説明

トリアリールアミン化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置

【課題】バイポーラ性を有する新規のトリアリールアミン化合物を提供する。また、発光効率の高い発光素子、消費電力の低い発光装置、電子機器、または照明装置を提供する。
【解決手段】トリアリールアミン化合物であり、下記一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物である。


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表す。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、またはアリール基のいずれかを表す。)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一態様は、トリアリールアミン化合物に関する。また、トリアリールアミン化合物を用いた発光素子、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(Electroluminescence)を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は、一対の電極間に発光性の物質を含む層を挟んだものである。この素子に電圧を印加することにより、発光性の物質からの発光を得ることができる。
【0003】
このような発光素子は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。さらに非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【0004】
そして、これらの発光素子は膜状に形成することが可能であるため、面状の発光を容易に得ることができる。よって、面状の発光を利用した大面積の素子を形成することができる。このことは、白熱電球やLEDに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【0005】
そのエレクトロルミネッセンスを利用した発光素子は、発光性の物質が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって大別できるが、発光性の物質に有機化合物を用いる場合、発光素子に電圧を印加することにより、一対の電極から電子および正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含む層に注入され、電流が流れる。そして、それらキャリア(電子および正孔)によって発光性の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。
【0006】
このようなメカニズムから、このような発光素子は電流励起型の発光素子と呼ばれる。なお、有機化合物が形成する励起状態の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能であり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐光と呼ばれている。
【0007】
このような発光素子に関しては、その素子特性を向上させる上で、物質に依存した問題が多く、これらを克服するために素子構造の改良や物質開発等が行われている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2003−267972号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の一態様では、正孔輸送性および電子輸送性の両方を備えた、いわゆるバイポーラ性を有する新規のトリアリールアミン化合物を提供する。また、本発明の一態様は、発光効率の高い発光素子を提供する。さらに、消費電力の低い発光装置、電子機器、または照明装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様は、トリアリールアミン化合物である。従って、本発明の構成は、下記一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物である。
【0011】
【化1】

【0012】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G1−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0013】
【化2】

【0014】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0015】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G2)で表されるトリアリールアミン化合物である。
【0016】
【化3】

【0017】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G2−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0018】
【化4】

【0019】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0020】
また、本発明の別の一態様は、下記一般式(G3)で表されるトリアリールアミン化合物である。
【0021】
【化5】

【0022】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G3−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0023】
【化6】

【0024】
但し、式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0025】
また、本発明の別の一態様は、下記構造式(100)で表されるトリアリールアミン化合物である。
【0026】
【化7】

【0027】
また、本発明の別の一態様は、下記構造式(135)で表されるトリアリールアミン化合物である。
【0028】
【化8】

【0029】
また、本発明のトリアリールアミン化合物は、正孔輸送性および電子輸送性の両方を備えた、いわゆるバイポーラ性を有している。また、熱物性が良好であり、アモルファス性が高いことが特徴である。従って、発光素子の正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に適用することができる。さらに、本発明のトリアリールアミン化合物は、5員環に結合したフェニル基を含む構造を介してアミンを構成する構造を有していることから、アミンに結合される他の複素環への共役の広がりを抑えることができる。そのため、発光層がホスト材料とゲスト材料(発光材料)との組み合わせにより構成される場合に、比較的短波長の発光材料に対するホスト材料としても用いることができる。また、本発明のトリアリールアミン化合物は蛍光性を有するため、発光層における発光性物質としても用いることができる。したがって本発明は、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いた発光素子も含むものとする。
【0030】
すなわち、本発明の別の構成は、一対の電極間にEL層を有する発光素子であって、EL層に含まれる発光層、または正孔輸送層の少なくとも一に本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を含むことを特徴とする。
【0031】
また、本発明の一態様は、発光素子を有する発光装置だけでなく、発光装置を有する電子機器および照明装置も範疇に含めるものである。従って、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源(照明装置含む)を指す。また、発光装置にコネクター、例えばFPC(Flexible printed circuit)もしくはTAB(Tape Automated Bonding)テープもしくはTCP(Tape Carrier Package)が取り付けられたモジュール、TABテープやTCPの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にCOG(Chip On Glass)方式によりIC(集積回路)が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【発明の効果】
【0032】
本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、バイポーラ性を示すことから、発光素子のEL層を構成する正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層に用いることができる。また、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層などに用いて発光素子を形成することにより、発光効率の高い発光素子を形成することができる。また、このような発光素子を適用することで、消費電力が少なく、駆動電圧の低い発光装置、電子機器、および照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】発光素子の構造について説明する図。
【図2】発光素子の構造について説明する図。
【図3】発光素子の構造について説明する図。
【図4】発光装置について説明する図。
【図5】発光装置について説明する図。
【図6】電子機器について説明する図。
【図7】照明器具について説明する図。
【図8】構造式(100)に示すトリアリールアミン化合物の1H−NMRチャート。
【図9】構造式(100)に示すトリアリールアミン化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
【図10】構造式(135)に示すトリアリールアミン化合物の1H−NMRチャート。
【図11】構造式(135)に示すトリアリールアミン化合物の紫外・可視吸収スペクトル及び発光スペクトル。
【図12】発光素子について説明する図。
【図13】発光素子1の電流密度−輝度特性を示す図。
【図14】発光素子1の電圧−輝度特性を示す図。
【図15】発光素子1の輝度−電流効率特性を示す図。
【図16】発光素子1の電圧−電流特性を示す図。
【図17】発光素子1の輝度−色度特性を示す図。
【図18】発光素子1の発光スペクトルを示す図。
【図19】発光素子1の信頼性を示す図。
【図20】発光素子2〜4の電流密度−輝度特性を示す図。
【図21】発光素子2〜4の電圧−輝度特性を示す図。
【図22】発光素子2〜4の輝度−電流効率特性を示す図。
【図23】発光素子2〜4の電圧−電流特性を示す図。
【図24】発光素子2〜4の発光スペクトルを示す図。
【図25】発光素子5の電流密度−輝度特性を示す図。
【図26】発光素子5の電圧−輝度特性を示す図。
【図27】発光素子5の輝度−電流効率特性を示す図。
【図28】発光素子5の電圧−電流特性を示す図。
【図29】発光素子5の発光スペクトルを示す図。
【図30】発光素子5の信頼性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、本発明の実施の態様について図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることが可能である。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0035】
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物について説明する。
【0036】
本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、下記一般式(G1)で表される。
【0037】
【化9】

【0038】
一般式(G1)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G1−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0039】
【化10】

【0040】
また、一般式(G1−2)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0041】
また、一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物は、有機EL素子の耐熱性の観点から、分子量430以上が好ましい。また、蒸着膜で形成する場合、昇華性の観点から分子量1000以下が好ましい。より好ましくは分子量500以上、800以下である。
【0042】
従って、一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物は、Eが窒素原子の場合、分子量の観点からArは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかである方が好ましい。
【0043】
ここで、一般式(G1)または(G1−2)中、α1〜α6で示されるフェニレン基、または、ビフェニレン基の具体例としては、下記構造式(s−1)〜(s−8)のいずれかが挙げられる。
【0044】
【化11】

【0045】
式中、(s−2)、(s−3)、(s−5)〜(s−8)の様にメタ位やオルト位で結合しているほうが、共役が伸びづらく、好ましい。(s−1)や(s−4)の様にパラ位で結合しているほうが、キャリア輸送性が向上し、信頼性が良好となることが期待できるため、好ましい。
【0046】
また、一般式(G1)中、Ar〜Arの具体例としては、下記構造式(s−11)〜(s−25)のいずれかが挙げられる。
【0047】
【化12】

【0048】
式中、(s−11)〜(s−25)で示した置換基は、バンドギャップが広い置換基であるため、共役が大きくなりづらく、好ましい。(s−12)〜(s−25)の様に、2環以上で構成された環をもつアリール基は、キャリア輸送性が良好であり、好ましい。(s−19)〜(s−22)の様に、9位置換や3位置換のカルバゾリル基や2位置換のジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基は、ホール輸送性が良好となり、好ましい。
【0049】
また、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、下記一般式(G2)で表される。
【0050】
【化13】

【0051】
一般式(G2)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G2−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0052】
【化14】

【0053】
また、一般式(G2−2)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0054】
ここで、一般式(G2)または一般式(G2−2)におけるα、α、Ar、Ar、Arの具体例としては、一般式(G1)と同様のものが挙げられる。
【0055】
また、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、下記一般式(G3)で表される。
【0056】
【化15】

【0057】
一般式(G3)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G3−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0058】
【化16】

【0059】
また、一般式(G3−2)において、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。
【0060】
ここで、一般式(G3)または一般式(G3−2)におけるAr、Ar、Arの具体例としては、一般式(G1)と同様のものが挙げられる。
【0061】
なお、上記一般式(G1)〜(G3)で表されるトリアリールアミン化合物において、置換基を有すると熱物性(Tg)を向上させるためには、好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜6のアルキル基や、フェニル基等が挙げられる。
【0062】
次に、上述した本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物の具体的な構造式を示す。(下記構造式(100)〜(118)、(130)〜(136)。)ただし、本発明はこれらに限定されることはない。
【0063】
【化17】

【0064】
【化18】

【0065】
【化19】

【0066】
【化20】

【0067】
【化21】

【0068】
なお、上記構造式(100)〜(118)、(130)〜(136)で表されるトリアリールアミン化合物は、バイポーラ性に優れた新規物質である。具体的には、ベンズイミダゾリル基またはベンズオキサゾリル基が電子輸送性に優れた骨格であり、トリアリールアミン骨格がホール輸送性に優れた骨格である。
【0069】
次に、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物の合成方法の一例として、一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物の合成方法について説明する。
【0070】
≪一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物の合成法≫
下記一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物の合成方法の一例について説明する。
【0071】
【化22】

【0072】
一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物は、以下に示す合成スキーム(A)に示される合成方法によって合成することができる。
【0073】
【化23】

【0074】
式中、Xはハロゲンを表し、ヨウ素、臭素、塩素の順で反応性が良好となり、好ましい。
【0075】
スキーム(A)に示すように、ジアリールアミン化合物(a1)と、ハロゲン化アリール化合物(a2)とをカップリングさせることで、上記一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物が得られる。
【0076】
また前記スキーム(A)の反応は様々な反応条件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。
【0077】
前記合成反応において、ハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いる場合について示す。金属触媒としてはパラジウム触媒を用いることができ、前記パラジウム触媒としてはパラジウム錯体とその配位子の混合物を用いることができる。前記パラジウム錯体としては、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等が挙げられる。また前記配位子としては、トリ(tert−ブチル)ホスフィンや、トリ(n−ヘキシル)ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィンや、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(略称:DPPF)等が挙げられる。また、塩基として用いることができる物質としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を挙げることができる。また、前記反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ただし、前記用いることができる触媒およびその配位子、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。また前記反応は窒素やアルゴンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
【0078】
また、一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物のArが(G1−2)であるとき、一般式(G’)で表されるトリアリールアミン化合物は、以下に示す合成スキーム(B)に示される合成方法によって合成することができる。
【0079】
【化24】

【0080】
式中、XとXはそれぞれ独立してハロゲンを表し、ヨウ素、臭素、塩素の順で反応性が良好となり、好ましい。
【0081】
スキーム(B)に示すように、ジアリールアミン化合物(a1)と、ジハロゲン化アリール化合物(a3)と、ジアリールアミン化合物(a4)とをカップリングさせることで、上記一般式(G1’)で表されるトリアリールアミン化合物が得られる。
【0082】
また、前記スキーム(B)の反応は様々な反応条件があるが、その一例として、塩基存在下にて金属触媒を用いた合成方法を適用することができる。
【0083】
前記合成反応において、ハートウィッグ・ブッフバルト反応を用いる場合について示す。金属触媒としてはパラジウム触媒を用いることができ、前記パラジウム触媒としてはパラジウム錯体とその配位子の混合物を用いることができる。前記パラジウム錯体としては、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)、酢酸パラジウム(II)等が挙げられる。また前記配位子としては、トリ(tert−ブチル)ホスフィンや、トリ(n−ヘキシル)ホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィンや、1,1−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(略称:DPPF)等が挙げられる。また、塩基として用いることができる物質としては、ナトリウム tert−ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム等の無機塩基等を挙げることができる。また、前記反応は溶液中で行うことが好ましく、用いることができる溶媒としては、トルエン、キシレン、ベンゼン等が挙げられる。ただし、前記用いることができる触媒およびその配位子、塩基、溶媒はこれらに限られるものでは無い。また前記反応は窒素やアルゴンなど不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
【0084】
また、このとき、化合物(a1)と化合物(a4)は同一である方が、合成が簡便となり、好ましい。
【0085】
以上、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物の合成方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、他のどのような合成方法によって合成されても良い。
【0086】
上述した本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、バイポーラ性に優れているため、発光素子におけるキャリア輸送性材料として利用できる。その他、発光素子における発光層のホスト材料としても用いることができる。
【0087】
また、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いることで、発光効率が高く、駆動電圧の上昇を最小限に抑えた発光素子を実現することができる。また、このような発光素子を適用することで、消費電力が低い発光装置、電子機器、または照明装置を実現することができる。
【0088】
さらに、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、有機薄膜太陽電池に用いることもできる。具体的には、有機薄膜太陽電池のキャリア輸送層、キャリア注入層に用いることができる。また、アクセプター性物質との混合により、電荷発生層に用いることができる。また、光励起するため、発電層として用いることができる。
【0089】
本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【0090】
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様として実施の形態1で示したトリアリールアミン化合物を正孔輸送層に用いた発光素子について図1を用いて説明する。
【0091】
本実施の形態に示す発光素子は、図1に示すように一対の電極(第1の電極(陽極)101と第2の電極(陰極)103)間に発光層113を含むEL層102が挟まれており、EL層102は、発光層113の他に、正孔(または、ホール)注入層111、正孔(または、ホール)輸送層112、電子輸送層114、電子注入層115、電荷発生層(E)116などを含んで形成される。
【0092】
このような発光素子に対して電圧を印加することにより、第1の電極101側から注入された正孔と第2の電極103側から注入された電子とが、発光層113において再結合し、発光層113に含まれる物質を励起状態にする。そして、励起状態の物質が基底状態に戻る際に発光する。
【0093】
なお、EL層102における正孔注入層111は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層であり、アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれることにより正孔(ホール)が発生する。従って、正孔注入層111から正孔輸送層112を介して発光層113に正孔が注入される。
【0094】
また、電荷発生層(E)116は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター性物質を含む層である。アクセプター性物質によって正孔輸送性の高い物質から電子が引き抜かれるため、引き抜かれた電子が、電子注入性を有する電子注入層115から電子輸送層114を介して発光層113に注入される。
【0095】
以下に本実施の形態に示す発光素子を作製する上での具体例について説明する。
【0096】
第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103には、金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体的には、酸化インジウム−酸化スズ(Indium Tin Oxide)、珪素若しくは酸化珪素を含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、チタン(Ti)の他、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、およびマグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金、その他グラフェン等を用いることができる。なお、第1の電極(陽極)101および第2の電極(陰極)103は、例えばスパッタリング法や蒸着法(真空蒸着法を含む)等により形成することができる。
【0097】
正孔注入層111、正孔輸送層112、および電荷発生層(E)116に用いる正孔輸送性の高い物質として、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)やN,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(カルバゾール−9−イル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物、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)等が挙げられる。その他、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−アントラセニル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)等のカルバゾール化合物、等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。
【0098】
さらに、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を用いることもできる。
【0099】
なお、正孔輸送性の高い物質としては、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いることもできる。
【0100】
また、正孔注入層111および電荷発生層(E)116に用いるアクセプター性物質としては、遷移金属酸化物や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、酸化モリブデンが特に好ましい。
【0101】
特に、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物はバイポーラ性であり、これらアクセプター性物質との混合物として正孔注入層111および電荷発生層(E)116に好適に用いることができる。他には、電子輸送骨格と正孔輸送骨格とが化合して成るバイポーラ性の有機化合物も、これらアクセプター性物質との混合物として用いることができる。
【0102】
発光層113は、発光性の物質を含む層である。発光層113は、発光物質のみで構成されていても、ホスト材料中に発光中心物質が分散された状態で構成されていても良い。
【0103】
発光層113において、発光物質、および発光中心物質として用いることが可能な材料には、特に限定は無く、これらの物質が発する光は、蛍光であっても燐光であっても良い。なお、上記発光物質および発光中心物質としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。
【0104】
蛍光を発する物質としては、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−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、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)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、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)、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)クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、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)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、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)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)などが挙げられる。
【0105】
なお、蛍光を発する物質としては、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いることもできる。
【0106】
燐光を発する物質としては、ビス[2−(3’,5’−ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−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(ppy)(acac))、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))、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))、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))、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))、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)、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))などが挙げられる。
【0107】
また、上記ホスト材料に用いることが可能な材料としては、特に限定はないが、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)などの複素環化合物、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPBまたはα−NPD)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、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が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、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)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N,9−ジフェニル−N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)などを挙げることができる。これら及び公知の物質の中から、上記発光中心物質のエネルギーギャップより大きなエネルギーギャップを有する物質を、一種もしくは複数種選択して用いればよい。また、発光中心物質が燐光を発する物質である場合、ホスト材料としては、発光中心物質の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)よりも三重項励起エネルギーの大きい物質を選択すれば良い。
【0108】
なお、上記ホスト材料に用いることが可能な材料としては、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いることもできる。発明の一態様であるトリアリールアミン化合物はS1準位が高いため、蛍光を発する物質用のホスト材料としては、可視域の発光領域で用いることができる。発明の一態様であるトリアリールアミン化合物はT1準位が高いため、燐光を発する物質に対するホスト材料として用いる場合は、緑色より長波長の発光領域で用いることができる。
【0109】
なお、発光層113は2層以上が積層された構成としてもよい。例えば、第1の発光層と第2の発光層を正孔輸送層側から順に積層して発光層113とする場合、第1の発光層のホスト材料として正孔輸送性を有する物質を用い、第2の発光層のホスト材料として電子輸送性を有する物質を用いる構成などがある。
【0110】
電子輸送層114は、電子輸送性の高い物質を含む層である。電子輸送層114には、Alq、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、BAlq、Zn(BOX)、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などの金属錯体を用いることができる。また、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−tert−ブチルフェニル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−ビフェニリル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)、バソフェナントロリン(略称:Bphen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、4,4’−ビス(5−メチルベンゾオキサゾール−2−イル)スチルベン(略称:BzOs)などの複素芳香族化合物も用いることができる。また、ポリ(2,5−ピリジン−ジイル)(略称:PPy)、ポリ[(9,9−ジヘキシルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(ピリジン−3,5−ジイル)](略称:PF−Py)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(2,2’−ビピリジン−6,6’−ジイル)](略称:PF−BPy)のような高分子化合物を用いることもできる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いてもよい。
【0111】
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。
【0112】
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、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、リチウム酸化物(LiOx)等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウム(ErF)のような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層114を構成する物質を用いることもできる。
【0113】
あるいは、電子注入層115に、有機化合物と電子供与体(ドナー)とを混合してなる複合材料を用いてもよい。このような複合材料は、電子供与体によって有機化合物に電子が発生するため、電子注入性および電子輸送性に優れている。この場合、有機化合物としては、発生した電子の輸送に優れた材料であることが好ましく、具体的には、例えば上述した電子輸送層114を構成する物質(金属錯体や複素芳香族化合物等)を用いることができる。電子供与体としては、有機化合物に対し電子供与性を示す物質であればよい。具体的には、アルカリ金属やアルカリ土類金属や希土類金属が好ましく、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、エルビウム、イッテルビウム等が挙げられる。また、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物が好ましく、リチウム酸化物)、カルシウム酸化物、バリウム酸化物等が挙げられる。また、酸化マグネシウムのようなルイス塩基を用いることもできる。また、テトラチアフルバレン(略称:TTF)等の有機化合物を用いることもできる。
【0114】
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、電荷発生層(E)116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。
【0115】
上述した発光素子は、第1の電極101および第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および第2の電極103のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。従って、第1の電極101および第2の電極103のいずれか一方、または両方が透光性を有する電極となる。
【0116】
以上により説明した発光素子は、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を正孔輸送層に適用して形成されることから、発光素子の素子効率の向上だけでなく、駆動電圧の上昇を最小限に抑えることができる。
【0117】
また、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、正孔輸送層だけでなく、他の層(正孔注入層や発光層、電子輸送層など)にも用いることができるため、複数の層において共通の材料を用いることが可能となる。そのため、材料の合成コストや発光素子の製造コストを抑えることができ、好ましい。
【0118】
なお、本実施の形態で示した発光素子は、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を適用して作製される発光素子の一例である。また、上記の素子構造を備えた発光装置の構成としては、パッシブマトリクス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置が挙げられ、さらに素子構造の一部を改良することによりマイクロキャビティー構造の発光装置に適用することもできる。これらの発光装置は、いずれも本発明に含まれるものとする。なお、これらの発光装置においては、消費電力を低減させることができる。
【0119】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、TFTの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。また、TFT基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよい。さらに、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
【0120】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
【0121】
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様として、燐光性化合物と他の2種類以上の有機化合物を発光層に用いた発光素子について説明する。
【0122】
本実施の形態に示す発光素子は、図2に示すように一対の電極(陽極201及び陰極202)間にEL層203を有する構造である。なお、EL層203には、少なくとも発光層204を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層(E)などが含まれていても良い。なお、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層(E)には、実施の形態2に示した物質を用いることができる。
【0123】
本実施の形態に示す発光層204には、燐光性化合物205、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物207が含まれている。実施の形態1に示したトリアリールアミン化合物は、第1の有機化合物206、または第2の有機化合物207として用いることができる。なお、燐光性化合物205は、発光層204におけるゲスト材料である。また、第1の有機化合物206、および第2の有機化合物207のうち発光層204に含まれる割合の多い方を発光層204におけるホスト材料とする。
【0124】
発光層204において、上記ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制し、発光素子の発光効率を高くすることができる。
【0125】
なお、第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207のそれぞれの三重項励起エネルギーの準位(T1準位)は、燐光性化合物205のT1準位よりも高いことが好ましい。第1の有機化合物206(又は第2の有機化合物207)のT1準位が燐光性化合物205のT1準位よりも低いと、発光に寄与する燐光性化合物205の三重項励起エネルギーを第1の有機化合物206(又は第2の有機化合物207)が消光(クエンチ)してしまい、発光効率の低下を招くためである。
【0126】
ここで、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動効率を高めるため、分子間のエネルギー移動機構として知られているフェルスター機構(双極子−双極子相互作用)およびデクスター機構(電子交換相互作用)を考慮した上で、ホスト材料の発光スペクトル(一重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は蛍光スペクトル、三重項励起状態からのエネルギー移動を論じる場合は燐光スペクトル)とゲスト材料の吸収スペクトル(より詳細には、最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯におけるスペクトル)との重なりが大きくなることが好ましい。しかしながら通常、ホスト材料の蛍光スペクトルを、ゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ねることは困難である。なぜならば、そのようにしてしまうと、ホスト材料の燐光スペクトルは蛍光スペクトルよりも長波長(低エネルギー)側に位置するため、ホスト材料のT1準位が燐光性化合物のT1準位を下回ってしまい、上述したクエンチの問題が生じてしまうからである。一方、クエンチの問題を回避するため、ホスト材料のT1準位が燐光性化合物のT1準位を上回るように設計すると、今度はホスト材料の蛍光スペクトルが短波長(高エネルギー)側にシフトするため、その蛍光スペクトルはゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ならなくなる。したがって、ホスト材料の蛍光スペクトルをゲスト材料の最も長波長(低エネルギー)側の吸収帯における吸収スペクトルと重ね、ホスト材料の一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることは、通常困難である。
【0127】
そこで本実施形態においては、第1の有機化合物および第2の有機化合物は、励起錯体(エキサイプレックスとも言う)を形成する組み合わせであることが好ましい。この場合、発光層204におけるキャリア(電子及びホール)の再結合の際に第1の有機化合物206と第2の有機化合物207は、励起錯体を形成する。これにより、発光層204において、第1の有機化合物206の蛍光スペクトルおよび第2の有機化合物207の蛍光スペクトルは、より長波長側に位置する励起錯体の発光スペクトルに変換される。そして、励起錯体の発光スペクトルとゲスト材料の吸収スペクトルとの重なりが大きくなるように、第1の有機化合物と第2の有機化合物を選択すれば、一重項励起状態からのエネルギー移動を最大限に高めることができる。なお、三重項励起状態に関しても、ホスト材料ではなく励起錯体からのエネルギー移動が生じると考えられる。
【0128】
燐光性化合物205としては、燐光性の有機金属錯体を用いることが好ましい。また、第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207としては、励起錯体を生じる組み合わせであればよいが、電子を受け取りやすい化合物(電子トラップ性化合物)と、ホールを受け取りやすい化合物(正孔トラップ性化合物)とを組み合わせることが好ましい。
【0129】
燐光性の有機金属錯体としては、例えば、ビス[2−(3’,5’−ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−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(ppy)(acac))、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))、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))、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))、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))、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)、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))などが挙げられる。
【0130】
電子を受け取りやすい化合物としては、例えば、2−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2mDBTPDBq−II)、2−[4−(3,6−ジフェニル−9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:2CzPDBq−III)、7−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:7mDBTPDBq−II)、及び、6−[3−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]ジベンゾ[f,h]キノキサリン(略称:6mDBTPDBq−II)が挙げられる。
【0131】
ホールを受け取りやすい化合物としては、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を用いることができる。その他にも、例えば、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)、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)、4,4’,4’’−トリス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:1’−TNATA)、2,7−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPA2SF)、N,N’−ビス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N,N’−ジフェニルベンゼン−1,3−ジアミン(略称:PCA2B)、N−(9,9−ジメチル−2−N’,N’−ジフェニルアミノ−9H−フルオレン−7−イル)ジフェニルアミン(略称:DPNF)、N,N’,N’’−トリフェニル−N,N’,N’’−トリス(9−フェニルカルバゾール−3−イル)ベンゼン−1,3,5−トリアミン(略称:PCA3B)、2−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:PCASF)、2−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]スピロ−9,9’−ビフルオレン(略称:DPASF)、N,N’−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニル−9,9−ジメチルフルオレン−2,7−ジアミン(略称:YGA2F)、4,4−ビス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:TPD)、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)、N−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)−N−{9,9−ジメチル−2−[N’−フェニル−N’−(9,9−ジメチル−9H−フルオレン−2−イル)アミノ]−9H−フルオレン−7−イル}フェニルアミン(略称:DFLADFL)、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−[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA1)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzDPA2)、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)、3,6−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−(1−ナフチル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzTPN2)、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)が挙げられる。
【0132】
上述した第1の有機化合物206及び第2の有機化合物207は、これらに限定されることなく、励起錯体を形成できる組み合わせであり、励起錯体の発光スペクトルが、燐光性化合物205の吸収スペクトルと重なり、励起錯体の発光スペクトルのピークが、燐光性化合物205の吸収スペクトルのピークよりも長波長であればよい。
【0133】
なお、電子を受け取りやすい化合物とホールを受け取りやすい化合物で第1の有機化合物206と第2の有機化合物207を構成する場合、その混合比によってキャリアバランスを制御することができる。具体的には、第1の有機化合物:第2の有機化合物=1:9〜9:1の範囲が好ましい。
【0134】
本実施の形態で示した発光素子は、励起錯体の発光スペクトルと燐光性化合物の吸収スペクトルとの重なりを利用したエネルギー移動により、エネルギー移動効率を高めることができるため、外部量子効率の高い発光素子を実現することができる。
【0135】
なお、本発明に含まれる別の構成として、燐光性化合物205(ゲスト材料)の他の2種類の有機化合物として、正孔トラップ性のホスト分子、および電子トラップ性のホスト分子を用いて発光層204を形成し、2種類のホスト分子中に存在するゲスト分子に正孔と電子を導いて、ゲスト分子を励起状態とする現象(すなわち、Guest Coupled with Comlementary Hosts:GCCH)が得られるように発光層204を形成する構成も可能である。
【0136】
この時、正孔トラップ性のホスト分子、および電子トラップ性のホスト分子としては、それぞれ、上述した正孔を受け取りやすい化合物、および電子を受け取りやすい化合物を用いることができる。
【0137】
なお、本実施の形態で示した発光素子は、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を適用して作製される発光素子の一例である。また、上記の素子構造を備えた発光装置の構成としては、パッシブマトリクス型の発光装置やアクティブマトリクス型の発光装置が挙げられ、さらに素子構造の一部を改良することによりマイクロキャビティー構造の発光装置に適用することもできる。これらの発光装置は、いずれも本発明に含まれるものとする。
【0138】
なお、アクティブマトリクス型の発光装置の場合において、TFTの構造は、特に限定されない。例えば、スタガ型や逆スタガ型のTFTを適宜用いることができる。また、TFT基板に形成される駆動用回路についても、N型およびP型のTFTからなるものでもよいし、N型のTFTまたはP型のTFTのいずれか一方のみからなるものであってもよい。さらに、TFTに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定されない。例えば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜、その他、酸化物半導体膜等を用いることができる。
【0139】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて用いることができるものとする。
【0140】
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様として、電荷発生層を挟んでEL層を複数有する構造の発光素子(以下、タンデム型発光素子という)について説明する。
【0141】
本実施の形態に示す発光素子は、図3(A)に示すように一対の電極(第1の電極301および第2の電極304)間に、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))を有するタンデム型発光素子である。
【0142】
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304は陰極として機能する電極である。なお、第1の電極301および第2の電極304は、実施の形態2と同様な構成を用いることができる。また、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))は、実施の形態2または実施の形態3で示したEL層と同様な構成であっても良いが、いずれかが同様の構成であっても良い。すなわち、第1のEL層302(1)と第2のEL層302(2)は、同じ構成であっても異なる構成であってもよく、その構成は実施の形態2または実施の形態3と同様なものを適用することができる。
【0143】
また、複数のEL層(第1のEL層302(1)、第2のEL層302(2))の間には、電荷発生層(I)305が設けられている。電荷発生層(I)305は、第1の電極301と第2の電極304に電圧を印加したときに、一方のEL層に電子を注入し、他方のEL層に正孔を注入する機能を有する。本実施の形態の場合には、第1の電極301に第2の電極304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(I)305から第1のEL層302(1)に電子が注入され、第2のEL層302(2)に正孔が注入される。
【0144】
なお、電荷発生層(I)305は、光の取り出し効率の点から、可視光に対して透光性を有する(具体的には、電荷発生層(I)305に対する可視光の透過率が、40%以上)ことが好ましい。また、電荷発生層(I)305は、第1の電極301や第2の電極304よりも低い導電率であっても機能する。
【0145】
電荷発生層(I)305は、正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体(アクセプター)が添加された構成であっても、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体(ドナー)が添加された構成であってもよい。また、これらの両方の構成が積層されていても良い。
【0146】
正孔輸送性の高い有機化合物に電子受容体が添加された構成とする場合において、正孔輸送性の高い有機化合物としては、例えば、NPBやTPD、TDATA、MTDATA、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い有機化合物であれば、上記以外の物質を用いても構わない。なお、本発明の一態様であるカルバゾール化合物を電荷発生層(I)305における正孔輸送性の高い有機化合物として用いることもできる。
【0147】
また、電子受容体としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F4−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【0148】
一方、電子輸送性の高い有機化合物に電子供与体が添加された構成とする場合において、電子輸送性の高い有機化合物としては、例えば、Alq、Almq、BeBq、BAlqなど、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いることができる。また、この他、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。
【0149】
また、電子供与体としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属または希土類金属または元素周期表における第2族、第13族に属する金属およびその酸化物、炭酸塩を用いることができる。具体的には、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、イッテルビウム(Yb)、インジウム(In)、酸化リチウム、炭酸セシウムなどを用いることが好ましい。また、テトラチアナフタセンのような有機化合物を電子供与体として用いてもよい。
【0150】
なお、上述した材料を用いて電荷発生層(I)305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。
【0151】
本実施の形態では、EL層を2層有する発光素子について説明したが、図3(B)に示すように、n層(ただし、nは、3以上)のEL層(302(1)〜302(n))を積層し、これらのEL層(302(1)〜302(n))の間にそれぞれ電荷発生層(I)(305(1)〜305(n−1))を配置した発光素子についても、同様に適用することが可能である。本実施の形態に係る発光素子のように、一対の電極間に複数のEL層を有する場合、EL層とEL層との間に電荷発生層(I)を配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度領域での発光が可能であり、電流密度を低く保つことができる。従って、長寿命な発光素子を実現することができる。また、照明を応用例とした場合は、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光装置を実現することができる。
【0152】
また、それぞれのEL層の発光色を異なるものにすることで、発光素子全体として、所望の色の発光を得ることができる。例えば、2つのEL層を有する発光素子において、第1のEL層の発光色と第2のEL層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光素子全体として白色発光する発光素子を得ることも可能である。なお、補色とは、混合すると無彩色になる色同士の関係をいう。つまり、補色の関係にある色を発光する物質から得られた光と混合することにより、白色発光を得ることができる。
【0153】
また、3つのEL層を有する発光素子の場合でも同様であり、例えば、第1のEL層の発光色が赤色であり、第2のEL層の発光色が緑色であり、第3のEL層の発光色が青色である場合、発光素子全体としては、白色発光を得ることができる。
【0154】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【0155】
(実施の形態5)
本実施の形態に示す発光装置は、一対の電極間での光の共振効果を利用した微小光共振器(マイクロキャビティー)構造を有しており、図4に示す様に一対の電極(反射電極401及び半透過・半反射電極402)間に少なくともEL層405を有する構造である発光素子を複数、有している。また、EL層405は、少なくとも発光領域となる発光層404を有し、その他、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層(E)などが含まれていても良い。なお、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、EL層405に含まれる正孔注入層、正孔輸送層、発光層404、または電子輸送層に用いることができる。
【0156】
本実施の形態では、図4に示すように構造の異なる発光素子(第1の発光素子(R)410R、第2の発光素子(G)410G、第3の発光素子(B)410B)を有して構成される発光装置について説明する。
【0157】
第1の発光素子(R)410Rは、反射電極401上に第1の透明導電層403aと、第1の発光層(B)404B、第2の発光層(G)404G、第3の発光層(R)404Rを一部に含むEL層405と、半透過・半反射電極402とが順次積層された構造を有する。また、第2の発光素子(G)410Gは、反射電極401上に第2の透明導電層403bと、EL層405と、半透過・半反射電極402とが順次積層された構造を有する。また、第3の発光素子(B)410Bは、反射電極401上にEL層405と、半透過・半反射電極402とが順次積層された構造を有する。
【0158】
なお、上記発光素子(第1の発光素子(R)410R、第2の発光素子(G)410G、第3の発光素子(B)410B)において、反射電極401、EL層405、半透過・半反射電極402は共通である。また、第1の発光層(B)404Bでは、420nm以上480nm以下の波長領域にピークをもつ光(λ)を発光させ、第2の発光層(G)404Gでは、500nm以上550nm以下の波長領域にピークを持つ光(λ)を発光させ、第3の発光層(R)404Rでは、600nm以上760nm以下の波長領域にピークを持つ光(λ)を発光させる。これにより、いずれの発光素子(第1の発光素子(R)410R、第2の発光素子(G)410G、第3の発光素子(B)410B)でも、第1の発光層(B)404B、第2の発光層(G)404G、および第3の発光層(R)404Rからの発光が重ね合わされた、すなわち可視光領域に渡るブロードな光を発光させることができる。なお、上記より、波長の長さは、λ<λ<λなる関係であるとする。
【0159】
本実施の形態に示す各発光素子は、それぞれ反射電極401と半透過・半反射電極402との間にEL層405を挟んでなる構造を有しており、EL層405に含まれる各発光層から全方向に射出される発光は、微小光共振器(マイクロキャビティー)としての機能を有する反射電極401と半透過・半反射電極402とによって共振される。なお、反射電極401は、反射性を有する導電性材料により形成され、その膜に対する可視光の反射率が40%〜100%、好ましくは70%〜100%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。また、半透過・半反射電極402は、反射性を有する導電性材料と光透過性を有する導電性材料とにより形成され、その膜に対する可視光の反射率が20%〜80%、好ましくは40%〜70%であり、かつその抵抗率が1×10−2Ωcm以下の膜であるとする。
【0160】
また、本実施の形態では、各発光素子で、第1の発光素子(R)410Rと第2の発光素子(G)410Gにそれぞれ設けられた透明導電層(第1の透明導電層403a、第2の透明導電層403b)の厚みを変えることにより、発光素子毎に反射電極401と半透過・半反射電極402の間の光学距離を変えている。つまり、各発光素子の各発光層から発光するブロードな光は、反射電極401と半透過・半反射電極402との間において、共振する波長の光を強め、共振しない波長の光を減衰させることができるため、素子毎に反射電極401と半透過・半反射電極402の間の光学距離を変えることにより、異なる波長の光を取り出すことができる。
【0161】
なお、光学距離(光路長ともいう)とは、実際の距離に屈折率をかけたものであり、本実施の形態においては、実膜厚にn(屈折率)をかけたものを表している。すなわち、「光学距離=実膜厚×n」である。
【0162】
また、第1の発光素子(R)410Rでは、反射電極401から半透過・半反射電極402までの総厚をmλ/2(ただし、mは自然数)、第2の発光素子(G)410Gでは、反射電極401から半透過・半反射電極402までの総厚をmλ/2(ただし、mは自然数)、第3の発光素子(B)410Bでは、反射電極401から半透過・半反射電極402までの総厚をmλ/2(ただし、mは自然数)としている。
【0163】
以上より、第1の発光素子(R)410Rからは、主としてEL層405に含まれる第3の発光層(R)404Rで発光した光(λ)が取り出され、第2の発光素子(G)410Gからは、主としてEL層405に含まれる第2の発光層(G)404Gで発光した光(λ)が取り出され、第3の発光素子(B)410Bからは、主としてEL層405に含まれる第1の発光層(B)404Bで発光した光(λ)が取り出される。なお、各発光素子から取り出される光は、半透過・半反射電極402側からそれぞれ射出される。
【0164】
また、上記構成において、反射電極401から半透過・半反射電極402までの総厚は、厳密には反射電極401における反射領域から半透過・半反射電極402における反射領域までの総厚ということができる。しかし、反射電極401や半透過・半反射電極402における反射領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401と半透過・半反射電極402の任意の位置を反射領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【0165】
次に、第1の発光素子(R)410Rにおいて、反射電極401から第3の発光層(R)404Rへの光学距離を所望の膜厚((2m’+1)λ/4(ただし、m’は自然数))に調節することにより、第3の発光層(R)404Rからの発光を増幅させることができる。第3の発光層(R)404Rからの発光のうち、反射電極401によって反射されて戻ってきた光(第1の反射光)は、第3の発光層(R)404Rから半透過・半反射電極402に直接入射する光(第1の入射光)と干渉を起こすため、反射電極401から第3の発光層(R)404Rへの光学距離を所望の値((2m’+1)λ/4(ただし、m’は自然数))に調節して設けることにより、第1の反射光と第1の入射光との位相を合わせ、第3の発光層(R)404Rからの発光を増幅させることができる。
【0166】
なお、反射電極401と第3の発光層(R)404Rとの光学距離とは、厳密には反射電極401における反射領域と第3の発光層(R)404Rにおける発光領域との光学距離ということができる。しかし、反射電極401における反射領域や第3の発光層(R)404Rにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401の任意の位置を反射領域、第3の発光層(R)404Rの任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【0167】
次に、第2の発光素子(G)410Gにおいて、反射電極401から第2の発光層(G)404Gへの光学距離を所望の膜厚((2m’’+1)λ/4(ただし、m’’は自然数))に調節することにより、第2の発光層(G)404Gからの発光を増幅させることができる。第2の発光層(G)404Gからの発光のうち、反射電極401によって反射されて戻ってきた光(第2の反射光)は、第2の発光層(G)404Gから半透過・半反射電極402に直接入射する光(第2の入射光)と干渉を起こすため、反射電極401から第2の発光層(G)404Gへの光学距離を所望の値((2m’’+1)λ/4(ただし、m’’は自然数))に調節して設けることにより、第2の反射光と第2の入射光との位相を合わせ、第2の発光層(G)404Gからの発光を増幅させることができる。
【0168】
なお、反射電極401と第2の発光層(G)404Gとの光学距離とは、厳密には反射電極401における反射領域と第2の発光層(G)404Gにおける発光領域との光学距離ということができる。しかし、反射電極401における反射領域や第2の発光層(G)404Gにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401の任意の位置を反射領域、第2の発光層(G)404Gの任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【0169】
次に、第3の発光素子(B)410Bにおいて、反射電極401から第1の発光層(B)404Bへの光学距離を所望の膜厚((2m’’’+1)λ/4(ただし、m’’’は自然数))に調節することにより、第1の発光層(B)404Bからの発光を増幅させることができる。第1の発光層(B)404Bからの発光のうち、反射電極401によって反射されて戻ってきた光(第3の反射光)は、第1の発光層(B)404Bから半透過・半反射電極402に直接入射する光(第3の入射光)と干渉を起こすため、反射電極401から第1の発光層(B)404Bへの光学距離を所望の値((2m’’’+1)λ/4(ただし、m’’’は自然数))に調節して設けることにより、第3の反射光と第3の入射光との位相を合わせ、第1の発光層(B)404Bからの発光を増幅させることができる。
【0170】
なお、第3の発光素子において、反射電極401と第1の発光層(B)404Bとの光学距離とは、厳密には反射電極401における反射領域と第1の発光層(B)404Bにおける発光領域との光学距離ということができる。しかし、反射電極401における反射領域や第1の発光層(B)404Bにおける発光領域の位置を厳密に決定することは困難であるため、反射電極401の任意の位置を反射領域、第1の発光層(B)404Bの任意の位置を発光領域と仮定することで充分に上述の効果を得ることができるものとする。
【0171】
なお、上記構成において、いずれの発光素子もEL層に複数の発光層を有する構造を有しているが、本発明はこれに限られることはなく、例えば、実施の形態4で説明したタンデム型発光素子の構成と組み合わせて、一つの発光素子に電荷発生層を挟んで複数のEL層を設け、それぞれのEL層に単数もしくは複数の発光層を形成する構成としてもよい。
【0172】
本実施の形態で示した発光装置は、マイクロキャビティー構造を有しており、同じEL層を有していても発光素子ごとに異なる波長の光を取り出すことができるためRGBの塗り分けが不要となる。従って、高精細化を実現することが容易であるなどの理由からフルカラー化を実現する上で有利である。また、特定波長の正面方向の発光強度を強めることが可能となるため、低消費電力化を図ることができる。この構成は、3色以上の画素を用いたカラーディスプレイ(画像表示装置)に適用する場合に、特に有用であるが、照明などの用途に用いても良い。
【0173】
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を発光層に用いた発光素子を有する発光装置について説明する。
【0174】
また、上記発光装置は、パッシブマトリクス型の発光装置でもアクティブマトリクス型の発光装置でもよい。なお、本実施の形態に示す発光装置には、他の実施形態で説明した発光素子を適用することが可能である。
【0175】
本実施の形態では、アクティブマトリクス型の発光装置について図5を用いて説明する。
【0176】
なお、図5(A)は発光装置を示す上面図であり、図5(B)は図5(A)を鎖線A−A’で切断した断面図である。本実施の形態に係るアクティブマトリクス型の発光装置は、素子基板501上に設けられた画素部502と、駆動回路部(ソース線駆動回路)503と、駆動回路部(ゲート線駆動回路)504a、504bと、を有する。画素部502、駆動回路部503、及び駆動回路部504a、504bは、シール材505によって、素子基板501と封止基板506との間に封止されている。
【0177】
また、素子基板501上には、駆動回路部503、及び駆動回路部504a、504bに外部からの信号(例えば、ビデオ信号、クロック信号、スタート信号、又はリセット信号等)や電位を伝達する外部入力端子を接続するための引き回し配線507が設けられる。ここでは、外部入力端子としてFPC(フレキシブルプリントサーキット)508を設ける例を示している。なお、ここではFPCしか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
【0178】
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。素子基板501上には駆動回路部及び画素部が形成されているが、ここでは、ソース線駆動回路である駆動回路部503と、画素部502が示されている。
【0179】
駆動回路部503はnチャネル型TFT509とpチャネル型TFT510とを組み合わせたCMOS回路が形成される例を示している。なお、駆動回路部を形成する回路は、種々のCMOS回路、PMOS回路もしくはNMOS回路で形成しても良い。また、本実施の形態では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に駆動回路を形成することもできる。
【0180】
また、画素部502はスイッチング用TFT511と、電流制御用TFT512と電流制御用TFT512の配線(ソース電極又はドレイン電極)に電気的に接続された第1の電極(陽極)513とを含む複数の画素により形成される。なお、第1の電極(陽極)513の端部を覆って絶縁物514が形成されている。ここでは、ポジ型の感光性アクリル樹脂を用いることにより形成する。
【0181】
また、上層に積層形成される膜の被覆性を良好なものとするため、絶縁物514の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにするのが好ましい。例えば、絶縁物514の材料としてポジ型の感光性アクリル樹脂を用いた場合、絶縁物514の上端部に曲率半径(0.2μm〜3μm)を有する曲面を持たせることが好ましい。また、絶縁物514として、感光性の光によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができ、有機化合物に限らず無機化合物、例えば、酸化シリコン、酸窒化シリコン等、の両者を使用することができる。
【0182】
第1の電極(陽極)513上には、EL層515及び第2の電極(陰極)516が積層形成されている。EL層515は、少なくとも発光層が設けられている。また、EL層515には、発光層の他に正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、電荷発生層等を適宜設けることができる。なお、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、または電子輸送層に適用することができる。
【0183】
なお、第1の電極(陽極)513、EL層515及び第2の電極(陰極)516との積層構造で、発光素子517が形成されている。第1の電極(陽極)513、EL層515及び第2の電極(陰極)516に用いる材料としては、実施の形態2に示す材料を用いることができる。また、ここでは図示しないが、第2の電極(陰極)516は外部入力端子であるFPC508に電気的に接続されている。
【0184】
また、図5(B)に示す断面図では発光素子517を1つのみ図示しているが、画素部502において、複数の発光素子がマトリクス状に配置されているものとする。画素部502には、3種類(R、G、B)の発光が得られる発光素子をそれぞれ選択的に形成し、フルカラー表示可能な発光装置を形成することができる。また、カラーフィルタと組み合わせることによってフルカラー表示可能な発光装置としてもよい。
【0185】
さらに、シール材505で封止基板506を素子基板501と貼り合わせることにより、素子基板501、封止基板506、およびシール材505で囲まれた空間518に発光素子517が備えられた構造になっている。なお、空間518には、不活性気体(窒素やアルゴン等)が充填される場合の他、シール材505で充填される構成も含むものとする。
【0186】
なお、シール材505にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板506に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)、PVF(ポリビニルフロライド)、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【0187】
以上のようにして、アクティブマトリクス型の発光装置を得ることができる。
【0188】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成を適宜組み合わせて用いることができる。
【0189】
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を含む発光素子を適用して作製された発光装置を用いて完成させた様々な電子機器の一例について、図6を用いて説明する。
【0190】
発光装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図6に示す。
【0191】
図6(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。
【0192】
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。
【0193】
なお、テレビジョン装置7100は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
【0194】
図6(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。
【0195】
図6(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6(C)に示す携帯型遊技機は、その他、スピーカ部7306、記録媒体挿入部7307、LEDランプ7308、入力手段(操作キー7309、接続端子7310、センサ7311(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン7312)等を備えている。もちろん、携帯型遊技機の構成は上述のものに限定されず、少なくとも表示部7304および表示部7305の両方、又は一方に発光装置を用いていればよく、その他付属設備が適宜設けられた構成とすることができる。図6(C)に示す携帯型遊技機は、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示部に表示する機能や、他の携帯型遊技機と無線通信を行って情報を共有する機能を有する。なお、図6(C)に示す携帯型遊技機が有する機能はこれに限定されず、様々な機能を有することができる。
【0196】
図6(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。
【0197】
図6(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。
【0198】
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。
【0199】
例えば、電話を掛ける、或いはメールを作成する場合は、表示部7402を文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合、表示部7402の画面のほとんどにキーボード又は番号ボタンを表示させることが好ましい。
【0200】
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。
【0201】
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。
【0202】
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。
【0203】
表示部7402は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部7402に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【0204】
以上のようにして、本発明の一態様である発光装置を適用して電子機器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。
【0205】
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【0206】
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物を含む発光素子を適用して作製された発光装置を用いて完成させた照明装置の一例について、図7を用いて説明する。
【0207】
図7は、発光装置を室内の照明装置8001として用いた例である。なお、発光装置は大面積化も可能であるため、大面積の照明装置を形成することもできる。その他、曲面を有する筐体を用いることで、発光領域が曲面を有する照明装置8002を形成することもできる。本実施の形態で示す発光装置に含まれる発光素子は薄膜状であり、筐体のデザインの自由度が高い。したがって、様々な意匠を凝らした照明装置を形成することができる。さらに、室内の壁面に大型の照明装置8003を備えても良い。
【0208】
また、発光装置をテーブルの表面に用いることによりテーブルとしての機能を備えた照明装置8004とすることができる。なお、その他の家具の一部に発光装置を用いることにより、家具としての機能を備えた照明装置とすることができる。
【0209】
以上のように、発光装置を適用した様々な照明装置が得られる。なお、これらの照明装置は本発明の一態様に含まれるものとする。
【0210】
また、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示した構成と適宜組み合わせて用いることができる。
【実施例1】
【0211】
≪合成例1≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(100)で表される本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物、4−フェニル−4’−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェニル−トリフェニルアミン(略称:BPABIm)の合成方法について説明する。なお、BPABIm(略称)の構造を以下に示す。
【0212】
【化25】

【0213】
<4−フェニル−4’−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェニル−トリフェニルアミン(略称:BPABIm)の合成>
100mL三口フラスコへ、2−(4−ブロモフェニル)−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾールを1.7g(5.0mmol)、フェニルビフェニルアミンを1.2g(5.0mmol)、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17mg(30μmol)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10mL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)200mL(0.1mmol)を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、130℃で5時間加熱撹拌し、反応させた。
【0214】
反応後、この反応混合液に酢酸エチル200mLを加え、この懸濁液をフロリジール、セライトを通してろ過した。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:酢酸エチル=9:1)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、目的物の淡黄色粉末を収量2.1g、収率82%で得た。
【0215】
また、上記合成法の反応スキームを下記(A−1)に示す。
【0216】
【化26】

【0217】
上記合成法で得られた化合物の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図8(a)および図8(b)に示す。図8(b)は図8(a)における6から9ppmの範囲の拡大図である。この結果から、上述の構造式(100)で表される本発明の一態様のトリアリールアミン化合物である4−フェニル−4’−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェニル−トリフェニルアミン(略称:BPABIm)が得られたことがわかった。
【0218】
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=6.98(d,J=9.0Hz,2H),7.07(t,J=7.2Hz,1H),7.12−7.58(m,25H),7.85(d,J=7.8Hz,1H)。
【0219】
次に、BPABIm(略称)の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用いた。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。また、吸収スペクトルおよび発光スペクトルのいずれの場合もBPABIm(略称)のトルエン溶液と、BPABIm(略称)の薄膜について測定した。なお、トルエン溶液(0.120mmol/L)の場合には、石英セルに入れ、室温で測定を行った。また薄膜の場合には、石英基板に蒸着した薄膜を用い、吸収スペクトルを測定する場合には薄膜の吸収スペクトルから石英の吸収スペクトルを差し引いて得られる値を示す。
【0220】
得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図9に示す。なお、図9(a)には、BPABIm(略称)のトルエン溶液について測定した結果を示す。また、図9(b)には、BPABIm(略称)の薄膜について測定した結果を示す。図9(a)および図9(b)において、横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)を表す。また、図9(a)および図9(b)において、2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。
【0221】
図9(a)に示すBPABIm(略称)のトルエン溶液では、361nm付近に吸収ピークが見られ、図9(b)に示すBPABIm(略称)の薄膜では、364nm付近に吸収ピークが見られた。
【0222】
また、図9(a)に示すBPABIm(略称)のトルエン溶液では、最大発光波長が410nm(励起波長365nm)、図9(b)に示すBPABIm(略称)の薄膜では、最大発光波長が445nm(励起波長363nm)であった。
【0223】
以上のことから、BPABIm(略称)は色純度の良い青色発光を呈することが分かった。従って、青色の発光材料として用いることができる。
【0224】
また、BPABIm(略称)のHOMO準位およびLUMO準位について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定を行うことにより求めた。CV測定には、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。
【0225】
また、CV測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド(DMF)((株)アルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−BuNClO)((株)東京化成製、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を2mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE7非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。また、測定は室温(20〜25℃)とし、測定時のスキャン速度は、0.1V/secに統一した。なお、本実施例では、参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーを、−4.94eVであるとした。
【0226】
CV測定で得られる酸化ピーク電位Epaと還元ピーク電位Epcとの中間の電位(半波電位)がHOMO準位に相当することから、BPABIm(略称)のHOMO準位は、−5.37eVと算出され、さらにBPABIm(略称)のLUMO準位は、−2.28eVと算出された。従って、BPABIm(略称)のバンドギャップ(ΔE)は、3.09eVであることが分かった。
【0227】
従って、BPABIm(略称)は広いバンドギャップを有していることが分かった。
【0228】
また、100サイクル後でも酸化ピークが同様の値となった。酸化状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった。
【0229】
従って、BPABIm(略称)は正孔を良好に輸送することが分かった。
【実施例2】
【0230】
≪合成例2≫
本実施例では、実施の形態1の構造式(135)で表される本発明の一態様であるトリアリールアミン化合物、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−{4−(1,3−ベンゾオキサゾール−2−イル)−フェニル}ベンジジン(略称:BOxABP)の合成方法について説明する。なお、BOxABP(略称)の構造を以下に示す。
【0231】
【化27】

【0232】
<N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−{4−(1,3−ベンゾオキサゾール−2−イル)−フェニル}ベンジジン(略称:BOxABP)の合成>
50mL三口フラスコへ、2−(4−ブロモフェニル)−1,3−ベンゾオキサゾールを1.4g(5.2mmol)、N,N’−ジフェニルベンジジンを0.8g(2.5mmol)、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28mg(50μmol)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)0.3mL(0.2mmol)を加えた。この混合物を、窒素雰囲気下、130℃で4.5時間加熱撹拌し、反応させた。
【0233】
反応後、この反応混合液に酢酸エチル200mLを加え、この懸濁液をフロリジール、セライトを通してろ過した。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:酢酸エチル=9:1)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、目的物の黄色粉末を収量1.7g、収率96%で得た。
【0234】
また、上記合成法の反応スキームを下記(B−1)に示す。
【0235】
【化28】

【0236】
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=1:5)は、目的物は0.35、2−(4−ブロモフェニル)−1,3−ベンゾオキサゾールは0.67、N,N’−ジフェニルベンジジンは0.30だった。
【0237】
上記合成法で得られた化合物の核磁気共鳴分光法(H−NMR)による分析結果を下記に示す。また、H−NMRチャートを図10(a)および図10(b)に示す。図10(b)は図10(a)における6から9ppmの範囲の拡大図である。この結果から、上述の構造式(135)で表される本発明の一態様のトリアリールアミン化合物であるN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−{4−(1,3−ベンゾオキサゾール−2−イル)−フェニル}ベンジジン(略称:BOxABP)が得られたことがわかった。
【0238】
H NMR(CDCl,300MHz):δ(ppm)=7.11−7.24(m,14H),7.28−7.35(m,8H),7.51−7.55(m,6H),7.70−7.73(m,2H),8.90(d,J=8.7Hz,4H)。
【0239】
次に、BOxABP(略称)の紫外可視吸収スペクトル(以下、単に「吸収スペクトル」という)及び発光スペクトルを測定した。吸収スペクトルの測定には、紫外可視分光光度計((株)日本分光製 V550型)を用いた。また、発光スペクトルの測定には、蛍光光度計((株)浜松ホトニクス製 FS920)を用いた。また、吸収スペクトルおよび発光スペクトルのいずれの場合もBOxABP(略称)のトルエン溶液と、BOxABP(略称)の薄膜について測定した。なお、トルエン溶液(0.120mmol/L)の場合には、石英セルに入れ、室温で測定を行った。また薄膜の場合には、石英基板に蒸着した薄膜を用い、吸収スペクトルを測定する場合には薄膜の吸収スペクトルから石英の吸収スペクトルを差し引いて得られる値を示す。
【0240】
得られた吸収スペクトル及び発光スペクトルの測定結果を図11に示す。なお、図11(a)には、BOxABP(略称)のトルエン溶液について測定した結果を示す。また、図11(b)には、BOxABP(略称)の薄膜について測定した結果を示す。図11(a)および図11(b)において、横軸は波長(nm)、縦軸は吸収強度(任意単位)または発光強度(任意単位)を表す。また、図11(a)および図11(b)において、2本の実線が示されているが、細い実線は吸収スペクトルを示し、太い実線は発光スペクトルを示している。
【0241】
図11(a)に示すBOxABP(略称)のトルエン溶液では、381nm付近に吸収ピークが見られ、図11(b)に示すBOxABP(略称)の薄膜では、384nm付近に吸収ピークが見られた。
【0242】
また、図11(a)に示すBOxABP(略称)のトルエン溶液では、最大発光波長が435nm(励起波長380nm)、図11(b)に示すBOxABP(略称)の薄膜では、最大発光波長が472nm(励起波長400nm)であった。
【0243】
以上のことから、BOxABP(略称)は青色発光を呈することが分かった。従って、青色の発光材料として用いることができる。
【0244】
また、BOxABP(略称)のHOMO準位およびLUMO準位について、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定を行うことにより求めた。CV測定には、電気化学アナライザー(ビー・エー・エス(株)製、型番:ALSモデル600Aまたは600C)を用いた。
【0245】
また、CV測定における溶液は、溶媒として脱水ジメチルホルムアミド(DMF)((株)アルドリッチ製、99.8%、カタログ番号;22705−6)を用い、支持電解質である過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム(n−BuNClO)((株)東京化成製、カタログ番号;T0836)を100mmol/Lの濃度となるように溶解させ、さらに測定対象を2mmol/Lの濃度となるように溶解させて調製した。また、作用電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、PTE白金電極)を、補助電極としては白金電極(ビー・エー・エス(株)製、VC−3用Ptカウンター電極(5cm))を、参照電極としてはAg/Ag電極(ビー・エー・エス(株)製、RE7非水溶媒系参照電極)をそれぞれ用いた。また、測定は室温(20〜25℃)とし、測定時のスキャン速度は、0.1V/secに統一した。なお、本実施例では、参照電極の真空準位に対するポテンシャルエネルギーを、−4.94eVであるとした。
【0246】
CV測定で得られる酸化ピーク電位Epaと還元ピーク電位Epcとの中間の電位(半波電位)がHOMO準位に相当することから、BOxABP(略称)のHOMO準位は、−5.50eVと算出され、さらにBOxABP(略称)のLUMO準位は、−2.59eVと算出された。従って、BOxABP(略称)のバンドギャップ(ΔE)は、2.91eVであることが分かった。
【0247】
従って、BOxABP(略称)は広いバンドギャップを有していることが分かった。
【0248】
また、100サイクル後でも酸化ピークが同様の値となった。酸化状態と中性状態間の酸化還元の繰り返しに良好な特性を示すことが分かった。
【0249】
従って、BOxABP(略称)は正孔を良好に輸送することが分かった。
【実施例3】
【0250】
本実施例では、本発明のトリアリールアミン化合物である4−フェニル−4’−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェニル−トリフェニルアミン(略称:BPABIm)(構造式(100))を正孔輸送層に用いた発光素子1について図12を用いて説明する。なお、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
【0251】
【化29】

【0252】
≪発光素子1の作製≫
まず、ガラス製の基板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より成膜し、陽極として機能する第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。
【0253】
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。
【0254】
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。
【0255】
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、基板1100を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
【0256】
真空装置内を10−4Paに減圧した後、4−フェニル−4’−(9−フェニルフルオレン−9−イル)トリフェニルアミン(略称:BPAFLP)と酸化モリブデン(VI)とを、BPAFLP(略称):酸化モリブデン=4:2(質量比)となるように共蒸着することにより、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は50nmとした。なお、共蒸着とは、異なる複数の物質をそれぞれ異なる蒸発源から同時に蒸発させる蒸着法である。
【0257】
次に、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)を10nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成した。
【0258】
次に、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。まず、2−[4−(ジベンゾチオフェン−4−イル)フェニル]−1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール((略称:DBTBIm−II)、4−フェニル−4’−(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−フェニル−トリフェニルアミン(略称:BPABIm)、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy))を、DBTBIm−II(略称):BPABIm(略称):Ir(ppy)(略称)=1:0.5:0.06(質量比)となるように共蒸着した。なお、膜厚は、20nmとした。次に、DBTBIm−II(略称)、Ir(ppy)(略称)を、DBTBIm−II(略称):Ir(ppy)(略称)=1:0.06(質量比)となるように共蒸着し、膜厚を20nmとした。以上により、積層構造を有する発光層1113を形成した。
【0259】
次に、発光層1113上にトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を20nm蒸着することにより、電子輸送層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上にバソフェナントロリン(略称:Bphen)を10nm蒸着した後、さらにフッ化リチウムを1nm蒸着することにより、電子注入層1115を形成した。
【0260】
最後に、電子注入層1115上にアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子1を得た。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。
【0261】
以上により得られた発光素子1の素子構造を表1に示す。
【0262】
【表1】

【0263】
また、作製した発光素子1は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理)。
【0264】
≪発光素子1の動作特性≫
作製した発光素子1の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0265】
まず、発光素子1の電流密度−輝度特性を図13に示す。また、電圧−輝度特性を図14、輝度−電流効率特性を図15、電圧−電流特性を図16、輝度−色度特性を図17にそれぞれ示す。
【0266】
図13〜図15より、本発明の一態様のトリアリールアミン化合物を正孔輸送層に用いた発光素子1は、低消費電力で高効率な素子であることがわかった。また、図16より、低駆動電圧の素子であることが分かった。また、図17より、各輝度でキャリアバランスの良い素子であることが分かった。
【0267】
また、1000cd/m付近における発光素子1の主な初期特性値を以下の表2に示す。
【0268】
【表2】

【0269】
上記、表2の結果からも本実施例で作製した発光素子1は、高輝度であり、高い電流効率を示していることが分かる。さらに、色純度に関しては、純度の良い緑色発光を示すことが分かる。
【0270】
また、発光素子1に25mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図18に示す。図18に示す通り、発光素子1の発光スペクトルは514nm、545nm付近にピークを有しており、発光層1113に含まれるIr(ppy)(略称)の発光に由来していることが示唆される。
【0271】
従って、BPABIm(略称)は、緑色の光を発する物質よりも高いT1準位を有し、緑色から長波長の燐光を呈する素子のホスト材料やキャリア輸送材料に用いることができる。
【0272】
また、発光素子1についての信頼性試験を行った。信頼性試験の結果を図19に示す。図19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。なお、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発光素子1を駆動させた。図19から、発光素子1の640時間後の輝度は、初期輝度の75%を保っていた。したがって、発光素子1は、高い信頼性を示すことがわかった。また、本発明のトリアリールアミン化合物を発光素子に用いることにより、長寿命の発光素子が得られることがわかった。
【実施例4】
【0273】
本実施例では、本発明のトリアリールアミン化合物であるN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−{4−(1,3−ベンゾオキサゾール−2−イル)−フェニル}ベンジジン(略称:BOxABP)(構造式(135))を正孔注入層、または正孔輸送層、さらにはその両方に用いた発光素子2〜発光素子4について説明する。なお、本実施例における発光素子2〜発光素子4の説明には、実施例1で発光素子1の説明に用いた図12を用いることとする。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
【0274】
【化30】

【0275】
≪発光素子2〜発光素子4の作製≫
まず、ガラス製の基板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より成膜し、陽極として機能する第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。
【0276】
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。
【0277】
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。
【0278】
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、基板1100を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
【0279】
真空装置内を10−4Paに減圧した後、発光素子2の場合には、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを、NPB(略称):酸化モリブデン=4:1(質量比)となるように共蒸着することにより、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は50nmとした。また、発光素子3および発光素子4の場合には、BOxABP(略称)と酸化モリブデン(VI)とを、BOxABP(略称):酸化モリブデン=4:1(質量比)となるように共蒸着することにより、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は50nmとした。
【0280】
次に、発光素子2および発光素子4の場合には、BOxABP(略称)を10nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成した。また、発光素子3の場合には、NPB(略称)を10nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成した。
【0281】
次に、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。9−[4−(N−カルバゾリル)]フェニル−10−フェニルアントラセン(略称:CzPA)、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)を、CzPA(略称):PCBAPA(略称)=1:0.1(質量比)となるように共蒸着し、発光層1113を形成した。膜厚は、30nmとした。
【0282】
次に、発光層1113上にトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を10nm蒸着することにより、電子輸送層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上にバソフェナントロリン(略称:Bphen)を20nm蒸着した後、さらにフッ化リチウムを1nm蒸着することにより、電子注入層1115を形成した。
【0283】
最後に、電子注入層1115上にアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子2〜発光素子4を得た。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。
【0284】
以上により得られた発光素子2〜発光素子4の素子構造を表3に示す。
【0285】
【表3】

【0286】
また、作製した発光素子2〜発光素子4は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理)。
【0287】
≪発光素子2〜発光素子4の動作特性≫
作製した発光素子2〜発光素子4の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0288】
まず、発光素子2〜発光素子4の電流密度−輝度特性を図20に示す。また、電圧−輝度特性を図21、輝度−電流効率特性を図22、電圧−電流特性を図23にそれぞれ示す。
【0289】
図20〜図22より、本発明の一態様のトリアリールアミン化合物を用いた発光素子2〜発光素子4は、低消費電力で高効率な素子であることがわかった。また、図23より、低駆動電圧の素子であることが分かった。
【0290】
また、1000cd/m付近における発光素子2〜発光素子4の主な初期特性値を以下の表4に示す。
【0291】
【表4】

【0292】
上記、表4の結果からも本実施例で作製した発光素子2〜発光素子4は、高輝度であり、高い電流効率を示していることが分かる。
【0293】
また、発光素子2〜発光素子4に25mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図24に示す。図24に示す通り、発光素子2〜発光素子4の発光スペクトルは470nm付近にピークを有しており、発光層1113に含まれるPCBAPA(略称)の発光に由来していることが示唆された。
【0294】
また、発光素子3についての信頼性試験を行った。なお、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発光素子3を駆動させた。その結果、発光素子3の550時間後の輝度は、初期輝度の79%を保っていた。したがって、本実施の一態様であるトリアリールアミン化合物を正孔注入層に用いた発光素子3は、高い信頼性を示すことがわかった。また、本発明のトリアリールアミン化合物を発光素子に用いることにより、長寿命の発光素子が得られることがわかった。
【実施例5】
【0295】
本実施例では、本発明のトリアリールアミン化合物であるN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ−{4−(1,3−ベンゾオキサゾール−2−イル)−フェニル}ベンジジン(略称:BOxABP)(構造式(135))発光層に用いた発光素子5について説明する。なお、本実施例における発光素子5の説明には、実施例1で発光素子1の説明に用いた図12を用いることとする。また、本実施例で用いる材料の化学式を以下に示す。
【0296】
【化31】

【0297】
≪発光素子5の作製≫
まず、ガラス製の基板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より成膜し、陽極として機能する第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。
【0298】
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。
【0299】
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。
【0300】
次に、第1の電極1101が形成された面が下方となるように、基板1100を真空蒸着装置内に設けられたホルダーに固定した。本実施例では、真空蒸着法により、EL層1102を構成する正孔注入層1111、正孔輸送層1112、発光層1113、電子輸送層1114、電子注入層1115が順次形成される場合について説明する。
【0301】
真空装置内を10−4Paに減圧した後、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)と酸化モリブデン(VI)とを、NPB(略称):酸化モリブデン=4:1(質量比)となるように共蒸着することにより、第1の電極1101上に正孔注入層1111を形成した。膜厚は50nmとした。
【0302】
次に、NPB(略称)を10nm蒸着し、さらに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)を30nm蒸着することにより、正孔輸送層1112を形成した。
【0303】
次に、正孔輸送層1112上に発光層1113を形成した。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)、BOxABP(略称)、PCBAPA(略称)を、CzPA(略称):BOxABP(略称):PCBAPA(略称)=1:0.05:0.1(質量比)となるように共蒸着し、発光層1113を形成した。膜厚は、30nmとした。
【0304】
次に、発光層1113上にトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)を10nm蒸着することにより、電子輸送層1114を形成した。さらに電子輸送層1114上にフッ化リチウムを1nm蒸着することにより、電子注入層1115を形成した。
【0305】
最後に、電子注入層1115上にアルミニウムを200nmの膜厚となるように蒸着し、陰極となる第2の電極1103形成し、発光素子5を得た。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。
【0306】
以上により得られた発光素子5の素子構造を表5に示す。
【0307】
【表5】

【0308】
また、作製した発光素子5は、大気に曝されないように窒素雰囲気のグローブボックス内において封止した(シール材を素子の周囲に塗布し、封止時に80℃にて1時間熱処理)。
【0309】
≪発光素子5の動作特性≫
作製した発光素子5の動作特性について測定した。なお、測定は室温(25℃に保たれた雰囲気)で行った。
【0310】
まず、発光素子5の電流密度−輝度特性を図25に示す。また、電圧−輝度特性を図26、輝度−電流効率特性を図27、電圧−電流特性を図28にそれぞれ示す。
【0311】
図26、図27より、本発明の一態様のトリアリールアミン化合物を発光層に用いた発光素子5は、低消費電力で高効率な素子であることがわかった。また、図28より、低駆動電圧の素子であることが分かった。
【0312】
また、1000cd/m付近における発光素子5の主な初期特性値を以下の表6に示す。
【0313】
【表6】

【0314】
上記、表6の結果からも本実施例で作製した発光素子5は、高輝度であり、高い電流効率を示していることが分かる。
【0315】
また、発光素子5に25mA/cmの電流密度で電流を流した際の発光スペクトルを、図29に示す。図29に示す通り、発光素子5の発光スペクトルは473nm付近にピークを有しており、発光層1113に含まれるBOxABP(略称)の発光に由来していることが示唆される。
【0316】
従って、BOxABP(略称)は、青色の光を発する物質よりも高いS1準位を有し、青色から長波長の蛍光を呈する素子のホスト材料やキャリア輸送材料に用いることができることがわかった。
【0317】
また、発光素子5についての信頼性試験を行った。なお、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発光素子5を駆動させた。その結果、発光素子5の450時間後の輝度は、初期輝度の79%を保っていた。したがって、発光素子5は、高い信頼性を示すことがわかった。また、本発明のトリアリールアミン化合物を発光素子の正孔注入層に用いることにより、長寿命の発光素子が得られることがわかった。
【符号の説明】
【0318】
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
116 電荷発生層
201 陽極
202 陰極
203 EL層
204 発光層
205 燐光性化合物
206 第1の有機化合物
207 第2の有機化合物
301 第1の電極
302(1) 第1のEL層
302(2) 第2のEL層
302(n−1) 第(n−1)のEL層
302(n) 第(n)のEL層
304 第2の電極
305 電荷発生層(I)
305(1) 第1の電荷発生層(I)
305(2) 第2の電荷発生層(I)
305(n−2) 第(n−2)の電荷発生層(I)
305(n−1) 第(n−1)の電荷発生層(I)
401 反射電極
402 半透過・半反射電極
403a 第1の透明導電層
403b 第2の透明導電層
404B 第1の発光層(B)
404G 第2の発光層(G)
404R 第3の発光層(R)
405 EL層
410R 第1の発光素子(R)
410G 第2の発光素子(G)
410B 第3の発光素子(B)
501 素子基板
502 画素部
503 駆動回路部(ソース線駆動回路)
504a、504b 駆動回路部(ゲート線駆動回路)
505 シール材
506 封止基板
507 配線
508 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
509 nチャネル型TFT
510 pチャネル型TFT
511 スイッチング用TFT
512 電流制御用TFT
513 第1の電極(陽極)
514 絶縁物
515 EL層
516 第2の電極(陰極)
517 発光素子
518 空間
1100 基板
1101 第1の電極
1102 EL層
1103 第2の電極
1111 正孔注入層
1112 正孔輸送層
1113 発光層
1114 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
7403a、7403b 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
8001 照明装置
8002 照明装置
8003 照明装置
8004 照明装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一般式(G1)で表されるトリアリールアミン化合物。
【化1】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G1−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。)
【化2】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。α〜αは、それぞれ独立して置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す)
【請求項2】
一般式(G2)で表されるトリアリールアミン化合物。
【化3】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G2−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。)
【化4】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。αは、置換又は無置換のフェニレン基、置換又は無置換のビフェニレン基のいずれかを表し、qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。)
【請求項3】
一般式(G3)で表されるトリアリールアミン化合物。
【化5】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。m、nは、それぞれ独立して0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基、または下記一般式(G3−2)で表されるアリール基のいずれかを表す。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。)
【化6】


(式中、Eは、酸素または窒素原子を表し、窒素原子の場合は、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のビフェニル基が結合する。qは、0または1である。また、Arは、置換又は無置換のフェニル基、置換又は無置換のナフチル基、置換又は無置換のフェナントリル基、置換又は無置換のトリフェニレニル基、置換又は無置換のフルオレニル基、置換又は無置換のカルバゾリル基、置換又は無置換のジベンゾチオフェニル基、置換又は無置換のジベンゾフラニル基のいずれかを表す。また、R〜Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、置換又は無置換のフェニル基のいずれかを表す。)
【請求項4】
構造式(100)で表されるトリアリールアミン化合物。
【化7】

【請求項5】
構造式(135)で表されるトリアリールアミン化合物。
【化8】

【請求項6】
請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載のトリアリールアミン化合物を用いた発光素子。
【請求項7】
請求項6に記載の発光素子を用いた発光装置。
【請求項8】
請求項7に記載の発光装置を用いた電子機器。
【請求項9】
請求項7に記載の発光装置を用いた照明装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【図29】
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【図30】
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【公開番号】特開2013−28597(P2013−28597A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−140695(P2012−140695)
【出願日】平成24年6月22日(2012.6.22)
【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)】