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．１５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物８を得た。収量１．３２ｇ、収率６９％（Ｍｗ４８０．４９）であった。
【００９０】
（合成例７）４，４’−ビフェニリレンビス（５−オクチルチオフェニルエチニレン）（化合物１０）の合成
【００９１】
【化１３】
【００９２】
３００ｍＬ四つ口フラスコに滴下漏斗、窒素ライン接続三方コック、低温温度計を取り付け、減圧下ヒートガンで加熱乾燥と窒素置換を繰り返し系内を窒素雰囲気とした。２−オクチルチオフェン、乾燥ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１００ｍＬを入れ、反応器を氷浴中で−５℃まで冷却した。ｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍｏｌ／ｌ）２１ｍＬを２０分かけて滴下漏斗より滴下し、滴下終了から４０分水浴で２５℃のまま保持しながら撹拌を継続したあと、反応気を再び氷浴中で０℃まで冷却した。乾燥ＤＭＦ３．３ｍＬをシリンジから滴下し、滴下終了から３０分冷却条件下で撹拌を行ない、その後冷却用バスを外して室温に昇温し、終夜静置した。１Ｎ−ＨＣｌ８０ｍＬをゆっくり加えた後トルエン１００ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮し、橙色オイルを得た。溶媒（トルエン）含み収量６．４４ｇ、収率１０３％（Ｍｗ２２４．３６）、ＨＰＬＣ純度８４％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００９３】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ９．８１（ｓ，１Ｈ）、７．６（ｄ，１Ｈ）、６．８９（ｄ，１Ｈ）、２．８７（ｍ，２Ｈ）、１．７１（ｍ，２Ｈ．）、１．２８（ｍ，１０Ｈ）、０．８８（ｍ，３Ｈ）
【００９４】
【化１４】
【００９５】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、２−ホルミル−５−オクチルチオフェン（化合物９）１．１８ｇ（０．０５３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．１ｇ（０．００２４ｍｏｌ）とＤＭＦ ９５ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）０．３ｇをＤＭＦ５ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン５０ｍＬで再結晶し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物１０を得た。収量０．８８ｇ、収率６２％（Ｍｗ５９４．９６）、ＨＰＬＣ純度９２％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００９６】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ７．５５（ｄ，２Ｈ）、７．５０（ｄ，２Ｈ）、７．２０（ｄ，２Ｈ）、６．８８（ｄ，２Ｈ）、６．８６（ｓ、１Ｈ）、６．６７（ｄ，２Ｈ．）、２．８０（ｍ，２Ｈ）、１．６９（ｍ，２Ｈ）、１．２８（ｍ，１０Ｈ）、０．８９（ｍ，２Ｈ）
【００９７】
（合成例８）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−オクチルオキシスチルベン）（化合物１１）の合成
【化１５】
【００９８】
滴下漏斗、窒素ライン接続三方コック、温度計、回転子を取り付けた１００ｍＬ三口フラスコに４，４’−ビフェニリレンジメチレンビスホスホン酸テトラエチル（和光純薬試薬）３．０１ｇ、４−オクチルオキシベンズアルデヒド（純度９０％）５．３８ｇを入れ窒素置換した後、ＤＭＦ（和光純薬試薬）５０ｍＬを加えて室温で攪拌を行った。滴下漏斗から２８％ナトリウムメトキシド／メタノール溶液（和光純薬試薬）５ｍＬを１分間で滴下し、室温で１０分攪拌した後オイルバス中５０℃で２０時間加熱攪拌を行った。反応で析出した固体を吸引ろ過で回収し、回収固体をアセトニトリル、クロロホルム、アセトニトリルで順次洗浄し、固体を加熱減圧下で乾燥させ淡黄色粉末状固体を得た。収量３．７３ｇ、収率９１．７％であった。
【００９９】
（キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率の測定・算出）
キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率は以下のようにして測定・算出した。
［キャリア移動度μ（ｃｍ２／Ｖｓ）］
トランジスタ素子のドレイン電圧（Ｖｄ）とドレイン電流の関係式は次式［１］で表され、直線的に増加する（直線領域）。
【０１００】
【数１】
【０１０１】
また、Ｖｄが大きくなると、チャネルのピンチ・オフによりＩｄは飽和して一定の値となり（飽和領域）、Ｉｄは次式［２］で表される。
【０１０２】
【数２】
【０１０３】
なお、上記式［１］［２］の各符号は、下記の通りである。
Ｌ ：チャネル長［ｃｍ］
Ｗ ：チャネル幅［ｃｍ］
Ｃｉ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量［Ｆ／ｃｍ２］
μｓａｔ：飽和領域における移動度［ｃｍ２／Ｖｓ］
Ｉｄ：ドレイン電流［Ａ］
Ｖｄ：ドレイン電圧［Ｖ］
Ｖｇ：ゲート電圧［Ｖ］
ＶＴ：ゲート閾値電圧［Ｖ］ （これは、飽和領域におけるドレイン電圧（Ｖｄ）が一定の下でドレイン電流の１／２乗（Ｖｄｓａｔ１／２）をゲート電圧（Ｖｇ）に対してプロットし、漸近線が横軸と交わる点を示す。）
【０１０４】
この飽和領域におけるＩｄ１／２とＶｇの関係から、トランジスタ素子中の移動度（μ）を求めることができる。
【０１０５】
本発明では、圧力を真空度〜５×１０−３Ｐａ、温度を室温とする条件の下、半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ，ＨＰ４１５５Ｃ）を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、上式（２）を用いて移動度を算出した。
【０１０６】
［ＥＬ発光効率］
ＥＬ発光効率ηｅｘｔは、トランジスタ素子を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、素子から発せられる発光をフォトンカウンター（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製：４１５５Ｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって測定し、そこで得られた光子数［ＣＰＳ］を下記式［３］を用いて光束［ｌｗ］に変換後、下記式［４］を用いてＥＬ発光効率ηｅｘｔを算出した。
【０１０７】
【数３】
【０１０８】
【数４】
【０１０９】
なお、上記式［３］［４］の各符号は、下記の通りである。
ＮＰＣ ：フォトンカウンター（ＰＣ）によって観測した光子数［ＣＰＳ］
ＸＰＣ ：光子数を光束［ｌｗ］に変換した値
ｒ ：円錐又は円の半径［ｃｍ］
ｈ ：フォトンカウンターとサンプルの距離［ｃｍ］
【０１１０】
（ＰＬ発光効率）
ＰＬの発光効率は、本発明のトランジスタ材料を窒素雰囲気下において石英基板上に１００ｎｍ蒸着し単層膜を形成したあと、積分球（ＩＳ−０６０、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ Ｃｏ．）を用いて、励起光として波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ（ＩＫ５６５１Ｒ−Ｇ、Ｋｉｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．）を照射し、サンプルからの発光Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＰＭＡ−１１、Ｈａｍａｍａｔｓｕ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏ．）を測定することにより算出した。
【０１１１】
（実施例１）
下記の条件下、図５、図６に示す発光トランジスタ素子を製造した。
・絶縁膜５…シリコン基板上に、３００ｎｍの酸化シリコン膜を蒸着形成させ絶縁膜とした。
・ソース電極２及びドレイン電極３…それぞれ２０本の櫛歯からなる櫛歯形状部を有する電極（Ａｕ、厚さ４０ｎｍ）を形成し、図６に示すように、それぞれの櫛歯形状部が交互に配されるように、絶縁膜５の上に配置した。このとき、絶縁膜５と両電極との間にクロムからなる層（１ｎｍ）を設けた。また、このときのチャネル部（それぞれの櫛歯形状部間）の幅を２５μｍ、長さを４ｍｍとした。
・発光層１…上記製造例１で製造された化合物２からなるトランジスタ材料を、絶縁膜、ソース電極２及びドレイン電極３の周囲に覆うように蒸着することにより、発光層１を形成した。
【０１１２】
得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、化合物１からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
【０１１３】
（実施例２〜４）
発光層に用いる化合物として、それぞれ、上記製造例で製造された化合物５、化合物６および化合物７を用いたこと以外は、実施例１と同様にして素子を作成した。得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、各化合物からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
本発明のトランジスタ材料はキャリア移動度が非常に高いことがわかった。
【０１１４】
（実施例５〜７）
下記操作Ａ（ＨＭＤＳ処理）を行った以外は、実施例１〜４と同様にして、それぞれ素子を得た。結果を表１に示す。表面処理剤で処理することにより、キャリア移動度が向上することがわかった。
・操作Ａ（ＨＭＤＳ処理）：ソース電極２及びドレイン電極３を形成した後の基板を、ＵＶオゾン処理し、表面処理剤であるＨＭＤＳを塗布して２分間置いた。その後、エアーでＨＭＤＳの残渣を取り除き、真空下で発光層に用いる化合物を蒸着した。
【０１１５】
（比較例１）
発光層に用いる化合物として、下記式（２）に示す比較化合物１を用いたこと以外は、実施例１〜３と同様にして素子を作成した。得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、比較化合物１からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
【０１１６】
【化１６】
【０１１７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｃ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｄ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｅ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｆ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図２（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図２（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ｃ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図４】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【０１１９】
【図５】この発明にかかる発光トランジスタ素子の例を示す断面図
【図６】ソース電極及びドレイン電極の構成を示す平面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）発光トランジスタ素子の発光のメカニズムを示す模式図
【図８】この発明にかかる発光トランジスタ素子を用いた表示装置の例を示す電機回路図
【０１２０】
１ 発光層
２ ソース電極
２ａ 櫛歯形状部
３ ドレイン電極
３ａ 櫛歯形状部
４ ゲート電極
５ 絶縁膜
１０ 発光トランジスタ素子
１１ 正孔チャネル
１２ ピンチオフ点
２０ 基板
２１ 表示装置
２２ 走査線駆動装置
２３ データ線駆動装置
２４ コントローラ
【０１２１】
Ｓ ソース電極
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｃ キャバシタ
Ｔｓ 選択トランジスタ
Ｐ１１，Ｐ１２ 画素
ＬＳ１，ＬＳ２ 走査線
ＬＤ１，ＬＤ２ データ線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光トランジスタ素子に使用可能な材料及びこれを用いた発光トランジスタ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光トランジスタ素子は、有機トランジスタに発光機能を持たせた複合デバイスである。発光トランジスタ素子を使用した素子は、トランジスタ部と発光部を別にもつ従来のデバイスに比べて、部品が少なくコンパクト化することが出来る。また、発光効率の向上も期待出来ることから、現在非常に注目を集めている。
【０００３】
発光トランジスタに使用できる材料としては、例えば、非特許文献１にはテトラセン、非特許文献２にはオリゴチオフェン、或いはポリフェニレンビニレンを用いたものが報告されている。
【０００４】
【非特許文献１】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，２００５，８６，１４１１０６．
【非特許文献２】Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０００，２９０，９６３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの材料は、発光特性や電荷の移動度が低く、さらなる改良が求められている。
【０００６】
そこで、本発明では、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好である発光トランジスタ材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らが鋭意検討した結果、特定の骨格を有する化合物をトランジスタ材料として用いることにより、非常に高い発光と電荷の移動度を有する発光トランジスタ素子を得られることがわかり本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記式（１）で表されることを特徴とするトランジスタ材料、及び該トランジスタ材料を含有する発光トランジスタ素子に存する。
【化２】
（式（１）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基である。
さらに、ｎは、２〜６の整数を示す。）
【発明の効果】
【０００９】
本発明のトランジスタ材料は、高いキャリア移動度を有するため、トランジスタ材料として非常に有効である。また、本発明のトランジスタ材料を使用すると、結晶性が高まり、得られる発光トランジスタ素子の発光と移動度の両方の特性を高めることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下において、この発明について詳細に説明する。
本発明は、下記式（1）で表される化合物からなるトランジスタ材料にかかる発明である。この化合物は、高いキャリア移動度を有しており、有機電界効果トランジスタなどの有機物半導体を用いるデバイスに使用して、トランジスタ材料として使用することができる。本発明に使用される化合物は、発光特性を有することから発光トランジスタ素子用の発光トランジスタ材料としても使用することができる。
【００１１】
【化３】
式（１）中、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２は、後述する基である。さらに、ｎは、２〜６の整数を示し、好ましくは２又は３である。
【００１２】
上記式（１）で表される化合物について説明する。
（Ａｒ１及びＡｒ２）
Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。そして、上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
【００１３】
上記の芳香族炭化水素基としては、芳香族炭化水素がよく、例として、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、ナフチル基（好ましくは２−ナフチル基）、アントリル基（好ましくは２−アントリル基）、フェナントリル基、フルオレニル基、フェニルエテノフェニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、炭素数１４以下の芳香族炭化水素基が特に好ましい。これは、あまり炭素数が多すぎると、分子に配向性を持たせるためには、好ましくないからである。これらは置換基を有していてもよい。
【００１４】
上記の芳香族複素環基としては、ピリジル基、ピラジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、ピリジノフェニル基、フリル基、チエニル基、ビチエニル基、テルチエニル基、ピロリジル基、イミダゾール基、ベンゾイミダゾール基、オキサゾール基、インドール基、ベンゾオキサゾール基、チアゾール基、ベンゾチアゾール基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾフリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピロリル基、ピリダジル基、ピラジニル基、ピリミジル基、チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、キノリル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。これらの中でも、炭素数１２以下の芳香族複素環基が特に好ましい。これは、あまり炭素数が多すぎると、分子に配向性を持たせるためには、好ましくないからである。これらは置換基を有していてもよい。
【００１５】
上記のアルキル基としては、炭素数が１〜２０の直鎖または分岐のアルキル基があげられ、具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、２−プロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１６】
上記シクロアルキル基としては、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１７】
上記アルコキシ基としては、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ヘプトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００１８】
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基に置換基として有する芳香族炭化水素基や芳香族複素環基としては、上記と同様の基を用いることができる。
【００１９】
上記アリールオキシ基としては、フェノキシ基、ビフェニルオキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記アミノ基としては、ヘキシルメチルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２１】
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられる。
【００２２】
上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基の具体例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、及びハロゲン原子から選ばれるいずれかの基があげられる。これらのそれぞれの基の具体例は、上記したＡｒ１及びＡｒ２における基の例と同様である。
【００２３】
上記のＡｒ１及びＡｒ２は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが分子の配列を制御しやすく、移動度の向上が期待出来るため好ましい。
【００２４】
また、特にキャリア移動度及び発光の点から、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ置換基を有してもよい芳香族炭化水素であることが好ましく、中でもベンゼン環であることが好ましい。
【００２５】
（Ｒ１及びＲ２）
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
【００２６】
上記アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基は、上記したＡｒ１やＡｒ２で用いられるアルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基と同様の基を用いることができる。
【００２７】
上記カルボキシ基としては、オクチルカルボキシ基、ヘキシルカルボキシ基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２８】
上記アシル基としては、アセチル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００２９】
上記スルファニル基としては、オクチルスルファニル基、ヘキシルスルファニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３０】
上記アルケニル基としては、ビニル基、フェニル置換ビニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、アリル基、１−ブテニル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３１】
上記アルキニル基としては、エチニル基、フェニル置換エチニル基、トリメチルシリル置換エチニル基、プロパルギル基等があげられ、これらは置換基を有していてもよい。
【００３２】
上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基の具体例としては、炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、及びハロゲン原子から選ばれるいずれかの基があげられる。これらのそれぞれの基の具体例は、上記したＡｒ１及びＡｒ２における基の例と同様である。
【００３３】
上記のＲ１及びＲ２は、同一であっても異なっていてもよいが、同一であることが分子の配列を制御しやすく、移動度の向上が期待出来るため好ましい。
【００３４】
（ｎ個のベンゼン環）
上記式（１）のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基等があげられる。
【００３５】
（式（１）で示される化合物の具体例）
この式（１）で示される化合物の具体例としては、図１〜図４に示される、具体例＜１（ａ）＞〜＜４＞があげられる。図１（ａ）〜（ｆ）には、ｎが２又は３であって、Ａｒ１＝Ａｒ２、かつ、Ｒ１＝Ｒ２の場合の具体例を示した。また、図２（ａ）〜（ｂ）には、ｎが２又は３であって、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２の全てが異なる場合、Ａｒ１とＡｒ２とが異なり、Ｒ１及びＲ２は同一である場合、Ａｒ１及びＡｒ２は同一で、Ｒ１とＲ２とは異なる場合のいずれかの場合の具体例を示した。なお、図１〜図４における「Ｍｅ−」はメチル基であることを示す。
【００３６】
さらに、図３（ａ）〜（ｃ）及び図４は、式（１）のｎが２の場合であって、２つのフェニル基同士が、置換基を介して５員環又は６員環を新たに形成するように連結された化合物の場合の例を示す。式（１）のｎが２の場合であって、２つのフェニル基同士が、置換基を介して５員環又は６員環を新たに形成するように連結された化合物としては、下記に示すような式（１−１）〜（１−７）に示すような化合物があげられる（式（１−６）中の「Ｍｅ」はメチル基を表す。）。そして、図３（ａ）〜（ｃ）には、Ａｒ１＝Ａｒ２、かつ、Ｒ１＝Ｒ２の場合の具体例を示した。また、図４には、Ａｒ１、Ａｒ２、Ｒ１及びＲ２の全てが異なる場合、Ａｒ１とＡｒ２とが異なり、Ｒ１及びＲ２は同一である場合、Ａｒ１及びＡｒ２は同一で、Ｒ１とＲ２とは異なる場合のいずれかの場合の具体例を示した。
【００３７】
【化４】
【００３８】
（式（１）で示される化合物の分子量、用途）
上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物の分子量は、それぞれ、好ましくは３５０以上、さらに好ましくは４００以上、より好ましくは５００以上であり、また好ましくは５０００以下、さらに好ましくは３０００以下、より好ましくは２０００以下、特に好ましくは１５００以下である。分子量をこの範囲とすることにより、化合物が安定性を有するという特徴を発揮することができる。
【００３９】
上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物は、トランジスタ材料として用いることができる。この上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）で表される化合物を用いたトランジスタ材料は、高いキャリア移動度だけでなく、高い発光特性を有することから、特に発光トランジスタ材料として使用することができる。
【００４０】
（発光トランジスタ素子）
次に、上記式（１）（式（１−１）〜（１−７）を含む）化合物を用いた発光トランジスタ素子について説明する。
上記発光トランジスタ素子としては、図５に示すような電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の基本構造を有する素子をあげることができる。
【００４１】
この発光トランジスタ素子１０は、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる、上記ピレン系化合物を主構成成分とする発光層１、この発光層１に正孔を注入する正孔注入電極、いわゆるソース電極２、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、いわゆるドレイン電極３，及び上記ソース電極２及びドレイン電極３に対向し、上記発光層１内のキャリアの分布を制御する、Ｎ＋シリコン基板で構成されたゲート電極４から構成される。なお、ゲート電極４は、シリコン基板の表層部に形成される不純物拡散層からなる導電層で構成してもよい。
【００４２】
具体的には、図５に示すように、ゲート電極４の上に酸化シリコン等からなる絶縁膜５が設けられ、その上にソース電極２及びドレイン電極３が間隔を開けて設けられる。そして、このソース電極２及びドレイン電極３を覆い、かつ、両電極の間に入り込むように発光層１が設けられる。
【００４３】
このとき、キャリア移動度を向上させるために、絶縁膜５形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後、シリコン基板の処理を行うことが好ましい。シリコン基板の処理方法としては、表面処理と基板温度の制御の２種類があげられる。
【００４４】
上記の表面処理は、絶縁膜５の形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後、ＵＶオゾン処理し、表面処理剤を塗布する方法である。この表面処理剤としては、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）やＯＴＳ（オクチルトリクロロシラン）などの、通常公知の表面処理剤を使用することができる。表面処理剤を塗布後、表面処理剤の残渣を取り除き、真空下で発光層に用いる化合物を蒸着する。
【００４５】
上記シリコン基板の温度制御は、絶縁膜５形成後、又はソース電極２及びドレイン電極３の形成後の基板に、真空状態で熱を加えながら温度を一定にして、発光層に用いる化合物を真空蒸着する方法である。基板の温度範囲の下限は４０℃が好ましい。また、基板の温度範囲の上限は、１００℃が好ましく、８０℃がより好ましい。なお、上記表面処理と基板の温度の制御は、両方を行ってもよい。
【００４６】
上記の素子が発光トランジスタの機能を発揮するためには、上記発光層１を構成する有機蛍光体、特に主構成成分であるピレン系化合物のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差、キャリア移動度、又は発光効率が所定の範囲を満たすことが好ましい。なお、上記のそれぞれの特徴を有する上記ピレン系化合物を用いた場合、上記ドーパント等の副構成成分を加えることにより、それぞれの機能をより高くすることが可能となる。
【００４７】
まず、上記のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、小さいほど電子の移動がより容易となって発光及び半導体性（すなわち、一方向への電子又は正孔の導通性）が生じやすくなり、好ましい。具体的には、５ｅＶ以下がよく、３ｅＶ以下がより好ましく、２．７ｅＶ以下がさらに好ましい。なお、この差は、小さいほど好ましいので、この差の下限は、０ｅＶである。
【００４８】
また、上記のキャリア移動度は、大きいほど半導体性が高まり好ましい。具体的には、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がよく、４．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がより好ましく、１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がさらに好ましい。なお、キャリア移動度の上限は、特に限定されず、１ｃｍ２／Ｖ・ｓ程度であれば十分である。
【００４９】
上記発光効率は、光子や電子を入れることによって生じる光の割合をいい、注入された光エネルギーに対する、放出された光エネルギーの割合をＰＬ発光効率（又はＰＬ量子効率）といい、注入された電子の個数に対する、放出された光子の個数の割合をＥＬ発光効率（又はＥＬ量子効率）という。
【００５０】
注入され、励起された電子は、正孔と再結合することにより光を発するが、この再結合は必ずしも１００％の確率で生じない。このため、上記発光層１を構成する有機化合物を比較する際、ＥＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合、及び電子と正孔との再結合の割合の相乗効果を比較することができる。ところで、ＰＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合を比較することができるので、ＰＬ発光効率及びＥＬ発光効率の両方を組み合わせて対比することにより、電子と正孔との再結合の割合を比較することも可能となる。
【００５１】
上記ＰＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、２０％以上がよく、３０％以上がより好ましい。なお、ＰＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００５２】
また、上記ＥＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、１×１０−３％以上がよく、５×１０−３％以上が好ましい。なお、ＥＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００５３】
上記発光トランジスタ素子１０の特徴として、上記以外に、発光する光の波長があげられる。この波長は、可視光の範囲内であるが、使用する有機蛍光体、特に上記ピレン系化合物の種類によって異なる波長を有する。そして、異なる波長を有する有機蛍光体を組み合わせることにより、種々の色を発現させることができる。このため、発光する光の波長は、波長そのものが特徴を発揮することとなる。
【００５４】
また、上記発光トランジスタ素子１０は、発光を特徴とするので、ある程度の発光輝度を有するのがよい。この発光輝度は、人間が物を見るときに感じる物の明るさに対応する発光量をいう。この発光輝度は、フォトカウンターによる測定法において、大きいほど好ましく、１×１０４ＣＰＳ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃ）以上がよく、１×１０５ＣＰＳ以上が好ましく、１×１０６ＣＰＳ以上がより好ましい。
【００５５】
上記発光層１は、構成する有機蛍光体等を蒸着（複数種あるときは、共蒸着）することにより形成される。この発光層の膜厚は、少なくとも７０ｎｍ程度あればよい。
【００５６】
上記ソース電極２及びドレイン電極３は、正孔及び電子を上記発光層１に注入するための電極で、金（Ａｕ）、マグネシウム−金合金（ＭｇＡｕ）等で形成される。両者間は、０．４〜５０μｍ等の微小間隔を開けて対向するように形成される。具体的には、例えば、図６に示すように、ソース電極２及びドレイン電極３が、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部２ａ，３ａを有するように形成され、ソース電極２の櫛歯形状部２ａを構成する櫛歯と、ドレイン電極３の櫛歯形状部３ａを構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置することにより、発光トランジスタ素子１０としての機能をより効率的に発揮させることができる。
【００５７】
このときのソース電極２及びドレイン電極３の間隔、すなわち、櫛歯形状部２ａ及び櫛
歯形状部３ａの間隔は、５０μｍ以下がよく、３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。５０μｍを超えると、十分な半導体性を発揮し得なくなる。
【００５８】
上記発光トランジスタ素子１０は、上記ソース電極２及びドレイン電極３に電圧を印加することにより、その内部で正孔及び電子の両方を移動させ、発光層１内で、両者を再結合させることにより、発光を生じさせることができる。このとき、発光層１を通って両電極間を移動する正孔及び電子の量は、ゲート電極４に印加される電圧に依存する。このため、ゲート電極４にかける電圧及びその変化を制御することにより、上記ソース電極２及びドレイン電極３の間の導通状態を制御することが可能となる。なお、この発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動を行うので、ソース電極２に対しドレイン電極３に負の電圧が加えられ、また、ソース電極２に対してゲート電極４に負の電圧が加えられる。
【００５９】
具体的には、ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、発光層１内の正孔がゲート電極４側に引き寄せられ、絶縁膜５の表面付近における正孔の密度が高い状態となる。ソース電極２及びドレイン電極３の間の電圧を適切にすると、ゲート電極４に与える制御電圧の大小によって、ソース電極２から発光層１に正孔が注入され、ドレイン電極３から発光層１に電子が注入される状態となる。すなわち、ソース電極２が正孔注入電極として機能し、ドレイン電極３は電子注入電極として機能する。これにより、発光層１内において、正孔及び電子の再結合が生じ、これに伴う発光が生じることとなる。この発光状態は、ゲート電極４に与えられる制御電圧を変化させることにより、オン／オフさせたり、発光強度を変えたりすることができる。
【００６０】
上記の正孔及び電子の再結合が生じる理論は、次のように説明することができる。ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、図７（ａ）に示すように、発光層１において、絶縁膜５の界面近くに正孔のチャネル１１が形成され、そのピンチオフ点１２がドレイン電極３近傍に至る。そして、ピンチオフ点１２とドレイン電極３とｎ間に高電界が形成され、図７（ｂ）に示すように、エネルギーバンドが大きく曲げられる。これにより、ドレイン電極３内の電子が、ドレイン電極３と発光層１との間の電位障壁を突き抜けるＦＮ（ファウラーノルドハイム）トンネル効果が生じ、発光層１内に注入され、正孔と再結合される。
【００６１】
また、正孔及び電子の再結合は、上記のＦＮトンネル効果によるという理論以外に、次の理論による説明も可能である。すなわち、図７（ｃ）に示すように、発光層１内の有機蛍光体のＨＯＭＯエネルギーレベルにある電子が高電界によってＬＵＭＯエネルギーレベルに励起され、この励起された電子が発光層１内の正孔と再結合する。それと共に、ＬＵＭＯエネルギーレベルへの励起によって空席となったＨＯＭＯエネルギーレベルにドレイン電極３から電子が注入されて補われる。
【００６２】
上記発光トランジスタ素子１０は、基板２０上に、複数個、二次元配列されることにより、表示装置２１を構成することができる。この表示装置２１の電気回路図を図８に示す。すなわち、この表示装置２１は、前述のような発光トランジスタ素子１０を、マトリクス配列された画素Ｐ１１，Ｐ１２，……，Ｐ２１，Ｐ２２，……内にそれぞれ配置し、これらの画素の発光トランジスタ素子１０を選択的に発光させ、また、各画素の発光トランジスタ素子１０の発光強度（輝度）を制御することによって、二次元表示を可能としたものである。基板２０は、例えば、ゲート電極４を一体化したシリコン基板であってもよい。すなわち、ゲート電極４は、シリコン基板の表面にパターン形成した不純物拡散層からなる導電層により構成しておけばよい。また、基板２０として、ガラス基板を用いてもよい。
【００６３】
各発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動するので、そのドレイン電極３（Ｄ）にはバ
イアス電圧Ｖｄ（＜０）が与えられ、そのソース電極２（Ｓ）は接地電位（＝０）とされる。ゲート電極４（Ｇ）には、各画素を選択するための選択トランジスタＴｓと、データ保持用のキャパシタＣとが並列に接続される。
【００６４】
行方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓのゲートは、行ごとに共通の走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……にそれぞれ接続されている。また、列方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ２１，……；Ｐ１２，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓにおいて発光トランジスタ素子１０と反対側には、列ごとに共通のデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……がそれぞれ接続される。
【００６５】
走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……には、コントローラ２４によって制御される走査線駆動回路２２から、各行の画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……を循環的に順次選択（行内の複数画素の一括選択）するための走査駆動信号が与えられる。すなわち、走査線駆動回路２２は、各行を順次選択行として、選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して導通させ、これにより、非選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して遮断させるための走査駆動信号を発生させることができる。
【００６６】
一方、データ線ＬＤ１，ＬＤ２，……には、データ線駆動回路２３からの信号が入力される。このデータ線駆動回路２３には、画像データに対応した制御信号が、コントローラ２４から入力される。データ線駆動回路２３は、各行の複数の画素が走査線駆動回路２２によって一括選択されるタイミングで、当該選択行の各画素の発光階調に対応した発光制御信号をデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……に並列に供給する。
【００６７】
これにより、選択行の各画素においては、選択トランジスタＴｓを介してゲート電極４（Ｇ）に発光制御信号が与えられるから、当該画素の発光トランジスタ素子１０は、発光制御信号に応じた階調で発光（または消灯）することになる。発光制御信号は、キャパシタＣにおいて保持されるから、走査線駆動回路２２による選択行が他の行に移った後にも、ゲート電極Ｇの電位が保持され、発光トランジスタ素子１０の発光状態が保持される。このようにして、二次元表示が可能になる。
【実施例】
【００６８】
本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００６９】
（合成例１）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−ブチル）スチルベン（化合物２）の合成
【００７０】
【化５】
【００７１】
３００ｍＬの四つ口フラスコにｐ−ブロモベンズアルデヒド３．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ｐ−ブチルフェニルボロン酸 ４．０９ｇ（０．０２３ｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３４．８８ｇ（０．０４６ｍｏｌ）、トルエン９０ｍＬ、エタノール１５ｍＬ、脱塩水１５ｍＬを入れ、窒素でバブリングして系内を窒素で置換した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．１６ｇを加えてからオイルバス中８０℃で５時間、窒素気流下で加熱撹拌を行った。放冷後、反応液に脱塩水５０ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮した。カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で混在する無機塩、パラジウム、等の目的物以外の成分を除去して黄褐色の化合物１を得た。収量４．１４ｇ、収率８７％、ＬＣ純度８０％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７２】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ１０．０５（ｓ，１Ｈ）、７．９４（ｄ，２Ｈ）、７．７４（ｄ，２Ｈ）、７．５６３（ｄ，２Ｈ）、７．３０（ｄ，２Ｈ．）、２．６７（ｄ，２Ｈ）、１．６５（ｍ，２Ｈ）、１．３９（ｍ，２Ｈ）、０．９５（ｍ，３Ｈ）
【００７３】
【化６】
【００７４】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、化合物１を１．８４ｇ（０．０７７ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネートを１．５９ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦを１５０ｍＬ入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌ）メタノール溶液２．４８ｇをＤＭＦ１２ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして、粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて１００ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物２を得た。収量１．７２ｇ、収率７９％（Ｍｗ：６２２．８８）であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７５】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ７．４７（ｄ，４Ｈ）、７．２２（ｄ，２Ｈ）、７．１１（ｄ，２Ｈ）、６．９８（ｓ，２Ｈ）、６．６６（ｄ，４Ｈ．）、２．９９（ｓ，１２Ｈ）、２．９６（ｍ，１Ｈ）、２．５８（ｍ，２Ｈ）、１．３２（ｄ，６Ｈ）、１．１（ｄ，１２Ｈ）
【００７６】
（合成例２）（４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−トリフルオロスチルベン））（化合物４）の合成
【００７７】
【化７】
【００７８】
３００ｍＬの四つ口フラスコにｐ−ブロモベンズアルデヒド３．７ｇ（０．０２ｍｏｌ）、ｐ−トリフルオロメチルフェニルボロン酸 ４．３７ｇ（０．０２３ｍｏｌ）、Ｎａ２ＣＯ３４．８８ｇ（０．０４６ｍｏｌ）、トルエン９０ｍＬ、エタノール３５ｍＬ、脱塩水１５ｍＬを入れ、窒素でバブリングして系内を窒素で置換した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム１．０２ｇを加えてからオイルバス中８０℃で２．５時間、窒素気流下で加熱撹拌を行った。放冷後、反応液に脱塩水１００ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮した。カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、ヘキサン：酢酸エチル＝１０：１）で混在する無機塩、パラジウム、等の目的物以外の成分を除去して白色の化合物１を得た。収量４．４３ｇ、収率８９％、ＬＣ純度９７％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００７９】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ１０．０９（ｓ，１Ｈ）、８．００（ｄ，２Ｈ）、７．７７（ｄ，２Ｈ）、７．７５（ｓ，４Ｈ）
【００８０】
【化８】
【００８１】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、化合物３を２．２０ｇ（０．０８８ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネートを１．８２ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦを１５４ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌ）メタノール溶液２．４８ｇをＤＭＦ１２ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして、粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて６０ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物４を得た。収量２．３５ｇ、収率９１％（Ｍｗ６２２．８８）であった。
【００８２】
（合成例３）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−オクチルスチルベン）（化合物５）の合成
【化９】
【００８３】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ｐ−オクチルベンズアルデヒド １．７３（０．０７３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３３ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．０５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして粗結晶を得た。これを２００ｍＬナスフラスコに入れて６０ｍＬメタノールで１時間懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物５を得た。収量２．３５ｇ、収率９１％（Ｍｗ６２２．８８）であった。
【００８４】
（合成例４）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−ブチルスチルベン）（化合物６）の合成
【化１０】
【００８５】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ブチルベンズアルデヒド１．７３（０．０７３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３３ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．０５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物６を得た。収量１．２５ｇ、収率７６％（Ｍｗ４７０．６９）であった。
【００８６】
（合成例５）４，４’−ビフェニリレンビススチルベン）（化合物７）の合成
【化１１】
【００８７】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ベンズアルデヒド １．７３ｇ（０．０７７ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦ１２０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．１７ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物７を得た。収量１．１１ｇ、収率８８％（Ｍｗ３５８．４７）であった。
【００８８】
（合成例６）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−シアノスチルベン）（化合物８）の合成
【化１２】
【００８９】
２００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、ｐ−シアノベンズアルデヒド１．０ｇ（０．０７６ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．５８ｇ（０．００３５ｍｏｌ）とＤＭＦ６０ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）２．１５ｇをＤＭＦ１０ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン１００ｍＬで加熱懸洗し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物８を得た。収量１．３２ｇ、収率６９％（Ｍｗ４８０．４９）であった。
【００９０】
（合成例７）４，４’−ビフェニリレンビス（５−オクチルチオフェニルエチニレン）（化合物１０）の合成
【００９１】
【化１３】
【００９２】
３００ｍＬ四つ口フラスコに滴下漏斗、窒素ライン接続三方コック、低温温度計を取り付け、減圧下ヒートガンで加熱乾燥と窒素置換を繰り返し系内を窒素雰囲気とした。２−オクチルチオフェン、乾燥ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）１００ｍＬを入れ、反応器を氷浴中で−５℃まで冷却した。ｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍｏｌ／ｌ）２１ｍＬを２０分かけて滴下漏斗より滴下し、滴下終了から４０分水浴で２５℃のまま保持しながら撹拌を継続したあと、反応気を再び氷浴中で０℃まで冷却した。乾燥ＤＭＦ３．３ｍＬをシリンジから滴下し、滴下終了から３０分冷却条件下で撹拌を行ない、その後冷却用バスを外して室温に昇温し、終夜静置した。１Ｎ−ＨＣｌ８０ｍＬをゆっくり加えた後トルエン１００ｍＬを加えて分液し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後濃縮し、橙色オイルを得た。溶媒（トルエン）含み収量６．４４ｇ、収率１０３％（Ｍｗ２２４．３６）、ＨＰＬＣ純度８４％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００９３】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ９．８１（ｓ，１Ｈ）、７．６（ｄ，１Ｈ）、６．８９（ｄ，１Ｈ）、２．８７（ｍ，２Ｈ）、１．７１（ｍ，２Ｈ．）、１．２８（ｍ，１０Ｈ）、０．８８（ｍ，３Ｈ）
【００９４】
【化１４】
【００９５】
３００ｍＬ四つ口フラスコに、窒素ライン接続した三方コックをつけ、２−ホルミル−５−オクチルチオフェン（化合物９）１．１８ｇ（０．０５３ｍｏｌ）とテトラエチル（４，４’−ビフェニリレンジメチレン）ビフェニルホスホネート１．１ｇ（０．００２４ｍｏｌ）とＤＭＦ ９５ｍＬを入れて撹拌した。ここに、ＮａＯＣＨ３（５ｍｏｌ／ｌメタノール溶液）０．３ｇをＤＭＦ５ｍＬに溶かした溶液を滴下し、室温で一晩反応させた。これを吸引ろ過し、得られた結晶をトルエン５０ｍＬで再結晶し、吸引ろ過をして黄色結晶の化合物１０を得た。収量０．８８ｇ、収率６２％（Ｍｗ５９４．９６）、ＨＰＬＣ純度９２％であった。また、１Ｈ−ＮＭＲのデータは下記の通りである。
【００９６】
・１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）…δ７．５５（ｄ，２Ｈ）、７．５０（ｄ，２Ｈ）、７．２０（ｄ，２Ｈ）、６．８８（ｄ，２Ｈ）、６．８６（ｓ、１Ｈ）、６．６７（ｄ，２Ｈ．）、２．８０（ｍ，２Ｈ）、１．６９（ｍ，２Ｈ）、１．２８（ｍ，１０Ｈ）、０．８９（ｍ，２Ｈ）
【００９７】
（合成例８）４，４’−ビフェニリレンビス（ｐ−オクチルオキシスチルベン）（化合物１１）の合成
【化１５】
【００９８】
滴下漏斗、窒素ライン接続三方コック、温度計、回転子を取り付けた１００ｍＬ三口フラスコに４，４’−ビフェニリレンジメチレンビスホスホン酸テトラエチル（和光純薬試薬）３．０１ｇ、４−オクチルオキシベンズアルデヒド（純度９０％）５．３８ｇを入れ窒素置換した後、ＤＭＦ（和光純薬試薬）５０ｍＬを加えて室温で攪拌を行った。滴下漏斗から２８％ナトリウムメトキシド／メタノール溶液（和光純薬試薬）５ｍＬを１分間で滴下し、室温で１０分攪拌した後オイルバス中５０℃で２０時間加熱攪拌を行った。反応で析出した固体を吸引ろ過で回収し、回収固体をアセトニトリル、クロロホルム、アセトニトリルで順次洗浄し、固体を加熱減圧下で乾燥させ淡黄色粉末状固体を得た。収量３．７３ｇ、収率９１．７％であった。
【００９９】
（キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率の測定・算出）
キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率は以下のようにして測定・算出した。
［キャリア移動度μ（ｃｍ２／Ｖｓ）］
トランジスタ素子のドレイン電圧（Ｖｄ）とドレイン電流の関係式は次式［１］で表され、直線的に増加する（直線領域）。
【０１００】
【数１】
【０１０１】
また、Ｖｄが大きくなると、チャネルのピンチ・オフによりＩｄは飽和して一定の値となり（飽和領域）、Ｉｄは次式［２］で表される。
【０１０２】
【数２】
【０１０３】
なお、上記式［１］［２］の各符号は、下記の通りである。
Ｌ ：チャネル長［ｃｍ］
Ｗ ：チャネル幅［ｃｍ］
Ｃｉ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量［Ｆ／ｃｍ２］
μｓａｔ：飽和領域における移動度［ｃｍ２／Ｖｓ］
Ｉｄ：ドレイン電流［Ａ］
Ｖｄ：ドレイン電圧［Ｖ］
Ｖｇ：ゲート電圧［Ｖ］
ＶＴ：ゲート閾値電圧［Ｖ］ （これは、飽和領域におけるドレイン電圧（Ｖｄ）が一定の下でドレイン電流の１／２乗（Ｖｄｓａｔ１／２）をゲート電圧（Ｖｇ）に対してプロットし、漸近線が横軸と交わる点を示す。）
【０１０４】
この飽和領域におけるＩｄ１／２とＶｇの関係から、トランジスタ素子中の移動度（μ）を求めることができる。
【０１０５】
本発明では、圧力を真空度〜５×１０−３Ｐａ、温度を室温とする条件の下、半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ，ＨＰ４１５５Ｃ）を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、上式（２）を用いて移動度を算出した。
【０１０６】
［ＥＬ発光効率］
ＥＬ発光効率ηｅｘｔは、トランジスタ素子を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、素子から発せられる発光をフォトンカウンター（Ｎｅｗｐｏｒｔ社製：４１５５Ｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって測定し、そこで得られた光子数［ＣＰＳ］を下記式［３］を用いて光束［ｌｗ］に変換後、下記式［４］を用いてＥＬ発光効率ηｅｘｔを算出した。
【０１０７】
【数３】
【０１０８】
【数４】
【０１０９】
なお、上記式［３］［４］の各符号は、下記の通りである。
ＮＰＣ ：フォトンカウンター（ＰＣ）によって観測した光子数［ＣＰＳ］
ＸＰＣ ：光子数を光束［ｌｗ］に変換した値
ｒ ：円錐又は円の半径［ｃｍ］
ｈ ：フォトンカウンターとサンプルの距離［ｃｍ］
【０１１０】
（ＰＬ発光効率）
ＰＬの発光効率は、本発明のトランジスタ材料を窒素雰囲気下において石英基板上に１００ｎｍ蒸着し単層膜を形成したあと、積分球（ＩＳ−０６０、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ Ｃｏ．）を用いて、励起光として波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ（ＩＫ５６５１Ｒ−Ｇ、Ｋｉｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．）を照射し、サンプルからの発光Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＰＭＡ−１１、Ｈａｍａｍａｔｓｕ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏ．）を測定することにより算出した。
【０１１１】
（実施例１）
下記の条件下、図５、図６に示す発光トランジスタ素子を製造した。
・絶縁膜５…シリコン基板上に、３００ｎｍの酸化シリコン膜を蒸着形成させ絶縁膜とした。
・ソース電極２及びドレイン電極３…それぞれ２０本の櫛歯からなる櫛歯形状部を有する電極（Ａｕ、厚さ４０ｎｍ）を形成し、図６に示すように、それぞれの櫛歯形状部が交互に配されるように、絶縁膜５の上に配置した。このとき、絶縁膜５と両電極との間にクロムからなる層（１ｎｍ）を設けた。また、このときのチャネル部（それぞれの櫛歯形状部間）の幅を２５μｍ、長さを４ｍｍとした。
・発光層１…上記製造例１で製造された化合物２からなるトランジスタ材料を、絶縁膜、ソース電極２及びドレイン電極３の周囲に覆うように蒸着することにより、発光層１を形成した。
【０１１２】
得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、化合物１からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
【０１１３】
（実施例２〜４）
発光層に用いる化合物として、それぞれ、上記製造例で製造された化合物５、化合物６および化合物７を用いたこと以外は、実施例１と同様にして素子を作成した。得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、各化合物からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
本発明のトランジスタ材料はキャリア移動度が非常に高いことがわかった。
【０１１４】
（実施例５〜７）
下記操作Ａ（ＨＭＤＳ処理）を行った以外は、実施例１〜４と同様にして、それぞれ素子を得た。結果を表１に示す。表面処理剤で処理することにより、キャリア移動度が向上することがわかった。
・操作Ａ（ＨＭＤＳ処理）：ソース電極２及びドレイン電極３を形成した後の基板を、ＵＶオゾン処理し、表面処理剤であるＨＭＤＳを塗布して２分間置いた。その後、エアーでＨＭＤＳの残渣を取り除き、真空下で発光層に用いる化合物を蒸着した。
【０１１５】
（比較例１）
発光層に用いる化合物として、下記式（２）に示す比較化合物１を用いたこと以外は、実施例１〜３と同様にして素子を作成した。得られた素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、ＥＬ発光効率、キャリア移動度を上記測定方法により測定した。また、比較化合物１からなるトランジスタ材料を用いて、上記測定方法により、ＰＬ発光効率を測定した。結果を表１に示す。
【０１１６】
【化１６】
【０１１７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｃ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｄ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｅ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図１（ｆ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図２（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図２（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ａ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ｂ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図３（ｃ）】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【図４】化学式（１）のＡｒ１，Ａｒ２，Ｒ１，Ｒ２の例を示す化学式
【０１１９】
【図５】この発明にかかる発光トランジスタ素子の例を示す断面図
【図６】ソース電極及びドレイン電極の構成を示す平面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）発光トランジスタ素子の発光のメカニズムを示す模式図
【図８】この発明にかかる発光トランジスタ素子を用いた表示装置の例を示す電機回路図
【０１２０】
１ 発光層
２ ソース電極
２ａ 櫛歯形状部
３ ドレイン電極
３ａ 櫛歯形状部
４ ゲート電極
５ 絶縁膜
１０ 発光トランジスタ素子
１１ 正孔チャネル
１２ ピンチオフ点
２０ 基板
２１ 表示装置
２２ 走査線駆動装置
２３ データ線駆動装置
２４ コントローラ
【０１２１】
Ｓ ソース電極
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｃ キャバシタ
Ｔｓ 選択トランジスタ
Ｐ１１，Ｐ１２ 画素
ＬＳ１，ＬＳ２ 走査線
ＬＤ１，ＬＤ２ データ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物からなるトランジスタ材料。
【化１】
（式（１）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基である。
さらに、ｎは、２〜６の整数を示す。）
【請求項２】
上記式（１）のｎが２または３である請求項１に記載のトランジスタ材料。
【請求項３】
上記式（１）のＡｒ１及びＡｒ２が、置換基を有していてもよいベンゼン環である請求項１又は２に記載のトランジスタ材料。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のトランジスタ材料を用いた発光トランジスタ材料。
【請求項５】
キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、請求項４に記載の発光トランジスタ材料を主構成成分とする、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層、この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有する発光トランジスタ素子。
【請求項６】
上記正孔注入電極及び電子注入電極は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部を有し、かつ、上記正孔注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯と、電子注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置した請求項５に記載の発光トランジスタ素子。
【請求項１】
下記式（１）で表される化合物からなるトランジスタ材料。
【化１】
（式（１）中、Ａｒ１及びＡｒ２は、それぞれ、芳香族炭化水素基、又は芳香族複素環基を示す。
上記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基は、それぞれ、上記のＲ１やＲ２以外に、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、置換基を有してもよいアミノ基、シアノ基、ニトロ基、ハロゲン原子を置換基として有してもよい。また、上記のアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アリールオキシ基、及びアミノ基が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記Ｒ１及びＲ２は、それぞれ、水素原子、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルコキシ基、置換基を有してもよいカルボキシ基、置換基を有してもよいアシル基、置換基を有してもよいスルファニル基、置換基を有してもよいシクロアルキル基、置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、置換基を有してもよい芳香族複素環基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基、置換基を有してもよいアリールオキシ基、シアノ基から選ばれる基を表す。さらに、上記Ｒ１及びＲ２が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子から選ばれる。
上記のｎ個のベンゼン環は、それぞれ置換基を有してもよく、ベンゼン環の置換基同士が結合して環を形成していてもよい。このベンゼン環が有してもよい置換基は、アルキル基、アルコキシ基、アルキル基で置換されていてもよいアミノ基、アルケニル基、スルファニル基である。
さらに、ｎは、２〜６の整数を示す。）
【請求項２】
上記式（１）のｎが２または３である請求項１に記載のトランジスタ材料。
【請求項３】
上記式（１）のＡｒ１及びＡｒ２が、置換基を有していてもよいベンゼン環である請求項１又は２に記載のトランジスタ材料。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のトランジスタ材料を用いた発光トランジスタ材料。
【請求項５】
キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、請求項４に記載の発光トランジスタ材料を主構成成分とする、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層、この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有する発光トランジスタ素子。
【請求項６】
上記正孔注入電極及び電子注入電極は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部を有し、かつ、上記正孔注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯と、電子注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置した請求項５に記載の発光トランジスタ素子。
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【図１（ｃ）】
【図１（ｄ）】
【図１（ｅ）】
【図１（ｆ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図３（ｃ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１（ｂ）】
【図１（ｃ）】
【図１（ｄ）】
【図１（ｅ）】
【図１（ｆ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図３（ｃ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２５８２５３（Ｐ２００７−２５８２５３Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７７３９５（Ｐ２００６−７７３９５）
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２０日（２００６．３．２０）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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