專利名稱：喹喔啉衍生物以及使用它的有機(jī)半導(dǎo)體元件、電致發(fā)光元件以及電子儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為有機(jī)化合物材料的喹喔啉衍生物、以及使用了上述喹喔啉衍生物的有機(jī)半導(dǎo)體元件。另外，還涉及使用了上述喹喔啉衍生物的電致發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
有機(jī)化合物與無機(jī)化合物相比，材料體系多樣，并且具有可以通過適當(dāng)?shù)姆肿釉O(shè)計(jì)合成具有各種功能的材料的可能性。另外，膜等形成物還具有富于柔軟性、并通過進(jìn)一步高分子化，加工性也優(yōu)異的特長(zhǎng)。由于這些優(yōu)點(diǎn)，近年來，使用功能性有機(jī)材料的光子學(xué)或電子學(xué)受到廣泛的注目。
例如，作為使用有機(jī)化合物材料作為功能性有機(jī)材料的電子器件的例子，可以舉出太陽(yáng)電池或電致發(fā)光元件、有機(jī)晶體管。這些是有效地利用了有機(jī)化合物材料的電性能(載流子傳輸性(キャリァ輸送性))以及光性能(光吸收或發(fā)光)的儀器，其中，特別是電致發(fā)光元件顯示了驚人的發(fā)展。
已知作為電致發(fā)光元件的最基本的儀器結(jié)構(gòu)，是將層疊了由空穴傳輸性有機(jī)化合物構(gòu)成的空穴傳輸層和由電子傳輸性有機(jī)化合物的構(gòu)成電子傳輸層的合計(jì)約100nm左右的薄膜用電極夾持的結(jié)構(gòu)(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。如果在此元件上施加電壓，可以獲得由兼具發(fā)光性的電子傳輸性有機(jī)化合物的發(fā)光。另外，這種結(jié)構(gòu)一般被稱為單異質(zhì)(SH)結(jié)構(gòu)。
另外，非專利文獻(xiàn)1中的電致發(fā)光元件，可以說是進(jìn)行了空穴的傳輸通過空穴傳輸層來進(jìn)行、電子的傳輸以及發(fā)光是通過電子傳輸層來進(jìn)行的功能分離。
此后，以進(jìn)一步改善起因于在層疊層的界面上產(chǎn)生的相互作用(例如，激基復(fù)合物的形成等)的發(fā)光光譜變化或發(fā)光效率的降低為目標(biāo)，此功能分離的概念進(jìn)一步發(fā)展為將發(fā)光層夾持在空穴傳輸層和電子傳輸層之間的雙異質(zhì)(DH)結(jié)構(gòu)的設(shè)想(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)。
在如非專利文獻(xiàn)2記載的電致發(fā)光元件中，為了進(jìn)一步抑制在界面產(chǎn)生的相互作用，優(yōu)選使用具有電子傳輸性以及空穴傳輸性兩種性能的雙極性的材料來形成發(fā)光層。
可是，大部分有機(jī)化合物材料都是偏向空穴傳輸性或電子傳輸性的單極性的材料。例如下述專利文獻(xiàn)1所示的材料也只是被作為電子注入層來使用。
因此，要求新開發(fā)具有雙極性的有機(jī)化合物材料。
專利文獻(xiàn)1日本特開2003-40873號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1C.W.タン等1人，應(yīng)用物理快報(bào)(ァプラィドフィジクスレタ一ズ)，Vol.51，No.12，913-915(1987)非專利文獻(xiàn)2チハャァダチ等3人，日本應(yīng)用物理雜志(ジャパニ一ズジャ一ナルオブァプラィドフィジクス)，Vol.27，No.2，L269-L271(1988)發(fā)明內(nèi)容(發(fā)明要解決的課題)本發(fā)明的課題在于提供一種具有雙極性，并且還具有發(fā)光性的有機(jī)化合物材料。另外，還提供使用上述有機(jī)化合物材料的有機(jī)半導(dǎo)體元件，特別是通過使用上述有機(jī)化合物材料降低絕緣破壞等元件不良或提高發(fā)光性的電致發(fā)光元件。
(解決課題的手段)本發(fā)明提供了通式(1)表示的喹喔啉衍生物。

式(1)中，R1～R12各自既可以相同也可以不同，表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；?、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以具有取代基的乙烯基、可以具有取代基的芳基、或可以具有取代基中的雜環(huán)殘基的任意一種。另外，R9和R10、R10和R11、R11和R12可以分別互相鍵合，形成芳環(huán)。另外，Ar1～Ar4各自既可以相同也可以不同，表示可以具有取代基的芳基、或可以具有取代基的雜環(huán)殘基中的任意一種。另外，如下述通式(68)所示，Ar1和Ar2、Ar3和Ar4可以分別互相直接鍵合，或者如下述通式(69)所示，也可以通過氧(O)、硫(S)或者羰基中的任意一種進(jìn)行鍵合。
式(68)中，A、B表示氧(O)、硫(S)或者羰基。另外，R1～R12與式(1)所示的基團(tuán)相同。

式(69)中，A、B表示氧(O)、硫(S)或者羰基。另外，R1～R12與式(1)所示的基團(tuán)相同。
本發(fā)明還提供了通式(2)表示的喹喔啉衍生物。
式(2)中，X、Y可以分別用式(3)～(5)
中的任意一個(gè)表示。式中，R1～R38各自既可以相同也可以不同，表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；?、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以具有取代基的乙烯基、可以具有取代基的芳基、或可以具有取代基的雜環(huán)殘基中的任意一種。另外，R9和R10、R10和R11、R11和R12可以分別互相鍵合，形成芳環(huán)。另外，Z表示氧(O)、硫(S)或者羰基。
本發(fā)明還提供了通式(6)表示的喹喔啉衍生物。
式(6)中，X、Y可以分別用式(7)～(9)
中的任意一個(gè)表示。式中，R9～R12各自既可以相同也可以不同，表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；?、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、可以具有取代基的乙烯基、可以具有取代基的芳基、或可以具有取代基的雜環(huán)殘基中的任意一種。另外，R9和R10、R10和R11、R11和R12可以分別互相鍵合，形成芳環(huán)。另外，Z表示氧(O)、硫(S)或者羰基。
另外，在上述通式(1)、(2)、(6)中，作為低級(jí)烷基，有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、己基等，優(yōu)選碳原子數(shù)1～6的基團(tuán)。另外，也可以是三氟甲基這樣的鹵代烷基、或環(huán)己基這樣的環(huán)烷基。作為烷氧基，有甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、己氧基等，優(yōu)選碳原子數(shù)1～6的基團(tuán)。作為?；?，可以是乙酰基等。作為二烷基氨基，有二甲基氨基、二乙基氨基等，優(yōu)選烷基鏈的碳原子數(shù)為1～4的基團(tuán)。作為二芳基氨基，有二苯基氨基、雙(α-萘基)氨基等，也可以是雙(間甲苯基)氨基這樣的取代芳基氨基。作為乙烯基，也可以是二苯基乙烯基這樣的具有取代基的乙烯基。作為芳基，除了苯基、萘基等沒有取代的芳基以外，也可以是鄰甲苯基、間甲苯基、對(duì)甲苯基、二甲苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、氟代苯基等取代芳基。作為雜環(huán)殘基，有吡啶基、呋喃基、噻吩基等，這些還可以進(jìn)一步具有甲基等取代基。
以下，列舉本發(fā)明喹喔啉衍生物的具體結(jié)構(gòu)式。但是，本發(fā)明并不是必須限定于此。




















上述本發(fā)明的喹喔啉衍生物是具有雙極性，并且還具有發(fā)光性的物質(zhì)。另外，在通過蒸鍍法成膜時(shí)，難以含有微結(jié)晶成分，并具有良好的成膜性。
在此，以上述結(jié)構(gòu)式(10)表示的化合物為例，例示本發(fā)明的喹喔啉衍生物的合成方法。上述結(jié)構(gòu)式(10)所示的喹喔啉衍生物，例如，可以通過以下的合成路線得到。
另外，對(duì)于其他的化合物，也可以與上述同樣地，通過將二苯基喹喔啉的二溴代物作為原料的方法來獲得。但是，合成本發(fā)明的喹喔啉衍生物的方法并不是必須限定于此。
本發(fā)明的另一個(gè)構(gòu)成是使用通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物的有機(jī)半導(dǎo)體元件。
作為有機(jī)半導(dǎo)體元件，例如，可以舉出電致發(fā)光元件、有機(jī)晶體管、有機(jī)太陽(yáng)電池等。
另外，本發(fā)明的另一個(gè)構(gòu)成是以在一對(duì)電極之間具有通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物為特征的電致發(fā)光元件。
本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于具有雙極性，并且還具有發(fā)光性，因此，可以不用特別地含有摻雜劑客體材料(ゲスト材料)而作為電致發(fā)光元件的發(fā)光層使用。另外，由于是雙極性，可以制作發(fā)光部難以偏向?qū)盈B膜的界面，并且起因于激基復(fù)合物(エキサィプレックス)等的相互作用的發(fā)光光譜的變化或發(fā)光效率的降低少的具有良好的發(fā)光性的電致發(fā)光元件。
另外，本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于具有發(fā)光性，可以作為客體材料(發(fā)光體)用于電致發(fā)光元件的發(fā)光層。
另外，本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于具有雙極性，并且還在成膜時(shí)難以含有微晶成分，具有良好的成膜性，因此，可以作為主體材料(ホスト材料)用于電致發(fā)光元件的發(fā)光層。另外，作為主體材料使用時(shí)，可以獲得起因于客體材料的發(fā)光色或起因于本發(fā)明的喹喔啉衍生物的發(fā)光色，和與起因于客體材料的發(fā)光色的混色的發(fā)光色。
特別是，在將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為主體材料使用時(shí)，通過使用顯示由三重線激發(fā)態(tài)(三重項(xiàng)勵(lì)起狀態(tài))發(fā)光的磷光體作為客體材料，可以獲得電流效率高，并且驅(qū)動(dòng)電壓也低的電致發(fā)光元件。因此，具有包含本發(fā)明喹喔啉衍生物和顯示由三重線激發(fā)態(tài)發(fā)光的磷光體的發(fā)光層的電致發(fā)光元件，也是包含在本發(fā)明之中的。此時(shí)，上述磷光體的發(fā)光光譜的峰優(yōu)選在560nm～700nm。
(發(fā)明的效果)按照本發(fā)明，可以得到具有雙極性并且還具有發(fā)光性的喹喔啉衍生物。另外，通過使用本發(fā)明的喹喔啉衍生物，可以制作發(fā)光部難以偏向疊層的膜的界面，并且起因于激基復(fù)合物等的相互作用的發(fā)光光譜的變化或發(fā)光效率的降低少的具有良好發(fā)光性的電致發(fā)光元件。另外，通過使用本發(fā)明的喹喔啉衍生物，還可以制作由于電場(chǎng)集中引起的絕緣破壞等元件不良少的良好的電致發(fā)光元件。


圖1是對(duì)本發(fā)明電致發(fā)光元件的一個(gè)方案進(jìn)行說明的圖。
圖2是對(duì)本發(fā)明電致發(fā)光元件的一個(gè)方案進(jìn)行說明的圖。
圖3是TPAQn的1H-NMR譜圖。
圖4是顯示TPAQn的吸收·發(fā)光光譜的圖。
圖5是顯示CzQn的吸收·發(fā)光光譜的圖。
圖6是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的亮度-電流密度(L-J)特性的圖。
圖7是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的亮度-電壓(L-V)特性的圖。
圖8是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的發(fā)光光譜的圖。
圖9是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的亮度-電流密度(L-J)特性的圖。
圖10是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的亮度-電壓(L-V)特性的圖。
圖11是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的發(fā)光光譜的圖。
圖12是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的電流效率-亮度(η-L)特性的圖。
圖13是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的亮度-電壓(L-V)特性的圖。
圖14是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的發(fā)光光譜的圖。
圖15是顯示本發(fā)明電致發(fā)光元件的電流-電壓(I-V)特性的圖。
圖16是對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體元件進(jìn)行說明的圖。
圖17是對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置進(jìn)行說明的剖面圖。
圖18是對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的發(fā)光裝置進(jìn)行說明的俯視圖。
圖19是對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的電子儀器進(jìn)行說明的圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方案1)作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用圖1對(duì)使用了本發(fā)明喹喔啉衍生物的有機(jī)半導(dǎo)體元件的電致發(fā)光元件進(jìn)行說明。
圖1具有在基板100上形成第1電極101，在第1電極101上制作場(chǎng)致發(fā)光層102，并在其上形成第2電極103的結(jié)構(gòu)。
在此，作為用于基板100的材料，只要是可以用于現(xiàn)有的電致發(fā)光元件的材料即可，例如，可以使用由玻璃、石英、透明塑料等構(gòu)成的材料。
另外，在本實(shí)施方案中，第1電極101起陽(yáng)極作用，第2電極103起陰極作用。
即，第1電極101由陽(yáng)極材料形成，作為可以在這里使用的陽(yáng)極材料，優(yōu)選使用功函數(shù)大(功函數(shù)4.0eV或4.0eV以上)的金屬、合金、導(dǎo)電性化合物、以及它們的混合物等。另外，作為陽(yáng)極材料的具體例子，除了氧化銦錫(ITOIndium Tin Oxide)、在氧化銦中混合了2～20％的氧化鋅(ZnO)的IZO(Indium Zinc Oxide)以外，可以使用金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎢(W)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)、鈀(Pd)、或金屬材料的氮化物(TiN)等。
另一方面，作為可以用于形成第2電極103的陰極材料，優(yōu)選使用功函數(shù)小(功函數(shù)3.8eV或3.8eV以下)的金屬、合金、導(dǎo)電性化合物、以及它們的混合物等。作為這樣的陰極材料的具體例子，可以舉出屬于元素周期表的1族或2族的元素，即，鋰(Li)或銫(Cs)等堿金屬、以及鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)等堿土類金屬、以及含有它們的合金(Mg∶Al、Al∶Li)?？墒牵诘?電極103與發(fā)光層之間，通過將具有促進(jìn)電子注入功能的層與該第2電極層疊設(shè)置，不管功函數(shù)的大小，都可以將Al、Ag、ITO等各種導(dǎo)電性材料作為第2電極103使用。
另外，作為具有促進(jìn)電子注入功能的層，可以使用氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF2)等堿金屬或堿土類金屬的化合物。此外，還可以使用在具有電子傳輸性的材料中含有堿金屬或堿土類金屬的物質(zhì)，例如在Alq中含有鎂(Mg)的物質(zhì)等。
另外，上述的陽(yáng)極材料以及陰極材料通過蒸鍍法、濺射法等形成薄膜，由此，分別形成第1電極101以及第2電極103。
另外，在本發(fā)明的電致發(fā)光元件中，通過場(chǎng)致發(fā)光層102中的載流子的再結(jié)合而產(chǎn)生的光，由第1電極101或第2電極103中的一個(gè)或兩個(gè)射出到外部。即，在由第1電極101射出光時(shí)，是由透光性材料形成第1電極101，在從第2電極103側(cè)射出光時(shí)，是由透光性材料形成第2電極103。
另外，場(chǎng)致發(fā)光層102通過層疊多個(gè)層而形成，但在本實(shí)施方案中，是通過層疊空穴注入層111(ホ一ル注入層)、空穴傳輸層112、發(fā)光層113、以及電子傳輸層114而形成。
作為形成空穴注入層111的空穴注入材料，酞菁類化合物是有效的。例如，可以使用酞菁(簡(jiǎn)稱H2Pc)、酞菁銅(簡(jiǎn)稱CuPc)等。
作為形成空穴傳輸層112的空穴傳輸材料，芳香族胺類(即，具有苯環(huán)-氮鍵的物質(zhì))的化合物是優(yōu)選的。作為廣泛使用的材料，例如，除了4，4’-雙[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱TPD)以外，還可以舉出作為其他衍生物的4，4’-雙[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱α-NPD)、或4，4’，4”-三[N，N-二苯基氨基]三苯胺(簡(jiǎn)稱TDATA)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(簡(jiǎn)稱MTDATA)等星爆式(スタ一バ一スト)型芳香族胺化合物。
發(fā)光層113是由通式(1)、(2)、或(6)中的任意一個(gè)表示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物構(gòu)成的層。本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于具有雙極性以及發(fā)光性，可以不特別地?fù)诫s具有發(fā)光性的客體材料而作為發(fā)光層使用。
另外，本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于對(duì)具有電子傳輸性的喹喔啉骨架導(dǎo)入了供電性的芳胺骨架，因此被認(rèn)為是具有雙極性的物質(zhì)。
作為形成電子傳輸層114時(shí)的電子傳輸材料，三(8-羥基喹啉)合(8-キノリノラト)鋁(簡(jiǎn)稱Alq3)、三(5-甲基-8-羥基喹啉)合鋁(簡(jiǎn)稱Almq3)、雙(10-羥基苯并[h]喹啉)合鈹(簡(jiǎn)稱BeBq2)、先前敘述的BAlq等具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金屬配位化合物是優(yōu)選的。另外，還有雙[2-(2-羥苯基)苯并噁唑啉]合鋅(簡(jiǎn)稱Zn(BOX)2)、雙[2-(2-羥苯基)苯并噻唑啉]合鋅(簡(jiǎn)稱Zn(BTZ)2)等具有噁唑類、噻唑類配位基的金屬配位化合物。另外，除金屬配位化合物以外，還可以使用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑(簡(jiǎn)稱PBD)、或1，3-雙[5-(對(duì)叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑-2-基]苯(簡(jiǎn)稱OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡(jiǎn)稱TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡(jiǎn)稱p-EtTAZ)、4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(バソフエナントロリン)(簡(jiǎn)稱BPhen)、2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉(バソキュプロィン)(簡(jiǎn)稱BCP)等作為電子傳輸材料。
按照以上所述，可以制作具有由本發(fā)明的喹喔啉衍生物構(gòu)成的發(fā)光層113和由低分子類材料構(gòu)成的空穴注入層111、空穴傳輸層112、以及電子傳輸層114的電致發(fā)光元件。另外，作為空穴注入層111、空穴傳輸層112、以及電子傳輸層114，不限于低分子類材料，也可以使用高分子類材料。
在本實(shí)施方案中，在基板100上制作電致發(fā)光元件，但也可以在例如如圖2所示的薄膜晶體管(TFT)上，制成與上述TFT進(jìn)行電連接的電致發(fā)光元件。另外，圖2中，10表示基板，被虛線包圍的11、12表示TFT，14表示第1電極，15表示含有發(fā)光物質(zhì)的層，16表示第2電極，17表示配線，層疊了第1電極14和含有發(fā)光物質(zhì)的層15以及第2電極16的部分作為發(fā)光元件13起作用。由此，可以制作通過TFT控制發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)矩陣(ァクティブマトリクス)型發(fā)光裝置。另外，TFT的結(jié)構(gòu)沒有特別的限定，既可以是頂部門極(トップゲ一ト)型也可以是底部門極(ボトムゲ一ト)型。
另外，與本實(shí)施方案中所示的場(chǎng)致發(fā)光層的結(jié)構(gòu)不同，例如，也可以為具有空穴注入層/發(fā)光層/電子注入層這樣的疊層結(jié)構(gòu)的場(chǎng)致發(fā)光層。另外，由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物具有空穴傳輸性以及電子傳輸性，并且具有發(fā)光性，因此，也可以是以單層使用本發(fā)明喹喔啉衍生物的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的喹喔啉衍生物，由于是具有雙極性并具有發(fā)光性的材料，如本實(shí)施方案所示，可以不含有摻雜劑(客體材料)等而作為發(fā)光層使用。另外，由于具有雙極性，可以制作發(fā)光部難以偏向?qū)盈B的膜的界面，并且起因于激基復(fù)合物等相互作用的發(fā)光光譜的變化、或發(fā)光效率的降低少的具有良好發(fā)光性的電致發(fā)光元件。另外，由于在成膜中含有的微結(jié)晶成分非常少，并且成膜性良好，可以制作由于電場(chǎng)集中引起的絕緣破壞等元件不良少的良好的電致發(fā)光元件。另外，由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物是具有載流子傳輸性(電子傳輸性以及空穴傳輸性)的材料，通過將其用于發(fā)光層，可以降低電致發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓。
(實(shí)施方案2)本實(shí)施方案中，對(duì)使用了本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為客體材料的電致發(fā)光元件進(jìn)行說明。
由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物具有發(fā)光性，也可以作為用于獲得藍(lán)-藍(lán)綠色的發(fā)光的客體材料(發(fā)光體)使用。
另外，本發(fā)明的喹喔啉衍生物由于是具有載流子傳輸性的材料，通過在客體材料中使用，可以降低電致發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓。
此時(shí)，在一對(duì)電極(陽(yáng)極和陰極)之間，只要為夾持使用了含有通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物的有機(jī)化合物層作為發(fā)光層的場(chǎng)致發(fā)光層(單層或疊層的任意一種均可)的元件結(jié)構(gòu)即可。例如，可以在具有陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\發(fā)光層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\電子傳輸層\電子注入層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\空穴封阻(ホ一ルブロッキング)層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\空穴封阻層\電子傳輸層\電子注入層\陰極等元件結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光元件中，使用含有通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物作為客體材料的發(fā)光層。
在此，作為主體材料，可以使用眾所周知的材料，除了實(shí)施方案1中敘述的空穴傳輸材料或電子傳輸材料以外，可以舉出4，4’-雙(N-咔唑基)聯(lián)苯(簡(jiǎn)稱CBP)、或2，2’，2”-(1，3，5-苯三基(ベンゼントリ一ィル)-三[1-苯基-1H-苯并咪唑](簡(jiǎn)稱TPBI)、9，10-二(2-萘基)蒽(簡(jiǎn)稱DNA)等。
特別是在將上述結(jié)構(gòu)式(10)表示的喹喔啉衍生物作為客體材料，將DNA作為主體材料時(shí)，可以得到發(fā)光效率良好，并且純度更高的藍(lán)色發(fā)光。
另外，本實(shí)施方案中所示的電致發(fā)光元件與實(shí)施方案1所示的同樣地，既可以在基板上制作，或者，也可以在TFT上制作成與上述TFT進(jìn)行電連接的電致發(fā)光元件。
(實(shí)施方案3)在本實(shí)施方案中，對(duì)使用了本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為主體材料的電致發(fā)光元件進(jìn)行說明。
由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物具有雙極性，而且在成膜中含有的微結(jié)晶成分非常少，且成膜性良好，故可以作為主體材料使用。
另外，如上所述，由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物是具有載流子傳輸性的材料，因此，通過在主體材料中使用它，可以降低電致發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電壓。
作為主體材料使用時(shí)，可以獲得起因于客體材料的發(fā)光色、或起因于本發(fā)明喹喔啉衍生物的發(fā)光色、和與起因于在該喹喔啉衍生物中摻雜的客體材料的發(fā)光色混色的發(fā)光色。
此時(shí)，在一對(duì)電極(陽(yáng)極和陰極)之間，只要為夾持使用了含有通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物的有機(jī)化合物層作為發(fā)光層的場(chǎng)致發(fā)光層(單層或疊層的任意一種均可)的元件結(jié)構(gòu)即可。例如，可以在具有陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\發(fā)光層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\電子傳輸層\電子注入層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\空穴封阻層\電子傳輸層\陰極、陽(yáng)極\空穴注入層\空穴傳輸層\發(fā)光層\空穴封阻層\電子傳輸層\電子注入層\陰極等元件結(jié)構(gòu)的電致發(fā)光元件中，使用將通式(1)、(2)或(6)表示的喹喔啉衍生物作為主體材料使用的發(fā)光層。
在此，作為客體材料，可以使用公知的材料，具體地，除了4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對(duì)二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃(簡(jiǎn)稱DCM1)、4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(ジュロリジン-4-基-乙烯基)-4H-吡喃(簡(jiǎn)稱DCM2)、N，N-二甲基喹吖酮(簡(jiǎn)稱DMQd)、9，10-二苯基蒽(簡(jiǎn)稱DPA)、5，12-二苯基四氫蒽(簡(jiǎn)稱DPT)、香豆素6、苝、紅熒烯等熒光體以外，還可以使用雙(2-(2’-苯并噻吩基)ピリジナト-N，C3’)(乙酰丙酮)銦(簡(jiǎn)稱Ir(btp)2(acac))等磷光體。
另外，添加上述銦配位化合物這樣的磷光體而獲得由三重線激發(fā)態(tài)發(fā)光的電致發(fā)光元件，作為能夠達(dá)到高效率的元件是已經(jīng)知道的，但是以往驅(qū)動(dòng)電壓高成為問題之一。而通過將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為主體材料，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。
另外，本發(fā)明的喹喔啉衍生物，在藍(lán)色～黃綠色的范圍顯示發(fā)光的物質(zhì)比較多。因此，將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為主體材料并添加磷光體時(shí)，其磷光體的發(fā)光波長(zhǎng)優(yōu)選比喹喔啉衍生物長(zhǎng)波長(zhǎng)，特別是優(yōu)選560nm～700nm左右的黃色～紅色的范圍。但是，喹喔啉衍生物的發(fā)光波長(zhǎng)由于可以根據(jù)取代基效果而發(fā)生改變，因此，并不是必須限定于這些。
另外，本實(shí)施方案所示的電致發(fā)光元件，既可以與實(shí)施方案1所示的同樣地在基板上制作，或者也可以在TFT上，制作成與上述TFT電連接的電致發(fā)光元件。
(實(shí)施方案4)在本實(shí)施方案4中，例示了將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為一種有機(jī)半導(dǎo)體元件的直立型晶體管(SIT)的活性層使用的形態(tài)。
作為元件的結(jié)構(gòu)，如圖16所示，使用將由本發(fā)明的喹喔啉衍生物構(gòu)成的薄膜狀的活性層1202夾持在源電極1201以及漏電極1203之間，并且門電極1204埋入活性層1202中的結(jié)構(gòu)。1205是為了施加門電壓的裝置，1206是用于控制源漏間的電壓的裝置。
在這樣的元件結(jié)構(gòu)中，如果在不施加門電壓的狀態(tài)下在源漏間施加電壓，則有可以被電致發(fā)光元件顯示的電流通過(為ON狀態(tài))。而且，在此狀態(tài)如果施加門電壓，則在門電極1204周圍產(chǎn)生過流層，電流不流過(為OFF狀態(tài))。按照以上的原理，作為晶體管工作。
在直立型晶體管中，與電致發(fā)光元件同樣，在活性層中要求兼具載流子傳輸性和良好的成膜性的材料，本發(fā)明的喹喔啉衍生物充分地滿足該條件，是有用的。
(實(shí)施方案5)本發(fā)明的發(fā)光元件由于在低驅(qū)動(dòng)電壓下工作，因此，應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置可以低費(fèi)電地工作。而且，使用了這樣的應(yīng)用了本發(fā)明發(fā)光裝置的電子儀器也可以低費(fèi)電工作。
因此，在本實(shí)施方案中，使用圖17～19對(duì)應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置以及電子儀器進(jìn)行說明。
在基板上設(shè)置多個(gè)本發(fā)明的發(fā)光元件而形成的發(fā)光裝置可以在外部輸入端子子的安裝以及密封后，作為顯示裝置安裝到各種電子儀器中。
在本實(shí)施方案中，用圖17～19對(duì)密封后的發(fā)光裝置以及安裝了該發(fā)光裝置的電子儀器進(jìn)行說明。但是，圖17～19所示的只是一個(gè)實(shí)施例，發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)并不是限定于此。
圖17是密封后的發(fā)光裝置的剖面圖?；?500以及密封基板6501通過密封劑6502貼合以使晶體管6504以及發(fā)光元件6505被封入。另外，在基板6500的端部安裝作為外部輸入端子的FPC(撓性印刷電路)6503。另外，基板6500以及密封基板6501所封入的內(nèi)部區(qū)域成為被氮等惰性氣體或樹脂材料填充的狀態(tài)。
圖18是從上方看應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的模式圖。在圖18中，用虛線表示的6510為驅(qū)動(dòng)電路部(源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路)、6511為像素部、6512為驅(qū)動(dòng)電路部(門極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路)。在像素部6511設(shè)置本發(fā)明的發(fā)光元件。驅(qū)動(dòng)電路部6510以及6512通過作為外部輸入端子的FPC6503和形成在基板6500上的配線組連接。通過從FPC(撓性印刷電路)6503接收視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等，信號(hào)被輸入到源極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路6510以及門極側(cè)驅(qū)動(dòng)電路6512中。另外，在FPC6503中安裝印刷配線基底(PWB)6513。在驅(qū)動(dòng)電路部6510中設(shè)置移位寄存器(シフトレジスタ)6515、開關(guān)6516、存儲(chǔ)器(ラッチ)6517、6518，在驅(qū)動(dòng)電路部6512中設(shè)置移位寄存器6519、緩沖器6520。另外，也可以具備這些之外的功能。另外，驅(qū)動(dòng)電路部未必一定要與像素部6511設(shè)置在同一基板上，例如，可以利用在形成了配線圖案的FPC上安裝了IC芯片的物質(zhì)(TCP)等，并設(shè)置在基板外部。
在圖19中，示出安裝了應(yīng)用了本發(fā)明的發(fā)光裝置的電子儀器的一個(gè)實(shí)施例。
圖19(A)是應(yīng)用本發(fā)明而制作的筆記本型個(gè)人電腦，由主體5521、框體5522、顯示部5523、鍵盤5524等構(gòu)成。通過裝入具有本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光裝置作為顯示部，可以制成個(gè)人電腦。
圖19(B)是應(yīng)用本發(fā)明而制作的移動(dòng)電話，主體5552由顯示部5551和聲音輸出部5554、聲音輸入部5555、操作開關(guān)5556、5557、天線5553等構(gòu)成。通過裝入具有本發(fā)明的發(fā)光元件的發(fā)光裝置作為顯示部，可以制成個(gè)人電腦。
圖19(B)是應(yīng)用本發(fā)明而制作的電視接收機(jī)，由顯示部5531、框體5532、揚(yáng)聲器5533等構(gòu)成。通過裝入具有本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光裝置作為顯示部，可以制成電視接收機(jī)。
如上所述，本發(fā)明的發(fā)光裝置非常適合于作為各種電子儀器的顯示部使用。
另外，在本實(shí)施例中，雖然對(duì)筆記本型個(gè)人電腦進(jìn)行了敘述，但除此之外，還可以在車輛導(dǎo)航、或照明儀器等中安裝具有本發(fā)明發(fā)光元件的發(fā)光裝置。
(實(shí)施例)[實(shí)施例1](合成例1)在本合成例1中，具體地例示上述結(jié)構(gòu)式(10)表示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(以下，記為TPAQn)的合成例。
首先，將10g(27.4mmol)的4-溴芐和3.5g(33.5mmol)的鄰苯二胺加入到500ml的茄型燒瓶中，在氯仿中進(jìn)行攪拌·回流8小時(shí)。
接著，冷卻到室溫后，通過柱色譜法除去殘留的鄰苯二胺，得到2，3-雙(4-溴苯基)喹喔啉。
另外，稱量4.40g(10.0mmol)上述得到的2，3-雙(4-溴苯基)喹喔啉并加入到三頸瓶中，在氮?dú)饬飨率怪芙庠?5ml甲苯中。接著，加入0.22g(0.2mmol)的Pd(dba)2、2.88g(30mmol)的叔丁醇鈉(NaO-t-Bu)、3.46g(20.4mmol)的二苯胺，再加入1.8ml三叔丁基膦的10重量％的己烷溶液，在80℃下加熱攪拌8小時(shí)。
接著，冷卻到室溫后，加入水使反應(yīng)結(jié)束，用氯仿進(jìn)行萃取。再用飽和食鹽水洗凈后，用MgSO4進(jìn)行干燥。然后，由氯仿進(jìn)行重結(jié)晶，得到目的的TPAQn(黃綠色結(jié)晶，收量2.7g(收率44％))。在圖3中，示出了TPAQn的1H-NMR譜圖。另外，得到的TPAQn的分解溫度為411℃，通過由電阻加熱的真空蒸鍍法可以容易地成膜。另外，不引起結(jié)晶或凝聚等，形成了均一的膜。另外，使用差示掃描熱量測(cè)定裝置(パ一キンエルマ一公司制，Pyris 1 DSC)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，觀測(cè)到玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)在93℃，熔點(diǎn)分別在214℃、220℃兩個(gè)地方觀測(cè)到。
TPAQn在甲苯溶液中的吸收·發(fā)光譜圖示于圖4(a)中，薄膜的吸收·發(fā)光譜圖示于圖4(b)中。在甲苯溶液中為在480nm具有峰的藍(lán)色發(fā)光，在薄膜狀態(tài)為在500nm具有峰的藍(lán)綠色發(fā)光。另外，用空氣中的光電子分光法(理研計(jì)器公司制·AC-2)測(cè)定在薄層狀態(tài)的HOMO能級(jí)時(shí)，為-5.46eV。另外，如果將圖4(b)的吸收譜的吸收端認(rèn)為是能隙，LUMO能級(jí)為-2.76eV。
另外，通過飛行時(shí)間(TOF)法測(cè)定TPAQn的蒸鍍膜的載流子遷移速率(キャリァ移動(dòng)度)時(shí)，空穴遷移速率為10-6cm2/Vs級(jí)，電子遷移速率為10-5cm2/Vs級(jí)。由此可知，TPAQn對(duì)空穴·電子任一種的載流子的傳輸特性均優(yōu)異，并且具有雙極性。
(合成例2)通過使用咔唑代替合成例1中的二苯胺，可以得到上述結(jié)構(gòu)式(38)所示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(以下，記為CzQn)。
得到的CzQn的分解溫度為447℃，通過由電阻加熱的真空蒸鍍法可以容易地成膜。另外，不引起結(jié)晶或凝聚等，形成了均一的膜。
CzQn在甲苯溶液中的吸收·發(fā)光圖譜示于圖5(a)中，薄膜的吸收·發(fā)光圖譜示于圖5(b)中。在溶液中為在440nm具有峰的藍(lán)紫色發(fā)光，在薄膜狀態(tài)為在460nm具有峰的藍(lán)色發(fā)光。另外，用空氣中的光電子分光法(理研計(jì)器公司制·AC-2)測(cè)定在薄層狀態(tài)的HOMO能級(jí)時(shí)，為-5.94eV。另外，如果將圖5(b)的吸收譜的吸收端認(rèn)為是能隙，LUMO能級(jí)為-3.02eV。
(合成例3)通過使用吩噁嗪代替合成例1中的二苯胺，可以得到上述結(jié)構(gòu)式(50)所示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(以下，記為PoxQn)。
得到的PoxQn的分解溫度為434℃，通過由電阻加熱的真空蒸鍍法可以容易地成膜。另外，不引起結(jié)晶或凝聚等，形成了均一的膜。
另外，PoxQn的發(fā)光圖譜中，在甲苯溶液中在556nm具有峰，在薄膜狀態(tài)在561nm具有峰，均為黃綠色發(fā)光。另外，使用與合成例1同樣的方法測(cè)定在薄層狀態(tài)的HOMO能級(jí)和LUMO能級(jí)時(shí)，HOMO能級(jí)為-5.59eV，LUMO能級(jí)為-3.11eV。
(合成例4)通過使用吩噻嗪代替合成例1中的二苯胺，可以得到上述結(jié)構(gòu)式(56)所示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(以下，記為PthQn)。
得到的PthQn的分解溫度為428℃，通過由電阻加熱的真空蒸鍍法可以容易地成膜。另外，不引起結(jié)晶或凝聚等，形成了均一的膜。
另外，PthQn的發(fā)光譜圖中，在甲苯溶液中，為在575nm具有峰的黃色發(fā)光，在薄膜狀態(tài)，為在554nm具有峰的黃綠色發(fā)光。另外，使用與合成例1同樣的方法測(cè)定在薄層狀態(tài)的HOMO能級(jí)和LUMO能級(jí)時(shí)，HOMO能級(jí)為-5.53eV，LUMO能級(jí)為-2.81eV。
(合成例5)通過使用9，10-菲二胺代替合成例1中的鄰苯二胺、使用N-(1-萘基)-N-苯胺代替二苯胺，可以得到上述結(jié)構(gòu)式(27)所示的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(以下，記為NPADiBzQn)。
得到的NPADiBzQn的分解溫度為460℃，通過由電阻加熱的真空蒸鍍法可以容易地成膜。另外，不引起結(jié)晶或凝聚等，形成了均一的膜。
另外，NPADiBzQn的發(fā)光譜圖中，在甲苯溶液中，為在469nm具有峰的藍(lán)色發(fā)光，在薄膜狀態(tài)，為在490nm具有峰的藍(lán)綠色發(fā)光。另外，使用與合成例1同樣的方法測(cè)定在薄層狀態(tài)的HOMO能級(jí)和LUMO能級(jí)時(shí)，HOMO能級(jí)為-5.55eV，LUMO能級(jí)為-2.91eV。
本實(shí)施例中，具體地例示了使用僅由上述合成例1得到的本發(fā)明喹喔啉衍生物(TPAQn)構(gòu)成的發(fā)光層的電致發(fā)光元件的例子。元件結(jié)構(gòu)為與圖1所示的元件同樣的結(jié)構(gòu)。
首先，在玻璃上使用形成了110nm的ITO膜的基板100作為第1電極101。ITO作為2mm的四方形大小的電極而起作用。另外，ITO作為陽(yáng)極起作用。
接著，形成20nm的CuPc膜作為空穴注入層111、30nm的α-NPD作為空穴傳輸層112、30nm的TPAQn膜作為發(fā)光層113。進(jìn)一步依次層疊20nm的BCP、20nm的Alq作為電子傳輸層114。另外，在本實(shí)施例中，在電子傳輸層114上層疊2nm的氟化鈣作為用于促進(jìn)電子注入的層之后，層疊100hm鋁(Al)作為第2電極103，得到本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體元件(電致發(fā)光元件)。
將得到的元件的亮度-電流密度(L-J)特性以及亮度-電壓(L-V)特性分別示于圖6以及圖7中。該元件在施加9.4V的電壓時(shí)，流過21.9mA/cm2電流密度的電流，并以1030cd/m2的亮度發(fā)光。電流效率為4.71cd/A。
另外，將該元件的發(fā)光譜圖示于圖8。如圖8所示，為在約500nm具有峰的最大值的藍(lán)綠色發(fā)光。
本實(shí)施例中，具體地例示了使用上述合成例1得到的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(TPAQn)作為發(fā)光層的客體材料的電致發(fā)光元件的例子。元件結(jié)構(gòu)為與圖1所示的元件同樣的結(jié)構(gòu)，并且形成各層的材料使用與實(shí)施例1所示的不同的材料。
首先，在玻璃上使用形成了110nm的ITO膜的基板100作為第1電極101。ITO作為2mm的四方形大小的電極而起作用。另外，ITO作為陽(yáng)極起作用。
接著，以20nm的CuPc作為空穴注入層111、30nm的α-NPD作為空穴傳輸層112。進(jìn)一步將DNA與TPAQn以重量比4∶0.3(即，TPAQn為約7重量％)進(jìn)行共蒸鍍，形成30nm的膜作為發(fā)光層113。再層疊20nm的BCP作為電子傳輸層114、然后在電子傳輸層114上層疊2nm的氟化鈣作為用于促進(jìn)電子注入的層之后，層疊100nm鋁(Al)作為第2電極103，得到本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體元件(電致發(fā)光元件)。
將得到的元件的亮度-電流密度(L-J)特性以及亮度-電壓(L-V)特性分別示于圖9以及圖10中。該元件在施加8.2V的電壓時(shí)，流過20.2mA/cm2電流密度的電流，并以1025cd/m2的亮度發(fā)光。電流效率為5.08cd/A。
另外，將該元件的發(fā)光譜圖示于圖11。如圖11所示，為在約480nm具有峰的最大值的藍(lán)色發(fā)光。
本實(shí)施例中，具體地例示了使用上述合成例1得到的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(TPAQn)作為發(fā)光層的主體材料的電致發(fā)光元件的例子。在這里，特別是例示了使用顯示由三重線激發(fā)態(tài)發(fā)光的磷光體的元件。元件結(jié)構(gòu)為與圖1所示的元件同樣的結(jié)構(gòu)，并且形成各層的材料使用與實(shí)施例1所示的不同的材料。
首先，在玻璃上使用形成了110nm的ITO膜的基板100作為第1電極101。ITO作為2mm的四方形大小的電極而起作用。另外，ITO作為陽(yáng)極起作用。
接著，以20nm的CuPc作為空穴注入層111、30nm的α-NPD作為空穴傳輸層112。進(jìn)一步將TPAQn與Ir(btp)2(acac)進(jìn)行共蒸鍍使Ir(btp)2(acac)含量約為約8.8重量％，形成30nm的膜作為發(fā)光層113。再依次層疊10nm的BCP、20nm的Alq作為電子傳輸層114。再在電子傳輸層114上層疊2nm的氟化鈣作為用于促進(jìn)電子注入的層之后，層疊100nm鋁(Al)作為第2電極103，得到本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體元件(電致發(fā)光元件)。
將得到的元件的電流效率-亮度(η-L)特性以及亮度-電壓(L-V)特性分別示于圖12以及圖13的“實(shí)施例4”中。該元件在以約200cd/m2的亮度發(fā)光時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為7.2V，此時(shí)流過電流的電流密度為4.58mA/cm2。電流效率為4.14cd/A。
另外，將該元件的發(fā)光圖譜示于圖14。從圖譜的形狀可知，是來自磷光體Ir(btp)2(acac)的發(fā)光。另外，CIE色度坐標(biāo)為(x、y)＝(0.31、0.69)，為色度良好的紅色發(fā)光。
另外，如前面所述，200cd/m2時(shí)的電流效率為4.14cd/A，作為紅色發(fā)光元件，可以成為效率非常高的元件。這樣的高效率是使用了磷光體的元件的特征，本實(shí)施例的元件充分地顯現(xiàn)出了該特征。因此，本發(fā)明的喹喔啉衍生物適合作為使用了磷光體的發(fā)光層中的主體材料。
(比較例1)為了對(duì)實(shí)施例4進(jìn)行比較，例示了使用Ir(btp)2(acac)作為客體材料的以往的電致發(fā)光元件的特征。作為元件結(jié)構(gòu)，為除了發(fā)光層113以外與實(shí)施例4同樣的結(jié)構(gòu)。發(fā)光層113是將CBP作為主體材料的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，Ir(btp)2(acac)的添加濃度為約7.5重量％。
將得到的元件的電流效率-亮度(η-L)特性以及亮度-電壓(L-V)特性分別示于圖12以及圖13的“比較例1”中。該元件在以約200cd/m2的亮度發(fā)光時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為9.0V，此時(shí)流過電流的電流密度為5.55mA/cm2。電流效率為3.55cd/A。
另外，該元件的發(fā)光圖譜與圖14幾乎相同。CIE色度坐標(biāo)為(x、y)＝(0.31、0.67)。
與實(shí)施例4相比較，雖然發(fā)光圖譜與色度幾乎相同，但電流效率稍差(圖12)。因此可知，本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為使用了磷光體的發(fā)光層的主體材料比現(xiàn)有的材料合適。
另外，本比較例1與實(shí)施例4相比，驅(qū)動(dòng)電壓也上升(圖13)。例如，為了達(dá)到約200cd/m2的驅(qū)動(dòng)電壓，相對(duì)于實(shí)施例4(7.2V)，為高1.8V的9.0V。因此，通過將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為主體材料使用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。
在圖15中示出了實(shí)施例4以及比較例1的電流-電壓(I-V)特性。明確地顯示了實(shí)施例4向低電壓側(cè)移動(dòng)，電流容易流通。從這點(diǎn)可知，本發(fā)明的喹喔啉衍生物相比于CBP，在載流子傳輸性方面勝出，并且有助于驅(qū)動(dòng)電壓的降低。這樣，由于本發(fā)明的喹喔啉衍生物具有優(yōu)異的載流子傳輸性，即使是作為其他的各種發(fā)光體的主體材料時(shí)，被認(rèn)為也可以同樣地降低驅(qū)動(dòng)電壓。
由以上可知，通過將本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為發(fā)光層中的主體材料，可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。特別是作為磷光體的主體材料使用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，也可以得到高效并且驅(qū)動(dòng)電壓低的電致發(fā)光元件。
本實(shí)施例中，具體地例示了使用上述合成例1得到的本發(fā)明的喹喔啉衍生物(TPAQn)作為發(fā)光層的主體材料的電致發(fā)光元件的例子。在這里，特別是例示了使用顯示由三重線激發(fā)態(tài)發(fā)光的磷光體作為客體材料的元件。元件結(jié)構(gòu)為從圖4的結(jié)構(gòu)中除去BCP以外，與實(shí)施例4幾乎相同的結(jié)構(gòu)。
首先，在玻璃上使用形成了110nm的ITO膜的基板100作為第1電極101。ITO作為2mm的四方形大小的電極而起作用。另外，ITO作為陽(yáng)極起作用。
接著，以20nm的CuPc作為空穴注入層111、40nm的α-NPD作為空穴傳輸層112。進(jìn)一步將TPAQn與Ir(btp)2(acac)進(jìn)行共蒸鍍使Ir(btp)2(acac)含量為約10重量％，形成30nm的膜作為發(fā)光層113。接著，層疊20nm的Alq作為電子傳輸層114。再在電子傳輸層114上層疊2nm的氟化鈣作為用于促進(jìn)電子注入的層之后，層疊100nm鋁(Al)作為第2電極103，得到本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體元件(電致發(fā)光元件)。
將得到的元件的電流效率-亮度(η-L)特性以及亮度-電壓(L-V)特性分別示于圖12以及圖13的“實(shí)施例5”中。該元件在以約200cd/m2的亮度發(fā)光時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為6.6V，此時(shí)流過電流的電流密度為5.79mA/cm2。電流效率為3.34cd/A。
另外，將該元件的發(fā)光圖譜與圖14的圖譜幾乎相同。CIE色度坐標(biāo)為(x、y)＝(0.32、0.68)，顯示色度良好的紅色發(fā)光。
電流效率與現(xiàn)有技術(shù)(比較例1)幾乎相同，作為紅色發(fā)光元件，可以得到高效的元件(圖12)。另外，從圖13可知，與比較例1相比，驅(qū)動(dòng)電壓非常低。例如，在約200cd/m2時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓為6.6V，與比較例1的9.0V相比，也降低了2.4V。圖15中的“實(shí)施例5”所示的I-V特性，與現(xiàn)有技術(shù)(比較例1)相比，也向低電壓側(cè)移動(dòng)，可以認(rèn)為本發(fā)明的喹喔啉衍生物的高載流子傳輸性有助于驅(qū)動(dòng)電壓的降低。
另外，應(yīng)該特別指出的是，在實(shí)施例4或比較例1中，不使用適用于電子傳輸層的BCP而能夠得到高效率的元件。使磷光體發(fā)光的元件中，如實(shí)施例4或比較例1的BCP那樣，通常有必要在發(fā)光層相鄰處設(shè)置能夠?qū)⒖昭ɑ蚣ぷ臃忾]在里面的材料，即，設(shè)置由空穴封阻(ホ一ルブロック)材料或激子封阻材料構(gòu)成的電子傳輸層(所謂的空穴封阻層)。因?yàn)槿绻O(shè)置這樣的層，在Alq這樣的一般經(jīng)常使用的電子傳輸層的材料中，磷光體的激發(fā)能移動(dòng)，從而不能使磷光體高效地發(fā)光。
可是，按照本實(shí)施例5，將本發(fā)明的喹喔林衍生物用于磷光體的主體材料時(shí)，沒有必要特意設(shè)置所謂的空穴封阻層，可以減少層的數(shù)量。另外，由于BCP等空穴封阻材料·激子封阻材料一般結(jié)晶劇烈，導(dǎo)致可靠性降低，因此，不使用這些材料的本實(shí)施例5的結(jié)果也具有使用了磷光體的電致發(fā)光元件的可靠性提高的優(yōu)點(diǎn)。
另外，本實(shí)施例5的結(jié)果顯示由本發(fā)明的喹喔林衍生物向磷光體的能量轉(zhuǎn)移的效率是極其良好的。其意義在于，使我們知道了本發(fā)明的喹喔啉衍生物作為使用了磷光體的發(fā)光層中的主體材料是合適的。
權(quán)利要求
1.通式(1)表示的喹喔啉衍生物 (式中，R1～R12各自獨(dú)立，表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；⑾趸?、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基、或雜環(huán)殘基中的任意一種；R9和R10、R10和R11、R11和R12各自獨(dú)立，或分別互相鍵合而形成芳環(huán)，Ar1～Ar4各自獨(dú)立，表示芳基或雜環(huán)殘基中的任意一種，Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自獨(dú)立，或Ar1和Ar2、Af3和Ar4分別互相直接鍵合，或者Ar1和Ar2、Ar3和Ar4通過氧(O)、硫(S)或者羰基中的任意一種進(jìn)行鍵合)。
2.通式(2)表示的喹喔啉衍生物 (式中，X、Y各自獨(dú)立地表示通式(3)～(5)中的任意一個(gè)，另外，R1～R38獨(dú)立地表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；?、硝基、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基或雜環(huán)殘基中的任意一種，另外，R9和R10、R10和R11、R11和R12各自獨(dú)立，或互相鍵合而形成芳環(huán)，Z表示氧(O)、硫(S)或者羰基)。
3.通式(6)表示的喹喔啉衍生物 (式中，X、Y分別表示(7)～(8)中的任意一個(gè)，式中，R9～R12獨(dú)立地表示氫原子、鹵原子、低級(jí)烷基、烷氧基、?；⑾趸?、氰基、氨基、二烷基氨基、二芳基氨基、乙烯基、芳基或雜環(huán)殘基中的任意一種，另外，R9和R10、R10和R11、R11和R12各自獨(dú)立，或分別互相鍵合而形成芳環(huán)，Z表示氧(O)、硫(S)或者羰基)。
4.結(jié)構(gòu)式(10)表示的喹喔啉衍生物
5.結(jié)構(gòu)式(11)表示的喹喔啉衍生物
6.結(jié)構(gòu)式(12)表示的喹喔啉衍生物
7.結(jié)構(gòu)式(13)表示的喹喔啉衍生物
8.結(jié)構(gòu)式(14)表示的喹喔啉衍生物
9.一種電致發(fā)光元件，其特征在于，在一對(duì)電極間含有權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)記載的上述喹喔啉衍生物。
10.一種電致發(fā)光元件，其特征在于，在權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)記載的一對(duì)電極間具有包含上述喹喔啉衍生物、和顯示由三重線激發(fā)態(tài)發(fā)光的磷光體的發(fā)光層。
11.按照權(quán)利要求8記載的電致發(fā)光元件，其特征在于，在權(quán)利要求10中，上述磷光體的發(fā)光圖譜的峰為560nm～700nm。
12.一種主體材料，其中含有權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)記載的上述喹喔啉衍生物。
13.一種有機(jī)半導(dǎo)體元件，其特征在于，在活性層中含有權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)記載的上述喹喔啉衍生物。
14.一種電子儀器，其特征在于，使用了權(quán)利要求10記載的上述電致發(fā)光元件。
15.一種電子儀器，其特征在于，權(quán)利要求14記載的上述電子儀器為個(gè)人電腦、移動(dòng)電話、電視接收機(jī)中的任意一種。
16.一種電子儀器，其特征在于，使用了權(quán)利要求13記載的上述有機(jī)半導(dǎo)體裝置。
17.一種電子儀器，其特征在于，權(quán)利要求16記載的上述電子儀器為個(gè)人電腦、移動(dòng)電話、電視接收機(jī)中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有雙極性的有機(jī)化合物材料。具體地說，提供通式(1)所示的喹喔啉衍生物，式中，R
文檔編號(hào)C07D403/14GK1777592SQ20048001041
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者下垣智子, 德田篤史, 安部寬子, 野村亮二, 瀨尾哲史 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所