有機電界発光素子
【課題】 高い発光効率、高い輝度、低駆動電圧での発光を保持し、かつ熱的劣化の小さい有機電界発光素子を実現する。
【解決手段】 本発明の有機電界発光素子は、陽極２と陰極８との間に少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、該有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基を少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有している。このため、発光特性及び熱的安定性に優れた有機電界発光素子を提供することができる。
【解決手段】 本発明の有機電界発光素子は、陽極２と陰極８との間に少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、該有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基を少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有している。このため、発光特性及び熱的安定性に優れた有機電界発光素子を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子に関するものである。より詳しくは、光源やディスプレイ等に使用される有機電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子（ＥＬ素子）は、自己発光のために液晶素子に比べて明るく、鮮明な表示が可能であるため、古くから多くの研究者によって研究されてきた。現在実用レベルに達した電界発光素子としては、無機材料のＺｎＳを用いた素子がある。しかしながら、このような無機の電界発光素子は、発光のための駆動電圧として５０Ｖ以上が必要であるため、広く使用されるには至っていない。
【０００３】
これに対して、有機材料を用いた電界発光素子である有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、従来は実用的なレベルからはほど遠いものであったが、１９８７年にイーストマン・コダック社のシー・ダブリュ・タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）らによって開発された積層構造素子により、その特性が飛躍的に進歩した（例えば、非特許文献１参照）。彼らは、蒸着膜の構造が安定で電子を輸送することのできる蛍光体からなる層（電子輸送性発光層）と、正孔を輸送することのできる有機物からなる層（正孔輸送層）とを積層した積層構造体において、正孔と電子とを蛍光体中に注入して発光させることに成功した。これによって、有機電界発光素子の発光効率が向上し、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ２以上の発光が得られるようになった。その後、電子輸送性発光層を発光層と電子輸送層とに分けるなど、素子を構成する層の機能分離が進められた。その結果、現在では１００００ｃｄ／ｍ２以上の発光特性が得られている。
【０００４】
このような有機電界発光素子は、発光層を構成する材料を変更することによりその発光色を任意に変更することが可能である。
【０００５】
近年、有機電界発光素子によるフルカラーディスプレイの実現は特に関心が高くなってきており、様々な方法で検討が行われている。その方法としては、（１）青色・緑色・赤色の発光素子を組み合わせて、フルカラー表示を可能とする方法、（２）短波長領域に発光を有する化合物に、緑色及び赤色へ発光変換する材料をそれぞれドープする方法、（３）発光体を白色発光にして、液晶ディスプレイと同様にカラーフィルタを用いる方法等が知られている。
【０００６】
しかしながら、上記のようなフルカラーディスプレイにおいて、より高品位の表示を実現するためには、青・緑・赤色各色の発光とそれらの色純度を高くすることが必要である。さらには、熱及び水分との安定性を高めることにより、素子の寿命を向上させることが必要不可欠である。特に上記（２）の方法においては、発光の核となる短波長（青色）に発光を有する化合物の開発は非常に重要である。
【０００７】
従来から青色の発光層に用いる化合物としては、アントラセン、テトラフェニルブタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ジスチリルベンゼン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾメチン亜鉛錯体、ベンゾチアゾール金属錯体（例えば、特許文献１参照）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム錯体（例えば、特許文献２参照）、混合配位子型アルミニウム錯体（例えば、非特許文献２参照）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）（例えば、非特許文献３参照）、ポリビニルカルバゾール、１，２，４−トリアゾール誘導体、アミノピレン二量体、ジスチリルビフェニル誘導体（例えば、非特許文献４参照）、シロール誘導体等が報告されている。
【特許文献１】特開平８−８１４７２号公報（平成８年３月２６日公開）
【特許文献２】特開平５−１９８３７７号公報（平成５年８月６日公開）
【非特許文献１】C. W. Tang, S. A. Vanslyke, 〔Organic electroluminescent diodes〕 Applied Physics Letter, 51, 1987, p913-p915
【非特許文献２】C. W. Tang, [An overview of organic electroluminescent materials and devices], J.SID, ５, 1997, p11-p14
【非特許文献３】J. Kido, C. Ohtaki, K. Hongawa, K. Okuyama, K. Nagai, [1,2,4-Triazole Derivative as an Electronn Transport Layer in Organic Electroluminescent Devices], Jpn.J.Appl.Phys.,32, 1993, L917-L920
【非特許文献４】C. Hosokawa, H. Higashi, H. Nakamura, T. Kusumoto, [Highly efficient blue electroluminescence from a distyrylarylene emitting layer with a new dopant], Applied Physics Letter, 67, 1995, p3853-p3855
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、青色の色純度が低いために、フルカラーディスプレイにおける高品位の表示を実現することは困難である。さらには熱及び水分等に対する安定性が低いために素子の寿命が短いという問題を生じる。
【０００９】
具体的には、非特許文献２に示すように、ジスチリルビフェニル誘導体は、有機電界発光素子に用いた場合にエキサイプレックスを形成しないため、強い蛍光強度の青色発光を示すことが報告されている。しかしながら、薄膜状態でのイオン化ポテンシャルが５．９ｅＶと高いため、正孔輸送層から発光層に正孔が注入され難いという問題がある。また、ＥＬスペクトルでは、４８０ｎｍ付近に発光極大を有するブロードなピークを示し、青色の色純度が低いという問題がある。色純度を改善させるには、ドーピングを行う方法がある。しかし、ジスチリルビフェニル誘導体は、ドーピングを行っても色純度の改善は困難である。
【００１０】
ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム錯体は、有機電界発光素子に用いた場合に、青色の色純度が不十分である。この場合は、ペリレンをドープすることで、色純度を改善することができる。しかしながら、有機電界発光素子の駆動時の安定性が悪く、実用レベルには達していない。
【００１１】
芳香族ジアミンであるＴＰＤは、正孔阻止層としてのトリアゾール誘導体と組み合わせた場合に、波長４６４ｎｍに発光ピークを有するＥＬスペクトルを示す。しかし、ＴＰＤのＴｇは６３℃と低いため、ＴＰＤの結晶化等が生じやすく、熱的に不安定である。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子寿命が長く、発光輝度及び色純度が高い発光を有する有機電界発光素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の短波長（４４５ｎｍ近傍）に発光を有する新規構造の有機化合物を有機電界発光素子に用い、さらに層構造（特に発光層）を改良することによって、有機電界発光素子の発光特性及び安定性（特に熱安定性）が向上し、かつ色純度が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。また、上記有機化合物を、陽極から発光層へ正孔を運搬するための層の材料として用いることにより、高い発光性の有機電界発光素子を実現することができることを見出した。
【００１４】
本発明に係る有機電界発光素子は、上記課題を解決するために、陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、上記有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が、少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、上記ピレン化合物は、熱安定性及び発光特性に優れ、電子輸送性及び正孔輸送性が高い。このため、駆動電圧が低く、発光効率が高く、且つ耐久性に優れる有機電界発光素子を実現できるという効果を奏する。
【００１６】
本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物におけるアリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基の数が、１つ又は２つであることが好ましい。
【００１７】
これにより、上記ピレン化合物の合成を容易に行うことができるというさらなる効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（１）
【００１９】
【化１】
【００２０】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（２）
【００２２】
【化２】
【００２３】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（３）
【００２５】
【化３】
【００２６】
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（４）
【００２８】
【化４】
【００２９】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（５）
【００３１】
【化５】
【００３２】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３３】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（６）
【００３４】
【化６】
【００３５】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３６】
上記ピレン化合物が、一般式（１）〜（６）で表される構造を有していることにより、上記ピレン化合物は、より優れた熱安定性及び発光特性、さらにはより高い電子輸送性及び正孔輸送性を有する。このため、上記ピレン化合物を有機層に含有させることにより、駆動電圧がより低く、発光効率がより高く、且つ耐久性により優れる有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００３７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物が、上記発光層に含有されていることが好ましい。
【００３８】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記有機層として、さらに、陽極から発光層へ正孔を運搬するための、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層から選ばれる少なくとも１層を備え、上記陽極から発光層へ正孔を運搬するための有機層に、上記ピレン化合物が含有されていることが好ましい。
【００３９】
これにより、より高い効率で正孔が発光層に注入されるため、より高輝度で発光する有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４０】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記発光層に、さらに正孔輸送性化合物が含有されていることが好ましい。
【００４１】
これにより、発光層への正孔の注入がより容易になり、より高い輝度の有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記正孔輸送性化合物がエナミン構造を有する化合物であることが好ましい。
【００４３】
これにより、発光層への正孔の注入がより容易になり、より高い輝度の有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４４】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、オキサジアゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４５】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、キノキサリン誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４６】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、ベンゾイミダゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４８】
上記オキサジアゾ−ル誘導体又はキノキサリン誘導体又はベンゾイミダゾール誘導体又は亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体のいずれか１つの化合物を含有する層が、上記発光層の陰極側に接して設けられることにより、上記化合物を含有する層が、陰極から発光層へ電子を運び、陰極からの電子をより効率良く発光層に注入する。このため、より高輝度で発光する有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【発明の効果】
【００４９】
本発明に係る有機電界発光素子は、以上のように、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基を、少なくとも１つ置換したピレン化合物を有機層に含有しているので、発光効率が高く、発光寿命が長く、耐久性に優れるという効果を奏する。特に、上記ピレン化合物を発光材料として用いることにより、輝度に優れた色純度の高い青色の有機電界発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明についてより詳しく説明するが、本発明は、この記載に限定されるものではない。
【００５１】
本発明におけるピレン化合物について、以下に詳細に説明する。
【００５２】
本発明におけるピレン化合物は、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基（以下、アリール基置換エテニル基と記す）が、少なくとも１つ置換したピレン化合物である。アリール基置換エテニル基の数は、合成の容易さから１つ又は２つがより好ましい。
【００５３】
アリール基置換エテニル基が１つ置換したピレン化合物の場合、アリール基置換エテニル基の置換位置は、ピレン環のどの位置でもかまわないが、合成の容易さから、好ましくは１位である。アリール基置換エテニル基が２つ置換したピレン化合物の場合、アリール基置換エテニル基の置換位置は、ピレン環のどの位置でもかまわないが、好ましくは２つの置換基が線対称に置換する位置である。より好ましくは、合成の容易さから、１位、３位である。さらに、ピレン化合物は、発光波長の調整、アモルファス性の向上、あるいは構造の安定性等を考慮して、アリール基置換エテニル基に加えて、様々な側鎖を置換したものでも良い。
【００５４】
上記ピレン化合物として、例えば、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位にそれぞれ１つ置換されている化合物、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物が挙げられる。
【００５５】
アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、一般式（１）〜（５）
【００５６】
【化７】
【００５７】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
【００５８】
【化８】
【００５９】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
【００６０】
【化９】
【００６１】
【化１０】
【００６２】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
【００６３】
【化１１】
【００６４】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で示される化合物が挙げられる。
【００６５】
アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物としては、一般式（６）
【００６６】
【化１２】
【００６７】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で示される化合物が挙げられる。
【００６８】
上記一般式（１）〜（６）において、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つである。また、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つであり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又は低級アルキル基である。
【００６９】
上記一般式（１）及び（６）において、Ａｒ１は、炭素数６〜１２の置換もしくは非置換のアリール基である。
【００７０】
Ｒ１におけるハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。Ｒ１〜Ｒ４における低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数が１〜６までの直鎖又は分岐状のものが挙げられる。Ｒ１における低級アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数が１〜６までの直鎖又は分岐状のものが挙げられる。
【００７１】
Ｒ１及びＡｒ１におけるアリール基としては、具体的には、フェニル基、ビフェニル基等の多環系集合物、ナフチル基等の縮合多環式化合物等が挙げられる。またアリール基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の直鎖又は分岐状の炭素数１〜６のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基等の直鎖又は分岐状の炭素数１〜６のアルコキシ基、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン基、ニトリル基等が挙げられる。
【００７２】
Ｒ１として、より好ましくはハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基である。さらに好ましくは低級アルキル基又は低級アルコキシ基である。特に好ましくはtert−ブチル基、イソプロピル基、ブトキシ基である。Ｒ１がハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基であると、有機電界発光素子として用いる場合、他の有機層との密着性が向上するためより好ましい。
【００７３】
Ａｒ１として、輸送効率、熱的な安定性、更には発光波長（青色発光）、合成面等から総合的に判断すると、フェニル基、１−ナフチル基がより好ましい。
【００７４】
又、一般式（１）及び（６）においてＡｒ１とＲ１とが互いに結合することにより５員環又は６員環構造を形成しても良い。
【００７５】
一般式（５）において、ｎは１又は２である。ｎが１の場合は６員環を含む置換基を形成し、ｎが２の場合は７員環を含む置換基を形成する。
【００７６】
一般式（１）〜（５）で表されるアリール基置換エテニル基が線対称に置換されているピレン化合物は、対称性の高い分子構造を有している。よって分子同士が強く相互作用できるため、ガラス転移点が高くなり、優れた熱安定性を示す。また高い電子輸送効率及び正孔輸送効率を示す。
【００７７】
以下に、上記で説明した一般式（１）〜（６）のピレン化合物の具体例を挙げる。
【００７８】
一般式（１）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び３位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００７９】
【化１３】
【００８０】
【化１４】
【００８１】
【化１５】
【００８２】
また、一般式（１）において、Ａｒ１、Ｒ１が互いに結合して５員環、６員環を構成した化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８３】
【化１６】
【００８４】
一般式（２）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８５】
【化１７】
【００８６】
【化１８】
【００８７】
一般式（３）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８８】
【化１９】
【００８９】
一般式（４）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９０】
【化２０】
【００９１】
一般式（５）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９２】
【化２１】
【００９３】
一般式（６）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９４】
【化２２】
【００９５】
【化２３】
【００９６】
また、一般式（６）において、Ａｒ１、Ｒ１が互いに結合して５員環、６員環を構成した化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９７】
【化２４】
【００９８】
一般式（１）〜（６）のピレン化合物の合成方法について以下に説明する。
【００９９】
本発明に係るピレン化合物は、公知の方法により製造することができる。具体的には、ピレン環の１位のみ又は１位および３位にホルミル基が置換した化合物（以下、ピレン化合物前駆体と記す）と、トリアルキルホスフォニウムハライド又はトリフェニルホスフォニウムハライド（以下、ホスフォニウム塩と記す）とを塩基存在下で反応させるウィッティヒ（Ｗｉｔｔｉｇ）反応により合成することができる。ホスフォニウム塩としては、例えば、一般式（１）又は（６）のピレン化合物の合成に用いることができる以下のものが挙げられる。
【０１００】
【化２５】
【０１０１】
（ただし、式中、Ｒ５はアルキル基又はフェニル基であり、Ｘはハロゲン原子であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
一般式（１）〜（６）のピレン化合物は、上記ピレン化合物前駆体とホスフォニウム塩との組み合わせを変えることで、それぞれ合成することができる。
【０１０２】
反応後のピレン化合物の精製方法としては、再結晶、昇華、カラム分離、蛍光カラム分離、液体クロマトグラフィー等の種々の方法により行うことができ、好ましくは蛍光カラム分離である。蛍光カラム分離において、カラムの展開溶剤としては、目的化合物の物性に応じて種々の有機溶媒を使用することができるが、分離速度の観点から、塩化メチレン：ｎ−へキサン混合液がより好ましい。
【０１０３】
ピレン化合物前駆体は、一般式（１）〜（５）の化合物の前駆体（以下、前駆体Ａと記す）、一般式（６）の化合物の前駆体（以下、前駆体Ｂと記す）の２種類に分類できる。前駆体Ａは、ピレンの１位及び３位にホルミル基を有する化合物である。前駆体Ｂは、ピレンもしくはアルキル基が１つ置換したピレンの１位のみにホルミル基を有する化合物である。
【０１０４】
前駆体Ａ及び前駆体Ｂにおいて、ピレン環のホルミル化は、種々の方法で行うことができる。例えば、特開昭58-159536号公報、Angewante,chemie,87巻170（1975）等に記載されているヴィルマイヤー＆ハーク反応を用いてピレン環の直接ホルミル化を行う方法が挙げられる。具体的には、ＰＯＣｌ３の存在下、ピレン環を有する化合物とＤＭＦとを反応させることで、ホルミル化を行うことができる。
【０１０５】
ホスフォニウム塩は、トリアルキルホスフォニウム又はトリフェニルホスフォニウム（以下、ホスフォニウムと記す）とモノハロゲン化物との反応によって得ることができる。ここで、モノハロゲン化物は、目的とするピレン化合物において、二重結合を介してピレン環と結合している置換基に、ハロゲン原子及び水素原子を置換したものである。例えば、化合物番号１２のピレン化合物の場合では、使用するモノハロゲン体は９−クロロフルオレン等の９−ハロゲン化フルオレンである。つまり、９−ハロゲン化フルオレンをホスフォニウムと反応させることで、化合物番号１２のピレン化合物の合成で用いられるホスフォニウム塩を合成することができる。尚、９−クロロフルオレン（ＣＡＳ．Ｎｏ．２５２３−４４−６）は、市販品を利用することができる。
【０１０６】
以上のように、良く知られた反応により、本発明に係るピレン化合物を容易に合成することができる。
【０１０７】
次に、本発明の有機電界発光素子について以下に説明する。
【０１０８】
本実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成は、特に限定されるものではなく、陽極及び陰極の電極間に、少なくとも１種の発光成分を含有する有機電界発光層（以下、発光層と記す）を少なくとも一層挟持してなるものである。発光層に使用する化合物の正孔注入及び正孔輸送、電子注入及び電子輸送の各機能レベルを考慮し、所望に応じて、正孔注入輸送成分を含有する正孔注入輸送層及び／又は電子注入輸送成分を含有する電子注入輸送層を設けることもできる。
【０１０９】
例えば、以下の層構成を採用することができる。
（Ａ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｂ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｃ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｄ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｅ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
（Ｆ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｇ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／陰極
（Ｈ）陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｉ）陽極／発光層／陰極
ここで上記（Ａ）から（Ｉ）の層構成で作成した素子を、それぞれ（Ａ）型素子、（Ｂ）型素子、（Ｃ）型素子、（Ｄ）型素子、（Ｅ）型素子、（Ｆ）型素子、（Ｇ）型素子、（Ｈ）型素子、（Ｉ）型素子とする。
【０１１０】
有機電界発光素子の一例として、図１に示す（Ａ）型素子について以下に説明する。
【０１１１】
図１において、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は電子注入層、８は陰極、９は電源を示す。
【０１１２】
基板１は、有機電界発光素子の基体である。陽極２は正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５等に正孔を供給するものである。正孔注入層３は、陽極２からの正孔の注入を容易にする機能を有する化合物を含有する層である。正孔輸送層４は、注入された正孔を輸送する機能を有する化合物を含有する層である。発光層５は、正孔及び電子の注入機能、それらの輸送機能、正孔と電子との再結合により励起子を生成させる機能を有する化合物を含有する層である。電子輸送層６は、注入された電子を輸送する機能を有する化合物を含有する層である。電子注入層７は、陰極８からの電子の注入を容易にする機能を有する化合物を含有する層である。陰極８は、電子注入層６、電子輸送層７、発光層５等に電子を供給するものである。
【０１１３】
発光層５は、陽極２側の面に積層された正孔輸送層４と、陰極８側の面に積層された電子輸送層５とによって挟持されている。さらに正孔輸送層４の陽極２側の面には、正孔注入層３が積層されており、電子輸送層６の陰極８側の面には、電子注入層７が積層されている。すなわち、この有機電界発光素子の層構成は，陽極２と陰極８との間に、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、及び電子注入層７という複数の有機層が設けられている。そして、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、及び電子注入層７の順に積層されている。そして、陽極２及び陰極８はそれぞれ、電源９に接続されている。また陽極２は基板１に接着されている。
【０１１４】
本発明の有機電界発光素子では、電源９により電界が印加されると、正孔注入層３は、正孔輸送層４を経て、陽極２側から発光層５へ正孔を運ぶ。また、電子注入層７は、電子輸送層６を経て、陰極８側から発光層５へ電子を運ぶ。そして、発光層５にて、陽極２側から運ばれた正孔と陰極８側から注入された電子とが再結合し、これにより発光層５が発光するようになっている。
【０１１５】
発光層５内への電子注入と正孔注入とを増加させることにより、高い確率で電子と正孔との再結合が生ずる。このことにより、より高効率な発光が得られる。
【０１１６】
正孔注入層３と正孔輸送層４とは、基本的には同じ機能と考えても良いが、エネルギーダイアグラムでの相対的にエネルギー準位の低い層を正孔輸送層４、高い層を正孔注入層３として区別される。電子輸送層６と電子注入層７とにおいても同様に区別される。
【０１１７】
正孔注入層３と正孔輸送層４とは、（Ｃ）型素子等のように、両方の機能を持った一つの層（正孔注入輸送層）としても良い。同様に、電子注入層７と電子輸送層６とは、（Ｂ）型素子等のように、両方の機能を持った一つの層（電子注入輸送層）としても良い。また正孔注入輸送層及び電子注入輸送層の両方を用いた（Ｄ）型素子とすることもできる。本発明の有機電界発光素子においては、正孔注入輸送層を含有していることがより好ましい。
【０１１８】
発光層５に使用する化合物の正孔注入機能、正孔輸送機能が良好な場合には、（Ｆ）型素子、（Ｈ）型素子のように、発光層５が正孔注入輸送層を兼ねた型の素子の構成とすることができる。また同様に、発光層５に使用する化合物の電子注入機能、電子輸送機能が良好な場合には、（Ｅ）型素子、（Ｇ）型素子のように、発光層５が電子注入輸送層を兼ねた型の素子の構成とすることができる。
【０１１９】
逆に、正孔注入輸送機能を有する層に使用する化合物が、発光性を有していれば発光性正孔注入輸送層とすることもできる。また同様に、電子注入輸送機能を有する層に使用する化合物が、発光性を有していれば発光性電子注入輸送層とすることができる。
【０１２０】
発光層５に使用する化合物の正孔注入輸送機能及び電子注入輸送機能が両方良好である場合は、正孔注入輸送層及び電子注入輸送層の両方の層を設けない型の（Ｉ）型素子の構成とすることもできる。
【０１２１】
正孔注入層３、正孔輸送層４、正孔注入輸送層の正孔注入輸送機能を有する層は、それぞれ一層構造であっても多層構造であっても良い。同様に、電子注入層７、電子輸送層６、電子注入輸送層の電子注入輸送機能を有する層は、それぞれ一層構造であっても多層構造であっても良い。発光層５もまた、一層構造であっても多層構造であっても良い。
【０１２２】
それぞれの型の素子において、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間に、正孔注入輸送機能を有する層で使用する化合物と発光層５で使用する化合物との混合層を設けることができる。また、発光層５と電子注入輸送機能を有する層との間にも、発光層５で使用する化合物と電子注入輸送機能を有する層で使用する化合物との混合層を設けることもできる。
【０１２３】
上記各素子構成の中で、より好ましい有機電界発光素子の構成は、（Ａ）型素子、（Ｂ）型素子、（Ｃ）型素子、（Ｄ）型素子又は（Ｇ）型素子であり、さらに好ましくは、（Ａ）型素子、（Ｃ）型素子又は（Ｄ）型素子である。
【０１２４】
本発明の有機電界発光素子において、ピレン化合物は、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５に使用することがより好ましい。また、ピレン化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１２５】
本発明の有機電界発光素子は、種々の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板１・ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）層・有機層の屈折率を制御する、基板１・ＩＴＯ層・有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
【０１２６】
さらには、本発明の有機電界発光素子は、陽極２の側から発光を取り出す、いわゆる、トップエミッション方式であっても良い。
【０１２７】
以下、各種部材について、さらに詳細に説明する。
【０１２８】
基板１としては、特に限定されないが、ジルコニア安定化イットリウム、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等の高分子材料であっても良い。又、これらを２種以上組み合わせた複合シートからなるものが挙げられる。さらに、基板１に、例えば、カラーフィルタ膜、色変換膜、誘電体反射膜を組み合わせて、発光色をコントロールすることもできる。
【０１２９】
陽極２に使用する物質は、隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を総合的に考慮して選ばれる。陽極２に使用する物質としては、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの２種以上を併用して用いることができる。具体例としては金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯ、ポリチオフェン、ポリピロール等が挙げられる。これら陽極２に使用する物質としては、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。より好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上である比較的仕事関数の大きい金属、合金又は導電性化合物である。
【０１３０】
陽極２は、これら陽極２に使用される物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法等の方法により、基板１の上に形成することができる。また、陽極２は一層構造であっても良く、あるいは多層構造であっても良い。陽極２のシート電気抵抗は、好ましくは、数百Ω／□以下、より好ましくは、５〜５０Ω／□程度に設定する。陽極２の厚さは、使用する物質にもよるが、一般に、５〜１０００ｎｍ程度、より好ましくは、１０〜５００ｎｍ程度に設定する。
【０１３１】
陰極８に使用する物質は、電子注入輸送の機能を有する層、発光層５等の陰極８と隣接する層との密着性や、イオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。陰極８に使用する物質としては金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの２種以上を併用して用いることができる。具体例としてはアルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）又はそのフッ化物、ナフトール等の有機塩、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、リチウム−アルミニウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、マグネシウム−銀合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属が挙げられる。これら陰極８に使用する物質としては、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。より好ましくは仕事関数が４ｅＶ以下の物質であり、さらに好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、マグネシウム−銀合金、又はそれらの２種以上を併用する金属等である。
【０１３２】
陰極８の膜厚は、使用する物質により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【０１３３】
陰極８の作製には電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法等の方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、２種以上の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能である。また、あらかじめ調製した合金を蒸着させても良い。陰極８のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下がより好ましい。
【０１３４】
正孔注入層３、正孔輸送層４、正孔注入輸送層等の正孔注入輸送機能を有する層で使用される正孔注入輸送機能を持つ化合物としては、ピレン化合物が挙げられる。特に、一般式（１）〜（５）で示される、アリール基置換エテニル基が線対称に置換したピレン化合物は、ガラス転移点、正孔輸送効率において特に優れている。
【０１３５】
上記ピレン化合物は単独で、もしくは他の正孔注入輸送機能を有する化合物を少なくとも１種用いて形成することができる。
【０１３６】
ピレン化合物以外の正孔注入輸送機能を有する化合物として具体的には、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体等が挙げられる。正孔注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１３７】
上記トリアリールアミン誘導体として、具体的には、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（４”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｍ−メチルフェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メトキシフェニル）アミノ〕ビフェニル、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（１”−ナフチル）アミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、３，３’−ジメチル−４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、１，１−ビス〔４’−〔Ｎ，Ｎ−ジ（４”−メチルフェニル）アミノ〕フェニル〕シクロヘキサン、９，１０−ビス〔Ｎ−（４’−メチルフェニル）−Ｎ−（４”−ｎ−ブチルフェニル）アミノ〕フェナントレン、３，８−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−６−フェニルフェナントリジン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ビス〔４”，４”’−ビス〔Ｎ’，Ｎ’−ジ（４−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル−４−イル〕アニリン、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，３−ジアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−ジアミノベンゼン、５，５”−ビス〔４−（ビス〔４−メチルフェニル〕アミノ）フェニル〕−２，２’：５’，２”−ターチオフェン、１，３，５−トリス（ジフェニルアミノ）ベンゼン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリイル）トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ−（３”’−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−ビス（４”’−tert−ブチルビフェニル−４””−イル）アミノ〕トリフェニルアミン、１，３，５−トリス〔Ｎ−（４’−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ベンゼン等が挙げられる。
【０１３８】
上記ピレン化合物以外の正孔注入輸送機能を有する化合物としては、トリアリールアミン誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ビニルカルバゾール及びその誘導体から選ばれる２種以上の化合物からなる共重合体がより好ましい。
【０１３９】
本発明のピレン化合物と他の正孔注入輸送機能を有する化合物とを併用する場合、正孔注入輸送機能を有する層中に占めるピレン化合物の割合は、好ましくは、０．１重量％以上、より好ましくは、０．１〜９９．９重量％程度、さらに好ましくは、１〜９９重量％程度、特に好ましくは、５〜９５重量％程度に調製する。ここで、ピレン化合物の割合が０．１重量％未満であると、十分な効果が得られないため好ましくない。
【０１４０】
発光層５で使用される発光機能を有する化合物としては、ピレン化合物が挙げられる。
【０１４１】
上記ピレン化合物は単独で、もしくは他の発光機能を有する化合物を少なくとも１種用いて形成することができる。
【０１４２】
ピレン化合物以外の発光機能を有する化合物としては例えば、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、多環芳香族化合物、トリアリールアミン誘導体、エナミン構造を有する化合物、有機金属錯体、スチルベン誘導体、ピラン誘導体、オキサゾン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ピラジン誘導体、ケイ皮酸エステル誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリビフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリターフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリナフチレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。これら発光機能を有する化合物は単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。ピレン化合物以外の発光機能を有する化合物としては、多環芳香族化合物、有機金属錯体がより好ましい。
【０１４３】
上記多環芳香族化合物としては、例えば、ルブレン、アントラセン、テトラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、デカシクレン、コロネン、テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、１，４−ビス（９’−エチニルアントラセニル）ベンゼン、４，４’−ビス（９”−エチニルアントラセニル）ビフェニル等が挙げられる。
【０１４４】
上記トリアリールアミン誘導体としては、例えば、正孔注入輸送機能を有する化合物として前述した化合物等が挙げられる。
【０１４５】
上記エナミン構造を有する化合物としては、ビス体、トリス体構造のもの（特開平8-298183号公報、特開平8-306490号公報、特開平11-214159号公報、特開平11-214160号公報、特開平11-335326号公報、特開2000-7625号公報等）が挙げられる。具体的には、ビス体として以下の構造のものが挙げられる。
【０１４６】
【化２６】
【０１４７】
（ただし、式中、Ｒ６及びＲ７は低級アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基又は複素環基であり、Ｒ８は置換もしくは非置換のアリール基又は複素環基であり、Ａｒ２はメチレン基又は置換もしくは非置換の炭素数６〜２０のアリーレン基である）
またトリス体としては以下の構造のものが挙げられる。
【０１４８】
【化２７】
【０１４９】
（ただし、式中、Ａｒ３は置換もしくは非置換のアリール基、Ｒ９は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基又は低級アルコキシ基であり、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基又は置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ１０とＲ１１とが互いに結合して環を形成しても良く、ｋは０又は１である）
上記有機金属錯体としては、例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（１０−ベンゾ〔ｈ〕キノリノラート）ベリリウム、２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキゾールの亜鉛塩、２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの亜鉛塩、４−ヒドロキシアクリジンの亜鉛塩、３−ヒドロキシフラボンの亜鉛塩、５−ヒドロキシフラボンのベリリウム塩、５−ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩等が挙げられる。さらには、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体（特開昭59-194393号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ〔ｈ〕キノリンの金属錯体（特開平6-322362号公報）、混合配位子アルミニウムキレート錯体（特開平5-198377号公報）、希土類錯体（特開平1-256584号公報）、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体（特開平8-315983号公報）等が挙げられる。
【０１５０】
上記スチルベン誘導体として、例えば、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル、４，４’−ビス〔（１，１，２−トリフェニル）エテニル〕ビフェニル等が挙げられる。
【０１５１】
上記ピラン誘導体として、例えば、４−シアノメチレン−４Ｈ−ピラン等が挙げられる。
【０１５２】
発光層５は、ピレン化合物と他の発光機能を有する化合物とを用いて形成することもできる。
【０１５３】
本発明の有機電界発光素子においては、発光層５に上述したピレン化合物を含有していることがより好ましい。他の発光機能を有する化合物を併用する場合、発光層５中に占めるピレン化合物の割合は、好ましくは０．００１〜９９．９９９重量％程度に調製する。
【０１５４】
上記発光層５で使用される化合物の中でも、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体、１０−ヒドロキシベンゾ〔ｈ〕キノリンの金属錯体、混合配位子アルミニウムキレート錯体、希土類錯体、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体等の有機金属錯体は、電子輸送効率が高いものが多く、発光層材料と同時に電子注入輸送機能を有する層の材料としても好ましい。
【０１５５】
上記有機金属錯体としては、例えば、一般式（ａ）〜（ｃ）で表される発光性有機アルミニウム錯体が挙げられる。
【０１５６】
Ｑ３−Ａｌ ・・・（ａ）
（式中、Ｑは置換又は未置換の８−キノリノラート配位子を表す）
Ｑ２−Ａｌ−Ｏ−Ｌ ・・・（ｂ）
（式中、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表し、Ｏ−Ｌはフェノラート配位子であり、Ｌはフェニル部分を含む炭素数６〜２４の炭化水素残基を表す）
Ｑ２−Ａｌ−Ｏ−Ａｌ−Ｑ２ ・・・（ｃ）
（式中、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表す）
これら発光性有機金属錯体の具体例としては以下のものが挙げられる。
【０１５７】
一般式（ａ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム等が挙げられる。
【０１５８】
一般式（ｂ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，３−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，５，６−テトラメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラート）アルミニウム等が挙げられる。
【０１５９】
一般式（ｃ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム等が挙げられる。発光性有機金属錯体は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１６０】
また、発光層５を構成する材料として、ピレン化合物を用い、かつ正孔輸送性化合物が含まれていることが好ましい。これによって、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間にある電気的なエネルギーの格差が軽減される。従って、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間の正孔の注入が容易になる。その結果、効率的に正孔の注入が行われ、有機電界発光素子の輝度が上昇することになる。
【０１６１】
正孔輸送性化合物としては、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体、エナミン構造を有する化合物等の前記正孔注入輸送機能を有する化合物が挙げられる。
【０１６２】
発光層５として、本発明のピレン化合物を用いる場合において、上記正孔輸送性化合物は、エナミン構造を有する化合物であることがより好ましい。正孔輸送性化合物として、エナミン構造を有する化合物を用いれば、他の正孔輸送性化合物を用いた場合よりも、正孔輸送性が強いため、発光効率の向上が大きい。
【０１６３】
前述したビス体、トリス体構造のエナミン構造を有する化合物は、正孔輸送効率が約１０−４（ｃｍ２／ＶＳ）のオーダーであり、前述の代表的な正孔輸送材料であるＴＰＤ等の芳香族アミン系の値より一桁程度高いのが特徴である。このため、正孔輸送性化合物としてエナミン構造を有する化合物を用いることにより、さらなる輝度の向上を付与することができる。
【０１６４】
電子注入輸送機能を有する層に使用される化合物としては、例えば、有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、キノキサリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体等が挙げられる。
【０１６５】
上記有機金属錯体としては、例えば、発光機能を有する化合物として前述した化合物が挙げられる。
【０１６６】
上記オキサジアゾール誘導体としては、例えば、１，３−ビス〔５’−（ｐ−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２’−イル〕ベンゼン等が挙げられる。
【０１６７】
上記トリアゾール誘導体としては、例えば、３−（４’−tert−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４”−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられる。
【０１６８】
上記電子注入輸送機能を有する層に使用される化合物において、特に下記構造式で示されるキノキサリン３量体、オキサジアゾール３量体、ベンゾイミダゾール３量体等は、電子輸送性が高く、電子注入輸送機能を有する層としてより好ましい。これら電子輸送性化合物は必ずしも高い発光性は必要としない。尚、電子注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１６９】
【化２８】
【０１７０】
【化２９】
【０１７１】
【化３０】
【０１７２】
さらに、本発明の有機電界発光素子において、その少なくとも一層中に、一重項酸素クエンチャーが含有されていても良い。一重項酸素クエンチャーとしては、特に限定するものではなく、例えば、ルブレン、市販のニッケル錯体、白金錯体、ジフェニルイソベンゾフラン等が挙げられ、特に好ましくは、ルブレンである。一重項酸素クエンチャーが含有されている層としては、特に限定するものではないが、より好ましくは、発光層５又は正孔注入輸送機能を有する層であり、さらに好ましくは、正孔注入輸送機能を有する層である。尚、発光層５において、発光機能を有する化合物が、ルブレン等の一重項酸素クエンチャーと同じ化合物を使用している場合は、発光機能を有する化合物は一重項酸素クエンチャーとしての機能も兼ねている。
【０１７３】
尚、例えば、正孔注入輸送機能を有する層に一重項酸素クエンチャーを含有させる場合、正孔注入輸送機能を有する層中に均一に含有させても良く、正孔注入輸送機能を有する層と隣接する層（例えば、発光層５、発光機能を有する電子注入輸送機能を有する層）の近傍に含有させても良い。特に溶液塗布法により作成された正孔注入輸送機能を有する層において有効である。一重項酸素クエンチャーの含有量としては、含有される層（例えば、正孔注入輸送機能を有する層）を構成する全体量の０．０１〜５０重量％、好ましくは、０．０５〜３０重量％、より好ましくは、０．１〜２重量％である。ここで、一重項酸素クエンチャーの含有量が５０重量％を超えると他の機能が損なわれ、０．０１重量％未満では一重項酸素クエンチャーの効果が十分ではないため好ましくない。
【０１７４】
正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の形成方法に関しては、特に限定するものではなく、真空蒸着法、イオン化蒸着法、溶液塗布法（例えば、スピンコート法、キャスト法、ディップコート法、バーコート法、ロールコート法、ラングミュア・ブロゼット法、インクジェット法等）により薄膜を形成することにより作製することができる。
【０１７５】
真空蒸着法により、各層を形成する場合、真空蒸着の条件は、特に限定するものではないが、１０-5Torr程度以下の真空下で、５０〜６００℃程度のボート温度（蒸着源温度）、−５０〜３００℃程度の基板温度で、０．００５〜５０ｎｍ／sec程度の蒸着速度で実施することが好ましい。この場合、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層は、真空下で、連続して形成することにより、より優れた有機電界発光素子を製造することができる。この場合、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層を、２種以上の化合物を用いて形成する場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して、共蒸着することがより好ましい。
【０１７６】
溶液塗布法により、各層を形成する場合、各層を形成する成分、あるいはその成分とバインダー樹脂等とを、溶媒に溶解、又は分散させて塗布液とする。正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層に使用されるバインダー樹脂としては、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリパラキシレン、ポリエチレン、ポリエチレンエーテル、ポリプロピレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルフォン、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等の高分子化合物が挙げられる。バインダー樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１７７】
溶液塗布法により、各層を形成する場合、各層を形成する成分、あるいはその成分とバインダー樹脂等を、適当な有機溶媒及び／又は水に溶解、又は分散させて塗布液とし、各種の塗布法により、薄膜を形成することができる。
【０１７８】
上記有機溶媒としては例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、１−メチルナフタレン等の炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジメチルスルフォキサイド等の極性溶媒が挙げられる。これら有機溶剤は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１７９】
尚、分散する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、アトライター、ホモジナイザー等を用いて微粒子状に分散することができる。塗布液の濃度に関しては、特に限定するものではなく、実施する塗布法により、所望の厚さを作製するに適した濃度範囲に設定することができ、一般には、０．１〜５０重量％程度、より好ましくは、１〜３０重量％程度の溶液濃度である。
【０１８０】
尚、バインダー樹脂を使用する場合、その使用量に関しては、特に限定するものではないが、一般には、各層を形成する成分に対して（一層型の素子を形成する場合には、各成分の総量に対して）、５〜９９．９重量％程度、より好ましくは、１０〜９９重量％程度、さらに好ましくは、１５〜９０重量％程度に設定する。
【０１８１】
正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層の膜厚に関しては、特に限定するものではないが、一般に、５ｎｍ〜５μｍ程度に設定することがより好ましい。
【０１８２】
尚、作製した素子に対し、酸素や水分等との接触を防止する目的で、保護液、保護層（封止層）を設けても良い。保護液は、不活性液体で素子を封入することで、素子を保護するものである。保護液に使用する材料としては、例えば、パラフィン、流動パラフィン、シリコーンオイル、フルオロカーボン油、ゼオライト含有フルオロカーボン油等の不活性液体等が挙げられる。保護液に使用する材料は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１８３】
保護層は、不活性固体で素子を封入することで、素子を保護するものである。保護層に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂等が挙げられる。
【０１８４】
上記有機高分子材料としては、例えば、フッ素化樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリパラキシレン、ポリエチレン、ポリフェニレンオキサイド等が挙げられる。
【０１８５】
上記無機材料としては、例えば、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物等が挙げられる。
【０１８６】
保護層に使用する材料は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。保護層は、一層構造であっても良く、また多層構造であっても良い。保護液、保護層（封止層）は電極の外側、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層の露出面に設けることがより好ましい。
【０１８７】
また、電極に保護膜として、例えば、金属酸化膜（例えば、酸化アルミニウム膜）、金属フッ化膜を設けることもできる。また、例えば、陽極２の表面に、例えば、有機リン化合物、ポリシラン、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体（例えば、銅フタロシアニン）、カーボンから成る界面層（中間層）を設けることもできる。さらに、電極、例えば、陽極２はその表面を、例えば、酸、アンモニア／過酸化水素、あるいはプラズマで処理して使用することもできる。
【０１８８】
本発明の有機電界発光素子は、一般に、直流駆動型の素子として使用される。またパルス駆動型又は交流駆動型の素子としても使用することができる。
【０１８９】
尚、印加電圧は２〜３０Ｖ程度である。本発明の有機電界発光素子は、例えば、パネル型光源、各種の発光素子、各種の表示素子、各種の標識、各種のセンサー等に使用することができる。
【０１９０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１９１】
（実施例１）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０−６Torrに減圧した。
【０１９２】
ＩＴＯ透明電極上に、化合物番号５のピレン化合物を、蒸着速度０．２ｎｍ／secで４５ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらにその上に、陰極として、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０１９３】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったままで実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、５０℃、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。発光開始電位は、５．５Ｖであり、印加電圧１０Ｖ時で輝度８３０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が確認された。この輝度の半減期は３００時間以上であった。
【０１９４】
（実施例２〜６）
実施例１において、正孔注入輸送層の形成に際して、化合物番号５のピレン化合物を使用する代わりに、化合物番号１のピレン化合物（実施例２）、化合物番号７のピレン化合物（実施例３）、化合物番号１０のピレン化合物（実施例４）、化合物番号１１のピレン化合物（実施例５）、化合物番号４のピレン化合物（実施例６）を使用した以外は実施例１に記載の方法により有機電界発光素子を作製した。これら作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、５０℃、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。その結果、各有機電界発光素子から緑色の発光が確認された。さらにその特性を実施例１と同様にして調べた。結果を表１に示す。
【０１９５】
【表１】
【０１９６】
表１より、本発明のピレン化合物は正孔注入輸送機能を持つ化合物として優れた特性を有していることが分かる。特に化合物番号１のピレン化合物、化合物番号４のピレン化合物、化合物番号７のピレン化合物のように対称構造を有するピレン化合物の輝度強度は相対的に大きい。
【０１９７】
これは高い熱特性（ガラス転移点：２８０℃以上）とアモルファス性に基づく皮膜性が良いこと、更には高い正孔輸送性によるものと推定される。
【０１９８】
（実施例７）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０−６Torrに減圧した。
【０１９９】
ＩＴＯ透明電極上に、ポリ（チオフェン−２，５−ジイル）を蒸着速度０．１ｎｍ／secで、２０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。次いで、化合物番号５のピレン化合物を、蒸着速度０．２ｎｍ／secで４５ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラノート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。
【０２００】
その結果、初期には、電圧６．５Ｖで、輝度が１４５０ｃｄ／ｍ２である緑色の発光が確認された。輝度の半減期は１２５０時間であった。
【０２０１】
ポリ（チオフェン−２，５−ジイル）層を正孔注入層として積層することにより更なる輝度、半減期の改善が認められた。
【０２０２】
（実施例８）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。まず、ＩＴＯ透明電極上に、４，４’，４”−トリス〔Ｎ−（３”'−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミンを蒸着速度０．１ｎｍ／secで、５０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。次いで、化合物番号７のピレン化合物とルブレンとを、異なる蒸発源から、蒸着速度０．２ｎｍ／secで２０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）し、正孔輸送層を兼ねた発光層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０２０３】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。発光開始は５．７Ｖであり、電圧８Ｖで輝度６４０ｃｄ／ｍ2の橙色の発光が確認された。輝度の半減期は６５０時間であった。
【０２０４】
（実施例９）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。まず、ＩＴＯ透明電極上に、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（１”−ナフチル）アミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）を蒸着速度０．１ｎｍ／secで、２０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。次いで、化合物番号７のピレン化合物とトリス（８−キノリノラート）アルミニウムとを、異なる蒸発源から、蒸着速度０．２ｎｍ／secで６０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）し、電子輸送層を兼ねた発光層とした。さらに、その上に、前記記載のオキサジアゾ−ル３量体［１，３，５―トリス（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾ−ル−２−イル）ベンゼン］を蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０２０５】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。初期には、電圧６．１Ｖで、最大発光波長が４５０ｎｍ、輝度が５８０ｃｄ／ｍ2である色純度の高い鮮明な青色発光が確認された。輝度の半減期は４００時間であった。
【０２０６】
（実施例１０）
オキサジアゾ−ル３量体の代わりにキノキサリン３量体を電子注入輸送層に用いた以外は、実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、実施例９とほぼ同じ輝度強度であり、最大発光波長が４５５ｎｍの青色発光が確認された。
【０２０７】
（実施例１１）
ＮＰＤの代わりに化合物番号７のピレン化合物を正孔注入輸送層に用いた以外は、実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。すなわち正孔注入輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層とに同じピレン化合物を用いた有機電界発光素子を作成した。この有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、最大発光波長が実施例９と同じ４５０ｎｍであり、輝度が４５０ｃｄ／ｍ2である青色発光が確認された。輝度の半減期は３８０時間であった。
【０２０８】
（実施例１２）
トリス（８−キノリノラート）アルミニウムの代わりにビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウムを発光層に用いた以外は実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。この有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、最大発光波長が実施例９と同じ４５０ｎｍであり、輝度が２８０ｃｄ／ｍ2である青色発光が確認された。輝度の半減期は４００時間であった。特にこの有機電界発光素子の青色発光は実施例１１と同様に鮮明な青色発光であった。
【０２０９】
（実施例１３）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。次に、ＩＴＯ透明電極上に、ポリカーボネート（重量平均分子量５００００）と化合物番号７のピレン化合物とを、重量比１００：５０の割合で含有する３重量％ジクロロエタン溶液を用いて、ディップコート法により、２５ｎｍの正孔注入輸送層とした。次に、この正孔注入輸送層を有するガラス基板を、蒸着装置の基板ホルダーに固定した後、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらに、発光層の上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで１８０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。作製した有機電界発光素子に、乾燥雰囲気下、１０Ｖの直流電圧を印加したところ、９５ｍＡ／cm2の電流が流れた。輝度が６５０ｃｄ／ｍ2の緑色の発光が確認された。輝度の半減期は３３０時間であった。化合物番号７のピレン化合物は高い熱安定性（ガラス転移点２５０℃以上）にもかかわらず良好な溶解性、及びアモルファス性を有している。
【０２１０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明に係る有機電界発光素子は、以上のように、発光効率が高く、発光輝度が高く、発光寿命が長い。よって、耐久性及び発光特性に優れた有機電界発光素子を提供することができる。それゆえ、本発明の有機電界発光素子は、光源やディスプレイ等に好適に用いることができる。従って、本発明に係る有機電界発光素子は、家庭から工業設備にいたる様々な電気製品の分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、有機電界発光素子の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 電子輸送層
７ 電子注入層
８ 陰極
９ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子に関するものである。より詳しくは、光源やディスプレイ等に使用される有機電界発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界発光素子（ＥＬ素子）は、自己発光のために液晶素子に比べて明るく、鮮明な表示が可能であるため、古くから多くの研究者によって研究されてきた。現在実用レベルに達した電界発光素子としては、無機材料のＺｎＳを用いた素子がある。しかしながら、このような無機の電界発光素子は、発光のための駆動電圧として５０Ｖ以上が必要であるため、広く使用されるには至っていない。
【０００３】
これに対して、有機材料を用いた電界発光素子である有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）は、従来は実用的なレベルからはほど遠いものであったが、１９８７年にイーストマン・コダック社のシー・ダブリュ・タン（Ｃ．Ｗ．Ｔａｎｇ）らによって開発された積層構造素子により、その特性が飛躍的に進歩した（例えば、非特許文献１参照）。彼らは、蒸着膜の構造が安定で電子を輸送することのできる蛍光体からなる層（電子輸送性発光層）と、正孔を輸送することのできる有機物からなる層（正孔輸送層）とを積層した積層構造体において、正孔と電子とを蛍光体中に注入して発光させることに成功した。これによって、有機電界発光素子の発光効率が向上し、１０Ｖ以下の電圧で１０００ｃｄ／ｍ２以上の発光が得られるようになった。その後、電子輸送性発光層を発光層と電子輸送層とに分けるなど、素子を構成する層の機能分離が進められた。その結果、現在では１００００ｃｄ／ｍ２以上の発光特性が得られている。
【０００４】
このような有機電界発光素子は、発光層を構成する材料を変更することによりその発光色を任意に変更することが可能である。
【０００５】
近年、有機電界発光素子によるフルカラーディスプレイの実現は特に関心が高くなってきており、様々な方法で検討が行われている。その方法としては、（１）青色・緑色・赤色の発光素子を組み合わせて、フルカラー表示を可能とする方法、（２）短波長領域に発光を有する化合物に、緑色及び赤色へ発光変換する材料をそれぞれドープする方法、（３）発光体を白色発光にして、液晶ディスプレイと同様にカラーフィルタを用いる方法等が知られている。
【０００６】
しかしながら、上記のようなフルカラーディスプレイにおいて、より高品位の表示を実現するためには、青・緑・赤色各色の発光とそれらの色純度を高くすることが必要である。さらには、熱及び水分との安定性を高めることにより、素子の寿命を向上させることが必要不可欠である。特に上記（２）の方法においては、発光の核となる短波長（青色）に発光を有する化合物の開発は非常に重要である。
【０００７】
従来から青色の発光層に用いる化合物としては、アントラセン、テトラフェニルブタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、ジスチリルベンゼン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アゾメチン亜鉛錯体、ベンゾチアゾール金属錯体（例えば、特許文献１参照）、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム錯体（例えば、特許文献２参照）、混合配位子型アルミニウム錯体（例えば、非特許文献２参照）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）（例えば、非特許文献３参照）、ポリビニルカルバゾール、１，２，４−トリアゾール誘導体、アミノピレン二量体、ジスチリルビフェニル誘導体（例えば、非特許文献４参照）、シロール誘導体等が報告されている。
【特許文献１】特開平８−８１４７２号公報（平成８年３月２６日公開）
【特許文献２】特開平５−１９８３７７号公報（平成５年８月６日公開）
【非特許文献１】C. W. Tang, S. A. Vanslyke, 〔Organic electroluminescent diodes〕 Applied Physics Letter, 51, 1987, p913-p915
【非特許文献２】C. W. Tang, [An overview of organic electroluminescent materials and devices], J.SID, ５, 1997, p11-p14
【非特許文献３】J. Kido, C. Ohtaki, K. Hongawa, K. Okuyama, K. Nagai, [1,2,4-Triazole Derivative as an Electronn Transport Layer in Organic Electroluminescent Devices], Jpn.J.Appl.Phys.,32, 1993, L917-L920
【非特許文献４】C. Hosokawa, H. Higashi, H. Nakamura, T. Kusumoto, [Highly efficient blue electroluminescence from a distyrylarylene emitting layer with a new dopant], Applied Physics Letter, 67, 1995, p3853-p3855
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、青色の色純度が低いために、フルカラーディスプレイにおける高品位の表示を実現することは困難である。さらには熱及び水分等に対する安定性が低いために素子の寿命が短いという問題を生じる。
【０００９】
具体的には、非特許文献２に示すように、ジスチリルビフェニル誘導体は、有機電界発光素子に用いた場合にエキサイプレックスを形成しないため、強い蛍光強度の青色発光を示すことが報告されている。しかしながら、薄膜状態でのイオン化ポテンシャルが５．９ｅＶと高いため、正孔輸送層から発光層に正孔が注入され難いという問題がある。また、ＥＬスペクトルでは、４８０ｎｍ付近に発光極大を有するブロードなピークを示し、青色の色純度が低いという問題がある。色純度を改善させるには、ドーピングを行う方法がある。しかし、ジスチリルビフェニル誘導体は、ドーピングを行っても色純度の改善は困難である。
【００１０】
ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（ｐ−フェニルフェノラート）アルミニウム錯体は、有機電界発光素子に用いた場合に、青色の色純度が不十分である。この場合は、ペリレンをドープすることで、色純度を改善することができる。しかしながら、有機電界発光素子の駆動時の安定性が悪く、実用レベルには達していない。
【００１１】
芳香族ジアミンであるＴＰＤは、正孔阻止層としてのトリアゾール誘導体と組み合わせた場合に、波長４６４ｎｍに発光ピークを有するＥＬスペクトルを示す。しかし、ＴＰＤのＴｇは６３℃と低いため、ＴＰＤの結晶化等が生じやすく、熱的に不安定である。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、素子寿命が長く、発光輝度及び色純度が高い発光を有する有機電界発光素子を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の短波長（４４５ｎｍ近傍）に発光を有する新規構造の有機化合物を有機電界発光素子に用い、さらに層構造（特に発光層）を改良することによって、有機電界発光素子の発光特性及び安定性（特に熱安定性）が向上し、かつ色純度が改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。また、上記有機化合物を、陽極から発光層へ正孔を運搬するための層の材料として用いることにより、高い発光性の有機電界発光素子を実現することができることを見出した。
【００１４】
本発明に係る有機電界発光素子は、上記課題を解決するために、陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、上記有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が、少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有することを特徴としている。
【００１５】
上記の構成によれば、上記ピレン化合物は、熱安定性及び発光特性に優れ、電子輸送性及び正孔輸送性が高い。このため、駆動電圧が低く、発光効率が高く、且つ耐久性に優れる有機電界発光素子を実現できるという効果を奏する。
【００１６】
本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物におけるアリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基の数が、１つ又は２つであることが好ましい。
【００１７】
これにより、上記ピレン化合物の合成を容易に行うことができるというさらなる効果を奏する。
【００１８】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（１）
【００１９】
【化１】
【００２０】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（２）
【００２２】
【化２】
【００２３】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（３）
【００２５】
【化３】
【００２６】
で表される構造を有していることが好ましい。
【００２７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（４）
【００２８】
【化４】
【００２９】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３０】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（５）
【００３１】
【化５】
【００３２】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３３】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物は、一般式（６）
【００３４】
【化６】
【００３５】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で表される構造を有していることが好ましい。
【００３６】
上記ピレン化合物が、一般式（１）〜（６）で表される構造を有していることにより、上記ピレン化合物は、より優れた熱安定性及び発光特性、さらにはより高い電子輸送性及び正孔輸送性を有する。このため、上記ピレン化合物を有機層に含有させることにより、駆動電圧がより低く、発光効率がより高く、且つ耐久性により優れる有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００３７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記ピレン化合物が、上記発光層に含有されていることが好ましい。
【００３８】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記有機層として、さらに、陽極から発光層へ正孔を運搬するための、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層から選ばれる少なくとも１層を備え、上記陽極から発光層へ正孔を運搬するための有機層に、上記ピレン化合物が含有されていることが好ましい。
【００３９】
これにより、より高い効率で正孔が発光層に注入されるため、より高輝度で発光する有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４０】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記発光層に、さらに正孔輸送性化合物が含有されていることが好ましい。
【００４１】
これにより、発光層への正孔の注入がより容易になり、より高い輝度の有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４２】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、上記正孔輸送性化合物がエナミン構造を有する化合物であることが好ましい。
【００４３】
これにより、発光層への正孔の注入がより容易になり、より高い輝度の有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【００４４】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、オキサジアゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４５】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、キノキサリン誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４６】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、ベンゾイミダゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４７】
また、本発明に係る有機電界発光素子では、亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることが好ましい。
【００４８】
上記オキサジアゾ−ル誘導体又はキノキサリン誘導体又はベンゾイミダゾール誘導体又は亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体のいずれか１つの化合物を含有する層が、上記発光層の陰極側に接して設けられることにより、上記化合物を含有する層が、陰極から発光層へ電子を運び、陰極からの電子をより効率良く発光層に注入する。このため、より高輝度で発光する有機電界発光素子を実現できるというさらなる効果を奏する。
【発明の効果】
【００４９】
本発明に係る有機電界発光素子は、以上のように、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基を、少なくとも１つ置換したピレン化合物を有機層に含有しているので、発光効率が高く、発光寿命が長く、耐久性に優れるという効果を奏する。特に、上記ピレン化合物を発光材料として用いることにより、輝度に優れた色純度の高い青色の有機電界発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明についてより詳しく説明するが、本発明は、この記載に限定されるものではない。
【００５１】
本発明におけるピレン化合物について、以下に詳細に説明する。
【００５２】
本発明におけるピレン化合物は、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基（以下、アリール基置換エテニル基と記す）が、少なくとも１つ置換したピレン化合物である。アリール基置換エテニル基の数は、合成の容易さから１つ又は２つがより好ましい。
【００５３】
アリール基置換エテニル基が１つ置換したピレン化合物の場合、アリール基置換エテニル基の置換位置は、ピレン環のどの位置でもかまわないが、合成の容易さから、好ましくは１位である。アリール基置換エテニル基が２つ置換したピレン化合物の場合、アリール基置換エテニル基の置換位置は、ピレン環のどの位置でもかまわないが、好ましくは２つの置換基が線対称に置換する位置である。より好ましくは、合成の容易さから、１位、３位である。さらに、ピレン化合物は、発光波長の調整、アモルファス性の向上、あるいは構造の安定性等を考慮して、アリール基置換エテニル基に加えて、様々な側鎖を置換したものでも良い。
【００５４】
上記ピレン化合物として、例えば、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位にそれぞれ１つ置換されている化合物、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物が挙げられる。
【００５５】
アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、一般式（１）〜（５）
【００５６】
【化７】
【００５７】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
【００５８】
【化８】
【００５９】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
【００６０】
【化９】
【００６１】
【化１０】
【００６２】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
【００６３】
【化１１】
【００６４】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で示される化合物が挙げられる。
【００６５】
アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物としては、一般式（６）
【００６６】
【化１２】
【００６７】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で示される化合物が挙げられる。
【００６８】
上記一般式（１）〜（６）において、Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つである。また、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つであり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立して、水素原子又は低級アルキル基である。
【００６９】
上記一般式（１）及び（６）において、Ａｒ１は、炭素数６〜１２の置換もしくは非置換のアリール基である。
【００７０】
Ｒ１におけるハロゲン原子としては、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。Ｒ１〜Ｒ４における低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数が１〜６までの直鎖又は分岐状のものが挙げられる。Ｒ１における低級アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等の炭素数が１〜６までの直鎖又は分岐状のものが挙げられる。
【００７１】
Ｒ１及びＡｒ１におけるアリール基としては、具体的には、フェニル基、ビフェニル基等の多環系集合物、ナフチル基等の縮合多環式化合物等が挙げられる。またアリール基の置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の直鎖又は分岐状の炭素数１〜６のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペントキシ基、ヘキソキシ基等の直鎖又は分岐状の炭素数１〜６のアルコキシ基、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン基、ニトリル基等が挙げられる。
【００７２】
Ｒ１として、より好ましくはハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基である。さらに好ましくは低級アルキル基又は低級アルコキシ基である。特に好ましくはtert−ブチル基、イソプロピル基、ブトキシ基である。Ｒ１がハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基であると、有機電界発光素子として用いる場合、他の有機層との密着性が向上するためより好ましい。
【００７３】
Ａｒ１として、輸送効率、熱的な安定性、更には発光波長（青色発光）、合成面等から総合的に判断すると、フェニル基、１−ナフチル基がより好ましい。
【００７４】
又、一般式（１）及び（６）においてＡｒ１とＲ１とが互いに結合することにより５員環又は６員環構造を形成しても良い。
【００７５】
一般式（５）において、ｎは１又は２である。ｎが１の場合は６員環を含む置換基を形成し、ｎが２の場合は７員環を含む置換基を形成する。
【００７６】
一般式（１）〜（５）で表されるアリール基置換エテニル基が線対称に置換されているピレン化合物は、対称性の高い分子構造を有している。よって分子同士が強く相互作用できるため、ガラス転移点が高くなり、優れた熱安定性を示す。また高い電子輸送効率及び正孔輸送効率を示す。
【００７７】
以下に、上記で説明した一般式（１）〜（６）のピレン化合物の具体例を挙げる。
【００７８】
一般式（１）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び３位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００７９】
【化１３】
【００８０】
【化１４】
【００８１】
【化１５】
【００８２】
また、一般式（１）において、Ａｒ１、Ｒ１が互いに結合して５員環、６員環を構成した化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８３】
【化１６】
【００８４】
一般式（２）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８５】
【化１７】
【００８６】
【化１８】
【００８７】
一般式（３）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００８８】
【化１９】
【００８９】
一般式（４）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９０】
【化２０】
【００９１】
一般式（５）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位及び２位に置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９２】
【化２１】
【００９３】
一般式（６）で表される、アリール基置換エテニル基がピレン環の１位に１つ置換されている化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９４】
【化２２】
【００９５】
【化２３】
【００９６】
また、一般式（６）において、Ａｒ１、Ｒ１が互いに結合して５員環、６員環を構成した化合物としては、以下のものが挙げられる。
【００９７】
【化２４】
【００９８】
一般式（１）〜（６）のピレン化合物の合成方法について以下に説明する。
【００９９】
本発明に係るピレン化合物は、公知の方法により製造することができる。具体的には、ピレン環の１位のみ又は１位および３位にホルミル基が置換した化合物（以下、ピレン化合物前駆体と記す）と、トリアルキルホスフォニウムハライド又はトリフェニルホスフォニウムハライド（以下、ホスフォニウム塩と記す）とを塩基存在下で反応させるウィッティヒ（Ｗｉｔｔｉｇ）反応により合成することができる。ホスフォニウム塩としては、例えば、一般式（１）又は（６）のピレン化合物の合成に用いることができる以下のものが挙げられる。
【０１００】
【化２５】
【０１０１】
（ただし、式中、Ｒ５はアルキル基又はフェニル基であり、Ｘはハロゲン原子であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
一般式（１）〜（６）のピレン化合物は、上記ピレン化合物前駆体とホスフォニウム塩との組み合わせを変えることで、それぞれ合成することができる。
【０１０２】
反応後のピレン化合物の精製方法としては、再結晶、昇華、カラム分離、蛍光カラム分離、液体クロマトグラフィー等の種々の方法により行うことができ、好ましくは蛍光カラム分離である。蛍光カラム分離において、カラムの展開溶剤としては、目的化合物の物性に応じて種々の有機溶媒を使用することができるが、分離速度の観点から、塩化メチレン：ｎ−へキサン混合液がより好ましい。
【０１０３】
ピレン化合物前駆体は、一般式（１）〜（５）の化合物の前駆体（以下、前駆体Ａと記す）、一般式（６）の化合物の前駆体（以下、前駆体Ｂと記す）の２種類に分類できる。前駆体Ａは、ピレンの１位及び３位にホルミル基を有する化合物である。前駆体Ｂは、ピレンもしくはアルキル基が１つ置換したピレンの１位のみにホルミル基を有する化合物である。
【０１０４】
前駆体Ａ及び前駆体Ｂにおいて、ピレン環のホルミル化は、種々の方法で行うことができる。例えば、特開昭58-159536号公報、Angewante,chemie,87巻170（1975）等に記載されているヴィルマイヤー＆ハーク反応を用いてピレン環の直接ホルミル化を行う方法が挙げられる。具体的には、ＰＯＣｌ３の存在下、ピレン環を有する化合物とＤＭＦとを反応させることで、ホルミル化を行うことができる。
【０１０５】
ホスフォニウム塩は、トリアルキルホスフォニウム又はトリフェニルホスフォニウム（以下、ホスフォニウムと記す）とモノハロゲン化物との反応によって得ることができる。ここで、モノハロゲン化物は、目的とするピレン化合物において、二重結合を介してピレン環と結合している置換基に、ハロゲン原子及び水素原子を置換したものである。例えば、化合物番号１２のピレン化合物の場合では、使用するモノハロゲン体は９−クロロフルオレン等の９−ハロゲン化フルオレンである。つまり、９−ハロゲン化フルオレンをホスフォニウムと反応させることで、化合物番号１２のピレン化合物の合成で用いられるホスフォニウム塩を合成することができる。尚、９−クロロフルオレン（ＣＡＳ．Ｎｏ．２５２３−４４−６）は、市販品を利用することができる。
【０１０６】
以上のように、良く知られた反応により、本発明に係るピレン化合物を容易に合成することができる。
【０１０７】
次に、本発明の有機電界発光素子について以下に説明する。
【０１０８】
本実施の形態に係る有機電界発光素子の層構成は、特に限定されるものではなく、陽極及び陰極の電極間に、少なくとも１種の発光成分を含有する有機電界発光層（以下、発光層と記す）を少なくとも一層挟持してなるものである。発光層に使用する化合物の正孔注入及び正孔輸送、電子注入及び電子輸送の各機能レベルを考慮し、所望に応じて、正孔注入輸送成分を含有する正孔注入輸送層及び／又は電子注入輸送成分を含有する電子注入輸送層を設けることもできる。
【０１０９】
例えば、以下の層構成を採用することができる。
（Ａ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｂ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｃ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｄ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｅ）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／陰極
（Ｆ）陽極／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（Ｇ）陽極／正孔注入輸送層／発光層／陰極
（Ｈ）陽極／発光層／電子注入輸送層／陰極
（Ｉ）陽極／発光層／陰極
ここで上記（Ａ）から（Ｉ）の層構成で作成した素子を、それぞれ（Ａ）型素子、（Ｂ）型素子、（Ｃ）型素子、（Ｄ）型素子、（Ｅ）型素子、（Ｆ）型素子、（Ｇ）型素子、（Ｈ）型素子、（Ｉ）型素子とする。
【０１１０】
有機電界発光素子の一例として、図１に示す（Ａ）型素子について以下に説明する。
【０１１１】
図１において、１は基板、２は陽極、３は正孔注入層、４は正孔輸送層、５は発光層、６は電子輸送層、７は電子注入層、８は陰極、９は電源を示す。
【０１１２】
基板１は、有機電界発光素子の基体である。陽極２は正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５等に正孔を供給するものである。正孔注入層３は、陽極２からの正孔の注入を容易にする機能を有する化合物を含有する層である。正孔輸送層４は、注入された正孔を輸送する機能を有する化合物を含有する層である。発光層５は、正孔及び電子の注入機能、それらの輸送機能、正孔と電子との再結合により励起子を生成させる機能を有する化合物を含有する層である。電子輸送層６は、注入された電子を輸送する機能を有する化合物を含有する層である。電子注入層７は、陰極８からの電子の注入を容易にする機能を有する化合物を含有する層である。陰極８は、電子注入層６、電子輸送層７、発光層５等に電子を供給するものである。
【０１１３】
発光層５は、陽極２側の面に積層された正孔輸送層４と、陰極８側の面に積層された電子輸送層５とによって挟持されている。さらに正孔輸送層４の陽極２側の面には、正孔注入層３が積層されており、電子輸送層６の陰極８側の面には、電子注入層７が積層されている。すなわち、この有機電界発光素子の層構成は，陽極２と陰極８との間に、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、及び電子注入層７という複数の有機層が設けられている。そして、陽極２側から、正孔注入層３、正孔輸送層４、発光層５、電子輸送層６、及び電子注入層７の順に積層されている。そして、陽極２及び陰極８はそれぞれ、電源９に接続されている。また陽極２は基板１に接着されている。
【０１１４】
本発明の有機電界発光素子では、電源９により電界が印加されると、正孔注入層３は、正孔輸送層４を経て、陽極２側から発光層５へ正孔を運ぶ。また、電子注入層７は、電子輸送層６を経て、陰極８側から発光層５へ電子を運ぶ。そして、発光層５にて、陽極２側から運ばれた正孔と陰極８側から注入された電子とが再結合し、これにより発光層５が発光するようになっている。
【０１１５】
発光層５内への電子注入と正孔注入とを増加させることにより、高い確率で電子と正孔との再結合が生ずる。このことにより、より高効率な発光が得られる。
【０１１６】
正孔注入層３と正孔輸送層４とは、基本的には同じ機能と考えても良いが、エネルギーダイアグラムでの相対的にエネルギー準位の低い層を正孔輸送層４、高い層を正孔注入層３として区別される。電子輸送層６と電子注入層７とにおいても同様に区別される。
【０１１７】
正孔注入層３と正孔輸送層４とは、（Ｃ）型素子等のように、両方の機能を持った一つの層（正孔注入輸送層）としても良い。同様に、電子注入層７と電子輸送層６とは、（Ｂ）型素子等のように、両方の機能を持った一つの層（電子注入輸送層）としても良い。また正孔注入輸送層及び電子注入輸送層の両方を用いた（Ｄ）型素子とすることもできる。本発明の有機電界発光素子においては、正孔注入輸送層を含有していることがより好ましい。
【０１１８】
発光層５に使用する化合物の正孔注入機能、正孔輸送機能が良好な場合には、（Ｆ）型素子、（Ｈ）型素子のように、発光層５が正孔注入輸送層を兼ねた型の素子の構成とすることができる。また同様に、発光層５に使用する化合物の電子注入機能、電子輸送機能が良好な場合には、（Ｅ）型素子、（Ｇ）型素子のように、発光層５が電子注入輸送層を兼ねた型の素子の構成とすることができる。
【０１１９】
逆に、正孔注入輸送機能を有する層に使用する化合物が、発光性を有していれば発光性正孔注入輸送層とすることもできる。また同様に、電子注入輸送機能を有する層に使用する化合物が、発光性を有していれば発光性電子注入輸送層とすることができる。
【０１２０】
発光層５に使用する化合物の正孔注入輸送機能及び電子注入輸送機能が両方良好である場合は、正孔注入輸送層及び電子注入輸送層の両方の層を設けない型の（Ｉ）型素子の構成とすることもできる。
【０１２１】
正孔注入層３、正孔輸送層４、正孔注入輸送層の正孔注入輸送機能を有する層は、それぞれ一層構造であっても多層構造であっても良い。同様に、電子注入層７、電子輸送層６、電子注入輸送層の電子注入輸送機能を有する層は、それぞれ一層構造であっても多層構造であっても良い。発光層５もまた、一層構造であっても多層構造であっても良い。
【０１２２】
それぞれの型の素子において、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間に、正孔注入輸送機能を有する層で使用する化合物と発光層５で使用する化合物との混合層を設けることができる。また、発光層５と電子注入輸送機能を有する層との間にも、発光層５で使用する化合物と電子注入輸送機能を有する層で使用する化合物との混合層を設けることもできる。
【０１２３】
上記各素子構成の中で、より好ましい有機電界発光素子の構成は、（Ａ）型素子、（Ｂ）型素子、（Ｃ）型素子、（Ｄ）型素子又は（Ｇ）型素子であり、さらに好ましくは、（Ａ）型素子、（Ｃ）型素子又は（Ｄ）型素子である。
【０１２４】
本発明の有機電界発光素子において、ピレン化合物は、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５に使用することがより好ましい。また、ピレン化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１２５】
本発明の有機電界発光素子は、種々の工夫により、光取り出し効率を向上させることができる。例えば、基板表面形状を加工する（例えば微細な凹凸パターンを形成する）、基板１・ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）層・有機層の屈折率を制御する、基板１・ＩＴＯ層・有機層の膜厚を制御すること等により、光の取り出し効率を向上させ、外部量子効率を向上させることが可能である。
【０１２６】
さらには、本発明の有機電界発光素子は、陽極２の側から発光を取り出す、いわゆる、トップエミッション方式であっても良い。
【０１２７】
以下、各種部材について、さらに詳細に説明する。
【０１２８】
基板１としては、特に限定されないが、ジルコニア安定化イットリウム、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、ポリアリレート、アリルジグリコールカーボネート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−ポリエチレン共重合体等の高分子材料であっても良い。又、これらを２種以上組み合わせた複合シートからなるものが挙げられる。さらに、基板１に、例えば、カラーフィルタ膜、色変換膜、誘電体反射膜を組み合わせて、発光色をコントロールすることもできる。
【０１２９】
陽極２に使用する物質は、隣接する層との密着性やイオン化ポテンシャル、安定性等を総合的に考慮して選ばれる。陽極２に使用する物質としては、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの２種以上を併用して用いることができる。具体例としては金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、酸化錫、酸化亜鉛、ＩＴＯ、ポリチオフェン、ポリピロール等が挙げられる。これら陽極２に使用する物質としては、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。より好ましくは仕事関数が４ｅＶ以上である比較的仕事関数の大きい金属、合金又は導電性化合物である。
【０１３０】
陽極２は、これら陽極２に使用される物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法等の方法により、基板１の上に形成することができる。また、陽極２は一層構造であっても良く、あるいは多層構造であっても良い。陽極２のシート電気抵抗は、好ましくは、数百Ω／□以下、より好ましくは、５〜５０Ω／□程度に設定する。陽極２の厚さは、使用する物質にもよるが、一般に、５〜１０００ｎｍ程度、より好ましくは、１０〜５００ｎｍ程度に設定する。
【０１３１】
陰極８に使用する物質は、電子注入輸送の機能を有する層、発光層５等の陰極８と隣接する層との密着性や、イオン化ポテンシャル、安定性等を考慮して選ばれる。陰極８に使用する物質としては金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの２種以上を併用して用いることができる。具体例としてはアルカリ金属（例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ等）又はそのフッ化物、ナフトール等の有機塩、アルカリ土類金属（例えばＭｇ、Ｃａ等）又はそのフッ化物、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、リチウム−アルミニウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、マグネシウム−銀合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属が挙げられる。これら陰極８に使用する物質としては、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。より好ましくは仕事関数が４ｅＶ以下の物質であり、さらに好ましくはアルミニウム、リチウム−アルミニウム合金、又はそれらの２種以上を併用する金属、マグネシウム−銀合金、又はそれらの２種以上を併用する金属等である。
【０１３２】
陰極８の膜厚は、使用する物質により適宜選択可能であるが、通常１０ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【０１３３】
陰極８の作製には電子ビーム法、スパッタリング法、抵抗加熱蒸着法、コーティング法等の方法が用いられ、金属を単体で蒸着することも、二成分以上を同時に蒸着することもできる。さらに、２種以上の金属を同時に蒸着して合金電極を形成することも可能である。また、あらかじめ調製した合金を蒸着させても良い。陰極８のシート抵抗は低い方が好ましく、数百Ω／□以下がより好ましい。
【０１３４】
正孔注入層３、正孔輸送層４、正孔注入輸送層等の正孔注入輸送機能を有する層で使用される正孔注入輸送機能を持つ化合物としては、ピレン化合物が挙げられる。特に、一般式（１）〜（５）で示される、アリール基置換エテニル基が線対称に置換したピレン化合物は、ガラス転移点、正孔輸送効率において特に優れている。
【０１３５】
上記ピレン化合物は単独で、もしくは他の正孔注入輸送機能を有する化合物を少なくとも１種用いて形成することができる。
【０１３６】
ピレン化合物以外の正孔注入輸送機能を有する化合物として具体的には、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体等が挙げられる。正孔注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１３７】
上記トリアリールアミン誘導体として、具体的には、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（４”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｍ−メチルフェニル）−ベンジジン（ＴＰＤ）、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メトキシフェニル）アミノ〕ビフェニル、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（１”−ナフチル）アミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、３，３’−ジメチル−４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（３”−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル、１，１−ビス〔４’−〔Ｎ，Ｎ−ジ（４”−メチルフェニル）アミノ〕フェニル〕シクロヘキサン、９，１０−ビス〔Ｎ−（４’−メチルフェニル）−Ｎ−（４”−ｎ−ブチルフェニル）アミノ〕フェナントレン、３，８−ビス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）−６−フェニルフェナントリジン、４−メチル−Ｎ，Ｎ−ビス〔４”，４”’−ビス〔Ｎ’，Ｎ’−ジ（４−メチルフェニル）アミノ〕ビフェニル−４−イル〕アニリン、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，３−ジアミノベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ビス〔４−（ジフェニルアミノ）フェニル〕−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−１，４−ジアミノベンゼン、５，５”−ビス〔４−（ビス〔４−メチルフェニル〕アミノ）フェニル〕−２，２’：５’，２”−ターチオフェン、１，３，５−トリス（ジフェニルアミノ）ベンゼン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−カルバゾリイル）トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ−（３”’−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン、４，４’，４”−トリス〔Ｎ，Ｎ−ビス（４”’−tert−ブチルビフェニル−４””−イル）アミノ〕トリフェニルアミン、１，３，５−トリス〔Ｎ−（４’−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ベンゼン等が挙げられる。
【０１３８】
上記ピレン化合物以外の正孔注入輸送機能を有する化合物としては、トリアリールアミン誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ビニルカルバゾール及びその誘導体から選ばれる２種以上の化合物からなる共重合体がより好ましい。
【０１３９】
本発明のピレン化合物と他の正孔注入輸送機能を有する化合物とを併用する場合、正孔注入輸送機能を有する層中に占めるピレン化合物の割合は、好ましくは、０．１重量％以上、より好ましくは、０．１〜９９．９重量％程度、さらに好ましくは、１〜９９重量％程度、特に好ましくは、５〜９５重量％程度に調製する。ここで、ピレン化合物の割合が０．１重量％未満であると、十分な効果が得られないため好ましくない。
【０１４０】
発光層５で使用される発光機能を有する化合物としては、ピレン化合物が挙げられる。
【０１４１】
上記ピレン化合物は単独で、もしくは他の発光機能を有する化合物を少なくとも１種用いて形成することができる。
【０１４２】
ピレン化合物以外の発光機能を有する化合物としては例えば、アクリドン誘導体、キナクリドン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、多環芳香族化合物、トリアリールアミン誘導体、エナミン構造を有する化合物、有機金属錯体、スチルベン誘導体、ピラン誘導体、オキサゾン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ピラジン誘導体、ケイ皮酸エステル誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリビフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリターフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリナフチレンビニレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等が挙げられる。これら発光機能を有する化合物は単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。ピレン化合物以外の発光機能を有する化合物としては、多環芳香族化合物、有機金属錯体がより好ましい。
【０１４３】
上記多環芳香族化合物としては、例えば、ルブレン、アントラセン、テトラセン、ピレン、ペリレン、クリセン、デカシクレン、コロネン、テトラフェニルシクロペンタジエン、ペンタフェニルシクロペンタジエン、９，１０−ジフェニルアントラセン、９，１０−ビス（フェニルエチニル）アントラセン、１，４−ビス（９’−エチニルアントラセニル）ベンゼン、４，４’−ビス（９”−エチニルアントラセニル）ビフェニル等が挙げられる。
【０１４４】
上記トリアリールアミン誘導体としては、例えば、正孔注入輸送機能を有する化合物として前述した化合物等が挙げられる。
【０１４５】
上記エナミン構造を有する化合物としては、ビス体、トリス体構造のもの（特開平8-298183号公報、特開平8-306490号公報、特開平11-214159号公報、特開平11-214160号公報、特開平11-335326号公報、特開2000-7625号公報等）が挙げられる。具体的には、ビス体として以下の構造のものが挙げられる。
【０１４６】
【化２６】
【０１４７】
（ただし、式中、Ｒ６及びＲ７は低級アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基又は複素環基であり、Ｒ８は置換もしくは非置換のアリール基又は複素環基であり、Ａｒ２はメチレン基又は置換もしくは非置換の炭素数６〜２０のアリーレン基である）
またトリス体としては以下の構造のものが挙げられる。
【０１４８】
【化２７】
【０１４９】
（ただし、式中、Ａｒ３は置換もしくは非置換のアリール基、Ｒ９は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基又は低級アルコキシ基であり、Ｒ１０及びＲ１１はそれぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基又は置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ１０とＲ１１とが互いに結合して環を形成しても良く、ｋは０又は１である）
上記有機金属錯体としては、例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（１０−ベンゾ〔ｈ〕キノリノラート）ベリリウム、２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキゾールの亜鉛塩、２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの亜鉛塩、４−ヒドロキシアクリジンの亜鉛塩、３−ヒドロキシフラボンの亜鉛塩、５−ヒドロキシフラボンのベリリウム塩、５−ヒドロキシフラボンのアルミニウム塩等が挙げられる。さらには、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体（特開昭59-194393号公報）、１０−ヒドロキシベンゾ〔ｈ〕キノリンの金属錯体（特開平6-322362号公報）、混合配位子アルミニウムキレート錯体（特開平5-198377号公報）、希土類錯体（特開平1-256584号公報）、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体（特開平8-315983号公報）等が挙げられる。
【０１５０】
上記スチルベン誘導体として、例えば、１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル、４，４’−ビス〔（１，１，２−トリフェニル）エテニル〕ビフェニル等が挙げられる。
【０１５１】
上記ピラン誘導体として、例えば、４−シアノメチレン−４Ｈ−ピラン等が挙げられる。
【０１５２】
発光層５は、ピレン化合物と他の発光機能を有する化合物とを用いて形成することもできる。
【０１５３】
本発明の有機電界発光素子においては、発光層５に上述したピレン化合物を含有していることがより好ましい。他の発光機能を有する化合物を併用する場合、発光層５中に占めるピレン化合物の割合は、好ましくは０．００１〜９９．９９９重量％程度に調製する。
【０１５４】
上記発光層５で使用される化合物の中でも、８−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体、１０−ヒドロキシベンゾ〔ｈ〕キノリンの金属錯体、混合配位子アルミニウムキレート錯体、希土類錯体、（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾールの金属錯体等の有機金属錯体は、電子輸送効率が高いものが多く、発光層材料と同時に電子注入輸送機能を有する層の材料としても好ましい。
【０１５５】
上記有機金属錯体としては、例えば、一般式（ａ）〜（ｃ）で表される発光性有機アルミニウム錯体が挙げられる。
【０１５６】
Ｑ３−Ａｌ ・・・（ａ）
（式中、Ｑは置換又は未置換の８−キノリノラート配位子を表す）
Ｑ２−Ａｌ−Ｏ−Ｌ ・・・（ｂ）
（式中、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表し、Ｏ−Ｌはフェノラート配位子であり、Ｌはフェニル部分を含む炭素数６〜２４の炭化水素残基を表す）
Ｑ２−Ａｌ−Ｏ−Ａｌ−Ｑ２ ・・・（ｃ）
（式中、Ｑは置換８−キノリノラート配位子を表す）
これら発光性有機金属錯体の具体例としては以下のものが挙げられる。
【０１５７】
一般式（ａ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（３，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，５−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（４，６−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム等が挙げられる。
【０１５８】
一般式（ｂ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（フェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−メチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，３−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，６−ジフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリフェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，６−トリメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２，４，５，６−テトラメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（１−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）（２−ナフトラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（２−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（４−フェニルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジメチルフェノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）（３，５−ジ−tert−ブチルフェノラート）アルミニウム等が挙げられる。
【０１５９】
一般式（ｃ）で表される発光性有機アルミニウム錯体としては、ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２，４−ジメチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−エチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−４−メトキシ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−シアノ−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム−μ−オキソ−ビス（２−メチル−５−トリフルオロメチル−８−キノリノラート）アルミニウム等が挙げられる。発光性有機金属錯体は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１６０】
また、発光層５を構成する材料として、ピレン化合物を用い、かつ正孔輸送性化合物が含まれていることが好ましい。これによって、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間にある電気的なエネルギーの格差が軽減される。従って、正孔注入輸送機能を有する層と発光層５との間の正孔の注入が容易になる。その結果、効率的に正孔の注入が行われ、有機電界発光素子の輝度が上昇することになる。
【０１６１】
正孔輸送性化合物としては、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体、エナミン構造を有する化合物等の前記正孔注入輸送機能を有する化合物が挙げられる。
【０１６２】
発光層５として、本発明のピレン化合物を用いる場合において、上記正孔輸送性化合物は、エナミン構造を有する化合物であることがより好ましい。正孔輸送性化合物として、エナミン構造を有する化合物を用いれば、他の正孔輸送性化合物を用いた場合よりも、正孔輸送性が強いため、発光効率の向上が大きい。
【０１６３】
前述したビス体、トリス体構造のエナミン構造を有する化合物は、正孔輸送効率が約１０−４（ｃｍ２／ＶＳ）のオーダーであり、前述の代表的な正孔輸送材料であるＴＰＤ等の芳香族アミン系の値より一桁程度高いのが特徴である。このため、正孔輸送性化合物としてエナミン構造を有する化合物を用いることにより、さらなる輝度の向上を付与することができる。
【０１６４】
電子注入輸送機能を有する層に使用される化合物としては、例えば、有機金属錯体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体、キノキサリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体等が挙げられる。
【０１６５】
上記有機金属錯体としては、例えば、発光機能を有する化合物として前述した化合物が挙げられる。
【０１６６】
上記オキサジアゾール誘導体としては、例えば、１，３−ビス〔５’−（ｐ−tert−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２’−イル〕ベンゼン等が挙げられる。
【０１６７】
上記トリアゾール誘導体としては、例えば、３−（４’−tert−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４”−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール等が挙げられる。
【０１６８】
上記電子注入輸送機能を有する層に使用される化合物において、特に下記構造式で示されるキノキサリン３量体、オキサジアゾール３量体、ベンゾイミダゾール３量体等は、電子輸送性が高く、電子注入輸送機能を有する層としてより好ましい。これら電子輸送性化合物は必ずしも高い発光性は必要としない。尚、電子注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１６９】
【化２８】
【０１７０】
【化２９】
【０１７１】
【化３０】
【０１７２】
さらに、本発明の有機電界発光素子において、その少なくとも一層中に、一重項酸素クエンチャーが含有されていても良い。一重項酸素クエンチャーとしては、特に限定するものではなく、例えば、ルブレン、市販のニッケル錯体、白金錯体、ジフェニルイソベンゾフラン等が挙げられ、特に好ましくは、ルブレンである。一重項酸素クエンチャーが含有されている層としては、特に限定するものではないが、より好ましくは、発光層５又は正孔注入輸送機能を有する層であり、さらに好ましくは、正孔注入輸送機能を有する層である。尚、発光層５において、発光機能を有する化合物が、ルブレン等の一重項酸素クエンチャーと同じ化合物を使用している場合は、発光機能を有する化合物は一重項酸素クエンチャーとしての機能も兼ねている。
【０１７３】
尚、例えば、正孔注入輸送機能を有する層に一重項酸素クエンチャーを含有させる場合、正孔注入輸送機能を有する層中に均一に含有させても良く、正孔注入輸送機能を有する層と隣接する層（例えば、発光層５、発光機能を有する電子注入輸送機能を有する層）の近傍に含有させても良い。特に溶液塗布法により作成された正孔注入輸送機能を有する層において有効である。一重項酸素クエンチャーの含有量としては、含有される層（例えば、正孔注入輸送機能を有する層）を構成する全体量の０．０１〜５０重量％、好ましくは、０．０５〜３０重量％、より好ましくは、０．１〜２重量％である。ここで、一重項酸素クエンチャーの含有量が５０重量％を超えると他の機能が損なわれ、０．０１重量％未満では一重項酸素クエンチャーの効果が十分ではないため好ましくない。
【０１７４】
正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の形成方法に関しては、特に限定するものではなく、真空蒸着法、イオン化蒸着法、溶液塗布法（例えば、スピンコート法、キャスト法、ディップコート法、バーコート法、ロールコート法、ラングミュア・ブロゼット法、インクジェット法等）により薄膜を形成することにより作製することができる。
【０１７５】
真空蒸着法により、各層を形成する場合、真空蒸着の条件は、特に限定するものではないが、１０-5Torr程度以下の真空下で、５０〜６００℃程度のボート温度（蒸着源温度）、−５０〜３００℃程度の基板温度で、０．００５〜５０ｎｍ／sec程度の蒸着速度で実施することが好ましい。この場合、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層は、真空下で、連続して形成することにより、より優れた有機電界発光素子を製造することができる。この場合、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層を、２種以上の化合物を用いて形成する場合、化合物を入れた各ボートを個別に温度制御して、共蒸着することがより好ましい。
【０１７６】
溶液塗布法により、各層を形成する場合、各層を形成する成分、あるいはその成分とバインダー樹脂等とを、溶媒に溶解、又は分散させて塗布液とする。正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層等の各層に使用されるバインダー樹脂としては、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリアリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリシロキサン、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリパラキシレン、ポリエチレン、ポリエチレンエーテル、ポリプロピレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスルフォン、ポリアニリン及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリフェニレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチエニレンビニレン及びその誘導体等の高分子化合物が挙げられる。バインダー樹脂は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１７７】
溶液塗布法により、各層を形成する場合、各層を形成する成分、あるいはその成分とバインダー樹脂等を、適当な有機溶媒及び／又は水に溶解、又は分散させて塗布液とし、各種の塗布法により、薄膜を形成することができる。
【０１７８】
上記有機溶媒としては例えば、ヘキサン、オクタン、デカン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、１−メチルナフタレン等の炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、クロロトルエン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール等のアルコール系溶媒、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等のエーテル系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、１−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジメチルスルフォキサイド等の極性溶媒が挙げられる。これら有機溶剤は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１７９】
尚、分散する方法としては、特に限定するものではないが、例えば、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、アトライター、ホモジナイザー等を用いて微粒子状に分散することができる。塗布液の濃度に関しては、特に限定するものではなく、実施する塗布法により、所望の厚さを作製するに適した濃度範囲に設定することができ、一般には、０．１〜５０重量％程度、より好ましくは、１〜３０重量％程度の溶液濃度である。
【０１８０】
尚、バインダー樹脂を使用する場合、その使用量に関しては、特に限定するものではないが、一般には、各層を形成する成分に対して（一層型の素子を形成する場合には、各成分の総量に対して）、５〜９９．９重量％程度、より好ましくは、１０〜９９重量％程度、さらに好ましくは、１５〜９０重量％程度に設定する。
【０１８１】
正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層の膜厚に関しては、特に限定するものではないが、一般に、５ｎｍ〜５μｍ程度に設定することがより好ましい。
【０１８２】
尚、作製した素子に対し、酸素や水分等との接触を防止する目的で、保護液、保護層（封止層）を設けても良い。保護液は、不活性液体で素子を封入することで、素子を保護するものである。保護液に使用する材料としては、例えば、パラフィン、流動パラフィン、シリコーンオイル、フルオロカーボン油、ゼオライト含有フルオロカーボン油等の不活性液体等が挙げられる。保護液に使用する材料は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。
【０１８３】
保護層は、不活性固体で素子を封入することで、素子を保護するものである。保護層に使用する材料としては、例えば、有機高分子材料、無機材料、さらには光硬化性樹脂等が挙げられる。
【０１８４】
上記有機高分子材料としては、例えば、フッ素化樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリパラキシレン、ポリエチレン、ポリフェニレンオキサイド等が挙げられる。
【０１８５】
上記無機材料としては、例えば、ダイヤモンド薄膜、アモルファスシリカ、電気絶縁性ガラス、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属硫化物等が挙げられる。
【０１８６】
保護層に使用する材料は、単独で使用しても良く、あるいは２種以上併用しても良い。保護層は、一層構造であっても良く、また多層構造であっても良い。保護液、保護層（封止層）は電極の外側、正孔注入輸送機能を有する層、発光層５、電子注入輸送機能を有する層の露出面に設けることがより好ましい。
【０１８７】
また、電極に保護膜として、例えば、金属酸化膜（例えば、酸化アルミニウム膜）、金属フッ化膜を設けることもできる。また、例えば、陽極２の表面に、例えば、有機リン化合物、ポリシラン、芳香族アミン誘導体、フタロシアニン誘導体（例えば、銅フタロシアニン）、カーボンから成る界面層（中間層）を設けることもできる。さらに、電極、例えば、陽極２はその表面を、例えば、酸、アンモニア／過酸化水素、あるいはプラズマで処理して使用することもできる。
【０１８８】
本発明の有機電界発光素子は、一般に、直流駆動型の素子として使用される。またパルス駆動型又は交流駆動型の素子としても使用することができる。
【０１８９】
尚、印加電圧は２〜３０Ｖ程度である。本発明の有機電界発光素子は、例えば、パネル型光源、各種の発光素子、各種の表示素子、各種の標識、各種のセンサー等に使用することができる。
【０１９０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１９１】
（実施例１）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０−６Torrに減圧した。
【０１９２】
ＩＴＯ透明電極上に、化合物番号５のピレン化合物を、蒸着速度０．２ｎｍ／secで４５ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらにその上に、陰極として、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０１９３】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったままで実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、５０℃、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。発光開始電位は、５．５Ｖであり、印加電圧１０Ｖ時で輝度８３０ｃｄ／ｍ２の緑色の発光が確認された。この輝度の半減期は３００時間以上であった。
【０１９４】
（実施例２〜６）
実施例１において、正孔注入輸送層の形成に際して、化合物番号５のピレン化合物を使用する代わりに、化合物番号１のピレン化合物（実施例２）、化合物番号７のピレン化合物（実施例３）、化合物番号１０のピレン化合物（実施例４）、化合物番号１１のピレン化合物（実施例５）、化合物番号４のピレン化合物（実施例６）を使用した以外は実施例１に記載の方法により有機電界発光素子を作製した。これら作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、５０℃、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。その結果、各有機電界発光素子から緑色の発光が確認された。さらにその特性を実施例１と同様にして調べた。結果を表１に示す。
【０１９５】
【表１】
【０１９６】
表１より、本発明のピレン化合物は正孔注入輸送機能を持つ化合物として優れた特性を有していることが分かる。特に化合物番号１のピレン化合物、化合物番号４のピレン化合物、化合物番号７のピレン化合物のように対称構造を有するピレン化合物の輝度強度は相対的に大きい。
【０１９７】
これは高い熱特性（ガラス転移点：２８０℃以上）とアモルファス性に基づく皮膜性が良いこと、更には高い正孔輸送性によるものと推定される。
【０１９８】
（実施例７）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０−６Torrに減圧した。
【０１９９】
ＩＴＯ透明電極上に、ポリ（チオフェン−２，５−ジイル）を蒸着速度０．１ｎｍ／secで、２０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。次いで、化合物番号５のピレン化合物を、蒸着速度０．２ｎｍ／secで４５ｎｍの厚さに蒸着し、正孔輸送層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラノート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm２の定電流密度で連続駆動させた。
【０２００】
その結果、初期には、電圧６．５Ｖで、輝度が１４５０ｃｄ／ｍ２である緑色の発光が確認された。輝度の半減期は１２５０時間であった。
【０２０１】
ポリ（チオフェン−２，５−ジイル）層を正孔注入層として積層することにより更なる輝度、半減期の改善が認められた。
【０２０２】
（実施例８）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。まず、ＩＴＯ透明電極上に、４，４’，４”−トリス〔Ｎ−（３”'−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミンを蒸着速度０．１ｎｍ／secで、５０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入層とした。次いで、化合物番号７のピレン化合物とルブレンとを、異なる蒸発源から、蒸着速度０．２ｎｍ／secで２０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）し、正孔輸送層を兼ねた発光層とした。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０２０３】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。発光開始は５．７Ｖであり、電圧８Ｖで輝度６４０ｃｄ／ｍ2の橙色の発光が確認された。輝度の半減期は６５０時間であった。
【０２０４】
（実施例９）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。その後、蒸着装置の基板ホルダーに固定し、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。まず、ＩＴＯ透明電極上に、４，４’−ビス〔Ｎ−フェニル−Ｎ−（１”−ナフチル）アミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）を蒸着速度０．１ｎｍ／secで、２０ｎｍの厚さに蒸着し、正孔注入輸送層とした。次いで、化合物番号７のピレン化合物とトリス（８−キノリノラート）アルミニウムとを、異なる蒸発源から、蒸着速度０．２ｎｍ／secで６０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）し、電子輸送層を兼ねた発光層とした。さらに、その上に、前記記載のオキサジアゾ−ル３量体［１，３，５―トリス（５−フェニル−１，３，４−オキサジアゾ−ル−２−イル）ベンゼン］を蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層とした。さらにその上に、マグネシウムと銀とを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで２００ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。
【０２０５】
尚、蒸着は、蒸着槽の減圧状態を保ったまま実施した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。初期には、電圧６．１Ｖで、最大発光波長が４５０ｎｍ、輝度が５８０ｃｄ／ｍ2である色純度の高い鮮明な青色発光が確認された。輝度の半減期は４００時間であった。
【０２０６】
（実施例１０）
オキサジアゾ−ル３量体の代わりにキノキサリン３量体を電子注入輸送層に用いた以外は、実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。作製した有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、実施例９とほぼ同じ輝度強度であり、最大発光波長が４５５ｎｍの青色発光が確認された。
【０２０７】
（実施例１１）
ＮＰＤの代わりに化合物番号７のピレン化合物を正孔注入輸送層に用いた以外は、実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。すなわち正孔注入輸送層と電子輸送層を兼ねた発光層とに同じピレン化合物を用いた有機電界発光素子を作成した。この有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、最大発光波長が実施例９と同じ４５０ｎｍであり、輝度が４５０ｃｄ／ｍ2である青色発光が確認された。輝度の半減期は３８０時間であった。
【０２０８】
（実施例１２）
トリス（８−キノリノラート）アルミニウムの代わりにビス（２−メチル−８−キノリノラート）（３，４−ジメチルフェノラート）アルミニウムを発光層に用いた以外は実施例９に準じて有機電界発光素子を作成した。この有機電界発光素子に直流電圧を印加し、乾燥雰囲気下、１０ｍＡ／cm2の定電流密度で連続駆動させた。その結果、最大発光波長が実施例９と同じ４５０ｎｍであり、輝度が２８０ｃｄ／ｍ2である青色発光が確認された。輝度の半減期は４００時間であった。特にこの有機電界発光素子の青色発光は実施例１１と同様に鮮明な青色発光であった。
【０２０９】
（実施例１３）
厚さ２００ｎｍのＩＴＯ透明電極（陽極）を有するガラス基板を、中性洗剤、アセトン、エタノールを用いて超音波洗浄した。その基板を窒素ガスを用いて乾燥し、さらにＵＶ／オゾン洗浄した。次に、ＩＴＯ透明電極上に、ポリカーボネート（重量平均分子量５００００）と化合物番号７のピレン化合物とを、重量比１００：５０の割合で含有する３重量％ジクロロエタン溶液を用いて、ディップコート法により、２５ｎｍの正孔注入輸送層とした。次に、この正孔注入輸送層を有するガラス基板を、蒸着装置の基板ホルダーに固定した後、蒸着槽を３×１０-6Torrに減圧した。次いで、その上に、トリス（８−キノリノラート）アルミニウムを、蒸着速度０．２ｎｍ／secで５０ｎｍの厚さに蒸着し、電子注入輸送層を兼ねた発光層とした。さらに、発光層の上に、マグネシウムと銀とを蒸着速度０．２ｎｍ／secで１８０ｎｍの厚さに共蒸着（重量比１０：１）して陰極とし、有機電界発光素子を作製した。作製した有機電界発光素子に、乾燥雰囲気下、１０Ｖの直流電圧を印加したところ、９５ｍＡ／cm2の電流が流れた。輝度が６５０ｃｄ／ｍ2の緑色の発光が確認された。輝度の半減期は３３０時間であった。化合物番号７のピレン化合物は高い熱安定性（ガラス転移点２５０℃以上）にもかかわらず良好な溶解性、及びアモルファス性を有している。
【０２１０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０２１１】
本発明に係る有機電界発光素子は、以上のように、発光効率が高く、発光輝度が高く、発光寿命が長い。よって、耐久性及び発光特性に優れた有機電界発光素子を提供することができる。それゆえ、本発明の有機電界発光素子は、光源やディスプレイ等に好適に用いることができる。従って、本発明に係る有機電界発光素子は、家庭から工業設備にいたる様々な電気製品の分野に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１２】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、有機電界発光素子の要部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２１３】
１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 電子輸送層
７ 電子注入層
８ 陰極
９ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、
上記有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が、少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
上記ピレン化合物におけるアリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基の数が、１つ又は２つであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
ピレン化合物が、一般式（１）
【化１】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
ピレン化合物が、一般式（２）
【化２】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
ピレン化合物が、一般式（３）
【化３】
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
ピレン化合物が、一般式（４）
【化４】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
ピレン化合物が、一般式（５）
【化５】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
ピレン化合物が、一般式（６）
【化６】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
上記ピレン化合物が、上記発光層に含有されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
上記有機層として、さらに、陽極から発光層へ正孔を運搬するための、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層から選ばれる少なくとも１層を備え、
上記陽極から発光層へ正孔を運搬するための有機層に、上記ピレン化合物が含有されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
上記発光層に、さらに正孔輸送性化合物が含有されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
上記正孔輸送性化合物がエナミン構造を有する化合物であることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
オキサジアゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
キノキサリン誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
ベンゾイミダゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１】
陽極と陰極との間に、発光層を含む少なくとも１層の有機層を有する有機電界発光素子において、
上記有機層のうち少なくとも１層に、アリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基が、少なくとも１つ置換したピレン化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項２】
上記ピレン化合物におけるアリール基が少なくとも１つ置換したエテニル基の数が、１つ又は２つであることを特徴とする請求項１に記載の有機電界発光素子。
【請求項３】
ピレン化合物が、一般式（１）
【化１】
（ただし、式中、Ｒ１は、水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基、置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基のいずれか１つであり、Ａｒ１は置換もしくは非置換の炭素数６〜１２のアリール基であり、Ｒ１及びＡｒ１は互いに結合して、５員環又は６員環を形成しても良い）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項４】
ピレン化合物が、一般式（２）
【化２】
（ただし、式中、Ｒ２は水素原子、低級アルキル基、フェニル基のいずれか１つである）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項５】
ピレン化合物が、一般式（３）
【化３】
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項６】
ピレン化合物が、一般式（４）
【化４】
（ただし、式中、Ｒ２は一般式（２）と同義である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項７】
ピレン化合物が、一般式（５）
【化５】
（ただし、式中、Ｒ３は水素原子又は低級アルキル基であり、ｎは１又は２である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項８】
ピレン化合物が、一般式（６）
【化６】
（ただし、式中、Ｒ４は水素原子又は低級アルキル基であり、Ｒ１及びＡｒ１は一般式（１）と同義である）
で表される構造を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界発光素子。
【請求項９】
上記ピレン化合物が、上記発光層に含有されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１０】
上記有機層として、さらに、陽極から発光層へ正孔を運搬するための、正孔注入層、正孔輸送層、正孔注入輸送層から選ばれる少なくとも１層を備え、
上記陽極から発光層へ正孔を運搬するための有機層に、上記ピレン化合物が含有されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１１】
上記発光層に、さらに正孔輸送性化合物が含有されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１２】
上記正孔輸送性化合物がエナミン構造を有する化合物であることを特徴とする請求項１１に記載の有機電界発光素子。
【請求項１３】
オキサジアゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１４】
キノキサリン誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１５】
ベンゾイミダゾール誘導体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【請求項１６】
亜鉛、ベリリウム、アルミニウムから選ばれる１つの金属を中心金属とする金属錯体を含有する有機層が、上記発光層の陰極側に接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機電界発光素子。
【図１】
【公開番号】特開２００７−２７６２８（Ｐ２００７−２７６２８Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１１２５９（Ｐ２００５−２１１２５９）
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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