(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体。
【化０１】
0004693420.tif 000072
（式中、Ｒ１〜Ｒ１２はそれぞれ独立して、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、またはビニル基、またはアリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２は、それぞれ独立、またはそれぞれ互いに結合して芳香族環を形成する。Ａｒ１〜Ａｒ４はそれぞれ置換基を有さないフェニル基を表す。Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４とはそれぞれ独立、またはＡｒ１とＡｒ２、Ａｒ３とＡｒ４とがそれぞれ互いに直接結合、または、Ａｒ１とＡｒ２、Ａｒ３とＡｒ４とが酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基のいずれかを介して結合する。）
【請求項２】
一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体。
【化０２】
0004693420.tif 000073
【化０３】
0004693420.tif 000074
（式中、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立に一般式（３）を表す。また、Ｒ１〜Ｒ１２は独立して、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、またはビニル基、またはアリール基、または複素環残基のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ独立、または互いに結合し、芳香族環を形成する。また、Ｒ１３〜Ｒ２２は独立して、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、またはビニル基、またはアリール基、または複素環残基のいずれかを表す。）
【請求項３】
一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体。
【化０４】
0004693420.tif 000075
【化０５】
0004693420.tif 000076
【化０６】
0004693420.tif 000077
（式中、Ｘ、Ｙは、それぞれ独立に一般式（４）または（５）を表す。また、Ｒ１〜Ｒ１２、Ｒ２３〜Ｒ３８は独立して、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、またはビニル基、またはアリール基、または複素環残基のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ独立、または互いに結合し、芳香族環を形成する。Ｚは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。）
【請求項４】
一般式（６）で表されるキノキサリン誘導体。
【化０７】
0004693420.tif 000078
【化０８】
0004693420.tif 000079
【化０９】
0004693420.tif 000080
【化１０】
0004693420.tif 000081
（式中、Ｘ、Ｙは、それぞれ（７）〜（９）のいずれかを表す。式中、Ｒ９〜Ｒ１２は独立して、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、またはビニル基、またはアリール基、または複素環残基、のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ独立、または、それぞれ互いに結合し、芳香族環を形成する。Ｚは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。）
【請求項５】
構造式（１０）で表されるキノキサリン誘導体。
【化１１】
0004693420.tif 000082
【請求項６】
構造式（１１）で表されるキノキサリン誘導体。
【化１２】
0004693420.tif 000083
【請求項７】
構造式（１２）で表されるキノキサリン誘導体。
【化１３】
0004693420.tif 000084
【請求項８】
構造式（１３）で表されるキノキサリン誘導体。
【化１４】
0004693420.tif 000085
【請求項９】
構造式（１４）で表されるキノキサリン誘導体。
【化１５】
0004693420.tif 000086
【請求項１０】
一対の電極間に請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の前記キノキサリン誘導体を含むことを特徴とする電界発光素子。
【請求項１１】
一対の電極間に請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の前記キノキサリン誘導体と、三重項励起状態からの発光を示す燐光体と、を含む発光層を有することを特徴とする電界発光素子。
【請求項１２】
請求項１１において、前記燐光体の発光スペクトルのピークが５６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることを特徴とする電界発光素子。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の前記キノキサリン誘導体を含むホスト材料。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の前記キノキサリン誘導体が活性層に含まれることを特徴とする有機半導体素子。
【請求項１５】
請求項１０または請求項１１に記載の前記電界発光素子を用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の前記電子機器は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビ受像機のいずれか一であることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１４に記載の前記有機半導体素子を用いたことを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
請求項１７に記載の前記電子機器は、パーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビ受像機のいずれか一であることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物材料であるキノキサリン誘導体、および前記キノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子に関する。また、前記キノキサリン誘導体を用いた電界発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機化合物は無機化合物に比べて、材料系が多様であり、適した分子設計により様々な機能を有する材料を合成できる可能性がある。また、膜等の形成物が柔軟性に富み、さらには高分子化させることにより加工性にも優れるという特長もある。これらの利点から、近年、機能性有機材料を用いたフォトニクスやエレクトロニクスに注目が集まっている。
【０００３】
例えば、有機化合物材料を機能性有機材料として用いたエレクトロニクスデバイスの例として、太陽電池や電界発光素子、有機トランジスタが挙げられる。これらは有機化合物材料の電気物性（キャリア輸送性）および光物性（光吸収あるいは発光）を活かしたデバイスであり、中でも特に、電界発光素子はめざましい発展を見せている。
【０００４】
電界発光素子の最も基本的なデバイス構造としては、ホール輸送性の有機化合物からなるホール輸送層と、電子輸送性の有機化合物からなる電子輸送性発光層を積層させた合計約１００ｎｍ程度の薄膜を、電極で挟んだ構造が知られている（例えば、非特許文献１参照）。この素子に電圧を印加すると、発光性を併せ持つ電子輸送性の有機化合物からの発光を得ることができる。なお、このような構造は一般に、シングルへテロ（ＳＨ）構造と呼ばれている。
【０００５】
また、非特許文献１における電界発光素子は、いわばホールの輸送はホール輸送層が行い、電子の輸送および発光は電子輸送層が行うという、機能分離が行われていると言える。
【０００６】
その後、積層した層の界面において生じる相互作用（例えば、エキサイプレックスの形成等）に起因した発光スペクトル変化や発光効率低下の一層の改善を目指して、この機能分離の概念はさらに、ホール輸送層と電子輸送層の間に発光層を挟むというダブルへテロ（ＤＨ）構造の構想へと発展した（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００７】
非特許文献２に記載されているような電界発光素子において、界面で生じる相互作用をさらに抑制するには、電子輸送性およびホール輸送性の両者を有するバイポーラ性の材料を用いて発光層を形成することが好ましい。
【０００８】
しかしながら、有機化合物材料の多くはホール輸送性または電子輸送性に偏ったモノポーラ性の材料である。例えば下記特許文献１に示されている材料も電子注入層として応用されているのみである。
【０００９】
従って、バイポーラ性を有する有機化合物材料を新たに開発することが求められる。
【特許文献１】特開２００３−４０８７３号公報
【非特許文献１】Ｃ．Ｗ．タン、外１名、アプライド  フィジクス  レターズ、Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１２，９１３−９１５（１９８７）
【非特許文献２】チハヤ  アダチ、外３名、ジャパニーズ  ジャーナル  オブ  アプライド  フィジクス、Ｖｏｌ．２７、Ｎｏ．２、Ｌ２６９−Ｌ２７１（１９８８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明では、バイポーラ性を有し、また発光性も有する有機化合物材料を提供することを課題とする。また、前記有機化合物材料を用いた有機半導体素子、特に前記有機化合物材料を用いることにより絶縁破壊などの素子不良が低減し、または発光性が向上する電界発光素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、一般式（１）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
【００１２】
【化０１】
0004693420.tif 000002
【００１３】
式（１）中、Ｒ１〜Ｒ１２はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、または置換基を有してもよいビニル基、または置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ互いに結合し、芳香族環を形成してもよい。さらに、Ａｒ１〜Ａｒ４はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。また、下記一般式（６８）に示すように、Ａｒ１とＡｒ２、Ａｒ３とＡｒ４はそれぞれ互いに直接結合していてもよく、或いは、下記一般式（６９）に示すように、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基のいずれかを介して結合していてもよい。
【００１４】
【化０２】
0004693420.tif 000003
【００１５】
式（６８）中、Ａ，Ｂは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。またＲ１からＲ１２は式（１）に示したものと同一である。
【００１６】
【化０３】
0004693420.tif 000004
【００１７】
式（６９）中、Ａ，Ｂは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。またＲ１からＲ１２は式（１）に示したものと同一である。
【００１８】
本発明は、一般式（２）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
【００１９】
【化０４】
0004693420.tif 000005
【００２０】
式（２）中、Ｘ、Ｙは、それぞれ式（３）〜（５）のいずれか一で表される。
【００２１】
【化０５】
0004693420.tif 000006
【００２２】
【化０６】
0004693420.tif 000007
【００２３】
【化０７】
0004693420.tif 000008
【００２４】
式中、Ｒ１〜Ｒ３８はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、または置換基を有してもよいビニル基、または置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ互いに結合し、芳香族環を形成してもよい。さらに、Ｚは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。
【００２５】
本発明は、一般式（６）で表されるキノキサリン誘導体を提供するものである。
【００２６】
【化０８】
0004693420.tif 000009
(6)
【００２７】
式（６）中、Ｘ、Ｙは、それぞれ式（７）〜（９）のいずれか一で表される。
【００２８】
【化０９】
0004693420.tif 000010
【００２９】
【化１０】
0004693420.tif 000011
【００３０】
【化１１】
0004693420.tif 000012
【００３１】
式中、Ｒ９〜Ｒ１２はそれぞれ同一でも異なっていてもよく、水素原子、またはハロゲン原子、または低級アルキル基、またはアルコキシ基、またはアシル基、またはニトロ基、またはシアノ基、またはアミノ基、またはジアルキルアミノ基、またはジアリールアミノ基、または置換基を有してもよいビニル基、または置換基を有してもよいアリール基、または置換基を有してもよい複素環残基、のいずれかを表す。また、Ｒ９とＲ１０、Ｒ１０とＲ１１、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ互いに結合し、芳香族環を形成してもよい。さらに、Ｚは、酸素（Ｏ）または硫黄（Ｓ）またはカルボニル基を表す。
【００３２】
なお、上述した一般式（１）、（２）、（６）において、低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基などがあり、炭素数が１〜６のものが好ましい。また、トリフルオロメチル基のようなハロゲン化アルキル基や、シクロヘキシル基のようなシクロアルキル基であってもよい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ヘキソキシ基などがあり、炭素数が１〜６のものが好ましい。アシル基としては、アセチル基などが可能である。ジアルキルアミノ基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などがあり、アルキル鎖の炭素数が１〜４のものが好ましい。ジアリールアミノ基としては、ジフェニルアミノ基、ビス（α−ナフチル）アミノ基などがあり、ビス（ｍ−トリル）アミノ基のような置換アリールアミノ基であってもよい。ビニル基としては、ジフェニルビニル基のような置換基を有するビニル基であってもよい。アリール基としては、フェニル基、ナフチル基などの無置換アリール基の他、ｏ−トリル基、ｍ−トリル基、ｐ−トリル基、キシリル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、フルオロフェニル基などの置換アリール基であってもよい。複素環残基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基などがあり、これらはメチル基などの置換基をさらに有していてもよい。
【００３３】
以下に、本発明のキノキサリン誘導体の具体的な構造式を列挙する。ただし、本発明は、必ずしもこれらに限定されるものではない。
【００３４】
【化１２】
0004693420.tif 000013
【００３５】
【化１３】
0004693420.tif 000014
【００３６】
【化１４】
0004693420.tif 000015
【００３７】
【化１５】
0004693420.tif 000016
【００３８】
【化１６】
0004693420.tif 000017
【００３９】
【化１７】
0004693420.tif 000018
【００４０】
【化１８】
0004693420.tif 000019
【００４１】
【化１９】
0004693420.tif 000020
【００４２】
【化２０】
0004693420.tif 000021
【００４３】
【化２１】
0004693420.tif 000022
【００４４】
【化２２】
0004693420.tif 000023
【００４５】
【化２３】
0004693420.tif 000024
【００４６】
【化２４】
0004693420.tif 000025
【００４７】
【化２５】
0004693420.tif 000026
【００４８】
【化２６】
0004693420.tif 000027
【００４９】
【化２７】
0004693420.tif 000028
【００５０】
【化２８】
0004693420.tif 000029
【００５１】
【化２９】
0004693420.tif 000030
【００５２】
【化３０】
0004693420.tif 000031
【００５３】
【化３１】
0004693420.tif 000032
【００５４】
【化３２】
0004693420.tif 000033
【００５５】
【化３３】
0004693420.tif 000034
【００５６】
【化３４】
0004693420.tif 000035
【００５７】
【化３５】
0004693420.tif 000036
【００５８】
【化３６】
0004693420.tif 000037
【００５９】
【化３７】
0004693420.tif 000038
【００６０】
【化３８】
0004693420.tif 000039
【００６１】
【化３９】
0004693420.tif 000040
【００６２】
【化４０】
0004693420.tif 000041
【００６３】
【化４１】
0004693420.tif 000042
【００６４】
【化４２】
0004693420.tif 000043
【００６５】
【化４３】
0004693420.tif 000044
【００６６】
【化４４】
0004693420.tif 000045
【００６７】
【化４５】
0004693420.tif 000046
【００６８】
【化４６】
0004693420.tif 000047
【００６９】
【化４７】
0004693420.tif 000048
【００７０】
【化４８】
0004693420.tif 000049
【００７１】
【化４９】
0004693420.tif 000050
【００７２】
【化５０】
0004693420.tif 000051
【００７３】
【化５１】
0004693420.tif 000052
【００７４】
【化５２】
0004693420.tif 000053
【００７５】
【化５３】
0004693420.tif 000054
【００７６】
【化５４】
0004693420.tif 000055
【００７７】
【化５５】
0004693420.tif 000056
【００７８】
【化５６】
0004693420.tif 000057
【００７９】
【化５７】
0004693420.tif 000058
【００８０】
【化５８】
0004693420.tif 000059
【００８１】
【化５９】
0004693420.tif 000060
【００８２】
【化６０】
0004693420.tif 000061
【００８３】
【化６１】
0004693420.tif 000062
【００８４】
【化６２】
0004693420.tif 000063
【００８５】
【化６３】
0004693420.tif 000064
【００８６】
【化６４】
0004693420.tif 000065
【００８７】
【化６５】
0004693420.tif 000066
【００８８】
【化６６】
0004693420.tif 000067
【００８９】
【化６７】
0004693420.tif 000068
【００９０】
【化６８】
0004693420.tif 000069
【００９１】
【化６９】
0004693420.tif 000070
【００９２】
上述した本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有するものである。また、蒸着法による成膜時に微結晶成分を含有しにくく良好な成膜性を有する。
【００９３】
ここで、上記構造式（１０）で示した化合物を例に、本発明のキノキサリン誘導体の合成方法を例示する。上記構造式（１０）で示す本発明のキノキサリン誘導体は、例えば、以下に示す合成スキームで得られる。
【００９４】
【化７０】
0004693420.tif 000071
【００９５】
また、他の化合物についても、上記と同様に、ジフェニルキノキサリンのジブロモ体を原料とする手法で得られる。ただし、本発明のキノキサリン誘導体を合成する手法は、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００９６】
本発明の別の構成は、一般式（１）、（２）又は（６）で表されるキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子である。
【００９７】
有機半導体素子としては、例えば、電界発光素子、有機トランジスタ、有機太陽電池等があげられる。
【００９８】
また、本発明の別の構成は、一対の電極間に、一般式（１）、（２）又は（６）で表されるキノキサリン誘導体を有することを特徴とする電界発光素子である。
【００９９】
本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有するため、特にドーパント（ゲスト材料）を含有することなく、電界発光素子の発光層として用いることができる。また、バイポーラ性であるため、発光部が積層した膜の界面に偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する電界発光素子を作製できる。
【０１００】
また、本発明のキノキサリン誘導体は、発光性を有するため、ゲスト材料（発光体）として電界発光素子の発光層に用いることができる。
【０１０１】
また、本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また成膜時に微結晶成分を含有しにくく良好な成膜性を有するため、ホスト材料として電界発光素子の発光層に用いることができる。なお、ホスト材料として用いた場合、ゲスト材料に起因した発光色、若しくは本発明のキノキサリン誘導体に起因した発光色と、ゲスト材料に起因した発光色との混色の発光色を得ることができる。
【０１０２】
特に、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いる場合、ゲスト材料として三重項励起状態からの発光を示す燐光体を用いることで、電流効率が高く、なおかつ駆動電圧も低い電界発光素子を得ることができる。したがって、本発明のキノキサリン誘導体と三重項励起状態からの発光を示す燐光体とを含む発光層を有する電界発光素子も、本発明に含むものとする。この時、前記燐光体の発光スペクトルのピークが５６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【０１０３】
本発明により、バイポーラ性を有し、また発光性を有するキノキサリン誘導体が得られる。また、本発明のキノキサリン誘導体を用いることにより、積層した膜の界面に発光部が偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する電界発光素子を作製することができる。さらに、本発明のキノキサリン誘導体を用いることにより、電界集中による絶縁破壊などの素子不良の少ない良好な電界発光素子を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０４】
（実施の形態１）
本発明の一態様として、本発明のキノキサリン誘導体を用いた有機半導体素子である電界発光素子について図１を用いて説明する。
【０１０５】
図１では、基板１００上に第１の電極１０１が形成され、第１の電極１０１上に電界発光層１０２が作製され、その上に第２の電極１０３が形成された構造を有する。
【０１０６】
ここで基板１００に用いる材料としては、従来の電界発光素子に用いられているものであればよく、例えば、ガラス、石英、透明プラスチックなどからなるものを用いることができる。
【０１０７】
また、本実施の形態において、第１の電極１０１は陽極として機能し、第２の電極１０３は陰極として機能する。
【０１０８】
すなわち第１の電極１０１は陽極材料で形成され、ここで用いることのできる陽極材料としては、仕事関数の大きい（仕事関数４．０ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。なお、陽極材料の具体例としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合したＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）の他、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（ＴｉＮ）等を用いることができる。
【０１０９】
一方、第２の電極１０３の形成に用いられる陰極材料としては、仕事関数の小さい（仕事関数３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の１族または２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（Ｍｇ：Ａｇ、Ａｌ：Ｌｉ）が挙げられる。しかしながら、第２の電極１０３と発光層との間に、電子注入を促す機能を有する層を当該第２の電極と積層して設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ等様々な導電性材料を第２の電極１０３として用いることができる。
【０１１０】
なお、電子注入を促す機能を有する層としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。また、この他、電子輸送性を有する材料中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。
【０１１１】
なお、上述した陽極材料及び陰極材料は、蒸着法、スパッタリング法等により薄膜を形成することにより、それぞれ第１の電極１０１及び第２の電極１０３を形成する。
【０１１２】
また、本発明の電界発光素子において、電界発光層１０２におけるキャリアの再結合により生じる光は、第１の電極１０１または第２の電極１０３の一方、または両方から外部に出射される構成となる。すなわち、第１の電極１０１から光を出射させる場合には、第１の電極１０１を透光性の材料で形成することとし、第２の電極１０３側から光を出射させる場合には、第２の電極１０３を透光性の材料で形成することとする。
【０１１３】
また、電界発光層１０２は複数の層を積層することにより形成されるが、本実施の形態では、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、発光層１１３、および電子輸送層１１４を積層することにより形成される。
【０１１４】
ホール注入層１１１を形成するホール注入材料としては、フタロシアニン系の化合物が有効である。例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等を用いることができる。
【０１１５】
ホール輸送層１１２を形成するホール輸送材料としては、芳香族アミン系（すなわち、ベンゼン環−窒素の結合を有するもの）の化合物が好適である。広く用いられている材料として、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）の他、その誘導体である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：α−ＮＰＤ）、あるいは４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などのスターバースト型芳香族アミン化合物が挙げられる。
【０１１６】
発光層１１３は、一般式（１）、（２）、又は（６）のいずれかで表される本発明のキノキサリン誘導体からなる層である。本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性及び発光性を有するため、発光性を有するゲスト材料を特にドーピングすることなく、発光層として用いることが可能である。
【０１１７】
なお、本発明のキノキサリン誘導体は、電子輸送性を有するキノキサリン骨格に対し、電子供与性のアリールアミン骨格が導入されているためバイポーラ性を有するものと考えられる。
【０１１８】
電子輸送層１１４を形成する場合の電子輸送材料としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、先に述べた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が好適である。また、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）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）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もある。さらに、金属錯体以外にも、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）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−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども電子輸送材料として用いることができる。
【０１１９】
以上により、本発明のキノキサリン誘導体からなる発光層１１３と、低分子系材料からなるホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、および電子輸送層１１４を有する電界発光素子を作製することができる。なお、ホール注入層１１１、ホール輸送層１１２、および電子輸送層１１４としては、低分子系材料に限らず、高分子系材料を用いても構わない。
【０１２０】
本実施の形態においては、基板１００上に電界発光素子を作製しているが、例えば図２に示すように薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）上に、前記ＴＦＴと電気的接続をする電界発光素子として作製してもよい。なお、図２中、１０は基板、点線で囲まれた１１，１２はＴＦＴ、１４は第１の電極、１５は発光物質を含む層、１６は第２の電極、１７は配線を表し、第１の電極１４と発光物質を含む層１５と第２の電極１６とが積層した部分は発光素子１３として機能する。これにより、ＴＦＴによって発光素子の駆動を制御するアクティブマトリクス型の発光装置を作製できる。なお、ＴＦＴの構造は、特に限定されず、トップゲート型でもボトムゲート型でも構わない。
【０１２１】
また、本実施の形態に示した電界発光層の構造とは異なり、例えば、ホール注入層＼発光層＼電子注入層のような積層構造を有する電界発光層としてもよい。さらに、本発明のキノキサリン誘導体がホール輸送性および電子輸送性を備え、また発光性を備えていることから、本発明のキノキサリン誘導体を単層で用いた構造としてもよい。
【０１２２】
本発明のキノキサリン誘導体は、バイポーラ性を有し、また発光性を有する材料であるため、本実施の形態に示すように、ドーパント（ゲスト材料）等を含有することなく発光層として用いることが可能である。また、バイポーラ性であるため、発光部が積層した膜の界面に偏りにくく、エキサイプレックス等の相互作用に起因した発光スペクトルの変化や、発光効率の低下が少ない良好な発光性を有する電界発光素子を作製できる。また、成膜中に含有される微結晶成分が非常に少なく成膜性がよいため、電界集中による絶縁破壊などの素子不良の少ない良好な電界発光素子を作製することができる。また、本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性（電子輸送性およびホール輸送性）を有する材料であるため、発光層に用いることで、電界発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
【０１２３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をゲスト材料として用いた電界発光素子について説明する。
【０１２４】
本発明のキノキサリン誘導体は発光性を有するため、青〜青緑色の発光を得るためのゲスト材料（発光体）としても用いることができる。
【０１２５】
また、本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性を有する材料であるため、ゲスト材料に用いることで、電界発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
【０１２６】
この場合、一対の電極（陽極及び陰極）間に、一般式（１）、（２）、又は（６）で表されるキノキサリン誘導体を含有する有機化合物層を発光層として用いた電界発光層（単層又は積層構造のいずれでもよい）を狭持する素子構成とすればよい。例えば、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極等の素子構成を有する電界発光素子において、一般式（１）、（２）、又は（６）で表されるキノキサリン誘導体をゲスト材料として含有した発光層を用いることができる。
【０１２７】
ここで、ホスト材料としては公知の材料を用いることができ、実施の形態１で述べたホール輸送材料や電子輸送材料の他、４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−ビフェニル（略称：ＣＢＰ）や、２，２’，２”−（１，３，５−ベンゼントリ−イル）−トリス［１−フェニル−１Ｈ−ベンズイミダゾール］（略称：ＴＰＢＩ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）などが挙げられる。
【０１２８】
特に上記構造式（１０）で表されるキノキサリン誘導体をゲスト材料とし、ＤＮＡをホスト材料とした場合には、発光効率が良く、より純度の高い青色の発光を得ることができる。
【０１２９】
なお、本実施の形態に示す電界発光素子は、実施の形態１で示したのと同様に、基板上に作製してもよいし、或いは、ＴＦＴ上に、前記ＴＦＴと電気的接続をする電界発光素子として作製してもよい。
【０１３０】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いた電界発光素子について説明する。
【０１３１】
本発明のキノキサリン誘導体はバイポーラ性を有し、また成膜中に含有される微結晶成分が非常に少なく成膜性がよいため、ホスト材料として用いることができる。
【０１３２】
また、前述のように本発明のキノキサリン誘導体は、キャリア輸送性を有する材料であるため、ホスト材料に用いることで、電界発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
【０１３３】
ホスト材料として用いる場合、ゲスト材料に起因した発光色、若しくは本発明のキノキサリン誘導体に起因した発光色と、当該キノキサリン誘導体中にドーピングされているゲスト材料に起因した発光色との混色の発光色を得ることができる。
【０１３４】
この場合、一対の電極（陽極及び陰極）間に、一般式（１）、（２）、又は（６）で表されるキノキサリン誘導体を含有する有機化合物層を発光層として用いた電界発光層（単層又は積層構造のいずれでもよい）を狭持する素子構成とすればよい。例えば、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼発光層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼陰極、陽極＼ホール注入層＼ホール輸送層＼発光層＼ホールブロッキング層＼電子輸送層＼電子注入層＼陰極等の素子構成を有する電界発光素子において、一般式（１）、（２）、又は（６）で表されるキノキサリン誘導体をホスト材料として用いた発光層を用いることができる。
【０１３５】
ここで、ゲスト材料としては、公知の材料を用いることができ、具体的には、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ジュロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、Ｎ，Ｎ−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン（略称：ＤＰＴ）、クマリン６、ペリレン、ルブレンなどの蛍光体の他、ビス（２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’）（アセチルアセトナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光体も用いることができる。
なお、上記のイリジウム錯体のような燐光体を添加して三重項励起状態からの発光を得る電界発光素子は、高効率を達成できる素子として既に知られているが、従来は駆動電圧が高いことが問題の一つになっていた。しかしながら、本発明のキノキサリン誘導体をホストとすることで、駆動電圧を低減することができる。
また、本発明のキノキサリン誘導体は、青色〜緑黄色の範囲に発光を示すものが比較的多い。したがって、本発明のキノキサリン誘導体をホストとして燐光体を添加する場合、その燐光体の発光波長はキノキサリン誘導体よりも長波長、特に５６０ｎｍ〜７００ｎｍ程度の黄色〜赤色の範囲が好ましい。ただし、キノキサリン誘導体の発光波長は置換基効果によって変えることができるため、必ずしもこれらに限定されることはない。
【０１３６】
なお、本実施の形態に示す電界発光素子は、実施の形態１で示したのと同様に、基板上に作製してもよいし、或いは、ＴＦＴ上に、前記ＴＦＴと電気的接続をする電界発光素子として作製してもよい。
【０１３７】
（実施の形態４）
本実施の形態４では、本発明のキノキサリン誘導体を有機半導体素子の一種である縦型トランジスタ（ＳＩＴ）の活性層として用いる形態を例示する。
素子の構造としては、図１６に示すように、本発明のキノキサリン誘導体からなる薄膜状の活性層１２０２をソース電極１２０１およびドレイン電極１２０３で挟み、ゲート電極１２０４が活性層１２０２に埋め込まれた構造を適用する。１２０５はゲート電圧を印加するための手段、１２０６はソース−ドレイン間の電圧を制御するための手段である。
このような素子構造において、ゲート電圧を印加しない状態においてソース−ドレイン間に電圧を印加すると、電界発光素子で見られるような電流が流れる（ＯＮ状態となる）。そして、その状態でゲート電圧を印加するとゲート電極１２０４周辺に空乏層が発生し、電流が流れなくなる（ＯＦＦ状態となる）。以上の機構により、トランジスタとして動作する。
【０１３８】
縦型トランジスタにおいては、電界発光素子と同様、キャリア輸送性と良好な成膜性を兼ね備えた材料が活性層に求められるが、本発明のキノキサリン誘導体はその条件を十分に満たしており、有用である。
【０１３９】
（実施の形態５）
本発明の発光素子は低駆動電圧で動作するため、本発明を適用した発光装置は低消費電力で動作することができる。そして、このような本発明を適用した発光装置を適用した電子機器も低消費電力で動作させることができる。
【０１４０】
そこで、本実施の形態では、本発明を適用した発光装置および電子機器について図１７〜１９を用いて説明する。
【０１４１】
本発明の発光素子を基板上に複数設けて成る発光装置は、外部入力端子の装着および封止後、表示装置として各種電子機器に実装することができる。
【０１４２】
本実施例では、封止後の発光装置およびその発光装置を実装した電子機器について図１７〜１９を用いて説明する。但し、図１７〜１９に示したものは一実施例であり、発光装置の構成はこれに限定されるものではない。
【０１４３】
図１７は封止後の発光装置の断面図である。トランジスタ６５０４および発光素子６５０５とが封じ込められるように基板６５００および封止基板６５０１とがシール剤６５０２によって貼り合わされている。また基板６５００の端部には外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３が装着されている。なお、基板６５００と封止基板６５０１とに封じ込められた内部領域は、窒素などの不活性ガスまたは樹脂材料で充填された状態となっている。
【０１４４】
図１８は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図１８において、点線で示された６５１０は駆動回路部（ソース側駆動回路）、６５１１は画素部、６５１２は駆動回路部（ゲート側駆動回路）である。画素部６５１１には本発明の発光素子が設けられている。駆動回路部６５１０および６５１２は外部入力端子であるＦＰＣ６５０３と基板６５００上に形成された配線群を介して接続している。ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取ることによってソース側駆動回路６５１０及びゲート側駆動回路６５１２に信号が入力される。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５１３が取り付けられている。駆動回路部６５１０には、シフトレジスタ６５１５、スイッチ６５１６、メモリ（ラッチ）６５１７，６５１８が設けられており、駆動回路部６５１２にはシフトレジスタ６５１９、バッファ６５２０が設けられている。なお、これら以外の機能を備えられていてもよい。  また、駆動回路部は必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ状にＩＣチップを実装したもの（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。
【０１４５】
図１９に、本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を示す。
【０１４６】
図１９（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【０１４７】
図１９（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。
【０１４８】
図１９（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。
【０１４９】
以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。
【０１５０】
なお、本実施例では、ノート型のパーソナルコンピュータについて述べているが、この他にカーナビゲイション、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。
【実施例１】
【０１５１】
（合成例１）
本合成例１では、上記構造式（１０）で示した本発明のキノキサリン誘導体（以下、ＴＰＡＱｎと記す）の合成例を具体的に例示する。
［２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンの合成］
【０１５２】
まず、１０ｇ（２７．４ｍｍｏｌ）の４−ブロモベンジルと３．５ｇ（３３．５ｍｍｏｌ）のｏ−フェニレンジアミンを５００ｍｌのナス型フラスコに入れ、クロロフォルム中にて８時間撹拌・還流を行った。
【０１５３】
次に、室温まで冷却後、カラムクロマトグラフィーにより残留したｏ−フェニレンジアミンを除去し、２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを得た。
［ＴＰＡＱｎの合成］
【０１５４】
さらに、上記で得られた２，３−ビス（４−ブロモフェニル）キノキサリンを４．４０ｇ（１０．０ｍｍｏｌ）秤量して三つ口フラスコに入れ、窒素気流下にて７５ｍｌのトルエンに溶解させた。次に、０．２２ｇ（０．２ｍｍｏｌ）のＰｄ（ｄｂａ）２、２．８８ｇ（３０ｍｍｏｌ）のＮａＯ−ｔ−Ｂｕ、３．４６ｇ（２０．４ｍｍｏｌ）のジフェニルアミンを加え、さらにトリ（ｔ−ブチルホスフィン）の１０ｗｔ％ヘキサン溶液を１．８ｍｌ加え、８０℃にて８時間加熱撹拌した。
【０１５５】
次に、室温まで冷却後、水を加えて反応を終了させ、クロロフォルムで抽出を行った。さらに飽和食塩水で洗浄後、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。その後、クロロフォルムから再結晶を行い、目的のＴＰＡＱｎを得た（黄緑色結晶、収量２．７ｇ（収率：４４％））。図３に、ＴＰＡＱｎの１Ｈ−ＮＭＲチャートを示す。
【０１５６】
また、得られたＴＰＡＱｎの分解温度は４１１℃であり、抵抗加熱による真空蒸着法により容易に成膜が可能であった。また、結晶化や凝集等が起こらず、均一な膜を形成していた。なお、示差走査熱量測定装置（パーキンエルマー社製、Ｐｙｒｉｓ  １  ＤＳＣ）を用いて測定したところ、ガラス転移点は９３℃に、融点は２１４℃、２２０℃の２箇所にそれぞれ観測された。
【０１５７】
ＴＰＡＱｎのトルエン溶液中の吸収・発光スペクトルを図４（ａ）に、薄膜の吸収・発光スペクトルを図４（ｂ）にそれぞれ示す。トルエン溶液中では４８０ｎｍにピークを有する青色発光であり、薄膜状態では５００ｎｍにピークを有する青緑色発光であった。また、薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位を大気中の光電子分光法（理研計器社製・ＡＣ−２）にて測定したところ、−５．４６ｅＶであった。さらに、図４（ｂ）の吸収スペクトルの吸収端をエネルギーギャップと考えると、ＬＵＭＯ準位は−２．７６ｅＶであった。
【０１５８】
また、ＴＰＡＱｎの蒸着膜のキャリア移動度をタイム・オブ・フライト（ＴＯＦ）法により測定したところ、ホール移動度は１０−６ｃｍ２／Ｖｓオーダーであり、電子移動度は１０−５ｃｍ２／Ｖｓオーダーであった。このことから、ＴＰＡＱｎは、ホール・電子いずれのキャリアに対する輸送特性にも優れており、なおかつバイポーラ性を有していることがわかった。
【０１５９】
（合成例２）
合成例１におけるジフェニルアミンの替わりにカルバゾールを用いることにより、上記構造式（３８）で示した本発明のキノキサリン誘導体（以下、ＣｚＱｎと記す）を得ることができる。
【０１６０】
得られたＣｚＱｎの分解温度は４４７℃であり、抵抗加熱による真空蒸着法により容易に成膜が可能であった。また、結晶化や凝集等が起こらず、均一な膜を形成していた。
【０１６１】
ＣｚＱｎのトルエン溶液中の吸収・発光スペクトルを図５（ａ）に、薄膜の吸収・発光スペクトルを図５（ｂ）にそれぞれ示す。溶液中では４４０ｎｍにピークを有する紫青色発光であり、薄膜状態では４６０ｎｍにピークを有する青色発光であった。また、薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位を大気中の光電子分光法（理研計器社製・ＡＣ−２）にて測定したところ、−５．９４ｅＶであった。さらに、図５（ｂ）の吸収スペクトルの吸収端をエネルギーギャップと考えると、ＬＵＭＯ準位は−３．０２ｅＶであった。
【０１６２】
（合成例３）
合成例１におけるジフェニルアミンのかわりにフェノキサジンを用いることにより、上記構造式（５０）で示した本発明のキノキサリン誘導体（以下、ＰｏｘＱｎと記す）を得ることができる。
【０１６３】
得られたＰｏｘＱｎの分解温度は４３４℃であり、抵抗加熱による真空蒸着法により容易に成膜が可能であった。また、結晶化や凝集等が起こらず、均一な膜を形成していた。
また、ＰｏｘＱｎの発光スペクトルは、トルエン溶液中においては５５６ｎｍに、薄膜状態においては５６１ｎｍピークにそれぞれピークを有しており、いずれも緑黄色発光であった。また、合成例１と同様の手法にて薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を測定したところ、ＨＯＭＯ準位は−５．５９ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は−３．１１ｅＶであった。
【０１６４】
（合成例４）
合成例１におけるジフェニルアミンのかわりにフェノチアジンを用いることにより、上記構造式（５６）で示した本発明のキノキサリン誘導体（以下、ＰｔｈＱｎと記す）を得ることができる。
【０１６５】
得られたＰｔｈＱｎの分解温度は４２８℃であり、抵抗加熱による真空蒸着法により容易に成膜が可能であった。また、結晶化や凝集等が起こらず、均一な膜を形成していた。
【０１６６】
また、ＰｔｈＱｎの発光スペクトルは、トルエン溶液中においては５７５ｎｍにピークを有する黄色発光であり、薄膜状態においては５５４ｎｍにピークを有する緑黄色発光であった。また、合成例１と同様の手法にて薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を測定したところ、ＨＯＭＯ準位は−５．５３ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は−２．８１ｅＶであった。
【０１６７】
（合成例５）
合成例１におけるｏ−フェニレンジアミンの替わりに９，１０−フェナントレンジアミンを用い、ジフェニルアミンの替わりにＮ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミンを用いることにより、上記構造式（２７）で示した本発明のキノキサリン誘導体（以下、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎと記す）を得ることができる。
【０１６８】
得られたＮＰＡＤｉＢｚＱｎの分解温度は４６０℃であり、抵抗加熱による真空蒸着法により容易に成膜が可能であった。また、結晶化や凝集等が起こらず、均一な膜を形成していた。
【０１６９】
また、ＮＰＡＤｉＢｚＱｎの発光スペクトルは、トルエン溶液中においては４６９ｎｍにピークを有する青色発光であり、薄膜状態においては４９０ｎｍにピークを有す青緑色発光であった。また、合成例１と同様の手法にて薄膜状態におけるＨＯＭＯ準位とＬＵＭＯ準位を測定したところ、ＨＯＭＯ準位は−５．５５ｅＶであり、ＬＵＭＯ準位は−２．９１ｅＶであった。
【実施例２】
【０１７０】
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（ＴＰＡＱｎ）のみからなる発光層を用いた電界発光素子の例を具体的に例示する。素子構造は図１に示したものと同様の構造とした。
【０１７１】
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
【０１７２】
次に、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを３０ｎｍ、発光層１１３としてＴＰＡＱｎを３０ｎｍ成膜した。さらに、電子輸送層１１４として、ＢＣＰを２０ｎｍ、Ａｌｑを２０ｎｍ、順次積層する。さらに、本実施例では、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に積層した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ積層し、本発明の有機半導体素子（電界発光素子）を得た。
【０１７３】
得られた素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を、各々図６および図７に示す。この素子は、９．４Ｖの電圧を印加した時、２１．９ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流が流れ、１０３０ｃｄ／ｍ２の輝度で発光した。電流効率は４．７１ｃｄ／Ａである。
【０１７４】
また、この素子の発光スペクトルを図８に示す。図８に示すとおり、約５００ｎｍにピークの最大値を有する青緑色の発光であった。
【実施例３】
【０１７５】
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（ＴＰＡＱｎ）を、発光層のゲスト材料として用いた電界発光素子の例を具体的に例示する。素子構造は図１に示したものと同様の構造とし、各層を形成するための材料を実施例１に示したのと異なるものを用いた。
【０１７６】
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
【０１７７】
次に、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを３０ｎｍする。さらに、ＤＮＡとＴＰＡＱｎを重量比で４：０．３となる（すなわちＴＰＡＱｎが約７ｗｔ％となる）ように共蒸着し、発光層１１３を３０ｎｍ成膜した。さらに、電子輸送層１１４としてＢＣＰを２０ｎｍし、さらに、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に積層した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ積層し、本発明の有機半導体素子（電界発光素子）を得た。
【０１７８】
得られた素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を、各々図９および図１０に示す。この素子は、８．２Ｖの電圧を印加した時、２０．２ｍＡ／ｃｍ２の電流密度の電流が流れ、１０２５ｃｄ／ｍ２の輝度で発光した。電流効率は５．０８ｃｄ／Ａである。
【０１７９】
また、この素子の発光スペクトルを図１１に示す。図１１に示すとおり、約４８０ｎｍにピークの最大値を有する青色の発光であった。
【実施例４】
【０１８０】
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（ＴＰＡＱｎ）を、発光層のホスト材料として用いた電界発光素子の例を具体的に例示する。ここでは特に、ゲストとして三重項励起状態からの発光を示す燐光体を用いた素子を例示する。素子構造は図１に示したものと同様の構造とし、各層を形成するための材料を実施例１に示したのと異なるものを用いた。
【０１８１】
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
【０１８２】
次に、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを３０ｎｍする。さらに、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）が約８．８ｗｔ％含まれるようにＴＰＡＱｎとＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を共蒸着し、発光層１１３を３０ｎｍ成膜した。さらに、電子輸送層１１４としてＢＣＰを１０ｎｍ、Ａｌｑを２０ｎｍ、順次積層する。さらに、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に積層した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ積層し、本発明の有機半導体素子（電界発光素子）を得た。
【０１８３】
得られた素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を、各々図１２中および図１３中の「実施例４」に示す。この素子は、約２００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が７．２Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は４．５８ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は４．１４ｃｄ／Ａである。
【０１８４】
また、この素子の発光スペクトルを図１４に示す。スペクトルの形状から、燐光体であるＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）からの発光であることがわかった。また、ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６９）であり、色度の良い赤色発光であった。
【０１８５】
なお、先に述べたとおり２００ｃｄ／ｍ２時の電流効率は４．１４ｃｄ／Ａであり、赤色発光素子としては非常に効率の高い素子が達成できた。このような高い効率は燐光体を用いた素子の特徴であり、本実施例の素子はその特徴を十分に引き出している。したがって、本発明のキノキサリン誘導体は、燐光体を用いた発光層におけるホスト材料として適している。
【０１８６】
（比較例１）
実施例４に対する比較のため、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）をゲストとして用いた従来の電界発光素子の特性を例示する。素子構造としては、発光層１１３を除いて実施例４と同様の構成である。発光層１１３は、ＣＢＰをホストとした従来の構成であり、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）の添加濃度は約７．５ｗｔ％とした。
【０１８７】
得られた素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を、各々図１２中および図１３中の「比較例１」に示す。この素子は、約２００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が９．０Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は５．５５ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は３．５５ｃｄ／Ａである。
【０１８８】
また、この素子の発光スペクトルは図１４のスペクトルとほぼ同様であった。ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．３１、０．６７）であった。
【０１８９】
実施例４と比較すると、発光スペクトルや色度はほぼ同様であるが、電流効率がやや悪い（図１２）。したがって、本発明のキノキサリン誘導体が、燐光体を用いた発光層のホスト材料として従来の材料よりも適していることがわかった。
【０１９０】
また、本比較例１は実施例４に比べて駆動電圧も上昇している（図１３）。例えば約２００ｃｄ／ｍ２を達成するための駆動電圧は、実施例４（７．２Ｖ）に対して１．８Ｖも高い９．０Ｖである。したがって、本発明のキノキサリン誘導体をホスト材料として用いることで、従来よりも駆動電圧を低減することができた。
【０１９１】
図１５に、実施例４および比較例１の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示した。明らかに実施例４の方が低電圧側にシフトしており、電流が流れやすいことを示している。このことから、本発明のキノキサリン誘導体がＣＢＰに比べてキャリア輸送性の点において勝っており、駆動電圧の低減に寄与していることがわかる。このように、本発明のキノキサリン誘導体は優れたキャリア輸送性を有しているため、他の様々な発光体に対するホスト材料として用いた場合でも、同様に駆動電圧を低減することができると考えられる。
【０１９２】
以上のことから、本発明のキノキサリン誘導体を発光層におけるホスト材料とすることで、駆動電圧を低減できることがわかった。特に燐光体のホスト材料として用いることで、従来よりも高効率かつ駆動電圧の低い電界発光素子が達成できることがわかった。
【実施例５】
【０１９３】
本実施例では、上記合成例１で得られた本発明のキノキサリン誘導体（ＴＰＡＱｎ）を、発光層のホスト材料として用いた電界発光素子の例を具体的に例示する。ここでは特に、三重項励起状態からの発光を示す燐光体をゲストとして用いた素子を例示する。素子構造は、実施例４の構造からＢＣＰを除いた他は、実施例４とほぼ同様の構成とした。
【０１９４】
まず、ガラス上に第１の電極１０１としてＩＴＯが１１０ｎｍ成膜された基板１００を用いる。ＩＴＯは、２ｍｍ角の大きさの電極として作用するようにした。なお、ＩＴＯは陽極として作用する。
【０１９５】
次に、ホール注入層１１１としてＣｕＰｃを２０ｎｍ、ホール輸送層１１２としてα−ＮＰＤを４０ｎｍする。さらに、Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）が約１０ｗｔ％含まれるようにＴＰＡＱｎとＩｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ）を共蒸着し、発光層１１３を３０ｎｍ成膜した。さらに、電子輸送層１１４としてＡｌｑを２０ｎｍ積層する。さらに、電子注入を促すための層としてフッ化カルシウムを２ｎｍを電子輸送層１１４の上に積層した後、第２の電極１０３としてアルミニウム（Ａｌ）を１００ｎｍ積層し、本発明の有機半導体素子（電界発光素子）を得た。
【０１９６】
得られた素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性および輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を、各々図１２中および図１３中の「実施例５」に示す。この素子は、約２００ｃｄ／ｍ２の輝度で発光する際の駆動電圧が６．６Ｖであり、この時流れている電流の電流密度は５．７９ｍＡ／ｃｍ２であった。電流効率は３．３４ｃｄ／Ａである。
【０１９７】
また、この素子の発光スペクトルは図１４のスペクトルとほぼ同様であった。ＣＩＥ色度座標は（ｘ、ｙ）＝（０．３２、０．６８）であり、色度の良い赤色発光を示した。
【０１９８】
電流効率は従来（比較例１）とほぼ同等であり、赤色発光素子としては効率の高い素子が達成できた（図１２）。また、図１３から、比較例１に比べて駆動電圧が非常に低いことがわかる。例えば約２００ｃｄ／ｍ２時の駆動電圧は６．６Ｖであり、比較例１の９．０Ｖに比べて２．４Ｖも低下している。図１５中の「実施例５」に示したＩ−Ｖ特性は、やはり従来（比較例１）に比べて低電圧側にシフトしており、本発明のキノキサリン誘導体の高いキャリア輸送性が駆動電圧の低下に寄与しているものと考えられる。
【０１９９】
さらに特筆すべきことは、実施例４や比較例１において電子輸送層に適用しているＢＣＰを用いることなく、高効率な素子が達成できている点である。燐光体を発光させる素子では、実施例４や比較例１のＢＣＰのように、通常はホールやエキシトンを閉じこめることのできる材料、すなわちホールブロック材料やエキシトンブロック材料からなる電子輸送層（いわゆるホールブロック層）を発光層の隣に設ける必要があるとされていた。そのような層を設けなければ、Ａｌｑのような通常よく用いられている電子輸送層の材料に燐光体の励起エネルギーが移動してしまい、効率よく燐光体を発光させることができないためである。
【０２００】
しかしながら、本実施例５によれば、本発明のキノキサリン誘導体を燐光体に対するホスト材料に用いた場合、いわゆるホールブロック層をわざわざ設ける必要はなく、層の数を減らすことができる。また、ＢＣＰ等のホールブロック材料・エキシトンブロック材料は一般に結晶化が激しく、信頼性の低下につながるため、それらの材料を使う必要がなくなるという本実施例５の結果は、燐光体を用いた電界発光素子の信頼性向上というメリットにもつながる。
【０２０１】
さらに、本実施例５の結果は、本発明のキノキサリン誘導体から燐光体へのエネルギー移動の効率が極めて良好であることを示している。その意味でも、本発明のキノキサリン誘導体は、燐光体を用いた発光層におけるホスト材料として好適であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】図１は、本発明の電界発光素子の一態様について説明する図である。
【図２】図２は、本発明の電界発光素子の一態様について説明する図である。
【図３】図３は、ＴＰＡＱｎの１Ｈ−ＮＭＲチャートである。
【図４】図４は、ＴＰＡＱｎの吸収・発光スペクトルを示す図である。
【図５】図５は、ＣｚＱｎの吸収・発光スペクトルを示す図である。
【図６】図６は、本発明の電界発光素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性を示す図である。
【図７】図７は、本発明の電界発光素子の輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を示す図である。
【図８】図８は、本発明の電界発光素子の発光スペクトルを示す図である。
【図９】図９は、本発明の電界発光素子の輝度−電流密度（Ｌ−Ｊ）特性を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の電界発光素子の輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の電界発光素子の発光スペクトルを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の電界発光素子の電流効率−輝度（η−Ｌ）特性を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の電界発光素子の輝度−電圧（Ｌ−Ｖ）特性を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の電界発光素子の発光スペクトルを示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の電界発光素子の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明を適用した有機半導体素子について説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明を適用した発光装置について説明する断面図である。
【図１８】図１８は、本発明を適用した発光装置について説明する上面図である。
【図１９】図１９は、本発明を適用した電子機器について説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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