專利名稱：芘類化合物和使用了其的發(fā)光晶體管元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及成為發(fā)光晶體管元件的發(fā)光層的主要構成成分的芘類化合物和使用了該化合物的發(fā)光晶體管元件。
背景技術：
作為有機半導體裝置的典型例的有機場致發(fā)光元件(以下簡稱為“有機EL元件”)，是利用了發(fā)光現象的發(fā)光元件，所述發(fā)光現象伴隨由有機熒光體構成的層中的電子和空穴的復合。具體地說，在專利文獻1、專利文獻2等中記載了包含由上述有機化合物構成的發(fā)光層、向該發(fā)光層注入電子的電子注入電極和向上述發(fā)光層注入空穴的空穴注入電極的有機EL元件。
作為在該發(fā)光層中使用的有機熒光體，可以舉出ベリノン衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等(專利文獻1)、1，3，6，8-四苯基芘等(專利文獻2)等。
另一方面，作為利用了與由有機熒光體構成的層中的電子和空穴的復合相伴隨的發(fā)光現象的例子，除了上述有機EL元件以外，已知有發(fā)光晶體管元件。考慮在該發(fā)光晶體管元件中利用用于上述有機EL元件的有機熒光體。
專利文獻1特開平5-315078號公報專利文獻2特開2001-118682號公報但是，包括上述芘類化合物的各化合物是為用于有機EL元件而進行分子設計的，由于將阻礙分子間相互作用的取代基引入到芘中，因此無定形性高的化合物非常多。
但是，在作為發(fā)光晶體管元件使用時，需要進行分子設計以使發(fā)光和遷移率兩種特性良好。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供在作為發(fā)光晶體管元件使用時發(fā)光和遷移率兩種特性良好的芘類化合物、以及使用了該特定的芘類化合物的發(fā)光晶體管元件。
本發(fā)明通過使用由下述化學式(1)組成的芘類化合物作為發(fā)光晶體管元件的發(fā)光層的主要構成成分，解決了上述課題。
(式(1)中，R1表示從可以具有取代基的雜芳基、可以具有取代基的芳基(但不包括不具有取代基的苯基)、可以具有取代基的主鏈碳數為1～20的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的甲硅烷基和具有鹵素原子的基團中選取的基團)。
使用上述的芘類化合物作為發(fā)光層的主要構成成分，含有向該發(fā)光層注入空穴的空穴注入電極、向上述發(fā)光層注入電子的電子注入電極以及與上述空穴注入電極和電子注入電極相對、控制上述發(fā)光層內的載體的分布的柵電極，由此可以構成發(fā)光晶體管元件，所述發(fā)光層是可以輸送作為載體的空穴和電子，并且利用空穴和電子的復合而產生發(fā)光的發(fā)光層。
根據該發(fā)明，由于使用具有對稱性的特定的芘類化合物，結晶性提高，能夠提高制得的發(fā)光晶體管元件的發(fā)光和遷移率這兩種特性。


圖1(a)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖1(b)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖1(c)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖2(a)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖2(b)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖2(c)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖2(d)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖3(a)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖3(b)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖4(a)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖4(b)為表示芘類化合物例子的化學式。
圖5為表示本發(fā)明所涉及的發(fā)光晶體管元件的例子的截面圖。
圖6為表示源電極和漏電極的構成的平面圖。
圖7(a)(b)(c)為表示發(fā)光晶體管元件的發(fā)光機理的示意圖。
圖8為表示使用了本發(fā)明所涉及的發(fā)光晶體管元件的顯示裝置的例子的電機電路圖。
符號說明1發(fā)光層2源電極2a梳齒形狀部3漏電極3a梳齒形狀部4柵電極5絕緣膜10發(fā)光晶體管元件11空穴溝道12夾斷點20基板21顯示裝置22掃描線驅動裝置23數據線驅動裝置24控制器S源電極
D漏電極G柵電極C電容器Ts選擇晶體管P11、P12像素LS1、LS2掃描線LD1、LD2數據線具體實施方式
以下對本發(fā)明進行詳細說明。
該發(fā)明是涉及芘類化合物、特別是具有對稱性的芘類化合物的發(fā)明。該芘類化合物可以作為發(fā)光晶體管元件的發(fā)光層的主要構成成分使用。
上述芘類化合物為下述化學式(1)所示的化合物。
在上述式(1)中，R1表示從可以具有取代基的雜芳基、可以具有取代基的芳基(但不包括不具有取代基的苯基)、可以具有取代基的主鏈碳數為1～20的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的甲硅烷基和具有鹵素原子的基團中選取的基團。
作為上述R1，具體可以舉出雜芳基、芳基、直鏈或分支的烷基、烯基、炔基、甲硅烷基、具有鹵素原子的基團等。
作為上述雜芳基的具體例，可以舉出苯并呋喃基、吡咯基、苯并噁唑基、吡嗪基、噻吩基、烷基取代噻吩基、聯噻吩基、苯基噻吩基、苯并噻吩基、吡啶基、聯吡啶基、苯基吡啶基、喹啉基、苯并噻唑基等，可以具有取代基。此外，該雜芳基也包括多環(huán)芳香族。
作為上述芳基的具體例，可以舉出萘基(優(yōu)選2-萘基)、蒽基(優(yōu)選2-蒽基)、菲基、甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、聯苯基、三聯苯基、苯基亞乙烯基苯基、吡啶并苯基、或氟取代苯基等，可以具有取代基。此外，該芳基也包括多環(huán)芳香族，不包括不具有取代基的苯基。
作為上述直鏈或分支的烷基的具體例，可以舉出甲基、乙基、正丙基、2-丙基、正丁基、異丁基、叔丁基等。該烷基的主鏈的碳數優(yōu)選1～20。
作為上述烯基的具體例，可以舉出乙烯基、苯基取代乙烯基、乙基取代乙烯基、聯苯基取代乙烯基、烯丙基、1-丁烯基等，可以具有取代基。
作為上述炔基的具體例，可以舉出乙炔基、苯基取代乙炔基、三甲基甲硅烷基取代乙炔基、丙炔基等，可以具有取代基。
作為上述甲硅烷基的具體例，可以舉出三甲基甲硅烷基等，可以具有取代基。
作為上述具有鹵素原子的基團的具體例，可以舉出氟原子、溴原子、氯原子等，其中優(yōu)選只由這些鹵素原子構成的基團，更優(yōu)選氟原子。
作為上述R1優(yōu)選的基團，為選自可以具有取代基的、苯并呋喃基、吡咯基、苯并噁唑基、吡嗪基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、苯并噻唑基、萘基、蒽基、菲基、乙烯基、乙炔基和甲硅烷基，具有取代基的苯基、羧基和鹵素原子的基團。
其中，特別優(yōu)選的是選自羧基、苯并呋喃基、吡咯基、苯并噁唑基、吡嗪基、噻吩基、烷基取代噻吩基、聯噻吩基、苯基噻吩基、苯并噻吩基、吡啶基、聯吡啶基、苯基吡啶基、喹啉基、苯并噻唑基、2-萘基、2-蒽基、菲基、甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、苯基取代乙烯基、苯基取代乙炔基、聯苯基、三聯苯基、苯基亞乙烯基苯基、吡啶并苯基、或氟取代苯基、乙基取代乙烯基、聯苯基取代乙烯基、三甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基取代乙炔基、和氟原子的基團。
再者，上述芘類化合物的分子量優(yōu)選300以上，更優(yōu)選500以上，此外，優(yōu)選5000以下，更優(yōu)選3000以下。
作為上述化學式(1)的具體例，可以舉出圖1(a)～圖3(b)所示的化合物。即，作為R1可以具有取代基的雜環(huán)(雜芳基)的例子，可以舉出R1為噻吩環(huán)(噻吩基)的芘類化合物(圖1(a)的(2-1)、(2-2))、R1為聯噻吩環(huán)(聯噻吩基)的芘類化合物(圖1(a)的(2-3))、R1為苯基噻吩環(huán)(苯基噻吩基)的芘類化合物(圖1(a)的(2-4))、R1為苯并噻吩環(huán)(苯并噻吩基)的芘類化合物(圖1(a)的(2-5))、R1為吡啶環(huán)(吡啶基)的芘類化合物(圖1(a)的(2-6)～(2-8))、R1為聯吡啶環(huán)(聯吡啶基)的芘類化合物(圖1(b)的(2-9))、R1為苯基吡啶環(huán)(苯基吡啶基)的芘類化合物(圖1(b)的(2-10))、R1為喹啉環(huán)(喹啉基)的芘類化合物(圖1(b)的(2-11))、R1為苯并噻唑環(huán)(苯并噻唑基)的芘類化合物(圖1(b)的(2-12))、R1為被己基取代的噻吩環(huán)(噻吩基)的芘類化合物(圖1(c)的(2-13))、R1為被己基取代的聯噻吩環(huán)(聯噻吩基)的芘類化合物(圖1(c)的(2-14))、R1為苯并噁唑環(huán)(苯并噁唑基)的芘類化合物(圖1(c)的(2-15))等。
此外，作為R1可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基的例子，可以舉出R1為甲苯基的芘類化合物(圖2(a)的(3-1)～(3-2))、R1為二甲基苯基的芘類化合物(圖2(a)的(3-3)～(3-4))、R1為苯基取代乙烯基的芘類化合物(圖2(a)的(3-5))、R1為苯基取代乙烯基乙炔基的芘類化合物(圖2(a)的(3-6))、R1為聯苯基的芘類化合物(圖2(b)的(3-7)～(3-8))、R1為苯基亞乙烯基苯基的芘類化合物(圖2(b)的(3-9))、R1為吡啶并苯基的芘類化合物(圖2(b)的(3-10))、R1為氟取代苯基的芘類化合物(圖2(b)的(3-11)、圖2(c)的(3-12)～(3-15))、R1為三聯苯基的芘類化合物(圖2(d)的(3-16))、R1為聯苯基取代乙烯基的芘類化合物(圖2(d)的(3-17))等。
此外，作為R1可以具有取代基的主鏈碳數1～20的烷基、可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的甲硅烷基、或氟原子的例子，可以舉出R1為菲環(huán)(菲基)的芘類化合物(圖3(a)的(4-1))、R1為2-萘基的芘類化合物(圖3(a)的(4-2))、R1為2-蒽基的芘類化合物(圖3(a)的(4-3))、R1為乙基取代乙烯基的芘類化合物(圖3(a)的(4-4))、R1為三甲基甲硅烷基的芘類化合物(圖3(a)的(4-5)，其中，Me表示甲基)、R1為三甲基甲硅烷基乙炔基的芘類化合物(圖3(b)的(4-6)，式中，Me表示甲基)、R1為氟原子的芘類化合物(圖3(b)的(4-7))等。
此外，作為本發(fā)明中所涉及的其他芘類化合物的例子，可以舉出圖4(a)(b)的(4-1)～(4-19)所示的各化合物。
在上述各化合物中，R1為具有鹵素原子的基團的芘類化合物，是目前為止未知的化合物。
上述發(fā)光層以上述芘類化合物為主要構成成分。所謂該主要構成成分，是指作為中心能夠發(fā)揮發(fā)光亮度、發(fā)光效率、載體遷移率、特有的光的顏色等效果的成分。上述發(fā)光層除了作為主要構成成分的上述芘類化合物外，為了進一步提高上述效果，可以根據需要并用其他有機熒光體或摻雜劑材料等副構成成分。
作為這樣的其他有機熒光體，并無特別限定，可以舉出例如蒽、菲、芘、苝、(chrysene)等稠合環(huán)衍生物，三(8-羥基喹啉)鋁等羥基喹啉衍生物的金屬絡合物，苯并噁唑衍生物、芪衍生物、苯并噻唑衍生物、噻二唑衍生物、噻吩衍生物、四苯基丁二烯衍生物、環(huán)戊二烯衍生物、噁二唑衍生物、雙苯乙烯基蒽衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等雙苯乙烯基衍生物、組合了與羥基喹啉衍生物不同的配體的金屬絡合物、噁二唑衍生物金屬絡合物、苯并唑(ベンズアゾ一ル)衍生物金屬絡合物、香豆素衍生物、吡咯并吡啶衍生物、派立農(ペリノン)衍生物、噻二唑并吡啶衍生物等。此外，作為聚合物類的其他有機熒光體的例子，可以舉出聚亞苯基亞乙烯基衍生物、聚對亞苯基衍生物、聚噻吩衍生物等。
此外，上述摻雜劑材料，并無特別限定，可以舉出例如菲、蒽、芘、并四苯、并五苯、苝、萘并芘、二苯并芘、紅熒烯等稠合環(huán)衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻唑衍生物、苯并咪唑衍生物、苯并三唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、噻唑衍生物、咪唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、吡唑啉衍生物、芪衍生物、噻吩衍生物、四苯基丁二烯衍生物、環(huán)戊二烯衍生物、雙苯乙烯基蒽衍生物、二苯乙烯基苯衍生物等雙苯乙烯基衍生物、二氮雜苯并二茚衍生物、呋喃衍生物、苯并呋喃衍生物、苯基異苯并呋喃、二基(mesityl)異苯并呋喃、二(2-甲基苯基)異苯并呋喃、二(2-三氟甲基苯基)異苯并呋喃、苯基異苯并呋喃等異苯并呋喃衍生物、二苯并呋喃衍生物、7-二烷基氨基香豆素衍生物、7-哌啶子基香豆素衍生物、7-羥基香豆素衍生物、7-甲氧基香豆素衍生物、7-乙酰氧基香豆素衍生物、3-苯并噻唑基香豆素衍生物、3-苯并咪唑基香豆素衍生物、3-苯并噁唑基香豆素衍生物等香豆素衍生物，二氰基亞甲基吡喃衍生物、二氰基亞甲基硫代吡喃衍生物、聚甲炔衍生物、菁衍生物、氧代苯并蒽衍生物、呫噸衍生物、若丹明衍生物、熒光素衍生物、吡喃鎓衍生物、羥基喹啉衍生物、吖啶衍生物、雙(苯乙烯基)苯衍生物、噁嗪衍生物、氧化亞苯基衍生物、喹吖酮衍生物、喹唑啉衍生物、吡咯并吡啶衍生物、呋喃并吡啶衍生物、1，2，5-噻二唑并芘衍生物、派立農(perynone)衍生物、吡咯并吡咯衍生物、斯夸琳(squarylium)衍生物、紫蒽酮衍生物、吩嗪衍生物、吖啶酮衍生物、二氮雜黃素衍生物等。
以下，對使用了上述芘類化合物的發(fā)光晶體管元件進行說明。
作為上述發(fā)光晶體管元件，可以舉出具有圖5所示的電場效果型晶體管(FET)的基本結構的元件。
該發(fā)光晶體管元件10是由可以輸送作為載體的空穴和電子并通過空穴和電子的復合而產生發(fā)光的以上述芘類化合物為主要構成成分的發(fā)光層1、向該發(fā)光層1注入空穴的空穴注入電極即所謂源電極2、向上述發(fā)光層注入電子的電子注入電極即所謂漏電極3、以及與上述源電極2和漏電極3相對并控制上述發(fā)光層1內的載體分布的由N+硅基板構成的柵電極4構成。再者，柵電極4可以由導電層構成，該導電層由在硅基板的表層部形成的雜質擴散層構成。
具體地說，如圖5所示，在柵電極4上設置由氧化硅等構成的絕緣膜5，在其上隔開間隔設置有源電極2和漏電極3。此外，設置有發(fā)光層1，使其覆蓋該源電極2和漏電極3，并且進入兩電極之間。
為了使上述元件發(fā)揮發(fā)光晶體管的功能，優(yōu)選構成上述發(fā)光層1的有機熒光體、特別是作為主要構成成分的芘類化合物的HOMO能級和LUMO能級的差、載體遷移率、或發(fā)光效率滿足規(guī)定的范圍。再者，在使用具有上述各個特征的上述芘類化合物時，通過加入上述摻雜劑等副構成成分，可以進一步提高各個功能。
首先，上述HOMO能級和LUMO能級的差，越小則電子的移動變得更容易，容易產生發(fā)光和半導體性(即，向一方向的電子或空穴的導通性)，因此優(yōu)選。具體地說，優(yōu)選5eV以下，更優(yōu)選3eV以下，進一步優(yōu)選2.7eV以下。再者，該差越小越優(yōu)選，因此該差的下限為0eV。
此外，上述載體遷移率越大則半導體性越高，因此優(yōu)選。具體地說，優(yōu)選1.0×10-5cm2/V·s以上，更優(yōu)選3.0×10-5cm2/V·s以上，進一步優(yōu)選1.0×10-4cm2/V·s以上。再者，載體遷移率的上限并無特別限定，如果為1cm2/V·s左右則足夠。
上述發(fā)光效率是指通過使光子或電子進入而產生的光的比例，將放出的光能相對于注入的光能的比例稱為PL發(fā)光效率(或PL量子效率)，將放出的光子的個數相對于注入的電子的個數的比例稱為EL發(fā)光效率(或EL量子效率)。
注入、激發(fā)的電子通過與空穴的復合而發(fā)光，但該復合未必以100％的概率產生。因此，對構成上述發(fā)光層1的有機化合物進行比較時，通過對比EL發(fā)光效率，能夠比較光能放出量相對于注入的光能的比例以及電子和空穴復合的比例的協同效果。然而，通過對比PL發(fā)光效率，能夠比較光能放出量相對于注入的光能的比例，因此通過組合對比PL發(fā)光效率和EL發(fā)光效率兩者，也可以比較電子和空穴的復合的比例。
就上述PL發(fā)光效率而言，發(fā)光程度越大越優(yōu)選，優(yōu)選20％以上，更優(yōu)選30％以上。再者，PL發(fā)光效率的上限為100％。
此外，就上述EL發(fā)光效率而言，發(fā)光程度越大越優(yōu)選，優(yōu)選1×10-3％以上，更優(yōu)選8×10-3％以上。再者，EL發(fā)光效率的上限為100％。
作為上述發(fā)光晶體管元件10的特征，除了上述以外，可以舉出發(fā)出的光的波長。該波長為可見光的范圍內，但因使用的有機熒光體、特別是上述芘類化合物的種類的不同而具有不同的波長。此外，通過組合具有不同波長的有機熒光體，能夠顯現各種顏色。因此，發(fā)出的光的波長成為波長本身發(fā)揮特征。
此外，上述發(fā)光晶體管元件10，由于以發(fā)光為特征，因此優(yōu)選具有某種程度的發(fā)光亮度。該發(fā)光亮度是指與人看到物體時感到的物體的明亮程度對應的發(fā)光量。該發(fā)光亮度，在采用光子計數器的測定法中，越大則越優(yōu)選，優(yōu)選1×104CPS(count per sec)以上，更優(yōu)選1×105CPS以上，進一步優(yōu)選1×106CPS以上。
上述發(fā)光層1通過蒸鍍構成的有機熒光體等(有多種時為共蒸鍍)而形成。該發(fā)光層的厚度至少為70nm左右即可。
上述源電極2和漏電極3是用于向上述發(fā)光層1注入空穴和電子的電極，由金(Au)、鎂-金合金(MgAu)等形成。兩者間留有0.4～50μm等的微小間隔而對向形成。具體地說，例如，如圖6所示，源電極2和漏電極3形成為分別具有由多個梳齒構成的梳齒形狀部2a、3a，通過隔開規(guī)定間隔交互配置構成源電極2的梳齒形狀部2a的梳齒和構成漏電極3的梳齒形狀部3a的梳齒，能夠更高效率地發(fā)揮作為發(fā)光晶體管元件10的功能。
此時的源電極2和漏電極3的間隔、即梳齒形狀部2a和梳齒形狀部3a的間隔優(yōu)選50μm以下，更優(yōu)選3μm以下，進一步優(yōu)選1μm以下。如果超過50μm，不能發(fā)揮足夠的半導體性。
上述發(fā)光晶體管元件10，通過對上述源電極2和漏電極3施加電壓，在其內部使空穴和電子兩者移動，在發(fā)光層1內，通過使兩者復合，能夠產生發(fā)光。此時，通過發(fā)光層1在兩電極間移動的空穴和電子的量依賴于施加給柵電極4的電壓。因此，通過控制施加給柵電極4的電壓和其變化，可以控制上述源電極2和漏電極3之間的導通狀態(tài)。再者，該發(fā)光晶體管元件10由于進行P型驅動，所以向漏電極3施加相對于源電極2為負的電壓，此外，向柵電極4施加相對于源電極2為負的電壓。
具體地說，通過向柵電極4施加相對于源電極2為負的電壓，發(fā)光層1內的空穴被吸引到柵電極4側，成為絕緣膜5的表面附近的空穴的密度高的狀態(tài)。如果使源電極2和漏電極3之間的電壓適當，利用施加于柵電極4的控制電壓的大小，成為將空穴由源電極2注入到發(fā)光層1、將電子由漏電極3注入到發(fā)光層1的狀態(tài)。即，源電極2作為空穴注入電極發(fā)揮功能，漏電極3作為電子注入電極發(fā)揮功能。由此，在發(fā)光層1內，產生空穴和電子的復合，產生與其相伴隨的發(fā)光。該發(fā)光狀態(tài)通過使施加于柵電極4的控制電壓發(fā)生變化，能夠開/關，或改變發(fā)光強度。
產生上述空穴和電子的復合的理論，可以如下所述進行說明。通過向柵電極4施加相對于源電極2為負的電壓，如圖7(a)所示，在發(fā)光層1中，在絕緣膜2的界面附近形成空穴的溝道11，其夾斷(pinch off)點12至漏電極3附近。此外，在夾斷點12和漏電極3和n間形成高電場，如圖7(b)所示，將能帶大幅度彎曲。這樣，漏電極3內的電子產生突破漏電極3和發(fā)光層1之間的勢壘的FN(福勒諾耳德海姆)溝道效應，注入到發(fā)光層1內，與空穴復合。
此外，空穴和電子的復合，除了上述利用FN溝道效應的理論以外，也可以利用以下的理論進行說明。即，如圖7(c)所示，發(fā)光層1內的有機熒光體處于HOMO能級的電子利用高電場被激發(fā)到LUMO能級，該被激發(fā)的電子與發(fā)光層1內的空穴復合。與此同時，由漏電極3向因激發(fā)到LUMO能級而成為空位的HOMO能級注入電子進行補充。
上述發(fā)光晶體管元件10，通過在基板20上二維地排列多個，能夠構成顯示裝置21。將該顯示裝置21的電路圖示于圖8。即，該顯示裝置21，將上述的發(fā)光晶體管元件10分別配置在矩陣排列的像素P11、P12、……、P21、P22、……內，選擇性地使這些像素的發(fā)光晶體管元件10發(fā)光，此外，通過控制各像素的發(fā)光晶體管元件10的發(fā)光強度(亮度)，也可以二維顯示?；?0例如可以是使柵電極4一體化的硅基板。即，柵電極4可以由在硅基板表面以圖案形成的雜質擴散層組成的導電層構成。此外，作為基板20，可以使用玻璃基板。
各發(fā)光晶體管元件10由于進行P型驅動，向其漏電極3(D)給予偏壓Vd(＜0)，其源電極2(S)為接地電位(＝0)。用于選擇各像素的選擇晶體管Ts和用于保持數據的電容器C以并聯的方式與柵電極4(G)連接。
行方向整齊排列的像素P11、P12、……；P21、P22、……的選擇晶體管Ts的柵電極在每行與通用的掃描線LS1、LS2、……分別連接。此外，列方向整齊排列的像素P11、P12、……；P21、P22、……的選擇晶體管Ts中，在發(fā)光晶體管元件10的相反側，每列分別連接著共通的數據線LD1、LD2、……。
由被控制器24控制的掃描線驅動電路22向掃描線LS1、LS2、……給予用于循環(huán)依次選擇(行內的多個像素的一并選擇)各行的像素P11、P12、……；P21、P22、……的掃描驅動信號。即，掃描線驅動電路22以各行作為依次選擇行，使選擇行的多個像素的選擇晶體管Ts一并導通，這樣，能夠產生用于使非選擇行的多個像素的選擇晶體管Ts一并阻斷的掃描驅動信號。
另一方面，向數據線LD1、LD2、……輸入來自數據線驅動電路23的信號。由控制器24向該數據線驅動電路23輸入與圖像數據對應的控制信號。數據線驅動電路23的定時使各行的多個像素通過掃描線驅動電路21被一并選擇，將與該選擇行的各像素的發(fā)光灰度等級對應的發(fā)光控制信號并列地供給數據線LD1、LD2、……。
由此，在選擇行的各像素中，通過選擇晶體管Ts向柵電極4(G)給予發(fā)光控制信號，因此該像素的發(fā)光晶體管元件10以與發(fā)光控制信號對應的灰度等級進行發(fā)光(或者滅燈)。發(fā)光控制信號在電容器C中得到保持，因此在利用掃描線驅動電路22的選擇行移為另一行后，柵電極G的電位也得到保持，發(fā)光晶體管元件10的發(fā)光狀態(tài)得以保持。
這樣可以進行二維顯示。
實施例以下舉出實施例和比較例對本發(fā)明進一步進行具體說明。首先，對芘類化合物的制造方法進行說明。
(制造例1)四(2-噻吩基)芘的制造[原料合成](1，3，6，8-四溴芘的制造)將芘(東京化成(株)制試劑、純度95％)27g加入到水195mL中，加入四乙醇二甲醚(tetraglymeテトラグライム)(東京化成(株)制試劑)7mL，再加入鹽酸70mL，在90℃下攪拌2小時，制備芘的水分散液。其次，在40℃下加入溴化鉀(東京化成(株)制試劑)47g。然后，在保持溫度的情況下，用3小時滴入使溴酸鈉(東京化成(株)制試劑)30g溶解于水110mL所得的溴酸鈉溶液。然后，進行過濾分離，用甲醇約300g進行充分洗滌，然后，在85～95℃下進行干燥，得到1，3，6，8-四溴芘70g。
[化4] 按照上述反應式<1>，制造四(2-噻吩基)芘(圖1(a)(3-1))。即，在帶有回流冷卻管、與氮管線連接的三通旋塞的300ml四口燒瓶中裝入2-噻吩基三丁基錫(東京化成(株)制試劑)10.3g、上述的1，3，6，8-四溴芘2.0g、脫水甲苯(關東化學(株)制試劑)200ml。將反應器進行氮置換后，再在反應液中使氮冒泡進行脫氣。加入四(三苯膦)鈀(O)(東京化成(株)制試劑)0.2g，在油浴中110℃下回流6小時后，在氮氣氛下靜置整夜。
用沸石將反應液過濾，用氯仿沖洗殘留的固體。用10％氟化鉀水溶液、純水、飽和食鹽水依次對濾液進行洗滌，使用硫酸鈉脫水后，用蒸發(fā)器進行濃縮，得到黃色微結晶1g。
用GPC精制回收的結晶，得到0.4g的單一成分。由在采用DEI的離子化中的質量分析確定，該成分為1，3，6，8-四(2-噻吩基)芘(收率18％)。再者，質量分析(MS)的數據如下所示。
·MSm/z＝40，162，206，248，265，401，451，485，530(制造例2)四(4-聯苯基)芘(化學式(3-9))的制造[化5] 按照上述反應式<2>，制造四(4-聯苯基)芘(圖2(b)(3-9))。即，在帶有回流冷卻管、三通旋塞、溫度計的500ml四口燒瓶中裝入4-聯苯基硼酸(Aldrich社制試劑)2.3g、上述的1，3，6，8-四溴芘1.0g、碳酸銫6.4g(Kishida化學(株)制試劑)、甲苯150ml、乙醇(純正化學(株)制試劑)60ml、純水30ml。使反應器為減壓狀態(tài)，進行5次脫氣，再在反應液中通入氮。然后，加入上述的四(三苯膦)鈀(O)0.2g，在油浴中80℃下回流9小時，在氮氣氛下靜置整夜。
在反應混合物中加入氯仿100ml、純水100ml，用吸濾回收不溶于兩溶劑的固體(濾液在分液后用純水100ml對有機層洗滌2次)。
用柱色譜(硅凝膠，氯仿)精制回收的固體，將混在其中的鈀除去后，用氯仿進行重結晶，回收黃色針狀結晶745mg。由在采用MALDI的離子化中的質量分析確定，該成分為1，3，6，8-四(4-聯苯基)芘(收率47％)。再者，質量分析(MS)的數據如下所示。
·MSm/z＝658，810(制造例3)四(3-聯苯基)芘(化學式(3-8))的制造[化6] 按照上述反應式<3>，制造四(3-聯苯基)芘(圖2(b)(3-8))。即，在帶有回流冷卻管、三通旋塞和溫度計的500ml四口燒瓶中裝入3-聯苯基硼酸(Aldrich社制試劑)4.7g、上述的1，3，6，8-四溴芘2.5g、甲苯250ml、乙醇80ml，在減壓下進行脫氣，再進行氮冒泡。加入使碳酸鈉(關東化學(株)制試劑)5.1g溶解于25ml純水并進行氮冒泡的水溶液，再對混合物進行氮冒泡。然后，加入上述的四(三苯膦)鈀(O)0.4g，在油浴中80℃下回流8小時。冷卻后，加入氯仿200ml、純水200ml進行分液。用蒸發(fā)器將回收的有機層濃縮，使殘余物溶解于熱氯仿中，通過加熱過濾以除去無機鹽，將濾液濃縮，回收固體。用GPC將回收固體1g中的0.5g精制，回收單一成分342mg。由在采用DEI的離子化中的質量分析確定，該成分為1，3，6，8-四(3-聯苯基)芘(收率9％)。再者，質量分析(MS)的數據如下所示。
·MSm/z＝154，289，405，503，578，655，656，732，810(制造例4)1，3，6，8-四(3-甲苯基)芘(化學式(3-1))的制造[化7] 在3-甲苯基硼酸(東京化成(株)制試劑)15g、1，3，6，8-四溴芘9.2g、碳酸銫6.4g(Kishida化學(株)制試劑)中加入甲苯400ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇50ml(純正化學(株)制試劑)、純水50ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)2g(東京化成(株)制試劑)，進行7小時加熱回流。
將反應溶液減壓濃縮后，加入水100mL，用二氯甲烷進行多次抽提，在抽提液中加入硫酸鈉，進行脫水。過濾濃縮后，用甲苯對得到的殘渣進行重結晶，得到3.7g的黃色的固體。由FAB質量分析可知，得到m/z＝563，因此該成分為1，3，6，8-四(3-甲苯基)芘。
(制造例5)四(4-氟苯基)芘(化學式(3-13))的制造[化8] 在4-氟苯基硼酸(Aldrich社制試劑)8.4g、1，3，6，8-四溴芘5.2g、碳酸銫20g(Kishida化學(株)制試劑)中加入甲苯200ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇25ml(純正化學(株)制試劑)、純水25ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)1g(東京化成(株)制試劑)，進行9小時加熱回流。
將反應溶液過濾后，用甲醇對得到的殘渣進行洗滌，用甲苯進行重結晶，得到4.3g的黃色的固體。由FAB質量分析可知，得到578(M+)、540的峰，因此該成分為1，3，6，8-四(4-氟苯基)芘。
(制造例6)四(3，5-二氟苯基)芘(化學式(3-16))的制造[化9] 在3，5-二氟苯基硼酸(Aldrich社制試劑)9.5g、1，3，6，8-四溴芘5.2g、碳酸銫20g(Kishida化學(株)制試劑)中加入甲苯200ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇25ml(純正化學(株)制試劑)、純水25ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)1g(東京化成(株)制試劑)，進行9小時加熱回流。
將反應溶液過濾后，用甲醇對得到的殘渣進行洗滌，用甲苯進行重結晶，得到4.2g的黃色的固體。由FAB質量分析可知，得到650(M+)，因此該成分為1，3，6，8-四(4-氟苯基)芘。
(制造例7)1，3，6，8-四(4-氟苯基)芘(化學式(4-2))的制造[化10] 在2-萘基硼酸(東京化成(株)制試劑)10.3g、1，3，6，8-四溴芘5.2g、碳酸銫20g(Kishida化學(株)制試劑)中加入甲苯200ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇25ml(純正化學(株)制試劑)、純水25ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)1g(東京化成(株)制試劑)，進行9小時加熱回流。
將反應溶液過濾后，用熱水對得到的殘渣進行洗滌，用甲苯進行重結晶，得到5.7g的黃色的固體。由下述的FAB質量分析可知，為1，3，6，8-四(4-氟苯基)芘。
·MSm/z＝55，180，254，523，549，706(制造例8)1，3，6，8-四(反-苯乙烯基)芘的制造[化11] 在帶有回流冷卻管、三通旋塞、溫度計的500ml的四口燒瓶中裝入反-苯乙烯基硼酸15g(東京化成(株)制試劑)、1，3，6，8-四溴芘10g、碳酸銫33g(Kishida化學(株)制試劑)、甲苯400ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇50ml(純正化學(株)制試劑)、純水50ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)2g(東京化成(株)制試劑)，在油浴中80℃下進行9小時加熱回流。
在反應混合物中加入CHCl3100ml、純水100ml，進行過濾，得到6.6g的黃色固體。由得到的固體的質量分析可知，得到m/z＝611，因此該成分確定為1，3，6，8-四(反-苯乙烯基)芘。
(制造例9)1，3，6，8-四(4-甲苯基)芘的制造[化12] 在4-甲苯基硼酸(東京化成(株)制試劑)8.0g、1，3，6，8-四溴芘5.0g、碳酸銫31g(Kishida化學(株)制試劑)中加入甲苯200ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇100ml(純正化學(株)制試劑)、純水40ml，氮置換后，加入四(三苯膦)鈀(O)0.6g(東京化成(株)制試劑)，進行7小時加熱回流。
將反應溶液減壓濃縮后，加入水100mL，用氯仿進行抽提，在抽提液中加入硫酸鎂，進行脫水。過濾濃縮后，用GPC對得到的殘渣進行精制，得到0.8g的黃色的固體。由FAB質量分析可知，該成分為1，3，6，8-四(4-甲苯基)芘。
·MSm/z＝69，109，145，180，207，256，281，307，424，456，472，523，561，562(制造例10)1，3，6，8-四(3，5-雙(三氟甲基)苯基)芘(下述化學式<10>)的制造[化13] 在帶有回流冷卻管、三通旋塞、溫度計的200ml的三口燒瓶中裝入3，5-雙(三氟甲基)苯基硼酸5.2g(Aldrich社制試劑)、1，3，6，8-四溴芘1.5g、碳酸鈉4.3g(關東化學(株)制試劑)、甲苯50ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇15ml(純正化學(株)制試劑)、純水10ml。使反應器為減壓狀態(tài)，進行5次脫氣，再向反應液中通入氮氣。加入四(三苯膦)鈀(O)0.3g(東京化成(株)制試劑)，在油浴中80℃下進行12小時回流，在氮氣氛下靜置整夜。
在反應混合物中加入CHCl3100ml、純水150ml，進行分液，用CHCl3100ml對水層進行2次抽提。用無水硫酸鎂對有機層進行干燥后進行濃縮。用乙腈對殘渣進行洗滌，將沉淀回收，再用GPC對其進行精制。由采用DEI離子化的質量分析可知，得到m/Z＝1050，該成分確定為1，3，6，8-四(3，5-雙(三氟甲基)苯基)芘(收量0.59g、收率19％)。
·1H NMR(400MHz、CDCl3)δ8.12(br、8H)、8.09(s、4H)、8.05(br、4H)、8.02(s、2H)·Mass(DEI)Obs.m/Z＝1050(M+)、Calc.for C48H18F24(制造例11)1，3，6，8-四(4-三氟甲基苯基)芘(下述化學式<11>)的制造[化14] 在帶有回流冷卻管、三通旋塞、溫度計的200ml的三口燒瓶中裝入對-三氟甲基苯基硼酸3.0g(Aldrich社制試劑)、1，3，6，8-四溴芘1.4g、碳酸鈉3.4g(關東化學(株)制試劑)、甲苯50ml(純正化學(株)制試劑)、乙醇15ml(純正化學(株)制試劑)、純水10ml。使反應器為減壓狀態(tài)，進行5次脫氣，再向反應液中通入氮氣。加入四(三苯膦)鈀(O)0.3g(東京化成(株)制試劑)，在油浴中80℃下進行12小時回流，在氮氣氛下靜置整夜。
在反應混合物中加入純水50ml，進行分液，再用甲苯50ml對水層進行2次抽提。用無水硫酸鎂對合在一起的有機層進行干燥后進行濃縮。用CHCl3對得到的固體進行洗滌，由甲苯對回收的固體進行重結晶(收量0.55g，收率27％)。
·1H NMR(400MHz、CDCl3)δ8.13(s、4H)、7.99(s、2H)、7.83-7.77(m、16H)(實施例1～7)以下在下述的條件下制造圖5和圖6所示的發(fā)光晶體管元件。
·源電極2和漏電極3形成分別具有由20根梳齒組成的梳齒形狀部的電極(Au、厚40nm)，如圖7所示，按各個梳齒形狀部交互配置的方式，配置在絕緣膜5上。此時，在絕緣膜5和兩電極之間設置有由鉻形成的層(1nm)。此外，使此時的溝道部(各個梳齒形狀部之間)的寬度為25μm、長度為4mm。
·絕緣膜5蒸鍍形成300nm的氧化硅膜。
·發(fā)光層1分別單獨地蒸鍍采用上述制造法制得的芘類化合物(2-1)(3-9)(3-8)(3-1)(3-16)(4-2)和(3-6)，以覆蓋絕緣膜、源電極2和漏電極3的周圍，從而形成發(fā)光層1。
對于得到的各元件，測定HOMO和LUMO能級、熒光吸收波長、PL發(fā)光效率、EL發(fā)光效率、發(fā)光亮度和載體遷移率。將其結果示于表1。
再者，如下所述測定、算出載體遷移率、EL發(fā)光效率、PL發(fā)光效率。
(載體遷移率μ(cm2/Vs))有機半導體的漏電壓(Vd)和漏電流的關系式由下式(1)表示，呈直線增加(直線區(qū)域)，[數1]Id=WLμCi[(Vg-VT)Vd-12Vd2]---(1)]]>此外，如果Vd增大，由于溝道的夾斷，Id飽和而達到恒定的值(飽和區(qū)域)，Id由下式(2)表示。
Id=W2LμsatCi(Vg-VT)2---(2)]]>再者，上述式(1)(2)的各符號如下所述。
L溝道長度[cm]W溝道寬度[cm]Ci柵極絕緣膜的每單位面積的靜電電容[F/cm2]μsat飽和區(qū)域的遷移率[cm2/Vs]Id漏電流[A]Vd漏電壓[V]Vg柵電壓[V]
VT柵閾值電壓[V](其表示在飽和區(qū)域的漏電壓(Vd)恒定下將漏電流的1/2次冪(Vdsat1/2)相對于柵電壓(Vg)作圖，漸近線與橫軸相交的點)。
可以由該飽和區(qū)域中Id1/2和Vg的關系，求出有機半導體中的遷移率(μ)。
在本發(fā)明中，在使壓力為真空度～5×10-3Pa、使溫度為室溫的條件下，使用半導體參數分析儀(Agilent，HP4155C)，在-1V步長下，使漏電壓由10V到-100V，在-20V步長下使柵電壓由0V到-100V，進行操作，使用上式(2)算出遷移率。
(EL發(fā)光效率)EL發(fā)光效率ηext，使用上述晶體管元件，在-1V步長下使漏電壓由10V到-100V，在-20V步長下使柵電壓由0V到-100V，進行操作，采用光子計數器(Newport社制、4155C Semiconductor Parameter Analyzer)測定由元件發(fā)出的光，使用下述式(3)將其中得到的光子數[CPS]轉換為光束[1w]后，使用下述式(4)算出EL發(fā)光效率ηext。
XPC[hν]=5.71×10-11(NPC[CPS]-base)43πr3/h3πr21.04×106---(3)]]>[數4]ηext＝(100×1239.7/λ×NPC×XPC)/Id(4)再者，上述式(3)、(4)的各符號如下所述。
NPC采用光子計數器(PC)觀測的光子數[CPS]XPC將光子數轉換為光束[1w]的值r圓錐或圓的半徑[cm]h光子計數器和樣品的距離[cm](PL發(fā)光效率)PL的發(fā)光效率如下算出在氮氣氛下將本發(fā)明中得到的材料蒸鍍在石英基板上70nm，形成單層膜，然后使用積分球(IS-060、Labsphere Co.)，照射波長325nm的He-Cd激光(IK5651R-G、Kimmon electric Co.)作為激發(fā)光，測定來自樣品的發(fā)光Multi-channel photodiode(PMA-11、Hamamatsu photonics Co.)。
(比較例1)除了使用四苯基芘(Aldrich社制；試劑)作為芘化合物外，與實施例1同樣地進行測定。將其結果示于表1。
表1

權利要求
1.由下述化學式(1)組成的芘類化合物，[化1] 在式(1)中，R1表示從可以具有取代基的雜芳基、可以具有取代基的芳基(但不包括不具有取代基的苯基)、可以具有取代基的主鏈碳數為1～20的烷基、可以具有取代基的烯基、可以具有取代基的炔基、可以具有取代基的甲硅烷基和具有鹵素原子的基團中選取的基團。
2.如權利要求1所述的芘類化合物，其中，在所述式(1)中，R1為從可以具有取代基的、苯并呋喃基、吡咯基、苯并噁唑基、吡嗪基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、苯并噻唑基、萘基、蒽基、菲基、乙烯基、乙炔基、甲硅烷基，具有取代基的苯基、羧基和鹵素原子中選取的基團。
3.如權利要求1或2所述的芘類化合物，其中，在所述式(1)中，R1為從羧基、苯并呋喃基、吡咯基、苯并噁唑基、吡嗪基、噻吩基、烷基取代噻吩基、聯噻吩基、苯基噻吩基、苯并噻吩基、吡啶基、聯吡啶基、苯基吡啶基、喹啉基、苯并噻唑基、2-萘基、2-蒽基、菲基、甲基苯基、乙基苯基、二甲基苯基、苯基取代乙烯基、苯基取代乙炔基、聯苯基、三聯苯基、苯基亞乙烯基苯基、吡啶并苯基、氟取代苯基、乙基取代乙烯基、聯苯基取代乙烯基、三甲基甲硅烷基和氟原子中選取的基團。
4.如權利要求1～3的任一項所述的芘類化合物，其中，作為發(fā)光晶體管元件的發(fā)光層的主要構成成分使用。
5.發(fā)光晶體管元件，其含有可以輸送作為載體的空穴和電子、以權利要求4所述的芘類化合物為主要構成成分、利用空穴和電子的復合產生發(fā)光的發(fā)光層，向所述發(fā)光層注入空穴的空穴注入電極，向所述發(fā)光層注入電子的電子注入電極，以及與所述空穴注入電極和電子注入電極相對、控制所述發(fā)光層內的載體的分布的柵電極。
6.如權利要求5所述的發(fā)光晶體管元件，其中，所述空穴注入電極和電子注入電極各自具有由多個梳齒組成的梳齒形狀部，并且隔開規(guī)定間隔交互配置構成所述空穴注入電極的梳齒形狀部的梳齒和構成電子注入電極的梳齒形狀部的梳齒。
7.在基板上將權利要求5或6所述的發(fā)光晶體管元件排列多個而構成的顯示裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，提供在作為發(fā)光晶體管元件使用時發(fā)光和遷移率兩種特性良好的芘類化合物以及使用了該特定的芘類化合物的發(fā)光晶體管元件。使用由下述化學式(1)組成的芘類化合物作為發(fā)光晶體管元件的發(fā)光層的主要構成成分。在式(1)中，R
文檔編號C07D333/00GK101080376SQ20058004040
公開日2007年11月28日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權日2004年11月25日
發(fā)明者小山田崇人, 內生藏廣幸, 安達千波矢, 秋山誠治, 高橋隆由 申請人:日本先鋒公司, 株式會社日立制作所, 三菱化學株式會社, 羅姆股份有限公司