新規有機化合物および有機発光素子および画像表示装置
【課題】 青色発光に適した新規有機化合物とそれを有する有機発光素子を提供する。
【解決手段】 下記一般式（１）に示されるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体である有機化合物を提供する。
【化１】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【解決手段】 下記一般式（１）に示されるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体である有機化合物を提供する。
【化１】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【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と画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、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する素子である。前記各電極から電子および正孔を注入することにより、前記有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成させ、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【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】
有機発光素子の最近の進歩は著しく、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能である。
【０００５】
有機発光素子は画像表示装置や電子写真方式の画像形成装置の感光体を露光するための露光光源に用いることができる。
【０００６】
これまでに新規な発光性有機化合物の創出が行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１には有機化合物層である発光層を構成する有機化合物の一例として以下に示すＩＫ−１２が記載されている。この化合物は以下に示すベンゾ［ｋ］フルオランテンを基本骨格として有している。なお基本骨格とは、環が共役構造を有している縮合環のことである。
【０００８】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２４１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このベンゾ［ｋ］フルオランテンはそれ自体では紫外領域の発光しかできず青色発光しない。ＩＫ−１２は基本骨格に置換基が設けられることによって青色発光する。
本発明は基本骨格自体で青領域の発光ができる新規な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】
【００１１】
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。
【００１２】
【化２】
【００１３】
式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基本骨格自体でバンドギャップが広い、そしてＬＵＭＯが深い新規な有機化合物を提供することができる。本発明に係る有機化合物は基本骨格自体で青領域の発光が可能である。また基本骨格に置換基を導入することによって青のみならず緑や赤の発光が可能な新規有機化合物を提供することができる。そして、これら新規有機化合物を有する有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するＴＦＴとを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
はじめに本発明に係る有機化合物を説明する。
【００１７】
本発明に係る新規有機化合物は、以下の一般式（１）で表されるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体である。
【００１８】
【化３】
【００１９】
一般式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
ここでアルキル基は置換基を有してもよい。アルキル基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２１】
アルコキシ基は置換基を有してもよい。アルコキシ基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２２】
アミノ基は置換基を有してもよい。アミノ基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２３】
アリール基は置換基を有してもよい。アリール基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２４】
そして複素環基は置換基を有してもよい。複素環基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２５】
また後述する一般式（２）も（３）に示されるＲについても上記と同様である。
【００２６】
本発明者は基本骨格それ自体に注目した。具体的には基本骨格のみの分子が持つ発光波長が所望の発光波長領域に収まるものを提供することを試みた。
【００２７】
所望の発光波長を得るために、基本骨格に置換基を設けることが知られているものの化合物の安定性を損なう場合がある。
【００２８】
本発明において所望の発光波長領域とは青色領域のことであり、具体的には４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。
【００２９】
（インデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体と他の有機化合物との比較）
ベンゾ［ｋ］フルオランテンを有する有機化合物と本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンを有する有機化合物とを比較する。
比較対象の７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンは以下の構造式で示される。
【００３０】
【化４】
【００３１】
また本発明に係る有機化合物であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンフェニル置換体は以下の構造式で示される。
【００３２】
【化５】
【００３３】
本発明に係る有機化合物であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンにフェニル基が置換された有機化合物の最大発光波長は４４３ｎｍである。一方でベンゾ［ｋ］フルオランテンの７位と１２位とがフェニル基に置換された７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長は４２８ｎｍである。すなわち本発明に係る有機化合物の場合、最大発光波長は青発光領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲に含まれる。一方で比較対象の有機化合物の最大発光波長は青領域から短波長側に外れる。またベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長を計算により求めたところ４０８ｎｍであった。すなわち基本骨格であるベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長は紫外領域であり、可視領域には無い。
【００３４】
このことは本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン骨格がそれ自体で最大発光波長が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光を発光することを意味する。すなわち本発明に係る有機化合物は基本骨格のみで青領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲内に収まり更にそれよりも狭い範囲において青色の発光が可能である。
【００３５】
本発明に係る有機化合物の基本骨格は縮環構造のみで構成されておりすなわち回転構造を有していない。そのため回転およびまたは振動による量子収率の低下を抑制することができる。
【００３６】
本発明者は最大発光波長が青発光領域に収まる基本骨格の条件を検討するにあたり、ベンゾ［ｋ］フルオランテンに５員環が縮環している様々な骨格の、それぞれの青色発光への可能性を検討した。
【００３７】
検討には以下表１で示す４種の構造式に注目した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１のａで示される構造式はベンゾ［ｋ］フルオランテンである。表１のｂで示される構造式は本発明に係る有機化合物が有する基本骨格であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンである。表１のｃおよび表１のｄはベンゾ［ｋ］フルオランテン構造に５員環が縮環しているものの、前記ｂのインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンとは異なる化合物である。
【００４０】
これら４種の化合物の吸収値（Ｓ１）の計算値を量子化学計算により求めた。この吸収値によって最大発光波長の変化を予測することができる。測定した吸収値に３０ｎｍを足して発光波長の予測値とした。その結果を表１に示した。発光予測値と吸収値の差である３０ｎｍとは経験から決めた値である。
【００４１】
発光予測値をもって互いの構造式の最大発光波長の比較を行うことができる。というのも上記比較対象の７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンの発光予測値は４２０ｎｍである。実測値は上述の通り４２８ｎｍであり発光予測値と実測値はほぼ同等とみることができるからである。
【００４２】
なお表中の吸収値は密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を用いて、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルでの量子化学計算を用いた。
【００４３】
上記の表に示す４種の化合物は発光予測値がそれぞれ異なる値を示した。一番目のベンゾ［ｋ］フルオランテンの発光予測値は４０８ｎｍであり、すなわち青発光領域の外である。
【００４４】
表１に示したｃの化合物と表１に示したｄの化合物の発光予測値も同様に青発光領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲から外れている。
【００４５】
このことは骨格内に２つの５員環構造を有していても、またベンゾ［ｋ］フルオランテン構造に５員環が縮環していても５員環がベンゾ［ｋ］フルオランテン構造の特定位置に設けられていなければ青発光領域の発光ができないということを意味する。すなわちこれら化合物のうち本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンを基本骨格にする有機化合物だけが基本骨格のみで青発光領域の発光をする。
【００４６】
さらに本発明に係る有機化合物は、基本骨格のみで青発光領域の発光をするだけでなく、骨格内に２つの５員環構造を有するためＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。つまり酸化電位が低い。すなわち本発明に係る有機化合物は酸化に対して安定である。
【００４７】
また本発明に係る有機化合物は基本骨格に窒素原子等のヘテロ原子を有していない。このことも酸化電位が低いことに寄与し、すなわち有機化合物が酸化に対して安定であることに寄与する。
【００４８】
本発明に係る有機化合物の基本骨格はＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。すなわちＬＵＭＯエネルギーレベルも低い。
【００４９】
引用文献にＩＫ−１２で示される有機化合物は、青発光を得るために電子供与性であるターシャリブチル基を有している。そのため有機化合物のＨＯＭＯとＬＵＭＯがベンゾ［ｋ］フルオランテンのそれらよりもより浅くなる。すなわちＩＫ−１２で示される有機化合物はエネルギーレベルが高く分子が酸化されやすくなる。つまり、本発明に係る有機化合物は引用文献にＩＫ−１２で示される有機化合物よりも酸化に対して安定である。
【００５０】
本発明に係る有機化合物は、発光層のゲスト材料またはホスト材料として用いられる。さらに発光層以外の各層、即ちホール注入層、ホール輸送層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、あるいは電子注入層のいずれの層に用いても良い。
【００５１】
本発明に係る有機化合物は、有機発光素子の発光層のゲスト材料として好ましく用いることができる。特に青色発光素子のゲスト材料として用いられることが好ましい。
【００５２】
本発明に係る有機化合物の基本骨格に、発光波長を長波長化する置換基を設けることで緑発光材料、赤発光材料とすることもできる。これら長波長化した材料は、基本骨格が本発明に係る有機化合物と同一であるので、酸化に対して安定である。
【００５３】
発光波長を長波長化する置換基としてはトリアリールアミンやアントラセンなどが挙げられる。
【００５４】
本発明に係る有機化合物を発光層のゲスト材料として用い、この有機化合物よりもＬＵＭＯが高い材料、言い換えれば真空順位により近いホスト材料を用いることが好ましい。というのも本発明に係る有機化合物はＬＵＭＯが低いため発光層、すなわちホスト材料に供給される電子をホスト材料からより良好に受領することができるからである。
【００５５】
本発明に係る有機化合物は基本骨格自体でバンドギャップが広いので、緑色や赤色発光層のホスト材料としても用いることができる。
【００５６】
ここでホスト材料とゲスト材料とは、発光層を構成する化合物の中で、重量比が最も大きいものがホスト材料であり、発光層を構成する化合物の中でホスト材料よりも重量比が小さいものがゲスト材料である。
【００５７】
ホスト材料とゲスト材料についてはさらに後述する。本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光層のゲスト材料に好ましく用いることができる。その結果本発明に係る有機化合物を発光させることで青色発光する有機発光素子を提供することができる。
【００５８】
（本発明に係る有機化合物の例示）
上記一般式（１）における化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５９】
【化６】
【００６０】
【化７】
【００６１】
【化８】
【００６２】
【化９】
【００６３】
（例示した化合物群のそれぞれの性質）
例示した化合物のうちＡ群に示すものは分子全体が炭化水素のみで構成されている。炭化水素のみで構成される化合物は、ＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。従って酸化電位が低くなり、すなわち有機化合物が酸化に対して安定であることを意味する。
従って本発明に係る有機化合物のうち、炭化水素のみで構成されているＡ群に示す化合物は、分子の安定性が高いので好ましい。
【００６４】
（例示化合物Ａ１からＡ５７までの性質）
次にＡ１からＡ５７のうち更に好ましい例示化合物を説明する。
【００６５】
基本骨格と直交するような置換基を基本骨格に導入をすれば、構造が立体的になり、分子同士の重なりを抑制でき、濃度消光を抑制することができる。
すなわちＡ１からＡ５７でしめす例示化合物のうちＡ８からＡ５７に示される化合物が該当する。これら化合物は一般式（２）で示すことが出来る。この一般式（２）で表される化合物は、一般式（１）におけるＲ４の位置にフェニル基を導入することにより分子同士のスタックを抑制することができる。このことによって濃度が高くなることに因る消光を抑制する効果をもつため好ましい。
【００６６】
【化１０】
【００６７】
式（２）中Ｒ１乃至Ｒ３及びＲ５乃至Ｒ１４は、水素原子、アルキル基、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００６８】
（例示化合物Ａ８からＡ５７までの性質）
さらに、Ａ８からＡ５７に示される化合物のうちＡ１８乃至Ａ４８及びＡ５０乃至Ａ５７に示す化合物は基本骨格の共役面に対して共役長の長い方向に芳香性置換基を有するために、分子の振動子強度が大きくなり、量子効率が高いためより好ましい。そしてこれら化合物は下記一般式（３）で表すことができる。一般式（３）に示すようにＲ１、Ｒ２、Ｒ７、Ｒ８以外を無置換とすることで量子効率を高い化合物を得ることができる。
【００６９】
【化１１】
【００７０】
式（３）中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、Ｒ８は水素原子、アルキル基、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。また、このうち少なくとも一つの置換基はアリール基である。
【００７１】
（例示化合物Ｂ１からＢ１６までの性質）
また、Ｂ１からＢ１６の様な置換基が含窒素構造である場合、窒素原子に由来して分子の酸化電位に変化を与えることができる。置換基が含窒素構造である場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が含窒素構造である場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料といった用途に用いることができる。
【００７２】
（例示化合物Ｃ１からＣ４までの性質）
また、Ｃ１からＣ４の様な置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、分子はより大きく酸化電位が変化する。あるいは分子間相互作用が変化する。置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料、発光材料として使用した際に１００％の高濃度で使用するといった用途に用いることができる。
【００７３】
以上のように例示化合物をＡ乃至Ｃ群として挙げた。これら化合物は基本骨格自体で青色発光するものである。また本発明に係る有機化合物の基本骨格は置換基を設けることにより青から更に長波長化、具体的には緑色に発光しうる。また一般式（１）で示す有機化合物は例示化合物に限らず有機発光素子のホスト材料や電子輸送層や電子注入層やホール輸送層やホール注入層やホールブロッキング層等に用いても良い。その場合有機発光素子の発光色は青に限らずより具体的には緑や赤でも良いし、白色でも良いし、中間色でもよい。また緑色を発光する有機発光素子の発光層のホスト材料に用いることもできる。
【００７４】
（合成ルートの説明）
本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。置換基の代表としてＲ１、Ｒ２またはＲ３が水素またはハロゲンの例を示す。なお、合成ルート中の第三工程に示される脱臭素反応はパラジウム触媒存在下、加熱によって行う。
【００７５】
このうちＲ１、Ｒ２またはＲ３のいずれかがハロゲンである場合、そのハロゲン部位において基本骨格であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンとＤ３で示すアリールボロン酸とがカップリングする。このことにより種々の置換基を導入することができる。ここでＲ４はアリール基を示す。下記式には示していないがアリールアミンも同様に置換基として導入することができる。下記式においてＲ１乃至Ｒ３で示されていない位置に置換基を導入する場合には、導入する位置の水素原子を他の置換基に置き換えて合成することができる。置き換える置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、フェニル基などが挙げられる。
【００７６】
【化１２】
【００７７】
（その他有機化合物と原料）
上記反応式のうちＤ１乃至Ｄ３をそれぞれかえることで種々の有機化合物を合成することができる。その具体例を表２と表３に合成化合物として示す。下記表は、合成化合物を得るための原料であるＤ１乃至Ｄ３も示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
【表３】
【００８０】
（有機発光素子の説明）
次に本発明に係る有機発光素子を説明する。
【００８１】
本発明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少なくとも有する。この有機化合物層が一般式（１）で表される有機化合物を有する。有機発光素子とは、前記陽極および前記陰極からキャリアを注入することで前記有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成させ、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する素子である。
【００８２】
この有機化合物層が発光層である場合、発光層は本発明に係る有機化合物のみから構成されていても良いし、発光層には他の成分が存在しても良い。
【００８３】
発光層が本発明に係る有機化合物を一部有しても良い場合とは、本発明に係る有機化合物が発光層の主成分であってもよく、あるいは副成分であってもよい。
【００８４】
ここで主成分と副成分とは、発光層を構成する化合物の中で重量比が最も大きいものを主成分と呼び、主成分よりも重量比が小さいものを副成分と呼ぶ。
【００８５】
主成分である材料は、ホスト材料と呼ぶこともできる。
【００８６】
副成分である材料は、ドーパント（ゲスト）材料である。他にも発光アシスト材料、電荷注入材料を副成分として挙げることができる。
【００８７】
なお、本発明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０．０１ｗｔ％以上２０ｗｔ％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。
【００８８】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明の前記一般式（１）で表され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、極めて耐久性が高いことを見出した。
【００８９】
以下に、本発明に係る有機化合物を用いた有機発光素子の例を示す。
【００９０】
本発明に係る有機化合物を用いて作製される有機発光素子としては、基板上に、順次陽極、発光層、陰極を設けた構成のものが挙げられる。他にも順次陽極、ホール輸送層、電子輸送層、陰極）を設けた構成のものが挙げられる。また順次陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものや順次陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものや順次、陽極、ホール輸送層、発光層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、陰極を設けたものが挙げられる。ただしこれら５種の多層型の例はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくはホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成されるなど多様な層構成をとることができる。
【００９１】
本発明に係る一般式（１）で表される有機化合物は、該発光素子の有機化合物層としていずれの層構成でも使用することができる。
【００９２】
ここで、本発明の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化合物あるいは輸送性化合物あるいはホスト材料であるホスト化合物あるいは発光性化合物あるいは電子注入性化合物あるいは電子輸送性化合物等を一緒に使用することができる。
【００９３】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００９４】
ホール注入性化合物あるいはホール輸送性化合物としては、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。
【００９５】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表４に示す。ホスト化合物は表４に示す構造式を有する誘導体である化合物であってもよい。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。
【００９６】
【表４】
【００９７】
電子注入性化合物あるいは電子輸送性化合物としては、ホール注入性化合物あるいはホール輸送性化合物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化合物としては、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
本発明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、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）により薄膜を形成する。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。また塗布法で成膜する場合は、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
（有機発光素子の用途）
本発明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。
【０１０３】
表示装置は本発明に係る有機発光素子を表示部に有する。表示部とは画素を有しており、該画素は本発明に係る有機発光素子を有する。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。
【０１０４】
表示装置はデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の表示部に用いられてもよい。撮像装置は該表示部と撮像するための撮像光学系を有する撮像部とを有する。
【０１０５】
次に、本発明に係る有機発光素子を使用した表示装置について説明する。
【０１０６】
図１は、本発明に係る有機発光素子と有機発光素子を駆動するために有機発光素子に接続されているＴＦＴとを示した断面模式図である。構造の詳細を以下に説明する。
【０１０７】
図１の表示装置３は、ガラス等の基板３１とその上部にＴＦＴ又は有機化合物層を保護するための防湿膜３２が設けられている。また符号３３はＣｒ等の金属のゲート電極３３である。符号３４はゲート絶縁膜３４であり３５は半導体層である。
【０１０８】
ＴＦＴ素子３８は半導体膜３５とドレイン電極３６とソース電極３７とを有している。ＴＦＴ素子３８の上部には絶縁膜３９が設けられている。コンタクトホール（スルーホール）３１０を介して有機発光素子の陽極３１１とソース電極３７とが接続されている。
【０１０９】
有機化合物層３１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如き図示をしている。陰極３１３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３１４や第二の保護層３１５が設けられている。
【０１１０】
有機発光素子はＴＦＴ素子により発光輝度が制御される。有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
【０１１１】
本発明の有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例】
【０１１２】
以下、実施例を説明する。なお本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
（実施例１）
［例示化合物Ａ８の合成］
【０１１４】
【化１３】
【０１１５】
Ｅ１ ９．１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、Ｅ２ １０．５ｇ（５０ｍｍｏｌ）をエタノール２００ｍｌ中に入れ、６０度まで加熱した後、５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液２０ｍｌを滴下した。滴下終了後８０度に加熱して２時間攪拌した後冷却後、析出物の濾過を行い、水、エタノールで洗浄した後、８０℃で減圧加熱乾燥を行い濃緑色の固体Ｅ３を１５．６ｇ（収率：８８％）得た。次に、Ｅ３ ３．５６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、Ｅ４ ２．５９ｇ（１２ｍｍｏｌ）をトルエン５０ｍｌ中に入れ、８０℃まで加熱した後、亜硝酸イソアミル １．４０ｇ（１２ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した後、１１０℃で３時間攪拌を行った。冷却後、水１００ｍｌ×２回で洗浄した。この有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、この溶液を濾過後、ろ液を濃縮して茶褐色液体を得た。これをカラムクロマトグラフィー（トルエン／ヘプタン＝２：３）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を行い、異性体の混合物である黄結晶のＥ５を３．９６ｇ（収率：８８％）得た。
【０１１６】
【化１４】
【０１１７】
Ｅ５ ２．４２ｇ（５ｍｍｏｌ）をＤＭＦ４０ｍｌ中に入れ、ビス（トルフェニルフォスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロライド０．２５ｇ（０．５ｍｍｏｌ）と１，８―ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ−７−エン ２．２８ｇ（１５ｍｍｏｌ）を入れた後に１５０度に加熱して４時間攪拌を行った。これを冷却した後、メタノール３０ｍｌを加えて沈殿を析出させた後に濾過を行い、黄色固体を得た。この固体をカラムクロマトグラフィー（クロロホルム／ヘプタン＝１：４）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を２回行い、黄結晶の例示化合物Ａ８を１．３５ｇ（収率：６７％）得た。
【０１１８】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物Ａ８の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．００Ｈｚ），８．６６（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．５５Ｈｚ），８．０５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０５Ｈｚ），７．９９−７．９３（ｍ，２Ｈ），７．８５−７．７９（ｍ，２Ｈ），７．６６−７．４８（ｍ，９Ｈ），７．３７（ｔ，１Ｈ，Ｊ＝７．２Ｈｚ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．９５Ｈｚ）．
例示化合物Ａ８の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４３ｎｍに最大強度を有するスペクトルを得た。
【０１１９】
（実施例２）
［例示化合物Ａ２０の合成］
実施例１で得られたＡ８ １．２ｇ（３ｍｍｏｌ）、Ｎ−ブロモスクシンイミド ０．５３４ｇ（３ｍｍｏｌ）を５０ｍｌのアセトニトリルに入れて、６０℃、８時間攪拌を行った。冷却した後、濃縮した後、この固体をカラムクロマトグラフィー（クロロホルム／ヘプタン＝１：４）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を２回行い、Ｅ６を１．２７ｇ（収率：８８％）得た。次にＥ６ ０．９６ｇ（２ｍｍｏｌ）、２，６−ジメチルフェニルボロン酸（Ｅ７）３３０ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．０５ｇ、トルエン２０ｍｌ、エタノール１０ｍｌ、２Ｍ―炭酸ナトリウム水溶液２０ｍｌを１００ｍｌナスフラスコに仕込み、窒素気流下、８０℃で８時間攪拌を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、結晶をろ別し、水、エタノール、ヘプタンで分散洗浄を行った。得られた結晶をトルエンに加熱溶解後、熱時濾過し、トルエン／エタノールで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ａ２０を０．７３ｇ（収率：７２％）得た。
【０１２０】
【化１５】
【０１２１】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．１０Ｈｚ），８．６７（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７０Ｈｚ），８．０６（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．９９（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．７３−７．６３（ｍ，６Ｈ），７．５８−７．４８（ｍ，４Ｈ），７．４２（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．２０Ｈｚ），７．２７−７．２４（ｍ，１Ｈ），７．１８−７．１３（ｍ，３Ｈ），６．８１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．２５Ｈｚ），１．９４（ｓ，６Ｈ）．
例示化合物Ａ２０の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１２２】
（実施例３）
［例示化合物Ａ２５の合成］
実施例１で用いられる有機化合物Ｅ４をＥ８に変更する以外は実施例１と同様の反応、精製でＥ９を得た。
【０１２３】
【化１６】
【０１２４】
Ｅ９ ０．８７ｇ（２ｍｍｏｌ）、Ｅ１０ ０．７２ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム０．４ｍｇ、２−ジシクロヘキシルフォスフィノ２’，６’−ジメトキシビフェニル０．９ｍｇ、トルエン５ｍｌ、蒸留水０．１ｍｌ、燐酸カリウム１．２７ｇを３０ｍｌナスフラスコに仕込み、窒素気流下、１００℃で４時間攪拌を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、結晶をろ別し、水、エタノール、ヘプタンで分散洗浄を行った。得られた結晶をトルエンに加熱溶解後、熱時濾過し、トルエン／エタノールで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ａ２５を０．９６ｍｇ（収率：８０％）得た。
【０１２５】
【化１７】
【０１２６】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７８（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０５Ｈｚ），８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７５Ｈｚ），８．０５−７．７８（ｍ，１０Ｈ），７．６３−７．４８（ｍ，８Ｈ），７．４１−７．３７（ｍ，４Ｈ）、７．２８−７．２６（ｍ，１Ｈ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．５０Ｈｚ）．
例示化合物Ａ２５の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４５０ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１２７】
（実施例４）
［例示化合物Ａ３５の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１１に変更した以外は実施例３と同様の反応、精製を行った。
【０１２８】
【化１８】
【０１２９】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７９（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．１０Ｈｚ），８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７５Ｈｚ），８．０３−７．９６（ｍ，５Ｈ），７．９０−７．８０（ｍ，３Ｈ），７．６２−７．４８（ｍ，８Ｈ），７．４０−７．３６（ｍ，４Ｈ），７．２８−７．２６（ｍ，１Ｈ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．５０Ｈｚ），２．８５（ｓ，３Ｈ），２．４４（ｓ，３Ｈ）．
例示化合物Ａ３５の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４７ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３０】
（実施例５）
［例示化合物Ａ２３の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１２に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１３１】
【化１９】
【０１３２】
例示化合物Ａ２３の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３３】
（実施例６）
［例示化合物Ａ３４の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１３に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１３４】
【化２０】
【０１３５】
例示化合物Ａ３４の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４５０ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３６】
（実施例７）
［例示化合物Ｂ３の合成］
有機化合物Ｅ６ ０．９６ｇ（２ｍｍｏｌ）、Ｅ１４ ０．６８ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、ｔ−ブトキシナトリウム０．３８ｇ（４ｍｍｏｌ）、ｏ−キシレン３０ｍｌを１００ｍｌの３つ口フラスコに入れ、溶液を５０度に加熱の後に、ｏ−キシレン８ｍｌに酢酸パラジウム６ｍｇとｔ−ブチルホスフィン２７ｍｇを溶解した溶液をゆっくり滴下後、加熱還流下、６時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を加え、トルエンで抽出する。有機層を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後に溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトフィー（トルエン／メタノール＝９：１）で精製後、トルエンで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ｂ３を０．８９ｇ（収率：６５％）得た。
【０１３７】
【化２１】
【０１３８】
例示化合物Ｂ３の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４９５ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３９】
（実施例８）
［例示化合物Ａ５０の合成］
実施例１、２で用いられる有機化合物Ｅ２をＥ１５に、有機化合物Ｅ７をＥ１６に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１４０】
【化２２】
【０１４１】
例示化合物Ａ５０の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１４２】
（実施例９乃至２８）
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子（陽極／ホール注入層／ホール輸送層／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）とした。ガラス基板上に１００ｎｍのＩＴＯをパターニングした。そのＩＴＯ基板上に、以下の有機層と電極層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜し、対向する電極面積が３ｍｍ２になるようにした。ゲスト材料が２種類存在する際は、置換位置の異なる構造異性体の約１：１の混合である。
ホール輸送層（３０ｎｍ） Ｇ−１
発光層（３０ｎｍ） ホストＧ−２、ゲスト：例示化合物 （重量比 ５％）
ホール・エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ） Ｇ−３
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ−４
金属電極層１（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１４３】
【化２３】
【０１４４】
ＥＬ素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
実施例９乃至実施例２５の発光効率と電圧を表５に示す。
【０１４５】
【表５】
【０１４６】
（実施例２９乃至３３）
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子とした。多層構成は陽極、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、陰極の順である。
【０１４７】
共振構造を有する有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
支持体としてのガラス基板上に反射性陽極としてのアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を１００ｎｍの膜厚でスパッタリング法にて成膜する。さらに、透明性陽極としてＩＴＯをスパッタリング法にて８０ｎｍの膜厚で形成する。次に、この陽極周辺部にアクリル製の素子分離膜を厚さ１．５μｍで形成し、半径３ｍｍの開口部を設けた。これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥する。さらに、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施す。
【０１４８】
更に、以下の有機層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜した後に、陰極としてＩＺＯをスパッタリング法にて成膜して膜厚３０ｎｍの透明性電極を形成する。形成した後に、窒素雰囲気中において、封止する。
以上により、有機発光素子を形成する。
ホール注入層（９５ｎｍ） Ｇ−１１
ホール輸送層（１０ｎｍ） Ｇ−１２
発光層（３５ｎｍ） ホストＧ−１３、ゲスト：例示化合物（重量比 ２％）
電子輸送層（１０ｎｍ） Ｇ−１４
電子注入層（７０ｎｍ） Ｇ−１５（重量比 ８０％）、Ｌｉ（重量比 ２０％）
【０１４９】
【化２４】
【０１５０】
ＥＬ素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
【０１５１】
実施例３１乃至実施例３５の発光効率と電圧を表５に示す
【０１５２】
【表６】
【０１５３】
（結果と考察）
本発明に係わる有機化合物は高い量子収率と青に適した発光を有する新規化合物であり、有機発光素子に用いた場合、良好な発光特性を有する発光素子を作ることができる。
【符号の説明】
【０１５４】
３１１ 陽極
３１２ 有機化合物層
３１３ 陰極
３８ ＴＦＴ素子
【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と画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、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する素子である。前記各電極から電子および正孔を注入することにより、前記有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成させ、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【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】
有機発光素子の最近の進歩は著しく、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能である。
【０００５】
有機発光素子は画像表示装置や電子写真方式の画像形成装置の感光体を露光するための露光光源に用いることができる。
【０００６】
これまでに新規な発光性有機化合物の創出が行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１には有機化合物層である発光層を構成する有機化合物の一例として以下に示すＩＫ−１２が記載されている。この化合物は以下に示すベンゾ［ｋ］フルオランテンを基本骨格として有している。なお基本骨格とは、環が共役構造を有している縮合環のことである。
【０００８】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２４１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このベンゾ［ｋ］フルオランテンはそれ自体では紫外領域の発光しかできず青色発光しない。ＩＫ−１２は基本骨格に置換基が設けられることによって青色発光する。
本発明は基本骨格自体で青領域の発光ができる新規な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】
【００１１】
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。
【００１２】
【化２】
【００１３】
式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基本骨格自体でバンドギャップが広い、そしてＬＵＭＯが深い新規な有機化合物を提供することができる。本発明に係る有機化合物は基本骨格自体で青領域の発光が可能である。また基本骨格に置換基を導入することによって青のみならず緑や赤の発光が可能な新規有機化合物を提供することができる。そして、これら新規有機化合物を有する有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】有機発光素子と有機発光素子と接続するＴＦＴとを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
はじめに本発明に係る有機化合物を説明する。
【００１７】
本発明に係る新規有機化合物は、以下の一般式（１）で表されるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体である。
【００１８】
【化３】
【００１９】
一般式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
ここでアルキル基は置換基を有してもよい。アルキル基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２１】
アルコキシ基は置換基を有してもよい。アルコキシ基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２２】
アミノ基は置換基を有してもよい。アミノ基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２３】
アリール基は置換基を有してもよい。アリール基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２４】
そして複素環基は置換基を有してもよい。複素環基が有してもよい置換基とはメチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリ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、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２５】
また後述する一般式（２）も（３）に示されるＲについても上記と同様である。
【００２６】
本発明者は基本骨格それ自体に注目した。具体的には基本骨格のみの分子が持つ発光波長が所望の発光波長領域に収まるものを提供することを試みた。
【００２７】
所望の発光波長を得るために、基本骨格に置換基を設けることが知られているものの化合物の安定性を損なう場合がある。
【００２８】
本発明において所望の発光波長領域とは青色領域のことであり、具体的には４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である。
【００２９】
（インデノベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体と他の有機化合物との比較）
ベンゾ［ｋ］フルオランテンを有する有機化合物と本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンを有する有機化合物とを比較する。
比較対象の７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンは以下の構造式で示される。
【００３０】
【化４】
【００３１】
また本発明に係る有機化合物であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンフェニル置換体は以下の構造式で示される。
【００３２】
【化５】
【００３３】
本発明に係る有機化合物であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンにフェニル基が置換された有機化合物の最大発光波長は４４３ｎｍである。一方でベンゾ［ｋ］フルオランテンの７位と１２位とがフェニル基に置換された７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長は４２８ｎｍである。すなわち本発明に係る有機化合物の場合、最大発光波長は青発光領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲に含まれる。一方で比較対象の有機化合物の最大発光波長は青領域から短波長側に外れる。またベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長を計算により求めたところ４０８ｎｍであった。すなわち基本骨格であるベンゾ［ｋ］フルオランテンの最大発光波長は紫外領域であり、可視領域には無い。
【００３４】
このことは本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテン骨格がそれ自体で最大発光波長が４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の光を発光することを意味する。すなわち本発明に係る有機化合物は基本骨格のみで青領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲内に収まり更にそれよりも狭い範囲において青色の発光が可能である。
【００３５】
本発明に係る有機化合物の基本骨格は縮環構造のみで構成されておりすなわち回転構造を有していない。そのため回転およびまたは振動による量子収率の低下を抑制することができる。
【００３６】
本発明者は最大発光波長が青発光領域に収まる基本骨格の条件を検討するにあたり、ベンゾ［ｋ］フルオランテンに５員環が縮環している様々な骨格の、それぞれの青色発光への可能性を検討した。
【００３７】
検討には以下表１で示す４種の構造式に注目した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１のａで示される構造式はベンゾ［ｋ］フルオランテンである。表１のｂで示される構造式は本発明に係る有機化合物が有する基本骨格であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンである。表１のｃおよび表１のｄはベンゾ［ｋ］フルオランテン構造に５員環が縮環しているものの、前記ｂのインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンとは異なる化合物である。
【００４０】
これら４種の化合物の吸収値（Ｓ１）の計算値を量子化学計算により求めた。この吸収値によって最大発光波長の変化を予測することができる。測定した吸収値に３０ｎｍを足して発光波長の予測値とした。その結果を表１に示した。発光予測値と吸収値の差である３０ｎｍとは経験から決めた値である。
【００４１】
発光予測値をもって互いの構造式の最大発光波長の比較を行うことができる。というのも上記比較対象の７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテンの発光予測値は４２０ｎｍである。実測値は上述の通り４２８ｎｍであり発光予測値と実測値はほぼ同等とみることができるからである。
【００４２】
なお表中の吸収値は密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｔｈｅｏｒｙ）を用いて、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルでの量子化学計算を用いた。
【００４３】
上記の表に示す４種の化合物は発光予測値がそれぞれ異なる値を示した。一番目のベンゾ［ｋ］フルオランテンの発光予測値は４０８ｎｍであり、すなわち青発光領域の外である。
【００４４】
表１に示したｃの化合物と表１に示したｄの化合物の発光予測値も同様に青発光領域である４３０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の範囲から外れている。
【００４５】
このことは骨格内に２つの５員環構造を有していても、またベンゾ［ｋ］フルオランテン構造に５員環が縮環していても５員環がベンゾ［ｋ］フルオランテン構造の特定位置に設けられていなければ青発光領域の発光ができないということを意味する。すなわちこれら化合物のうち本発明に係るインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンを基本骨格にする有機化合物だけが基本骨格のみで青発光領域の発光をする。
【００４６】
さらに本発明に係る有機化合物は、基本骨格のみで青発光領域の発光をするだけでなく、骨格内に２つの５員環構造を有するためＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。つまり酸化電位が低い。すなわち本発明に係る有機化合物は酸化に対して安定である。
【００４７】
また本発明に係る有機化合物は基本骨格に窒素原子等のヘテロ原子を有していない。このことも酸化電位が低いことに寄与し、すなわち有機化合物が酸化に対して安定であることに寄与する。
【００４８】
本発明に係る有機化合物の基本骨格はＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。すなわちＬＵＭＯエネルギーレベルも低い。
【００４９】
引用文献にＩＫ−１２で示される有機化合物は、青発光を得るために電子供与性であるターシャリブチル基を有している。そのため有機化合物のＨＯＭＯとＬＵＭＯがベンゾ［ｋ］フルオランテンのそれらよりもより浅くなる。すなわちＩＫ−１２で示される有機化合物はエネルギーレベルが高く分子が酸化されやすくなる。つまり、本発明に係る有機化合物は引用文献にＩＫ−１２で示される有機化合物よりも酸化に対して安定である。
【００５０】
本発明に係る有機化合物は、発光層のゲスト材料またはホスト材料として用いられる。さらに発光層以外の各層、即ちホール注入層、ホール輸送層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、あるいは電子注入層のいずれの層に用いても良い。
【００５１】
本発明に係る有機化合物は、有機発光素子の発光層のゲスト材料として好ましく用いることができる。特に青色発光素子のゲスト材料として用いられることが好ましい。
【００５２】
本発明に係る有機化合物の基本骨格に、発光波長を長波長化する置換基を設けることで緑発光材料、赤発光材料とすることもできる。これら長波長化した材料は、基本骨格が本発明に係る有機化合物と同一であるので、酸化に対して安定である。
【００５３】
発光波長を長波長化する置換基としてはトリアリールアミンやアントラセンなどが挙げられる。
【００５４】
本発明に係る有機化合物を発光層のゲスト材料として用い、この有機化合物よりもＬＵＭＯが高い材料、言い換えれば真空順位により近いホスト材料を用いることが好ましい。というのも本発明に係る有機化合物はＬＵＭＯが低いため発光層、すなわちホスト材料に供給される電子をホスト材料からより良好に受領することができるからである。
【００５５】
本発明に係る有機化合物は基本骨格自体でバンドギャップが広いので、緑色や赤色発光層のホスト材料としても用いることができる。
【００５６】
ここでホスト材料とゲスト材料とは、発光層を構成する化合物の中で、重量比が最も大きいものがホスト材料であり、発光層を構成する化合物の中でホスト材料よりも重量比が小さいものがゲスト材料である。
【００５７】
ホスト材料とゲスト材料についてはさらに後述する。本発明に係る有機化合物は有機発光素子の発光層のゲスト材料に好ましく用いることができる。その結果本発明に係る有機化合物を発光させることで青色発光する有機発光素子を提供することができる。
【００５８】
（本発明に係る有機化合物の例示）
上記一般式（１）における化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００５９】
【化６】
【００６０】
【化７】
【００６１】
【化８】
【００６２】
【化９】
【００６３】
（例示した化合物群のそれぞれの性質）
例示した化合物のうちＡ群に示すものは分子全体が炭化水素のみで構成されている。炭化水素のみで構成される化合物は、ＨＯＭＯエネルギーレベルが低い。従って酸化電位が低くなり、すなわち有機化合物が酸化に対して安定であることを意味する。
従って本発明に係る有機化合物のうち、炭化水素のみで構成されているＡ群に示す化合物は、分子の安定性が高いので好ましい。
【００６４】
（例示化合物Ａ１からＡ５７までの性質）
次にＡ１からＡ５７のうち更に好ましい例示化合物を説明する。
【００６５】
基本骨格と直交するような置換基を基本骨格に導入をすれば、構造が立体的になり、分子同士の重なりを抑制でき、濃度消光を抑制することができる。
すなわちＡ１からＡ５７でしめす例示化合物のうちＡ８からＡ５７に示される化合物が該当する。これら化合物は一般式（２）で示すことが出来る。この一般式（２）で表される化合物は、一般式（１）におけるＲ４の位置にフェニル基を導入することにより分子同士のスタックを抑制することができる。このことによって濃度が高くなることに因る消光を抑制する効果をもつため好ましい。
【００６６】
【化１０】
【００６７】
式（２）中Ｒ１乃至Ｒ３及びＲ５乃至Ｒ１４は、水素原子、アルキル基、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００６８】
（例示化合物Ａ８からＡ５７までの性質）
さらに、Ａ８からＡ５７に示される化合物のうちＡ１８乃至Ａ４８及びＡ５０乃至Ａ５７に示す化合物は基本骨格の共役面に対して共役長の長い方向に芳香性置換基を有するために、分子の振動子強度が大きくなり、量子効率が高いためより好ましい。そしてこれら化合物は下記一般式（３）で表すことができる。一般式（３）に示すようにＲ１、Ｒ２、Ｒ７、Ｒ８以外を無置換とすることで量子効率を高い化合物を得ることができる。
【００６９】
【化１１】
【００７０】
式（３）中Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、Ｒ８は水素原子、アルキル基、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。また、このうち少なくとも一つの置換基はアリール基である。
【００７１】
（例示化合物Ｂ１からＢ１６までの性質）
また、Ｂ１からＢ１６の様な置換基が含窒素構造である場合、窒素原子に由来して分子の酸化電位に変化を与えることができる。置換基が含窒素構造である場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が含窒素構造である場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料といった用途に用いることができる。
【００７２】
（例示化合物Ｃ１からＣ４までの性質）
また、Ｃ１からＣ４の様な置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、分子はより大きく酸化電位が変化する。あるいは分子間相互作用が変化する。置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合、最大発光波長を長波長化させることができる。あるいは置換基が窒素以外のヘテロ原子を含む場合電子輸送性やホール輸送性、ホールトラップ型発光材料、発光材料として使用した際に１００％の高濃度で使用するといった用途に用いることができる。
【００７３】
以上のように例示化合物をＡ乃至Ｃ群として挙げた。これら化合物は基本骨格自体で青色発光するものである。また本発明に係る有機化合物の基本骨格は置換基を設けることにより青から更に長波長化、具体的には緑色に発光しうる。また一般式（１）で示す有機化合物は例示化合物に限らず有機発光素子のホスト材料や電子輸送層や電子注入層やホール輸送層やホール注入層やホールブロッキング層等に用いても良い。その場合有機発光素子の発光色は青に限らずより具体的には緑や赤でも良いし、白色でも良いし、中間色でもよい。また緑色を発光する有機発光素子の発光層のホスト材料に用いることもできる。
【００７４】
（合成ルートの説明）
本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。置換基の代表としてＲ１、Ｒ２またはＲ３が水素またはハロゲンの例を示す。なお、合成ルート中の第三工程に示される脱臭素反応はパラジウム触媒存在下、加熱によって行う。
【００７５】
このうちＲ１、Ｒ２またはＲ３のいずれかがハロゲンである場合、そのハロゲン部位において基本骨格であるインデノベンゾ［ｋ］フルオランテンとＤ３で示すアリールボロン酸とがカップリングする。このことにより種々の置換基を導入することができる。ここでＲ４はアリール基を示す。下記式には示していないがアリールアミンも同様に置換基として導入することができる。下記式においてＲ１乃至Ｒ３で示されていない位置に置換基を導入する場合には、導入する位置の水素原子を他の置換基に置き換えて合成することができる。置き換える置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子、フェニル基などが挙げられる。
【００７６】
【化１２】
【００７７】
（その他有機化合物と原料）
上記反応式のうちＤ１乃至Ｄ３をそれぞれかえることで種々の有機化合物を合成することができる。その具体例を表２と表３に合成化合物として示す。下記表は、合成化合物を得るための原料であるＤ１乃至Ｄ３も示す。
【００７８】
【表２】
【００７９】
【表３】
【００８０】
（有機発光素子の説明）
次に本発明に係る有機発光素子を説明する。
【００８１】
本発明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少なくとも有する。この有機化合物層が一般式（１）で表される有機化合物を有する。有機発光素子とは、前記陽極および前記陰極からキャリアを注入することで前記有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成させ、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する素子である。
【００８２】
この有機化合物層が発光層である場合、発光層は本発明に係る有機化合物のみから構成されていても良いし、発光層には他の成分が存在しても良い。
【００８３】
発光層が本発明に係る有機化合物を一部有しても良い場合とは、本発明に係る有機化合物が発光層の主成分であってもよく、あるいは副成分であってもよい。
【００８４】
ここで主成分と副成分とは、発光層を構成する化合物の中で重量比が最も大きいものを主成分と呼び、主成分よりも重量比が小さいものを副成分と呼ぶ。
【００８５】
主成分である材料は、ホスト材料と呼ぶこともできる。
【００８６】
副成分である材料は、ドーパント（ゲスト）材料である。他にも発光アシスト材料、電荷注入材料を副成分として挙げることができる。
【００８７】
なお、本発明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０．０１ｗｔ％以上２０ｗｔ％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。
【００８８】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明の前記一般式（１）で表され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、極めて耐久性が高いことを見出した。
【００８９】
以下に、本発明に係る有機化合物を用いた有機発光素子の例を示す。
【００９０】
本発明に係る有機化合物を用いて作製される有機発光素子としては、基板上に、順次陽極、発光層、陰極を設けた構成のものが挙げられる。他にも順次陽極、ホール輸送層、電子輸送層、陰極）を設けた構成のものが挙げられる。また順次陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものや順次陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものや順次、陽極、ホール輸送層、発光層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層、陰極を設けたものが挙げられる。ただしこれら５種の多層型の例はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明に係る化合物を用いた有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層界面に絶縁性層を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくはホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成されるなど多様な層構成をとることができる。
【００９１】
本発明に係る一般式（１）で表される有機化合物は、該発光素子の有機化合物層としていずれの層構成でも使用することができる。
【００９２】
ここで、本発明の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化合物あるいは輸送性化合物あるいはホスト材料であるホスト化合物あるいは発光性化合物あるいは電子注入性化合物あるいは電子輸送性化合物等を一緒に使用することができる。
【００９３】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００９４】
ホール注入性化合物あるいはホール輸送性化合物としては、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。
【００９５】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表４に示す。ホスト化合物は表４に示す構造式を有する誘導体である化合物であってもよい。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。
【００９６】
【表４】
【００９７】
電子注入性化合物あるいは電子輸送性化合物としては、ホール注入性化合物あるいはホール輸送性化合物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化合物としては、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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
本発明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、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）により薄膜を形成する。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。また塗布法で成膜する場合は、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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
（有機発光素子の用途）
本発明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。
【０１０３】
表示装置は本発明に係る有機発光素子を表示部に有する。表示部とは画素を有しており、該画素は本発明に係る有機発光素子を有する。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。
【０１０４】
表示装置はデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の表示部に用いられてもよい。撮像装置は該表示部と撮像するための撮像光学系を有する撮像部とを有する。
【０１０５】
次に、本発明に係る有機発光素子を使用した表示装置について説明する。
【０１０６】
図１は、本発明に係る有機発光素子と有機発光素子を駆動するために有機発光素子に接続されているＴＦＴとを示した断面模式図である。構造の詳細を以下に説明する。
【０１０７】
図１の表示装置３は、ガラス等の基板３１とその上部にＴＦＴ又は有機化合物層を保護するための防湿膜３２が設けられている。また符号３３はＣｒ等の金属のゲート電極３３である。符号３４はゲート絶縁膜３４であり３５は半導体層である。
【０１０８】
ＴＦＴ素子３８は半導体膜３５とドレイン電極３６とソース電極３７とを有している。ＴＦＴ素子３８の上部には絶縁膜３９が設けられている。コンタクトホール（スルーホール）３１０を介して有機発光素子の陽極３１１とソース電極３７とが接続されている。
【０１０９】
有機化合物層３１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如き図示をしている。陰極３１３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３１４や第二の保護層３１５が設けられている。
【０１１０】
有機発光素子はＴＦＴ素子により発光輝度が制御される。有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
【０１１１】
本発明の有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例】
【０１１２】
以下、実施例を説明する。なお本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
（実施例１）
［例示化合物Ａ８の合成］
【０１１４】
【化１３】
【０１１５】
Ｅ１ ９．１ｇ（５０ｍｍｏｌ）、Ｅ２ １０．５ｇ（５０ｍｍｏｌ）をエタノール２００ｍｌ中に入れ、６０度まで加熱した後、５Ｍ水酸化ナトリウム水溶液２０ｍｌを滴下した。滴下終了後８０度に加熱して２時間攪拌した後冷却後、析出物の濾過を行い、水、エタノールで洗浄した後、８０℃で減圧加熱乾燥を行い濃緑色の固体Ｅ３を１５．６ｇ（収率：８８％）得た。次に、Ｅ３ ３．５６ｇ（１０ｍｍｏｌ）、Ｅ４ ２．５９ｇ（１２ｍｍｏｌ）をトルエン５０ｍｌ中に入れ、８０℃まで加熱した後、亜硝酸イソアミル １．４０ｇ（１２ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した後、１１０℃で３時間攪拌を行った。冷却後、水１００ｍｌ×２回で洗浄した。この有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、この溶液を濾過後、ろ液を濃縮して茶褐色液体を得た。これをカラムクロマトグラフィー（トルエン／ヘプタン＝２：３）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を行い、異性体の混合物である黄結晶のＥ５を３．９６ｇ（収率：８８％）得た。
【０１１６】
【化１４】
【０１１７】
Ｅ５ ２．４２ｇ（５ｍｍｏｌ）をＤＭＦ４０ｍｌ中に入れ、ビス（トルフェニルフォスフィン）パラジウム（ＩＩ）ジクロライド０．２５ｇ（０．５ｍｍｏｌ）と１，８―ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ−７−エン ２．２８ｇ（１５ｍｍｏｌ）を入れた後に１５０度に加熱して４時間攪拌を行った。これを冷却した後、メタノール３０ｍｌを加えて沈殿を析出させた後に濾過を行い、黄色固体を得た。この固体をカラムクロマトグラフィー（クロロホルム／ヘプタン＝１：４）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を２回行い、黄結晶の例示化合物Ａ８を１．３５ｇ（収率：６７％）得た。
【０１１８】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物Ａ８の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．００Ｈｚ），８．６６（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．５５Ｈｚ），８．０５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０５Ｈｚ），７．９９−７．９３（ｍ，２Ｈ），７．８５−７．７９（ｍ，２Ｈ），７．６６−７．４８（ｍ，９Ｈ），７．３７（ｔ，１Ｈ，Ｊ＝７．２Ｈｚ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．９５Ｈｚ）．
例示化合物Ａ８の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４３ｎｍに最大強度を有するスペクトルを得た。
【０１１９】
（実施例２）
［例示化合物Ａ２０の合成］
実施例１で得られたＡ８ １．２ｇ（３ｍｍｏｌ）、Ｎ−ブロモスクシンイミド ０．５３４ｇ（３ｍｍｏｌ）を５０ｍｌのアセトニトリルに入れて、６０℃、８時間攪拌を行った。冷却した後、濃縮した後、この固体をカラムクロマトグラフィー（クロロホルム／ヘプタン＝１：４）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を２回行い、Ｅ６を１．２７ｇ（収率：８８％）得た。次にＥ６ ０．９６ｇ（２ｍｍｏｌ）、２，６−ジメチルフェニルボロン酸（Ｅ７）３３０ｍｇ（２．２ｍｍｏｌ）、Ｐｄ（ＰＰｈ３）４ ０．０５ｇ、トルエン２０ｍｌ、エタノール１０ｍｌ、２Ｍ―炭酸ナトリウム水溶液２０ｍｌを１００ｍｌナスフラスコに仕込み、窒素気流下、８０℃で８時間攪拌を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、結晶をろ別し、水、エタノール、ヘプタンで分散洗浄を行った。得られた結晶をトルエンに加熱溶解後、熱時濾過し、トルエン／エタノールで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ａ２０を０．７３ｇ（収率：７２％）得た。
【０１２０】
【化１５】
【０１２１】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．１０Ｈｚ），８．６７（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７０Ｈｚ），８．０６（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．９９（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．６０Ｈｚ），７．７３−７．６３（ｍ，６Ｈ），７．５８−７．４８（ｍ，４Ｈ），７．４２（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．２０Ｈｚ），７．２７−７．２４（ｍ，１Ｈ），７．１８−７．１３（ｍ，３Ｈ），６．８１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．２５Ｈｚ），１．９４（ｓ，６Ｈ）．
例示化合物Ａ２０の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１２２】
（実施例３）
［例示化合物Ａ２５の合成］
実施例１で用いられる有機化合物Ｅ４をＥ８に変更する以外は実施例１と同様の反応、精製でＥ９を得た。
【０１２３】
【化１６】
【０１２４】
Ｅ９ ０．８７ｇ（２ｍｍｏｌ）、Ｅ１０ ０．７２ｇ（２．２ｍｍｏｌ）、酢酸パラジウム０．４ｍｇ、２−ジシクロヘキシルフォスフィノ２’，６’−ジメトキシビフェニル０．９ｍｇ、トルエン５ｍｌ、蒸留水０．１ｍｌ、燐酸カリウム１．２７ｇを３０ｍｌナスフラスコに仕込み、窒素気流下、１００℃で４時間攪拌を行った。反応終了後、室温まで冷却を行い、結晶をろ別し、水、エタノール、ヘプタンで分散洗浄を行った。得られた結晶をトルエンに加熱溶解後、熱時濾過し、トルエン／エタノールで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ａ２５を０．９６ｍｇ（収率：８０％）得た。
【０１２５】
【化１７】
【０１２６】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７８（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０５Ｈｚ），８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７５Ｈｚ），８．０５−７．７８（ｍ，１０Ｈ），７．６３−７．４８（ｍ，８Ｈ），７．４１−７．３７（ｍ，４Ｈ）、７．２８−７．２６（ｍ，１Ｈ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．５０Ｈｚ）．
例示化合物Ａ２５の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４５０ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１２７】
（実施例４）
［例示化合物Ａ３５の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１１に変更した以外は実施例３と同様の反応、精製を行った。
【０１２８】
【化１８】
【０１２９】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７９（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．１０Ｈｚ），８．７１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．７５Ｈｚ），８．０３−７．９６（ｍ，５Ｈ），７．９０−７．８０（ｍ，３Ｈ），７．６２−７．４８（ｍ，８Ｈ），７．４０−７．３６（ｍ，４Ｈ），７．２８−７．２６（ｍ，１Ｈ），６．７５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．５０Ｈｚ），２．８５（ｓ，３Ｈ），２．４４（ｓ，３Ｈ）．
例示化合物Ａ３５の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４７ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３０】
（実施例５）
［例示化合物Ａ２３の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１２に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１３１】
【化１９】
【０１３２】
例示化合物Ａ２３の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３３】
（実施例６）
［例示化合物Ａ３４の合成］
実施例３で用いられる有機化合物Ｅ１０をＥ１３に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１３４】
【化２０】
【０１３５】
例示化合物Ａ３４の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４５０ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３６】
（実施例７）
［例示化合物Ｂ３の合成］
有機化合物Ｅ６ ０．９６ｇ（２ｍｍｏｌ）、Ｅ１４ ０．６８ｇ（２．４ｍｍｏｌ）、ｔ−ブトキシナトリウム０．３８ｇ（４ｍｍｏｌ）、ｏ−キシレン３０ｍｌを１００ｍｌの３つ口フラスコに入れ、溶液を５０度に加熱の後に、ｏ−キシレン８ｍｌに酢酸パラジウム６ｍｇとｔ−ブチルホスフィン２７ｍｇを溶解した溶液をゆっくり滴下後、加熱還流下、６時間攪拌した。反応終了後、反応液に水を加え、トルエンで抽出する。有機層を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後に溶媒を減圧留去し、シリカゲルカラムクロマトフィー（トルエン／メタノール＝９：１）で精製後、トルエンで再結晶を行った。結晶を１２０℃で真空乾燥後、昇華精製を行い淡黄色結晶の例示化合物Ｂ３を０．８９ｇ（収率：６５％）得た。
【０１３７】
【化２１】
【０１３８】
例示化合物Ｂ３の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４９５ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１３９】
（実施例８）
［例示化合物Ａ５０の合成］
実施例１、２で用いられる有機化合物Ｅ２をＥ１５に、有機化合物Ｅ７をＥ１６に変更した以外は実施例１と同様の反応、精製を行った。
【０１４０】
【化２２】
【０１４１】
例示化合物Ａ５０の、１×１０−５ｍｏｌ／ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、４４９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１４２】
（実施例９乃至２８）
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子（陽極／ホール注入層／ホール輸送層／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）とした。ガラス基板上に１００ｎｍのＩＴＯをパターニングした。そのＩＴＯ基板上に、以下の有機層と電極層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜し、対向する電極面積が３ｍｍ２になるようにした。ゲスト材料が２種類存在する際は、置換位置の異なる構造異性体の約１：１の混合である。
ホール輸送層（３０ｎｍ） Ｇ−１
発光層（３０ｎｍ） ホストＧ−２、ゲスト：例示化合物 （重量比 ５％）
ホール・エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ） Ｇ−３
電子輸送層（３０ｎｍ） Ｇ−４
金属電極層１（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１４３】
【化２３】
【０１４４】
ＥＬ素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
実施例９乃至実施例２５の発光効率と電圧を表５に示す。
【０１４５】
【表５】
【０１４６】
（実施例２９乃至３３）
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子とした。多層構成は陽極、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、陰極の順である。
【０１４７】
共振構造を有する有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
支持体としてのガラス基板上に反射性陽極としてのアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を１００ｎｍの膜厚でスパッタリング法にて成膜する。さらに、透明性陽極としてＩＴＯをスパッタリング法にて８０ｎｍの膜厚で形成する。次に、この陽極周辺部にアクリル製の素子分離膜を厚さ１．５μｍで形成し、半径３ｍｍの開口部を設けた。これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥する。さらに、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施す。
【０１４８】
更に、以下の有機層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜した後に、陰極としてＩＺＯをスパッタリング法にて成膜して膜厚３０ｎｍの透明性電極を形成する。形成した後に、窒素雰囲気中において、封止する。
以上により、有機発光素子を形成する。
ホール注入層（９５ｎｍ） Ｇ−１１
ホール輸送層（１０ｎｍ） Ｇ−１２
発光層（３５ｎｍ） ホストＧ−１３、ゲスト：例示化合物（重量比 ２％）
電子輸送層（１０ｎｍ） Ｇ−１４
電子注入層（７０ｎｍ） Ｇ−１５（重量比 ８０％）、Ｌｉ（重量比 ２０％）
【０１４９】
【化２４】
【０１５０】
ＥＬ素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
【０１５１】
実施例３１乃至実施例３５の発光効率と電圧を表５に示す
【０１５２】
【表６】
【０１５３】
（結果と考察）
本発明に係わる有機化合物は高い量子収率と青に適した発光を有する新規化合物であり、有機発光素子に用いた場合、良好な発光特性を有する発光素子を作ることができる。
【符号の説明】
【０１５４】
３１１ 陽極
３１２ 有機化合物層
３１３ 陰極
３８ ＴＦＴ素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）に示されることを特徴とする有機化合物。
【化１】
式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【請求項２】
Ｒ１乃至Ｒ１４はそれぞれ独立に前記水素原子、前記アリール基から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物。
【請求項３】
陰極と陽極と、前記陽極と陰極の間に配置される有機化合物層とを有する有機発光素子において、
前記有機化合物層の少なくとも１層は請求項１あるいは２のいずれか一項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４】
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３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
青色発光することを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５記載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の発光輝度を制御するＴＦＴ素子をそれぞれ有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
表示部と撮像部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５に記載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の発光輝度を制御するＴＦＴ素子をそれぞれ有し、前記撮像部は撮像光学系を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
下記一般式（１）に示されることを特徴とする有機化合物。
【化１】
式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基からそれぞれ独立に選ばれる。
【請求項２】
Ｒ１乃至Ｒ１４はそれぞれ独立に前記水素原子、前記アリール基から選ばれることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物。
【請求項３】
陰極と陽極と、前記陽極と陰極の間に配置される有機化合物層とを有する有機発光素子において、
前記有機化合物層の少なくとも１層は請求項１あるいは２のいずれか一項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４】
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３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
青色発光することを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５記載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の発光輝度を制御するＴＦＴ素子をそれぞれ有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
表示部と撮像部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記複数の画素は請求項３乃至５に記載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の発光輝度を制御するＴＦＴ素子をそれぞれ有し、前記撮像部は撮像光学系を有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１１９９４（Ｐ２０１１−１１９９４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５５６６７（Ｐ２００９−１５５６６７）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【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１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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