新規有機化合物およびそれを有する有機発光素子
【課題】 量子収率の高い新規有機化合物を提供する。
【解決手段】 下記一般式［１］示されることを特徴とする有機化合物とそれを有する有機発光素子を提供する。
【化１】
一般式［１］中Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
【解決手段】 下記一般式［１］示されることを特徴とする有機化合物とそれを有する有機発光素子を提供する。
【化１】
一般式［１］中Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規有機化合物およびそれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は一対の電極とこれら一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極からキャリアを注入することで有機化合物が励起し、励起状態から基底状態に戻る際に発光する。
【０００３】
有機発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子とも呼ばれる。
【０００４】
これまでに新規有機化合物の開発が盛んに行われている。
【０００５】
新規有機化合物の創出が高性能の有機発光素子を提供するにあたり、重要であるからである。
【０００６】
有機発光素子において、発光層の有機化合物の量子収率が高いことが発光効率に大きく貢献することが知られている。
【０００７】
特許文献１にはフルオランテン誘導体を用いた有機発光素子として青色の発光を得ることが記載されている。
【０００８】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１８９２４８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ９（２００８）５２２−５３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１にはフルオランテン誘導体を用いた青色発光素子が記載されている。しかし、フルオランテンは量子収率が０．３５と低いため、それを用いた有機発光素子の発光効率が低いという課題がある。
そこで、本発明は基本骨格中に回転する結合を有さないため量子収率が高い新規有機化合物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】
【００１２】
よって本発明は
下記一般式［１］に示されることを特徴とする有機化合物を提供する。
【００１３】
【化２】
【００１４】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。
前記アルキル基および前記アリール基は置換基を有してよく、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子のいずれかである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基本骨格中に回転する結合を有さないため量子収率が高い新規有機化合物を提供できる。さらに、それを有する高発光効率かつ高耐久性の有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、下記一般式［１］に示されることを特徴とする有機化合物である。
【００１８】
【化３】
【００１９】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
【００２０】
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。これらアルキル基は立体障害基として働くので分子会合を抑制する。中でもｔｅｒｔ−ブチル基は効果が高いので好ましい。
【００２１】
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。これらアリール基は立体障害基として働き分子会合を抑制する。その効果はアルキル基よりも高い。さらに、共役長を伸ばすので発光波長を長くする効果がある。中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基が好ましい。というのも共役を伸ばして発光波長を変え、化合物の量子収率を向上させることができるからである。
【００２２】
アルキル基およびアリール基はさらに置換基を有してよい。その置換基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基などのアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基などの複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、フッ素、塩素などのハロゲン原子である。これらのうちアリール基が有する置換基として好ましいのはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基である。中でもメチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基が特に好ましい。
【００２３】
本発明に係る有機化合物は、基本骨格に縮合五員環構造とスピロ構造との両方を有する新規有機化合物である。なお、基本骨格とは縮環のみで形成された骨格のことである。つまり、本発明における基本骨格とは一般式［１］からＲを除く環で表現される部分のことである。
【００２４】
本発明に係る有機化合物は以下の特徴を有する。
【００２５】
本発明に係る有機化合物はスピロ構造を有する。これは一般式［１］における平面ａと平面ｂとが交差、具体的には直交する構造である。また、回転する結合を有さない構造である。
【００２６】
分子軌道計算によって算出した平面ａと平面ｂとの二面角は８９．９度であった。つまり、二つの平面は直交することが確認された。この二面角をとる構造が分子の最安定化状態である。
【００２７】
分子軌道計算は以下の手法を用いた。本実施形態における分子軌道計算はすべて同じ手法を用いた。
【００２８】
分子軌道計算は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０３(Gaussian 03, Revision D.01,M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria,M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven,K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi,V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega,G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota,R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao,H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross,V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann,O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski,P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg,V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain,O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari,J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford,J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz,I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham,C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill,B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople,Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004).を用いて、ＤＦＴ基底関数６−３１＋Ｇ（ｄ）の計算手法を使った。この計算手法は誤差を含むことが知られているが、分子設計を行う上で有用な指針を与えるものである。
【００２９】
本発明に係る有機化合物は一般式［１］に示す平面ａを有する。この平面ａはフルオランテンよりも共役が長い、そのため振動子強度が高く、量子収率が高い。振動子強度が高いことは量子収率が高いことに繋がることが知られている。
【００３０】
本発明に係る有機化合物は基本骨格中に回転する結合を有さないため熱振動によるエネルギーの消費をしない。このことも量子収率が高いことに寄与していると考えられる。
【００３１】
以上の理由から、本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光材料として好ましく用いることができる。というのも発光材料の量子収率が高く、分子会合を抑制することで濃度消光を抑制するからである。
【００３２】
本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光材料の中でも特にホスト材料とゲスト材料とを有する発光層のゲスト材料として用いられることが好ましい。
【００３３】
ここで、ホスト材料とは発光層の中で重量比が最も大きい材料であり、ゲスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さいものであり、主たる発光をするものである。
【００３４】
本発明に係る有機化合物は青色発光素子のゲスト材料として好ましく用いることができる。ゲスト材料の発光波長の調整によって緑色および赤色発光素子にも適用できる。
【００３５】
本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光層だけでなくいずれの層に用いられてもよい。具体的にはホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ホール・エキシトンブロッキング層等である。
【００３６】
以下に本発明に係る有機化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
【化４】
【００３８】
【化５】
【００３９】
【化６】
【００４０】
【化７】
【００４１】
【化８】
【００４２】
これら例示化合物は基本骨格にアリール基が置換した場合のものである。不図示ではあるが基本骨格にアルキル基を必要なら設けてもよい。
【００４３】
一般式［１］におけるＲ１の位置に置換基を有する化合物、即ちＢ群は分子会合をさらに抑制することができる。
【００４４】
下記一般式［２］で示される有機化合物が例示化合物の中でも好ましい。
【００４５】
【化９】
【００４６】
一般式［２］中、Ｒ２は水素原子、アルキル基、アリール基のいずれかを表す。
【００４７】
アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。これらアルキル基は立体障害基として働くので分子会合を抑制する。中でもｔｅｒｔ−ブチル基は効果が高いので好ましい。
【００４８】
アリール基はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基のいずれかである。これらアリール基は発光波長を変化させることができ、量子収率を向上させることができる。
【００４９】
特に、一般式［２］で示されるＲ２の位置にアリール基を導入することが好ましい。なぜならば、この置換位置にアリール基を有するものは振動子強度が高く量子収率が高いためである。例示化合物の中ではＡ群が該当する。
【００５０】
このことについて分子軌道計算を行った結果、Ｒ２の位置に置換基を導入したものが、他の置換位置と比較して振動子強度が高くなるという結果を得た。振動子強度の向上は、量子収率が向上することに繋がる。
【００５１】
求められたいくつかの例示化合物の振動子強度を以下の表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表１より、フルオランテンに対して本発明の化合物は高い振動子強度を有することがわかる。
【００５４】
また、例示化合物Ａ２、Ａ６、Ａ１４の様に、特にＲ２の位置にアリール基を導入することでさらに振動子強度を高くすることができる。
【００５５】
また、より好ましくは、一般式［１］で示されるＲ１乃至Ｒ４の位置のアリール基として量子収率の高い置換基（フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基など）を用いた場合、化合物の量子収率がより高くなる。
【００５６】
［合成方法］
本発明に係る有機化合物は、以下の合成例のように合成することができるが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００５７】
この中で原料となるＦ１の合成は、非特許文献１を参考にして合成することができる。
【００５８】
中間体Ｆ２の合成は、例えばトルエン溶媒中、トリエチルアミンおよび触媒としてＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２存在下、ハロゲン体と４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボランを反応させることにより合成することができる。
【００５９】
中間体Ｆ３の合成は、例えばトルエンと蒸留水の混合溶媒中、炭酸ナトリウムおよび触媒としてＰｄ（ＰＰｈ３）４存在下、対応するハロゲン体とＦ２を反応させることにより行うことができる。
【００６０】
中間体Ｆ４の合成は、例えば、ＤＭＦ溶媒中、ＤＢＵ、ＬｉＣｌおよび触媒としてＰｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２存在下で反応させることにより行うことができる。
【００６１】
ハロゲン体Ｆ４とアリールボロン酸又はアリールピナコールボラン体をクロスカップリングすることにより、一般式［２］で示されるＲ２の位置に置換あるいは無置換のアリール基が置換したＦ５を合成することができる。
【００６２】
その合成例を表２に示している。
【００６３】
また、Ｆ３の合成において、対応するベンゼンのハロゲン置換体を他のものに変えて反応させることで、異なる位置に置換したハロゲン置換体を合成することができ、その後のクロスカップリング反応で、一般式［１］で示されるＲ１、Ｒ３およびＲ４の位置に種々のアリール基が置換した有機化合物を合成することができる。即ち対応するベンゼンのハロゲン置換体を用いることで例示化合物の全てを合成することができる。
【００６４】
［合成例］
【００６５】
【化１０】
【００６６】
【表２】
【００６７】
（有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００６８】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機化合物を有する素子である。
【００６９】
本実施形態に係る有機発光素子は、有機化合物層が複数層で構成されてもよい。この複数層としてはホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、エキシトンブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。これらの層を適宜組み合わせて用いることができる。
【００７０】
なお、本実施形態に係る有機化合物をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に対するゲスト材料の濃度は０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００７１】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明に係る有機化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料、特にゲスト材料として用いた素子が高効率で高輝度な光出力を有し、耐久性が高いことを見出した。
【００７２】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る有機化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系のホール注入性材料あるいは輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。
【００７３】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７４】
ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料としては、ホール移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７５】
ホスト材料としては、具体的な構造式を表３に示す。ホスト材料は表３に示す構造式で示される化合物の誘導体であってもよい。またそれ以外に、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体等）、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機亜鉛錯体、及びトリフェニルアミン誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７６】
【表３】
【００７７】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７８】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７９】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８０】
本実施形態に係る有機発光素子において、本発明に係る有機化合物を含有する層及びその他の有機化合物からなる層は、以下に示す方法により形成される。一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成する。ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００８１】
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００８２】
（有機発光素子の用途）
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどがある。
【００８３】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有する。この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。
【００８４】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの情報を入力する画像入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像出力装置でもよい。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報に基づいて画像を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００８５】
次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について図１を用いて説明する。
【００８６】
図１は、本実施形態に係る有機発光素子と、有機発光素子に接続するスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを示した断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００８７】
図１の表示装置は、ガラス等の基板１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜２が設けられている。また符号３は金属のゲート電極３である。符号４はゲート絶縁膜４であり、５は半導体層である。
【００８８】
ＴＦＴ素子８は半導体層５とドレイン電極６とソース電極７とを有している。ＴＦＴ素子８の上部には絶縁膜９が設けられている。コンタクトホール１０を介して有機発光素子の陽極１１とソース電極７とが接続されている。表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００８９】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしている。陰極１３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層１４や第二の保護層１５が設けられている。
【００９０】
本実施形態に係る表示装置においてスイッチング素子に特に制限はなく、単結晶シリコン基板やＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型の素子等を用いてもよい。
【実施例】
【００９１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９２】
（実施例１）
［例示化合物Ａ１の製造］
以下実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００９３】
本発明に係る有機化合物の例示化合物Ａ１の製造方法を以下に説明する。
【００９４】
＜中間体Ｆ７の製造＞
【００９５】
【化１１】
【００９６】
窒素雰囲気下で、下記３つの化合物をトルエン（１２ｍｌ）に溶解させ、炭酸ナトリウム０．８５ｇ（８．０７ｍｍｏｌ）を蒸留水４ｍｌに溶解させた水溶液を加え、８０℃に加熱したシリコーンオイルバス上で２４時間加熱攪拌した。
（トルエン中に溶解させた３つの化合物）
１−ブロモ−２−ヨードベンゼン ０．９４８ｇ（３．３６ｍｍｏｌ）
Ｆ６ １．００ｇ（３．０５ｍｍｏｌ）
テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム ０．２１２ｇ（０．１８３ｍｍｏｌ）
室温まで冷却後、水、トルエンを加え、有機層を分離し、水層をさらにトルエンで抽出（２回）し、はじめに分離した有機層溶液に加えた。有機層を飽和食塩水で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；クロロホルム：ヘプタン＝１：１０）で精製し、Ｆ７を０．１７９ｇ（収率１６％）得た。
【００９７】
＜Ａ１の合成＞
【００９８】
【化１２】
【００９９】
窒素雰囲気下、Ｆ７｛０．１７９ｇ（０．５０１ｍｍｏｌ）｝をテトラヒドロフラン（２ｍｌ）に溶解させ、−７８℃まで冷却し、ノルマル−ブチルリチウム０．３７６ｍｌ（０．６０１ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下して１時間攪拌した。そこに、１．５ｍｌのテトラヒドロフランに溶解させた９−フルオレノン０．０８１ｇ（０．４５１ｍｍｏｌ）を−７８℃でゆっくり滴下し、徐々に室温に戻しながら４時間攪拌した。
【０１００】
水を加え、クロロホルム抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去後、残渣に酢酸２．５ｍｌと希塩酸０．２ｍｌを加え、６時間加熱還流した。炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、クロロホルムで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；クロロホルム：ヘプタン＝１：５）で精製し、例示化合物Ａ１を０．０３５ｇ（収率１６％）得た。
【０１０１】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である４４０．０を確認した。
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，６００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６６（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．４０Ｈｚ），８．４０（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．８０Ｈｚ），７．９７（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．９２（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．８０Ｈｚ），７．８４（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），７．８０（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．５７（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），７．４６（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．４１（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．２９−７．２１（２Ｈ，ｍ），７．１９（１Ｈ，ｓ），７．１４（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．１１（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），６．８１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），６．７７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ）
例示化合物Ａ１を含むトルエン希薄溶液のＰＬスペクトルを、日立製Ｆ−４５００を用いて励起波長３５０ｎｍで測定したところ、４７９ｎｍに最大強度を有する青緑色発光スペクトルを観測した。次に、当該希薄溶液について、絶対量子収率測定装置（Ｃ９９２０−０２、浜松ホトニクス（株）社製）を用いて、発光量子収率を測定したところ発光量子収率は０．６６であった。
【０１０２】
［例示化合物Ａ１を有する有機発光素子について］
例示化合物Ａ１は有機発光素子に用いることができると考えられる。具体的には順次陽極／正孔輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロッキング層／電子輸送層／陰極の構成の有機発光素子を想定する。
【０１０３】
各層の化合物は以下のものを用いることができると考える。
正孔輸送層（３０ｎｍ） Ｇ１
発光層（３０ｎｍ） ホスト：Ｇ２ ゲスト：例示化合物Ａ１
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ３
金属電極層１（１ｎｍ）ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ）Ａｌ
【０１０４】
【化１４】
【０１０５】
このような構成の有機発光素子は発光すると考える。
【符号の説明】
【０１０６】
８ ＴＦＴ素子
１１ 陽極
１２ 有機化合物層
１３ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規有機化合物およびそれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は一対の電極とこれら一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極からキャリアを注入することで有機化合物が励起し、励起状態から基底状態に戻る際に発光する。
【０００３】
有機発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子とも呼ばれる。
【０００４】
これまでに新規有機化合物の開発が盛んに行われている。
【０００５】
新規有機化合物の創出が高性能の有機発光素子を提供するにあたり、重要であるからである。
【０００６】
有機発光素子において、発光層の有機化合物の量子収率が高いことが発光効率に大きく貢献することが知られている。
【０００７】
特許文献１にはフルオランテン誘導体を用いた有機発光素子として青色の発光を得ることが記載されている。
【０００８】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１８９２４８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ９（２００８）５２２−５３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１にはフルオランテン誘導体を用いた青色発光素子が記載されている。しかし、フルオランテンは量子収率が０．３５と低いため、それを用いた有機発光素子の発光効率が低いという課題がある。
そこで、本発明は基本骨格中に回転する結合を有さないため量子収率が高い新規有機化合物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】
【００１２】
よって本発明は
下記一般式［１］に示されることを特徴とする有機化合物を提供する。
【００１３】
【化２】
【００１４】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。
前記アルキル基および前記アリール基は置換基を有してよく、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子のいずれかである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基本骨格中に回転する結合を有さないため量子収率が高い新規有機化合物を提供できる。さらに、それを有する高発光効率かつ高耐久性の有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、下記一般式［１］に示されることを特徴とする有機化合物である。
【００１８】
【化３】
【００１９】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
【００２０】
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。これらアルキル基は立体障害基として働くので分子会合を抑制する。中でもｔｅｒｔ−ブチル基は効果が高いので好ましい。
【００２１】
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。これらアリール基は立体障害基として働き分子会合を抑制する。その効果はアルキル基よりも高い。さらに、共役長を伸ばすので発光波長を長くする効果がある。中でもフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基が好ましい。というのも共役を伸ばして発光波長を変え、化合物の量子収率を向上させることができるからである。
【００２２】
アルキル基およびアリール基はさらに置換基を有してよい。その置換基とは例えばメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基などのアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基などの複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジアニソリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基、フッ素、塩素などのハロゲン原子である。これらのうちアリール基が有する置換基として好ましいのはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基である。中でもメチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基が特に好ましい。
【００２３】
本発明に係る有機化合物は、基本骨格に縮合五員環構造とスピロ構造との両方を有する新規有機化合物である。なお、基本骨格とは縮環のみで形成された骨格のことである。つまり、本発明における基本骨格とは一般式［１］からＲを除く環で表現される部分のことである。
【００２４】
本発明に係る有機化合物は以下の特徴を有する。
【００２５】
本発明に係る有機化合物はスピロ構造を有する。これは一般式［１］における平面ａと平面ｂとが交差、具体的には直交する構造である。また、回転する結合を有さない構造である。
【００２６】
分子軌道計算によって算出した平面ａと平面ｂとの二面角は８９．９度であった。つまり、二つの平面は直交することが確認された。この二面角をとる構造が分子の最安定化状態である。
【００２７】
分子軌道計算は以下の手法を用いた。本実施形態における分子軌道計算はすべて同じ手法を用いた。
【００２８】
分子軌道計算は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０３(Gaussian 03, Revision D.01,M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria,M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven,K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi,V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega,G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota,R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao,H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross,V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann,O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski,P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg,V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain,O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari,J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford,J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz,I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham,C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill,B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople,Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004).を用いて、ＤＦＴ基底関数６−３１＋Ｇ（ｄ）の計算手法を使った。この計算手法は誤差を含むことが知られているが、分子設計を行う上で有用な指針を与えるものである。
【００２９】
本発明に係る有機化合物は一般式［１］に示す平面ａを有する。この平面ａはフルオランテンよりも共役が長い、そのため振動子強度が高く、量子収率が高い。振動子強度が高いことは量子収率が高いことに繋がることが知られている。
【００３０】
本発明に係る有機化合物は基本骨格中に回転する結合を有さないため熱振動によるエネルギーの消費をしない。このことも量子収率が高いことに寄与していると考えられる。
【００３１】
以上の理由から、本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光材料として好ましく用いることができる。というのも発光材料の量子収率が高く、分子会合を抑制することで濃度消光を抑制するからである。
【００３２】
本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光材料の中でも特にホスト材料とゲスト材料とを有する発光層のゲスト材料として用いられることが好ましい。
【００３３】
ここで、ホスト材料とは発光層の中で重量比が最も大きい材料であり、ゲスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さいものであり、主たる発光をするものである。
【００３４】
本発明に係る有機化合物は青色発光素子のゲスト材料として好ましく用いることができる。ゲスト材料の発光波長の調整によって緑色および赤色発光素子にも適用できる。
【００３５】
本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光層だけでなくいずれの層に用いられてもよい。具体的にはホール注入層、ホール輸送層、電子輸送層、電子注入層、ホール・エキシトンブロッキング層等である。
【００３６】
以下に本発明に係る有機化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
【化４】
【００３８】
【化５】
【００３９】
【化６】
【００４０】
【化７】
【００４１】
【化８】
【００４２】
これら例示化合物は基本骨格にアリール基が置換した場合のものである。不図示ではあるが基本骨格にアルキル基を必要なら設けてもよい。
【００４３】
一般式［１］におけるＲ１の位置に置換基を有する化合物、即ちＢ群は分子会合をさらに抑制することができる。
【００４４】
下記一般式［２］で示される有機化合物が例示化合物の中でも好ましい。
【００４５】
【化９】
【００４６】
一般式［２］中、Ｒ２は水素原子、アルキル基、アリール基のいずれかを表す。
【００４７】
アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。これらアルキル基は立体障害基として働くので分子会合を抑制する。中でもｔｅｒｔ−ブチル基は効果が高いので好ましい。
【００４８】
アリール基はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基のいずれかである。これらアリール基は発光波長を変化させることができ、量子収率を向上させることができる。
【００４９】
特に、一般式［２］で示されるＲ２の位置にアリール基を導入することが好ましい。なぜならば、この置換位置にアリール基を有するものは振動子強度が高く量子収率が高いためである。例示化合物の中ではＡ群が該当する。
【００５０】
このことについて分子軌道計算を行った結果、Ｒ２の位置に置換基を導入したものが、他の置換位置と比較して振動子強度が高くなるという結果を得た。振動子強度の向上は、量子収率が向上することに繋がる。
【００５１】
求められたいくつかの例示化合物の振動子強度を以下の表１に示す。
【００５２】
【表１】
【００５３】
上記表１より、フルオランテンに対して本発明の化合物は高い振動子強度を有することがわかる。
【００５４】
また、例示化合物Ａ２、Ａ６、Ａ１４の様に、特にＲ２の位置にアリール基を導入することでさらに振動子強度を高くすることができる。
【００５５】
また、より好ましくは、一般式［１］で示されるＲ１乃至Ｒ４の位置のアリール基として量子収率の高い置換基（フルオレニル基、ベンゾフルオランテニル基など）を用いた場合、化合物の量子収率がより高くなる。
【００５６】
［合成方法］
本発明に係る有機化合物は、以下の合成例のように合成することができるが、もちろんこれに限定されるものではない。
【００５７】
この中で原料となるＦ１の合成は、非特許文献１を参考にして合成することができる。
【００５８】
中間体Ｆ２の合成は、例えばトルエン溶媒中、トリエチルアミンおよび触媒としてＮｉ（ｄｐｐｐ）Ｃｌ２存在下、ハロゲン体と４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボランを反応させることにより合成することができる。
【００５９】
中間体Ｆ３の合成は、例えばトルエンと蒸留水の混合溶媒中、炭酸ナトリウムおよび触媒としてＰｄ（ＰＰｈ３）４存在下、対応するハロゲン体とＦ２を反応させることにより行うことができる。
【００６０】
中間体Ｆ４の合成は、例えば、ＤＭＦ溶媒中、ＤＢＵ、ＬｉＣｌおよび触媒としてＰｄ（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２存在下で反応させることにより行うことができる。
【００６１】
ハロゲン体Ｆ４とアリールボロン酸又はアリールピナコールボラン体をクロスカップリングすることにより、一般式［２］で示されるＲ２の位置に置換あるいは無置換のアリール基が置換したＦ５を合成することができる。
【００６２】
その合成例を表２に示している。
【００６３】
また、Ｆ３の合成において、対応するベンゼンのハロゲン置換体を他のものに変えて反応させることで、異なる位置に置換したハロゲン置換体を合成することができ、その後のクロスカップリング反応で、一般式［１］で示されるＲ１、Ｒ３およびＲ４の位置に種々のアリール基が置換した有機化合物を合成することができる。即ち対応するベンゼンのハロゲン置換体を用いることで例示化合物の全てを合成することができる。
【００６４】
［合成例］
【００６５】
【化１０】
【００６６】
【表２】
【００６７】
（有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００６８】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機化合物を有する素子である。
【００６９】
本実施形態に係る有機発光素子は、有機化合物層が複数層で構成されてもよい。この複数層としてはホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、エキシトンブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。これらの層を適宜組み合わせて用いることができる。
【００７０】
なお、本実施形態に係る有機化合物をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に対するゲスト材料の濃度は０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００７１】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明に係る有機化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料、特にゲスト材料として用いた素子が高効率で高輝度な光出力を有し、耐久性が高いことを見出した。
【００７２】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る有機化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系のホール注入性材料あるいは輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。
【００７３】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７４】
ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料としては、ホール移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７５】
ホスト材料としては、具体的な構造式を表３に示す。ホスト材料は表３に示す構造式で示される化合物の誘導体であってもよい。またそれ以外に、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体等）、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機亜鉛錯体、及びトリフェニルアミン誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７６】
【表３】
【００７７】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７８】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７９】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００８０】
本実施形態に係る有機発光素子において、本発明に係る有機化合物を含有する層及びその他の有機化合物からなる層は、以下に示す方法により形成される。一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により層を形成する。ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００８１】
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００８２】
（有機発光素子の用途）
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどがある。
【００８３】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有する。この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。
【００８４】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの情報を入力する画像入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像出力装置でもよい。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報に基づいて画像を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００８５】
次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について図１を用いて説明する。
【００８６】
図１は、本実施形態に係る有機発光素子と、有機発光素子に接続するスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを示した断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００８７】
図１の表示装置は、ガラス等の基板１とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜２が設けられている。また符号３は金属のゲート電極３である。符号４はゲート絶縁膜４であり、５は半導体層である。
【００８８】
ＴＦＴ素子８は半導体層５とドレイン電極６とソース電極７とを有している。ＴＦＴ素子８の上部には絶縁膜９が設けられている。コンタクトホール１０を介して有機発光素子の陽極１１とソース電極７とが接続されている。表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００８９】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしている。陰極１３の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層１４や第二の保護層１５が設けられている。
【００９０】
本実施形態に係る表示装置においてスイッチング素子に特に制限はなく、単結晶シリコン基板やＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型の素子等を用いてもよい。
【実施例】
【００９１】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９２】
（実施例１）
［例示化合物Ａ１の製造］
以下実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００９３】
本発明に係る有機化合物の例示化合物Ａ１の製造方法を以下に説明する。
【００９４】
＜中間体Ｆ７の製造＞
【００９５】
【化１１】
【００９６】
窒素雰囲気下で、下記３つの化合物をトルエン（１２ｍｌ）に溶解させ、炭酸ナトリウム０．８５ｇ（８．０７ｍｍｏｌ）を蒸留水４ｍｌに溶解させた水溶液を加え、８０℃に加熱したシリコーンオイルバス上で２４時間加熱攪拌した。
（トルエン中に溶解させた３つの化合物）
１−ブロモ−２−ヨードベンゼン ０．９４８ｇ（３．３６ｍｍｏｌ）
Ｆ６ １．００ｇ（３．０５ｍｍｏｌ）
テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム ０．２１２ｇ（０．１８３ｍｍｏｌ）
室温まで冷却後、水、トルエンを加え、有機層を分離し、水層をさらにトルエンで抽出（２回）し、はじめに分離した有機層溶液に加えた。有機層を飽和食塩水で洗浄後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；クロロホルム：ヘプタン＝１：１０）で精製し、Ｆ７を０．１７９ｇ（収率１６％）得た。
【００９７】
＜Ａ１の合成＞
【００９８】
【化１２】
【００９９】
窒素雰囲気下、Ｆ７｛０．１７９ｇ（０．５０１ｍｍｏｌ）｝をテトラヒドロフラン（２ｍｌ）に溶解させ、−７８℃まで冷却し、ノルマル−ブチルリチウム０．３７６ｍｌ（０．６０１ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下して１時間攪拌した。そこに、１．５ｍｌのテトラヒドロフランに溶解させた９−フルオレノン０．０８１ｇ（０．４５１ｍｍｏｌ）を−７８℃でゆっくり滴下し、徐々に室温に戻しながら４時間攪拌した。
【０１００】
水を加え、クロロホルム抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去後、残渣に酢酸２．５ｍｌと希塩酸０．２ｍｌを加え、６時間加熱還流した。炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、クロロホルムで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；クロロホルム：ヘプタン＝１：５）で精製し、例示化合物Ａ１を０．０３５ｇ（収率１６％）得た。
【０１０１】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳによりこの化合物のＭ＋である４４０．０を確認した。
さらに、１Ｈ−ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，６００ＭＨｚ） δ（ｐｐｍ）：８．６６（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．４０Ｈｚ），８．４０（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．８０Ｈｚ），７．９７（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．９２（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．８０Ｈｚ），７．８４（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），７．８０（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．５７（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），７．４６（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．４１（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．２９−７．２１（２Ｈ，ｍ），７．１９（１Ｈ，ｓ），７．１４（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），７．１１（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．２０，７．８０Ｈｚ），６．８１（１Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ），６．７７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝７．２０Ｈｚ）
例示化合物Ａ１を含むトルエン希薄溶液のＰＬスペクトルを、日立製Ｆ−４５００を用いて励起波長３５０ｎｍで測定したところ、４７９ｎｍに最大強度を有する青緑色発光スペクトルを観測した。次に、当該希薄溶液について、絶対量子収率測定装置（Ｃ９９２０−０２、浜松ホトニクス（株）社製）を用いて、発光量子収率を測定したところ発光量子収率は０．６６であった。
【０１０２】
［例示化合物Ａ１を有する有機発光素子について］
例示化合物Ａ１は有機発光素子に用いることができると考えられる。具体的には順次陽極／正孔輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロッキング層／電子輸送層／陰極の構成の有機発光素子を想定する。
【０１０３】
各層の化合物は以下のものを用いることができると考える。
正孔輸送層（３０ｎｍ） Ｇ１
発光層（３０ｎｍ） ホスト：Ｇ２ ゲスト：例示化合物Ａ１
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ３
金属電極層１（１ｎｍ）ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ）Ａｌ
【０１０４】
【化１４】
【０１０５】
このような構成の有機発光素子は発光すると考える。
【符号の説明】
【０１０６】
８ ＴＦＴ素子
１１ 陽極
１２ 有機化合物層
１３ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式［１］示されることを特徴とする有機化合物。
【化１】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。
前記アルキル基および前記アリール基は置換基を有してよく、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子のいずれかである。
【請求項２】
一対の電極と前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１に記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物層は発光層であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
画像を入力するための画像入力部と画像を出力するための表示部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする画像出力装置。
【請求項１】
下記一般式［１］示されることを特徴とする有機化合物。
【化１】
一般式［１］中、Ｒ１乃至Ｒ４はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アリール基から選ばれる。
前記アルキル基はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。
前記アリール基はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェナンスレニル基、アントラセニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、フルオレニル基のいずれかである。
前記アルキル基および前記アリール基は置換基を有してよく、前記置換基は、アルキル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、アミノ基、アルコキシル基、シアノ基、ハロゲン原子のいずれかである。
【請求項２】
一対の電極と前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１に記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物層は発光層であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
画像を入力するための画像入力部と画像を出力するための表示部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至３のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする画像出力装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１６２５２５（Ｐ２０１１−１６２５２５Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３０４５３（Ｐ２０１０−３０４５３）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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