説明

トリアゾール誘導体、トリアゾール誘導体を用いた発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置

【課題】正孔が注入されやすく大きな三重項励起エネルギーを有する物質を用いた、また、該正孔が注入されやすく大きな三重項励起エネルギーを有する物質を用いた、駆動電圧の低い発光素子及び、消費電力の低い発光装置、電子機器及び照明装置の提供。
【解決手段】一般式(G3)で表されるトリアゾール誘導体。式中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar、Ar、Arは、アリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トリアゾール誘導体に関する。また、トリアゾ−ル誘導体を含む電流励起型の発光素子、発光素子を有する発光装置、電子機器、及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。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光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。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。また、入力信号に対する応答が非常に速いことも特徴の一つである。
【0004】
また、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、面状に発光を得ることができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明装置等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0005】
ELを利用した発光素子は、発光物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できる。発光物質に有機化合物を用い、一対の電極間に当該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、陽極から正孔(ホール)がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、注入した電子及び正孔が発光性の有機化合物を励起状態に至らしめ、励起された発光性の有機化合物から発光を得るものである。
【0006】
有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態(S)からの発光が蛍光、三重項励起状態(T)からの発光が燐光と呼ばれている。また、発光素子におけるその統計的な生成比率は、S:T=1:3であると考えられている。
【0007】
一重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、蛍光性化合物と称す)では室温において、三重項励起状態からの発光(燐光)は観測されず、一重項励起状態からの発光(蛍光)のみが観測される。したがって、蛍光性化合物を用いた発光素子における内部量子効率(注入したキャリアに対して発生するフォトンの割合)の理論的限界は、S:T=1:3であることを根拠に25%とされている。
【0008】
一方、三重項励起状態を発光に変換する化合物(以下、燐光性化合物と称す)を用いれば、三重項励起状態からの発光(燐光)が観測される。また、燐光性化合物は項間交差(一重項励起状態から三重項励起状態へ移ること)が起こりやすいため、内部量子効率は75〜100%まで理論上は可能となる。つまり、蛍光性化合物に比べて3〜4倍の発光効率が可能となる。このような理由から、高効率な発光素子を実現するために、燐光性化合物を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われている。
【0009】
上述した燐光性化合物を用いて発光素子の発光層を形成する場合、燐光性化合物の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光を抑制するために、他の化合物からなるマトリクス中に該燐光性化合物が分散するようにして形成することが多い。この時、マトリクスとなる化合物はホスト材料、燐光性化合物のようにマトリクス中に分散される化合物はゲスト材料と呼ばれる。
【0010】
燐光性化合物をゲスト材料とする場合、ホスト材料に必要とされる性質は、該燐光性化合物よりも大きな三重項励起エネルギー(基底状態と三重項励起状態とのエネルギー差)を有することである。
【0011】
また、一重項励起エネルギー(基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差)は三重項励起エネルギーよりも大きいため、大きな三重項励起エネルギーを有する物質は大きな一重項励起エネルギーをも有する。したがって、上述したような大きな三重項励起エネルギーを有する物質は、蛍光性化合物を発光物質として用いた発光素子においても有益である。
【0012】
特許文献1には、緑色の発光を示す燐光性化合物のホスト材料として、3−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開2002−352957号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
TAZのように大きな三重項励起エネルギーを有する化合物は、燐光性化合物に対するホスト材料として有用である。一方、TAZは、一重項励起エネルギーが大きく、正孔ブロック材料としても使用されている。つまり、TAZには正孔が非常に注入されにくいという特徴がある。よって、TAZを発光層のホスト材料として用いた場合、発光層に正孔が注入されにくく、発光領域が、発光層と正孔輸送層との界面近傍に偏って形成される傾向が強い。発光領域が局所的に界面に偏ると、励起状態の発光物質の濃度消光や三重項−三重項消滅による消光が生じてしまい、発光効率が低下してしまう。
【0015】
したがって、本発明の一態様は、正孔が注入されやすく、大きな三重項励起エネルギーを有する物質を提供することを目的の一とする。
【0016】
また、該正孔が注入されやすく、大きな三重項励起エネルギーを有する物質を用いた、発光効率が高く、駆動電圧の低い発光素子を提供することを目的の一とする。また、消費電力の低い発光装置、電子機器及び照明装置を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
本発明者らは、電子輸送性かつ三重項励起エネルギーが大きいトリアゾール骨格と、正孔輸送性であるジベンゾチオフェン骨格(又は、ジベンゾフラン骨格)とを同一分子内に有するトリアゾール誘導体に着眼した。そして、該トリアゾール骨格と該ジベンゾチオフェン骨格(又は、ジベンゾフラン骨格)とがアリーレン基を介して結合したトリアゾール誘導体は合成が容易であり、三重項励起エネルギーが大きく、電子輸送性と正孔輸送性が付与されていることを見いだした。より具体的には、3位、4位及び5位に、それぞれ、アリール基が結合した1,2,4−トリアゾール誘導体であって、該アリール基のいずれか一にジベンゾチオフェン−4−イル基又はジベンゾフラン−4−イル基を有するトリアゾール誘導体は三重項励起エネルギーが大きく、電子輸送性と正孔輸送性が付与されていることを見いだした。
【0018】
本発明の一態様は、一般式(G1)で表されるトリアゾール誘導体のAr〜Arのいずれか一に一般式(G2)で表されるジベンゾチオフェン−4−イル基又はジベンゾフラン−4−イル基が結合したトリアゾール誘導体である。
【0019】
【化1】

【0020】
一般式(G1)及び一般式(G2)中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0021】
本発明の一態様は、一般式(G3)で表されるトリアゾール誘導体である。
【0022】
【化2】

【0023】
一般式(G3)中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0024】
本発明の一態様は、一般式(G4)で表されるトリアゾ−ル誘導体である。
【0025】
【化3】

【0026】
一般式(G4)中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0027】
本発明の一態様は、一般式(G5)で表されるトリアゾ−ル誘導体である。
【0028】
【化4】

【0029】
一般式(G5)中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0030】
上記トリアゾ−ル誘導体において、Ar及びArがフェニル基であると、合成が容易なため好ましい。
【0031】
また、本発明の一態様は、上記のトリアゾール誘導体を用いた発光素子である。具体的には、一対の電極間に上記のトリアゾール誘導体を有する発光素子である。
【0032】
また、本発明の一態様は、一対の電極間に発光層を有し、発光層は上記のトリアゾール誘導体を有する発光素子である。
【0033】
上記のトリアゾール誘導体は大きい三重項励起エネルギーを有するため、発光層が、上記のトリアゾール誘導体と、燐光を発光する物質とを含む場合に、より効果を発揮する。特に、発光ピーク波長が400nm以上500nm以下という短波長の発光を示す燐光を発光する物質を用いた場合にも、上記のトリアゾール誘導体を用いることで高効率の発光を得ることができる。
【0034】
また、本発明の一態様の発光装置は、上記のトリアゾール誘導体を含む発光素子と、発光素子の発光を制御する制御回路とを有することを特徴とする。なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイスもしくは光源を含む。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、又は発光素子に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。
【0035】
また、本発明の一態様の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の一態様の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光素子と発光素子の発光を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0036】
本発明の一態様は、正孔が注入されやすく大きな三重項励起エネルギーを有する物質を提供することができる。
【0037】
本発明の一態様のトリアゾール誘導体を用いることにより、発光効率が高い発光素子を提供することができる。また、駆動電圧が低い発光素子を提供することができる。また、消費電力の低い発光装置、電子機器及び照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【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装置を説明する図。
【図4】本発明の一態様の発光装置を説明する図。
【図5】本発明の一態様の電子機器を説明する図。
【図6】本発明の一態様の照明装置を説明する図。
【図7】3−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:DBTTAZ−II)のH NMRチャートを示す図。
【図8】DBTTAZ−IIのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図9】DBTTAZ−IIの薄膜の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【図10】実施例の発光素子を説明する図。
【図11】実施例の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図12】実施例の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図13】実施例の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図14】実施例の発光素子の電圧−電流特性を示す図。
【図15】実施例の発光素子の信頼性試験の結果を示す図。
【図16】実施例の発光素子の電流密度−輝度特性を示す図。
【図17】実施例の発光素子の電圧−輝度特性を示す図。
【図18】実施例の発光素子の輝度−電流効率特性を示す図。
【図19】実施例の発光素子の電圧−電流特性を示す図。
【図20】4−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:4DBTTAZ−II)のH NMRチャートを示す図。
【図21】4DBTTAZ−IIのトルエン溶液の吸収スペクトル及び発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0039】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0040】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様のトリアゾール誘導体について説明する。
【0041】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体は、電子輸送性かつ三重項励起エネルギーが大きいトリアゾール骨格と、正孔輸送性であるジベンゾチオフェン骨格(又は、ジベンゾフラン骨格)とを同一分子内に有する。具体的には、3位、4位及び5位に、それぞれ、アリール基が結合した1,2,4−トリアゾール誘導体であって、該アリール基のいずれか一にジベンゾチオフェン−4−イル基又はジベンゾフラン−4−イル基を有するトリアゾール誘導体である。
【0042】
本発明の一態様は、一般式(G1)で表されるトリアゾール誘導体のAr〜Arのいずれか一に一般式(G2)で表されるジベンゾチオフェン−4−イル基又はジベンゾフラン−4−イル基が結合したトリアゾール誘導体である。
【0043】
【化5】

【0044】
一般式(G1)及び一般式(G2)において、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0045】
上記のトリアゾール誘導体としては、例えば、一般式(G3)で表されるトリアゾール誘導体が挙げられる。
【0046】
【化6】

【0047】
一般式(G3)において、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0048】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体としては、合成の容易さの点から、一般式(G4)で表されるトリアゾ−ル誘導体が好ましい。さらには、立体障害が少なく、合成が容易であることから、一般式(G5)で表されるトリアゾ−ル誘導体が特に好ましい。
【0049】
【化7】

【0050】
【化8】

【0051】
一般式(G4)及び一般式(G5)において、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。
【0052】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体において、Ar〜Arの具体的な構造としては、例えば、構造式(1−1)〜構造式(1−14)に示す置換基が挙げられる。
【0053】
【化9】

【0054】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体において、Arの具体的な構造としては、例えば、構造式(2−1)〜構造式(2−15)に示す置換基が挙げられる。
【0055】
【化10】

【0056】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体において、R〜Rの具体的な構造としては、例えば、構造式(3−1)〜構造式(3−23)に示す置換基が挙げられる。
【0057】
【化11】

【0058】
本発明の一態様のトリアゾ−ル誘導体において、合成の容易さの点から、Ar及びArは、フェニル基であることが好ましい。さらに、三重項励起エネルギーが大きいことからも、Ar及びArは、フェニル基であることが好ましい。
【0059】
本発明の一態様のトリアゾール誘導体としては、具体的には、構造式(100)〜構造式(167)及び構造式(200)〜構造式(267)で表されるトリアゾール誘導体を挙げることができる。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【0060】
【化12】

【0061】
【化13】

【0062】
【化14】

【0063】
【化15】

【0064】
【化16】

【0065】
【化17】

【0066】
【化18】

【0067】
【化19】

【0068】
【化20】

【0069】
【化21】

【0070】
【化22】

【0071】
【化23】

【0072】
【化24】

【0073】
【化25】

【0074】
【化26】

【0075】
【化27】

【0076】
【化28】

【0077】
【化29】

【0078】
本発明の一態様のトリアゾール誘導体の合成方法としては、種々の反応の適用が可能である。例えば、以下に示す合成反応を行うことによって、本発明の一態様のトリアゾール誘導体を合成することができる。以下では、本発明の一態様のトリアゾール誘導体の一例である、下記目的化合物(G6)及び(G7)を合成する方法について説明する。なお、本発明の一態様のトリアゾール誘導体の合成方法は、以下の合成方法に限定されない。
【0079】
≪一般式(G6)で表されるトリアゾ−ル誘導体の合成方法≫
はじめに合成スキーム(A−1)を以下に示す。
【0080】
【化30】

【0081】
本発明の一態様のトリアゾール誘導体(G6)は、合成スキーム(A−1)のようにして合成することができる。すなわち、4H−トリアゾール誘導体のハロゲン化物、又はトリフラート置換体(化合物1)と、ジベンゾフラン誘導体、もしくはジベンゾチオフェン誘導体の有機ボロン化合物、又はボロン酸(化合物2)を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、目的化合物(G6)を得ることができる。
【0082】
合成スキーム(A−1)において、Aは酸素又は硫黄を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。R50及びR51は、それぞれ独立に、水素又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、Arは置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表す。合成スキーム(A−1)においてR50とR51は互いに結合して環を形成していても良い。また、Xはハロゲン又はトリフラートを表す。
【0083】
合成スキーム(A−1)において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド等が挙げられるが、用いることができるパラジウム触媒はこれらに限られるものでは無い。合成スキーム(A−1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルト−トリル)ホスフィンや、トリフェニルホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等が挙げられる。用いることができるパラジウム触媒の配位子はこれらに限られるものでは無い。
【0084】
合成スキーム(A−1)において、用いることができる塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられるが、用いることができる塩基はこれらに限られるものでは無い。
【0085】
合成スキーム(A−1)において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。ただし、用いることができる溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒がより好ましい。
【0086】
合成スキーム(A−1)に示すカップリング反応としては、化合物2で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸を用いる鈴木・宮浦反応の代わりに、有機アルミニウムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応を用いてもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
【0087】
また、合成スキーム(A−1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、4H−トリアゾール誘導体の有機ホウ素化合物、又はボロン酸と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体のハロゲン化物、又はトリフラート置換体を、鈴木・宮浦反応によりカップリングしてもよい。
【0088】
以上によって、本実施の形態のトリアゾール誘導体を合成することができる。
【0089】
≪一般式(G7)で表されるトリアゾール誘導体の合成方法≫
はじめに合成スキーム(B−1)を以下に示す。
【0090】
【化31】

【0091】
合成スキーム(B−1)に示すように、4H−トリアゾール誘導体のハロゲン化物、もしくはトリフラート置換体(化合物3)と、ジベンゾフラン誘導体、もしくはジベンゾチオフェン誘導体の有機ボロン化合物、もしくはボロン酸(化合物4)を、鈴木・宮浦反応によりカップリングさせることで、目的化合物(G7)を得ることができる。
【0092】
合成スキーム(B−1)において、Aは酸素又は硫黄を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。R52及びR53は、それぞれ独立に、水素、又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、Ar及びArは置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、Arは置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表す。合成スキーム(B−1)においてR52とR53は互いに結合して環を形成していても良い。また、Xはハロゲン又はトリフラートを表す。
【0093】
合成スキーム(B−1)において、用いることができるパラジウム触媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド等が挙げられるが、用いることができるパラジウム触媒はこれらに限られるものでは無い。合成スキーム(B−1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルト−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が、用いることができるパラジウム触媒の配位子はこれらに限られるものでは無い。
【0094】
合成スキーム(B−1)において、用いることができる塩基としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の無機塩基等が挙げられるが、用いることができる塩基はこれらに限られるものでは無い。
【0095】
合成スキーム(B−1)において、用いることができる溶媒としては、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシレンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。ただし、用いることができる溶媒はこれらに限られるものでは無い。また、トルエンと水、又はトルエンとエタノールと水の混合溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒がより好ましい。
【0096】
合成スキーム(B−1)に示すカップリング反応としては、化合物4で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸を用いる鈴木・宮浦反応の代わりに、有機アルミニウムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応を用いてもよい。ただし、これらに限定されるものではない。
【0097】
また、合成スキーム(B−1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において、4H−トリアゾール誘導体の有機ホウ素化合物、又はボロン酸と、ジベンゾフラン誘導体、又はジベンゾチオフェン誘導体のハロゲン化物、又はトリフラート置換体を、鈴木・宮浦反応によりカップリングしてもよい。
【0098】
上述の方法によって、本実施の形態のトリアゾ−ル誘導体を合成することができる。
【0099】
本実施の形態のトリアゾール誘導体は三重項励起エネルギーが大きく、電子輸送性と正孔輸送性が付与されている。よって、発光素子に好適に用いることができる。特に、発光素子の発光層は注入される電子と正孔のバランスが重要であるため、本発明の一態様のトリアゾール誘導体を発光層に用いることが好ましい。また、本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、三重項励起エネルギーが大きいため、燐光を発光する物質とともに発光層に用いることができる。特に、発光ピーク波長が400nm以上500nm以下の短波長の発光を示す燐光を発光する物質とともに本発明の一態様のトリアゾール誘導体を発光層に用いた場合であっても高い発光効率を実現することができる。
【0100】
また、一重項励起エネルギー(基底状態と一重項励起状態とのエネルギー差)は三重項励起エネルギーよりも大きいため、大きな三重項励起エネルギーを有する物質は大きな一重項励起エネルギーをも有する。したがって、三重項励起エネルギーの大きい本発明の一態様のトリアゾール誘導体は蛍光を発光する物質とともに発光層に用いた場合においても有益である。
【0101】
また、本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、キャリアを輸送することができるため、発光素子において、キャリア輸送層として用いることができる。本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、大きい三重項エネルギーを有するため、発光層と接する層に用いても発光層からのエネルギー移動が生じにくく、高い発光効率を実現することができる。
【0102】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様のトリアゾール誘導体をEL層に用いた発光素子について図1を用いて説明する。
【0103】
本実施の形態の発光素子は、一対の電極間に少なくとも発光層を有するEL層を挟持して形成される。EL層は発光層の他に複数の層を有してもよい。当該複数の層は、電極から離れたところに発光領域が形成されるように、つまり電極から離れた部位でキャリアの再結合が行われるように、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層を組み合わせて積層されたものである。本明細書では、キャリア注入性の高い物質やキャリア輸送性の高い物質からなる層をキャリアの注入、輸送などの機能を有する、機能層ともよぶ。機能層としては、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などを用いることができる。
【0104】
図1(A)に示す本実施の形態の発光素子において、第1の電極101及び第2の電極103の一対の電極間に発光層113を有するEL層102が設けられている。EL層102は、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115を有している。図1(A)における発光素子は、基板100上に、第1の電極101と、第1の電極101の上に順に積層した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115と、さらにその上に設けられた第2の電極103から構成されている。なお、本実施の形態に示す発光素子において、第1の電極101は陽極として機能し、第2の電極103は陰極として機能する。
【0105】
基板100は発光素子の支持体として用いられる。基板100としては、例えばガラス、石英、又はプラスチックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、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、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニル等からなる)、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子の支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
【0106】
第1の電極101としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、及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(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物の膜は、通常スパッタにより形成されるが、ゾル−ゲル法などを応用して形成しても構わない。例えば、IZO膜は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。また、IWZO膜は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いてスパッタリング法により形成することができる。この他、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が第1の電極101の材料として挙げられる。
【0107】
但し、EL層102のうち、第1の電極101に接して形成される層が、後述する有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を用いて形成される場合には、第1の電極101に用いる物質は、仕事関数の大小に関わらず、様々な金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いることができる。例えば、アルミニウム、銀、アルミニウムを含む合金(例えば、Al−Si)等も用いることもできる。
【0108】
第1の電極101上に形成されるEL層102は、少なくとも発光層113を有しており、またEL層102の一部は、本発明の一態様であるトリアゾ−ル誘導体を含んで形成される。EL層102の一部には公知の物質を用いることもでき、低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもできる。なお、EL層102を形成する物質には、有機化合物のみから成るものだけでなく、無機化合物を一部に含む構成も含めるものとする。
【0109】
また、EL層102は、発光層113の他、図1に示すように正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115などを適宜組み合わせて積層することにより形成される。
【0110】
正孔注入層111は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン(略称:HPc)、銅(II)フタロシアニン(略称:CuPc)等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【0111】
また、低分子の有機化合物である4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N’−(3−メチルフェニル)−N’−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【0112】
さらに、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)を用いることもできる。例えば、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)、ポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)、ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【0113】
また、正孔注入層111として、有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子受容体によって有機化合物に正孔が発生するため、正孔注入性及び正孔輸送性に優れている。この場合、有機化合物は、発生した正孔の輸送に優れた材料(正孔輸送性の高い物質)であることが好ましい。
【0114】
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。
【0115】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、TDATA、MTDATA、DPAB、DNTPD、DPA3B、PCzPCA1、PCzPCA2、PCzPCN1、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB又はα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、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−(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)、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用いることができる。
【0116】
また、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]−2−tert−ブチルアントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0117】
さらに、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン、ペンタセン、コロネン、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【0118】
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0119】
なお、上述したPVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPD等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層111に用いてもよい。
【0120】
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、NPB、TPD、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’−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)等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【0121】
また、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。
【0122】
また、正孔輸送層112には、PVK、PVTPA、PTPDMA、Poly−TPDなどの高分子化合物を用いることもできる。
【0123】
発光層113は、発光物質を含む層である。なお、本実施の形態では、実施の形態1において示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体を発光層に用いる場合について説明する。本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、大きい三重項励起エネルギー及び大きい一重項励起エネルギーを有する。したがって、本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、発光物質(ゲスト材料)を他の物質(ホスト材料)に分散させた構成の発光層において、ホスト材料として用いることが特に好ましい。本発明の一態様のトリアゾール誘導体を発光層113に用いることにより、電子輸送性の高い発光層とすることができる。本発明の一態様のトリアゾール誘導体に発光物質であるゲスト材料を分散させた構成とすることで、ゲスト材料からの発光を得ることができる。
【0124】
また、発光物質(ゲスト材料)を分散させるための物質(ホスト材料)は複数種用いることができる。よって、発光層は、本発明の一態様のトリアゾール誘導体以外に、第2のホスト材料を含んでいても良い。
【0125】
発光物質としては、例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【0126】
蛍光性化合物を用いる場合には、本発明の一態様のトリアゾール誘導体よりも一重項励起エネルギーが小さい物質を用いることが好ましい。本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、大きい一重項励起エネルギーを有するため、発光層113に用いる蛍光性化合物の選択肢は広い。
【0127】
発光層113に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、N,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)]−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,14−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)などが挙げられる。
【0128】
燐光性化合物を用いる場合には、実施の形態1で示したトリアゾール誘導体よりも三重項励起エネルギーが小さい物質を用いることが好ましい。実施の形態1で示したトリアゾール誘導体は、三重項励起エネルギーが大きいため、発光層113に用いる燐光性化合物の選択肢は広い。特に、発光ピーク波長が400nm以上500nm以下の短波長の発光(青色系の発光)を示す燐光性化合物とともに実施の形態1で示したトリアゾール誘導体を発光層113に用いた場合であっても高い発光効率を実現することができる。
【0129】
また、発光層113に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIr(acac))などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、ビス(1,2−ジフェニル−1H−ベンゾイミダゾラト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pbi)(acac))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))、トリス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)(略称:Ir(bzq))などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)−5−メチルピラジナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス{2−(4−メトキシフェニル)−3,5−ジメチルピラジナト}イリジウム(III)(略称:Ir(dmmoppr)(acac))などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)(略称:Ir(pq))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(pq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(3,5−ジメチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−Me)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(5−イソプロピル−3−メチル−2−フェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(mppr−iPr)(acac))などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(acac))、(ジピバロイルメタナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(dpm))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光(異なる多重度間の電子遷移)であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【0130】
また、発光物質として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)(略称:PFO)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,5−ジメトキシベンゼン−1,4−ジイル)](略称:PF−DMOP)、ポリ{(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−[N,N’−ジ−(p−ブチルフェニル)−1,4−ジアミノベンゼン]}(略称:TAB−PFH)などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ(p−フェニレンビニレン)(略称:PPV)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−alt−co−(ベンゾ[2,1,3]チアジアゾール−4,7−ジイル)](略称:PFBT)、ポリ[(9,9−ジオクチル−2,7−ジビニレンフルオレニレン)−alt−co−(2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−フェニレン)]などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ[2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキソキシ)−1,4−フェニレンビニレン](略称:MEH−PPV)、ポリ(3−ブチルチオフェン−2,5−ジイル)(略称:R4−PAT)、ポリ{[9,9−ジヘキシル−2,7−ビス(1−シアノビニレン)フルオレニレン]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}、ポリ{[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシロキシ)−1,4−ビス(1−シアノビニレンフェニレン)]−alt−co−[2,5−ビス(N,N’−ジフェニルアミノ)−1,4−フェニレン]}(略称:CN−PPV−DPD)などが挙げられる。
【0131】
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。実施の形態1で示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、電子輸送性に優れているため、電子輸送層114として好適に用いることができる。なお、電子輸送層114に、本発明の一態様のトリアゾール誘導体を用いる場合、発光層のホスト材料は本発明の一態様のトリアゾール誘導体に限られず、他の材料を用いても良い。
【0132】
電子輸送性の高い物質としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。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。
【0133】
電子注入層115は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層115には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。
【0134】
あるいは、電子注入層115に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性及び電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層114を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
【0135】
なお、上述した正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【0136】
第2の電極103は、第2の電極103が陰極として機能する際は仕事関数の小さい(好ましくは3.8eV以下)金属、合金、導電性化合物、及びこれらの混合物などを用いて形成することが好ましい。具体的には、元素周期表の第1族又は第2族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、及びマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ土類金属、及びこれらを含む合金(例えば、Mg−Ag、Al−Li)、ユーロピウム、イッテルビウム等の希土類金属及びこれらを含む合金の他、アルミニウムや銀などを用いることができる。
【0137】
但し、EL層102のうち、第2の電極103に接して形成される層が、上述する有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いる場合には、仕事関数の大小に関わらず、アルミニウム、銀、ITO、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を用いることができる。
【0138】
なお、第2の電極103を形成する場合には、真空蒸着法やスパッタリング法を用いることができる。また、銀ペーストなどを用いる場合には、塗布法やインクジェット法などを用いることができる。
【0139】
上述した発光素子は、第1の電極101と第2の電極103との間に生じた電位差により電流が流れ、EL層102において正孔と電子とが再結合することにより発光する。そして、この発光は、第1の電極101又は第2の電極103のいずれか一方又は両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101又は第2の電極103のいずれか一方、又は両方が可視光に対する透光性を有する電極となる。
【0140】
なお、第1の電極101と第2の電極103との間に設けられる層の構成は、上記のものに限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光を防ぐように、第1の電極101及び第2の電極103から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であれば上記以外のものでもよい。
【0141】
つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質、又は正孔ブロック材料等から成る層を、実施の形態1に示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体をホスト材料として含む発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
【0142】
図1(B)に示す発光素子は、基板100上において、第1の電極101及び第2の電極103の一対の電極間に、EL層102が設けられている。EL層102は、正孔注入層111、正孔輸送層112、発光層113、電子輸送層114、電子注入層115を有している。図1(B)における発光素子は、基板100上に、陰極として機能する第2の電極103と、第2の電極103上に順に積層した電子注入層115、電子輸送層114、発光層113、正孔輸送層112、正孔注入層111と、さらにその上に設けられた陽極として機能する第1の電極101から構成されている。
【0143】
以下、具体的な発光素子の形成方法を示す。
【0144】
本実施の形態の発光素子は一対の電極間にEL層が挟持される構造となっている。EL層は少なくとも発光層を有し、発光層は、実施の形態1に示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体をホスト材料として用いて形成される。また、EL層には、発光層の他に機能層(正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層など)を含んでもよい。電極(第1の電極及び第2の電極)、発光層、及び機能層は液滴吐出法(インクジェット法)、スピンコート法、印刷法などの湿式法を用いて形成してもよく、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法などの乾式法を用いて形成してもよい。湿式法を用いれば、大気圧下で形成することができるため、簡易な装置及び工程で形成することができ、工程が簡略化し、生産性が向上するという効果がある。一方乾式法は、材料を溶解させる必要がないために溶液に難溶の材料も用いることができ、材料の選択の幅が広い。
【0145】
発光素子を構成する薄膜のすべての形成を湿式法で行ってもよい。この場合、湿式法で必要な設備のみで発光素子を作製することができる。また、発光層を形成するまでの積層を湿式法で行い、発光層上に積層する機能層や第1の電極などを乾式法により形成してもよい。さらに、発光層を形成する前の第2の電極や機能層を乾式法により形成し、発光層、及び発光層上に積層する機能層や第1の電極を湿式法によって形成してもよい。もちろん、本実施の形態はこれに限定されず、用いる材料や必要とされる膜厚、界面状態によって適宜湿式法と乾式法を選択し、組み合わせて発光素子を作製することができる。
【0146】
本実施の形態においては、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に発光素子を作製している。一基板上にこのような発光素子を複数作製することで、パッシブマトリクス型の発光装置を作製することができる。また、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に、例えば薄膜トランジスタ(TFT)を形成し、TFTと電気的に接続された電極上に発光素子を作製してもよい。これにより、TFTによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、TFTの構造は、特に限定されない。スタガ型のTFTでもよいし逆スタガ型のTFTでもよい。また、TFTに用いる半導体の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体を用いてもよいし、結晶性半導体を用いてもよい。また、TFT基板に形成される駆動用回路についても、N型及びP型のTFTからなるものでもよいし、若しくはN型又はP型のいずれか一方からのみなるものであってもよい。
【0147】
実施の形態1に示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体は、三重項励起エネルギーが大きく、電子輸送性と正孔輸送性が付与されている。したがって、実施の形態1に示した本発明の一態様のトリアゾール誘導体を発光素子に用いることで、発光効率が高い発光素子を得ることができる。また、駆動電圧が低い発光素子を得ることができる。
【0148】
また、このようにして得られた本発明の一態様の発光素子を用いた発光装置(画像表示デバイス)は消費電力を低減できる。
【0149】
なお、本実施の形態で示した発光素子を用いて、パッシブマトリクス型の発光装置や、薄膜トランジスタ(TFT)によって発光素子の駆動が制御されたアクティブマトリクス型の発光装置を作製することができる。
【0150】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて用いることができる。
【0151】
(実施の形態3)
本実施の形態は複数の発光ユニットを積層した構成の発光素子(以下、積層型素子という)の態様について、図2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発光素子である。
【0152】
図2(A)において、第1の電極301と第2の電極303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。本実施の形態において、第1の電極301は陽極として機能する電極であり、第2の電極303は陰極として機能する電極である。第1の電極301と第2の電極303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良い。また、第1の発光ユニット311と、第2の発光ユニット312は、その構成として、実施の形態2のEL層と同様の構成を適用しても良いし、いずれかが異なる構成であっても良い。
【0153】
また、第1の発光ユニット311と第2の発光ユニット312の間には、電荷発生層313が設けられている。電荷発生層313は、第1の電極301と第2の電極303に電圧を印加したときに、一方の発光ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極301に第2の電極303よりも電位が高くなるように電圧を印加すると、電荷発生層313から第1の発光ユニット311に電子が注入され、第2の発光ユニット312に正孔が注入される。
【0154】
なお、電荷発生層313は、光の取り出し効率の点から、可視光に対する透光性を有することが好ましい。また、電荷発生層313は、第1の電極301や第2の電極303よりも低い導電率であっても機能する。
【0155】
電荷発生層313は、正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体(アクセプター)とを含む構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体(ドナー)とを含む構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
【0156】
正孔輸送性の高い有機化合物と電子受容体とを含む構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【0157】
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0158】
一方、電子輸送性の高い有機化合物と電子供与体とを含む構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格又はベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、Zn(BOX)、Zn(BTZ)などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、PBDやOXD−7、TAZ、BPhen、BCPなども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。
【0159】
また、電子供与体としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、又は元素周期表における第13族に属する金属及びその酸化物、炭酸塩などを用いることができる。具体的には、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、イッテルビウム、インジウム、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
【0160】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層313を形成することにより、EL層が積層された場合における駆動電圧の上昇を抑制することができる。
【0161】
本実施の形態では、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明したが、同様に、図2(B)に示すように、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子も適用することが可能である。例えばn(nは2以上の自然数)層の積層構造を有する場合、m(mは自然数、1以上(n−1)以下)番目の発光ユニットと、(m+1)番目の発光ユニットとの間に、それぞれ電荷発生層313が挟まれた構造を有する。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、高輝度で発光する長寿命素子を実現できる。
【0162】
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。
【0163】
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。
【0164】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の、発光素子を有する発光装置について図3を用いて説明する。なお、図3(A)は、発光装置を示す上面図、図3(B)は図3(A)をA−B及びC−Dで切断した断面図である。
【0165】
図3(A)において、点線で示された401は駆動回路部(ソース側駆動回路)、402は画素部、403は駆動回路部(ゲート側駆動回路)である。また、404は封止基板、405はシール材であり、シール材405で囲まれた内側は、空間407になっている。
【0166】
なお、引き回し配線408はソース側駆動回路401及びゲート側駆動回路403に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるFPC409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。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。
【0167】
次に、断面構造について図3(B)を用いて説明する。素子基板410上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路部であるソース側駆動回路401と、画素部402中の一つの画素が示されている。
【0168】
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、TFTで形成される種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバ一体型を示すが、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。
【0169】
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が形成されている。ここでは、絶縁物414は、ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用いることにより形成する。
【0170】
また、被覆性を良好なものとするため、絶縁物414の上端部又は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。例えば、絶縁物414の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物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好ましい。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いずれも使用することができる。
【0171】
第1の電極413上には、発光層416、及び第2の電極417がそれぞれ形成されている。ここで、陽極として機能する第1の電極413に用いる材料としては、仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。例えば、ITO膜、又は珪素を含有したインジウム錫酸化物膜、2〜20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム膜、窒化チタン膜、クロム膜、タングステン膜、Zn膜、Pt膜などの単層膜の他、窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との3層構造等を用いることができる。なお、積層構造とすると、配線としての抵抗も低く、良好なオーミックコンタクトがとれる。
【0172】
また、発光層416は、蒸着マスクを用いた蒸着法、インクジェット法などの液滴吐出法、印刷法、スピンコート法等の種々の方法によって形成される。発光層416は、実施の形態1で示したトリアゾ−ル誘導体を含んでいる。また、発光層416を構成する他の材料としては、低分子材料、オリゴマー、デンドリマー、又は高分子材料であっても良い。
【0173】
さらに、発光層416上に形成され、陰極として機能する第2の電極417に用いる材料としては、仕事関数の小さい材料(Al、Mg、Li、Ca、又はこれらの合金や化合物、Mg−Ag、Mg−In、Al−Li、LiF、CaF等)を用いることが好ましい。なお、発光層416で生じた光が第2の電極417を透過する場合には、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(ITO、2〜20wt%の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、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、酸化亜鉛(ZnO)等)との積層を用いるのが良い。
【0174】
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、及びシール材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。
【0175】
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)、ポリエステル又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。
【0176】
以上のようにして、本発明の一態様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。
【0177】
また、本発明の一態様の発光素子は、上述したアクティブマトリクス型の発光装置のみならずパッシブマトリクス型の発光装置に用いることもできる。図4に本発明の一態様の発光素子を用いたパッシブマトリクス型の発光装置の斜視図及び断面図を示す。なお、図4(A)は、発光装置を示す斜視図、図4(B)は図4(A)をX−Yで切断した断面図である。
【0178】
図4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。
【0179】
以上により、本発明の一態様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。
【0180】
なお、本実施の形態で示した発光装置(アクティブマトリクス型、パッシブマトリクス型)は、いずれも本発明の一態様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た発光装置を得ることができる。
【0181】
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。
【0182】
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明を適用した一態様である発光装置を用いて完成させた様々な電子機器および照明器具の一例について、図5、図6を用いて説明する。
【0183】
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、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器および照明器具の具体例を図5に示す。
【0184】
図5(A)は、テレビジョン装置の一例を示している。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7103が組み込まれている。表示部7103により、映像を表示することが可能であり、発光装置を表示部7103に用いることができる。また、ここでは、スタンド7105により筐体7101を支持した構成を示している。
【0185】
テレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機7110により行うことができる。リモコン操作機7110が備える操作キー7109により、チャンネルや音量の操作を行うことができ、表示部7103に表示される映像を操作することができる。また、リモコン操作機7110に、当該リモコン操作機7110から出力する情報を表示する表示部7107を設ける構成としてもよい。
【0186】
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線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。
【0187】
図5(B)はコンピュータであり、本体7201、筐体7202、表示部7203、キーボード7204、外部接続ポート7205、ポインティングデバイス7206等を含む。なお、コンピュータは、発光装置をその表示部7203に用いることにより作製される。
【0188】
図5(C)は携帯型遊技機であり、筐体7301と筐体7302の2つの筐体で構成されており、連結部7303により、開閉可能に連結されている。筐体7301には表示部7304が組み込まれ、筐体7302には表示部7305が組み込まれている。また、図5(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、または一方に発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図5(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図5(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0189】
図5(D)は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機7400は、筐体7401に組み込まれた表示部7402の他、操作ボタン7403、外部接続ポート7404、スピーカ7405、マイク7406などを備えている。なお、携帯電話機7400は、発光装置を表示部7402に用いることにより作製される。
【0190】
図5(D)に示す携帯電話機7400は、表示部7402を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いはメールを作成するなどの操作は、表示部7402を指などで触れることにより行うことができる。
【0191】
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。
【0192】
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。
【0193】
また、携帯電話機7400内部に、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサを有する検出装置を設けることで、携帯電話機7400の向き(縦か横か)を判断して、表示部7402の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
【0194】
また、画面モードの切り替えは、表示部7402を触れること、又は筐体7401の操作ボタン7403の操作により行われる。また、表示部7402に表示される画像の種類によって切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータであれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
【0195】
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。
【0196】
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。
【0197】
図5(E)は卓上照明器具であり、照明部7501、傘7502、可変アーム7503、支柱7504、台7505、電源7506を含む。なお、卓上照明器具は、発光装置を照明部7501に用いることにより作製される。なお、照明器具には天井固定型の照明器具または壁掛け型の照明器具なども含まれる。
【0198】
図6は、発光装置を、室内の照明装置801として用いた例である。発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置として用いることができる。その他、ロール型の照明装置802として用いることもできる。なお、図6に示すように、室内の照明装置801を備えた部屋で、図5(E)で説明した卓上照明器具803を併用してもよい。
【0199】
以上のようにして、発光装置を適用して電子機器や照明器具を得ることができる。発光装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0200】
なお、本実施の形態に示す構成は、実施の形態1乃至実施の形態4に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例1】
【0201】
≪合成例1≫
本実施例では、上記構造式100に示した、3−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:DBTTAZ−II)の合成方法について説明する。
【0202】
【化32】

【0203】
DBTTAZ−IIの合成スキームを(C−1)に示す。
【0204】
【化33】

【0205】
300mL三口フラスコに3−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール1.9g(5.3mmol)、ジベンゾチオフェン−4−ボロン酸1.3g(5.8mmol)、トリ(オルト−トリル)ホスフィン0.17g(0.56mmol)、エチレングリコールジメチルエーテル50mL、2Mの炭酸カリウム水溶液5mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気し、フラスコ内を窒素置換した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)29mg(0.13mmol)を加えた。この混合物を窒素気流下、80℃で4時間攪拌した。所定時間経過後、この混合物に水を加え、水層から有機物をトルエンにより抽出した。得られた抽出溶液と有機層とを合わせ、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製した。このとき、展開溶媒は、クロロホルムと酢酸エチルの混合溶媒(クロロホルム:酢酸エチル=6:1)とした。さらにトルエンにより再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量2.3g、収率89%で得た。
【0206】
得られた目的物の白色粉末2.3gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力10Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、白色粉末を250℃で加熱して行った。昇華精製後、白色粉末を1.5g、回収率65%で得た。
【0207】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である3−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:DBTTAZ−II)であることを確認した。
【0208】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(DMSO−d、300MHz):δ(ppm)=7.34−7.45(m、5H)、7.52−7.66(m、11H)、7.76(d、J=8.4Hz、2H)、8.02−8.04(m、1H)、8.41−8.43(m、2H)。
【0209】
また、H NMRチャートを図7に示す。なお、図7(B)は、図7(A)における7.0ppm〜9.0ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0210】
また、DBTTAZ−IIのトルエン溶液の吸収スペクトルを図8(A)に、発光スペクトルを図8(B)にそれぞれ示す。また、DBTTAZ−IIの薄膜の吸収スペクトルを図9(A)に、発光スペクトルを図9(B)にそれぞれ示す。測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。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た。吸収スペクトルに関して、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差し引いた吸収スペクトルを示し、薄膜については石英基板の吸収スペクトルを差し引いた吸収スペクトルを示した。図8(A)及び図9(A)において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。図8(B)及び図9(B)において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では、292、305、及び332nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは、365nm(励起波長290nm)であった。また、薄膜の場合では、269、294、及び338nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは391nm(励起波長341nm)であった。
【実施例2】
【0211】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図10(A)を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。
【0212】
【化34】

【0213】
以下に、本実施例の発光素子1及び比較発光素子2の作製方法を示す。
【0214】
(発光素子1)
まず、ガラス基板1100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1101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。
【0215】
次に、基板1100上に発光素子、を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
【0216】
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
【0217】
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100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1101上に、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、50nmとし、BPAFLPと酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:2(=BPAFLP:酸化モリブデン)となるように調節した。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。
【0218】
次に、正孔注入層1111上に、BPAFLPを10nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
【0219】
さらに、実施例1にて合成した3−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:DBTTAZ−II)、4−フェニル−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBA1BP)、及びトリス(2−フェニルピリジナト−N,C’)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))を共蒸着し、正孔輸送層1112上に第1の発光層1113aを形成した。ここで、DBTTAZ−II、PCBA1BP、及びIr(ppy)の重量比は、1:0.2:0.08(=DBTTAZ−II:PCBA1BP:Ir(ppy))となるように調節した。また、第1の発光層1113aの膜厚は20nmとした。
【0220】
次に、第1の発光層1113a上にDBTTAZ−II及びIr(ppy)を共蒸着し、第1の発光層1113a上に、第2の発光層1113bを形成した。ここで、DBTTAZ−II及びIr(ppy)の重量比は、1:0.08(=DBTTAZ−II:Ir(ppy))となるように調節した。また、第2の発光層1113bの膜厚は20nmとした。
【0221】
さらに、第2の発光層1113b上に、DBTTAZ−IIを膜厚15nmとなるように成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
【0222】
その後、第1の電子輸送層1114a上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚15nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
【0223】
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
【0224】
最後に、陰極として機能する第2の電極1103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。
【0225】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【0226】
(比較発光素子2)
比較発光素子2の第1の発光層1113aは、9−[4−(4,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール−3−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzTAZ−I)、PCBA1BP、及びIr(ppy)を共蒸着することで形成した。ここで、CzTAZ−I、PCBA1BP、及びIr(ppy)の重量比は、1:0.25:0.08(=CzTAZ−I:PCBA1BP:Ir(ppy))となるように調節した。また、第1の発光層1113aの膜厚は20nmとした。
【0227】
さらに、比較発光素子2の第2の発光層1113bは、CzTAZ−I及びIr(ppy)を共蒸着することで形成した。ここで、CzTAZ−I及びIr(ppy)の重量比は、1:0.08(=CzTAZ−I:Ir(ppy))となるように調節した。また、第2の発光層1113bの膜厚は20nmとした。
【0228】
そして、比較発光素子2の第1の電子輸送層1114aは、CzTAZ−Iを膜厚15nmとなるように成膜することで形成した。第1の発光層1113a、第2の発光層1113b、及び第1の電子輸送層1114a以外は発光素子1と同様に作製した。
【0229】
以上により得られた発光素子1及び比較発光素子2の素子構造を表1に示す。
【0230】
【表1】

【0231】
発光素子1及び比較発光素子2を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、これらの発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0232】
発光素子1及び比較発光素子2の電流密度−輝度特性を図11に示す。図11において、横軸は、電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図12に示す。図12において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、輝度−電流効率特性を図13に示す。図13において、横軸は輝度(cd/m)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、電圧−電流特性を図14に示す。図14において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。また、各発光素子における輝度1000cd/m付近のときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)を表2に示す。
【0233】
【表2】

【0234】
表2に示す通り、1100cd/mの輝度の時の発光素子1のCIE色度座標は(x,y)=(0.32,0.62)であった。1000cd/mの輝度の時の比較発光素子2のCIE色度座標は(x,y)=(0.32,0.61)であった。これらの発光素子は全て、Ir(ppy)に由来する発光が得られたことがわかった。
【0235】
図12からわかるように、発光素子1は、比較発光素子2に比べて低い電圧で、同じ輝度が得られている。これは、発光素子1が低電圧下で高い電流を得られているからである。したがって、発光素子1は、比較発光素子2よりも低電圧で駆動可能な素子であると言える。
【0236】
加えて、図13及び表2からわかるように、発光素子1は比較発光素子に比べて、高い電流効率を示している。
【0237】
以上、示したように、実施例1で作製したDBTTAZ−IIを発光層のホスト材料として用いて、電流効率が高く、低電圧で駆動可能な発光素子を作製することができた。
【0238】
次に、発光素子1及び比較発光素子2の信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図15に示す。図15において、縦軸は初期輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を示し、横軸は素子の駆動時間(h)を示す。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本実施例の発光素子1及び比較発光素子2を駆動した。図15から、発光素子1が初期輝度の50%を保っていたのは、440時間後までであったが、比較発光素子2が初期輝度の50%を保っていたのは、14時間後までであった。この信頼性試験の結果から、本発明の一態様のトリアゾール誘導体と、同程度に大きな三重項励起エネルギーを有する物質であるCzTAZ−Iを発光層のホスト材料に用いた比較発光素子2に比べて、本発明の一態様を適用した発光素子1は、長寿命であることが明らかとなった。
【実施例3】
【0239】
本実施例では、本発明の一態様の発光素子について、図10(B)を用いて説明する。本実施例で用いた材料の構造式を以下に示す。なお、既に示した材料については省略する。
【0240】
【化35】

【0241】
以下に、本実施例の発光素子3の作製方法を示す。
【0242】
(発光素子3)
まず、ガラス基板1100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1101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。
【0243】
次に、基板1100上に発光素子を形成するための前処理として、基板表面を水で洗浄し、200℃で1時間焼成した後、UVオゾン処理を370秒行った。
【0244】
その後、10−4Pa程度まで内部が減圧された真空蒸着装置に基板を導入し、真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で30分間の真空焼成を行った後、基板1100を30分程度放冷した。
【0245】
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、第1の電極1101が形成された基板1100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1101上に、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)と酸化モリブデン(VI)を共蒸着することで、正孔注入層1111を形成した。その膜厚は、50nmとし、TCTAと酸化モリブデン(VI)の比率は、重量比で4:2(=TCTA:酸化モリブデン)となるように調節した。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。
【0246】
次に、正孔注入層1111上に、TCTAを10nmの膜厚となるように成膜し、正孔輸送層1112を形成した。
【0247】
さらに、実施例1にて合成したDBTTAZ−II、TCTA、及びビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Fir(pic)、FIrpic)を共蒸着し、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。ここで、DBTTAZ−II、TCTA、及びFIrpicの重量比は、1:0.15:0.06(=DBTTAZ−II:TCTA:FIrpic)となるように調節した。また、発光層1113の膜厚は30nmとした。
【0248】
次に、発光層1113上に、DBTTAZ−IIを膜厚10nmとなるように成膜し、第1の電子輸送層1114aを形成した。
【0249】
その後、第1の電子輸送層1114a上にバソフェナントロリン(略称:BPhen)を膜厚20nmとなるように成膜し、第2の電子輸送層1114bを形成した。
【0250】
さらに、第2の電子輸送層1114b上に、フッ化リチウム(LiF)を1nmの膜厚で蒸着し、電子注入層1115を形成した。
【0251】
最後に、陰極として機能する第2の電極1103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3を作製した。
【0252】
なお、上述した蒸着過程において、蒸着は全て抵抗加熱法を用いた。
【0253】
以上により得られた発光素子3の素子構造を表3に示す。
【0254】
【表3】

【0255】
発光素子3を、窒素雰囲気のグローブボックス内において、発光素子が大気に曝されないように封止する作業を行った後、この発光素子の動作特性について測定を行った。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0256】
発光素子3の電流密度−輝度特性を図16に示す。図16において、横軸は、電流密度(mA/cm)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、電圧−輝度特性を図17に示す。図17において、横軸は電圧(V)を、縦軸は輝度(cd/m)を表す。また、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)を、縦軸は電流効率(cd/A)を表す。また、電圧−電流特性を図19に示す。図19において、横軸は電圧(V)、縦軸は電流(mA)を表す。また、各発光素子における輝度1000cd/m付近のときの電圧(V)、電流密度(mA/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)を表4に示す。
【0257】
【表4】

【0258】
表4に示す通り、1000cd/mの輝度の時の発光素子3のCIE色度座標は(x,y)=(0.21,0.40)であった。この発光素子は、FIrpicに由来する発光が得られたことがわかった。本実施例の発光素子は、三重項励起エネルギーが大きいトリアゾール誘導体を用いているため、短波長の青色系発光を示すFIrpicを効率よく発光させることができることがわかる。本発明を適用することにより、短波長の発光を示す燐光性化合物であるFIrpicを効率良く発光させることができると示された。
【実施例4】
【0259】
≪合成例2≫
本実施例では、上記構造式(150)に示した、4−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:4DBTTAZ−II)の合成方法について説明する。
【0260】
【化36】

【0261】
4DBTTAZ−IIの合成スキームを(D−1)に示す。
【0262】
【化37】

【0263】
100mL三口フラスコに4−(4−ブロモフェニル)−3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール1.1g(3.0mmol)、ジベンゾチオフェン−4−ボロン酸0.74g(3.2mmol)、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン0.21g(0.68mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。このフラスコにトルエン30mL、エタノール3.0mL、2Mの炭酸カリウム水溶液3.0mLを加え、この混合物を、減圧下で攪拌することで脱気した。この混合物に、酢酸パラジウム(II)51mg(0.23mmol)を加えた。この混合物を窒素気流下、80℃で11時間攪拌した。さらに、2Mの炭酸カリウム水溶液3.0mL、トリス(2−メチルフェニル)ホスフィン0.14g(0.46mmol)、酢酸パラジウム(II)21mg(93μmol)を加え、100℃で8時間攪拌した。攪拌後、この混合物に水を加え、水層から有機物をクロロホルムにより抽出した。得られた抽出溶液と有機層とを合わせ、飽和食塩水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた混合物を自然ろ過し、ろ液を濃縮して固体を得た。得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=4:1)で精製し、さらにトルエンにより再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量1.1g、収率76%で得た。
【0264】
得られた目的物の白色粉末1.1gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華精製は、圧力2.7Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、白色粉末を250℃で加熱して行った。昇華精製後、白色粉末を0.91g、回収率81%で得た。
【0265】
核磁気共鳴法(NMR)によって、この化合物が目的物である4−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル)]−3,5−ジフェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(略称:4DBTTAZ−II)であることを確認した。
【0266】
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl、300MHz):δ(ppm)=7.29(d、J=8.4Hz、2H)、7.33−7.44(m、6H)、7.49−7.53(m、7H)、7.59(t、J=7.8Hz、1H)、7.80(d、J=8.7Hz、2H)、7.85−7.88(m、1H)、8.20−8.22(m、2H)。
【0267】
また、H NMRチャートを図20に示す。なお、図20(B)は、図20(A)における7.0ppm〜8.5ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
【0268】
また、4DBTTAZ−IIのトルエン溶液の吸収スペクトルを図21(A)に、発光スペクトルを図21(B)にそれぞれ示す。測定には紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製、V550型)を用いた。溶液は石英セルに入れてサンプルを作製した。吸収スペクトルに関して、溶液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差し引いた吸収スペクトルを示した。図21(A)において横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)を表す。図21(B)において横軸は波長(nm)、縦軸は発光強度(任意単位)を表す。トルエン溶液の場合では、282、及び332nm付近に吸収ピークが見られ、発光波長のピークは、360nm(励起波長334nm)であった。
【0269】
(参考例1)
上記実施例で用いた4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)の合成方法について具体的に説明する。BPAFLPの構造を以下に示す。
【0270】
【化38】

【0271】
[ステップ1:9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンの合成法]
100mL三口フラスコにて、マグネシウムを1.2g(50mmol)減圧下で30分加熱撹拌し、マグネシウムを活性化させた。これを室温に冷まして窒素雰囲気にした後、ジブロモエタン数滴を加えて発泡、発熱するのを確認した。ここにジエチルエーテル10mL中に溶かした2−ブロモビフェニル12g(50mmol)をゆっくり滴下した後、2.5時間加熱還流撹拌してグリニヤール試薬とした。
【0272】
4−ブロモベンゾフェノンを10g(40mmol)、ジエチルエーテルを100mL、を500mL三口フラスコに入れた。ここに先に合成したグリニヤール試薬をゆっくり滴下した後、9時間加熱還流撹拌した。
【0273】
反応後、この混合液をろ過して濾物を得た。得られた濾物を酢酸エチル150mLに溶かし、ここに1N−塩酸を酸性になるまで加えて2時間撹拌した。この液体の有機層の部分を水で洗浄し、硫酸マグネシウムを加えて水分を取り除いた。この懸濁液をろ過し、得られたろ液を濃縮し油状物を得た。
【0274】
500mLなすフラスコに、この油状物と、氷酢酸50mLと、塩酸1.0mLとを入れ、窒素雰囲気下、130℃で1.5時間加熱撹拌し、反応させた。
【0275】
反応後、この反応混合液をろ過して濾物を得た。得られた濾物を水、水酸化ナトリウム水溶液、水、メタノールの順で洗浄したのち乾燥させ、目的物の白色粉末を収量11g、収率69%で得た。また、上記合成法の反応スキームを下記(E−1)に示す。
【0276】
【化39】

【0277】
[ステップ2:4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)の合成法]
100mL三口フラスコへ、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンを3.2g(8.0mmol)、4−フェニル−ジフェニルアミンを2.0g(8.0mmol)、ナトリウム tert−ブトキシドを1.0g(10mmol)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)を23mg(0.04mmol)加え、フラスコ内の雰囲気を窒素置換した。この混合物へ、脱水キシレン20mLを加えた。この混合物を、減圧下で攪拌しながら脱気した後、トリ(tert−ブチル)ホスフィン(10wt%ヘキサン溶液)0.2mL(0.1mmol)を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、110℃で2時間加熱撹拌し、反応させた。
【0278】
反応後、この反応混合液にトルエン200mLを加え、この懸濁液をフロリジール(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:540−00135)、セライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:531−16855)を通してろ過した。得られたろ液を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒 トルエン:ヘキサン=1:4)による精製を行った。得られたフラクションを濃縮し、アセトンとメタノールを加えて超音波をかけたのち、再結晶したところ、目的物の白色粉末を収量4.1g、収率92%で得た。また、上記合成法の反応スキームを下記(E−2)に示す。
【0279】
【化40】

【0280】
シリカゲル薄層クロマトグラフィー(TLC)でのRf値(展開溶媒 酢酸エチル:ヘキサン=1:10)は、目的物は0.41、9−(4−ブロモフェニル)−9−フェニルフルオレンは0.51、4−フェニル−ジフェニルアミンは0.27だった。
【0281】
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。測定結果から、フルオレン誘導体であるBPAFLPが得られたことがわかった。
【0282】
H NMR(CDCl3、300MHz):δ(ppm)=6.63−7.02(m、3H)、7.06−7.11(m、6H)、7.19−7.45(m、18H)、7.53−7.55(m、2H)、7.75(d、J=6.9、2H)。
【符号の説明】
【0283】
100 基板
101 第1の電極
102 EL層
103 第2の電極
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 発光層
114 電子輸送層
115 電子注入層
301 第1の電極
303 第2の電極
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
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 配線
409 FPC
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 発光層
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
801 照明装置
802 照明装置
803 卓上照明器具
1100 基板
1101 第1の電極
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1113a 第1の発光層
1113b 第2の発光層
1114a 第1の電子輸送層
1114b 第2の電子輸送層
1115 電子注入層
7100 テレビジョン装置
7101 筐体
7103 表示部
7105 スタンド
7107 表示部
7109 操作キー
7110 リモコン操作機
7201 本体
7202 筐体
7203 表示部
7204 キーボード
7205 外部接続ポート
7206 ポインティングデバイス
7301 筐体
7302 筐体
7303 連結部
7304 表示部
7305 表示部
7306 スピーカ部
7307 記録媒体挿入部
7308 LEDランプ
7309 操作キー
7310 接続端子
7311 センサ
7312 マイクロフォン
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7501 照明部
7502 傘
7503 可変アーム
7504 支柱
7505 台
7506 電源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(G1)で表されるトリアゾール誘導体のAr〜Arのいずれか一に一般式(G2)で表されるジベンゾチオフェン−4−イル基又はジベンゾフラン−4−イル基が結合したトリアゾール誘導体。
【化1】


(式中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar〜Arは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。)
【請求項2】
一般式(G3)で表されるトリアゾール誘導体。
【化2】


(式中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、Arは、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリーレン基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。)
【請求項3】
一般式(G4)で表されるトリアゾール誘導体。
【化3】


(式中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。)
【請求項4】
一般式(G5)で表されるトリアゾール誘導体。
【化4】


(式中、Aは、酸素又は硫黄を表し、Ar及びArは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素数6〜13のアリール基を表し、R〜Rは、それぞれ独立に、水素、炭素数1〜4のアルキル基、又は置換もしくは無置換の炭素数6〜13のアリール基を表す。)
【請求項5】
請求項2乃至請求項4のいずれか一項において、
前記Ar及び前記Arはフェニル基であるトリアゾール誘導体。
【請求項6】
一対の電極間に、
請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のトリアゾール誘導体を有する発光素子。
【請求項7】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のトリアゾール誘導体を有する発光素子。
【請求項8】
一対の電極間に発光層を有し、
前記発光層は請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のトリアゾール誘導体と、燐光を発光する物質とを有する発光素子。
【請求項9】
請求項8において、
前記燐光を発光する物質の発光ピーク波長は、400nm以上500nm以下である発光素子。
【請求項10】
請求項6乃至請求項9のいずれか一項に記載の発光素子を有する発光装置。
【請求項11】
請求項10に記載の発光装置を有する電子機器。
【請求項12】
請求項10に記載の発光装置を有する照明装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【公開番号】特開2012−6912(P2012−6912A)
【公開日】平成24年1月12日(2012.1.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−110966(P2011−110966)
【出願日】平成23年5月18日(2011.5.18)
【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)】