(57)【要約】【課題】炭化水素芳香族基と含フッ素芳香族性基とが結合してなるπ共役化合物を電荷輸送材料として用いた、キャリア移動度等に優れる高性能な有機薄膜デバイスの提供。【解決手段】下記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス（ＡｒFは（ｎ＋１）価のペルフルオロベンゼン基、（ｎ＋１）価のペルフルオロナフタレン基および（ｎ＋１）価のペルフルオロビフェニル基から選択されるペルフルオロ芳香族性基。Ｑはフェニル基。ｎは１または２。ｐは１〜３の整数であり、ｐが１のとき、Ｖはフッ素原子または１価の含フッ素芳香族性基、ｐが２のとき、Ｖは単結合、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合または２価の含フッ素芳香族性基、ｐが３のとき、Ｖは３価の含フッ素芳香族性基。）。    【化１】2007242665.tif 000023【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【化１】
2007242665.tif 000019
ＡｒFは（ｎ＋１）価のペルフルオロベンゼン基、（ｎ＋１）価のペルフルオロナフタレン基および（ｎ＋１）価のペルフルオロビフェニル基から選択されるペルフルオロ芳香族性基（ただし、該ペルフルオロ芳香族性基中のフッ素原子はペルフルオロアルキル基により置換されていてもよい。）。
Ｑはフェニル基（ただし、該フェニル基中の水素原子は炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８の含フッ素アルキル基により置換されていてもよい。）。
ｎは１または２。
ｐは１〜３の整数であり、
ｐが１のとき、Ｖはフッ素原子または１価の含フッ素芳香族性基、
ｐが２のとき、Ｖは単結合、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合または２価の含フッ素芳香族性基、
ｐが３のとき、Ｖは３価の含フッ素芳香族性基。
【請求項２】
前記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物が、下記式（２）で表される、請求項１に記載の有機薄膜デバイス。
【化２】
2007242665.tif 000020
式中、Ｖおよびｐは、それぞれ前記と同じ意味を示す。
【請求項３】
前記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物が、下記式（３）または下記式（４）で表される、請求項１に記載の有機薄膜デバイス。
【化３】
2007242665.tif 000021
【化４】
2007242665.tif 000022
【請求項４】
基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタからなる有機薄膜デバイスであって、
前記有機半導体層が前記含フッ素芳香族化合物を含む請求項１〜３のいずれかに記載の有機薄膜デバイス。
【請求項５】
基板上に、陽極と、１層以上の構造の有機化合物層と、陰極とを有する有機ＥＬ素子からなる有機薄膜デバイスであって、
前記有機化合物層が前記含フッ素芳香族化合物を含む請求項１〜３のいずれかに記載の有機薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含フッ素芳香族化合物を含む有機薄膜デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機化合物を半導体材料として用いた有機エレクトロニクス素子がめざましい発展を遂げている。その代表的な応用例としては、次世代のフラットパネルディスプレイとして期待される有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）、軽量かつフレキシブルな電源としての有機薄膜太陽電池、ディスプレイの画素駆動用等に使用される薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を印刷等の低コストプロセスで製造することができることやフレキシブルな基板に対応することができることで注目されている有機薄膜トランジスタ（以下「有機ＴＦＴ」と記す。）が挙げられる。
【０００３】
有機化合物は、無機物のシリコンと比較して加工することが容易であるため、半導体材料として有機化合物を用いることによって低価格なデバイスを実現することが期待されている。また、有機化合物を用いた半導体デバイスに関しては、デバイスを低温で製造することが可能であるため、プラスチック基板を含む多種多様な基板を適用することが可能である。更に、有機化合物の半導体材料は、構造的に柔軟であるため、プラスチック基板および有機化合物の半導体材料を組み合わせて用いることで、フレキシブルなディスプレイ等のデバイスを実現することが期待されている。
【０００４】
一般に、有機ＥＬ素子の長寿命化および低駆動電圧化、有機ＴＦＴ素子の低閾値電圧化、スイッチング速度向上等のために、有機半導体材料のキャリア移動度の向上が求められている。有機半導体材料のキャリア移動度は一般的に低いが、近年、ペンタセンを用いた有機ＴＦＴ素子において、アモルファスシリコン並みの移動度（＞１．０ｃｍ2／Ｖｓ）が実現されつつある（非特許文献１参照。）。
【０００５】
有機半導体材料において、キャリア移動度の向上のための手段としては、未だ有効な手段は確立していないが、分子間相互作用を強くすることや、分子の配列を制御することが重要と言われている。
具体的には、平面構造により共役系が拡張され、πスタックによる強い分子間相互作用を持つペンタセン等の縮合多環系の化合物を利用した例（非特許文献１参照。）や、電子吸引性の芳香族基と電子供与性の芳香族基を分子内に共存させることにより、電荷の偏りを生じさせ、分子間相互作用を高めるだけでなく、分子配列を制御した例（非特許文献２参照。）が知られている。
【０００６】
また、分子間相互作用を高める手段としては、含フッ素芳香族性基および炭化水素芳香族基の相互作用が知られている（例えば、非特許文献３参照。）。
しかしながら、この相互作用を有機半導体材料のキャリア移動度の向上のために利用した例は少なく、ペンタセンの骨格にフッ素原子を導入した例はあるが、キャリア移動度は十分に高いとは言えないものであった（非特許文献４参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ，Ｓ．Ｆ．Ｎｅｌｓｏｎ，Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｈｓｏｎら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，（２００２），８０，２９２５．
【非特許文献２】Ｈ．Ｔａｄａ，Ｙ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，（２００２），７２５，１４３．
【非特許文献３】Ｇ．Ｗ．Ｃｏａｔｅｓ，Ｊ．Ｗ．Ｚｉｌｌｅｒ，Ｒ．Ｈ．Ｇｒｕｂｂｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，（１９９８），１２０，３６４１．
【非特許文献４】Ｊ．Ｅ．Ａｎｔｈｏｎｙ，Ｇ．Ｇ．Ｍａｌｌｉａｒａｓ  ｅｔ  ａｌ．，Ｏｒｇ．Ｌｅｔｔ．，（２００５），７（１５），３１６３．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決するために、炭化水素芳香族基と含フッ素芳香族性基とが結合してなるπ共役化合物を電荷輸送材料として用いた、キャリア移動度等に優れる高性能な有機薄膜デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、特定の含フッ素芳香族化合物を有機薄膜デバイスに用いると、キャリア移動度が高くなることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
即ち、本発明は、以下の（ｉ）〜（ｖ）を提供する。
（ｉ）下記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物を含むことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【００１１】
【化１】
2007242665.tif 000002
【００１２】
ＡｒFは（ｎ＋１）価のペルフルオロベンゼン基、（ｎ＋１）価のペルフルオロナフタレン基および（ｎ＋１）価のペルフルオロビフェニル基から選択されるペルフルオロ芳香族性基（ただし、該ペルフルオロ芳香族性基中のフッ素原子はペルフルオロアルキル基により置換されていてもよい。）。
Ｑはフェニル基（ただし、該フェニル基中の水素原子は炭素数１〜８のアルキル基または炭素数１〜８の含フッ素アルキル基により置換されていてもよい。）。
ｎは１または２。
ｐは１〜３の整数であり、
ｐが１のとき、Ｖはフッ素原子または１価の含フッ素芳香族性基、
ｐが２のとき、Ｖは単結合、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合または２価の含フッ素芳香族性基、
ｐが３のとき、Ｖは３価の含フッ素芳香族性基。
（ｉｉ）前記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物が、下記式（２）で表される、上記（ｉ）に記載の有機薄膜デバイス。
【００１３】
【化２】
2007242665.tif 000003
【００１４】
式中、Ｖおよびｐは、それぞれ前記と同じ意味を示す。
（ｉｉｉ）前記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物が、下記式（３）または下記式（４）で表される、上記（ｉ）に記載の有機薄膜デバイス。
【００１５】
【化３】
2007242665.tif 000004
【００１６】
【化４】
2007242665.tif 000005
【００１７】
（ｉｖ）基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタからなる有機薄膜デバイスであって、
前記有機半導体層が前記含フッ素芳香族化合物を含む上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに記載の有機薄膜デバイス。
（ｖ）基板上に、陽極と、１層以上の構造の有機化合物層と、陰極とを有する有機ＥＬ素子からなる有機薄膜デバイスであって、
前記有機化合物層が前記含フッ素芳香族化合物を含む上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれかに記載の有機薄膜デバイス。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有機薄膜デバイスは、電荷輸送材料としてキャリア移動度が高い特定の含フッ素芳香族化合物を含んでいるため、高性能な有機ＴＦＴ、有機ＥＬ素子等とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を、代表例を示して詳細に説明する。なお、本明細書において、「式（１）で表される化合物」等を「化合物（１）」等と記す。
本発明の有機薄膜デバイスは下記式（１）で表される含フッ素芳香族化合物（化合物（１））を含むことを特徴とする。
【００２０】
【化５】
2007242665.tif 000006
【００２１】
化合物（１）において、ＡｒFは（ｎ＋１）価のペルフルオロベンゼン基、（ｎ＋１）価のペルフルオロナフタレン基および（ｎ＋１）価のペルフルオロビフェニル基から選択されるペルフルオロ芳香族性基である。ただし、該ペルフルオロ芳香族性基中のフッ素原子はペルフルオロアルキル基により置換されていてもよい。この場合、ペルフルオロアルキル基は、炭素数１〜８の直鎖または分岐のアルキル基であるのが好ましい。ＡｒFとしては（ｎ＋１）価の無置換のペルフルオロベンゼン基であるのが好ましい。
化合物（１）においてＱはフェニル基である。ただし、該フェニル基中の水素原子は炭素数１〜８アルキル基または炭素数１〜８の含フッ素アルキル基により置換されていてもよい。Ｑは、無置換のフェニル基または４位が炭素数１〜８のアルキル基もしくは炭素数１〜８の含フッ素アルキル基により置換されているフェニル基であるのが好ましく、無置換のフェニル基または４位がトリフルオロメチル基に置換されているフェニル基であるのがより好ましい。
化合物（１）においてｎは１または２であり、１であるのが好ましい。
化合物（１）においてｐは１〜３の整数であり、ｐが１のとき、Ｖはフッ素原子または１価の含フッ素芳香族性基、ｐが２のとき、Ｖは単結合、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合または２価の含フッ素芳香族性基、ｐが３のとき、Ｖは３価の含フッ素芳香族性基である。
本発明において、「含フッ素芳香族性基」とは、１個以上の水素原子がフッ素原子で置換された芳香族性の環を１個以上有する基を意味する。芳香族性の環としては、ベンゼン環等の単環；ナフタレン環等の縮合多環；フラン環、チオフェン環、ピロール環等の芳香族性複素環等が挙げられる。含フッ素芳香族性基は２個以上の芳香族性の環を有していてもよい。化合物（１）において、Ｖである含フッ素芳香族性基の構造としては、例えば、下記式（ａ）〜（ｕ）で表される構造から、１個、２個または３個の水素原子またはフッ素原子を除いた残基が挙げられる。
【００２２】
【化６】
2007242665.tif 000007
【００２３】
【化７】
2007242665.tif 000008
【００２４】
【化８】
2007242665.tif 000009
【００２５】
【化９】
2007242665.tif 000010
【００２６】
式（ａ）〜（ｕ）中、ＦxはＶの中の環すべてに結合した水素原子の１個以上がフッ素原子に置換されたことを表す。環に結合したすべての水素原子がフッ素原子に置換されていることが好ましい。
ｒは０〜８の整数を示す。ＲFは炭素数１〜８のフッ素原子によって置換された直鎖または分岐のアルキル基を示し、炭素数１〜８のペルフルオロアルキル基であるのが好ましい。
Ｘ1、Ｘ2およびＸ3はそれぞれ独立に酸素原子、硫黄原子、窒素原子等のヘテロ原子を表し、複数個ある場合は、同じであっても、異なっていてもよい。特に、Ｘ1としては窒素原子、Ｘ2およびＸ3としては酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好ましく、Ｘ2とＸ3とは同じであっても、異なっていてもよい。
Ｖである含フッ素芳香族性基はペルフルオロの芳香族性基であるのが好ましい（即ち、水素原子を含まないのが好ましい）。更に、Ｖである含フッ素芳香族性基は上記式（ａ）の構造から１〜３個の水素原子またはフッ素原子を除いた残基である１〜３価のペルフルオロベンゼン基とするのが好ましい。
ｐは、２または３であることが好ましい。ｐが２のとき、Ｖは単結合または炭素−炭素三重結合であるのが好ましい。ｐが３のとき、Ｖは３価の含フッ素芳香族性基であるのが好ましく、３価のペルフルオロの芳香族性基であるのがより好ましい（水素原子を含まないのが好ましい）。
化合物（１）としては、ＡｒFが無置換の２価のペルフルオロベンゼン基であり、Ｑが無置換のフェニル基である場合が好ましく、対応する含フッ素芳香族化合物は下記式（２）で表される。
【００２７】
【化１０】
2007242665.tif 000011
【００２８】
式中、Ｖおよびｐは、それぞれ前記と同じ意味を示す。
更に、化合物（１）としては、上記式（２）で表される含フッ素芳香族化合物のうち、Ｖが単結合であるもの（ｐ＝２）、またはＶが３価のペルフルオロベンゼン基であるもの（ｐ＝３）であるものが好ましく、対応する含フッ素芳香族化合物はそれぞれ下記式（３）および下記式（４）で表される。
【００２９】
【化１１】
2007242665.tif 000012
【００３０】
【化１２】
2007242665.tif 000013
【００３１】
化合物（１）は製造方法を特に限定されないが、公知の方法により製造可能である。例えば、化合物（１）においてｎ＝１、ｐ＝１の場合を例にとると、下記１）または２）の方法により製造することができる。
【００３２】
１）下記式で表されるフッ素原子の脱離を伴う求核置換反応を利用する方法
【００３３】
Ｖ−ＡｒF−Ｆ  ＋  Ｍ−Ｃ≡Ｃ−Ｑ  →  Ｖ−ＡｒF−Ｃ≡Ｃ−Ｑ  ＋  ＭＦ
【００３４】
ここで、ＡｒF、ＱおよびＶは、それぞれ上記式（１）と同じであり、Ｍは１価の金属を表す。１価の金属Ｍとしては、リチウム、カリウム、ナトリウム等を使用することができる。
【００３５】
２）下記式で表される活性プロトンを有するエチニレン化合物とのカップリング反応を利用する方法
【００３６】
Ｖ−ＡｒF−Ｌ  ＋  Ｈ−Ｃ≡Ｃ−Ｑ  →  Ｖ−ＡｒＦ−Ｃ≡Ｃ−Ｑ  ＋  ＨＬ
【００３７】
ここで、ＡｒF、ＱおよびＶは、それぞれ上記式（１）と同じであり、Ｌは脱離基を表す。脱離基Ｌは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子である。本カップリング反応は触媒としてパラジウム、ニッケル等の遷移金属およびその錯体を使用するのが好ましい。
【００３８】
上述したように、本発明の有機薄膜デバイスは、上述した化合物（１）を含むことを特徴とする有機薄膜デバイスである。具体的には、本発明の有機薄膜デバイスは、少なくとも１層の有機層を備え、この有機層のうち少なくとも１層が上述した化合物（１）を含む。
【００３９】
本発明の有機薄膜デバイスは、種々の態様とすることができるが、好適態様の一つとして、有機ＴＦＴが挙げられる。
具体的には、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とを有する有機ＴＦＴからなる有機薄膜デバイスであって、前記有機半導体層が上述した化合物（１）を含む有機薄膜デバイスが挙げられる。
上述した化合物（１）は、含フッ素芳香族性基と炭化水素芳香族基の相互作用により、分子間相互作用が大きく、高キャリア移動度を達成することができるので、有機ＴＦＴの活性層に用いると効果的である。
【００４０】
基板は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
基板としては、例えば、ガラス（例えば、石英ガラス）、シリコン、セラミック、プラスチックが挙げられる。
プラスチックとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート等の汎用の樹脂基板が挙げられる。樹脂基板は、酸素、水蒸気等のガスの透過性を低くするためのガスバリア膜を積層したものであることが好ましい。
【００４１】
ゲート電極は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
ゲート電極としては、例えば、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム等の金属またはそれらの合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、スズドープ酸化インジウム（以下「ＩＴＯ」と称する。）、酸化亜鉛、導電性ポリマー等の材料を用いることができる。
【００４２】
ゲート絶縁層は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、アモルファスシリコン、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、ポリパラキシリレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＣＹＴＯＰ（登録商標）等）等の材料を用いることができる。
【００４３】
有機半導体層は、化合物（１）を含む層であれば、特に限定されない。例えば、実質的に化合物（１）のみからなる層であってもよく、化合物（１）以外の他の物質を含有する層であってもよい。
【００４４】
ソース電極およびドレイン電極は、いずれも特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
ソース電極およびドレイン電極としては、いずれも、金、白金、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム等の金属またはそれらの合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、グラファイト、ＩＴＯ、酸化亜鉛、導電性ポリマー等の材料を用いることができる。
【００４５】
有機ＴＦＴにおける積層の構成は、基板側から、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極とをこの順に有する構成（１）、および、基板側から、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層とをこの順に有する構成（２）のいずれであってもよい。
【００４６】
有機ＴＦＴの作製方法は、特に限定されないが、構成（１）の場合、例えば、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、有機半導体層と、ドレイン電極およびソース電極とを順次積層するトップコンタクト法が挙げられ、構成（２）の場合、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ドレイン電極およびソース電極と、有機半導体層とを順次積層するボトムコンタクト法が挙げられる。
【００４７】
ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極とは、形成方法を特に限定されないが、いずれも、例えば、上述した材料を用いて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、スピンコート法、印刷法等の周知の膜作製方法により形成させることができる。
有機半導体層は、形成方法を特に限定されないが、例えば、上述した化合物（１）を用いて、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等の周知の膜作製方法により形成させることができる。
【００４８】
化合物（１）は、ペルフルオロ芳香族性基とフェニル基とがある程度規則的に配置された化学構造を有しており、ペルフルオロ芳香族性基およびフェニル基の相互作用により、ペルフルオロ芳香族性基同士およびフェニル基同士がスタッキングし、積層した結晶構造を持つ。このため分子間相互作用が大きく、分子同士でπ電子軌道がオーバーラップすることによる高キャリア移動度を期待することができる。したがって、この材料を有機ＴＦＴ（電界効果トランジスタ）の有機半導体層（「有機活性層」とも呼ばれる。）に用いることで、大きい電界効果移動度特性を実現することができる。
【００４９】
有機ＴＦＴからなる本発明の有機薄膜デバイスは、用途を特に限定されないが、例えばプラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイの駆動用ＴＦＴとして好適に用いられる。
一般的にプラスチック基板上に無機物で構成されたＴＦＴを作製することはプロセス上困難である。しかし、有機ＴＦＴからなる本発明の有機薄膜デバイスの作製工程では、上述したように真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等のプロセスを用い、高温プロセスを使用しないため、プラスチック基板上に画素駆動用のＴＦＴを形成しうる。特に、本発明に用いられる化合物（１）は、クロロホルム、テトラヒドロフラン等の汎用有機溶媒に可溶であるため、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等の低コストプロセスを適用可能であり、安価なペーパーライク（フレキシブル）ディスプレイの作製に適している。
【００５０】
本発明の有機薄膜デバイスの別の好適態様の一つとして、有機ＥＬ素子が挙げられる。
具体的には、基板上に、陽極と、１層以上の構造の有機化合物層と、陰極とを有する有機ＥＬ素子からなる有機薄膜デバイスであって、前記有機化合物層が上述した化合物（１）を含む有機薄膜デバイスが挙げられる。
【００５１】
基板と、陽極と、陰極とは、特に限定されず、いずれも従来公知の構成とすることができる。
【００５２】
基板は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
基板としては、例えば、ガラス、プラスチック等の透明材料を用いるのが好ましい態様の一つである。また、陰極に透過性を持たせて陰極側から発光を取り出す場合は、透明材料以外の材料、例えば、シリコンを用いることもできる。
【００５３】
陽極は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。具体的には、光を透過させる材料を用いる。より具体的には、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛合金であるのが好ましい。また、金、白金、銀、マグネシウム合金等の金属の薄膜；ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、それらの誘導体等の高分子有機材料を用いることもできる。
【００５４】
陰極は、特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。具体的には、仕事関数の低い、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属；Ｍｇ、Ｃａ等のアルカリ土類金属を用いるのが、電子注入性の観点から好ましい。また、ＬｉＦ、ＬｉＣｌ、ＫＦ、ＫＣｌ、ＮａＦ、ＮａＣｌ等のアルカリ金属のハロゲン化物とその上に設けられる安定なＡｌ等の金属とを用いることも好ましい。
【００５５】
有機化合物層は、１層以上の構造であり、その層構成を特に限定されず、例えば、従来公知の構成とすることができる。
例えば、陽極側から陰極側へ向かって、発光層からなる１層構造、正孔輸送層／発光層からなる２層構造、発光層／電子輸送層からなる２層構造、正孔輸送層／発光層／電子輸送層からなる３層構造、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入層からなる４層構造、正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層からなる５層構造が典型的に挙げられる。
【００５６】
上述したように、有機化合物層は、上述した化合物（１）を含む。有機化合物層は、上述した各種層構成において用いられる各層のうち、少なくとも１層が化合物（１）を含んでいればよい。例えば、上記５層構造の場合、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層からなる群から選ばれる少なくとも１層が化合物（１）を含んでいればよい。
有機化合物層においては、上述した化合物（１）は、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、有機化合物層においては、化合物（１）以外の発光性有機化合物を併用してもよい。化合物（１）以外の発光性有機化合物は、特に限定されず、例えば、従来公知のものを用いることができる。
【００５７】
有機化合物層は、少なくとも１層が化合物（１）を含んでいる以外は、各層を従来公知の構成とすることができる。以下、有機化合物層が５層構造である場合を例に挙げて説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。
正孔注入層または正孔輸送層を構成する材料としては、フタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、芳香族三級アミン誘導体、スチルベンおよびポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の導電性高分子材料で電子供与性の高い骨格または置換基を含む化合物が好適に例示される。特に、正孔注入層を構成する材料としては、陽極から正孔が注入しやすいイオン化ポテンシャルが小さい化合物が好ましい。また、正孔輸送層を構成する材料としては、発光層とイオン化ポテンシャルが同程度の化合物が好ましい。
発光層の発光材料またはホスト材料としては、例えば、キノリン金属錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体や、アントラセン、フェナントレン、ピレン、テトラセン、コロネン、クリセン、ペリレン等の縮合多環化合物が挙げられる。また、クマリン、キナクリドン、ルブレン、スチルベン系誘導体および蛍光色素等を発光層に微量ドープしてもよい。
電子輸送層または電子注入層を構成する材料としては、具体的には、例えば、オキサジアゾール、トリアゾール、フェナントレン、バソクプロイン、キノリン錯体、ペリレンテトラカルボン酸等とそれらの誘導体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの層は、それぞれ２層以上から構成されていてもよい。
【００５８】
有機ＥＬ素子における積層の構成は、例えば、基板側から、陽極と、１層以上の構造の有機化合物層と、陰極とをこの順に有する構成、基板側から、陰極と、１層以上の構造の有機化合物層と、陽極とをこの順に有する構成が挙げられる。
【００５９】
有機ＥＬ素子の作製方法は、特に限定されないが、例えば、基板上に、陽極と、有機化合物層と、陰極とを順次積層する方法、基板上に、陰極と、有機化合物層と、陽極とを順次積層する方法が挙げられる。
【００６０】
陽極と、陰極とは、形成方法を特に限定されないが、いずれも、例えば、上述した材料を用いて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スプレー法等の周知の膜作製方法により形成させることができる。
有機化合物層は、形成方法を特に限定されないが、上述した化合物（１）を含有する層については、例えば、上述した化合物（１）を用いて、真空蒸着法、スピンコート法、印刷法等の周知の膜作製方法により形成させることができる。また、上述した化合物（１）を含有しない層については、例えば、上述した材料を用いて、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法、スプレー法等の周知の膜作製方法により形成させることができる。
【００６１】
一般に、有機ＥＬ素子において、陽極と陰極との間に電圧を印加すると、陽極からは正孔が正孔注入層や正孔輸送層を介して発光層に注入され、陰極からは電子が電子注入層や電子輸送層等を介して発光層に注入されて、正孔と電子とが発光層で再結合し、その際に生じるエネルギーにより発光層に含まれる発光性有機化合物の分子が励起し、励起子が生成する。そして、生成した励起子が基底状態に失活する過程で発光現象が生じる。
従来、有機ＥＬ素子を実用化するに際し、駆動電圧の低減化や発光量子効率の上昇が重要な課題となっている。この課題の解決には、陽極から正孔を効率よく引き出して発光層に注入し、陰極から電子を効率よく引き出して発光層に注入し、正孔および電子を発光層まで損失なく効率よく輸送することが、求められている。
【００６２】
本発明においては、化合物（１）が正孔および電子の輸送性に優れているので、有機ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層および電子輸送層の少なくとも１層に用いると効果的である。また、発光層中にも正孔および電子の両者を注入し、再結合させる必要があるため、発光層に用いることも好ましい。
よって、高キャリア移動度の化合物（１）を有機ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層および発光層の少なくとも１層に用いることによって、正孔および電子を発光層中に効率よく注入することが可能となり、これにより、発光効率を高め、駆動電圧を低下させることができる。
【００６３】
有機ＥＬ素子からなる本発明の有機薄膜デバイスは、用途を特に限定されないが、例えば、有機ＥＬ表示装置に好適に用いられる。
有機ＥＬ表示装置は、画素となる有機ＥＬ素子を複数配置した有機ＥＬ表示素子を備えている。
例えば、パッシブ型の有機ＥＬ素子は、典型的には、ストライプ状に配置された陽極配線と、陽極配線に交差するようにストライプ状に配置された陰極配線との交差部の間に発光層を含む有機化合物層が挟持された構造となっており、交差部ごとに、発光素子としての画素が形成され、画素がマトリクス状に配列している。
また、有機ＥＬ素子にスイッチング用の有機ＴＦＴを組み合わせた素子を、マトリックス状に配置することにより、アクティブ型の有機ＥＬ表示素子とすることができる。
【００６４】
本発明の有機薄膜デバイスにおいては、上述したように、トランジスタ等の電気デバイス、有機ＥＬ素子等の光デバイスの基板として、ガラス基板のほかに、プラスチック基板を使用することが可能である。
基板として用いられるプラスチックは、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性および低吸湿性に優れているのが好ましい。このようなプラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリイミド等が挙げられる。
【００６５】
本発明の有機薄膜デバイスにおいては、基板の電極側の面および電極と反対側の面の一方または両方に、透湿防止層（ガスバリア層）を有するのが好ましい。透湿防止層を構成する材料としては、窒化ケイ素、酸化ケイ素等の無機物が好適に例示される。透湿防止層はＲＦスパッタ法等の周知の膜作製方法により形成することができる。
また、本発明の有機薄膜デバイスにおいては、必要に応じて、ハードコート層やアンダーコー卜層を有していてもよい。
【００６６】
本発明の有機薄膜デバイスは、上述した有機ＴＦＴおよび有機ＥＬ以外の種々の態様とすることもできる。例えば、有機薄膜太陽電池は、本発明の有機薄膜デバイスの更に別の好適態様の一つである。
【００６７】
本発明の有機薄膜デバイスは、用途を特に限定されず、表示装置（ディスプレイ）、表示素子、バックライト、光通信、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読取光源、標識、看板、インテリア、電池等の広範な用途に用いることができる。
【実施例】
【００６８】
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限られるものではない。
１．化合物（３）および（４）の合成
（１）化合物（３）の合成
熱電対温度計、滴下ロート、メカニカルスターラを取り付けた容量１．０Ｌの四つ口フラスコに、５０．５ｇのデカフルオロビフェニルと２５０ｍＬのテトラヒドロフラン（以下「ＴＨＦ」という。）を仕込んだ。その後、氷浴下、激しくかくはんしながら、３６０ｍＬの１．０ｍｏｌ／ＬリチウムフェニルアセチリドＴＨＦ溶液を徐々に滴下し、滴下終了後、そのまま１時間かくはんした。続いて、このフラスコを氷浴からはずし、１６時間かくはんを続けた。反応液を１．０Ｌの０．５ｍｏｌ／Ｌ塩酸に投入し、析出した固体をろ過して回収した。３回水洗を行った後に、５０℃で２時間真空乾燥を行って、粗生成物を得た。
こうして得られた粗生成物を、クロロホルムを溶媒として用いた再結晶によって精製し、ほぼ純粋な化合物（３）を４７．３ｇ得た（収率：６３％）。
【００６９】
（２）化合物（３）の精製
上記で得られた化合物（３）のうちの２７．４１ｇをクロロホルム１．０Ｌに溶解させ、１８ｇの活性炭を投入して１時間脱色処理を行った。活性炭はろ過にて取り除き、クロロホルムを留去することで、白色の固体２５．７ｇを得た。つぎに、この白色固体の２０．３２ｇを２．０〜３．０Ｐａの減圧下、１９０℃にて昇華精製を行うことにより、純粋な白色結晶１９．７ｇを得た。この白色結晶は、19Ｆ−ＮＭＲ、1Ｈ−ＮＭＲおよびＩＲの各分析により４，４′−ビス（フェニルエチニル）オクタフルオロビフェニル（化合物（３））であると同定された。分析結果を以下に示す。
【００７０】
19Ｆ−ＮＭＲ（２８２．７ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、基準：ＣＦＣｌ3）δ（ｐｐｍ）；−１３６．２７（４Ｆ），−１３８．８３（４Ｆ）．
1Ｈ−ＮＭＲ（３００．４ＭＨｚ，溶媒：ＣＤＣｌ3，基準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）；７．４３（６Ｈ），７．６２（４Ｈ）
ＩＲ（ｃｍ-1）；２２２２，１６４５，１５００，１４８３，１３９１，１３１４，１０１２，９６８，７６０，７２１，６９０
【００７１】
（３）化合物（４）の合成
熱電対温度計、滴下ロートおよびメカニカルスターラを取り付けた容量１．０Ｌの四つ口フラスコに、５０．５ｇのペルフルオロ−１，３，５−トリフェニルベンゼンと３５０ｍＬのＴＨＦを仕込んだ。その後、氷浴下、激しくかくはんしながら、２６０ｍＬの１．０ｍｏｌ／ＬリチウムフェニルアセチリドＴＨＦ溶液を徐々に滴下し、滴下終了後、そのまま１時間かくはんした。続いて、このフラスコを氷浴からはずし、１６時間かくはんを続けた。反応液に３５０ｍＬの０．５ｍｏｌ／Ｌ塩酸を投入し、後処理をした後、クロロホルムにて抽出を行った。有機層を分離後に硫酸マグネシウムにて乾燥させ、減圧下でクロロホルムを留去し、粗生成物を得た。
こうして得られた粗生成物を、クロロホルムおよびヘキサンの混合溶媒を用いた再結晶によって精製し、ほぼ純粋な化合物（４）を２４．８ｇ得た（収率：３５％）。
【００７２】
（４）化合物（４）の精製
上記で得られた化合物（４）に再度、クロロホルム・ヘキサンの混合溶媒を用いて再結晶精製を行い、淡黄色の結晶１３．４ｇを得た。得られた結晶のうち６．０ｇに、クロロホルムおよびメタノールの混合溶媒を用いて２度再結晶を行い、ほぼ白色の結晶３．０ｇを得た。この結晶を５０ｍＬのクロロホルムに溶解し、２．１ｇの活性炭を投入して１時間脱色処理を行った。活性炭はろ過にて取り除き、クロロホルムを留去することで、純粋な白色固体を２．６ｇ得た。この白色固体は、19Ｆ−ＮＭＲ、1Ｈ−ＮＭＲおよびＩＲの各分析により化合物（４）であると同定された。分析結果を以下に示す。
【００７３】
19Ｆ−ＮＭＲ（２８２．７ＭＨｚ、溶媒：ＣＤＣｌ3、基準：ＣＦＣｌ3）δ（ｐｐｍ）；−１０２．４３（３Ｆ），−１３６．３６（６Ｆ），−１３８．７７（６Ｆ）．
1Ｈ−ＮＭＲ（３００．４ＭＨｚ，溶媒：ＣＤＣｌ3，基準：ＴＭＳ）δ（ｐｐｍ）；７．４２（９Ｈ），７．６２（６Ｈ）
ＩＲ（ｃｍ-1）；２９２６，２２２４，１６１８，１４９２，１４８３，１４５５，１４０７，１３２４，１１１９，１０３９，９８２，７５３，６８７
【００７４】
２．有機ＥＬ素子の作製および評価
（比較例１）
厚さ１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を陽極として有するガラス基板を真空蒸着機の基板ホルダーに固定して、真空度１×１０-6Ｔｏｒｒまで減圧した。
つぎに、下記式で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で２０ｎｍの厚さとなるようにＩＴＯ透明電極上に蒸着し、正孔注入層を形成させた。
その上に下記式で表されるＴＰＤを蒸着速度０．２ｎｍ／秒で４０ｎｍの厚さとなるように蒸着し、正孔輸送層を形成させた。
更に、下記式で表されるＤＰＶＢｉと下記式で表される発光性ドーパントＤＣＪＴＢとをそれぞれ蒸着速度０．５ｎｍ／秒、０．００５ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さとなるように蒸着し、発光層を形成させた。
ついで、電子注入性を容易にするため下記式で表されるＡｌｑ３を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さとなるように蒸着し、電子注入層を形成させた。
この電子注入層上にフッ化リチウムを蒸着速度０．０５ｎｍ／秒で０．５ｎｍの厚さとなるように蒸着し、ついで、アルミニウムを陰極として蒸着速度０．５ｎｍ／秒で１００ｎｍの厚さに蒸着して有機ＥＬ素子を得た。
この素子の発光特性を測定したところ、３００ｃｄ／ｍ2の黄色発光を得るときの電流効率は６．１ｃｄ／Ａ、駆動電圧が６．２Ｖであった。
【００７５】
【化１３】
2007242665.tif 000014
【００７６】
【化１４】
2007242665.tif 000015
【００７７】
【化１５】
2007242665.tif 000016
【００７８】
【化１６】
2007242665.tif 000017
【００７９】
【化１７】
2007242665.tif 000018
【００８０】
（実施例１）
Ａｌｑ３を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さとなるように蒸着する代わりに、化合物（３）を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さに蒸着して、電子注入層を形成させた以外は、比較例１と同様の方法により、有機ＥＬ素子を得た。
この素子の発光特性を測定したところ、３００ｃｄ／ｍ2の黄色発光を得るときの電流効率は８．５ｃｄ／Ａ、駆動電圧が４．７Ｖであった。
【００８１】
（実施例２）
Ａｌｑ３を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さとなるように蒸着する代わりに、化合物（４）を蒸着速度０．２ｎｍ／秒で３０ｎｍの厚さに蒸着して、電子注入層を形成させた以外は、比較例１と同様の方法により、有機ＥＬ素子を得た。
この素子の発光特性を測定したところ、３００ｃｄ／ｍ2の黄色発光を得るときの電流効率は９．１ｃｄ／Ａ、駆動電圧が４．５Ｖであった。