JP7095129B2 - ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置および電子機器 - Google Patents

ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置および電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP7095129B2
JP7095129B2 JP2021012658A JP2021012658A JP7095129B2 JP 7095129 B2 JP7095129 B2 JP 7095129B2 JP 2021012658 A JP2021012658 A JP 2021012658A JP 2021012658 A JP2021012658 A JP 2021012658A JP 7095129 B2 JP7095129 B2 JP 7095129B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
layer
emitting element
electrode
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021012658A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021088562A (ja
Inventor
恭子 竹田
裕史 門間
恒徳 鈴木
直明 橋本
哲史 瀬尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2021088562A publication Critical patent/JP2021088562A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7095129B2 publication Critical patent/JP7095129B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80[b, c]- or [b, d]-condensed
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • C07D209/86Carbazoles; Hydrogenated carbazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to carbon atoms of the ring system
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/623Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene containing five rings, e.g. pentacene
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1007Non-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011Condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2101/00Properties of the organic materials covered by group H10K85/00
    • H10K2101/20Delayed fluorescence emission
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Indole Compounds (AREA)

Description

本発明の一態様は、ベンゾトリフェニレン化合物に関する。また、電界を加えることに
より発光が得られる発光層を一対の電極間に挟んでなる発光素子、または該発光素子を有
する発光装置、電子機器、及び照明装置に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発
明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション
・オブ・マター)に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発
明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明
装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例とし
て挙げることができる。
近年、エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:EL)
を利用した発光素子の研究開発が盛んに行われている。これら発光素子の基本的な構成は
、一対の電極間に発光材料を含む層(EL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、発光材料からの発光が得られる。
上述の発光素子は自発光型であるため、これを用いた表示装置は、視認性に優れ、バッ
クライトが不要であり、消費電力が少ない等の利点を有する。さらに、薄型軽量に作製で
き、応答速度が高いなどの利点も有する。
発光材料に有機化合物を用い、一対の電極間に当該発光材料を含むEL層を設けた有機
EL素子の場合、一対の電極間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から
正孔(ホール)がそれぞれ発光性のEL層に注入され、電流が流れる。そして、注入され
た電子及び正孔が再結合することによって発光性の有機化合物が励起状態となり、励起さ
れた発光性の有機化合物から発光を得ることができる。
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(S)と三重項励起
状態(T)があり、一重項励起状態からの発光が蛍光、三重項励起状態からの発光が燐
光と呼ばれている。また、発光素子におけるそれらの統計的な生成比率は、S:T
1:3であると考えられている。そのため、蛍光材料を用いた発光素子より、燐光材料を
用いた発光素子の方が、高い発光効率を得ることが可能となる。したがって、三重項励起
状態を発光に変換することが可能な燐光材料を用いた発光素子の開発が近年盛んに行われ
ている。
燐光材料を用いた発光素子のうち、特に青色の発光を呈する発光素子においては、高い
三重項励起エネルギー準位を有する安定な化合物の開発が困難であるため、未だ実用化に
至っていない。そのため、青色の発光を呈する発光素子においては、より安定な蛍光材料
を用いた発光素子の開発が行われており、蛍光材料を用いた発光素子の発光効率を高める
手法が探索されている。
三重項励起状態の一部を発光に変換することが可能な発光機構として、複数の三重項励
起子による三重項-三重項消滅(TTA:triplet-triplet annih
ilation)が知られている。TTAとは、2つの三重項励起子が近接することによ
って、励起エネルギーの受け渡し、およびスピン角運動量の交換が行われるものであり、
結果として、一重項励起子が生成されるとされている。
TTAが生じる化合物として、アントラセン化合物が知られている。非特許文献1では
、アントラセン化合物を発光素子のホスト材料に用いることで、青色の発光を呈する発光
素子において、10%を超える高い外部量子効率を示すことが報告されている。また、発
光素子が呈する発光成分のうち、アントラセン化合物のTTAによる遅延蛍光成分の占め
る割合は、10%程度であることが報告されている。
一方、TTAによる遅延蛍光成分の割合が高い化合物として、テトラセン化合物が知ら
れている。非特許文献2では、テトラセン化合物からの発光のうち、TTAによる遅延蛍
光成分の割合は、アントラセン化合物より高いことが報告されている。
ツネノリ スズキ、他6名、ジャパニーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス、vol.53、052102(2014) D.Y.Kondakov、他3名、ジャーナル オブ アプライド フィジックス、vol.106、124510(2009)
非特許文献1または非特許文献2において報告されているように、蛍光材料のホスト材
料の開発は進んではきてはいるものの、発光効率、信頼性、合成効率、またはコストとい
った面で改善の余地が残されており、より優れた蛍光材料のホスト材料の開発が望まれて
いる。
上記課題に鑑み、本発明の一態様は、発光素子において、発光層の発光物質を分散させ
るホスト材料として用いることのできる新規なベンゾトリフェニレン化合物を提供するこ
とを目的の1つとする。特に、蛍光材料を発光物質に用いる場合のホスト材料として好適
に用いることのできる新規なベンゾトリフェニレン化合物を提供することを目的の1つと
する。または、本発明の一態様は、発光素子において、高い電子輸送性を有し、電子輸送
層に好適に用いることのできる新規なベンゾトリフェニレン化合物を提供することを目的
の1つとする。または、本発明の一態様は、新規な発光素子を提供することを目的の1つ
とする。
または、本発明の一態様は、駆動電圧が低く、電流効率が高い発光素子を提供すること
を目的の1つとする。または、本発明の一態様は、長寿命な発光素子を提供することを目
的の1つとする。または、本発明の一態様は、消費電力が低減された発光装置、電子機器
、及び照明装置を提供することを目的の1つとする。または、本発明の一態様は、新規な
発光装置、電子機器、及び照明装置を提供することを目的の1つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。なお、これら以外の課
題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物である
Figure 0007095129000001
一般式(G1-1)において、Aは、縮合環を表す。また、R乃至R、及びR11
乃至R14は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6の
シクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれ
かを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表す。
上記態様において、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに
結合して環を形成してもよい。
また、上記態様において、縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もし
くは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリル基、ま
たは置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基の中から選ばれるいずれか一つであると
好ましい。また、上記態様において、縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基で
あり、当該カルバゾリル基は、2位、3位、または9位のいずれか一つで、Arと結合す
ると好ましい。
なお、本発明の一態様であるベンゾトリフェニレン化合物を、ベンゾ[b]トリフェニ
レン化合物と読み替えてもよい。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G1-2)で表されるベンゾトリフェニレン化
合物である。
Figure 0007095129000002
一般式(G1-2)において、R乃至R、R11乃至R14、及びR21乃至R
は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロア
ルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す
。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表す。
上記態様において、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに
結合して環を形成してもよい。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化
合物である。
Figure 0007095129000003
一般式(G2-1)において、Aは、縮合環を表す。また、R乃至R、及びR10
乃至R13は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6の
シクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれ
かを表す。また、R15は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至6
のシクロアルキル基のいずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基
を表す。
上記態様において、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに
結合して環を形成してもよい。
また、上記態様において、縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換もし
くは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリル基、ま
たは置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基の中から選ばれるいずれか一つであると
好ましい。また、上記態様において、縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基で
あり、当該カルバゾリル基は、2位、3位、または9位のいずれか一つで、Arと結合す
ると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、一般式(G2-2)で表されるベンゾトリフェニレン化
合物である。
Figure 0007095129000004
一般式(G2-2)において、R乃至R、R10乃至R13、及びR21乃至R
は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロア
ルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す
。また、R15は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至6のシクロ
アルキル基のいずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表す。
上記態様において、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに
結合して環を形成してもよい。
また、上記態様において、Arが置換もしくは無置換のフェニレン基、または置換もし
くは無置換のビフェニルジイル基であると好ましい。また、上記態様において、Arが置
換または無置換のm-フェニレン基であると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、構造式(100)または構造式(200)で表される、
ベンゾトリフェニレン化合物である。
Figure 0007095129000005
また、本発明の他の一態様は、一対の電極と、一対の電極の間に挟まれたEL層と、を
有し、EL層は、上記態様のいずれか一つに記載のベンゾトリフェニレン化合物を有する
発光素子である。
また、上記態様において、EL層は、さらに蛍光材料を有すると好ましい。
また、上記態様において、蛍光材料は、青色の波長帯域に発光スペクトルのピークを有
すると好ましい。また、上記態様において、蛍光材料は、遅延蛍光を呈すると好ましい。
また、本発明の他の一態様は、上記各態様の発光素子と、カラーフィルタと、を有する
発光装置である。また、本発明の他の一態様は、上記発光装置と、筐体またはタッチセン
サと、を有する電子機器である。また、本発明の他の一態様は、上記各態様の発光素子と
、筐体と、を有する照明装置である。
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、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)、TCP(Tape C
arrier Package)が取り付けられたモジュール、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。
本発明の一態様により、発光素子において、発光層の発光物質を分散させるホスト材料
として用いることのできる新規なベンゾトリフェニレン化合物を提供することができる。
特に、蛍光材料を発光物質に用いる場合のホスト材料として好適に用いることのできる新
規なベンゾトリフェニレン化合物を提供することができる。または、本発明の一態様によ
り、発光素子において、高い電子輸送性を有し、電子輸送層に好適に用いることのできる
新規なベンゾトリフェニレン化合物を提供することができる。または、本発明の一態様に
より、新規な発光素子を提供することができる。
または、本発明の一態様により、駆動電圧が低く、電流効率が高い発光素子を提供する
ことができる。または、本発明の一態様により、長寿命な発光素子を提供することができ
る。または、本発明の一態様により、消費電力が低減された発光装置、電子機器、及び照
明装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な発光装置、電子
機器、及び照明装置を提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
本発明の一態様の発光素子を説明する断面図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 本発明の一態様の発光素子を説明する断面図、及びエネルギー準位の相関を説明する模式図。 表示装置を説明するブロック図及び回路図。 表示装置の画素回路を説明する回路図。 表示装置の画素回路を説明する回路図。 タッチパネルの一例を示す斜視図。 表示パネル及びタッチセンサの一例を示す断面図。 タッチパネルの一例を示す断面図。 タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。 タッチセンサの回路図。 表示モジュールを説明する斜視図。 電子機器を説明する図。 表示装置を説明する斜視図。 発光装置を説明する斜視図及び断面図。 発光装置を説明する断面図。 照明装置及び電子機器を説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)のNMRチャートを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBTp)のNMRチャートを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 9-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 7-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:10cgDBCzPBTp)のNMRチャートを説明する図。 7-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:10cgDBCzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 7-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:10cgDBCzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 7-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:10cgDBCzPBTp)の発光スペクトルを説明する図。 7-[4-(ベンゾ[b]トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略称:10cgDBCzPBTp)の吸収スペクトルを説明する図。 実施例における、発光素子を説明する断面図。 本発明の一態様の発光素子の輝度-電流密度特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の輝度-電圧特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の電流効率-輝度特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の電流-電圧特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の蛍光寿命特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の輝度-電流密度特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の輝度-電圧特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の電流効率-輝度特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の電流-電圧特性を説明する図。 本発明の一態様の発光素子の信頼性試験結果を説明する図。
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。
なお、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、
実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、
必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
また、本明細書等において、第1、第2等として付される序数詞は便宜上用いるもので
あり、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2の
」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載
されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場
合がある。
また、本明細書等において、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを
指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。
また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ
替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変
更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」
という用語に変更することが可能な場合がある。
また、本明細書等において、一重項励起状態(S)は、励起エネルギーを有する一重
項状態のことである。一重項励起状態のうち、最も低いエネルギーを有する励起状態を、
最低励起一重項状態という。また、一重項励起エネルギー準位は、一重項励起状態のエネ
ルギー準位のことである。一重項励起エネルギー準位のうち、最も低い励起エネルギー準
位を、最低励起一重項エネルギー(S1)準位という。
また、本明細書等において、三重項励起状態(T)は、励起エネルギーを有する三重
項状態のことである。三重項励起状態のうち、最も低いエネルギーを有する励起状態を、
最低励起三重項状態という。また、三重項励起エネルギー準位は、三重項励起状態のエネ
ルギー準位のことである。三重項励起エネルギー準位のうち、最も低い励起エネルギー準
位を、最低励起三重項エネルギー(T1)準位という。
また、本明細書等において蛍光材料とは、一重項励起状態から基底状態へ緩和する際に
可視光領域に発光を与える材料である。燐光材料とは、三重項励起状態から基底状態へ緩
和する際に、室温において可視光領域に発光を与える材料である。換言すると燐光材料と
は、三重項励起エネルギーを可視光へ変換可能な材料である。
また、本明細書等において、青色の波長帯域とは、400nm以上550nm以下の波
長帯域であり、青色の発光とは、該帯域に少なくとも一つの発光スペクトルピークを有す
る発光である。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の有機化合物である、ベンゾトリフェニレン化合物
について説明する。
<1-1.一般式(G1-1)(G1-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物>
本発明の一態様は、一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物である
Figure 0007095129000006
一般式(G1-1)において、Aは、縮合環を表す。また、R乃至R、及びR11
乃至R14は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6の
シクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれ
かを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表し、当該アリーレン基は
置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
また、一般式(G1-1)の縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換も
しくは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリル基、
または置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基の中から選ばれるいずれか一つである
と好ましい。特に、上記縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基であり、当該カ
ルバゾリル基は、2位、3位、または9位のいずれか一つで、上記Arと結合すると、よ
り好ましい。代表的には、一般式(G1-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物で
ある。なお、一般式(G1-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物は、本発明の一
態様である。
Figure 0007095129000007
一般式(G1-2)において、R乃至R、R11乃至R14、及びR21乃至R
は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロア
ルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す
。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表し、当該アリーレン基は置換基を
有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
<1-2.一般式(G2-1)(G2-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物>
また、本発明の他の一態様は、一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化
合物である。
Figure 0007095129000008
一般式(G2-1)において、Aは、縮合環を表す。また、R乃至R、及びR10
乃至R13は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6の
シクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれ
かを表す。また、R15は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至6
のシクロアルキル基のいずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基
を表し、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環
を形成してもよい。
また、一般式(G2-1)の縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換も
しくは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリル基、
または置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基の中から選ばれるいずれか一つである
と好ましい。特に、上記縮合環が、置換もしくは無置換のカルバゾリル基であり、当該カ
ルバゾリル基は、2位、3位、または9位のいずれか一つで上記Arと結合すると、より
好ましい。代表的には、一般式(G2-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物であ
る。なお、一般式(G2-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物は、本発明の一態
様である。
Figure 0007095129000009
一般式(G2-2)において、R乃至R、R10乃至R13、及びR21乃至R
は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロア
ルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれかを表す
。また、R15は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至6のシクロ
アルキル基のいずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表し、
当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環を形成し
てもよい。
また、一般式(G1-1)、(G1-2)、(G2-1)、(G2-2)において、A
rが置換もしくは無置換のフェニレン基、または置換もしくは無置換のビフェニルジイル
基であると好ましい。特に、Arが置換または無置換のフェニレン基、あるいはArが置
換または無置換のm-フェニレン基であると、さらに好ましい。
<1-3.R乃至R14、及びR21乃至R28の具体例>
また、一般式(G1-1)、(G1-2)、(G2-1)、(G2-2)における、R
乃至R14、及びR21乃至R28の具体的な構造としては、例えば、構造式(R-1
)乃至(R-23)に示す基が挙げられる。
Figure 0007095129000010
<1-4.Arの具体例>
また、一般式(G1-1)、(G1-2)、(G2-1)、(G2-2)における、A
rの具体的な構造としては、例えば、構造式(Ar-1)乃至(Ar-15)に示す基が
挙げられる。
Figure 0007095129000011
<1-5.ベンゾトリフェニレン化合物の具体例>
また、一般式(G1-1)、(G1-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物とし
ては、下記に示す構造式(100)乃至(160)で表されるベンゾトリフェニレン化合
物を挙げることができる。
Figure 0007095129000012
Figure 0007095129000013
Figure 0007095129000014
Figure 0007095129000015
Figure 0007095129000016
Figure 0007095129000017
Figure 0007095129000018
Figure 0007095129000019
また、一般式(G2-1)、(G2-2)で表されるベンゾトリフェニレン化合物とし
ては、下記に示す構造式(200)乃至(253)で表されるベンゾトリフェニレン化合
物を挙げることができる。
Figure 0007095129000020
Figure 0007095129000021
Figure 0007095129000022
Figure 0007095129000023
Figure 0007095129000024
Figure 0007095129000025
Figure 0007095129000026
また、本発明の一態様のベンゾトリフェニレン化合物は、上記に示す構造式(100)
または構造式(200)で表されると、合成が簡便であるため好ましい。なお、本発明の
一態様のベンゾトリフェニレン化合物は、上述した構造式(100)乃至(160)、及
び構造式(200)乃至(253)に限定されない。
<1-6.一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法>
次に、一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法の一例に
ついて説明する。一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法
としては種々の反応を適用することができる。例えば、以下に示す合成反応を行うことに
よって、一般式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物を合成することがで
きる。合成スキーム(a-1)に示すように、ベンゾ[b]トリフェニレン誘導体のハロ
ゲン化物、またはトリフラート置換体(化合物1)と、カルバゾール誘導体、又は縮合多
環系カルバゾール誘導体の有機ボロン化合物、又はボロン酸化合物(化合物2)を、鈴木
・宮浦カップリング反応によりカップリングさせることで、目的化合物(G1-1)を得
ることができる。
Figure 0007095129000027
なお、合成スキーム(a-1)において、Aは置換もしくは無置換のカルバゾリル基、
置換もしくは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリ
ル基、または置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基を表し、R乃至R、及びR
11乃至R14は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至
6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のい
ずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表し、当該アリーレン
基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環を形成してもよい。
また、合成スキーム(a-1)において、R50およびR51はそれぞれ独立に、水素
、炭素数1乃至6のアルキル基のいずれかを表し、R50とR51とは互いに結合して環
を形成していても良い。また、Xはハロゲンまたはトリフラートを表す。
<1-7.一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法>
次に、一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法の一例に
ついて説明する。一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物の合成方法
としては種々の反応を適用することができる。例えば、以下に示す合成反応を行うことに
よって、一般式(G2-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物を合成することがで
きる。合成スキーム(b-1)に示すように、ベンゾ[b]トリフェニレン誘導体のハロ
ゲン化物またはトリフラート置換体(化合物3)と、カルバゾール誘導体、又は縮合多環
系カルバゾール誘導体の有機ボロン化合物、又はボロン酸化合物(化合物2)を、鈴木・
宮浦カップリング反応によりカップリングさせることで、目的化合物(G2-1)を得る
ことができる。
Figure 0007095129000028
合成スキーム(b-1)において、Aは置換もしくは無置換のカルバゾリル基、置換も
しくは無置換のナフトカルバゾリル基、置換もしくは無置換のジベンゾカルバゾリル基、
または置換もしくは無置換のベンゾカルバゾリル基を表し、R乃至R、及びR10
至R13は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシ
クロアルキル基、または炭素数6乃至13の置換もしくは無置換のアリール基のいずれか
を表す。また、R15は、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、または炭素数3乃至6の
シクロアルキル基のいずれかを表す。また、Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を
表し、当該アリーレン基は置換基を有していてもよく、当該置換基は互いに結合して環を
形成してもよい。
また、合成スキーム(b-1)においてR50とR51とは互いに結合して環を形成し
ていても良い。また、Xはハロゲン、又はトリフラート基を表し、ハロゲンとしては、
ヨウ素と臭素がより好ましい。
また、合成スキーム(a-1)(b-1)において、用いることができるパラジウム触
媒としては、酢酸パラジウム(II)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウ
ム(0)、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)ジクロライド等が挙げら
れる。ただし、パラジウム触媒はこれら限定されない。また、合成スキーム(a-1)(
b-1)において、用いることができるパラジウム触媒の配位子としては、トリ(オルト
-トリル)ホスフィンや、トリフェニルホスフィンや、トリシクロヘキシルホスフィン等
が挙げられる。ただし、パラジウム触媒の配位子はこれらに限定されない。
また、合成スキーム(a-1)(b-1)において、用いることができる塩基としては
、ナトリウム tert-ブトキシド等の有機塩基や、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等
の無機塩基等が挙げられる。ただし、塩基はこれらに限定されない。
また、合成スキーム(a-1)(b-1)において、用いることができる溶媒としては
、トルエンと水の混合溶媒、トルエンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、キシ
レンと水の混合溶媒、キシレンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、ベンゼンと
水の混合溶媒、ベンゼンとエタノール等のアルコールと水の混合溶媒、エチレングリコー
ルジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒などが挙げられる。ただし、溶媒はこ
れらに限定されない。また、トルエンと水、トルエンとエタノールと水の混合溶媒、また
はエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類と水の混合溶媒がより好ましい。
また、合成スキーム(a-1)(b-1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において
、化合物2で示される有機ホウ素化合物、又はボロン酸化合物以外にも、有機アルミニウ
ムや、有機ジルコニウム、有機亜鉛、有機スズ化合物等を用いるクロスカップリング反応
を用いてもよい。ただし、カップリング反応はこれらに限定されない。
また、合成スキーム(a-1)(b-1)に示す鈴木・宮浦カップリング反応において
、ベンゾ[b]トリフェニレン誘導体の有機ホウ素化合物、又はボロン酸化合物と、カル
バゾール誘導体、又は縮合多環系カルバゾール誘導体のハロゲン化物、又はトリフラート
置換体を、鈴木・宮浦カップリング反応によりカップリングしてもよい。
以上によって、本発明の一態様の有機化合物を合成することができる。ただし、本発明
の一態様である有機化合物の合成方法については、上記の合成方法に限定されない。
本発明の一態様のベンゾトリフェニレン化合物は、高いS1準位と、HOMO準位とL
UMO準位間の広いエネルギーギャップ(Eg)とを有するため、発光素子において、発
光層の発光物質を分散させるホスト材料に用いることで、高い電流効率を得ることができ
る。特に、蛍光材料を分散させるホスト材料として好適である。また、本発明の一態様の
ベンゾトリフェニレン化合物は、電子輸送性の高い物質であるため、発光素子における電
子輸送層の材料として好適に用いることができる。
本発明の一態様のベンゾトリフェニレン化合物を用いることにより、低駆動電圧、及び
高電流効率の発光素子を実現することができる。さらに、この発光素子を用いることで、
消費電力の低減された発光装置、電子機器及び照明装置を得ることができる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または他の実施例と適宜組み合わ
せて用いることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態では、実施の形態1に示すベンゾトリフェニレン化合物を有する発光素子
の構成について、図1を用いて以下説明する。
<2-1.発光素子の構成1>
まず、本発明の一態様の発光素子の構成について、図1(A)(B)(C)を用いて、
以下説明する。
図1(A)は、本発明の一態様の発光素子150の断面模式図である。
発光素子150は、一対の電極(第1の電極101及び第2の電極102)間に設けら
れたEL層100を有する。EL層100は、少なくとも発光層130を有する。なお、
本実施の形態においては、一対の電極のうち、第1の電極101を陽極として、第2の電
極102を陰極として説明するが、発光素子150の構成としては、第1の電極101が
陰極、第2の電極102が陽極であってもよい。
また、図1(A)に示すEL層100は、発光層130の他に、各機能層を有する。各
機能層は、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層118、及び電子注入層1
19を有する。なお、EL層100の構成は、図1(A)に示す構成に限定されず、正孔
注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層118、及び電子注入層119の中から選
ばれた少なくとも一つを有する構成とすればよい。または、EL層100は、正孔または
電子注入障壁を低減する機能、正孔または電子輸送性を向上する機能、正孔または電子輸
送性を阻害する機能、または電極による消光現象を抑制する機能、などを有する機能層を
有する構成としてもよい。
また、図1(B)は、図1(A)に示す発光層130の一例を示す断面模式図である。
図1(B)に示す発光層130は、ホスト材料131と、ゲスト材料132と、を有する
ホスト材料131は、三重項励起エネルギーをTTAによって一重項励起エネルギーに
変換する機能を有すると好ましい。ホスト材料131が当該機能を有することで、発光層
130で生成した三重項励起エネルギーの一部を、ホスト材料131におけるTTAより
一重項励起エネルギーに変換し、ゲスト材料132に移動することで、蛍光発光として取
り出すことが可能となる。
なお、上記の機能を満たすためには、ホスト材料131の最低励起一重項エネルギー(
S1)準位は、ゲスト材料132のS1準位より高いことが好ましい。また、ホスト材料
131の最低励起三重項励起エネルギー(T1)準位は、ゲスト材料132のT1準位よ
り低いことが好ましい。
また、ホスト材料131は単一の材料で構成されていても良く、複数の材料から構成さ
れていても良い。また、ゲスト材料132としては、発光性の有機化合物を用いればよく
、該発光性の有機化合物としては、蛍光を発することができる物質(以下、蛍光材料とも
いう)であると好適である。以下の説明においては、ゲスト材料132として、蛍光材料
を用いる構成について説明する。なお、ゲスト材料132を蛍光材料として読み替えても
よい。なお、発光層130は、ゲスト材料132を有さない構造、すなわちホスト材料1
31のみからなる構造としてもよい。この場合、発光層130が有するホスト材料131
から蛍光発光を取り出せばよい。
<2-2.発光素子の発光機構>
まず、発光素子150の発光機構について、以下説明を行う。
本発明の一態様の発光素子150においては、一対の電極(第1の電極101及び第2
の電極102)間に電圧を印加することにより、陰極から電子が、陽極から正孔(ホール
)が、それぞれEL層100に注入され、電流が流れる。そして、注入された電子及び正
孔が再結合することによって、EL層100が有する発光層130内で励起状態が形成さ
れる。キャリアの再結合によって生じる励起状態のうち、一重項励起状態と三重項励起状
態の比(以下、励起子生成確率)は、統計的確率により、1:3となる。
なお、以下の2つの過程により、EL層100において一重項励起子が生成し、ゲスト
材料132からの発光が得られる。
(α)直接生成過程
(β)TTA過程
<2-3.(α)直接生成過程>
まず、EL層100が有する発光層130においてキャリア(電子または正孔)が再結
合し、一重項励起子が形成される場合を説明する。
まず、ホスト材料131においてキャリアが再結合した場合、ホスト材料131の励起
状態(一重項励起状態または三重項励起状態)が形成される。このとき、ホスト材料13
1の励起状態が一重項励起状態であるとき、ホスト材料131のS1準位から、ゲスト材
料132のS1準位へ、一重項励起エネルギーがエネルギー移動し、ゲスト材料132の
一重項励起状態が形成される。なお、ホスト材料131の励起状態が三重項励起状態であ
るときは、後述の(β)TTA過程にて説明する。
また、キャリアが、ゲスト材料132において再結合する場合、ゲスト材料132の励
起状態(一重項励起状態または三重項励起状態)が形成される。このとき、ゲスト材料1
32の励起状態が一重項励起状態のとき、ゲスト材料132の蛍光量子効率が高ければ、
ゲスト材料132の一重項励起状態から効率よく発光する。
一方、ゲスト材料132の三重項励起状態が形成されたとき、ゲスト材料132の三重
項励起状態は、熱失活するため発光に寄与しない。しかしながら、ホスト材料131のT
1準位が、ゲスト材料132のT1準位より低い場合、ゲスト材料132の三重項励起エ
ネルギーは、ゲスト材料132のT1準位から、ホスト材料131のT1準位へ、エネル
ギー移動することが可能となる。その場合、後述の(β)TTA過程によって、三重項励
起エネルギーから一重項励起エネルギーへの変換が可能となる。
また、ホスト材料131のT1準位が、ゲスト材料132のT1準位より高い場合にお
いては、ホスト材料131に対するゲスト材料132の濃度を低くすることで、ゲスト材
料132でキャリアが再結合する確率を低減させることができる。また、ホスト材料13
1のT1準位からゲスト材料132のT1準位へのエネルギー移動が生じる確率を低減さ
せることができる。具体的には、ホスト材料131に対するゲスト材料132の濃度は、
5wt%以下が好ましい。
<2-4.(β)TTA過程>
次に、発光層130におけるキャリアの再結合過程において形成された三重項励起子に
よって、一重項励起子が形成される場合について、説明する。
ここでは、ホスト材料131のT1準位がゲスト材料132のT1準位よりも低い場合
について説明する。このときのエネルギー準位の相関を表す模式図を図1(C)に示す。
また、図1(C)における表記及び符号は、以下の通りである。なお、ホスト材料131
のT1準位がゲスト材料132のT1準位よりも高くても構わない。
・Host:ホスト材料131
・Guest:ゲスト材料132(蛍光材料)
・SFH:ホスト材料131のS1準位
・TFH:ホスト材料131のT1準位
・SFG:ゲスト材料132(蛍光材料)のS1準位
・TFG:ゲスト材料132(蛍光材料)のT1準位
キャリアがホスト材料131において、再結合し、ホスト材料131の励起状態が形成
される。このとき、ホスト材料131の励起状態が三重項励起状態であるとき、生成した
三重項励起子同士が近接することにより、それらの三重項励起エネルギーの一部が一重項
励起エネルギーに変換されて、ホスト材料131のS1準位(SFH)のエネルギーを有
する一重項励起子に変換される反応が生じる場合がある(図1(C) TTA参照)。こ
れは、以下の一般式(G11)または(G12)で表される。
H+H → H (G11)
H+H → H (G12)
一般式(G11)は、ホスト材料131において、2つの三重項励起子(H)のスピ
ン量子数の合計が0である2つの三重項励起子(H)から一重項励起子()が生
成する反応である。また、一般式(G12)は、ホスト材料131において、2つの三重
項励起子(H)のスピン量子数の合計が1(原子単位)である2つの三重項励起子(
H)から、電子的または振動的に励起された三重項励起子()が生成する反応であ
る。なお、一般式(G11)(G12)中、Hはホスト材料131における一重項基底
状態を表す。
一般式(G11)と一般式(G12)とは、同じ確率で生じるが、スピン量子数の合計
が1(原子単位)の三重項励起子のペアは、スピン量子数の合計が0のペアと比べて3倍
多く存在する。すなわち、2つの三重項励起子から生成される励起子のうち、新たに生成
される一重項励起子と三重項励起子の比は、統計的確率により、1:3となる。また、発
光層130における三重項励起子の密度が十分に高い場合(10-12cm-3以上)で
は、三重項励起子単体の失活を無視し、2つの近接した三重項励起子による反応のみを考
えることができる。
したがって、一般式(G11)(G12)より、一般式(G13)のように、8個の三
重項励起子(H)から、1個の一重項励起子()と3個の電子的または振動的に
励起された三重項励起子()が生成することになる。
H → +3+4H (G13)
一般式(G13)で生成した電子的または振動的に励起された三重項励起子(
は、緩和により三重項励起子(H)となり、その後に再び他の三重項励起子と一般式(
G13)の反応を繰り返す。そのため、一般式(G13)において、三重項励起子(
)の全てが一重項励起子()に変換されるとすると、5個の三重項励起子(H)
から1個の一重項励起子()が生成することになる。
したがって、一重項励起子の生成確率は、一対の電極から注入されたキャリアの再結合
により直接生成した25%の一重項励起子とあわせることで、TTAによって最大で40
%まで向上させることが可能となる(一般式(G14))。すなわち、TTAによって、
一重項励起子生成確率を従来の25%から40%へと、15%向上させることが可能とな
る。
+15H → 5+(3+12H) (G14)
TTAによって形成されたホスト材料131の一重項励起状態において、ホスト材料1
31のS1準位(SFH)からは、それよりも低いエネルギー準位であるゲスト材料13
2のS1準位(SFG)へエネルギー移動が生じる(図1(C) Route A参照)
。そして、一重項励起状態となったゲスト材料132が蛍光発光する。
なお、ゲスト材料132においてキャリアが再結合し、生成した励起状態が三重項励起
状態である場合、ホスト材料131のT1準位(TFH)がゲスト材料のT1準位(T
)よりも小さい場合、TFGは失活することなくTFHにエネルギー移動(図1(C)
Route B参照)し、TTAに利用される。
また、ゲスト材料132のT1準位(TFG)がホスト材料131のT1準位(TFH
)よりも低い場合においては、ホスト材料131に対するゲスト材料132の濃度は低い
方が好ましい。具体的には、ホスト材料131に対するゲスト材料132の濃度は、5w
t%以下が好ましい。そうすることで、ゲスト材料132でキャリアが再結合する確率を
低減させることができる。また、ホスト材料131のT1準位(TFH)からゲスト材料
132のT1準位(TFG)へのエネルギー移動が生じる確率を低減させることができる
以上のように、TTAによって、発光層130で形成する三重項励起子は、一重項励起
子へと変換されるため、ゲスト材料132からの発光を、効率よく得ることが可能となる
次に、図1(A)に示す発光素子150が有する各構成の詳細について、以下説明する
[一対の電極]
第1の電極101及び第2の電極102は、発光層130へ正孔と電子を注入する機能
を有する。第1の電極101及び第2の電極102は、金属、合金、導電性化合物、およ
びこれらの混合物や積層体などを用いて形成することができる。金属としてはアルミニウ
ムが典型例であり、その他、銀、タングステン、クロム、モリブデン、銅、チタンなどの
遷移金属、リチウムやセシウムなどのアルカリ金属、カルシウム、マグネシウムなどの第
2族金属を用いることができる。遷移金属として希土類金属を用いても良い。合金として
は、上記金属を含む合金を使用することができ、例えばAg-Mg合金、Al-Li合金
などが挙げられる。導電性化合物としては、In-Sn酸化物(ITOともいう)、In
-Sn-Si酸化物(ITSOともいう)などの金属酸化物が挙げられる。導電性化合物
としてグラフェンなどの無機炭素系材料を用いても良い。上述したように、これらの材料
の複数を積層することによって第1の電極101及び第2の電極102の一方または双方
を形成しても良い。
また、発光層130から得られる発光は、第1の電極101及び第2の電極102の一
方または双方を通して取り出される。したがって、第1の電極101及び第2の電極10
2の少なくとも一つは可視光を透過する。光を取り出す方の電極に金属や合金などの光透
過性の低い材料を用いる場合には、可視光を透過できる程度の厚さ(例えば、1nmから
10nmの厚さ)で第1の電極101及び第2の電極102の一方または双方を形成すれ
ばよい。
[正孔注入層]
正孔注入層111は、一対の電極の一方(第1の電極101または第2の電極102)
からのホール注入障壁を低減することでホール注入を促進する機能を有し、例えば遷移金
属酸化物、フタロシアニン誘導体、あるいは芳香族アミンなどによって形成される。遷移
金属酸化物としては、モリブデン酸化物やバナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タング
ステン酸化物、マンガン酸化物などが挙げられる。フタロシアニン誘導体としては、フタ
ロシアニンや金属フタロシアニンなどが挙げられる。芳香族アミンとしてはベンジジン誘
導体やフェニレンジアミン誘導体などが挙げられる。ポリチオフェンやポリアニリンなど
の高分子化合物を用いることもでき、例えば自己ドープされたポリチオフェンであるポリ
(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)などがその代表例である
正孔注入層111として、正孔輸送性材料と、これに対して電子受容性を示す材料の混
合層を用いることもできる。あるいは、電子受容性を示す材料を含む層と正孔輸送材料を
含む層の積層を用いても良い。これらの材料間では定常状態、あるいは電界存在下におい
て電荷の授受が可能である。電子受容性を示す材料としては、キノジメタン誘導体やクロ
ラニル誘導体、ヘキサアザトリフェニレン誘導体などの有機アクセプターを挙げることが
できる。また、遷移金属酸化物、例えば第4族から第8族金属の酸化物を用いることがで
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、酸化レニウムなどである。中でも酸化モリブ
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。
正孔輸送性材料としては、電子よりも正孔の輸送性の高い材料を用いることができ、1
×10-6cm/Vs以上の正孔移動度を有する材料であることが好ましい。具体的に
は、芳香族アミン、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、スチルベン誘導体などを用い
ることができる。また、該正孔輸送性材料は高分子化合物であっても良い。
これら正孔輸送性の高い材料として、例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’
-ジ(p-トリル)-N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン(略称:DTDP
PA)、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,N’-ビス{4-[ビス(3-メチルフェニル)
アミノ]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:DNTPD)、1,3,5-トリス[N-(4-ジフェニルアミノフェニ
ル)-N-フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、具体的には、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:PCzP
CA1)、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)等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、他に、4,4’-ジ(N-カルバゾリル)ビフェ
ニル(略称:CBP)、1,3,5-トリス[4-(N-カルバゾリル)フェニル]ベン
ゼン(略称:TCPB)、9-[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-
9H-カルバゾール(略称:CzPA)、1,4-ビス[4-(N-カルバゾリル)フェ
ニル]-2,3,5,6-テトラフェニルベンゼン等を用いることができる。
また、芳香族炭化水素としては、例えば、2-tert-ブチル-9,10-ジ(2-
ナフチル)アントラセン(略称:t-BuDNA)、2-tert-ブチル-9,10-
ジ(1-ナフチル)アントラセン、9,10-ビス(3,5-ジフェニルフェニル)アン
トラセン(略称:DPPA)、2-tert-ブチル-9,10-ビス(4-フェニルフ
ェニル)アントラセン(略称:t-BuDBA)、9,10-ジ(2-ナフチル)アント
ラセン(略称:DNA)、9,10-ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、
2-tert-ブチルアントラセン(略称:t-BuAnth)、9,10-ビス(4-
メチル-1-ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2-tert-ブチル-9,
10-ビス[2-(1-ナフチル)フェニル]アントラセン、9,10-ビス[2-(1
-ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7-テトラメチル-9,10-ジ(
1-ナフチル)アントラセン、2,3,6,7-テトラメチル-9,10-ジ(2-ナフ
チル)アントラセン、9,9’-ビアントリル、10,10’-ジフェニル-9,9’-
ビアントリル、10,10’-ビス(2-フェニルフェニル)-9,9’-ビアントリル
、10,10’-ビス[(2,3,4,5,6-ペンタフェニル)フェニル]-9,9’
-ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11-
テトラ(tert-ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロ
ネン等も用いることができる。このように、1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度
を有し、炭素数14乃至炭素数42である芳香族炭化水素を用いることがより好ましい。
なお、芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香
族炭化水素としては、例えば、4,4’-ビス(2,2-ジフェニルビニル)ビフェニル
(略称:DPVBi)、9,10-ビス[4-(2,2-ジフェニルビニル)フェニル]
アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
また、ポリ(N-ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4-ビニルトリフェ
ニルアミン)(略称:PVTPA)、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)等の高分子化合物を用いることも
できる。
[正孔輸送層]
正孔輸送層112は正孔輸送性材料を含む層であり、正孔注入層111の材料として例
示した材料を使用することができる。正孔輸送層112は正孔注入層111に注入された
正孔を発光層130へ輸送する機能を有するため、正孔注入層111の最高被占軌道(H
ighest Occupied Molecular Orbital、HOMOとも
いう)準位と同じ、あるいは近いHOMO準位を有することが好ましい。
上記正孔輸送材料として、正孔注入層111の材料として例示した材料の他に、正孔輸
送性の高い物質としては、例えば、4,4’-ビス[N-(1-ナフチル)-N-フェニ
ルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)やN,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,
N’-ジフェニル-[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジアミン(略称:TPD)、
4,4’,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:T
DATA)、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
)、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)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1×10-6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電
子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正
孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上
積層したものとしてもよい。
[発光層]
発光層130において、ホスト材料131としては、呈する発光のうち三重項-三重項
消滅(TTA)による遅延蛍光成分の占める割合が高い有機化合物、代表的にはTTAに
よる遅延蛍光成分の占める割合が10%以上である有機化合物を用いると好適である。特
に、ホスト材料131としては、実施の形態1に示す本発明の一態様である、ベンゾトリ
フェニレン化合物を用いると好適である。また、発光層130において、ホスト材料13
1は、一種の化合物から構成されていても良く、複数の化合物から構成されていても良い
また、発光層130において、ゲスト材料132としては、例えば以下の材料を用いる
ことができる。
5,6-ビス[4-(10-フェニル-9-アントリル)フェニル]-2,2’-ビピ
リジン(略称:PAP2BPy)、5,6-ビス[4’-(10-フェニル-9-アント
リル)ビフェニル-4-イル]-2,2’-ビピリジン(略称:PAPP2BPy)、N
,N’-ジフェニル-N,N’-ビス[4-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イ
ル)フェニル]ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6FLPAPrn)、N,N’-
ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ビス[3-(9-フェニル-9H-フルオレン
-9-イル)フェニル]ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPr
n)、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:PCB
APA)、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6
、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[i
j]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:BisDC
M)、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)、
5,10,15,20-テトラフェニルビスベンゾ[5,6]インデノ[1,2,3-c
d:1’,2’,3’-lm]ペリレン、などが挙げられる。
なお、発光層130は、ホスト材料131およびゲスト材料132以外の材料を有して
いても良い。
なお、発光層130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:DP
CzPA)、9,10-ビス(3,5-ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DP
PA)、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)、1,1’,1’’-(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。また、本発明の一態様
のベンゾトリフェニレン化合物が複数含まれていても良い。また、上記に示す物質の中か
ら、ゲスト材料132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てもよい。
なお、発光層130は、2層以上の複数層でもって構成することもできる。例えば、第
1の発光層と第2の発光層とを正孔輸送層側から順に積層して発光層130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。この場合においても、少な
くとも一つの発光層に本発明の一態様のベンゾトリフェニレン化合物が含まれていること
が好ましい。
[電子輸送層]
電子輸送層118は、電子注入層119を経て一対の電極の他方(第1の電極101ま
たは第2の電極102)から注入された電子を発光層130へ輸送する機能を有する。電
子輸送性材料としては、正孔よりも電子の輸送性の高い材料を用いることができ、1×1
-6cm/Vs以上の電子移動度を有する材料であることが好ましい。具体的には、
キノリン配位子、ベンゾキノリン配位子、オキサゾール配位子、あるいはチアゾール配位
子を有する金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン
誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体などが挙げられる。
例えば、トリス(8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4-メ
チル-8-キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10-ヒドロキシ
ベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2-メチル-8-キ
ノリノラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリ
ン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビ
ス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)
)、ビス[2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(B
TZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いるこ
とができる。さらに、金属錯体以外にも、2-(4-ビフェニリル)-5-(4-ter
t-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3-ビ
ス[5-(p-tert-ブチルフェニル)-1,3,4-オキサジアゾール-2-イル
]ベンゼン(略称:OXD-7)、3-(4-ビフェニリル)-4-フェニル-5-(4
-tert-ブチルフェニル)-1,2,4-トリアゾール(略称:TAZ)、バソフェ
ナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いるこ
とができる。ここに述べた物質は、主に1×10-6cm/Vs以上の電子移動度を有
する物質である。
また、本発明の一態様である、ベンゾトリフェニレン化合物も電子輸送層118に好適
に用いることができる。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構わない。また、電子輸送層118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。
また、電子輸送層118と発光層130との間に電子キャリアの移動を制御する層を設
けても良い。これは上述したような電子輸送性の高い材料に、電子トラップ性の高い物質
を少量添加した層であって、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバラ
ンスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまう
ことにより発生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
[電子注入層]
電子注入層119は第2の電極102からの電子注入障壁を低減することで電子注入を
促進する機能を有し、例えば第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物、ハロゲ
ン化物、炭酸塩などを用いることができる。また、先に示す電子輸送性材料と、これに対
して電子供与性を示す材料の複合材料を用いることもできる。電子供与性を示す材料とし
ては、第1族金属、第2族金属、あるいはこれらの酸化物などを挙げることができる。
[基板]
また、発光素子150は、ガラス、プラスチックなどからなる基板上に作製すればよい
。基板上に作製する順番としては、第1の電極101側から順に積層しても、第2の電極
102側から順に積層しても良い。
なお、発光素子150を形成できる基板としては、例えばガラス、石英、又はプラスチ
ックなどを用いることができる。また可撓性基板を用いてもよい。可撓性基板とは、曲げ
ることができる(フレキシブル)基板のことであり、例えば、ポリカーボネート、ポリア
リレート、ポリエーテルスルフォンからなるプラスチック基板等が挙げられる。また、フ
ィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリ塩化ビニル等からなる
)、無機蒸着フィルムなどを用いることもできる。なお、発光素子、及び光学素子の作製
工程において支持体として機能するものであれば、これら以外のものでもよい。
例えば、様々な基板を用いて発光素子150を形成することが出来る。基板の種類は、
特定のものに限定されることはない。その基板の一例としては、半導体基板(例えば単結
晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板、金
属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングス
テン基板、タングステン・ホイルを有する基板、可撓性基板、貼り合わせフィルム、繊維
状の材料を含む紙、又は基材フィルムなどがある。ガラス基板の一例としては、バリウム
ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。可
撓性基板、貼り合わせフィルム、基材フィルムなどの一例としては、以下のものがあげら
れる。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(P
EN)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
に代表されるプラスチックがある。または、一例としては、アクリル等の合成樹脂などが
ある。または、一例としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、又は
ポリ塩化ビニルなどがある。または、一例としては、ポリアミド、ポリイミド、アラミド
、エポキシ、無機蒸着フィルム、又は紙類などがある。
また、基板として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、発光素子を形成してもよ
い。または、基板と発光素子との間に剥離層を設けてもよい。剥離層は、その上に発光素
子を一部あるいは全部完成させた後、基板より分離し、他の基板に転載するために用いる
ことができる。その際、耐熱性の劣る基板や可撓性の基板にも発光素子を転載できる。な
お、上述の剥離層には、例えば、タングステン膜と酸化シリコン膜との無機膜の積層構造
の構成や、基板上にポリイミド等の有機樹脂膜が形成された構成等を用いることができる
つまり、ある基板を用いて発光素子を形成し、その後、別の基板に発光素子を転置し、
別の基板上に発光素子を配置してもよい。発光素子が転置される基板の一例としては、上
述した基板に加え、紙基板、セロファン基板、アラミドフィルム基板、ポリイミドフィル
ム基板、石材基板、木材基板、布基板(天然繊維(絹、綿、麻)、合成繊維(ナイロン、
ポリウレタン、ポリエステル)若しくは再生繊維(アセテート、キュプラ、レーヨン、再
生ポリエステル)などを含む)、皮革基板、又はゴム基板などがある。これらの基板を用
いることにより、壊れにくい発光素子、耐熱性の高い発光素子、軽量化された発光素子、
または薄型化された発光素子とすることができる。
また、上述した基板上に、例えば電界効果トランジスタ(FET)を形成し、FETと
電気的に接続された電極上に発光素子150を作製してもよい。これにより、FETによ
って発光素子150の駆動を制御するアクティブマトリクス型の表示装置を作製できる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または他の実施例と適宜組み合わ
せて用いることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態2に示す発光素子と異なる構成の発光素子について、図
2及び図3を用いて以下に説明する。
<3-1.発光素子の構成2>
図2は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。
なお、図2において、図1に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパ
ターンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符
号を付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
発光素子250は、基板200上の第1の電極101と、第2の電極102とを有する
。また、第1の電極101と第2の電極102との間に、発光層123Bと、発光層12
3Gと、発光層123Rと、を有する。また、発光素子250は、正孔注入層111と、
正孔輸送層112と、電子輸送層118と、電子注入層119と、を有する。
図2に示す発光素子250は、基板200側に光を取り出す下面射出(ボトムエミッシ
ョン)型の発光素子である。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、発光素子が呈
する光を基板200と反対の方向に光を取り出す上面射出(トップエミッション)型の発
光素子、または発光素子が形成される基板200の上方および下方の双方に取り出す両面
射出(デュアルエミッション)型の発光素子であっても良い。
発光素子250が、ボトムエミッション型の発光素子であるため、第1の電極101は
、光を透過する機能を有し、第2の電極102は、光を反射する機能を有する。
発光素子250は、第1の電極101と第2の電極102とで挟持された第1の領域2
21B、第2の領域221G、及び第3の領域221R、の間に、隔壁140を有する。
隔壁140は、絶縁性を有する。隔壁140は、第1の電極101の端部を覆い、該電極
と重畳する開口部を有する。隔壁140を設けることによって、各領域の基板200上の
第1の電極101を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
発光層123B、発光層123G、発光層123Rは、それぞれ異なる色を呈する機能
を有する発光材料を有することが好ましい。例えば、発光層123Bは青色に、発光層1
23Gは緑色に、発光層123Rは赤色に、呈する機能を有する発光材料を有すると、発
光素子250はフルカラー表示が可能な表示装置に用いることができる。また、それぞれ
の発光層の膜厚は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
また、発光層123B、発光層123G、発光層123R、の少なくとも一つの発光層
が、実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化合物を有することが好ましい。特に、発
光層123Bに実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化合物を用いることで、発光効
率の良好な青色に発光スペクトルピークを有する発光素子を作製することができる。
なお、発光層123B、発光層123G、発光層123R、のいずれか一つまたは複数
の発光層は、2層以上が積層された構成としても良い。
以上のように、少なくとも一つの発光層が実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化
合物を有し、該発光層を有する発光素子250を、ディスプレイパネルの画素中の各副画
素に用いることで、発光効率の高いディスプレイパネルを作製することができる。すなわ
ち、該発光素子250を有する発光装置は、消費電力を低減することができる。
<3-2.発光素子の構成3>
次に、図2に示す発光素子と異なる構成例について、図3(A)(B)を用いて、以下
説明を行う。
図3(A)(B)は、本発明の一態様の発光素子を示す断面図である。なお、図3(A
)(B)において、図2に示す符号と同様の機能を有する箇所には、同様のハッチパター
ンとし、符号を省略する場合がある。また、同様の機能を有する箇所には、同様の符号を
付し、その詳細な説明は省略する場合がある。
図3(A)(B)は、一対の電極間に、複数の発光層を有し、当該複数の発光層が電荷
発生層115を介して積層されるタンデム型発光素子の構成例である。図3(A)に示す
発光素子252は、基板200と反対の方向に光を取り出す上面射出(トップエミッショ
ン)型の発光素子、図3(B)に示す発光素子254は、基板200側に光を取り出す下
面射出(ボトムエミッション)型の発光素子である。
発光素子252及び発光素子254は、基板200上に第1の電極101と、第2の電
極102と、第3の電極103と、第4の電極104とを有する。また、第1の電極10
1と第2の電極102との間、及び第2の電極102と第3の電極103との間、及び第
2の電極102と第4の電極104との間に、第1の発光層170と、電荷発生層115
と、第2の発光層180と、を有する。また、発光素子252及び発光素子254は、正
孔注入層111と、正孔輸送層112と、電子輸送層113と、電子注入層114と、正
孔注入層116と、正孔輸送層117と、電子輸送層118と、電子注入層119と、を
有する。
また、第1の電極101は、導電層101aと、導電層101a上の導電層101bと
、を有する。また、第3の電極103は、導電層103aと、導電層103a上の導電層
103bと、を有する。第4の電極104は、導電層104aと、導電層104a上の導
電層104bと、を有する。
図3(A)に示す発光素子252、及び図3(B)に示す発光素子254は、第1の電
極101と第2の電極102とで挟持された第1の領域222B、第2の電極102と第
3の電極103とで挟持された第2の領域222G、及び第2の電極102と第4の電極
104とで挟持された第3の領域222R、の間に、隔壁140を有する。隔壁140は
、絶縁性を有する。隔壁140は、第1の電極101、第3の電極103、及び第4の電
極104の端部を覆い、該電極と重畳する開口部を有する。隔壁140を設けることによ
って、各領域の基板200上の該電極を、それぞれ島状に分離することが可能となる。
また、発光素子252及び発光素子254は、第1の領域222B、第2の領域222
G、及び第3の領域222Rから呈される光が取り出される方向に、それぞれ第1の光学
素子224B、第2の光学素子224G、及び第3の光学素子224Rを有する基板22
0を有する。各領域から呈される光は、各光学素子を介して発光素子外部に射出される。
すなわち、第1の領域222Bから呈される光は、第1の光学素子224Bを介して射出
され、第2の領域222Gから呈される光は、第2の光学素子224Gを介して射出され
、第3の領域222Rから呈される光は、第3の光学素子224Rを介して射出される。
また、第1の光学素子224B、第2の光学素子224G、及び第3の光学素子224
Rは、入射される光から特定の色を呈する光を選択的に透過する機能を有する。例えば、
第1の光学素子224Bを介して射出される第1の領域222Bから呈される光は、青色
を呈する光となり、第2の光学素子224Gを介して射出される第2の領域222Gから
呈される光は、緑色を呈する光となり、第3の光学素子224Rを介して射出される第3
の領域222Rから呈される光は、赤色を呈する光となる。
なお、図3(A)(B)において、各光学素子を介して各領域から射出される光を、青
色(B)を呈する光、緑色(G)を呈する光、赤色(R)を呈する光、として、それぞれ
破線の矢印で模式的に図示している。
また、各光学素子の間には、遮光層223を有する。遮光層223は、隣接する領域か
ら発せられる光を遮光する機能を有する。なお、遮光層223を設けない構成としても良
い。
さらに、発光素子252及び発光素子254は、それぞれ、マイクロキャビティ構造を
有する。
第1の発光層170、及び第2の発光層180から呈される光は、一対の電極(例えば
、第1の電極101と第2の電極102)の間で共振される。発光素子252及び発光素
子254においては、各領域で導電層(導電層101b、導電層103b、及び導電層1
04b)の厚さを調整することで、第1の発光層170、及び第2の発光層180から呈
される光の波長を強めることができる。なお、各領域で正孔注入層111及び正孔輸送層
112のうち、少なくとも一つの厚さを異ならせることで、第2の発光層180及び第1
の発光層170から呈される光の波長を強めても良い。
例えば、第1の電極101乃至第2の電極102における光を反射する機能を有する導
電層101aの物質の屈折率が、第1の発光層170及び第2の発光層180の屈折率よ
りも小さい場合においては、第1の電極101が有する導電層101bの膜厚を、第1の
電極101と第2の電極102との間の光学距離がmλ/2(mは自然数、λは第1
の領域222Bで強める光の波長を、それぞれ表す)となるよう調整する。同様に、第3
の電極103が有する導電層103bの膜厚を、第3の電極103と第2の電極102と
の間の光学距離がmλ/2(mは自然数、λは第2の領域222Gで強める光の波長
を、それぞれ表す)となるよう調整する。さらに、第4の電極104が有する導電層10
4bの膜厚を、第4の電極104と第2の電極102との間の光学距離がmλ/2(m
は自然数、λは第3の領域222Rで強める光の波長を、それぞれ表す)となるよう調
整する。
上記のように、マイクロキャビティ構造を設け、各領域の一対の電極間の光学距離を調
整することで、各電極近傍における光の散乱および光の吸収を抑制し、高い光取り出し効
率を実現することができる。なお、上記構成においては、導電層101b、導電層103
b、導電層104bは、光を透過する機能を有することが好ましい。また、導電層101
b、導電層103b、導電層104b、を構成する材料は、互いに同じであっても良いし
、異なっていても良い。なお、導電層101b、導電層103b、導電層104bは、そ
れぞれ2層以上の層が積層された構成であっても良い。
なお、図3(A)に示す発光素子252、上面射出型の発光素子であるため、第1の電
極101が有する導電層101a、第3の電極103が有する導電層103a、及び第4
の電極104が有する導電層104aは、光を反射する機能を有することが好ましい。ま
た、第2の電極102は、光を透過する機能と、光を反射する機能とを有することが好ま
しい。
また、図3(B)に示す発光素子254は、下面射出型の発光素子であるため、第1の
電極101が有する導電層101a、第3の電極103が有する導電層103a、第4の
電極104が有する導電層104aは、光を透過する機能と、光を反射する機能と、を有
することが好ましい。また、第2の電極102は、光を反射する機能を有することが好ま
しい。
また、発光素子252及び発光素子254において、導電層101a、導電層103a
、または導電層104a、に同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。導
電層101a、導電層103a、導電層104a、に同じ材料を用いる場合、発光素子2
52及び発光素子254の製造コストを低減できる。なお、導電層101a、導電層10
3a、導電層104aは、それぞれ2層以上の層が積層された構成であっても良い。
また、第1の発光層170、または第2の発光層180の少なくとも一つの発光層が、
実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化合物を有すると好ましい。この場合、該発光
層が呈する発光のうち、遅延蛍光成分の占める割合が高い発光素子を作製することができ
る。特に、第1の領域222Bにおいては、発光効率の良好な青色に発光スペクトルピー
クを有する発光素子とすることができる。
また、第1の発光層170及び第2の発光層180は、例えば発光層170a及び発光
層170bのように、それぞれ2層が積層された構成とすることができる。2層の発光層
に、第1の化合物及び第2の化合物という、異なる色を呈する機能を有する2種類の発光
材料をそれぞれ用いることで、複数の発光を同時に得ることができる。特に、第1の発光
層170と、第2の発光層180と、が呈する発光により、白色となるよう、各発光層に
用いる発光材料を選択すると好ましい。
また、第1の発光層170、または第2の発光層180は、それぞれ3層以上が積層さ
れた構成としても良く、発光材料を有さない層が含まれていても良い。
以上のように、少なくとも一つの発光層が実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化
合物を有し、該発光層を有する発光素子252または発光素子254を、ディスプレイパ
ネルの画素中の各副画素に用いることで、発光効率の高いディスプレイパネルを作製する
ことができる。すなわち、発光素子252または発光素子254を有する発光装置は、消
費電力を低減することができる。
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。
(実施の形態4)
本実施の形態においては、実施の形態2及び実施の形態3に示す構成と異なる構成の発
光素子、及び当該発光素子の発光機構について、図4及び図5を用いて、以下説明を行う
<4-1.発光素子の構成例1>
図4(A)は、発光素子450の断面模式図である。
図4(A)に示す発光素子450は、一対の電極(第1の電極401及び第2の電極4
02)の間に、複数の発光ユニット(図4(A)においては、第1の発光ユニット441
及び第2の発光ユニット442)を有する。1つの発光ユニットは、図1(A)で示すE
L層100と同様な構成を有する。つまり、図1(A)で示す発光素子150は、1つの
発光ユニットを有し、発光素子450は、複数の発光ユニットを有する。なお、発光素子
450において、第1の電極401が陽極として機能し、第2の電極402が陰極として
機能するとして、以下説明する。
また、図4(A)に示す発光素子450において、第1の発光ユニット441と第2の
発光ユニット442とが積層されており、第1の発光ユニット441と第2の発光ユニッ
ト442との間には電荷発生層445が設けられる。なお、第1の発光ユニット441と
第2の発光ユニット442は、同じ構成でも異なる構成でもよい。例えば、第1の発光ユ
ニット441に、図1(A)で示すEL層100を用い、第2の発光ユニット442に発
光材料として燐光材料を有する発光層を用いると好適である。
すなわち、発光素子450は、第1の発光層420と、第2の発光層430と、を有す
る。また、第1の発光ユニット441は、第1の発光層420の他に、正孔注入層411
、正孔輸送層412、電子輸送層413、及び電子注入層414を有する。また、第2の
発光ユニット442は、第2の発光層430の他に、正孔注入層416、正孔輸送層41
7、電子輸送層418、及び電子注入層419を有する。
電荷発生層445には、有機化合物と金属酸化物の複合材料が含まれている。該複合材
料には、先に示す正孔注入層111に用いることができる複合材料を用いればよい。有機
化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール化合物、芳香族炭化水素、高分子化
合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の化合物を用いることができ
る。なお、有機化合物としては、正孔移動度が1×10-6cm/Vs以上であるもの
を適用することが好ましい。ただし、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。有機化合物と金属酸化物の複合材料は、キャリア注入性、
キャリア輸送性に優れているため、低電圧駆動、低電流駆動を実現することができる。な
お、発光ユニットの陽極側の面が電荷発生層445に接している場合は、電荷発生層44
5が発光ユニットの正孔輸送層の役割も担うことができるため、発光ユニットには正孔輸
送層を設けなくとも良い。
なお、電荷発生層445は、有機化合物と金属酸化物の複合材料を含む層と他の材料に
より構成される層を組み合わせた積層構造として形成してもよい。例えば、有機化合物と
金属酸化物の複合材料を含む層と、電子供与性物質の中から選ばれた一の化合物と電子輸
送性の高い化合物とを含む層とを組み合わせて形成してもよい。また、有機化合物と金属
酸化物の複合材料を含む層と、透明導電膜とを組み合わせて形成してもよい。
なお、第1の発光ユニット441と第2の発光ユニット442とに挟まれる電荷発生層
445は、第1の電極401と第2の電極402とに電圧を印加したときに、一方の発光
ユニットに電子を注入し、他方の発光ユニットに正孔を注入するものであれば良い。例え
ば、図4(A)において、第1の電極401の電位の方が第2の電極402の電位よりも
高くなるように電圧を印加した場合、電荷発生層445は、第1の発光ユニット441に
電子を注入し、第2の発光ユニット442に正孔を注入する。
また、図4(A)においては、2つの発光ユニットを有する発光素子について説明した
が、3つ以上の発光ユニットを積層した発光素子についても、同様に適用することが可能
である。発光素子450に示すように、一対の電極間に複数の発光ユニットを電荷発生層
で仕切って配置することで、電流密度を低く保ったまま、高輝度発光を可能とし、さらに
長寿命な発光素子を実現できる。また、低電圧駆動が可能で消費電力が低い発光素子を実
現することができる。
なお、複数のユニットのうち、少なくとも一つの発光ユニットに、EL層100の構成
を適用することによって、発光効率の高い、発光素子を提供することができる。特に、少
なくとも一つの発光ユニットが有する発光層が、本発明の一態様であるベンゾトリフェニ
レン化合物を有する構成とすることで、発光効率の高い、発光素子を提供することができ
る。
また、第1の発光層420は、ホスト材料421と、ゲスト材料422とを有する。ま
た、第2の発光層430は、ホスト材料431と、ゲスト材料432とを有する。また、
ホスト材料431は、第1の有機化合物431_1と、第2の有機化合物431_2と、
を有する。
また、本実施の形態において、第1の発光層420は、図1に示す発光層130と同様
の構成とする。すなわち、第1の発光層420が有するホスト材料421、及びゲスト材
料422は、発光層130が有するホスト材料131、及びゲスト材料132に、それぞ
れ相当する。また、第2の発光層430が有するゲスト材料432が燐光材料として、以
下説明する。なお、第1の電極401、第2の電極402、正孔注入層411、正孔注入
層416、正孔輸送層412、正孔輸送層417、電子輸送層413、電子輸送層418
、電子注入層414、及び電子注入層419は、それぞれ、実施の形態1に示す、第1の
電極101、第2の電極102、正孔注入層111、正孔輸送層112、電子輸送層11
8、及び電子注入層119に相当する。したがって、本実施の形態においては、その詳細
な説明は省略する。
<4-2.第1の発光層の発光機構>
第1の発光層420の発光機構としては、図1に示す発光層130と同様の発光機構で
ある。
<4-3.第2の発光層の発光機構>
次に、第2の発光層430の発光機構について、以下説明を行う。
第2の発光層430が有する、第1の有機化合物431_1と、第2の有機化合物43
1_2とは励起錯体(エキサイプレックス、またはExciplexともいう)を形成す
る。ここでは、第1の有機化合物431_1をホスト材料として、第2の有機化合物43
1_2をアシスト材料として説明する。
第2の発光層430における励起錯体を形成する第1の有機化合物431_1と第2の
有機化合物431_2との組み合わせは、励起錯体を形成することが可能な組み合わせで
あればよいが、一方が正孔輸送性を有する材料であり、他方が電子輸送性を有する材料で
あることが、より好ましい。
第2の発光層430における第1の有機化合物431_1と、第2の有機化合物431
_2と、ゲスト材料432とのエネルギー準位の相関を図4(B)に示す。なお、図4(
B)における表記及び符号は、以下の通りである。
・Host:ホスト材料(第1の有機化合物431_1)
・Assist:アシスト材料(第2の有機化合物431_2)
・Guest:ゲスト材料432(燐光材料)
・SPH:ホスト材料(第1の有機化合物431_1)の一重項励起状態の最も低い準位
・TPH:ホスト材料(第1の有機化合物431_1)の三重項励起状態の最も低い準位
・TPG:ゲスト材料432(燐光材料)の三重項励起状態の最も低い準位
・SPE:励起錯体の一重項励起状態の最も低い準位
・TPE:励起錯体の三重項励起状態の最も低い準位
第1の有機化合物431_1と第2の有機化合物431_2とにより形成される、励起
錯体の一重項励起状態の最も低い準位(SPE)と励起錯体の三重項励起状態の最も低い
準位(TPE)とは互いに隣接することになる(図4(B) Route C参照)。
そして、励起錯体の(SPE)と(TPE)の双方のエネルギーを、ゲスト材料432
(燐光材料)の三重項励起状態の最も低い準位へ移動させて発光が得られる(図4(B)
Route D参照)。
なお、上記に示すRoute C及びRoute Dの過程を、本明細書等においてE
xTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)と呼
称する場合がある。
また、第1の有機化合物431_1及び第2の有機化合物431_2は、一方がホール
を、他方が電子を受け取り、それらが近接することで速やかに励起錯体を形成する。ある
いは、一方が励起状態となると、他方と相互作用して励起錯体を形成する。したがって、
第2の発光層430における励起子のほとんどが励起錯体として存在する。励起錯体は、
第1の有機化合物431_1及び第2の有機化合物431_2のどちらよりもバンドギャ
ップは小さくなるため、一方のホールと他方の電子の再結合から励起錯体が形成されるこ
とにより、駆動電圧を下げることができる。
第2の発光層430を上述の構成とすることで、第2の発光層430のゲスト材料43
2(燐光材料)からの発光を、効率よく得ることが可能となる。
なお、第1の発光層420からの発光が、第2の発光層430からの発光よりも短波長
側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を
用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とするこ
とによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
また、第1の発光層420と第2の発光層430とで異なる発光波長の光を得ることに
よって、多色発光の素子とすることができる。この場合、発光スペクトルは異なる発光ピ
ークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペ
クトルとなる。
また、上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。第1の発光層420と第2の
発光層430との光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができ
る。
また、第1の発光層420及び第2の発光層430のいずれか一方または双方に発光波
長の異なる複数の発光物質を用いることによって、三原色や、4色以上の発光色からなる
演色性の高い白色発光を得ることもできる。この場合、第1の発光層420及び第2の発
光層430のいずれか一方または双方を層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異な
る発光材料を含有させるようにしても良い。
次に、第1の発光層420及び第2の発光層430に用いることのできる材料について
、以下説明する。
[第1の発光層に用いることのできる材料]
第1の発光層420に用いることのできる材料としては、実施の形態1に示す発光層1
30に用いることのできる材料を援用すればよい。
[第2の発光層に用いることのできる材料]
第2の発光層430中では、第1の有機化合物431_1(ホスト材料)が重量比で最
も多く存在し、ゲスト材料432(燐光材料)は、第1の有機化合物431_1(ホスト
材料)中に分散される。
第1の有機化合物431_1(ホスト材料)としては、亜鉛やアルミニウム系金属錯体
の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、キノ
キサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフ
ラン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体
、フェナントロリン誘導体などが挙げられる。他の例としては、芳香族アミンやカルバゾ
ール誘導体などが挙げられる。
ゲスト材料432(燐光材料)としては、イリジウム、ロジウム、または白金系の有機
金属錯体、あるいは金属錯体が挙げられ、中でも有機イリジウム錯体、例えばイリジウム
系オルトメタル錯体が好ましい。オルトメタル化する配位子としては4H-トリアゾール
配位子、1H-トリアゾール配位子、イミダゾール配位子、ピリジン配位子、ピリミジン
配位子、ピラジン配位子、あるいはイソキノリン配位子などが挙げられる。金属錯体とし
ては、ポルフィリン配位子を有する白金錯体などが挙げられる。
第2の有機化合物431_2(アシスト材料)としては、第1の有機化合物431_1
と励起錯体を形成できる組み合わせとする。この場合、励起錯体の発光ピークがゲスト材
料432(燐光材料)の三重項MLCT(Metal to Ligand Charg
e Transfer)遷移の吸収帯、より具体的には、最も長波長側の吸収帯と重なる
ように第1の有機化合物431_1、第2の有機化合物431_2、およびゲスト材料4
32(燐光材料)を選択することが好ましい。これにより、発光効率が飛躍的に向上した
発光素子とすることができる。ただし、燐光材料に替えて熱活性化遅延蛍光材料を用いる
場合においては、最も長波長側の吸収帯は一重項の吸収帯であることが好ましい。
第2の発光層430に含まれる発光材料としては、三重項励起エネルギーを発光に変換
できる材料であればよい。該三重項励起エネルギーを発光に変換できる材料としては、燐
光材料の他に、熱活性化遅延蛍光(Thermally activated dela
yed fluorescence:TADF)材料が挙げられる。したがって、燐光材
料と記載した部分に関しては、熱活性化遅延蛍光材料と読み替えても構わない。なお、熱
活性化遅延蛍光材料とは、三重項励起状態をわずかな熱エネルギーによって一重項励起状
態にアップコンバート(逆項間交差)が可能で、一重項励起状態からの発光(蛍光)を効
率よく呈する材料のことである。また、熱活性化遅延蛍光が効率良く得られる条件として
は、三重項励起エネルギー準位と一重項励起エネルギー準位のエネルギー差が0eVを超
えて0.2eV以下、好ましくは0eVを超えて0.1eV以下であることが挙げられる
また、熱活性化遅延蛍光を示す材料は、単独で三重項励起状態から逆項間交差により一
重項励起状態を生成できる材料であっても良いし、励起錯体を形成する2種類の材料の組
み合わせであっても良い。
また、第1の発光層420に含まれる発光材料と第2の発光層430に含まれる発光材
料の発光色に限定は無く、同じでも異なっていても良い。各々から得られる発光が混合さ
れて素子外へ取り出されるので、例えば両者の発光色が互いに補色の関係にある場合、発
光素子は白色の光を与えることができる。発光素子の信頼性を考慮すると、第1の発光層
420に含まれる発光材料の発光ピーク波長は第2の発光層430に含まれる発光材料の
それよりも短いことが好ましい。
<4-4.発光素子の構成例2>
次に、図4(A)(B)に示す発光素子と異なる構成例について、図5(A)(B)を
用いて、以下説明を行う。
図5(A)は、発光素子452の断面模式図である。
発光素子452は、一対の電極(第1の電極401及び第2の電極402)の間にEL
層400が挟まれた構造である。なお、発光素子452において、第1の電極401が陽
極として機能し、第2の電極402が陰極として機能する。
また、EL層400は、第1の発光層420と、第2の発光層430と、を有する。ま
た、発光素子450おいて、EL層400として、第1の発光層420及び第2の発光層
430の他に、正孔注入層411、正孔輸送層412、電子輸送層418、及び電子注入
層419が図示されているが、これらの積層構造は一例であり、発光素子450における
EL層400の構成はこれらに限定されない。例えば、EL層400において、上記各層
の積層順を変えてもよい。または、EL層400において、上記各層以外の機能層を設け
てもよい。該機能層としては、例えば、キャリア(電子またはホール)を注入する機能、
キャリアを輸送する機能、キャリアを抑止する機能、キャリアを発生する機能を有する構
成とすればよい。
また、第1の発光層420は、ホスト材料421と、ゲスト材料422とを有する。ま
た、第2の発光層430は、ホスト材料431と、ゲスト材料432とを有する。ホスト
材料431は、第1の有機化合物431_1と、第2の有機化合物431_2とを有する
。なお、ゲスト材料422が蛍光材料、ゲスト材料432が燐光材料として、以下説明す
る。
<4-5.第1の発光層の発光機構>
第1の発光層420の発光機構としては、図1に示す発光層130と同様の発光機構で
ある。
<4-6.第2の発光層の発光機構>
第2の発光層430の発光機構としては、図4に示す発光層430と同様の発光機構で
ある。
<4-7.第1の発光層及び第2の発光層の発光機構>
第1の発光層420及び第2の発光層430のそれぞれの発光機構について、既に説明
したが、発光素子452に示すように、第1の発光層420と、第2の発光層430とが
互いに接する構成を有する場合、第1の発光層420と第2の発光層430の界面におい
て、励起錯体から第1の発光層420のホスト材料421へのエネルギー移動(とくに三
重項励起準位のエネルギー移動)が起こったとしても、第1の発光層420にて上記三重
項励起エネルギーを発光に変換することができる。
なお、第1の発光層420のホスト材料421のT1準位が、第2の発光層430が有
する第1の有機化合物431_1及び第2の有機化合物431_2のT1準位よりも小さ
いと好ましい。また、第1の発光層420において、ホスト材料421のS1準位がゲス
ト材料422(蛍光材料)のS1準位よりも大きく、且つ、ホスト材料421のT1準位
がゲスト材料422(蛍光材料)のT1準位よりも小さいと好ましい。
具体的には、第1の発光層420にTTAを用い、第2の発光層430にExTETを
用いる場合のエネルギー準位の相関を図5(B)に示す。なお、図5(B)における表記
及び符号は、以下の通りである。
・Fluorescence EML:蛍光発光層(第1の発光層420)
・Phosphorescence EML:燐光発光層(第2の発光層430)
・SFH:ホスト材料421の一重項励起状態の最も低い準位
・TFH:ホスト材料421の三重項励起状態の最も低い準位
・SFG:ゲスト材料422(蛍光材料)の一重項励起状態の最も低い準位
・TFG:ゲスト材料422(蛍光材料)の三重項励起状態の最も低い準位
・SPH:ホスト材料(第1の有機化合物431_1)の一重項励起状態の最も低い準位
・TPH:ホスト材料(第1の有機化合物431_1)の三重項励起状態の最も低い準位
・TPG:ゲスト材料432(燐光材料)の三重項励起状態の最も低い準位
・S:励起錯体の一重項励起状態の最も低い準位
・T:励起錯体の三重項励起状態の最も低い準位
図5(B)に示すように、励起錯体は励起状態でしか存在しないため、励起錯体-励起
錯体間の励起子拡散は生じにくい。また、励起錯体の励起準位(S、T)は、第2の
発光層430の第1の有機化合物431_1(すなわち、燐光材料のホスト材料)の励起
準位(SPH、TPH)よりも低いので、励起錯体から第1の有機化合物431_1への
エネルギーの拡散も生じない。すなわち、燐光発光層(第2の発光層430)内において
、励起錯体の励起子拡散距離は短いため、燐光発光層(第2の発光層430)の効率を保
つことが可能となる。また、蛍光発光層(第1の発光層420)と燐光発光層(第2の発
光層430)の界面において、燐光発光層(第2の発光層430)の励起錯体の三重項励
起エネルギーの一部が、蛍光発光層(第1の発光層420)に拡散したとしても、その拡
散によって生じた蛍光発光層(第1の発光層420)の三重項励起エネルギーは、TTA
を通じて発光されるため、エネルギー損失を低減することが可能となる。
以上のように、発光素子452は、第2の発光層430にExTETを利用し、且つ第
1の発光層420にTTAを利用することで、エネルギー損失が低減されるため、高い発
光効率の発光素子とすることができる。また、発光素子452に示すように、第1の発光
層420と、第2の発光層430とが互いに接する構成とする場合、上記エネルギー損失
が低減されるとともに、EL層400の層数を低減させることができる。したがって、製
造コストの少ない発光素子とすることができる。
なお、第1の発光層420と第2の発光層430とは互いに接していない構成であって
も良い。この場合、第2の発光層430中で生成する、第1の有機化合物431_1また
はゲスト材料432(燐光材料)の励起状態から第1の発光層420中のホスト材料42
1、またはゲスト材料422(蛍光材料)へのデクスター機構によるエネルギー移動(特
に三重項エネルギー移動)を防ぐことができる。したがって、第1の発光層420と第2
の発光層430の間に設ける層は数nm程度の厚さがあればよい。
第1の発光層420と第2の発光層430との間に設ける層は単一の材料で構成されて
いても良いが、正孔輸送性材料と電子輸送性材料の両者が含まれていても良い。単一の材
料で構成する場合、バイポーラー性材料を用いても良い。ここでバイポーラー性材料とは
、電子と正孔の移動度の比が100以下である材料を指す。また、正孔輸送性材料または
電子輸送性材料などを使用しても良い。もしくは、そのうちの少なくとも一つは、第2の
発光層430のホスト材料(第1の有機化合物431_1)と同一の材料で形成しても良
い。これにより、発光素子の作製が容易になり、また、駆動電圧が低減される。さらに、
正孔輸送性材料と電子輸送性材料とで励起錯体を形成しても良く、これによって励起子の
拡散を効果的に防ぐことができる。具体的には、第2の発光層430のホスト材料(第1
の有機化合物431_1)あるいはゲスト材料432(燐光材料)の励起状態から、第1
の発光層420のホスト材料421あるいはゲスト材料422(蛍光材料)へのエネルギ
ー移動を防ぐことができる。
なお、発光素子452では、キャリアの再結合領域はある程度の分布を持って形成され
ることが好ましい。このため、第1の発光層420または第2の発光層430において、
適度なキャリアトラップ性があることが好ましく、特に、第2の発光層430が有するゲ
スト材料432(燐光材料)が電子トラップ性を有していることが好ましい。
なお、第1の発光層420からの発光が、第2の発光層430からの発光よりも短波長
側に発光のピークを有する構成とすることが好ましい。短波長の発光を呈する燐光材料を
用いた発光素子は輝度劣化が早い傾向がある。そこで、短波長の発光を蛍光発光とするこ
とによって、輝度劣化の小さい発光素子を提供することができる。
また、第1の発光層420と第2の発光層430とで異なる発光波長の光を得ることに
よって、多色発光の素子とすることができる。この場合、発光スペクトルは異なる発光ピ
ークを有する発光が合成された光となるため、少なくとも二つの極大値を有する発光スペ
クトルとなる。
また、上記の構成は白色発光を得るためにも好適である。第1の発光層420と第2の
発光層430との光を互いに補色の関係とすることによって、白色発光を得ることができ
る。
また、第1の発光層420に発光波長の異なる複数の発光物質を用いることによって、
三原色や、4色以上の発光色からなる演色性の高い白色発光を得ることもできる。この場
合、第1の発光層420を層状にさらに分割し、当該分割した層ごとに異なる発光材料を
含有させるようにしても良い。
次に、第1の発光層420及び第2の発光層430に用いることのできる材料について
、以下説明する。
[第1の発光層に用いることのできる材料]
第1の発光層420中では、ホスト材料421が重量比で最も多く存在し、ゲスト材料
422(蛍光材料)は、ホスト材料421中に分散される。ホスト材料421のS1準位
は、ゲスト材料422(蛍光材料)のS1準位よりも大きく、ホスト材料421のT1準
位は、ゲスト材料422(蛍光材料)のT1準位よりも小さいことが好ましい。
ホスト材料421として、実施の形態1で示すベンゾトリフェニレン化合物を有するこ
とが好ましい。そうすることで、発光の遅延蛍光の占める割合が高く、発光効率の高い発
光素子を作製することができる。
[第2の発光層に用いることのできる材料]
第2の発光層430中では、ホスト材料(第1の有機化合物431_1)が重量比で最
も多く存在し、ゲスト材料432(燐光材料)は、ホスト材料(第1の有機化合物431
_1)中に分散される。第2の発光層430のホスト材料(第1の有機化合物431_1
)のT1準位は、第1の発光層420のゲスト材料422(蛍光材料)のT1準位よりも
大きいことが好ましい。
ホスト材料(第1の有機化合物431_1および第2の有機化合物431_2)、ゲス
ト材料432(燐光材料)としては、先の図4の発光素子450で説明した第1の有機化
合物431_1、第2の有機化合物431_2、ゲスト材料432を用いることができる
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。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示装置について、図6乃至図
8を用いて説明を行う。
<5-1.表示装置の構成>
図6(A)は、本発明の一態様の表示装置の構成を説明するブロック図である。
図6(A)に示す表示装置は、表示素子の画素を有する領域(以下、画素部802とい
う)と、画素部802の外側に配置され、画素を駆動するための回路を有する回路部(以
下、駆動回路部804という)と、素子の保護機能を有する回路(以下、保護回路806
という)と、端子部807と、を有する。なお、保護回路806は、設けない構成として
もよい。
駆動回路部804の一部、または全部は、画素部802と同一基板上に形成されている
ことが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らすことが出来る。駆動回路部804
の一部、または全部が、画素部802と同一基板上に形成されていない場合には、駆動回
路部804の一部、または全部は、COGやTAB(Tape Automated B
onding)によって、実装することができる。
画素部802は、X行(Xは2以上の自然数)Y列(Yは2以上の自然数)に配置され
た複数の表示素子を駆動するための回路(以下、画素回路801という)を有し、駆動回
路部804は、画素を選択する信号(走査信号)を出力する回路(以下、ゲートドライバ
804aという)、画素の表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するため
の回路(以下、ソースドライバ804b)などの駆動回路を有する。
ゲートドライバ804aは、シフトレジスタ等を有する。ゲートドライバ804aは、
端子部807を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力す
る。例えば、ゲートドライバ804aは、スタートパルス信号、クロック信号等が入力さ
れ、パルス信号を出力する。ゲートドライバ804aは、走査信号が与えられる配線(以
下、走査線GL_1乃至GL_Xという)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲート
ドライバ804aを複数設け、複数のゲートドライバ804aにより、走査線GL_1乃
至GL_Xを分割して制御してもよい。または、ゲートドライバ804aは、初期化信号
を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲートドライバ80
4aは、別の信号を供給することも可能である。
ソースドライバ804bは、シフトレジスタ等を有する。ソースドライバ804bは、
端子部807を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元とな
る信号(画像信号)が入力される。ソースドライバ804bは、画像信号を元に画素回路
801に書き込むデータ信号を生成する機能を有する。また、ソースドライバ804bは
、スタートパルス、クロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信
号の出力を制御する機能を有する。また、ソースドライバ804bは、データ信号が与え
られる配線(以下、データ線DL_1乃至DL_Yという)の電位を制御する機能を有す
る。または、ソースドライバ804bは、初期化信号を供給することができる機能を有す
る。ただし、これに限定されず、ソースドライバ804bは、別の信号を供給することも
可能である。
ソースドライバ804bは、例えば複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。
ソースドライバ804bは、複数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、
画像信号を時分割した信号をデータ信号として出力できる。
複数の画素回路801のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線GLの一つを
介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを介し
てデータ信号が入力される。また、複数の画素回路801のそれぞれは、ゲートドライバ
804aによりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、m行n列
目の画素回路801は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲートドライバ
804aからパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(
nはY以下の自然数)を介してソースドライバ804bからデータ信号が入力される。
図6(A)に示す保護回路806は、例えば、ゲートドライバ804aと画素回路80
1の間の配線である走査線GLに接続される。または、保護回路806は、ソースドライ
バ804bと画素回路801の間の配線であるデータ線DLに接続される。または、保護
回路806は、ゲートドライバ804aと端子部807との間の配線に接続することがで
きる。または、保護回路806は、ソースドライバ804bと端子部807との間の配線
に接続することができる。なお、端子部807は、外部の回路から表示装置に電源及び制
御信号、及び画像信号を入力するための端子が設けられた部分をいう。
保護回路806は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該
配線と別の配線とを導通状態にする回路である。
図6(A)に示すように、画素部802と駆動回路部804にそれぞれ保護回路806
を設けることにより、ESD(Electro Static Discharge:静
電気放電)などにより発生する過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。た
だし、保護回路806の構成はこれに限定されず、例えば、ゲートドライバ804aに保
護回路806を接続した構成、またはソースドライバ804bに保護回路806を接続し
た構成とすることもできる。あるいは、端子部807に保護回路806を接続した構成と
することもできる。
<5-2.画素回路の構成1>
また、図6(A)に示す複数の画素回路801は、例えば、図6(B)に示す構成とす
ることができる。
図6(B)に示す画素回路801は、トランジスタ852、854と、容量素子862
と、発光素子872と、を有する。
トランジスタ852のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ信号が与えられる
配線(以下、信号線DL_nという)に電気的に接続される。さらに、トランジスタ85
2のゲート電極は、ゲート信号が与えられる配線(以下、走査線GL_mという)に電気
的に接続される。
トランジスタ852は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデー
タの書き込みを制御する機能を有する。
容量素子862の一対の電極の一方は、電位が与えられる配線(以下、電位供給線VL
_aという)に電気的に接続され、他方は、トランジスタ852のソース電極及びドレイ
ン電極の他方に電気的に接続される。
容量素子862は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
トランジスタ854のソース電極及びドレイン電極の一方は、電位供給線VL_aに電
気的に接続される。さらに、トランジスタ854のゲート電極は、トランジスタ852の
ソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続される。
発光素子872のアノード及びカソードの一方は、電位供給線VL_bに電気的に接続
され、他方は、トランジスタ854のソース電極及びドレイン電極の他方に電気的に接続
される。
発光素子872としては、先の実施の形態に示す発光素子を用いることができる。
なお、電位供給線VL_a及び電位供給線VL_bの一方には、高電源電位VDDが与
えられ、他方には、低電源電位VSSが与えられる。
図6(B)の画素回路801を有する表示装置では、例えば、図6(A)に示すゲート
ドライバ804aにより各行の画素回路801を順次選択し、トランジスタ852をオン
状態にしてデータ信号のデータを書き込む。
データが書き込まれた画素回路801は、トランジスタ852がオフ状態になることで
保持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ854の
ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子872は、流れる電
流量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
<5-3.画素回路の構成2>
また、画素回路801に、トランジスタのしきい値電圧等の変動の影響を補正する機能
を持たせてもよい。図7(A)(B)及び図8(A)(B)に画素回路の構成の一例を示
す。
図7(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ303_1乃至30
3_6)と、容量素子304と、発光素子305と、を有する。また、図7(A)に示す
画素回路には、配線301_1乃至301_5、並びに配線302_1及び配線302_
2が電気的に接続されている。なお、トランジスタ303_1乃至303_6については
、例えばP型の極性のトランジスタを用いることができる。
図7(B)に示す画素回路は、図7(A)に示す画素回路に、トランジスタ303_7
を追加した構成である。また、図7(B)に示す画素回路には、配線301_6及び配線
301_7が電気的に接続されている。ここで、配線301_5と配線301_6とは、
それぞれ電気的に接続されていてもよい。なお、トランジスタ303_7については、例
えばP型の極性のトランジスタを用いることができる。
図8(A)に示す画素回路は、6つのトランジスタ(トランジスタ308_1乃至30
8_6)と、容量素子304と、発光素子305と、を有する。また、図8(A)に示す
画素回路には、配線306_1乃至306_3、並びに配線307_1乃至307_3が
電気的に接続されている。ここで配線306_1と配線306_3とは、それぞれ電気的
に接続されていてもよい。なお、トランジスタ308_1乃至308_6については、例
えばP型の極性のトランジスタを用いることができる。
図8(B)に示す画素回路は、2つのトランジスタ(トランジスタ309_1及びトラ
ンジスタ309_2)と、2つの容量素子(容量素子304_1及び容量素子304_2
)と、発光素子305と、を有する。また、図8(B)に示す画素回路には、配線311
_1乃至配線311_3、配線312_1、及び配線312_2が電気的に接続されてい
る。また、図8(B)に示す画素回路の構成とすることで、例えば、電圧入力-電流駆動
方式(CVCC方式ともいう)とすることができる。なお、トランジスタ309_1及び
309_2については、例えばP型の極性のトランジスタを用いることができる。
また、本発明の一態様の発光素子は、表示装置の画素に能動素子を有するアクティブマ
トリクス方式、または、表示装置の画素に能動素子を有しないパッシブマトリクス方式の
それぞれの方式に適用することができる。
アクティブマトリクス方式では、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)として、ト
ランジスタだけでなく、さまざまな能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用いるこ
とが出来る。例えば、MIM(Metal Insulator Metal)、又はT
FD(Thin Film Diode)などを用いることも可能である。これらの素子
は、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留まりの向上を図ることができる
。または、これらの素子は、素子のサイズが小さいため、開口率を向上させることができ
、低消費電力化や高輝度化をはかることが出来る。
アクティブマトリクス方式以外のものとして、能動素子(アクティブ素子、非線形素子
)を用いないパッシブマトリクス型を用いることも可能である。能動素子(アクティブ素
子、非線形素子)を用いないため、製造工程が少ないため、製造コストの低減、又は歩留
まりの向上を図ることができる。または、能動素子(アクティブ素子、非線形素子)を用
いないため、開口率を向上させることができ、低消費電力化、又は高輝度化などを図るこ
とが出来る。
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。
(実施の形態6)
本実施の形態においては、本発明の一態様の発光装置を有する表示パネル、及び該表示
パネルに入力装置を取り付けた電子機器について、図9乃至図13を用いて説明を行う。
<6-1.タッチパネルに関する説明1>
なお、本実施の形態において、電子機器の一例として、表示パネルと、入力装置とを合
わせたタッチパネル2000について説明する。また、入力装置の一例として、タッチセ
ンサを用いる場合について説明する。なお、本発明の一態様の発光装置を表示パネルの画
素に用いることができる。
図9(A)(B)は、タッチパネル2000の斜視図である。なお、図9(A)(B)
において、明瞭化のため、タッチパネル2000の代表的な構成要素を示す。
タッチパネル2000は、表示パネル2501とタッチセンサ2595とを有する(図
9(B)参照)。また、タッチパネル2000は、基板2510、基板2570、及び基
板2590を有する。なお、基板2510、基板2570、及び基板2590はいずれも
可撓性を有する。ただし、基板2510、基板2570、及び基板2590のいずれか一
つまたは全てが可撓性を有さない構成としてもよい。
表示パネル2501は、基板2510上に複数の画素及び該画素に信号を供給すること
ができる複数の配線2511を有する。複数の配線2511は、基板2510の外周部に
まで引き回され、その一部が端子2519を構成している。端子2519はFPC250
9(1)と電気的に接続する。
基板2590は、タッチセンサ2595と、タッチセンサ2595と電気的に接続する
複数の配線2598とを有する。複数の配線2598は、基板2590の外周部に引き回
され、その一部は端子を構成する。そして、該端子はFPC2509(2)と電気的に接
続される。なお、図9(B)では明瞭化のため、基板2590の裏面側(基板2510と
対向す面側)に設けられるタッチセンサ2595の電極や配線等を実線で示している。
タッチセンサ2595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電
容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式な
どがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
なお、図9(B)に示すタッチセンサ2595は、投影型静電容量方式のタッチセンサ
を適用した構成である。
なお、タッチセンサ2595には、指等の検知対象の近接または接触を検知することが
できる、様々なセンサを適用することができる。
投影型静電容量方式のタッチセンサ2595は、電極2591と電極2592とを有す
る。電極2591は、複数の配線2598のいずれかと電気的に接続し、電極2592は
複数の配線2598の他のいずれかと電気的に接続する。
電極2592は、図9(A)(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数の
四辺形が角部で接続される形状を有する。
電極2591は四辺形であり、電極2592が延在する方向と交差する方向に繰り返し
配置されている。
配線2594は、電極2592を挟む二つの電極2591と電気的に接続する。このと
き、電極2592と配線2594の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい
。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキを低減
できる。その結果、タッチセンサ2595を透過する光の輝度のバラツキを低減すること
ができる。
なお、電極2591及び電極2592の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りう
る。例えば、複数の電極2591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介
して電極2592を、電極2591と重ならない領域ができるように離間して複数設ける
構成としてもよい。このとき、隣接する2つの電極2592の間に、これらとは電気的に
絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい
なお、電極2591、電極2592、配線2598などの導電膜、つまり、タッチパネ
ルを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、酸化インジウム、酸化錫、酸
化亜鉛等を有する透明導電膜(例えば、ITOなど)が挙げられる。また、タッチパネル
を構成する配線や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低い方が好ま
しい。一例として、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲ
ン化金属(ハロゲン化銀など)などを用いてもよい。さらに、非常に細くした(例えば、
直径が数ナノメール)複数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いても
よい。または、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Ag
ナノワイヤ、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ、Agメッシュ、Cuメッシュ、Alメッ
シュなどを用いてもよい。例えば、タッチパネルを構成する配線や電極にAgナノワイヤ
を用いる場合、可視光において透過率を89%以上、シート抵抗値を40Ω/cm以上
100Ω/cm以下とすることができる。また、上述したタッチパネルを構成する配線
や電極に用いることのできる材料の一例である、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボ
ンナノチューブ、グラフェンなどは、可視光において透過率が高いため、表示素子に用い
る電極(例えば、画素電極または共通電極など)として用いてもよい。
<6-2.表示パネルに関する説明>
次に、図10(A)を用いて、表示パネル2501の詳細について説明する。図10(
A)は、図9(B)に示す一点鎖線X1-X2間の断面図に相当する。
表示パネル2501は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。該画素は表示
素子と、該表示素子を駆動する画素回路とを有する。
基板2510及び基板2570としては、例えば、水蒸気の透過率が10-5g/(m
・day)以下、好ましくは10-6g/(m・day)以下である可撓性を有する
材料を好適に用いることができる。または、基板2510の熱膨張率と、基板2570の
熱膨張率とが、およそ等しい材料を用いると好適である。例えば、線膨張率が1×10
/K以下、好ましくは5×10-5/K以下、より好ましくは1×10-5/K以下で
ある材料を好適に用いることができる。
なお、基板2510は、発光素子への不純物の拡散を防ぐ絶縁層2510aと、可撓性
基板2510bと、絶縁層2510a及び可撓性基板2510bを貼り合わせる接着層2
510cと、を有する積層体である。また、基板2570は、発光素子への不純物の拡散
を防ぐ絶縁層2570aと、可撓性基板2570bと、絶縁層2570a及び可撓性基板
2570bを貼り合わせる接着層2570cと、を有する積層体である。
接着層2510c及び接着層2570cとしては、例えば、ポリエステル、ポリオレフ
ィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレ
タン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を
用いることができる。
また、基板2510と基板2570との間に封止層2560を有する。封止層2560
は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。また、図10(A)に示すように、封止
層2560側に光を取り出す場合は、封止層2560は光学素子を兼ねることができる。
また、封止層2560の外周部にシール材を形成してもよい。当該シール材を用いるこ
とにより、基板2510、基板2570、封止層2560、及びシール材で囲まれた領域
に発光素子2550を有する構成とすることができる。なお、封止層2560として、不
活性気体(窒素やアルゴン等)を充填してもよい。また、当該不活性気体内に、乾燥材を
設けて、水分等を吸着させる構成としてもよい。また、上述のシール材としては、例えば
、エポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、シール材に用いる材料
としては、水分や酸素を透過しない材料を用いると好適である。
また、表示パネル2501は、画素2502を有する。また、画素2502は発光モジ
ュール2580を有する。
画素2502は、発光素子2550と、発光素子2550に電力を供給することができ
るトランジスタ2502tとを有する。なお、トランジスタ2502tは、画素回路の一
部として機能する。また、発光モジュール2580は、発光素子2550と、着色層25
67Rとを有する。
発光素子2550は、下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極の間にEL層とを
有する。発光素子2550として、例えば、先の実施の形態に示す発光素子を適用するこ
とができる。なお、図面においては、発光素子2550を1つしか図示していないが、2
つ以上の発光素子を有する構成としてもよい。
また、封止層2560が光を取り出す側に設けられている場合、封止層2560は、発
光素子2550と着色層2567Rに接する。
着色層2567Rは、発光素子2550と重なる位置にある。これにより、発光素子2
550が発する光の一部は着色層2567Rを透過して、図中に示す矢印の方向の発光モ
ジュール2580の外部に射出される。
また、表示パネル2501には、光を射出する方向に遮光層2567BMが設けられる
。遮光層2567BMは、着色層2567Rを囲むように設けられている。
着色層2567Rとしては、特定の波長帯域の光を透過する機能を有していればよく、
例えば、赤色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する
カラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、黄色の波長帯域の光を
透過するカラーフィルタなどを用いることができる。各カラーフィルタは、様々な材料を
用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法な
どで形成することができる。
また、表示パネル2501には、絶縁層2521が設けられる。絶縁層2521はトラ
ンジスタ2502tを覆う。なお、絶縁層2521は、画素回路に起因する凹凸を平坦化
するための機能を有する。また、絶縁層2521に不純物の拡散を抑制できる機能を付与
してもよい。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ2502t等の信頼性の低下
を抑制できる。
また、発光素子2550は、絶縁層2521の上方に形成される。また、発光素子25
50が有する下部電極には、該下部電極の端部に重なる隔壁2528が設けられる。なお
、基板2510と、基板2570との間隔を制御するスペーサを、隔壁2528上に形成
してもよい。
走査線駆動回路2503gは、トランジスタ2503tと、容量素子2503cとを有
する。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる。
また、基板2510上には、信号を供給することができる配線2511が設けられる。
また、配線2511上には、端子2519が設けられる。また、端子2519には、FP
C2509(1)が電気的に接続される。また、FPC2509(1)は、ビデオ信号、
クロック信号、スタート信号、リセット信号等を供給する機能を有する。なお、FPC2
509(1)にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
また、表示パネル2501には、様々な構造のトランジスタを適用することができる。
図10(A)においては、ボトムゲート型のトランジスタを適用する場合について、例示
しているが、これに限定されず、例えば、図10(B)に示す、トップゲート型のトラン
ジスタを表示パネル2501に適用する構成としてもよい。
また、トランジスタ2502t及びトランジスタ2503tの極性については、特に限
定はなく、N型およびP型のトランジスタを有する構造、N型のトランジスタまたはP型
のトランジスタのいずれか一方のみからなる構造を用いてもよい。また、トランジスタ2
502t及び2503tに用いられる半導体膜の結晶性についても特に限定はない。例え
ば、非晶質半導体膜、結晶性半導体膜を用いることができる。また、半導体材料としては
、13族の半導体(例えば、ガリウムを有する半導体)、14族の半導体(例えば、ケイ
素を有する半導体)、化合物半導体(酸化物半導体を含む)、有機半導体等を用いること
ができる。トランジスタ2502t及びトランジスタ2503tのいずれか一方または双
方に、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5eV以上、さらに好ましくは
3eV以上の酸化物半導体を用いることで、トランジスタのオフ電流を低減することがで
きるため好ましい。当該酸化物半導体としては、In-Ga酸化物、In-M-Zn酸化
物(Mは、Al、Ga、Y、Zr、La、Ce、Sn、またはNdを表す)等が挙げられ
る。
<6-3.タッチセンサに関する説明>
次に、図10(C)を用いて、タッチセンサ2595の詳細について説明する。図10
(C)は、図9(B)に示す一点鎖線X3-X4間の断面図に相当する。
タッチセンサ2595は、基板2590上に千鳥状に配置された電極2591及び電極
2592と、電極2591及び電極2592を覆う絶縁層2593と、隣り合う電極25
91を電気的に接続する配線2594とを有する。
電極2591及び電極2592は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性
を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸
化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる
。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状
に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法と
しては、熱を加える方法等を挙げることができる。
例えば、透光性を有する導電性材料を基板2590上にスパッタリング法により成膜し
た後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去して
、電極2591及び電極2592を形成することができる。
また、絶縁層2593に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂
、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウ
ムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
また、電極2591に達する開口が絶縁層2593に設けられ、配線2594が隣接す
る電極2591と電気的に接続する。透光性の導電性材料は、タッチパネルの開口率を高
めることができるため、配線2594に好適に用いることができる。また、電極2591
及び電極2592より導電性の高い材料は、電気抵抗を低減できるため配線2594に好
適に用いることができる。
電極2592は、一方向に延在し、複数の電極2592がストライプ状に設けられてい
る。また、配線2594は電極2592と交差して設けられている。
一対の電極2591が1つの電極2592を挟んで設けられる。また、配線2594は
一対の電極2591を電気的に接続している。
なお、複数の電極2591は、1つの電極2592と必ずしも直交する方向に配置され
る必要はなく、0度を超えて90度未満の角度をなすように配置されてもよい。
また、配線2598は、電極2591または電極2592と電気的に接続される。また
、配線2598の一部は、端子として機能する。配線2598としては、例えば、アルミ
ニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コ
バルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いること
ができる。
なお、絶縁層2593及び配線2594を覆う絶縁層を設けて、タッチセンサ2595
を保護してもよい。
また、接続層2599は、配線2598とFPC2509(2)を電気的に接続させる
接続層2599としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic C
onductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotrop
ic Conductive Paste)などを用いることができる。
<6-4.タッチパネルに関する説明2>
次に、図11(A)を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図11
(A)は、図9(A)に示す一点鎖線X5-X6間の断面図に相当する。
図11(A)に示すタッチパネル2000は、図10(A)で説明した表示パネル25
01と、図10(C)で説明したタッチセンサ2595と、を貼り合わせた構成である。
また、図11(A)に示すタッチパネル2000は、図10(A)及び図10(C)で
説明した構成の他、接着層2597と、反射防止層2567pと、を有する。
接着層2597は、配線2594と接して設けられる。なお、接着層2597は、タッ
チセンサ2595が表示パネル2501に重なるように、基板2590を基板2570に
貼り合わせている。また、接着層2597は、透光性を有すると好ましい。また、接着層
2597としては、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化樹脂を用いることができる。例えば
、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いる
ことができる。
反射防止層2567pは、画素に重なる位置に設けられる。反射防止層2567pとし
て、例えば円偏光板を用いることができる。
次に、図11(A)に示す構成と異なる構成のタッチパネルについて、図11(B)を
用いて説明する。
図11(B)は、タッチパネル2001の断面図である。図11(B)に示すタッチパ
ネル2001は、図11(A)に示すタッチパネル2000と、表示パネル2501に対
するタッチセンサ2595の位置が異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、
同様の構成を用いることができる部分は、タッチパネル2000の説明を援用する。
着色層2567Rは、発光素子2550と重なる位置にある。また、図11(B)に示
す発光素子2550は、トランジスタ2502tが設けられている側に光を射出する。こ
れにより、発光素子2550が発する光の一部は、着色層2567Rを透過して、図中に
示す矢印の方向の発光モジュール2580の外部に射出される。
また、タッチセンサ2595は、表示パネル2501の基板2510側に設けられてい
る。
接着層2597は、基板2510と基板2590の間にあり、表示パネル2501とタ
ッチセンサ2595を貼り合わせる。
図11(A)(B)に示すように、発光素子から射出される光は、基板2510及び基
板2570のいずれか一方または双方を通して射出されればよい。
<6-5.タッチパネルの駆動方法に関する説明>
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図12を用いて説明を行う。
図12(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図12
(A)では、パルス電圧出力回路2601、電流検出回路2602を示している。なお、
図12(A)では、パルス電圧が与えられる電極2621をX1-X6として、電流の変
化を検知する電極2622をY1-Y6として、それぞれ6本の配線で例示している。ま
た、図12(A)は、電極2621と、電極2622とが重畳することで形成される容量
2603を示している。なお、電極2621と電極2622とはその機能を互いに置き換
えてもよい。
パルス電圧出力回路2601は、X1-X6の配線に順にパルスを印加するための回路
である。X1-X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量2603を形成する電
極2621と電極2622との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等によ
り容量2603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、または
接触を検出することができる。
電流検出回路2602は、容量2603での相互容量の変化による、Y1-Y6の配線
での電流の変化を検出するための回路である。Y1-Y6の配線では、被検知体の近接、
または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または
接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検
出は、積分回路等を用いて行えばよい。
次に、図12(B)には、図12(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入
出力波形のタイミングチャートを示す。図12(B)では、1フレーム期間で各行列での
被検知体の検出を行うものとする。また図12(B)では、被検知体を検出しない場合(
非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。な
おY1-Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示して
いる。
X1-X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1-
Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1-X6
の配線の電圧の変化に応じてY1-Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接
または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化す
る。
このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知
することができる。
<6-6.センサ回路に関する説明>
また、図12(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量2603のみを設ける
パッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを有するアクティブ
型のタッチセンサとしてもよい。アクティブ型のタッチセンサに含まれるセンサ回路の一
例を図13に示す。
図13に示すセンサ回路は、容量2603と、トランジスタ2611と、トランジスタ
2612と、トランジスタ2613とを有する。
トランジスタ2613はゲートに信号G2が与えられ、ソースまたはドレインの一方に
電圧VRESが与えられ、他方が容量2603の一方の電極およびトランジスタ2611
のゲートと電気的に接続する。トランジスタ2611は、ソースまたはドレインの一方が
トランジスタ2612のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VS
Sが与えられる。トランジスタ2612は、ゲートに信号G1が与えられ、ソースまたは
ドレインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量2603の他方の電極には電圧VS
Sが与えられる。
次に、図13に示すセンサ回路の動作について説明する。まず、信号G2としてトラン
ジスタ2613をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ2611のゲー
トが接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次に、信号G2と
してトランジスタ2613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が
保持される。
続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量2603の相互容量が変化する
ことに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。
読み出し動作は、信号G1にトランジスタ2612をオン状態とする電位を与える。ノ
ードnの電位に応じてトランジスタ2611に流れる電流、すなわち配線MLに流れる電
流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出するこ
とができる。
トランジスタ2611、トランジスタ2612、及びトランジスタ2613としては、
酸化物半導体層をチャネル領域が形成される半導体層に用いることが好ましい。とくにト
ランジスタ2613にこのようなトランジスタを適用することにより、ノードnの電位を
長期間に亘って保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リ
フレッシュ動作)の頻度を減らすことができる。
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。
(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光素子を有する表示モジュール及び電子機器に
ついて、図14乃至図16を用いて説明を行う。
<7-1.表示モジュールの構成例>
図14に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002と
の間に、FPC8003に接続されたタッチセンサ8004、FPC8005に接続され
た表示パネル8006、フレーム8009、プリント基板8010、バッテリ8011を
有する。
本発明の一態様の発光素子は、例えば、表示パネル8006に用いることができる。
上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチセンサ8004及び表示パネル
8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
タッチセンサ8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル
8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基
板)に、タッチセンサ機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル8
006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチセンサとすることも可能である。
フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリ8011による電源であってもよい。バッテリ8011は
、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追
加して設けてもよい。
<7-2.電子機器の構成例>
図15(A)乃至図15(G)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐
体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005、接続端子9006
、センサ9007、マイクロフォン9008、等を有することができる。
図15(A)乃至図15(G)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。
例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッ
チセンサ機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(
プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々な
コンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信ま
たは受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表
示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図15(A)乃至図15(G)に
示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有すること
ができる。また、図15(A)乃至図15(G)には図示していないが、電子機器には、
複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を
撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵
)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図15(A)乃至図15(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図15(A)は、携帯情報端末9100を示す斜視図である。携帯情報端末9100が
有する表示部9001は、可撓性を有する。そのため、湾曲した筐体9000の湾曲面に
沿って表示部9001を組み込むことが可能である。また、表示部9001はタッチセン
サを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表
示部9001に表示されたアイコンに触れることで、アプリケーションを起動することが
できる。
図15(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は
、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具
体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、
スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を省略して図示しているが、図
15(A)に示す携帯情報端末9100と同様の位置に設けることができる。また、携帯
情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示することができる。例えば、
3つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンともいう)を表示部900
1の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部90
01の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例としては、電子メール
やSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話などの着信を知らせる表示
、電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信者名、日時、時刻、バ
ッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報9051が表示されている
位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示してもよい。
図15(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は
、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、
情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携
帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状
態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信し
た電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位
置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示
を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
図15(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末
9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信
、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表
示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うこと
ができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行するこ
とが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハン
ズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を
有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。ま
た接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子900
6を介さずに無線給電により行ってもよい。
図15(E)(F)(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図であ
る。また、図15(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図15
(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変
化する途中の状態の斜視図であり、図15(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状
態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開し
た状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末92
01が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000
に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることによ
り、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させるこ
とができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲
げることができる。
また、図16(A)(B)は、複数の表示パネルを有する表示装置の斜視図である。な
お、図16(A)は、複数の表示パネルが巻き取られた形態の斜視図であり、図16(B
)は、複数の表示パネルが展開された状態の斜視図である。
図16(A)(B)に示す表示装置9500は、複数の表示パネル9501と、軸部9
511と、軸受部9512と、を有する。また、複数の表示パネル9501は、表示領域
9502と、透光性を有する領域9503と、を有する。
また、複数の表示パネル9501は、可撓性を有する。また、隣接する2つの表示パネ
ル9501は、それらの一部が互いに重なるように設けられる。例えば、隣接する2つの
表示パネル9501の透光性を有する領域9503を重ね合わせることができる。複数の
表示パネル9501を用いることで、大画面の表示装置とすることができる。また、使用
状況に応じて、表示パネル9501を巻き取ることが可能であるため、汎用性に優れた表
示装置とすることができる。
また、図16(A)(B)においては、表示領域9502が隣接する表示パネル950
1で離間する状態を図示しているが、これに限定されず、例えば、隣接する表示パネル9
501の表示領域9502を隙間なく重ねあわせることで、連続した表示領域9502と
してもよい。
本実施の形態において述べた電子機器は、何らかの情報を表示するための表示部を有す
ることを特徴とする。ただし、本発明の一態様の発光装置は、表示部を有さない電子機器
にも適用することができる。また、本実施の形態において述べた電子機器の表示部におい
ては、可撓性を有し、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる構成、または折り
畳み可能な表示部の構成について例示したが、これに限定されず、可撓性を有さず、平面
部に表示を行う構成としてもよい。
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。
(実施の形態8)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置について、図17及び図18を用いて説
明する。
<8.発光装置の構成例>
本実施の形態で示す、発光装置3000の斜視図を図17(A)に、図17(A)に示
す一点鎖線E-F間に相当する断面図を図17(B)に、それぞれ示す。なお、図17(
A)において、図面の煩雑さを避けるために、構成要素の一部を破線で表示している。
図17(A)(B)に示す発光装置3000は、基板3001と、基板3001上の発
光素子3005と、発光素子3005の外周に設けられた第1の封止領域3007と、第
1の封止領域3007の外周に設けられた第2の封止領域3009と、を有する。
また、発光素子3005からの発光は、基板3001及び基板3003のいずれか一方
または双方から射出される。図17(A)(B)においては、発光素子3005からの発
光が下方側(基板3001側)に射出される構成について説明する。
また、図17(A)(B)に示すように、発光装置3000は、発光素子3005が第
1の封止領域3007と、第2の封止領域3007とに、囲まれて配置される二重封止構
造である。二重封止構造とすることで、発光素子3005側に入り込む外部の不純物(例
えば、水、酸素など)を、好適に抑制することができる。ただし、第1の封止領域300
7及び第2の封止領域3009を、必ずしも設ける必要はない。例えば、第1封止領域3
007のみの構成としてもよい。
なお、図17(B)において、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009は
、基板3001及び基板3003と接して設けられる。ただし、これに限定されず、例え
ば、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009の一方または双方は、基板30
01の上方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよい。
または、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009の一方または双方は、基板
3003の下方に形成される絶縁膜、あるいは導電膜と接して設けられる構成としてもよ
い。
基板3001及び基板3003としては、それぞれ先の実施の形態に記載の基板200
と同様の構成とすればよい。また、発光素子3005としては、先の実施の形態に記載の
発光素子と同様の構成とすればよい。
第1の封止領域3007としては、ガラスを含む材料(例えば、ガラスフリット、ガラ
スリボン等)を用いればよい。また、第2の封止領域3009としては、樹脂を含む材料
を用いればよい。第1の封止領域3007として、ガラスを含む材料を用いることで、生
産性や封止性を高めることができる。また、第2の封止領域3009として、樹脂を含む
材料を用いることで、耐衝撃性や耐熱性を高めることができる。ただし、第1の封止領域
3007と、第2の封止領域3009とは、これに限定されず、第1の封止領域3007
が樹脂を含む材料で形成され、第2の封止領域3009がガラスを含む材料で形成されて
もよい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、
酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化セシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸
化ホウ素、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化テルル、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸
化鉛、酸化スズ、酸化リン、酸化ルテニウム、酸化ロジウム、酸化鉄、酸化銅、二酸化マ
ンガン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ビスマス、
酸化ジルコニウム、酸化リチウム、酸化アンチモン、ホウ酸鉛ガラス、リン酸スズガラス
、バナジン酸塩ガラス又はホウケイ酸ガラス等を含む。赤外光を吸収させるため、少なく
とも一種類以上の遷移金属を含むことが好ましい。
また、上述のガラスフリットとしては、例えば、基板上にフリットペーストを塗布し、
これに加熱処理、またはレーザ照射などを行う。フリットペーストには、上記ガラスフリ
ットと、有機溶媒で希釈した樹脂(バインダとも呼ぶ)とが含まれる。また、ガラスフリ
ットにレーザ光の波長の光を吸収する吸収剤を添加したものを用いても良い。また、レー
ザとして、例えば、Nd:YAGレーザや半導体レーザなどを用いることが好ましい。ま
た、レーザ照射の際のレーザの照射形状は、円形でも四角形でもよい。
また、上述の樹脂を含む材料としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリ
アミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アク
リル樹脂、エポキシ樹脂、もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いること
ができる。
なお、第1の封止領域3007及び第2の封止領域3009のいずれか一方または双方
にガラスを含む材料を用いる場合、当該ガラスを含む材料と、基板3001との熱膨張率
が近いことが好ましい。上記構成とすることで、熱応力によりガラスを含む材料または基
板3001にクラックが入るのを抑制することができる。
例えば、第1の封止領域3007にガラスを含む材料を用い、第2の封止領域3009
に樹脂を含む材料を用いる場合、以下の優れた効果を有する。
第2の封止領域3009は、第1の封止領域3007よりも、発光装置3000の外周
部に近い側に設けられる。発光装置3000は、外周部に向かうにつれ、外力等による歪
みが大きくなる。よって、歪みが大きくなる発光装置3000の外周部側、すなわち第2
の封止領域3009に、樹脂を含む材料によって封止し、第2の封止領域3009よりも
内側に設けられる第1の封止領域3007にガラスを含む材料を用いて封止することで、
外力等の歪みが生じても発光装置3000が壊れにくくなる。
また、図17(B)に示すように、基板3001、基板3003、第1の封止領域30
07、及び第2の封止領域3009に囲まれた領域には、第1の領域3011となる。ま
た、基板3001、基板3003、発光素子3005、及び第1の封止領域3007に囲
まれた領域には、第2の領域3013となる。
第1の領域3011及び第2の領域3013としては、例えば、希ガスまたは窒素ガス
等の不活性ガスが充填されていると好ましい。なお、第1の領域3011及び第2の領域
3013としては、大気圧状態よりも減圧状態であると好ましい。
また、図17(B)に示す構成の変形例を図17(C)に示す。図17(C)は、発光
装置3000の変形例を示す断面図である。
図17(C)は、基板3003の一部に凹部を設け、該凹部に乾燥剤3018を設ける
構成である。それ以外の構成については、図17(B)に示す構成と同じである。
乾燥剤3018としては、化学吸着によって水分等を吸着する物質、または物理吸着に
よって水分等を吸着する物質を用いることができる。例えば、乾燥剤3018として用い
ることができる物質としては、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(酸化
カルシウムや酸化バリウム等)、硫酸塩、金属ハロゲン化物、過塩素酸塩、ゼオライト、
シリカゲル等が挙げられる。
次に、図17(B)に示す発光装置3000の変形例について、図18(A)(B)(
C)(D)を用いて説明する。なお、図18(A)(B)(C)(D)は、図17(B)
に示す発光装置3000の変形例を説明する断面図である。
図18(A)に示す発光装置は、第2の封止領域3009を設けずに、第1の封止領域
3007とした構成である。また、図18(A)に示す発光装置は、図17(B)に示す
第2の領域3013の代わりに領域3014を有する。
領域3014としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド(ナイロ
ン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポ
キシ樹脂、もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用いることができる。
領域3014として、上述の材料を用いることで、いわゆる固体封止の発光装置とする
ことができる。
また、図18(B)に示す発光装置は、図18(A)に示す発光装置の基板3001側
に、基板3015を設ける構成である。
基板3015は、図18(B)に示すように凹凸を有する。凹凸を有する基板3015
を、発光素子3005の光を取り出す側に設ける構成とすることで、発光素子3005か
らの光の取出し効率を向上させることができる。なお、図18(B)に示すような凹凸を
有する構造の代わりに、拡散板として機能する基板を設けてもよい。
また、図18(C)に示す発光装置は、図18(A)に示す発光装置が基板3001側
から光を取り出す構造であったのに対し、基板3003側から光を取り出す構造である。
図18(C)に示す発光装置は、基板3003側に基板3015を有する。それ以外の
構成は、図18(B)に示す発光装置と同様である。
また、図18(D)に示す発光装置は、図18(C)に示す発光装置の基板3003、
3015を設けずに、基板3016を設ける構成である。
基板3016は、発光素子3005の近い側に位置する第1の凹凸と、発光素子300
5の遠い側に位置する第2の凹凸と、を有する。図18(D)に示す構成とすることで、
発光素子3005からの光の取出し効率をさらに、向上させることができる。
したがって、本実施の形態に示す構成を実施することにより、水分や酸素などの不純物
による発光素子の劣化が抑制された発光装置を実現することができる。または、本実施の
形態に示す構成を実施することにより、光取出し効率の高い発光装置を実現することがで
きる。
なお、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、または実施例に示す構成と適宜組
み合わせることができる。
(実施の形態9)
本実施の形態では、本発明の一態様の発光装置を様々な照明装置及び電子機器に適用す
る一例について、図19を用いて説明する。
<9.照明装置及び電子機器の構成例>
本発明の一態様の発光装置を、可撓性を有する基板上に作製することで、曲面を有する
発光領域を有する電子機器、照明装置を実現することができる。
また、本発明の一態様を適用した発光装置は、自動車の照明にも適用することができ、
例えば、ダッシュボードや、フロントガラス、天井等に照明を設置することもできる。
図19(A)は、多機能端末3500の一方の面の斜視図を示し、図19(B)は、多
機能端末3500の他方の面の斜視図を示している。多機能端末3500は、筐体350
2に表示部3504、カメラ3506、照明3508等が組み込まれている。本発明の一
態様の発光装置を照明3508に用いることができる。
照明3508は、本発明の一態様の発光装置を用いることで、面光源として機能する。
したがって、LEDに代表される点光源と異なり、指向性が少ない発光が得られる。例え
ば、照明3508とカメラ3506とを組み合わせて用いる場合、照明3508を点灯ま
たは点滅させて、カメラ3506により撮像することができる。照明3508としては、
面光源としての機能を有するため、自然光の下で撮影したような写真を撮影することがで
きる。
なお、図19(A)、(B)に示す多機能端末3500は、図15(A)乃至図15(
G)に示す電子機器と同様に、様々な機能を有することができる。
また、筐体3502の内部に、スピーカ、センサ(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)、マイクロフォン等を有することができる。また、多機能端末3500の内部に、
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、多
機能端末3500の向き(縦か横か)を判断して、表示部3504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。
表示部3504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3
504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3504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。なお、表示部35
04に本発明の一態様の発光装置を適用してもよい。
以上のようにして、本発明の一態様の発光装置を適用して照明装置及び電子機器を得る
ことができる。なお、適用できる照明装置及び電子機器は、本実施の形態に示したものに
限らず、あらゆる分野の照明装置及び電子機器に適用することが可能である。
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。
<1.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9-[4-(ベンゾ[b]
トリフェニレン-9-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:9CzPBTp)
の合成方法について具体的に説明する。9CzPBTpの構造を以下に示す。
Figure 0007095129000029
9CzPBTpの合成スキームを以下に説明する。
まず、200mL三口フラスコに1.5g(4.2mmol)の9-ブロモベンゾ[b
]トリフェニレンと、1.8g(6.4mmol)の4-(9H-カルバゾール-9-イ
ル)フェニルボロン酸と、1.8g(13mmol)の炭酸カリウムを入れた。続いて、
この混合物に、18mLのトルエンと、6mLのエタノールと、6mLの水を加えた。続
いて、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。続いて、この混合物に49m
g(42μmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加え、
窒素気流下、90℃で7時間攪拌した。撹拌後、この混合物の水層をトルエンで抽出した
続いて、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別
し、濾液を濃縮し固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶
媒:トルエン:ヘキサン=1:5、次いでトルエン:ヘキサン=1:3)で精製した。得
られた固体をトルエン/エタノールで再結晶した。得られた固体をトルエン/酢酸エチル
で再結晶し白色固体を1.3g、収率57%で得た。上記の合成スキームを下記(c-1
)に示す。
Figure 0007095129000030
次に、得られた固体1.2gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製としては、圧力3.0Pa、アルゴン流量5mL/minの条件で、240℃で加熱
して行った。昇華精製後、白色固体1.1g、回収率91%で得た。
核磁気共鳴法(H NMR)によって、この化合物が目的物である9CzPBTpで
あることを確認した。
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.14(t,J1=8.1Hz,
1H),7.36(t,J1=8.1Hz,2H),7.46-7.79(m,14H)
,7.97(d,J1=7.8Hz,1H),8.18(d,J1=8.4Hz,1H)
,8.21(d,J1=7.8Hz,2H),8.52(t,J1=8.1Hz,2H)
,8.77(d,J1=7.8Hz,1H),9.19(s,1H).
また、H NMRチャートを図20(A)(B)に示す。図20(A)は、0乃至1
0ppmの範囲のチャートであり、図20(B)は、図20(A)における7乃至9.5
ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
また、9CzPBTpのトルエン溶液の発光スペクトルを図21に、9CzPBTpの
トルエン溶液の吸収スペクトルを図22にそれぞれ示す。また、9CzPBTpの薄膜の
発光スペクトルを図23に、9CzPBTpの薄膜の吸収スペクトルを図24にそれぞれ
示す。トルエン溶液の場合では、420nm及び567nm(励起波長342nm)に発
光ピークがみられ、330nm、342nm及び363nm付近に吸収ピークがみられた
。また、薄膜の場合では、435nm(励起波長340nm)に発光ピークがみられ、2
11nm、244nm、261nm、288nm、295nm、333nm、345nm
、及び373nm付近に吸収ピークがみられた。
なお、吸収スペクトルの測定装置としては、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製
、V550型)を用いた。また、発光スペクトル及び吸収スペクトルの測定方法としては
、溶液は石英セルに入れ、薄膜は石英基板に蒸着してサンプルを作製して測定を行った。
なお、吸収スペクトルとしては、溶液については石英セルにトルエンのみを入れて測定し
た吸収スペクトルを差し引いた数値であり、薄膜については石英基板の吸収スペクトルを
差し引いた数値である。
また、9CzPBTpについて、溶液の電気化学的特性を測定した。
なお、測定方法としては、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。
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60
0Aまたは600C)を用いた。
CV測定の結果、9CzPBTpのHOMO準位の値は-5.83eVであり、9Cz
PBTpのLUMO準位の値は-2.63eVであることがわかった。
なお、上記サイクリックボルタンメトリ(CV)測定の測定法に関しては以下の通りで
ある。
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。なお、測定は室温(20乃至25℃)で行った。また、CV測定時
のスキャン速度は、0.1V/secに統一した。
まず、本実施例で用いる参照電極(Ag/Ag電極)の真空準位に対するポテンシャ
ルエネルギー(eV)を算出した。つまり、Ag/Ag電極のフェルミ準位を算出した
。メタノール中におけるフェロセンの酸化還元電位は、標準水素電極に対して+0.61
0[V vs. SHE]であることが知られている(参考文献;Christian
R.Goldsmith et al., J.Am.Chem.Soc., Vol.
124, No.1,83-96, 2002)。
一方、本実施例で用いる参照電極を用いて、メタノール中におけるフェロセンの酸化還
元電位を求めたところ、+0.11[V vs.Ag/Ag]であった。したがって、
本実施例で用いる参照電極のポテンシャルエネルギーは、標準水素電極に対して0.50
[eV]低くなっていることがわかった。
ここで、標準水素電極の真空準位からのポテンシャルエネルギーは-4.44eVであ
ることが知られている(参考文献;大西敏博・小山珠美著、高分子EL材料(共立出版)
、p.64-67)。以上のことから、本実施例で用いる参照電極の真空準位に対するポ
テンシャルエネルギーは、-4.44-0.50=-4.94[eV]であると算出でき
た。
本実施例の化合物の酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を約0.
2Vから約1.2Vまで走査した後、約1.2Vから約0.2Vまで走査して行った。
続いて、目的物のCV測定からのHOMO準位の算出について詳述する。酸化反応測定
における酸化ピーク電位Epa[V]と、還元ピーク電位Epc[V]を算出した。した
がって、半波電位(EpaとEpcとの中間の電位)は(Epa+Epc)/2[V]と
算出できる。このことは、本実施例の化合物が半波電位の値[V vs.Ag/Ag
の電気エネルギーにより酸化されることを示しており、このエネルギーはHOMO準位に
相当する。
本実施例の化合物の還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を約-1
.4Vから約-2.5Vまで走査した後、約-2.5Vから約-1.4Vまで走査して行
った。
続いて、目的物のCV測定からのLUMO準位の算出について詳述する。還元反応測定
における還元ピーク電位Epc[V]と、酸化ピーク電位Epa[V]を算出した。した
がって、半波電位(EpaとEpcとの中間の電位)は(Epa+Epc)/2[V]と
算出できる。このことは、本実施例の化合物が半波電位の値[V vs.Ag/Ag
の電気エネルギーにより還元されることを示しており、このエネルギーはLUMO準位に
相当する。
なお、本実施例に示す構成は、実施の形態に示す構成、または他の実施例に示す構成と
適宜組み合わせて用いることができる。
<2.合成例2>
本実施例では、実施の形態1の構造式(200)で表される9-[4-(ベンゾ[b]
トリフェニレン-10-イル)フェニル]-9H-カルバゾール(略称:10CzPBT
p)の合成方法について具体的に説明する。10CzPBTpの構造を以下に示す。
Figure 0007095129000031
10CzPBTpの合成スキームを以下に説明する。
まず、200mL三口フラスコに2.0g(5.6mmol)の10-ブロモベンゾ[
b]トリフェニレンと、2.4g(8.4mmol)の4-(9H-カルバゾール-9-
イル)フェニルボロン酸と、2.3g(17mmol)の炭酸カリウムを入れた。この混
合物に、21mLのトルエンと、7mLのエタノールと、8mLの水を加えた。続いて、
この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。続いて、この混合物に65mg(5
6μmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加え、窒素気
流下、90℃で7時間攪拌した。撹拌後、この混合物を濾過し、固体を水、エタノールで
洗浄した。続いて、得られた固体にトルエンを加え、フロリジール(登録商標)、セライ
ト(登録商標)、アルミナを通して吸引ろ過し、濾液を得た。得られた濾液を濃縮して固
体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン:ヘキ
サン=1:3)で精製し、固体を得た。さらに、撹拌後の濾液の水層をトルエンで抽出し
、有機層を硫酸マグネシウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液
を濃縮し固体を得た。この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トル
エン:ヘキサン=1:3)で精製し、固体を得た。これらの固体を合わせて、トルエン/
酢酸エチルで再結晶し、白色固体を2.0g、収率69%で得た。上記の合成スキームを
下記(c-2)に示す。
Figure 0007095129000032
次に、得られた固体1.9gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇華
精製としては、圧力3.0Pa、アルゴン流量15mL/minの条件で、265℃で加
熱して行った。昇華精製後、白色固体1.1g、回収率57%で得た。
核磁気共鳴法(H NMR)によって、この化合物が目的物である10CzPBTp
であることを確認した。
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.36(t,J1=7.8Hz,
2H),7.51(t,J1=7.2Hz,2H),7.57-7.72(m,8H),
7.83(d,J1=8.4Hz,2H),7.91(d,J1=8.1Hz,2H),
8.17(d,J1=7.8Hz,1H),8.22(d,J1=7.8Hz,2H),
8.50(d,J1=6.9Hz,1H),8.57-8.61(m,2H),8.83
(d,J1=7.5Hz,1H),9.19(s,1H),9.32(s,1H).
また、H NMRチャートを図25(A)(B)に示す。図25(A)は、0乃至1
0ppmの範囲のチャートであり、図25(B)は、図25(A)における7乃至9.5
ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
また、10CzPBTpのトルエン溶液の発光スペクトルを図26に、吸収スペクトル
を図27にそれぞれ示す。また、10CzPBTpの薄膜の発光スペクトルを図28に、
吸収スペクトルを図29にそれぞれ示す。トルエン溶液の場合では、393nm、及び4
09nm(励起波長343nm)に発光ピークがみられ、284nm、295nm、33
0nm、343nm、及び368nm付近に吸収ピークがみられた。また、薄膜の場合で
は、432nm(励起波長340nm)に発光ピークがみられ、248nm、264nm
、290nm、296nm、333nm、346nm、及び382nm付近に吸収ピーク
がみられた。
なお、吸収スペクトルの測定装置、並びに発光スペクトル及び吸収スペクトルの測定方
法としては、実施例1に示す測定装置、及び測定方法と同様である。
また、10CzPBTpについて、溶液の電気化学的特性を測定した。
なお、測定方法としては、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。
CV測定の結果、10CzPBTpのHOMO準位の値は-5.84eVであり、10
CzPBTpのLUMO準位の値は-2.64eVであることがわかった。
なお、上記サイクリックボルタンメトリ(CV)測定の測定法としては、実施例1と同
じとした。ただし、以下の走査範囲のみ条件を変更した。
本実施例の化合物の酸化反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を約0.
3Vから約1.2Vまで走査した後、約1.2Vから約0.3Vまで走査して行った。
本実施例の化合物の還元反応特性の測定は、参照電極に対する作用電極の電位を約-1
.5Vから約-2.5Vまで走査した後、約-2.5Vから約-1.5Vまで走査して行
った。
なお、本実施例に示す構成は、実施の形態に示す構成、または他の実施例に示す構成と
適宜組み合わせて用いることができる。
<3.合成例3>
本実施例では、実施の形態1の構造式(153)で表される7-[4-(ベンゾ[b]
トリフェニレン-10-イル)フェニル]-7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール(略
称:10cgDBCzPBTp)の合成方法について具体的に説明する。10cgDBC
zPBTpの構造を以下に示す。
Figure 0007095129000033
10cgDBCzPBTpの合成スキームを以下に説明する。
まず、200mL三口フラスコに0.70g(2.0mmol)の10-ブロモジベン
ゾ[a,c]アントラセンと、1.3g(2.8mmol)の7-[4-(4,4,5,
5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボラン-2-イル)フェニル]-7H-ジベン
ゾ[c,g]カルバゾールと、0.54g(5.1mmol)の炭酸ナトリウムとを入れ
た。この混合物に、15mLのトルエンと、5mLのエタノールと、5mLの水とを加え
た。続いて、この混合物を減圧しながら攪拌することで脱気した。この混合物に45mg
(39μmol)のテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)を加え、窒
素気流下、90℃で7時間攪拌した。攪拌後、トルエンで抽出した。有機層を硫酸マグネ
シウムにより乾燥した。この混合物を自然濾過により濾別し、濾液を濃縮し固体を得た。
この固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン:ヘキサン=1:
2)で精製し、固体を得た。得られた固体をトルエンで2回再結晶し、白色固体を0.6
5g、収率54%で得た。上記の合成スキームを下記(c-3)に示す。
Figure 0007095129000034
次に、得られた固体0.63gをトレインサブリメーション法により昇華精製した。昇
華精製としては、圧力3.6Pa、アルゴン流量15mL/minの条件で、320℃で
加熱して行った。昇華精製後、淡黄色固体を0.46g、回収率73%で得た。
核磁気共鳴法(H NMR)によって、この化合物が目的物である10cgDBCz
PBTpであることを確認した。
得られた化合物のH NMRデータを以下に示す。
H NMR(CDCl,300MHz):δ=7.55-7.60(m,2H),
7.63-7.78(m,8H),7.82-7.88(m,4H),7.94-8.0
0(m,4H),8.10(dd,J1=7.8Hz,J2=0.9Hz,2H),8.
20(dd,J1=7.8Hz,J2=1.8Hz,1H),8.52-8.55(m,
1H),8.59-8.63(m,2H),8.83-8.87(m,1H),9.22
(s,1H),9.31(d,J1=8.7Hz,2H),9.36(s,1H).
また、H NMRチャートを図30(A)(B)に示す。図30(A)は、0乃至1
0ppmの範囲のチャートであり、図30(B)は、図30(A)における7乃至9.5
ppmの範囲を拡大して表したチャートである。
また、10cgDBCzPBTpのトルエン溶液の発光スペクトルを図31に、吸収ス
ペクトルを図32にそれぞれ示す。また、10cgDBCzPBTpの薄膜の発光スペク
トルを図33に、吸収スペクトルを図34にそれぞれ示す。トルエン溶液の場合では、3
93nm、及び403nm(励起波長343nm)に発光ピークがみられ、282nm、
295nm、333nm、350nm、及び368nm付近に吸収ピークがみられた。ま
た、薄膜の場合では、442nm(励起波長374nm)に発光ピークがみられ、221
nm、249nm、287nm、339nm、357nm、及び375nm付近に吸収ピ
ークがみられた。
なお、吸収スペクトルの測定装置、並びに発光スペクトル及び吸収スペクトルの測定方
法としては、実施例1に示す測定装置、及び測定方法と同様である。
また、10cgDBCzPBTpについて、溶液の電気化学的特性を測定した。
なお、測定方法としては、サイクリックボルタンメトリ(CV)測定によって調べた。
CV測定の結果、10cgDBCzPBTpのHOMO準位の値は-5.70eVであ
り、10cgDBCzPBTpのLUMO準位の値は-2.63eVであることがわかっ
た。
なお、上記サイクリックボルタンメトリ(CV)測定の測定法としては、実施例1と同
じとした。
なお、本実施例に示す構成は、実施の形態に示す構成、または他の実施例に示す構成と
適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(発光素子1及び発光素子2)を作製した。
本実施例で作製した発光素子の素子構造について、図35(A)を用いて説明する。なお
、図35(A)は、本実施例で作製した発光素子の構造を説明する断面図である。また、
本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。
Figure 0007095129000035
<3-1.発光素子1及び発光素子2の作製方法>
次に、発光素子1及び発光素子2の作製方法を説明する。
まず、基板502上に、下部電極504を形成した。下部電極504としては、厚さ7
0nmのIn-Sn-Si酸化物(以下ITSOと略記する。)をスパッタリング法にて
成膜した。なお、当該ITSOの成膜の際に、用いたターゲットの組成は、In
SnO:SiO=85:10:5[重量%]とした。また、下部電極504の面積を
4mm(2mm×2mm)とした。なお、下部電極504は、発光素子の陽極として機
能する電極である。
次に、有機化合物層の蒸着前の前処理として、基板502の下部電極504側を水で洗
浄し、200℃で1時間焼成した後、下部電極504の表面に対し、UVオゾン処理を3
70秒行った。
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502を導入し、
真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を行った後、基板50
2を30分程度放冷した。
次に、下部電極504が形成された面が下方となるように、基板502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、抵抗加熱の真空蒸着法により、正孔
注入層531、正孔輸送層532、発光層510、電子輸送層533、電子注入層534
、上部電極514を順次形成した。詳細な作製方法を以下に記す。
まず、真空蒸着装置内を10-4Paに減圧した後、下部電極504上に、正孔注入層
531を形成した。正孔注入層531としては、9-[4-(9-フェニル-9H-カル
バゾール-3-イル)フェニル]フェナントレン(略称:PCPPn)と酸化モリブデン
とを、PCPPn:酸化モリブデン=2:1(重量比)となるように共蒸着した。また、
正孔注入層531の膜厚を10nmとした。ここで共蒸着とは、異なる物質を、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。
次に、正孔注入層531上に正孔輸送層532を形成した。正孔輸送層532としては
、PCPPnを蒸着した。また、正孔輸送層532の膜厚を30nmとした。
次に、正孔輸送層532上に発光層510を形成した。なお、発光素子1と発光素子2
とでは、発光層510が異なる。発光素子1の発光層510としては、実施例1で合成し
た9CzPBTpを蒸着した。また、発光素子2の発光層510としては、実施例2で合
成した10CzPBTpを蒸着した。なお、発光素子1及び発光素子2ともに、発光層5
10の膜厚を25nmとした。
次に、発光層510上に電子輸送層533を形成した。電子輸送層533としては、2
,2’-(ピリジン-2,6-ジイル)ビス(4,6-ジフェニルピリミジン)(略称:
2,6(P2Pm)2Py)を蒸着した。また、電子輸送層533の膜厚を25nmとし
た。次に、電子輸送層533上に電子注入層534を形成した。電子注入層534として
は、フッ化リチウム(LiF)を蒸着した。また、電子注入層534の膜厚を1nmとし
た。
次に、電子注入層534上に上部電極514を形成した。上部電極514としては、ア
ルミニウム(Al)を蒸着した。また、上部電極514の膜厚を200nmとした。
以上の工程により、発光素子1及び発光素子2を作製した。発光素子1及び発光素子2
の素子構造を表1に示す。
Figure 0007095129000036
次に、封止基板550を準備し、発光素子(発光素子1または発光素子2)と、封止基
板とを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貼り合わせるこ
とにより封止した。なお、当該封止としては、シール材を発光素子の周囲に塗布し、封止
時にシール材に365nmの紫外光を6J/cm照射し、その後80℃にて1時間の熱
処理を行った。
<3-2.発光素子1及び発光素子2の素子特性>
次に、上記作製した発光素子1及び発光素子2の素子特性について評価を行った。発光
素子1及び発光素子2の輝度-電流密度特性を図36に示す。また、発光素子1及び発光
素子2の輝度-電圧特性を図37に示す。また、発光素子1及び発光素子2の電流効率-
輝度特性を図38に示す。また、発光素子1及び発光素子2の電流-電圧特性を図39に
示す。
また、各発光素子における輝度が1000cd/m近傍の電圧(V)、電流密度(m
A/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)
を表2に示す。
Figure 0007095129000037
図36乃至図39及び表2の結果より、本発明の一態様の発光素子1及び発光素子2は
、良好な素子特性であることがわかった。
<3-3.発光素子1及び発光素子2の蛍光寿命の測定>
次に、上記作製した発光素子1及び発光素子2の蛍光寿命の測定を行った。
なお、発光素子1では9CzPBTpが呈する青色発光を、発光素子2では10CzP
BTpが呈する青色発光を、それぞれ観測した。
蛍光寿命の測定には、ピコ秒蛍光寿命測定システム(浜松ホトニクス社製)を用いた。
本測定では、発光素子における蛍光発光の寿命を測定するため、発光素子に矩形パルス電
圧を印加し、その電圧の立下りから減衰していく発光をストリークカメラにより時間分解
測定した。パルス電圧は10Hzの周期で印加し、繰り返し測定したデータを積算するこ
とにより、S/N比の高いデータを得た。
また、発光素子1の蛍光寿命の測定結果を図40(A)に、発光素子2の蛍光寿命の測
定結果を図40(B)に、それぞれ示す。また、蛍光寿命の測定条件は、測定温度を室温
(300K)、印加パルス電圧を4.6V、印加パルス時間幅を100μsec、負バイ
アス電圧を-5V、測定時間範囲を50μsecとした。
なお、図40(A)(B)において、縦軸は、定常的にキャリアが注入されている状態
(パルス電圧のON時)における発光強度で規格化した強度で示す。また、横軸は、パル
ス電圧の立下りからの経過時間を示す。
次に、図40(A)(B)に示す減衰曲線について、指数関数によるフィッティングを
行った。その結果、発光素子1の蛍光寿命τは3.248μsecと見積もられ、発光素
子2の蛍光寿命τは2.558μsecと見積もられた。通常、蛍光発光の寿命は数ns
ecであることから、発光素子1及び発光素子2は、いずれも遅延蛍光成分を含む蛍光発
光が観測されていると考えられる。
なお、図40(A)(B)で示す、蛍光寿命の測定において、遅延蛍光が生じる要因と
して、三重項-三重項消滅(TTA)による一重項励起子生成以外に、パルス電圧OFF
時に発光素子の内部にキャリアが残存している場合に、この残存キャリアの再結合による
一重項励起子生成に起因する遅延蛍光が生じる可能性も考えられる。しかし、本測定は、
測定時の条件で負バイアス電圧(-5V)を印加しているため、該残存キャリアの再結合
が抑制されていると考えられる条件下での測定である。したがって、図40(A)(B)
の測定結果に示される遅延蛍光成分は、三重項-三重項消滅(TTA)に由来した発光に
よるものであると考えられる。
次に、全発光成分に対する遅延蛍光成分の占める割合を算出した。各発光素子の遅延蛍
光成分が占める割合を表3に示す。
Figure 0007095129000038
その結果、発光素子1の遅延蛍光成分の割合は12.5%であり、発光素子2の遅延蛍
光成分の割合は25.2%であった。
このように本発明の一態様であるベンゾトリフェニレン化合物は、遅延蛍光成分の割合
が高いことが示された。
なお、本実施例に示す構成は、実施の形態に示す構成、または他の実施例に示す構成と
適宜組み合わせて用いることができる。
本実施例では、本発明の一態様の発光素子(発光素子3及び発光素子4)を作製した。
本実施例で作製した発光素子の素子構造について、図35(B)を用いて説明する。なお
、図35(B)は、本実施例で作製した発光素子の構造を説明する断面図である。また、
本実施例で用いた材料の化学式を以下に示す。なお、以下に示す材料以外は、実施例4を
参照すればよい。
Figure 0007095129000039
<4-1.発光素子3及び発光素子4の作製方法>
次に、発光素子3及び発光素子4の作製方法について説明する。
まず、基板502上に、下部電極504を形成した。下部電極504としては、厚さ7
0nmのITSOをスパッタリング法にて成膜した。なお、当該ITSOの成膜の際に、
用いたターゲットの組成は、実施例4と同じである。また、下部電極504の面積を4m
(2mm×2mm)とした。なお、下部電極504は、発光素子の陽極として機能す
る電極である。
次に、有機化合物層の蒸着前の前処理として、基板502の下部電極504側を水で洗
浄し、200℃で1時間焼成した後、下部電極504の表面に対し、UVオゾン処理を3
70秒行った。
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502を導入し、
真空蒸着装置内の加熱室において、170℃で60分間の真空焼成を行った後、基板50
2を30分程度放冷した。
次に、下部電極504が形成された面が下方となるように、基板502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、抵抗加熱の真空蒸着法により、正孔
注入層531、正孔輸送層532、発光層510、電子輸送層533(1)、電子輸送層
533(2)、電子注入層534、上部電極514を順次形成した。詳細な作製方法を以
下に記す。
まず、真空蒸着装置内を10-4Paに減圧した後、下部電極504上に、正孔注入層
531を形成した。正孔注入層531としては、PCPPnと酸化モリブデンとを、PC
PPn:酸化モリブデン=2:1(重量比)となるように共蒸着した。また、正孔注入層
531の膜厚を10nmとした。
次に、正孔注入層531上に正孔輸送層532を形成した。正孔輸送層532としては
、PCPPnを蒸着した。また、正孔輸送層532の膜厚を20nmとした。
次に、正孔輸送層532上に発光層510を形成した。なお、発光素子3と発光素子4
とでは、発光層510が異なる。
発光素子3の発光層510としては、9CzPBTpと、N,N’-ビス(3-メチル
フェニル)-N,N’-ビス[3-(9-フェニル-9H-フルオレン-9-イル)フェ
ニル]ピレン-1,6-ジアミン(略称:1,6mMemFLPAPrn)とを、9Cz
PBTp:1,6mMemFLPAPrn=1:0.05(重量比)となるように共蒸着
した。なお、発光素子3の発光層510において、9CzPBTpがホスト材料であり、
1,6mMemFLPAPrnが蛍光材料(ゲスト材料)である。
発光素子4の発光層510としては、10CzPBTpと、1,6mMemFLPAP
rnとを、10CzPBTp:1,6mMemFLPAPrn=1:0.05(重量比)
となるように共蒸着した。なお、発光素子4の発光層510において、10CzPBTp
がホスト材料であり、1,6mMemFLPAPrnが蛍光材料(ゲスト材料)である。
また、発光素子3及び発光素子4ともに、発光層510の膜厚を25nmとした。
次に、発光層510上に電子輸送層533(1)を形成した。なお、発光素子3と発光
素子4とでは、電子輸送層533(1)が異なる。
発光素子3の電子輸送層533(1)としては、9CzPBTpを蒸着した。また、発
光素子4の電子輸送層533(1)としては、10CzPBTpを蒸着した。また、発光
素子3及び発光素子4ともに、電子輸送層533(1)の膜厚を10nmとした。
次に、電子輸送層533(1)上に電子輸送層533(2)を形成した。電子輸送層5
33(2)としては、バソフェナントロリン(略称:Bphen)を蒸着した。また、電
子輸送層533(2)の膜厚を15nmとした。次に、電子輸送層533(2)上に電子
注入層534を形成した。電子注入層534としては、LiFを蒸着した。また、電子注
入層534の膜厚を1nmとした。
次に、電子注入層534上に上部電極514を形成した。上部電極514としては、A
lを蒸着した。また、上部電極514の膜厚を200nmとした。
以上の工程により、発光素子3及び発光素子4を作製した。発光素子3及び発光素子4
の素子構造を表4に示す。
Figure 0007095129000040
次に、封止基板550を準備し、発光素子(発光素子3または発光素子4)と、封止基
板550とを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貼り合わ
せることにより封止した。なお、当該封止としては、シール材を発光素子の周囲に塗布し
、封止時にシール材に365nmの紫外光を6J/cm照射し、その後80℃にて1時
間の熱処理を行った。
<4-2.発光素子3及び発光素子4の素子特性>
次に、上記作製した発光素子3及び発光素子4の素子特性について評価を行った。発光
素子3及び発光素子4の輝度-電流密度特性を図41に示す。また、発光素子3及び発光
素子4の輝度-電圧特性を図42に示す。また、発光素子3及び発光素子4の電流効率-
輝度特性を図43に示す。また、発光素子3及び発光素子4の電流-電圧特性を図44に
示す。
また、各発光素子における輝度が1000cd/m近傍の電圧(V)、電流密度(m
A/cm)、CIE色度座標(x、y)、電流効率(cd/A)、外部量子効率(%)
を表5に示す。
Figure 0007095129000041
<4-2.発光素子3及び発光素子4の信頼性>
次に、発光素子3及び発光素子4について、信頼性試験の評価を行った。信頼性試験の
結果を図45に示す。
信頼性試験の測定方法としては、初期輝度を5000cd/mに設定し、電流密度を
一定の条件で発光素子3及び発光素子4を駆動した。また、図45において、縦軸が初期
輝度を100%とした時の規格化輝度(%)を、横軸が発光素子の駆動時間(h)を、そ
れぞれ示す。
図45に示す結果から、発光素子3の規格化輝度が50%を下回る時間としては、概ね
6時間であった。また、図45に示す結果から、発光素子4の規格化輝度が50%を下回
る時間としては、概ね40時間であった。
なお、本実施例に示す構成は、他の実施の形態に示す構成、または他の実施例に示す構
成と適宜組み合わせて用いることができる。
100 EL層
101 電極
101a 導電層
101b 導電層
102 電極
103 電極
103a 導電層
103b 導電層
104 電極
104a 導電層
104b 導電層
111 正孔注入層
112 正孔輸送層
113 電子輸送層
114 電子注入層
115 電荷発生層
116 正孔注入層
117 正孔輸送層
118 電子輸送層
119 電子注入層
123B 発光層
123G 発光層
123R 発光層
130 発光層
131 ホスト材料
132 ゲスト材料
140 隔壁
150 発光素子
170 発光層
170a 発光層
170b 発光層
180 発光層
200 基板
220 基板
221B 領域
221G 領域
221R 領域
222B 領域
222G 領域
222R 領域
223 遮光層
224B 光学素子
224G 光学素子
224R 光学素子
250 発光素子
252 発光素子
254 発光素子
301_1 配線
301_5 配線
301_6 配線
301_7 配線
302_1 配線
302_2 配線
303_1 トランジスタ
303_6 トランジスタ
303_7 トランジスタ
304 容量素子
304_1 容量素子
304_2 容量素子
305 発光素子
306_1 配線
306_3 配線
307_1 配線
307_3 配線
308_1 トランジスタ
308_6 トランジスタ
309_1 トランジスタ
309_2 トランジスタ
311_1 配線
311_3 配線
312_1 配線
312_2 配線
400 EL層
401 電極
402 電極
411 正孔注入層
412 正孔輸送層
413 電子輸送層
414 電子注入層
416 正孔注入層
417 正孔輸送層
418 電子輸送層
419 電子注入層
420 発光層
421 ホスト材料
422 ゲスト材料
430 発光層
431 ホスト材料
431_1 有機化合物
431_2 有機化合物
432 ゲスト材料
441 発光ユニット
442 発光ユニット
445 電荷発生層
450 発光素子
452 発光素子
502 基板
504 下部電極
510 発光層
514 上部電極
531 正孔注入層
532 正孔輸送層
533 電子輸送層
534 電子注入層
550 封止基板
801 画素回路
802 画素部
804 駆動回路部
804a ゲートドライバ
804b ソースドライバ
806 保護回路
807 端子部
852 トランジスタ
854 トランジスタ
862 容量素子
872 発光素子
2000 タッチパネル
2001 タッチパネル
2501 表示パネル
2502 画素
2502t トランジスタ
2503c 容量素子
2503g 走査線駆動回路
2503t トランジスタ
2509 FPC
2510 基板
2510a 絶縁層
2510b 可撓性基板
2510c 接着層
2511 配線
2519 端子
2521 絶縁層
2528 隔壁
2550 発光素子
2560 封止層
2567BM 遮光層
2567p 反射防止層
2567R 着色層
2570 基板
2570a 絶縁層
2570b 可撓性基板
2570c 接着層
2580 発光モジュール
2590 基板
2591 電極
2592 電極
2593 絶縁層
2594 配線
2595 タッチセンサ
2597 接着層
2598 配線
2599 接続層
2601 パルス電圧出力回路
2602 電流検出回路
2603 容量
2611 トランジスタ
2612 トランジスタ
2613 トランジスタ
2621 電極
2622 電極
3000 発光装置
3001 基板
3003 基板
3005 発光素子
3007 封止領域
3009 封止領域
3011 領域
3013 領域
3014 領域
3015 基板
3016 基板
3018 乾燥剤
3500 多機能端末
3502 筐体
3504 表示部
3506 カメラ
3508 照明
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチセンサ
8005 FPC
8006 表示パネル
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 携帯情報端末
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
9500 表示装置
9501 表示パネル
9502 表示領域
9503 領域
9511 軸部
9512 軸受部

Claims (8)

  1. 式(G1-1)で表されるベンゾトリフェニレン化合物。
    Figure 0007095129000042

    (ただし、式(G1-1)において、Aはカルバゾリル基、ナフトカルバゾリル基、ジベンゾカルバゾリル基、またはベンゾカルバゾリル基のいずれかである。R乃至R及びR11乃至R14は、それぞれ独立に、水素、炭素数1乃至6のアルキル基、炭素数3乃至6のシクロアルキル基、または炭素数6乃至13のアリール基のいずれかを表す。Arは、炭素数6乃至13のアリーレン基を表。)
  2. 式(153)で表されるベンゾトリフェニレン化合物。
    Figure 0007095129000043
  3. 一対の電極と、
    前記一対の電極の間に挟まれたEL層と、を有し、
    前記EL層は、請求項1または2に記載のベンゾトリフェニレン化合物を有する、発光素子。
  4. 請求項3において、
    前記EL層は、さらに蛍光材料を有する、発光素子。
  5. 請求項4において、
    前記蛍光材料は、青色の波長帯域に発光スペクトルのピークを有する、発光素子。
  6. 請求項4または請求項5において、
    前記蛍光材料は、遅延蛍光を呈する、発光素子。
  7. 請求項3乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光素子と、カラーフィルタと、を有する発光装置。
  8. 請求項7に記載の発光装置と、
    筐体またはタッチセンサと、を有する電子機器。

JP2021012658A 2015-08-31 2021-01-29 ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置および電子機器 Active JP7095129B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015171076 2015-08-31
JP2015171076 2015-08-31

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016167689A Division JP6831660B2 (ja) 2015-08-31 2016-08-30 ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021088562A JP2021088562A (ja) 2021-06-10
JP7095129B2 true JP7095129B2 (ja) 2022-07-04

Family

ID=58096778

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016167689A Active JP6831660B2 (ja) 2015-08-31 2016-08-30 ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置
JP2021012658A Active JP7095129B2 (ja) 2015-08-31 2021-01-29 ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置および電子機器

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016167689A Active JP6831660B2 (ja) 2015-08-31 2016-08-30 ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170062735A1 (ja)
JP (2) JP6831660B2 (ja)
CN (1) CN106478490A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102456659B1 (ko) * 2014-12-26 2022-10-18 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 유기 화합물, 발광 소자, 디스플레이 모듈, 조명 모듈, 발광 장치, 표시 장치, 전자 기기, 및 조명 장치
TWI779405B (zh) * 2015-03-09 2022-10-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件,顯示裝置,電子裝置,與照明裝置
TW202404148A (zh) * 2015-03-09 2024-01-16 日商半導體能源研究所股份有限公司 發光元件、顯示裝置、電子裝置及照明設備
CN112409374B (zh) * 2020-11-20 2022-10-14 四川师范大学 一种刚性核直连的类石墨烯苯并菲盘状液晶的制备方法及介晶性

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006151844A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Canon Inc アミノアントリル誘導基置換化合物および有機発光素子
JP2007112729A (ja) 2005-10-19 2007-05-10 Sony Corp ジベンゾアントラセン誘導体、有機電界発光素子、および表示装置
JP2007308476A (ja) 2006-04-20 2007-11-29 Canon Inc ジベンゾアントラセン化合物およびそれを有する有機発光素子
CN103187531A (zh) 2011-12-30 2013-07-03 昆山维信诺显示技术有限公司 有机电致发光器件及双极性有机化合物的用途

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3016896B2 (ja) * 1991-04-08 2000-03-06 パイオニア株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子
CN101395106B (zh) * 2006-04-20 2013-02-06 佳能株式会社 二苯并蒽化合物和具有该化合物的有机发光器件
KR101380008B1 (ko) * 2009-07-13 2014-04-02 주식회사 엘지화학 신규한 안트라센 유도체 및 이를 이용한 유기 전자 소자
KR20110103819A (ko) * 2010-03-15 2011-09-21 (주)씨에스엘쏠라 유기 광소자 및 이를 위한 유기 광합물
JP5623996B2 (ja) * 2010-09-21 2014-11-12 株式会社半導体エネルギー研究所 カルバゾール誘導体
KR20120096382A (ko) * 2011-02-22 2012-08-30 (주)씨에스엘쏠라 유기발광화합물 및 이를 이용한 유기 광소자
KR101512022B1 (ko) * 2012-03-05 2015-04-16 (주)씨에스엘쏠라 신규한 디벤조테트라센계 유기 발광 화합물 및 이를 포함하는 유기 전기발광 소자
KR102352281B1 (ko) * 2015-04-07 2022-01-18 삼성디스플레이 주식회사 화합물 및 이를 포함하는 유기 발광 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006151844A (ja) 2004-11-26 2006-06-15 Canon Inc アミノアントリル誘導基置換化合物および有機発光素子
JP2007112729A (ja) 2005-10-19 2007-05-10 Sony Corp ジベンゾアントラセン誘導体、有機電界発光素子、および表示装置
JP2007308476A (ja) 2006-04-20 2007-11-29 Canon Inc ジベンゾアントラセン化合物およびそれを有する有機発光素子
CN103187531A (zh) 2011-12-30 2013-07-03 昆山维信诺显示技术有限公司 有机电致发光器件及双极性有机化合物的用途

Also Published As

Publication number Publication date
JP6831660B2 (ja) 2021-02-17
JP2017048178A (ja) 2017-03-09
US20170062735A1 (en) 2017-03-02
JP2021088562A (ja) 2021-06-10
CN106478490A (zh) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6862585B2 (ja) 発光素子、表示装置、電子機器および照明装置
JP7411765B2 (ja) 発光素子、表示装置、電子機器および照明装置
JP7030912B2 (ja) 発光装置、表示装置、電子機器、及び照明装置
JP7269305B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
JP6846886B2 (ja) 有機化合物、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置
JP2021097247A (ja) 発光素子、発光装置、照明装置および電子機器
JP2021119623A (ja) 発光素子、発光装置、電子機器、照明装置
JP7095129B2 (ja) ベンゾトリフェニレン化合物、発光素子、発光装置および電子機器
JP6847589B2 (ja) 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6929677B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
JP7032069B2 (ja) 有機化合物
JP7029012B2 (ja) 発光素子、発光装置、電子機器および照明装置
JP2017008043A (ja) 複素環化合物、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6935176B2 (ja) 有機金属錯体、発光素子、発光装置、電子機器、および照明装置
JP6966190B2 (ja) 有機化合物、発光素子用材料、発光素子、発光装置、電子機器及び照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220531

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7095129

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150