新規縮合多環化合物およびそれを有する有機発光素子
【課題】 本発明は色純度の良い赤色発光を有する新規縮合環化合物を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、発光効率が高く駆動電圧の低い赤色発光の有機発光素子を提供することである。
【解決手段】 下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供することである。
【化１】
［１］
【解決手段】 下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供することである。
【化１】
［１］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規多環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。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【０００３】
特許文献１には、緑色発光する化合物として以下に示す化合物の誘導体ａ−１が記載されている。
【０００４】
【化１】
ａ−１
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７０５７号 公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、緑色発光する化合物が記載されている。赤色発光する化合物を得るために、置換基を設けることで化合物の発光波長を長波長化することが知られている。しかし、置換基を設けた場合、化合物の安定性が損なわれる可能性がある。
【０００７】
本発明は、基本骨格のみで色純度の良い赤色発光を有する新規縮合環化合物を提供することを目的とする。また、その新規縮合化合物を有する発光効率が高く駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
よって、本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【０００９】
【化２】
［１］
【００１０】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１１】
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
【００１２】
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、色純度の良い赤色発光を発する新規縮合環化合物を提供できる。また、それを有する発光効率が高く駆動電圧の低い赤色有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る発光層積層型の有機発光素子の一例の模式図である。
【図２】本実施形態に係る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】
【００１５】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物である。
【００１６】
【化３】
［１］
【００１７】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１８】
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
【００１９】
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【００２０】
炭素数１以上４以下のアルキル基とは、より具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基である。
【００２１】
本発明に係る新規縮合多環化合物は以下の骨格ａ−１を部分的に持つ骨格である。
【００２２】
【化４】
ａ−１
【００２３】
ａ−１は特許文献１で開示されているとおり、緑領域の発光をする化合物である。一方、本発明に係る縮合多環化合物は赤領域の発光をする化合物であり、ａ−１と大きく発光特性が異なる。
【００２４】
尚、赤領域の発光をする化合物とは、希薄溶液にて発光スペクトルを測定した場合、第一発光ピークが５８０ｎｍから６５０ｎｍの領域にあることである。
【００２５】
また、緑領域の発光をする化合物とは、希薄溶液にて発光スペクトルを測定した場合、第一発光ピークが４９０ｎｍから５６０ｎｍの領域にあることである。
【００２６】
また、本発明に係る新規縮合多環化合物はカルボニル基を基本骨格中に含む化合物である。
【００２７】
カルボニル基の電子吸引性効果により、本発明に係る縮合多環化合物の基本骨格は、イオン化ポテンシャルが高い値を示すので、酸素等による酸化がされにくい安定な骨格である。
【００２８】
以下に示す、本発明に係る縮合多環化合物の基本骨格ａ−２は平面性が高く、分子会合による濃度消光を起こしやすい。
【００２９】
【化５】
ａ−２
【００３０】
そこで、一般式［１］におけるＡｒ１及びＡｒ２にアリール基を設けることで分子全体の平面性を崩す形状になるため、濃度消光を抑制できる。Ａｒ１とＡｒ２とのアリール基は同じでも異なってもよい。
【００３１】
アリール基は、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、及びナフチル基のいずれかとすることが好ましい。
【００３２】
この効果はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、及びナフチル基のいずれの置換基を有しても同様の効果がある。
【００３３】
また、これらのアリール基が炭素数１以上４以下のアルキル基を有することで濃度消光を抑制する効果が大きくなる。
【００３４】
アリール基に設けられるアルキル基はどの位置に設けられてもよい。
【００３５】
さらに、一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４に炭素数１以上４以下のアルキル基を設けることで、さらに濃度消光を抑制する効果がある。
【００３６】
この場合、Ｒ１乃至Ｒ４に炭素数１以上４以下のアルキル基が置換しても、化合物が発する発光の発光波長は大きく変化しない。
【００３７】
本発明に係る縮合多環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ない。
【００３８】
【化６】
【００３９】
【化７】
【００４０】
【化８】
【００４１】
（例示化合物の性質）
Ａ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がフェニル基である化合物群である。これらの化合物は、分子量が小さいので化合物を蒸着する際、低温度で蒸着することができる。
【００４２】
また、アルキル基を有するフェニル基を有する化合物は濃度消光を抑制する効果が大きいので好ましい。
【００４３】
Ｂ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がビフェニル基またはターフェニル基である化合物群である。
【００４４】
Ｂ群に示した縮合多環化合物は、剛直な縮合多環基を有するため、膜状態においてはアモルファス性を維持しつつ、また電子及び正孔の移動度が高い。
【００４５】
Ｃ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がフルオレニル基またはナフチル基である化合物群である。Ｃ群に示した縮合多環化合物は、剛直なフルオレニル基またはナフチル基を有するため、膜状態においてはアモルファス性を維持しつつ、また電子及び正孔の移動度が高い。
【００４６】
Ｄ群に例示する縮合多環化合物は、一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がそれぞれ異なるアリール基である化合物群である。これら縮合多環化合物は、分子構造が非対称なため結晶化しにくい。そのため、安定なアモルファス膜を形成することができる。
【００４７】
（合成ルートの説明）
本発明に係る縮合多環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。
【００４８】
本実施形態に係る例示化合物はジブロモジヨードベンゼンに任意のＡｒ置換されたアントラセンピナコールボラン体ｄ−３を鈴木−宮浦カップリング及びヘック反応を経由し、５員環を形成することで合成できる。
【００４９】
【化９】
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
本実施形態に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。複数層とは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００５３】
さらに、発光層は単層であっても積層であっても良い。例えば、白色発光素子の場合、有機発光素子は複数の発光層を有し、その発光層それぞれが異なる色を発することで、素子として白色を発する素子が挙げられる。
【００５４】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子が有する複数の発光層のうちの一層は一般式［１］で示される縮合多環化合物を有するので、赤色を発する発光層である。
【００５５】
上記複数の発光層のうちの赤色を発する発光層以外の発光層が赤色とは異なる色を発するので、素子全体では、白色を発する。すなわち、赤色と他の色との混色によって白色を発する素子である。
【００５６】
他にも発光層は単層であって、複数の発光材料を有することで白色を発することもできる。
【００５７】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子の形態には、以下に示すような発光層の構成が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
（１）単層：青、緑および赤色の発光材料を含む素子
（２）積層：水色および黄色の発光材料を含む素子
（３）２層：青色発光層と緑および赤色の発光材料を含む発光層、または赤色発光層と青および緑色の発光材料を含む発光層との積層素子
（４）２層：水色発光層と黄色発光層との積層素子
（５）３層：青色発光層と緑色発光層と赤色発光層の積層素子
図１は、本実施形態に係る白色有機発光素子の一例として、上記（５）の発光層を有する素子構成の一例を示した断面模式図である。本図では３色の発光層を有する有機発光素子が図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００５８】
この有機発光素子は、ガラス等の基板上に、陽極１、正孔注入層２、正孔輸送層３、青色発光層４、緑色発光層５、赤色発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９を積層させた素子構成である。ただし、青、緑、赤色発光層の積層は順不同でも良い。
【００５９】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子は、有機化合物層は複数の発光層を有し、複数の発光層の少なくともひとつは、前記縮合多環化合物を有し、かつ赤色を発する発光層であり、
赤色を発する発光層以外の発光層の発光色と前記赤色との混色より白色を発する有機発光素子である。
【００６０】
また、発光層は積層される形態に限られず、横並びに配置されてもよい。横並びとは、横並びに配置された発光層はいずれも正孔輸送層および電子輸送層に接するように配置されることである。
【００６１】
また、発光層は、一の色を発光する発光層の中に他の色を発する発光層のドメインを形成する形態でもよい。
【００６２】
複数の発光層は、発光部が複数の発光層を有しているということもできる。
【００６３】
白色を発する有機発光素子を得る場合、青色発光材料は特に限定されないが、フルオランテン骨格またはアントラセン骨格を有する発光材料が好ましい。
【００６４】
また、緑色発光材料は特に限定されないが、フルオランテン骨格やアントラセン骨格を有する発光材料が好ましい。
【００６５】
本発明の一般式［１］で表される縮合多環化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料として用いることができる。特にゲスト材料として用いた場合、５８０ｎｍから６６０ｎｍの領域に発光ピークを持つ赤領域に発光する高効率の発光素子を提供する。
【００６６】
青色発光層の発光材料および緑色発光層の発光材料は、特に限定されないがフルオランテン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。
【００６７】
ここで、ホスト材料とは、発光層の中で最も重量比の大きい化合物である。ゲスト化合物とは、発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さい化合物であり、主たる発光をする化合物である。アシスト材料とは、発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さい化合物であり、ゲスト材料の発光を助ける化合物である。
【００６８】
なお、本実施形態に係る縮合多環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。
【００６９】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る縮合多環化合物以外にも、必要に応じて従来公知の正孔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。これら材料は低分子であっても高分子であってもよい。
【００７０】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７１】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔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。
【００７２】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、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、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）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。
【００７３】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表１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。
【００７４】
【表１】
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態に係る縮合多環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。
【００７９】
例えば、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の公知の塗布法により層を形成する。
【００８０】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（本実施形態に係る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に用いることができる。
【００８４】
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素子を有する。スイッチング素子は、この有機発光素子の陽極または陰極と薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが接続されている。
【００８５】
表示装置はＰＣ、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話等の画像表示装置として用いることができる。表示される画像は、二次元画像、三次元画像を問わない。
【００８６】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像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。
【００８７】
画像出力装置は、画像入力部をＣＣＤセンサ等の撮像素子とし、撮像光学系を有するデジタルカメラであってもよい。
【００８８】
表示装置は、出力されている画像に触れることで入力できる入力機能を有していてもよい。例えば、タッチパネル機能等が挙げられる。
【００８９】
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。
【００９０】
本実施形態に係る有機発光素子は照明装置に用いられてもよい。この照明装置は、本実施形態に係る有機発光素子と有機発光素子に接続されたインバータ回路とを有する。
【００９１】
本実施形態に係る照明装置の照明光の色は、白色でも、昼白色でも、その他の色でもよい。
【００９２】
白色を発する場合は、有機発光素子の発光部が複数の発光層を有し、本発明の化合物が赤色を発し、その他の層が赤色以外を発することで、素子として白色を発する。
【００９３】
図２は、本実施形態に係る有機発光素子とそれに接続されたＴＦＴ素子とを有する表示装置の断面模式図である。
【００９４】
この表示装置は、ガラス等の基板１０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１１が設けられている。また符号１２は金属のゲート電極１２である。符号１３はゲート絶縁膜１３であり、１４は半導体層である。
【００９５】
ＴＦＴ素子１７は半導体層１４とドレイン電極１５とソース電極１６とを有している。ＴＦＴ素子１７の上部には絶縁膜１８が設けられている。コンタクトホール１９を介して有機発光素子の陽極２０とソース電極１６とが接続されている。
【００９６】
本実施形態に係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。
【００９７】
有機化合物層２１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が複数層であってよい。陰極２２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２３や第二の保護層２４が設けられている。
【００９８】
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例である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。
【００９９】
本実施形態に係る有機発光素子が有するスイッチング素子は、ＴＦＴ素子に限られず、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板等の基板上にアクティブマトリクスドライバーを形成し、その上に有機発光素子を設けて制御する形態であってもよい。
【０１００】
これは精細度によって選択され、たとえば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
【０１０１】
本実施形態に係る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】
【０１０２】
（実施例１）
［例示化合物Ａ−１の合成］
以下に示す合成スキームにより合成した。
【０１０３】
【化１０】
【０１０４】
化合物ｅ−３の合成
５０ｍｌ三ツ口フラスコに、窒素雰囲気中、化合物ｅ−１、０．６３６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、化合物ｅ−２、０．３７１ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム、２ｇをトルエン１０ｍｌ、エタノール５ｍｌ及び水１０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、７０ｍｇを添加した。８０度に昇温し、１２時間攪拌した。反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（クロロホルム、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、化合物ｅ−３（黄色固体）０．５４０ｇ（収率７１％）を得た。
【０１０５】
化合物Ａ−１の合成
５０ｍｌ三ツ口フラスコに、ジグリム、２０ｍｌ、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）３．０ｍｌ、ターシャルブトキシカリウム、５．０ｇを入れた。窒素雰囲気中、１３０℃に昇温し、化合物ｅ−３、０．３５０ｇ（０．５６ｍｍｏｌ）を投入後、２時間攪拌した。反応後有機層を水、２０ｍｌを加え、濃塩酸で反応溶液を中和した。クロロホルムで抽出し、有機層を濃縮後、シリカゲルカラム（クロロホルム、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、例示化合物Ａ−１（赤色結晶）３０８ｍｇ（収率８７％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．６８（ｄ，１Ｈ），８．４６（ｄ，１Ｈ），８．３０（ｄ，１Ｈ），８．２７（ｄ，１Ｈ），８．１６（ｄ，１Ｈ），８．１１（ｄ，１Ｈ），８．１０（ｄ，１Ｈ），７．９６（ｄ，１Ｈ）７．７４−７．５７（ｍ，１１Ｈ），７．５１−７．４０（ｍ，５Ｈ），６．５９（ｄ，１Ｈ），６．５６（ｄ，１Ｈ）
質量分析法により、例示化合物Ａ−１のＭ＋である６３０を確認した。
【０１０６】
例示化合物Ａ−１についてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２１ｎｍであった。尚、発光スペクトルの測定はトルエン溶液（１×１０−４ｍｏｌ／ｌ）を励起波長５３０ｎｍにて発光スペクトルを測定し、第一発光ピークを用いた。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。
【０１０７】
（実施例２）
［例示化合物Ａ−３の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−１に変えて、例示化合物Ａ−３を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ａ−３のＭ＋である７４３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ−３についてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２２ｎｍであった。
【０１０８】
【化１１】
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物Ｂ−４の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−２に変えて、例示化合物Ｂ−４合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｂ−４のＭ＋である９３５を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｂ−４ついてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２３ｎｍであった。
【０１１０】
【化１２】
【０１１１】
（実施例４）
［例示化合物Ｃ−１の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−３に変えて、例示化合物Ｃ−１を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｃ−１のＭ＋である８６３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｃ−１についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２２ｎｍであった。
【０１１２】
【化１３】
【０１１３】
（実施例５）
［例示化合物Ａ−４の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−４に変えて、例示化合物Ａ−４を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ａ−４のＭ＋である６８７を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ−４についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２５ｎｍであった。
【０１１４】
【化１４】
【０１１５】
（実施例６）
［例示化合物Ｂ−２の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−５に変えて、例示化合物Ｂ−２を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｂ−２のＭ＋である７８３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｂ−２についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２２ｎｍであった。
【０１１６】
【化１５】
【０１１７】
（実施例７）
本実施例では、基板上に順次陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１８】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔輸送層（３０ｎｍ） ｇ−１
発光層（３０ｎｍ） ホストｇ−２、ゲスト：Ａ−１（重量比 １％）、アシスト：ｇ−３（重量比 ５％）
電子輸送層（４０ｎｍ） ｇ−４
金属電極層１（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１９】
【化１６】
【０１２０】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５４．６ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０８０ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６９，０．２９）の赤色発光が観測された。
【０１２１】
さらに、本実施例の有機発光素子について、窒素雰囲気下で電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ２に保ちながら、１００時間連続して素子を駆動させた。その結果、初期輝度に対して輝度劣化が２０％以内であった。
【０１２２】
（実施例８）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ａ−３とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５２．０ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０５６ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６９，０．２９）の赤色発光が観測された。
【０１２３】
（実施例９）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ｂ−４とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５１．５ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０９８ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６８，０．３０）の赤色発光が観測された。
【０１２４】
（実施例１０）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ｃ−１とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５３．５ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０５０ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６８，０．３１）の赤色発光が観測された。
【０１２５】
（実施例１１）
本実施例では、基板上に順次陽極／ホール輸送層／青色発光層／緑色発光層／赤色発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極が設けられた構成の白色有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１２６】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
ホール輸送層（３０ｎｍ） ｇ−１
青色発光層（１０ｎｍ） ホスト ｇ−５（重量比 ９５．０％）、ゲスト：ｇ−６ （重量比５．０％）
緑色発光層（１０ｎｍ） ホスト ｇ−５（重量比 ９９．５％）、ゲスト：ｇ−７ （重量比 ５．０％）
赤色発光層（１０ｎｍ） ホスト１ ｇ−５（重量比 ３９．５％）、ホスト２ ｇ−３（重量比 ６０．０％）、ゲスト：Ａ−１ （重量比 ０．５％）
電子輸送層（３０ｎｍ） ｇ−４
電子注入層（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１２７】
【化１７】
【０１２８】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３３，０．３５）の白色発光が観測された。
【０１２９】
（実施例１２）
実施例１１と同様にして、ゲストのＡ−１をＡ−３に変えた有機発光素子を作製した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３３，０．３４）の白色発光が観測された。
【０１３０】
（実施例１３）
実施例１１と同様にして、ゲストのＡ−１をＢ−４に変えた有機発光素子を作製した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３４，０．３３）の白色発光が観測された。
【符号の説明】
【０１３１】
４ 青色発光層
５ 緑色発光層
６ 赤色発光層
１７ ＴＦＴ素子
２０ 陽極
２１ 有機化合物層
２２ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規多環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。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【０００３】
特許文献１には、緑色発光する化合物として以下に示す化合物の誘導体ａ−１が記載されている。
【０００４】
【化１】
ａ−１
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７０５７号 公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、緑色発光する化合物が記載されている。赤色発光する化合物を得るために、置換基を設けることで化合物の発光波長を長波長化することが知られている。しかし、置換基を設けた場合、化合物の安定性が損なわれる可能性がある。
【０００７】
本発明は、基本骨格のみで色純度の良い赤色発光を有する新規縮合環化合物を提供することを目的とする。また、その新規縮合化合物を有する発光効率が高く駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
よって、本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【０００９】
【化２】
［１］
【００１０】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１１】
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
【００１２】
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、色純度の良い赤色発光を発する新規縮合環化合物を提供できる。また、それを有する発光効率が高く駆動電圧の低い赤色有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る発光層積層型の有機発光素子の一例の模式図である。
【図２】本実施形態に係る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】
【００１５】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物である。
【００１６】
【化３】
［１］
【００１７】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１８】
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
【００１９】
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【００２０】
炭素数１以上４以下のアルキル基とは、より具体的にはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基である。
【００２１】
本発明に係る新規縮合多環化合物は以下の骨格ａ−１を部分的に持つ骨格である。
【００２２】
【化４】
ａ−１
【００２３】
ａ−１は特許文献１で開示されているとおり、緑領域の発光をする化合物である。一方、本発明に係る縮合多環化合物は赤領域の発光をする化合物であり、ａ−１と大きく発光特性が異なる。
【００２４】
尚、赤領域の発光をする化合物とは、希薄溶液にて発光スペクトルを測定した場合、第一発光ピークが５８０ｎｍから６５０ｎｍの領域にあることである。
【００２５】
また、緑領域の発光をする化合物とは、希薄溶液にて発光スペクトルを測定した場合、第一発光ピークが４９０ｎｍから５６０ｎｍの領域にあることである。
【００２６】
また、本発明に係る新規縮合多環化合物はカルボニル基を基本骨格中に含む化合物である。
【００２７】
カルボニル基の電子吸引性効果により、本発明に係る縮合多環化合物の基本骨格は、イオン化ポテンシャルが高い値を示すので、酸素等による酸化がされにくい安定な骨格である。
【００２８】
以下に示す、本発明に係る縮合多環化合物の基本骨格ａ−２は平面性が高く、分子会合による濃度消光を起こしやすい。
【００２９】
【化５】
ａ−２
【００３０】
そこで、一般式［１］におけるＡｒ１及びＡｒ２にアリール基を設けることで分子全体の平面性を崩す形状になるため、濃度消光を抑制できる。Ａｒ１とＡｒ２とのアリール基は同じでも異なってもよい。
【００３１】
アリール基は、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、及びナフチル基のいずれかとすることが好ましい。
【００３２】
この効果はフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、及びナフチル基のいずれの置換基を有しても同様の効果がある。
【００３３】
また、これらのアリール基が炭素数１以上４以下のアルキル基を有することで濃度消光を抑制する効果が大きくなる。
【００３４】
アリール基に設けられるアルキル基はどの位置に設けられてもよい。
【００３５】
さらに、一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４に炭素数１以上４以下のアルキル基を設けることで、さらに濃度消光を抑制する効果がある。
【００３６】
この場合、Ｒ１乃至Ｒ４に炭素数１以上４以下のアルキル基が置換しても、化合物が発する発光の発光波長は大きく変化しない。
【００３７】
本発明に係る縮合多環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ない。
【００３８】
【化６】
【００３９】
【化７】
【００４０】
【化８】
【００４１】
（例示化合物の性質）
Ａ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がフェニル基である化合物群である。これらの化合物は、分子量が小さいので化合物を蒸着する際、低温度で蒸着することができる。
【００４２】
また、アルキル基を有するフェニル基を有する化合物は濃度消光を抑制する効果が大きいので好ましい。
【００４３】
Ｂ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がビフェニル基またはターフェニル基である化合物群である。
【００４４】
Ｂ群に示した縮合多環化合物は、剛直な縮合多環基を有するため、膜状態においてはアモルファス性を維持しつつ、また電子及び正孔の移動度が高い。
【００４５】
Ｃ群に例示する縮合多環化合物は一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がフルオレニル基またはナフチル基である化合物群である。Ｃ群に示した縮合多環化合物は、剛直なフルオレニル基またはナフチル基を有するため、膜状態においてはアモルファス性を維持しつつ、また電子及び正孔の移動度が高い。
【００４６】
Ｄ群に例示する縮合多環化合物は、一般式［１］におけるＡｒ１およびＡｒ２がそれぞれ異なるアリール基である化合物群である。これら縮合多環化合物は、分子構造が非対称なため結晶化しにくい。そのため、安定なアモルファス膜を形成することができる。
【００４７】
（合成ルートの説明）
本発明に係る縮合多環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。
【００４８】
本実施形態に係る例示化合物はジブロモジヨードベンゼンに任意のＡｒ置換されたアントラセンピナコールボラン体ｄ−３を鈴木−宮浦カップリング及びヘック反応を経由し、５員環を形成することで合成できる。
【００４９】
【化９】
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
本実施形態に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。複数層とは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００５３】
さらに、発光層は単層であっても積層であっても良い。例えば、白色発光素子の場合、有機発光素子は複数の発光層を有し、その発光層それぞれが異なる色を発することで、素子として白色を発する素子が挙げられる。
【００５４】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子が有する複数の発光層のうちの一層は一般式［１］で示される縮合多環化合物を有するので、赤色を発する発光層である。
【００５５】
上記複数の発光層のうちの赤色を発する発光層以外の発光層が赤色とは異なる色を発するので、素子全体では、白色を発する。すなわち、赤色と他の色との混色によって白色を発する素子である。
【００５６】
他にも発光層は単層であって、複数の発光材料を有することで白色を発することもできる。
【００５７】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子の形態には、以下に示すような発光層の構成が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
（１）単層：青、緑および赤色の発光材料を含む素子
（２）積層：水色および黄色の発光材料を含む素子
（３）２層：青色発光層と緑および赤色の発光材料を含む発光層、または赤色発光層と青および緑色の発光材料を含む発光層との積層素子
（４）２層：水色発光層と黄色発光層との積層素子
（５）３層：青色発光層と緑色発光層と赤色発光層の積層素子
図１は、本実施形態に係る白色有機発光素子の一例として、上記（５）の発光層を有する素子構成の一例を示した断面模式図である。本図では３色の発光層を有する有機発光素子が図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００５８】
この有機発光素子は、ガラス等の基板上に、陽極１、正孔注入層２、正孔輸送層３、青色発光層４、緑色発光層５、赤色発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９を積層させた素子構成である。ただし、青、緑、赤色発光層の積層は順不同でも良い。
【００５９】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子は、有機化合物層は複数の発光層を有し、複数の発光層の少なくともひとつは、前記縮合多環化合物を有し、かつ赤色を発する発光層であり、
赤色を発する発光層以外の発光層の発光色と前記赤色との混色より白色を発する有機発光素子である。
【００６０】
また、発光層は積層される形態に限られず、横並びに配置されてもよい。横並びとは、横並びに配置された発光層はいずれも正孔輸送層および電子輸送層に接するように配置されることである。
【００６１】
また、発光層は、一の色を発光する発光層の中に他の色を発する発光層のドメインを形成する形態でもよい。
【００６２】
複数の発光層は、発光部が複数の発光層を有しているということもできる。
【００６３】
白色を発する有機発光素子を得る場合、青色発光材料は特に限定されないが、フルオランテン骨格またはアントラセン骨格を有する発光材料が好ましい。
【００６４】
また、緑色発光材料は特に限定されないが、フルオランテン骨格やアントラセン骨格を有する発光材料が好ましい。
【００６５】
本発明の一般式［１］で表される縮合多環化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料として用いることができる。特にゲスト材料として用いた場合、５８０ｎｍから６６０ｎｍの領域に発光ピークを持つ赤領域に発光する高効率の発光素子を提供する。
【００６６】
青色発光層の発光材料および緑色発光層の発光材料は、特に限定されないがフルオランテン骨格またはアントラセン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。
【００６７】
ここで、ホスト材料とは、発光層の中で最も重量比の大きい化合物である。ゲスト化合物とは、発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さい化合物であり、主たる発光をする化合物である。アシスト材料とは、発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さい化合物であり、ゲスト材料の発光を助ける化合物である。
【００６８】
なお、本実施形態に係る縮合多環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。
【００６９】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る縮合多環化合物以外にも、必要に応じて従来公知の正孔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。これら材料は低分子であっても高分子であってもよい。
【００７０】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００７１】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔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。
【００７２】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、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、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）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。
【００７３】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表１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。
【００７４】
【表１】
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態に係る縮合多環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。
【００７９】
例えば、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の公知の塗布法により層を形成する。
【００８０】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
（本実施形態に係る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に用いることができる。
【００８４】
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素子を有する。スイッチング素子は、この有機発光素子の陽極または陰極と薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが接続されている。
【００８５】
表示装置はＰＣ、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話等の画像表示装置として用いることができる。表示される画像は、二次元画像、三次元画像を問わない。
【００８６】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像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。
【００８７】
画像出力装置は、画像入力部をＣＣＤセンサ等の撮像素子とし、撮像光学系を有するデジタルカメラであってもよい。
【００８８】
表示装置は、出力されている画像に触れることで入力できる入力機能を有していてもよい。例えば、タッチパネル機能等が挙げられる。
【００８９】
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。
【００９０】
本実施形態に係る有機発光素子は照明装置に用いられてもよい。この照明装置は、本実施形態に係る有機発光素子と有機発光素子に接続されたインバータ回路とを有する。
【００９１】
本実施形態に係る照明装置の照明光の色は、白色でも、昼白色でも、その他の色でもよい。
【００９２】
白色を発する場合は、有機発光素子の発光部が複数の発光層を有し、本発明の化合物が赤色を発し、その他の層が赤色以外を発することで、素子として白色を発する。
【００９３】
図２は、本実施形態に係る有機発光素子とそれに接続されたＴＦＴ素子とを有する表示装置の断面模式図である。
【００９４】
この表示装置は、ガラス等の基板１０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１１が設けられている。また符号１２は金属のゲート電極１２である。符号１３はゲート絶縁膜１３であり、１４は半導体層である。
【００９５】
ＴＦＴ素子１７は半導体層１４とドレイン電極１５とソース電極１６とを有している。ＴＦＴ素子１７の上部には絶縁膜１８が設けられている。コンタクトホール１９を介して有機発光素子の陽極２０とソース電極１６とが接続されている。
【００９６】
本実施形態に係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。
【００９７】
有機化合物層２１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が複数層であってよい。陰極２２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２３や第二の保護層２４が設けられている。
【００９８】
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例である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。
【００９９】
本実施形態に係る有機発光素子が有するスイッチング素子は、ＴＦＴ素子に限られず、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板等の基板上にアクティブマトリクスドライバーを形成し、その上に有機発光素子を設けて制御する形態であってもよい。
【０１００】
これは精細度によって選択され、たとえば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
【０１０１】
本実施形態に係る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】
【０１０２】
（実施例１）
［例示化合物Ａ−１の合成］
以下に示す合成スキームにより合成した。
【０１０３】
【化１０】
【０１０４】
化合物ｅ−３の合成
５０ｍｌ三ツ口フラスコに、窒素雰囲気中、化合物ｅ−１、０．６３６ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、化合物ｅ−２、０．３７１ｇ（１．２ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム、２ｇをトルエン１０ｍｌ、エタノール５ｍｌ及び水１０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、７０ｍｇを添加した。８０度に昇温し、１２時間攪拌した。反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（クロロホルム、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、化合物ｅ−３（黄色固体）０．５４０ｇ（収率７１％）を得た。
【０１０５】
化合物Ａ−１の合成
５０ｍｌ三ツ口フラスコに、ジグリム、２０ｍｌ、ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）３．０ｍｌ、ターシャルブトキシカリウム、５．０ｇを入れた。窒素雰囲気中、１３０℃に昇温し、化合物ｅ−３、０．３５０ｇ（０．５６ｍｍｏｌ）を投入後、２時間攪拌した。反応後有機層を水、２０ｍｌを加え、濃塩酸で反応溶液を中和した。クロロホルムで抽出し、有機層を濃縮後、シリカゲルカラム（クロロホルム、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、例示化合物Ａ−１（赤色結晶）３０８ｍｇ（収率８７％）を得た。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．６８（ｄ，１Ｈ），８．４６（ｄ，１Ｈ），８．３０（ｄ，１Ｈ），８．２７（ｄ，１Ｈ），８．１６（ｄ，１Ｈ），８．１１（ｄ，１Ｈ），８．１０（ｄ，１Ｈ），７．９６（ｄ，１Ｈ）７．７４−７．５７（ｍ，１１Ｈ），７．５１−７．４０（ｍ，５Ｈ），６．５９（ｄ，１Ｈ），６．５６（ｄ，１Ｈ）
質量分析法により、例示化合物Ａ−１のＭ＋である６３０を確認した。
【０１０６】
例示化合物Ａ−１についてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２１ｎｍであった。尚、発光スペクトルの測定はトルエン溶液（１×１０−４ｍｏｌ／ｌ）を励起波長５３０ｎｍにて発光スペクトルを測定し、第一発光ピークを用いた。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。
【０１０７】
（実施例２）
［例示化合物Ａ−３の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−１に変えて、例示化合物Ａ−３を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ａ−３のＭ＋である７４３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ−３についてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２２ｎｍであった。
【０１０８】
【化１１】
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物Ｂ−４の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−２に変えて、例示化合物Ｂ−４合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｂ−４のＭ＋である９３５を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｂ−４ついてトルエン希薄溶液中での発光スペクトルを測定したところ、発光最大波長は６２３ｎｍであった。
【０１１０】
【化１２】
【０１１１】
（実施例４）
［例示化合物Ｃ−１の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−３に変えて、例示化合物Ｃ−１を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｃ−１のＭ＋である８６３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｃ−１についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２２ｎｍであった。
【０１１２】
【化１３】
【０１１３】
（実施例５）
［例示化合物Ａ−４の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−４に変えて、例示化合物Ａ−４を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ａ−４のＭ＋である６８７を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ａ−４についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２５ｎｍであった。
【０１１４】
【化１４】
【０１１５】
（実施例６）
［例示化合物Ｂ−２の合成］
実施例１と同様にして、化合物ｅ−１を以下の化合物ｆ−５に変えて、例示化合物Ｂ−２を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｂ−２のＭ＋である７８３を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｂ−２についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、６２２ｎｍであった。
【０１１６】
【化１５】
【０１１７】
（実施例７）
本実施例では、基板上に順次陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１８】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔輸送層（３０ｎｍ） ｇ−１
発光層（３０ｎｍ） ホストｇ−２、ゲスト：Ａ−１（重量比 １％）、アシスト：ｇ−３（重量比 ５％）
電子輸送層（４０ｎｍ） ｇ−４
金属電極層１（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１９】
【化１６】
【０１２０】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５４．６ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０８０ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６９，０．２９）の赤色発光が観測された。
【０１２１】
さらに、本実施例の有機発光素子について、窒素雰囲気下で電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ２に保ちながら、１００時間連続して素子を駆動させた。その結果、初期輝度に対して輝度劣化が２０％以内であった。
【０１２２】
（実施例８）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ａ−３とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５２．０ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０５６ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６９，０．２９）の赤色発光が観測された。
【０１２３】
（実施例９）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ｂ−４とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５１．５ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０９８ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６８，０．３０）の赤色発光が観測された。
【０１２４】
（実施例１０）
実施例７において、発光層ゲストＡ−１を例示化合物Ｃ−１とした以外は、実施例６と同様の方法により有機発光素子を作製した。
６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、電流密度５３．５ｍＡ／ｃｍ２、発光輝度は１０５０ｃｄ／ｍ２で、ＣＩＥ色度座標（０．６８，０．３１）の赤色発光が観測された。
【０１２５】
（実施例１１）
本実施例では、基板上に順次陽極／ホール輸送層／青色発光層／緑色発光層／赤色発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極が設けられた構成の白色有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１２６】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
ホール輸送層（３０ｎｍ） ｇ−１
青色発光層（１０ｎｍ） ホスト ｇ−５（重量比 ９５．０％）、ゲスト：ｇ−６ （重量比５．０％）
緑色発光層（１０ｎｍ） ホスト ｇ−５（重量比 ９９．５％）、ゲスト：ｇ−７ （重量比 ５．０％）
赤色発光層（１０ｎｍ） ホスト１ ｇ−５（重量比 ３９．５％）、ホスト２ ｇ−３（重量比 ６０．０％）、ゲスト：Ａ−１ （重量比 ０．５％）
電子輸送層（３０ｎｍ） ｇ−４
電子注入層（１ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１２７】
【化１７】
【０１２８】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３３，０．３５）の白色発光が観測された。
【０１２９】
（実施例１２）
実施例１１と同様にして、ゲストのＡ−１をＡ−３に変えた有機発光素子を作製した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３３，０．３４）の白色発光が観測された。
【０１３０】
（実施例１３）
実施例１１と同様にして、ゲストのＡ−１をＢ−４に変えた有機発光素子を作製した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして印加電圧をかけたところ、Ｃ．Ｉ．Ｅ．色度座標が（０．３４，０．３３）の白色発光が観測された。
【符号の説明】
【０１３１】
４ 青色発光層
５ 緑色発光層
６ 赤色発光層
１７ ＴＦＴ素子
２０ 陽極
２１ 有機化合物層
２２ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物。
【化１】
［１］
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【請求項２】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１に記載の縮合多環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を有し、前記発光層はホスト材料とゲスト材料を有し、前記ゲスト材料が前記縮合多環化合物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】
赤色発光することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機化合物層は、発光部を有し、前記発光部は複数の発光層を有し、
前記複数の発光層のうちの少なくともひとつは前記縮合多環化合物を有し、
前記複数の発光層は、それぞれの発光層がそれぞれ異なる発光色を発する発光層であり、
前記異なる発光色の混色により白色を発することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記有機化合物層は複数の発光層を有し、前記複数の発光層の少なくともひとつは、前記縮合多環化合物を有し、かつ赤色を発する発光層であり、
前記赤色を発する発光層以外の発光層の発光色と前記赤色との混色より白色を発することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項７】
複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至６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された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８】
画像を表示するための表示部と、画像情報を入力するための入力部とを有し、
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６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されているスイッチング素子とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項９】
請求項２乃至６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されているインバータ回路とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物。
【化１】
［１］
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ４は水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基からそれぞれ独立に選ばれる。
Ａｒ１およびＡｒ２は、アリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
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、フルオレニル基及びナフチル基のいずれかである。
前記アリール基は、炭素数１以上４以下のアルキル基を有してよい。
【請求項２】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１に記載の縮合多環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を有し、前記発光層はホスト材料とゲスト材料を有し、前記ゲスト材料が前記縮合多環化合物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】
赤色発光することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機化合物層は、発光部を有し、前記発光部は複数の発光層を有し、
前記複数の発光層のうちの少なくともひとつは前記縮合多環化合物を有し、
前記複数の発光層は、それぞれの発光層がそれぞれ異なる発光色を発する発光層であり、
前記異なる発光色の混色により白色を発することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記有機化合物層は複数の発光層を有し、前記複数の発光層の少なくともひとつは、前記縮合多環化合物を有し、かつ赤色を発する発光層であり、
前記赤色を発する発光層以外の発光層の発光色と前記赤色との混色より白色を発することを特徴とする請求項２または３に記載の有機発光素子。
【請求項７】
複数の画素を有し、前記画素は請求項２乃至６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された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８】
画像を表示するための表示部と、画像情報を入力するための入力部とを有し、
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６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されているスイッチング素子とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項９】
請求項２乃至６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されているインバータ回路とを有することを特徴とする照明装置。
【図２】
【図１】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−４３８５８（Ｐ２０１３−４３８５８Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２５４４（Ｐ２０１１−１８２５４４）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【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２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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