ピレン系化合物及びこれを用いた発光トランジスタ素子
【課題】発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好で
あるピレン系化合物、及びこの特定のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子を提
供することを目的とする。
【解決手段】発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、下記化学式（１）からなるピレン系化合物を用いる。
【化１５】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
あるピレン系化合物、及びこの特定のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子を提
供することを目的とする。
【解決手段】発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、下記化学式（１）からなるピレン系化合物を用いる。
【化１５】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分となるピレン系化合物及びこれを用いた発光トランジスタ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体装置の典型例である有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略する。）は、有機蛍光体からなる層中における電子及び正孔の再結合に伴う発光現象を利用した発光素子である。具体的には、上記有機化合物からなる発光層、この発光層に電子を注入する電子注入電極、及び上記発光層に正孔を注入する正孔注入電極からなる有機ＥＬ素子が、特許文献１や特許文献２等に記載されている。
【０００３】
この発光層に使用される有機蛍光体としては、ベリノン誘導体、ジスリチルベンゼン誘導体等（特許文献１）や、１，３，６，８−テトラフェニルピレン等（特許文献２）等があげられる。
【０００４】
一方、有機蛍光体からなる層中における電子及び正孔の再結合に伴う発光現象を利用した例として、上記有機ＥＬ素子以外に、発光トランジスタ素子が知られている。この発光トランジスタ素子に、上記有機ＥＬ素子に使用される有機蛍光体を利用することが考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５０７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のピレン系の化合物を含む各化合物は、有機ＥＬ素子用に分子設計されており、分子間相互作用を阻害するような置換基がピレンに導入されているため、非常にアモルファス性の高い化合物が多い。
【０００７】
ところが、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好であるように分子設計をする必要がある。
【０００８】
そこで、この発明は、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好であるピレン系化合物、及びこの特定のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、下記化学式（１）からなるピレン系化合物を用いることにより、上記課題を解決したのである。
【化２】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
【００１０】
上記のピレン系化合物を、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層の主構成成分として用い、この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有させることにより、発光トランジスタ素子を構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、対称性を有する特定のピレン系化合物を用いるので、結晶性が高まり、得られる発光トランジスタ素子の発光と移動度の両方の特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、この発明について詳細に説明する。
この発明は、ピレン系化合物、特に対称性を有するピレン系化合物にかかる発明である。このピレン系化合物は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、使用することができる。
【００１３】
上記ピレン系化合物は、下記化学式（１）で示される化合物である。
【化３】
【００１４】
上記の式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。
【００１５】
上記Ｒ１として具体的には、ヘテロアリール基、アリール基、直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シリル基、ハロゲン原子を有する基等があげられる。
【００１６】
上記ヘテロアリール基の具体例としては、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基等があげられ、置換基を有していてもよい。また、このヘテロアリール基は、多環芳香族も含む。
【００１７】
上記のアリール基の具体例としては、ナフチル基（好ましくは２−ナフチル基）、アントリル基（好ましくは２−アントリル基）、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、又はフッ素置換されたフェニル基等があげられ、置換基を有していてもよい。また、このアリール基は、多環芳香族も含み、置換基を有さないフェニル基を含まない。
【００１８】
上記の直鎖または分岐のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、2-プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等があげられる。このアルキル基の主鎖の炭素数は１〜２０がよい。
【００１９】
上記アルケニル基の具体例としては、ビニル基、フェニル置換ビニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記アルキニル基の具体例としては、エチニル基、フェニル置換エチニル基、トリメチルシリル置換エチニル基、プロパルギル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２１】
上記シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２２】
上記ハロゲン原子を有する基の具体例としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子等があげられ、この中でも、これらハロゲン原子のみからなる基が好ましく、中でもフッ素原子がより好ましい。
【００２３】
上記Ｒ１として好ましい基は、置換基を有していてもよい、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビニル基、エチニル基及びシリル基、置換基を有するフェニル基、カルボキシ基及びハロゲン原子から選ばれる基である。
【００２４】
中でも、特に好ましいのは、カルボキシ基、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、２−ナフチル基、２−アントリル基、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、フェニル置換ビニル基、フェニル置換エチニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、又はフッ素置換されたフェニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、トリメチルシリル基、トリメチルシリル置換エチニル基、及びフッ素原子から選ばれる基である。
【００２５】
なお、上記ピレン系化合物の分子量は、好ましくは３００以上、更に好ましくは５００以上であり、また、好ましくは５０００以下、更に好ましくは３０００以下である。
【００２６】
上記化学式（１）の具体例としては、図１（ａ）〜図３（ｂ）に示されるような化合物があげられる。すなわち、Ｒ１が置換基を有してもよい複素環（ヘテロアリール基）の例として、Ｒ１がチオフェン環（チエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−１），（２−２））、Ｒ１がビチオフェン環（ビチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−３））、Ｒ１がフェニルチオフェン環（フェニルチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−４））、Ｒ１がベンゾチオフェン環（ベンゾチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−５））、Ｒ１がピリジン環（ピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−６）〜（２−８））、Ｒ１がビピリジン環（ビピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−９））、Ｒ１がフェニルピリジン環（フェニルピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１０））、Ｒ１がキノリン環（キノリル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１１））、Ｒ１がベンゾチアゾール環（ベンゾチアゾリル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１２））、Ｒ１がヘキシル基で置換されたチオフェン環（チエニル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１３））、Ｒ１がヘキシル基で置換されたビチオフェン環（ビチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１４））、Ｒ１がベンゾオキサゾール環（ベンゾオキサゾリル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１５））等があげられる。
【００２７】
また、Ｒ１が置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基の例として、Ｒ１がトリル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−１）〜（３−２））、Ｒ１がジメチルフェニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−３）〜（３−４））、Ｒ１が、フェニル置換ビニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−５））、Ｒ１がフェニル置換ビニル基エチニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−６））、Ｒ１がビフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−７）〜（３−８））、Ｒ１がフェニルエテノフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−９））、Ｒ１がピリジノフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−１０））、Ｒ１がフッ素置換されたフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−１１），図２（ｃ）の（３−１２）〜（３−１５））、Ｒ１がテルフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｄ）の（３−１６））、Ｒ１がビフェニル置換ビニル基であるピレン系化合物（図２（ｄ）の（３−１７））等があげられる。
【００２８】
さらに、Ｒ１が置換基を有してもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいシリル基、又はフッ素原子の例として、Ｒ１がフェナントレン環（フェナントリル基）であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−１））、Ｒ１が２−ナフチル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−２））、Ｒ１が２−アントリル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−３））、Ｒ１がエチル置換ビニル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−４））、Ｒ１がトリメチルシリル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−５）、なお、式中、Ｍｅはメチル基を表す。）、Ｒ１がトリメチルシリルエチニル基であるピレン系化合物（図３（ｂ）の（４−６）、なお、式中、Ｍｅはメチル基を表す。）、Ｒ１がフッ素原子であるピレン系化合物（図３（ｂ）の（４−７））等があげられる。
【００２９】
さらにまた、この発明にかかるその他のピレン系化合物の例として、図４（ａ）（ｂ）の（４−１）〜（４−１９）に示される各化合物があげられる。
【００３０】
上記の各化合物の中でも、Ｒ１がハロゲン原子を有する基であるピレン系化合物は、これまでに知られていない化合物である。
【００３１】
上記発光層は、上記ピレン系化合物を主構成成分とする。この主構成成分とは、発光輝度、発光効率、キャリア移動度、特有の光の色等の効果を中心的に発揮し得る成分をいう。上記発光層は、主構成成分たる上記ピレン系化合物以外に、上記の効果をより向上させるために必要に応じて、他の有機蛍光体やドーパント材料等の副構成成分を併用してもよい。
【００３２】
このような他の有機蛍光体としては、特に限定されるものではなく、例えば、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、ペリレン、クリセン等の縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール誘導体の金属錯体、ベンズオキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、ベンズチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体等のビススチリル誘導体、キノリノール誘導体と異なる配位子を組み合わせた金属錯体、オキサジアゾール誘導体金属錯体、ベンズアゾール誘導体金属錯体、クマリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体等があげられる。さらに、ポリマー系の他の有機蛍光体の例としては、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などがあげられる。
【００３３】
また、上記ドーパント材料は、特に限定されるものではなく、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体等のビススチリル誘導体、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ（２−メチルフェニル）イソベンゾフラン、ジ（２−トリフルオロメチルフェニル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフラン等のイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノクマリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メトキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズイミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリルクマリン誘導体等のクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、ビス（スチリル）ベンゼン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、ジアザフラビン誘導体等があげられる。
【００３４】
次に、上記のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子について説明する。
上記発光トランジスタ素子としては、図５に示すような電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の基本構造を有する素子をあげることができる。
【００３５】
この発光トランジスタ素子１０は、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる、上記ピレン系化合物を主構成成分とする発光層１、この発光層１に正孔を注入する正孔注入電極、いわゆるソース電極２、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、いわゆるドレイン電極３，及び上記ソース電極２及びドレイン電極３に対向し、上記発光層１内のキャリアの分布を制御する、Ｎ＋シリコン基板で構成されたゲート電極４から構成される。なお、ゲート電極４は、シリコン基板の表層部に形成される不純物拡散層からなる導電層で構成してもよい。
【００３６】
具体的には、図５に示すように、ゲート電極４の上に酸化シリコン等からなる絶縁膜５が設けられ、その上にソース電極２及びドレイン電極３が間隔を開けて設けられる。そして、このソース電極２及びドレイン電極３を覆い、かつ、両電極の間に入り込むように発光層１が設けられる。
【００３７】
上記の素子が発光トランジスタの機能を発揮するためには、上記発光層１を構成する有機蛍光体、特に主構成成分であるピレン系化合物のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差、キャリア移動度、又は発光効率が所定の範囲を満たすことが好ましい。なお、上記のそれぞれの特徴を有する上記ピレン系化合物を用いた場合、上記ドーパント等の副構成成分を加えることにより、それぞれの機能をより高くすることが可能となる。
【００３８】
まず、上記のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、小さいほど電子の移動がより容易となって発光及び半導体性（すなわち、一方向への電子又は正孔の導通性）が生じやすくなり、好ましい。具体的には、５ｅＶ以下がよく、３ｅＶ以下がより好ましく、２．７ｅＶ以下がさらに好ましい。なお、この差は、小さいほど好ましいので、この差の下限は、０ｅＶである。
【００３９】
また、上記のキャリア移動度は、大きいほど半導体性が高まり好ましい。具体的には、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がよく、３．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がより好ましく、１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がさらに好ましい。なお、キャリア移動度の上限は、特に限定されず、１ｃｍ２／Ｖ・ｓ程度であれば十分である。
【００４０】
上記発光効率は、光子や電子を入れることによって生じる光の割合をいい、注入された光エネルギーに対する、放出された光エネルギーの割合をＰＬ発光効率（又はＰＬ量子効率）といい、注入された電子の個数に対する、放出された光子の個数の割合をＥＬ発光効率（又はＥＬ量子効率）という。
【００４１】
注入され、励起された電子は、正孔と再結合することにより光を発するが、この再結合は必ずしも１００％の確率で生じない。このため、上記発光層１を構成する有機化合物を比較する際、ＥＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合、及び電子と正孔との再結合の割合の相乗効果を比較することができる。ところで、ＰＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合を比較することができるので、ＰＬ発光効率及びＥＬ発光効率の両方を組み合わせて対比することにより、電子と正孔との再結合の割合を比較することも可能となる。
【００４２】
上記ＰＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、２０％以上がよく、３０％以上がより好ましい。なお、ＰＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００４３】
また、上記ＥＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、１×１０−３％以上がよく、８×１０−３％以上が好ましい。なお、ＥＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００４４】
上記発光トランジスタ素子１０の特徴として、上記以外に、発光する光の波長があげられる。この波長は、可視光の範囲内であるが、使用する有機蛍光体、特に上記ピレン系化合物の種類によって異なる波長を有する。そして、異なる波長を有する有機蛍光体を組み合わせることにより、種々の色を発現させることができる。このため、発光する光の波長は、波長そのものが特徴を発揮することとなる。
【００４５】
また、上記発光トランジスタ素子１０は、発光を特徴とするので、ある程度の発光輝度を有するのがよい。この発光輝度は、人間が物を見るときに感じる物の明るさに対応する発光量をいう。この発光輝度は、フォトカウンターによる測定法において、大きいほど好ましく、１×１０４ＣＰＳ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃ）以上がよく、１×１０５ＣＰＳ以上が好ましく、１×１０６ＣＰＳ以上がより好ましい。
【００４６】
上記発光層１は、構成する有機蛍光体等を蒸着（複数種あるときは、共蒸着）することにより形成される。この発光層の膜厚は、少なくとも７０ｎｍ程度あればよい。
【００４７】
上記ソース電極２及びドレイン電極３は、正孔及び電子を上記発光層１に注入するための電極で、金（Ａｕ）、マグネシウム−金合金（ＭｇＡｕ）等で形成される。両者間は、０．４〜５０μｍ等の微小間隔を開けて対向するように形成される。具体的には、例えば、図６に示すように、ソース電極２及びドレイン電極３が、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部２ａ，３ａを有するように形成され、ソース電極２の櫛歯形状部２ａを構成する櫛歯と、ドレイン電極３の櫛歯形状部３ａを構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置することにより、発光トランジスタ素子１０としての機能をより効率的に発揮させることができる。
【００４８】
このときのソース電極２及びドレイン電極３の間隔、すなわち、櫛歯形状部２ａ及び櫛歯形状部３ａの間隔は、５０μｍ以下がよく、３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。５０μｍを超えると、十分な半導体性を発揮し得なくなる。
【００４９】
上記発光トランジスタ素子１０は、上記ソース電極２及びドレイン電極３に電圧を印加することにより、その内部で正孔及び電子の両方を移動させ、発光層１内で、両者を再結合させることにより、発光を生じさせることができる。このとき、発光層１を通って両電極間を移動する正孔及び電子の量は、ゲート電極４に印加される電圧に依存する。このため、ゲート電極４にかける電圧及びその変化を制御することにより、上記ソース電極２及びドレイン電極３の間の導通状態を制御することが可能となる。なお、この発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動を行うので、ソース電極２に対しドレイン電極３に負の電圧が加えられ、また、ソース電極２に対してゲート電極４に負の電圧が加えられる。
【００５０】
具体的には、ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、発光層１内の正孔がゲート電極４側に引き寄せられ、絶縁膜５の表面付近における正孔の密度が高い状態となる。ソース電極２及びドレイン電極３の間の電圧を適切にすると、ゲート電極４に与える制御電圧の大小によって、ソース電極２から発光層１に正孔が注入され、ドレイン電極３から発光層１に電子が注入される状態となる。すなわち、ソース電極２が正孔注入電極として機能し、ドレイン電極３は電子注入電極として機能する。これにより、発光層１内において、正孔及び電子の再結合が生じ、これに伴う発光が生じることとなる。この発光状態は、ゲート電極４に与えられる制御電圧を変化させることにより、オン／オフさせたり、発光強度を変えたりすることができる。
【００５１】
上記の正孔及び電子の再結合が生じる理論は、次のように説明することができる。ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、図７（ａ）に示すように、発光層１において、絶縁膜２の界面近くに正孔のチャネル１１が形成され、そのピンチオフ点１２がドレイン電極３近傍に至る。そして、ピンチオフ点１２とドレイン電極３とｎ間に高電界が形成され、図７（ｂ）に示すように、エネルギーバンドが大きく曲げられる。これにより、ドレイン電極３内の電子が、ドレイン電極３と発光層１との間の電位障壁を突き抜けるＦＮ（ファウラーノルドハイム）トンネル効果が生じ、発光層１内に注入され、正孔と再結合される。
【００５２】
また、正孔及び電子の再結合は、上記のＦＮトンネル効果によるという理論以外に、次の理論による説明も可能である。すなわち、図７（ｃ）に示すように、発光層１内の有機蛍光体のＨＯＭＯエネルギーレベルにある電子が高電界によってＬＵＭＯエネルギーレベルに励起され、この励起された電子が発光層１内の正孔と再結合する。それと共に、ＬＵＭＯエネルギーレベルへの励起によって空席となったＨＯＭＯエネルギーレベルにドレイン電極３から電子が注入されて補われる。
【００５３】
上記発光トランジスタ素子１０は、基板２０上に、複数個、二次元配列されることにより、表示装置２１を構成することができる。この表示装置２１の電気回路図を図８に示す。すなわち、この表示装置２１は、前述のような発光トランジスタ素子１０を、マトリクス配列された画素Ｐ１１，Ｐ１２，……，Ｐ２１，Ｐ２２，……内にそれぞれ配置し、これらの画素の発光トランジスタ素子１０を選択的に発光させ、また、各画素の発光トランジスタ素子１０の発光強度（輝度）を制御することによって、二次元表示を可能としたものである。基板２０は、例えば、ゲート電極４を一体化したシリコン基板であってもよい。すなわち、ゲート電極４は、シリコン基板の表面にパターン形成した不純物拡散層からなる導電層により構成しておけばよい。また、基板２０として、ガラス基板を用いてもよい。
【００５４】
各発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動するので、そのドレイン電極３（Ｄ）にはバイアス電圧Ｖｄ（＜０）が与えられ、そのソース電極２（Ｓ）は接地電位（＝０）とされる。ゲート電極４（Ｇ）には、各画素を選択するための選択トランジスタＴｓと、データ保持用のキャパシタＣとが並列に接続される。
【００５５】
行方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓのゲートは、行ごとに共通の走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……にそれぞれ接続されている。また、列方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ２１，……；Ｐ１２，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓにおいて発光トランジスタ素子１０と反対側には、列ごとに共通のデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……がそれぞれ接続される。
【００５６】
走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……には、コントローラ２４によって制御される走査線駆動回路２２から、各行の画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……を循環的に順次選択（行内の複数画素の一括選択）するための走査駆動信号が与えられる。すなわち、走査線駆動回路２２は、各行を順次選択行として、選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して導通させ、これにより、非選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して遮断させるための走査駆動信号を発生させることができる。
【００５７】
一方、データ線ＬＤ１，ＬＤ２，……には、データ線駆動回路２３からの信号が入力される。このデータ線駆動回路２３には、画像データに対応した制御信号が、コントローラ２４から入力される。データ線駆動回路２３は、各行の複数の画素が走査線駆動回路２１によって一括選択されるタイミングで、当該選択行の各画素の発光階調に対応した発光制御信号をデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……に並列に供給する。
【００５８】
これにより、選択行の各画素においては、選択トランジスタＴｓを介してゲート電極４（Ｇ）に発光制御信号が与えられるから、当該画素の発光トランジスタ素子１０は、発光制御信号に応じた階調で発光（または消灯）することになる。発光制御信号は、キャパシタＣにおいて保持されるから、走査線駆動回路２２による選択行が他の行に移った後にも、ゲート電極Ｇの電位が保持され、発光トランジスタ素子１０の発光状態が保持される。
このようにして、二次元表示が可能になる。
【実施例】
【００５９】
以下に実施例及び比較例をあげてこの発明をさらに具体的に説明する。まず、ピレン系化合物の製造法について説明する。
【００６０】
（製造例１）テトラキス（２−チエニル）ピレンの製造
［原料合成］（１，３，６，８−テトラブロモピレンの製造）
ピレン（東京化成（株）製：試薬、純度９５％）２７ｇを水１９５ｍＬに加え、テトラグライム（東京化成（株）製：試薬）７ｍＬを加え、さらに塩酸７０ｍＬを加えて、９０℃にて２時間攪拌してピレンの水分散液を調整した。次いで、４０℃にて、臭素カリウム（東京化成（株）製：試薬）４７ｇを加えた。そして、温度を保持したまま、臭素酸ソーダ（東京化成（株）製：試薬）３０ｇを水１１０ｍＬに溶解させた臭素酸ソーダ溶液を、３時間かけて滴下した。その後、濾別し、メタノール約３００ｇにて充分に洗浄し、次いで、８５〜９５℃で乾燥して、１，３，６，８−テトラブロモピレン７０ｇを得た。
【００６１】
［テトラキス（２−チエニル）ピレン（化学式（２−１））の製造］
【化４】
【００６２】
上記反応式＜１＞にしたがって、テトラキス（２−チエニル）ピレン（図１（ａ）（３−１））を製造した。すなわち、還流冷却管、窒素ラインに接続した三方コックを付けた３００ｍｌ四つ口フラスコに２−チエニルトリブチルスズ（東京化成（株）製：試薬）１０．３ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン２．０ｇ、脱水トルエン（関東化学（株）製：試薬）２００ｍｌを入れた。反応器を窒素置換した後更に反応液中に窒素をバブリングして脱気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）（東京化成（株）製：試薬）０．２ｇを加え、オイルバス中１１０℃で６時間還流した後、窒素雰囲気下で終夜静置した。
【００６３】
反応液をセライトでろ過し、残さの固体をクロロホルムで洗い流した。ろ液を１０％弗化カリウム水溶液、純水、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸ナトリウムを用い脱水後エバポレーターで濃縮して黄色微結晶１ｇを得た。
回収した結晶をＧＰＣで精製し、０．４ｇの単一成分を得た。ＤＥＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（２−チエニル）ピレンであると同定した（収率１８％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝４０，１６２，２０６，２４８，２６５，４０１，４５１，４８５，５３０
【００６４】
（製造例２）テトラキス（４−ビフェニル）ピレン（化学式（３−９））の製造
【化５】
【００６５】
上記反応式＜２＞にしたがって、テトラキス（４−ビフェニル）ピレン（図２（ｂ）（３−９））を製造した。すなわち、還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに４−ビフェニルほう酸（アルドリッチ社製：試薬）２．３ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン１．０ｇ、炭酸セシウム６．４ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）、トルエン１５０ｍｌ、エタノール（純正化学（株）製：試薬）６０ｍｌ、純水３０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。次いで、上記のテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．２ｇを加え、オイルバス中８０℃で９時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
【００６６】
反応混合物にクロロホルム１００ｍｌ、純水１００ｍｌを加え、両溶媒に不溶の固体を吸引ろ過で回収した（ろ液は分液後、有機層を純水１００ｍｌで２回洗浄した）。
回収した固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、クロロホルム）で精製し、混在するパラジウムを除去した後、クロロホルムら再結晶を行い、黄色針状結晶７４５ｍｇを回収した。ＭＡＬＤＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（４−ビフェニル）ピレンであると同定した（収率４７％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝６５８，８１０
【００６７】
（製造例３）テトラキス（３−ビフェニル）ピレン（化学式（３−８））の製造
【化６】
【００６８】
上記反応式＜３＞にしたがって、テトラキス（３−ビフェニル）ピレン（図２（ｂ）（３−８））を製造した。すなわち、還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに３−ビフェニルほう酸（アルドリッチ社製：試薬）４．７ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン２．５ｇ、トルエン２５０ｍｌ、エタノール８０ｍｌを入れて減圧で脱気し、更に窒素バブリングを行った。炭酸ナトリウム（関東化学（株）製：試薬）５．１ｇを２５ｍｌの純水に溶解させて窒素バブリングをした水溶液を加えて、混合物を更に窒素バブリングした。次いで、上記のテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．４ｇを加えてオイルバス中８０℃で８時間還流させた。冷却後、クロロホルム２００ｍｌ、純水２００ｍｌを加えて分液した。回収した有機層をエバポレーターで濃縮し、残さを熱クロロホルムに溶解させて加熱ろ過で無機塩を除去し、ろ液を濃縮して固体を回収した。回収固体１ｇのうち０．５ｇをＧＰＣで精製して単一成分３４２ｍｇを回収した。ＤＥＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（３−ビフェニル）ピレンであると同定した（収率９％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝１５４，２８９，４０５，５０３，５７８，６５５，６５６，７３２，
８１０
【００６９】
（製造例４）１，３，６，８−テトラキス（３−トリル）ピレン（化学式（３−１））の製造
【化７】
【００７０】
３−トリルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）１５ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン９．２ｇ炭酸セシウム６．４ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン４００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール５０ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水５０ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）２ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、７時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を減圧濃縮したのち、水１００ｍＬ加え、ジクロロメタンで数回抽出し、抽出液に硫酸ナトリウムを加え脱水した。濾過濃縮した後、得られた残渣をトルエンで再結することにより３．７ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析からｍ／ｚ＝５６３が得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（３−トリル）ピレンであることが分かった。
【００７１】
（製造例５）テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレン（化学式（３−１３））の製造
【化８】
【００７２】
４−フルオロフェニルボロン酸（アルドリッチ社製：試薬）８．４ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣をメタノール洗浄し、トルエンで再結することにより４．３ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から５７８（Ｍ＋），５４０のピークが得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
【００７３】
（製造例６）テトラキス（３，５−ジフルオロフェニル）ピレン（化学式（３−１６））の製造
【化９】
【００７４】
３，５−フルオロフェニルボロン酸（アルドリッチ社製：試薬）９．５ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣をメタノール洗浄し、トルエンで再結することにより４．２ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から６５０（Ｍ＋）が得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
【００７５】
（製造例７）１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレン（化学式（４−２））の製造
【化１０】
【００７６】
２−ナフチルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）１０．３ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣を熱水で洗浄し、トルエンで再結することにより５．７ｇの黄色の固体を得た。下記のＦＡＢ質量分析から、１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝５５，１８０，２５４，５２３，５４９，７０６
【００７７】
（製造例８）１，３，６，８−テトラキス（ｔｒａｎｓ−スチリル）ピレンの製造
【化１１】
【００７８】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコにｔｒａｎｓ−スチリルほう酸１５ｇ（東京化成試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン１０ｇ、炭酸セシウム３３ｇ（キシダ化学試薬）、トルエン４００ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール５０ｍｌ（純正化学試薬）、純水５０ｍｌを加え、窒素置換したのち、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）２ｇ（東京化成試薬）を加え、オイルバス中８０℃で９時間加熱環流をおこなった。
反応混合物にＣＨＣｌ３ １００ｍｌ、純水１００ｍｌを加え、濾過することにより、６．６ｇの黄色固体が得られた。得られた固体の質量分析からｍ／ｚ＝６１１が得られたことから、この成分が１，３，６，８−テトラキス（ｔｒａｎｓ−スチリル）ピレンであると同定した。
【００７９】
（製造例９）１，３，６，８−テトラキス（４−トリル）ピレンの製造
【化１２】
【００８０】
４−トリルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）8.0ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン5.0ｇ、炭酸セシウム３１ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール１００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水４０ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．６ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、７時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を減圧濃縮したのち、水１００ｍＬ加え、クロロホルムで抽出し、抽出液に硫酸マグネシウムを加え脱水した。濾過濃縮した後、得られた残渣をGPCで精製することにより０．８ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（４−トリル）ピレンであることが分かった。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝６９，１０９，１４５，１８０，２０７，２５６，２８１，３０７，４２４，４５６，４７２，５２３，５６１，５６２
【００８１】
（製造例１０）１，３，６，８−テトラキス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピレン（下記化学式＜１０＞）の製造
【化１３】
【００８２】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコに３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルほう酸 ５．２ ｇ（アルドリッチ社製：試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン １．５ｇ、炭酸ナトリウム４．３ｇ（関東化学（株）製：試薬）、トルエン５０ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール １５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水 １０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．３ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、オイルバス中８０℃で１２時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
反応混合物にＣＨＣｌ３１００ｍｌ、純水１５０ｍｌを加えて分液し、水層をＣＨＣｌ３１００ｍｌで２回抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後濃縮した。残渣をアセトニトリルで洗浄して沈殿を回収し、これをさらにＧＰＣで精製した。ＤＥＩイオン化による質量分析からｍ／Ｚ＝１０５０が得られ、この成分が１，３，６，８−テトラキス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピレンであると同定した（収量０．５９ｇ、収率１９％）。
・１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．１２（ｂｒ、８Ｈ）、８．０９（ｓ、４Ｈ）、８．０５（ｂｒ、４Ｈ）、８．０２（ｓ、２Ｈ）
・Ｍａｓｓ（ＤＥＩ）Ｏｂｓ．ｍ／Ｚ＝１０５０（Ｍ＋）、Ｃａｌｃ． ｆｏｒ Ｃ４８Ｈ１８Ｆ２４
【００８３】
（製造例１１）１，３，６，８−テトラキス（４−トリフルオロメチルフェニル）ピレン（下記化学式＜１１＞）の製造
【化１４】
【００８４】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコにｐ−トリフルオロメチルフェニルほう酸３．０ｇ（アルドリッチ社製：試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン１．４ｇ、炭酸ナトリウム３．４ｇ（関東化学（株）製：試薬）、トルエン５０ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール１５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水１０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．３ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、オイルバス中８０℃で１２時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
反応混合物に純水５０ｍｌを加えて分液し、さらに水層をトルエン５０ｍｌで２回抽出した。合わせた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後濃縮した。得られた個体をＣＨＣｌ３で洗浄し、回収した固体をトルエンから再結晶した。（収量０．５５ｇ、収率２７％）。
・１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．１３（ｓ、４Ｈ）、７．９９（ｓ、２Ｈ）、７．８３−７．７７（ｍ、１６Ｈ）
【００８５】
（実施例１〜７）
次に、下記の条件の下、図５及び図６に示す発光トランジスタ素子を製造した。
・ソース電極２及びドレイン電極３…それぞれ２０本の櫛歯からなる櫛歯形状部を有する電極（Ａｕ、厚さ４０ｎｍ）を形成し、図７に示すように、それぞれの櫛歯形状部が交互に配されるように、絶縁膜５の上に配置した。このとき、絶縁膜５と両電極との間にクロムからなる層（１ｎｍ）を設けた。また、このときのチャネル部（それぞれの櫛歯形状部間）の幅を２５μｍ、長さを４ｍｍとした。
・絶縁膜５…３００ｎｍの酸化シリコン膜を蒸着形成させた。
【００８６】
・発光層１…上記の製造法で得られたピレン系化合物（２−１）（３−９）（３−８）（３−１）（３−１６）（４−２）及び（３−６）をそれぞれ単独で、絶縁膜、ソース電極２及びドレイン電極３の周囲を覆うように蒸着することにより、発光層１を形成した。
【００８７】
得られた各素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、蛍光吸収波長、ＰＬ発光効率、ＥＬ発光効率、発光輝度、及びキャリア移動度を測定した。その結果を表１に示す。
【００８８】
なお、キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率は以下のようにして測定・算出した。
（キャリア移動度μ（ｃｍ２／Ｖｓ））
有機半導体のドレイン電圧（Ｖｄ）とドレイン電流の関係式は次式（１）で表され、直線的に増加するが（直線領域）、
【００８９】
【数１】
【００９０】
また、Ｖｄが大きくなると、チャネルのピンチ・オフによりＩｄは飽和して一定の値となり（飽和領域）、Ｉｄは次式（２）で表される。
【００９１】
【数２】
【００９２】
なお、上記式（１）（２）の各符号は、下記の通りである。
Ｌ ：チャネル長［ｃｍ］
Ｗ ：チャネル幅［ｃｍ］
Ｃｉ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量［Ｆ／ｃｍ２］
μｓａｔ：飽和領域における移動度［ｃｍ２／Ｖｓ］
Ｉｄ：ドレイン電流［Ａ］
Ｖｄ：ドレイン電圧［Ｖ］
Ｖｇ：ゲート電圧［Ｖ］
ＶＴ：ゲート閾値電圧［Ｖ］ （これは、飽和領域におけるドレイン電圧（Ｖｄ）が一定の下でドレイン電流の１／２乗（Ｖｄｓａｔ１／２）をゲート電圧（Ｖｇ）に対してプロットし、漸近線が横軸と交わる点を示す。）
【００９３】
この飽和領域におけるＩｄ１／２とＶｇの関係から、有機半導体中の移動度（μ）を求めることができる。
【００９４】
本発明では、圧力を真空度〜５×１０−３Ｐａ、温度を室温とする条件の下、半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ，ＨＰ４１５５Ｃ）を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、上式（２）を用いて移動度を算出した。
【００９５】
（ＥＬ発光効率）
ＥＬ発光効率ηｅｘｔは、上記トランジスタ素子を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、素子から発せられる発光をフォトンカウンター（４１５５Ｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって測定し、そこで得られた光子数［ＣＰＳ］を下記式（３）を用いて光束［ｌｗ］に変換後、下記式（４）を用いてＥＬ発光効率ηｅｘｔを算出した。
【００９６】
【数３】
【００９７】
【数４】
【００９８】
なお、上記式（３）（４）の各符号は、下記の通りである。
ＮＰＣ ：フォトンカウンター（ＰＣ）によって観測した光子数［ＣＰＳ］
ＸＰＣ ：光子数を光束［ｌｗ］に変換した値
ｒ ：円錐又は円の半径［ｃｍ］
ｈ ：フォトンカウンターとサンプルの距離［ｃｍ］
【００９９】
（ＰＬ発光効率）
ＰＬの発光効率は、本発明で得られた材料を窒素雰囲気下において石英基板上に７０ｎｍ蒸着し単層膜を形成したあと、積分球（ＩＳ−０６０、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ Ｃｏ．）を用いて、励起光として波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ（ＩＫ５６５１Ｒ−Ｇ、Ｋｉｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．）を照射し、サンプルからの発光Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＰＭＡ−１１、Ｈａｍａｍａｔｓｕ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏ．）を測定することにより算出した。
【０１００】
（比較例１）
ピレン化合物として、テトラフェニルピレン（アルドリッチ社製：試薬）を用いた以外は、実施例１と同様に測定した。その結果を表１に示す。
【０１０１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図１（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図１（ｃ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｃ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｄ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図３（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図３（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図４（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図４（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図５】この発明にかかる発光トランジスタ素子の例を示す断面図
【図６】ソース電極及びドレイン電極の構成を示す平面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）発光トランジスタ素子の発光のメカニズムを示す模式図
【図８】この発明にかかる発光トランジスタ素子を用いた表示装置の例を示す電機回路図
【符号の説明】
【０１０３】
１ 発光層
２ ソース電極
２ａ 櫛歯形状部
３ ドレイン電極
３ａ 櫛歯形状部
４ ゲート電極
５ 絶縁膜
１０ 発光トランジスタ素子
１１ 正孔チャネル
１２ ピンチオフ点
２０ 基板
２１ 表示装置
２２ 走査線駆動装置
２３ データ線駆動装置
２４ コントローラ
【０１０４】
Ｓ ソース電極
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｃ キャパシタ
Ｔｓ 選択トランジスタ
Ｐ１１，Ｐ１２…画素
ＬＳ１，ＬＳ２…走査線
ＬＤ１，ＬＤ２…データ線
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分となるピレン系化合物及びこれを用いた発光トランジスタ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体装置の典型例である有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略する。）は、有機蛍光体からなる層中における電子及び正孔の再結合に伴う発光現象を利用した発光素子である。具体的には、上記有機化合物からなる発光層、この発光層に電子を注入する電子注入電極、及び上記発光層に正孔を注入する正孔注入電極からなる有機ＥＬ素子が、特許文献１や特許文献２等に記載されている。
【０００３】
この発光層に使用される有機蛍光体としては、ベリノン誘導体、ジスリチルベンゼン誘導体等（特許文献１）や、１，３，６，８−テトラフェニルピレン等（特許文献２）等があげられる。
【０００４】
一方、有機蛍光体からなる層中における電子及び正孔の再結合に伴う発光現象を利用した例として、上記有機ＥＬ素子以外に、発光トランジスタ素子が知られている。この発光トランジスタ素子に、上記有機ＥＬ素子に使用される有機蛍光体を利用することが考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１５０７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のピレン系の化合物を含む各化合物は、有機ＥＬ素子用に分子設計されており、分子間相互作用を阻害するような置換基がピレンに導入されているため、非常にアモルファス性の高い化合物が多い。
【０００７】
ところが、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好であるように分子設計をする必要がある。
【０００８】
そこで、この発明は、発光トランジスタ素子として使用する場合、発光と移動度の両方の特性が良好であるピレン系化合物、及びこの特定のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、下記化学式（１）からなるピレン系化合物を用いることにより、上記課題を解決したのである。
【化２】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
【００１０】
上記のピレン系化合物を、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層の主構成成分として用い、この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有させることにより、発光トランジスタ素子を構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、対称性を有する特定のピレン系化合物を用いるので、結晶性が高まり、得られる発光トランジスタ素子の発光と移動度の両方の特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、この発明について詳細に説明する。
この発明は、ピレン系化合物、特に対称性を有するピレン系化合物にかかる発明である。このピレン系化合物は、発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として、使用することができる。
【００１３】
上記ピレン系化合物は、下記化学式（１）で示される化合物である。
【化３】
【００１４】
上記の式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。
【００１５】
上記Ｒ１として具体的には、ヘテロアリール基、アリール基、直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シリル基、ハロゲン原子を有する基等があげられる。
【００１６】
上記ヘテロアリール基の具体例としては、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基等があげられ、置換基を有していてもよい。また、このヘテロアリール基は、多環芳香族も含む。
【００１７】
上記のアリール基の具体例としては、ナフチル基（好ましくは２−ナフチル基）、アントリル基（好ましくは２−アントリル基）、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、又はフッ素置換されたフェニル基等があげられ、置換基を有していてもよい。また、このアリール基は、多環芳香族も含み、置換基を有さないフェニル基を含まない。
【００１８】
上記の直鎖または分岐のアルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、2-プロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等があげられる。このアルキル基の主鎖の炭素数は１〜２０がよい。
【００１９】
上記アルケニル基の具体例としては、ビニル基、フェニル置換ビニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２０】
上記アルキニル基の具体例としては、エチニル基、フェニル置換エチニル基、トリメチルシリル置換エチニル基、プロパルギル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２１】
上記シリル基の具体例としては、トリメチルシリル基等があげられ、置換基を有していてもよい。
【００２２】
上記ハロゲン原子を有する基の具体例としては、フッ素原子、臭素原子、塩素原子等があげられ、この中でも、これらハロゲン原子のみからなる基が好ましく、中でもフッ素原子がより好ましい。
【００２３】
上記Ｒ１として好ましい基は、置換基を有していてもよい、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビニル基、エチニル基及びシリル基、置換基を有するフェニル基、カルボキシ基及びハロゲン原子から選ばれる基である。
【００２４】
中でも、特に好ましいのは、カルボキシ基、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、２−ナフチル基、２−アントリル基、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、フェニル置換ビニル基、フェニル置換エチニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、又はフッ素置換されたフェニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、トリメチルシリル基、トリメチルシリル置換エチニル基、及びフッ素原子から選ばれる基である。
【００２５】
なお、上記ピレン系化合物の分子量は、好ましくは３００以上、更に好ましくは５００以上であり、また、好ましくは５０００以下、更に好ましくは３０００以下である。
【００２６】
上記化学式（１）の具体例としては、図１（ａ）〜図３（ｂ）に示されるような化合物があげられる。すなわち、Ｒ１が置換基を有してもよい複素環（ヘテロアリール基）の例として、Ｒ１がチオフェン環（チエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−１），（２−２））、Ｒ１がビチオフェン環（ビチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−３））、Ｒ１がフェニルチオフェン環（フェニルチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−４））、Ｒ１がベンゾチオフェン環（ベンゾチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−５））、Ｒ１がピリジン環（ピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ａ）の（２−６）〜（２−８））、Ｒ１がビピリジン環（ビピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−９））、Ｒ１がフェニルピリジン環（フェニルピリジル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１０））、Ｒ１がキノリン環（キノリル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１１））、Ｒ１がベンゾチアゾール環（ベンゾチアゾリル基）であるピレン系化合物（図１（ｂ）の（２−１２））、Ｒ１がヘキシル基で置換されたチオフェン環（チエニル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１３））、Ｒ１がヘキシル基で置換されたビチオフェン環（ビチエニル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１４））、Ｒ１がベンゾオキサゾール環（ベンゾオキサゾリル基）であるピレン系化合物（図１（ｃ）の（２−１５））等があげられる。
【００２７】
また、Ｒ１が置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルケニル基、置換基を有してもよいアルキニル基の例として、Ｒ１がトリル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−１）〜（３−２））、Ｒ１がジメチルフェニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−３）〜（３−４））、Ｒ１が、フェニル置換ビニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−５））、Ｒ１がフェニル置換ビニル基エチニル基であるピレン系化合物（図２（ａ）の（３−６））、Ｒ１がビフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−７）〜（３−８））、Ｒ１がフェニルエテノフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−９））、Ｒ１がピリジノフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−１０））、Ｒ１がフッ素置換されたフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｂ）の（３−１１），図２（ｃ）の（３−１２）〜（３−１５））、Ｒ１がテルフェニル基であるピレン系化合物（図２（ｄ）の（３−１６））、Ｒ１がビフェニル置換ビニル基であるピレン系化合物（図２（ｄ）の（３−１７））等があげられる。
【００２８】
さらに、Ｒ１が置換基を有してもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいシリル基、又はフッ素原子の例として、Ｒ１がフェナントレン環（フェナントリル基）であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−１））、Ｒ１が２−ナフチル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−２））、Ｒ１が２−アントリル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−３））、Ｒ１がエチル置換ビニル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−４））、Ｒ１がトリメチルシリル基であるピレン系化合物（図３（ａ）の（４−５）、なお、式中、Ｍｅはメチル基を表す。）、Ｒ１がトリメチルシリルエチニル基であるピレン系化合物（図３（ｂ）の（４−６）、なお、式中、Ｍｅはメチル基を表す。）、Ｒ１がフッ素原子であるピレン系化合物（図３（ｂ）の（４−７））等があげられる。
【００２９】
さらにまた、この発明にかかるその他のピレン系化合物の例として、図４（ａ）（ｂ）の（４−１）〜（４−１９）に示される各化合物があげられる。
【００３０】
上記の各化合物の中でも、Ｒ１がハロゲン原子を有する基であるピレン系化合物は、これまでに知られていない化合物である。
【００３１】
上記発光層は、上記ピレン系化合物を主構成成分とする。この主構成成分とは、発光輝度、発光効率、キャリア移動度、特有の光の色等の効果を中心的に発揮し得る成分をいう。上記発光層は、主構成成分たる上記ピレン系化合物以外に、上記の効果をより向上させるために必要に応じて、他の有機蛍光体やドーパント材料等の副構成成分を併用してもよい。
【００３２】
このような他の有機蛍光体としては、特に限定されるものではなく、例えば、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、ペリレン、クリセン等の縮合環誘導体、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール誘導体の金属錯体、ベンズオキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、ベンズチアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体等のビススチリル誘導体、キノリノール誘導体と異なる配位子を組み合わせた金属錯体、オキサジアゾール誘導体金属錯体、ベンズアゾール誘導体金属錯体、クマリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体等があげられる。さらに、ポリマー系の他の有機蛍光体の例としては、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などがあげられる。
【００３３】
また、上記ドーパント材料は、特に限定されるものではなく、例えば、フェナンスレン、アントラセン、ピレン、テトラセン、ペンタセン、ペリレン、ナフトピレン、ジベンゾピレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズトリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン誘導体、チオフェン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体等のビススチリル誘導体、ジアザインダセン誘導体、フラン誘導体、ベンゾフラン誘導体、フェニルイソベンゾフラン、ジメシチルイソベンゾフラン、ジ（２−メチルフェニル）イソベンゾフラン、ジ（２−トリフルオロメチルフェニル）イソベンゾフラン、フェニルイソベンゾフラン等のイソベンゾフラン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、７−ジアルキルアミノクマリン誘導体、７−ピペリジノクマリン誘導体、７−ヒドロキシクマリン誘導体、７−メトキシクマリン誘導体、７−アセトキシクマリン誘導体、３−ベンズチアゾリルクマリン誘導体、３−ベンズイミダゾリルクマリン誘導体、３−ベンズオキサゾリルクマリン誘導体等のクマリン誘導体、ジシアノメチレンピラン誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、ポリメチン誘導体、シアニン誘導体、オキソベンズアンスラセン誘導体、キサンテン誘導体、ローダミン誘導体、フルオレセイン誘導体、ピリリウム誘導体、カルボスチリル誘導体、アクリジン誘導体、ビス（スチリル）ベンゼン誘導体、オキサジン誘導体、フェニレンオキサイド誘導体、キナクリドン誘導体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、フロピリジン誘導体、１，２，５−チアジアゾロピレン誘導体、ペリノン誘導体、ピロロピロール誘導体、スクアリリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘導体、アクリドン誘導体、ジアザフラビン誘導体等があげられる。
【００３４】
次に、上記のピレン系化合物を用いた発光トランジスタ素子について説明する。
上記発光トランジスタ素子としては、図５に示すような電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）の基本構造を有する素子をあげることができる。
【００３５】
この発光トランジスタ素子１０は、キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、正孔及び電子の再結合により発光を生じる、上記ピレン系化合物を主構成成分とする発光層１、この発光層１に正孔を注入する正孔注入電極、いわゆるソース電極２、上記発光層に電子を注入する電子注入電極、いわゆるドレイン電極３，及び上記ソース電極２及びドレイン電極３に対向し、上記発光層１内のキャリアの分布を制御する、Ｎ＋シリコン基板で構成されたゲート電極４から構成される。なお、ゲート電極４は、シリコン基板の表層部に形成される不純物拡散層からなる導電層で構成してもよい。
【００３６】
具体的には、図５に示すように、ゲート電極４の上に酸化シリコン等からなる絶縁膜５が設けられ、その上にソース電極２及びドレイン電極３が間隔を開けて設けられる。そして、このソース電極２及びドレイン電極３を覆い、かつ、両電極の間に入り込むように発光層１が設けられる。
【００３７】
上記の素子が発光トランジスタの機能を発揮するためには、上記発光層１を構成する有機蛍光体、特に主構成成分であるピレン系化合物のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差、キャリア移動度、又は発光効率が所定の範囲を満たすことが好ましい。なお、上記のそれぞれの特徴を有する上記ピレン系化合物を用いた場合、上記ドーパント等の副構成成分を加えることにより、それぞれの機能をより高くすることが可能となる。
【００３８】
まず、上記のＨＯＭＯエネルギーレベルとＬＵＭＯエネルギーレベルとの差は、小さいほど電子の移動がより容易となって発光及び半導体性（すなわち、一方向への電子又は正孔の導通性）が生じやすくなり、好ましい。具体的には、５ｅＶ以下がよく、３ｅＶ以下がより好ましく、２．７ｅＶ以下がさらに好ましい。なお、この差は、小さいほど好ましいので、この差の下限は、０ｅＶである。
【００３９】
また、上記のキャリア移動度は、大きいほど半導体性が高まり好ましい。具体的には、１．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がよく、３．０×１０−５ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がより好ましく、１．０×１０−４ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上がさらに好ましい。なお、キャリア移動度の上限は、特に限定されず、１ｃｍ２／Ｖ・ｓ程度であれば十分である。
【００４０】
上記発光効率は、光子や電子を入れることによって生じる光の割合をいい、注入された光エネルギーに対する、放出された光エネルギーの割合をＰＬ発光効率（又はＰＬ量子効率）といい、注入された電子の個数に対する、放出された光子の個数の割合をＥＬ発光効率（又はＥＬ量子効率）という。
【００４１】
注入され、励起された電子は、正孔と再結合することにより光を発するが、この再結合は必ずしも１００％の確率で生じない。このため、上記発光層１を構成する有機化合物を比較する際、ＥＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合、及び電子と正孔との再結合の割合の相乗効果を比較することができる。ところで、ＰＬ発光効率を対比することにより、注入された光エネルギーに対する光エネルギー放出量の割合を比較することができるので、ＰＬ発光効率及びＥＬ発光効率の両方を組み合わせて対比することにより、電子と正孔との再結合の割合を比較することも可能となる。
【００４２】
上記ＰＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、２０％以上がよく、３０％以上がより好ましい。なお、ＰＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００４３】
また、上記ＥＬ発光効率は、発光の程度が大きいほど好ましく、１×１０−３％以上がよく、８×１０−３％以上が好ましい。なお、ＥＬ発光効率の上限は、１００％である。
【００４４】
上記発光トランジスタ素子１０の特徴として、上記以外に、発光する光の波長があげられる。この波長は、可視光の範囲内であるが、使用する有機蛍光体、特に上記ピレン系化合物の種類によって異なる波長を有する。そして、異なる波長を有する有機蛍光体を組み合わせることにより、種々の色を発現させることができる。このため、発光する光の波長は、波長そのものが特徴を発揮することとなる。
【００４５】
また、上記発光トランジスタ素子１０は、発光を特徴とするので、ある程度の発光輝度を有するのがよい。この発光輝度は、人間が物を見るときに感じる物の明るさに対応する発光量をいう。この発光輝度は、フォトカウンターによる測定法において、大きいほど好ましく、１×１０４ＣＰＳ（ｃｏｕｎｔ ｐｅｒ ｓｅｃ）以上がよく、１×１０５ＣＰＳ以上が好ましく、１×１０６ＣＰＳ以上がより好ましい。
【００４６】
上記発光層１は、構成する有機蛍光体等を蒸着（複数種あるときは、共蒸着）することにより形成される。この発光層の膜厚は、少なくとも７０ｎｍ程度あればよい。
【００４７】
上記ソース電極２及びドレイン電極３は、正孔及び電子を上記発光層１に注入するための電極で、金（Ａｕ）、マグネシウム−金合金（ＭｇＡｕ）等で形成される。両者間は、０．４〜５０μｍ等の微小間隔を開けて対向するように形成される。具体的には、例えば、図６に示すように、ソース電極２及びドレイン電極３が、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部２ａ，３ａを有するように形成され、ソース電極２の櫛歯形状部２ａを構成する櫛歯と、ドレイン電極３の櫛歯形状部３ａを構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置することにより、発光トランジスタ素子１０としての機能をより効率的に発揮させることができる。
【００４８】
このときのソース電極２及びドレイン電極３の間隔、すなわち、櫛歯形状部２ａ及び櫛歯形状部３ａの間隔は、５０μｍ以下がよく、３μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより好ましい。５０μｍを超えると、十分な半導体性を発揮し得なくなる。
【００４９】
上記発光トランジスタ素子１０は、上記ソース電極２及びドレイン電極３に電圧を印加することにより、その内部で正孔及び電子の両方を移動させ、発光層１内で、両者を再結合させることにより、発光を生じさせることができる。このとき、発光層１を通って両電極間を移動する正孔及び電子の量は、ゲート電極４に印加される電圧に依存する。このため、ゲート電極４にかける電圧及びその変化を制御することにより、上記ソース電極２及びドレイン電極３の間の導通状態を制御することが可能となる。なお、この発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動を行うので、ソース電極２に対しドレイン電極３に負の電圧が加えられ、また、ソース電極２に対してゲート電極４に負の電圧が加えられる。
【００５０】
具体的には、ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、発光層１内の正孔がゲート電極４側に引き寄せられ、絶縁膜５の表面付近における正孔の密度が高い状態となる。ソース電極２及びドレイン電極３の間の電圧を適切にすると、ゲート電極４に与える制御電圧の大小によって、ソース電極２から発光層１に正孔が注入され、ドレイン電極３から発光層１に電子が注入される状態となる。すなわち、ソース電極２が正孔注入電極として機能し、ドレイン電極３は電子注入電極として機能する。これにより、発光層１内において、正孔及び電子の再結合が生じ、これに伴う発光が生じることとなる。この発光状態は、ゲート電極４に与えられる制御電圧を変化させることにより、オン／オフさせたり、発光強度を変えたりすることができる。
【００５１】
上記の正孔及び電子の再結合が生じる理論は、次のように説明することができる。ゲート電極４にソース電極２に対して負の電圧を印加することにより、図７（ａ）に示すように、発光層１において、絶縁膜２の界面近くに正孔のチャネル１１が形成され、そのピンチオフ点１２がドレイン電極３近傍に至る。そして、ピンチオフ点１２とドレイン電極３とｎ間に高電界が形成され、図７（ｂ）に示すように、エネルギーバンドが大きく曲げられる。これにより、ドレイン電極３内の電子が、ドレイン電極３と発光層１との間の電位障壁を突き抜けるＦＮ（ファウラーノルドハイム）トンネル効果が生じ、発光層１内に注入され、正孔と再結合される。
【００５２】
また、正孔及び電子の再結合は、上記のＦＮトンネル効果によるという理論以外に、次の理論による説明も可能である。すなわち、図７（ｃ）に示すように、発光層１内の有機蛍光体のＨＯＭＯエネルギーレベルにある電子が高電界によってＬＵＭＯエネルギーレベルに励起され、この励起された電子が発光層１内の正孔と再結合する。それと共に、ＬＵＭＯエネルギーレベルへの励起によって空席となったＨＯＭＯエネルギーレベルにドレイン電極３から電子が注入されて補われる。
【００５３】
上記発光トランジスタ素子１０は、基板２０上に、複数個、二次元配列されることにより、表示装置２１を構成することができる。この表示装置２１の電気回路図を図８に示す。すなわち、この表示装置２１は、前述のような発光トランジスタ素子１０を、マトリクス配列された画素Ｐ１１，Ｐ１２，……，Ｐ２１，Ｐ２２，……内にそれぞれ配置し、これらの画素の発光トランジスタ素子１０を選択的に発光させ、また、各画素の発光トランジスタ素子１０の発光強度（輝度）を制御することによって、二次元表示を可能としたものである。基板２０は、例えば、ゲート電極４を一体化したシリコン基板であってもよい。すなわち、ゲート電極４は、シリコン基板の表面にパターン形成した不純物拡散層からなる導電層により構成しておけばよい。また、基板２０として、ガラス基板を用いてもよい。
【００５４】
各発光トランジスタ素子１０は、Ｐ型駆動するので、そのドレイン電極３（Ｄ）にはバイアス電圧Ｖｄ（＜０）が与えられ、そのソース電極２（Ｓ）は接地電位（＝０）とされる。ゲート電極４（Ｇ）には、各画素を選択するための選択トランジスタＴｓと、データ保持用のキャパシタＣとが並列に接続される。
【００５５】
行方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓのゲートは、行ごとに共通の走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……にそれぞれ接続されている。また、列方向に整列した画素Ｐ１１，Ｐ２１，……；Ｐ１２，Ｐ２２，……の選択トランジスタＴｓにおいて発光トランジスタ素子１０と反対側には、列ごとに共通のデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……がそれぞれ接続される。
【００５６】
走査線ＬＳ１，ＬＳ２，……には、コントローラ２４によって制御される走査線駆動回路２２から、各行の画素Ｐ１１，Ｐ１２，……；Ｐ２１，Ｐ２２，……を循環的に順次選択（行内の複数画素の一括選択）するための走査駆動信号が与えられる。すなわち、走査線駆動回路２２は、各行を順次選択行として、選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して導通させ、これにより、非選択行の複数の画素の選択トランジスタＴｓを一括して遮断させるための走査駆動信号を発生させることができる。
【００５７】
一方、データ線ＬＤ１，ＬＤ２，……には、データ線駆動回路２３からの信号が入力される。このデータ線駆動回路２３には、画像データに対応した制御信号が、コントローラ２４から入力される。データ線駆動回路２３は、各行の複数の画素が走査線駆動回路２１によって一括選択されるタイミングで、当該選択行の各画素の発光階調に対応した発光制御信号をデータ線ＬＤ１，ＬＤ２，……に並列に供給する。
【００５８】
これにより、選択行の各画素においては、選択トランジスタＴｓを介してゲート電極４（Ｇ）に発光制御信号が与えられるから、当該画素の発光トランジスタ素子１０は、発光制御信号に応じた階調で発光（または消灯）することになる。発光制御信号は、キャパシタＣにおいて保持されるから、走査線駆動回路２２による選択行が他の行に移った後にも、ゲート電極Ｇの電位が保持され、発光トランジスタ素子１０の発光状態が保持される。
このようにして、二次元表示が可能になる。
【実施例】
【００５９】
以下に実施例及び比較例をあげてこの発明をさらに具体的に説明する。まず、ピレン系化合物の製造法について説明する。
【００６０】
（製造例１）テトラキス（２−チエニル）ピレンの製造
［原料合成］（１，３，６，８−テトラブロモピレンの製造）
ピレン（東京化成（株）製：試薬、純度９５％）２７ｇを水１９５ｍＬに加え、テトラグライム（東京化成（株）製：試薬）７ｍＬを加え、さらに塩酸７０ｍＬを加えて、９０℃にて２時間攪拌してピレンの水分散液を調整した。次いで、４０℃にて、臭素カリウム（東京化成（株）製：試薬）４７ｇを加えた。そして、温度を保持したまま、臭素酸ソーダ（東京化成（株）製：試薬）３０ｇを水１１０ｍＬに溶解させた臭素酸ソーダ溶液を、３時間かけて滴下した。その後、濾別し、メタノール約３００ｇにて充分に洗浄し、次いで、８５〜９５℃で乾燥して、１，３，６，８−テトラブロモピレン７０ｇを得た。
【００６１】
［テトラキス（２−チエニル）ピレン（化学式（２−１））の製造］
【化４】
【００６２】
上記反応式＜１＞にしたがって、テトラキス（２−チエニル）ピレン（図１（ａ）（３−１））を製造した。すなわち、還流冷却管、窒素ラインに接続した三方コックを付けた３００ｍｌ四つ口フラスコに２−チエニルトリブチルスズ（東京化成（株）製：試薬）１０．３ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン２．０ｇ、脱水トルエン（関東化学（株）製：試薬）２００ｍｌを入れた。反応器を窒素置換した後更に反応液中に窒素をバブリングして脱気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）（東京化成（株）製：試薬）０．２ｇを加え、オイルバス中１１０℃で６時間還流した後、窒素雰囲気下で終夜静置した。
【００６３】
反応液をセライトでろ過し、残さの固体をクロロホルムで洗い流した。ろ液を１０％弗化カリウム水溶液、純水、飽和食塩水で順次洗浄し、硫酸ナトリウムを用い脱水後エバポレーターで濃縮して黄色微結晶１ｇを得た。
回収した結晶をＧＰＣで精製し、０．４ｇの単一成分を得た。ＤＥＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（２−チエニル）ピレンであると同定した（収率１８％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝４０，１６２，２０６，２４８，２６５，４０１，４５１，４８５，５３０
【００６４】
（製造例２）テトラキス（４−ビフェニル）ピレン（化学式（３−９））の製造
【化５】
【００６５】
上記反応式＜２＞にしたがって、テトラキス（４−ビフェニル）ピレン（図２（ｂ）（３−９））を製造した。すなわち、還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに４−ビフェニルほう酸（アルドリッチ社製：試薬）２．３ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン１．０ｇ、炭酸セシウム６．４ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）、トルエン１５０ｍｌ、エタノール（純正化学（株）製：試薬）６０ｍｌ、純水３０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。次いで、上記のテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．２ｇを加え、オイルバス中８０℃で９時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
【００６６】
反応混合物にクロロホルム１００ｍｌ、純水１００ｍｌを加え、両溶媒に不溶の固体を吸引ろ過で回収した（ろ液は分液後、有機層を純水１００ｍｌで２回洗浄した）。
回収した固体をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル、クロロホルム）で精製し、混在するパラジウムを除去した後、クロロホルムら再結晶を行い、黄色針状結晶７４５ｍｇを回収した。ＭＡＬＤＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（４−ビフェニル）ピレンであると同定した（収率４７％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝６５８，８１０
【００６７】
（製造例３）テトラキス（３−ビフェニル）ピレン（化学式（３−８））の製造
【化６】
【００６８】
上記反応式＜３＞にしたがって、テトラキス（３−ビフェニル）ピレン（図２（ｂ）（３−８））を製造した。すなわち、還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコに３−ビフェニルほう酸（アルドリッチ社製：試薬）４．７ｇ、上記の１，３，６，８−テトラブロモピレン２．５ｇ、トルエン２５０ｍｌ、エタノール８０ｍｌを入れて減圧で脱気し、更に窒素バブリングを行った。炭酸ナトリウム（関東化学（株）製：試薬）５．１ｇを２５ｍｌの純水に溶解させて窒素バブリングをした水溶液を加えて、混合物を更に窒素バブリングした。次いで、上記のテトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．４ｇを加えてオイルバス中８０℃で８時間還流させた。冷却後、クロロホルム２００ｍｌ、純水２００ｍｌを加えて分液した。回収した有機層をエバポレーターで濃縮し、残さを熱クロロホルムに溶解させて加熱ろ過で無機塩を除去し、ろ液を濃縮して固体を回収した。回収固体１ｇのうち０．５ｇをＧＰＣで精製して単一成分３４２ｍｇを回収した。ＤＥＩによるイオン化での質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（３−ビフェニル）ピレンであると同定した（収率９％）。なお、質量分析（ＭＳ）のデータを下記の示す。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝１５４，２８９，４０５，５０３，５７８，６５５，６５６，７３２，
８１０
【００６９】
（製造例４）１，３，６，８−テトラキス（３−トリル）ピレン（化学式（３−１））の製造
【化７】
【００７０】
３−トリルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）１５ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン９．２ｇ炭酸セシウム６．４ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン４００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール５０ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水５０ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）２ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、７時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を減圧濃縮したのち、水１００ｍＬ加え、ジクロロメタンで数回抽出し、抽出液に硫酸ナトリウムを加え脱水した。濾過濃縮した後、得られた残渣をトルエンで再結することにより３．７ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析からｍ／ｚ＝５６３が得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（３−トリル）ピレンであることが分かった。
【００７１】
（製造例５）テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレン（化学式（３−１３））の製造
【化８】
【００７２】
４−フルオロフェニルボロン酸（アルドリッチ社製：試薬）８．４ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣をメタノール洗浄し、トルエンで再結することにより４．３ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から５７８（Ｍ＋），５４０のピークが得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
【００７３】
（製造例６）テトラキス（３，５−ジフルオロフェニル）ピレン（化学式（３−１６））の製造
【化９】
【００７４】
３，５−フルオロフェニルボロン酸（アルドリッチ社製：試薬）９．５ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣をメタノール洗浄し、トルエンで再結することにより４．２ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から６５０（Ｍ＋）が得られたことからこの成分が１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
【００７５】
（製造例７）１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレン（化学式（４−２））の製造
【化１０】
【００７６】
２−ナフチルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）１０．３ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン５．２ｇ炭酸セシウム２０ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール２５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水２５ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）１ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、９時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を濾過したのち、得られた残渣を熱水で洗浄し、トルエンで再結することにより５．７ｇの黄色の固体を得た。下記のＦＡＢ質量分析から、１，３，６，８−テトラキス（４−フルオロフェニル）ピレンであることが分かった。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝５５，１８０，２５４，５２３，５４９，７０６
【００７７】
（製造例８）１，３，６，８−テトラキス（ｔｒａｎｓ−スチリル）ピレンの製造
【化１１】
【００７８】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた５００ｍｌ四つ口フラスコにｔｒａｎｓ−スチリルほう酸１５ｇ（東京化成試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン１０ｇ、炭酸セシウム３３ｇ（キシダ化学試薬）、トルエン４００ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール５０ｍｌ（純正化学試薬）、純水５０ｍｌを加え、窒素置換したのち、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）２ｇ（東京化成試薬）を加え、オイルバス中８０℃で９時間加熱環流をおこなった。
反応混合物にＣＨＣｌ３ １００ｍｌ、純水１００ｍｌを加え、濾過することにより、６．６ｇの黄色固体が得られた。得られた固体の質量分析からｍ／ｚ＝６１１が得られたことから、この成分が１，３，６，８−テトラキス（ｔｒａｎｓ−スチリル）ピレンであると同定した。
【００７９】
（製造例９）１，３，６，８−テトラキス（４−トリル）ピレンの製造
【化１２】
【００８０】
４−トリルボロン酸（東京化成（株）製：試薬）8.0ｇ、１，３，６，８−テトラブロモピレン5.0ｇ、炭酸セシウム３１ｇ（キシダ化学（株）製：試薬）にトルエン２００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール１００ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水４０ｍｌを入れ、窒素置換した後、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．６ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、７時間加熱還流をおこなった。
反応溶液を減圧濃縮したのち、水１００ｍＬ加え、クロロホルムで抽出し、抽出液に硫酸マグネシウムを加え脱水した。濾過濃縮した後、得られた残渣をGPCで精製することにより０．８ｇの黄色の固体を得た。ＦＡＢ質量分析から、この成分が１，３，６，８−テトラキス（４−トリル）ピレンであることが分かった。
・ＭＳ：ｍ／ｚ＝６９，１０９，１４５，１８０，２０７，２５６，２８１，３０７，４２４，４５６，４７２，５２３，５６１，５６２
【００８１】
（製造例１０）１，３，６，８−テトラキス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピレン（下記化学式＜１０＞）の製造
【化１３】
【００８２】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコに３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニルほう酸 ５．２ ｇ（アルドリッチ社製：試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン １．５ｇ、炭酸ナトリウム４．３ｇ（関東化学（株）製：試薬）、トルエン５０ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、エタノール １５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水 １０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．３ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、オイルバス中８０℃で１２時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
反応混合物にＣＨＣｌ３１００ｍｌ、純水１５０ｍｌを加えて分液し、水層をＣＨＣｌ３１００ｍｌで２回抽出した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後濃縮した。残渣をアセトニトリルで洗浄して沈殿を回収し、これをさらにＧＰＣで精製した。ＤＥＩイオン化による質量分析からｍ／Ｚ＝１０５０が得られ、この成分が１，３，６，８−テトラキス（３，５−ビス（トリフルオロメチル）フェニル）ピレンであると同定した（収量０．５９ｇ、収率１９％）。
・１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．１２（ｂｒ、８Ｈ）、８．０９（ｓ、４Ｈ）、８．０５（ｂｒ、４Ｈ）、８．０２（ｓ、２Ｈ）
・Ｍａｓｓ（ＤＥＩ）Ｏｂｓ．ｍ／Ｚ＝１０５０（Ｍ＋）、Ｃａｌｃ． ｆｏｒ Ｃ４８Ｈ１８Ｆ２４
【００８３】
（製造例１１）１，３，６，８−テトラキス（４−トリフルオロメチルフェニル）ピレン（下記化学式＜１１＞）の製造
【化１４】
【００８４】
還流冷却管、三方コック、温度計を備えた２００ｍｌ三つ口フラスコにｐ−トリフルオロメチルフェニルほう酸３．０ｇ（アルドリッチ社製：試薬）、１，３，６，８−テトラブロモピレン１．４ｇ、炭酸ナトリウム３．４ｇ（関東化学（株）製：試薬）、トルエン５０ｍｌ（純正化学試薬）、エタノール１５ｍｌ（純正化学（株）製：試薬）、純水１０ｍｌを入れた。反応器を減圧にして脱気を５回行い、更に反応液に窒素を通気した。テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム（０）０．３ｇ（東京化成（株）製：試薬）を加え、オイルバス中８０℃で１２時間還流し、窒素雰囲気下で終夜静置した。
反応混合物に純水５０ｍｌを加えて分液し、さらに水層をトルエン５０ｍｌで２回抽出した。合わせた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥した後濃縮した。得られた個体をＣＨＣｌ３で洗浄し、回収した固体をトルエンから再結晶した。（収量０．５５ｇ、収率２７％）。
・１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）δ８．１３（ｓ、４Ｈ）、７．９９（ｓ、２Ｈ）、７．８３−７．７７（ｍ、１６Ｈ）
【００８５】
（実施例１〜７）
次に、下記の条件の下、図５及び図６に示す発光トランジスタ素子を製造した。
・ソース電極２及びドレイン電極３…それぞれ２０本の櫛歯からなる櫛歯形状部を有する電極（Ａｕ、厚さ４０ｎｍ）を形成し、図７に示すように、それぞれの櫛歯形状部が交互に配されるように、絶縁膜５の上に配置した。このとき、絶縁膜５と両電極との間にクロムからなる層（１ｎｍ）を設けた。また、このときのチャネル部（それぞれの櫛歯形状部間）の幅を２５μｍ、長さを４ｍｍとした。
・絶縁膜５…３００ｎｍの酸化シリコン膜を蒸着形成させた。
【００８６】
・発光層１…上記の製造法で得られたピレン系化合物（２−１）（３−９）（３−８）（３−１）（３−１６）（４−２）及び（３−６）をそれぞれ単独で、絶縁膜、ソース電極２及びドレイン電極３の周囲を覆うように蒸着することにより、発光層１を形成した。
【００８７】
得られた各素子について、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯエネルギーレベル、蛍光吸収波長、ＰＬ発光効率、ＥＬ発光効率、発光輝度、及びキャリア移動度を測定した。その結果を表１に示す。
【００８８】
なお、キャリア移動度、ＥＬ発光効率、ＰＬ発光効率は以下のようにして測定・算出した。
（キャリア移動度μ（ｃｍ２／Ｖｓ））
有機半導体のドレイン電圧（Ｖｄ）とドレイン電流の関係式は次式（１）で表され、直線的に増加するが（直線領域）、
【００８９】
【数１】
【００９０】
また、Ｖｄが大きくなると、チャネルのピンチ・オフによりＩｄは飽和して一定の値となり（飽和領域）、Ｉｄは次式（２）で表される。
【００９１】
【数２】
【００９２】
なお、上記式（１）（２）の各符号は、下記の通りである。
Ｌ ：チャネル長［ｃｍ］
Ｗ ：チャネル幅［ｃｍ］
Ｃｉ：ゲート絶縁膜の単位面積当たりの静電容量［Ｆ／ｃｍ２］
μｓａｔ：飽和領域における移動度［ｃｍ２／Ｖｓ］
Ｉｄ：ドレイン電流［Ａ］
Ｖｄ：ドレイン電圧［Ｖ］
Ｖｇ：ゲート電圧［Ｖ］
ＶＴ：ゲート閾値電圧［Ｖ］ （これは、飽和領域におけるドレイン電圧（Ｖｄ）が一定の下でドレイン電流の１／２乗（Ｖｄｓａｔ１／２）をゲート電圧（Ｖｇ）に対してプロットし、漸近線が横軸と交わる点を示す。）
【００９３】
この飽和領域におけるＩｄ１／２とＶｇの関係から、有機半導体中の移動度（μ）を求めることができる。
【００９４】
本発明では、圧力を真空度〜５×１０−３Ｐａ、温度を室温とする条件の下、半導体パラメーターアナライザー（Ａｇｉｌｅｎｔ，ＨＰ４１５５Ｃ）を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、上式（２）を用いて移動度を算出した。
【００９５】
（ＥＬ発光効率）
ＥＬ発光効率ηｅｘｔは、上記トランジスタ素子を用いて、ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで、−１Ｖステップで、ゲート電圧を０Ｖから−１００Ｖまで、−２０Ｖステップで操作し、素子から発せられる発光をフォトンカウンター（４１５５Ｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒ）によって測定し、そこで得られた光子数［ＣＰＳ］を下記式（３）を用いて光束［ｌｗ］に変換後、下記式（４）を用いてＥＬ発光効率ηｅｘｔを算出した。
【００９６】
【数３】
【００９７】
【数４】
【００９８】
なお、上記式（３）（４）の各符号は、下記の通りである。
ＮＰＣ ：フォトンカウンター（ＰＣ）によって観測した光子数［ＣＰＳ］
ＸＰＣ ：光子数を光束［ｌｗ］に変換した値
ｒ ：円錐又は円の半径［ｃｍ］
ｈ ：フォトンカウンターとサンプルの距離［ｃｍ］
【００９９】
（ＰＬ発光効率）
ＰＬの発光効率は、本発明で得られた材料を窒素雰囲気下において石英基板上に７０ｎｍ蒸着し単層膜を形成したあと、積分球（ＩＳ−０６０、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ Ｃｏ．）を用いて、励起光として波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃｄレーザ（ＩＫ５６５１Ｒ−Ｇ、Ｋｉｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．）を照射し、サンプルからの発光Ｍｕｌｔｉ−ｃｈａｎｎｅｌ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（ＰＭＡ−１１、Ｈａｍａｍａｔｓｕ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏ．）を測定することにより算出した。
【０１００】
（比較例１）
ピレン化合物として、テトラフェニルピレン（アルドリッチ社製：試薬）を用いた以外は、実施例１と同様に測定した。その結果を表１に示す。
【０１０１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図１（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図１（ｃ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｃ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図２（ｄ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図３（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図３（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図４（ａ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図４（ｂ）】ピレン系化合物の例を示す化学式
【図５】この発明にかかる発光トランジスタ素子の例を示す断面図
【図６】ソース電極及びドレイン電極の構成を示す平面図
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）発光トランジスタ素子の発光のメカニズムを示す模式図
【図８】この発明にかかる発光トランジスタ素子を用いた表示装置の例を示す電機回路図
【符号の説明】
【０１０３】
１ 発光層
２ ソース電極
２ａ 櫛歯形状部
３ ドレイン電極
３ａ 櫛歯形状部
４ ゲート電極
５ 絶縁膜
１０ 発光トランジスタ素子
１１ 正孔チャネル
１２ ピンチオフ点
２０ 基板
２１ 表示装置
２２ 走査線駆動装置
２３ データ線駆動装置
２４ コントローラ
【０１０４】
Ｓ ソース電極
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
Ｃ キャパシタ
Ｔｓ 選択トランジスタ
Ｐ１１，Ｐ１２…画素
ＬＳ１，ＬＳ２…走査線
ＬＤ１，ＬＤ２…データ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式（１）からなるピレン系化合物。
【化１】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
【請求項２】
上記式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよい、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビニル基、エチニル基、シリル基、置換基を有するフェニル基、カルボキシ基及びハロゲン原子から選ばれる基である、請求項１に記載のピレン系化合物。
【請求項３】
上記式（１）中、Ｒ１は、カルボキシ基、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、２−ナフチル基、２−アントリル基、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、フェニル置換ビニル基、フェニル置換エチニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、フッ素置換されたフェニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、トリメチルシリル基、及びフッ素原子から選ばれる基である請求項１又は２に記載のピレン系化合物。
【請求項４】
発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として使用される請求項１乃至３のいずれかに記載のピレン系化合物。
【請求項５】
キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、請求項４に記載のピレン系化合物を主構成成分とする、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層、
この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、
上記発光層に電子を注入する電子注入電極、
並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有する発光トランジスタ素子。
【請求項６】
上記正孔注入電極及び電子注入電極は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部を有し、かつ、上記正孔注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯と、電子注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置した請求項５に記載の発光トランジスタ素子。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の発光トランジスタ素子を基板上に複数個配列して構成した表示装置。
【請求項１】
下記化学式（１）からなるピレン系化合物。
【化１】
（式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよいヘテロアリール基、置換基を有していてもよいアリール基（但し、置換基を有さないフェニル基は含まない）、置換基を有していてもよい主鎖の炭素数が１〜２０のアルキル基、置換基を有していてもよいアルケニル基、置換基を有していてもよいアルキニル基、置換基を有していてもよいシリル基およびハロゲン原子を有する基から選ばれる基を示す。）
【請求項２】
上記式（１）中、Ｒ１は、置換基を有していてもよい、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、ピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビニル基、エチニル基、シリル基、置換基を有するフェニル基、カルボキシ基及びハロゲン原子から選ばれる基である、請求項１に記載のピレン系化合物。
【請求項３】
上記式（１）中、Ｒ１は、カルボキシ基、ベンゾフリル基、ピロリル基、ベンゾオキサゾリル基、ピラジニル基、チエニル基、アルキル置換チエニル基、ビチエニル基、フェニルチエニル基、ベンゾチエニル基、ピリジル基、ビピリジル基、フェニルピリジル基、キノリル基、ベンゾチアゾリル基、２−ナフチル基、２−アントリル基、フェナントリル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、ジメチルフェニル基、フェニル置換ビニル基、フェニル置換エチニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、フェニルエテノフェニル基、ピリジノフェニル基、フッ素置換されたフェニル基、エチル置換ビニル基、ビフェニル置換ビニル基、トリメチルシリル基、及びフッ素原子から選ばれる基である請求項１又は２に記載のピレン系化合物。
【請求項４】
発光トランジスタ素子の発光層の主構成成分として使用される請求項１乃至３のいずれかに記載のピレン系化合物。
【請求項５】
キャリアとしての正孔及び電子を輸送可能であり、請求項４に記載のピレン系化合物を主構成成分とする、正孔及び電子の再結合により発光を生じる発光層、
この発光層に正孔を注入する正孔注入電極、
上記発光層に電子を注入する電子注入電極、
並びに、上記正孔注入電極及び電子注入電極に対向し、上記発光層内のキャリアの分布を制御するゲート電極を含有する発光トランジスタ素子。
【請求項６】
上記正孔注入電極及び電子注入電極は、それぞれ複数の櫛歯からなる櫛歯形状部を有し、かつ、上記正孔注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯と、電子注入電極の櫛歯形状部を構成する櫛歯とを、所定間隔を開けて交互に配置した請求項５に記載の発光トランジスタ素子。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の発光トランジスタ素子を基板上に複数個配列して構成した表示装置。
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【図１（ｃ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図２（ｄ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１（ｂ）】
【図１（ｃ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図２（ｄ）】
【図３（ａ）】
【図３（ｂ）】
【図４（ａ）】
【図４（ｂ）】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１７６４９１（Ｐ２００６−１７６４９１Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５７９３４（Ｐ２００５−２５７９３４）
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月６日（２００５．９．６）
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
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