発光素子材料および発光素子
【課題】耐久性に優れた発光素子を可能にする発光素子材料、およびこれを用いた発光素子を提供すること。
【解決手段】特定の構造を有するピレン化合物を含有することを特徴とする発光素子材料。
【解決手段】特定の構造を有するピレン化合物を含有することを特徴とする発光素子材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光色素や電荷輸送剤として有用なピレン化合物およびこれを用いた発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機発光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
【０００３】
この研究は、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜発光素子が高輝度に発光することが示されて以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）、そして陰極としてＭｇ：Ａｇ（合金）を順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（非特許文献１参照）。
【０００４】
また、有機薄膜発光素子は、発光層に種々の蛍光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。三原色の発光材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。
【０００５】
有機薄膜発光素子における最大の課題の一つは、素子の耐久性である。特に青色に関しては、耐久性が優れ、信頼性の高い素子を提供する青色発光材料が少ない。例えば、ピレン化合物を青色発光素子に用いる技術が開示されている。アリール置換ピレン（特許文献１〜４参照）やアミン置換ピレン（特許文献５参照）を用いた青色発光素子が報告されているが、いずれも耐久性が不十分であった。
【特許文献１】特開２００１−１１８６８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８６４号公報
【特許文献３】特開２００４−７５５６７号公報
【特許文献４】特開２００５−１２６４３１号公報
【特許文献５】特開２００４−２０４２３８号公報
【非特許文献１】アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）（米国）１９８７年、５１巻、１２号、９１３〜９１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率が高く、耐久性に優れた発光素子を可能にする発光素子材料および発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は一般式（１）で表されるピレン化合物を含有する発光素子材料である。
【０００８】
【化１】
【０００９】
Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００１０】
また、本発明は、陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が一般式（１）で表される発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、発光素子等に利用可能な発光性能の高い発光素子材料を提供できる。さらに本発明によれば、上記発光素子材料を用いることによって、発光効率が高く、耐久性に優れた発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本発明において用いる一般式（１）で表されるピレン化合物について説明する。
【００１３】
【化２】
【００１４】
Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００１５】
これらの置換基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。
【００１６】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。
【００１７】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００１８】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００１９】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
【００２０】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００２１】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２２】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２３】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２４】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２５】
ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。
【００２６】
ホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基は例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。
【００２７】
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１以上６以下である。
【００２８】
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、前記一般式（１）で説明すると、Ｒ１〜Ｒ１０の中から選ばれる任意の隣接２置換基（例えばＲ１とＲ２）が互いに結合して共役または非共役の縮合環を形成するものである。縮合環の構成元素として、炭素以外にも窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
【００２９】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００３０】
ヘテロアリール基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を環内に有する芳香族基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上３０以下の範囲である。
【００３１】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は、ピレン骨格に１〜３個のアリール基またはヘテロアリール基、および少なくとも１つのアルキル基またはシクロアルキル基が置換されていることにより、高い薄膜形成性と優れた耐熱性を有する優れた発光素子材料となる。中でも一般式（１）のＲ１、Ｒ３、Ｒ６およびＲ８のうちの１〜３個がアリール基またはヘテロアリール基であることが、蛍光量子収率を向上させ、高い発光効率を可能にするため、好ましい。さらに、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６およびＲ８のうちの１または２個がアリール基またはヘテロアリール基であることが、色純度に優れた青色発光を可能にするため、好ましい。
【００３２】
また、一般式（１）のＡの少なくとも１つが、正孔輸送性置換基を含むことが、電荷輸送性や耐久性向上の点から好ましい。正孔輸送性置換基とは、メチル基、ｔ−ブチル基などのアルキル基、メトキシ基などのアルコキシ基、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドールおよびカルバゾールなどのヘテロアリール基など電子供与性を有する置換基であれば特に限定されないが、中でもジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が特に好ましい例として挙げられる。
【００３３】
一般式（１）で表されるピレン化合物の中でも、一般式（２）で表されるピレン化合物が好ましい。
【００３４】
【化３】
【００３５】
Ｒ１１〜Ｒ１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基またはヘテロアリール基であり、Ｙはアルキル基またはシクロアルキル基である。これら置換基の説明は、一般式（１）の説明と同様である。
【００３６】
一般式（２）で表されるピレン化合物は、ピレン骨格の１，３位にアリール基またはヘテロアリール基、７位にアルキル基またはシクロアルキル基を有することにより、より高い薄膜形成性を有する。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよいが、Ａｒ１およびＡｒ２がそれぞれ異なっていると、分子の対称性が低下し、薄膜形成性が向上するため好ましい。
【００３７】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は高い薄膜形成性と耐熱性に優れるため、発光素子材料として用いることにより、発光効率が高く、かつ耐久性に優れた発光素子が可能となる。
【００３８】
上記のような一般式（１）表されるピレン化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００３９】
【化４】
【００４０】
【化５】
【００４１】
【化６】
【００４２】
【化７】
【００４３】
【化８】
【００４４】
【化９】
【００４５】
【化１０】
【００４６】
【化１１】
【００４７】
一般式（１）で表されるピレン化合物の合成には、公知の方法を使用することができる。ピレン骨格へアリール基を導入する方法としては、例えば、パラジウムやニッケル触媒下でのハロゲン化ピレン誘導体とアリールボロン酸またはアリールボロン酸エステルのカップリング反応を用いる方法が挙げられる。
【００４８】
また、ピレン骨格へアルキル基を導入する方法としては、例えばルイス酸を用いたハロゲン化アルキルとのＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ反応や、ピレンカルボン酸誘導体の還元反応を用いる方法が挙げられる。
【００４９】
次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて説明する。本発明の発光素子は、少なくとも陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極との間に介在する発光素子材料からなる有機層とで構成されている。
【００５０】
本発明で用いられる陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。
【００５１】
陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよく、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００５２】
また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【００５３】
本発明で用いられる陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多いため、有機層に微量のリチウムやマグネシウムをドーピングまたは積層（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）して安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。更に、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
【００５４】
本発明の発光素子は、有機層が一般式（１）で表されるピレン化合物を含む発光素子材料により形成される。発光素子材料とは、自ら発光するもの、およびその発光を助けるもののいずれかに該当し、発光に関与している化合物を指すものであり、具体的には、正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料などが該当する。
【００５５】
本発明の発光素子を構成する有機層は、少なくとも発光素子材料を有する発光層から構成される。有機層の構成例は、発光層のみからなる構成の他に、１）正孔輸送層／発光層／電子輸送層および、２）発光層／電子輸送層、３）正孔輸送層／発光層などの積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。正孔輸送層および電子輸送層が複数層を有する場合、電極に接する側の層をそれぞれ正孔注入層および電子注入層と呼ぶことがあるが、以下の説明では正孔注入材料は正孔輸送材料に、電子注入材料は電子輸送材料にそれぞれ含まれる。
【００５６】
正孔輸送層は、正孔輸送材料の一種または二種以上を積層または混合する方法、もしくは、正孔輸送材料と高分子結着剤の混合物を用いる方法により形成される。また、正孔輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して正孔輸送層を形成してもよい。正孔輸送材料は、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましい。
【００５７】
本発明において、発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、いずれもホスト材料およびドーパント材料を主成分とする発光材料により形成される。発光材料はホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のいずれか一方のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。
【００５８】
一般式（１）で表されるピレン化合物は本発明の発光素子の発光材料として好適に用いられる。また、本発明のピレン化合物は、青色領域に強い発光を示すことから、青色発光材料として好適に用いられるが、緑色〜赤色発光素子や白色発光素子用の材料としても用いることが可能である。本発明のピレン化合物はドーパント材料として用いてもよいが、薄膜安定性に優れることから、ホスト材料として好適に用いられる。
【００５９】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは４．６ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であり、より好ましくは４．８ｅＶ以上５．８ｅＶ以下である。なお、イオン化ポテンシャルの絶対値は測定方法により異なる場合があるが、本発明のイオン化ポテンシャルは、大気雰囲気型紫外線光電子分析装置（ＡＣ−１、理研機器（株）製）を用いて、ＩＴＯガラス基板上に３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに蒸着した薄膜を測定した値である。
【００６０】
本発明で用いられるホスト材料は、本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物一種のみに限る必要はなく、本発明の複数のピレン化合物を混合して用いたり、その他のホスト材料の一種類以上を本発明のピレン化合物と混合して用いてもよい。混合しうるホスト材料としては、発光体であるアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ピロロピロール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体が好適に用いられる。
【００６１】
発光材料に含有されるドーパント材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデンなどのアリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などが挙げられる。中でも、電子受容性置換基を有する縮合芳香環誘導体をドーパントとして用いると、本発明のピレン化合物が有する薄膜安定性の効果がより顕著になるため、好ましい。具体的には、１−（ベンゾオキサゾール−２−イル）−３，８−ビス（４−メチルフェニル）ピレンに代表されるベンゾアゾール基を有するピレン化合物が特に好ましいドーパントとして挙げられる。
【００６２】
本発明において、電子輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層には、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質で構成されることが望ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。
【００６３】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体、電子受容性窒素を有するヘテロアリール環を有する化合物などが挙げられる。
【００６４】
本発明における電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有する。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【００６５】
また、本発明の電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物は、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されることが好ましい。これらの元素で構成された電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物は、高い電子輸送能を有し、駆動電圧を著しく低減できる。
【００６６】
電子受容性窒素を含み、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されるヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の点から好ましく用いられる。さらに、１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼン、２，７−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ナフタレン、１，３−ビス（２−フェニル−１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン二量体、および２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン二量体は、本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物と組み合わせた際の耐久性向上効果が著しく高く、特に好ましい例として挙げられる。
【００６７】
上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの金属と混合して用いることも可能である。電子輸送層のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは５．８ｅＶ以上８．０ｅＶ以下であり、より好ましくは６．０ｅＶ以上７．５ｅＶ以下である。
【００６８】
発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。
【００６９】
層の厚みは、発光素子材料の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７０】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【００７１】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【００７２】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００７３】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００７４】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上の化学式に記載した化合物の番号を指す。また構造分析に関する評価はＮＭＲ法で行い、１Ｈ−ＮＭＲは超伝導ＦＴＮＭＲ ＥＸ−２７０（日本電子（株）製）を用い、重クロロホルム溶液にて測定を行った。
【００７６】
実施例１（化合物[１２]の合成方法）
１−ブロモピレン７ｇ、トリメチルボロキシン６ｇ、炭酸セシウム１２ｇ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）・ＣＨ２Ｃｌ２２ｇとジメチルホルムアミド８０ｍｌと蒸留水８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、８０℃で７時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水５０ｍｌを注入し、ろ過した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−メチルピレン４．４ｇを得た。
【００７７】
次に、１−メチルピレン４．４ｇ、ｔ−ブチルクロリド２ｇとジクロロメタン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、塩化アルミニウム２．７ｇを加えた。この混合溶液を室温で３時間撹拌した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン３０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−メチルピレン３ｇを得た。
【００７８】
次に、７−ｔ−ブチル−１−メチルピレン３ｇ、ジクロロメタン１３０ｍｌとメタノール４３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド４．３ｇを滴下した。この混合溶液を室温で４時間撹拌した後、水５０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水５０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−メチルピレン３．４ｇを得た。
【００７９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−メチルピレン１ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール１．３ｇ、リン酸三カリウム１．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．２２ｇ、酢酸パラジウム１６ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。エタノール３０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、白色結晶１．２ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物〔１２〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 3.05(s, 3H), 7.23-8.30(m, 19H)。
【００８０】
尚、この化合物[１２]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．１％、昇華精製後が９９．３％であった。
【００８１】
実施例２（化合物[３９]の合成）
１，６−ジブロモピレン１．４ｇ、トリメチルボロキシン２ｇ、炭酸セシウム３．７ｇ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）・ＣＨ２Ｃｌ２０．３１ｇとジメチルホルムアミド１０ｍｌと蒸留水１ｍｌの混合溶液を窒素気流下、８０℃で８時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１，６−ジメチルピレン０．７ｇを得た。
【００８２】
次に、１，６−ジメチルピレン０．７ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド０．５２ｇとジメチルホルムアミド８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、室温で１時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ろ過した。エタノール３０ｍｌで洗浄し、真空乾燥した後、３−ブロモ−１，６−ジメチルピレン０．８４ｇを得た。
【００８３】
次に、３−ブロモ−１，６−ジメチルピレン０．８４ｇ、４−ｔ−ブチルフェニルボロン酸０．７３ｇ、リン酸三カリウム１．７ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３ｇ、酢酸パラジウム１８ｍｇとジメチルホルムアミド２５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１１０℃で６時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール３０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，６−ジメチルピレン０．８５ｇを得た。
【００８４】
次に、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，６−ジメチルピレン０．８５ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド０．８４ｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、６０℃で２時間撹拌した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール３０ｍｌで洗浄し、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−ブロモ−６−（ｔ−ブチルフェニル）−３，８−ジメチルピレン０．２７ｇを得た。
【００８５】
次に、１−ブロモ−６−（ｔ−ブチルフェニル）−３，８−ジメチルピレン０．２７ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール０．２７ｇ、リン酸三カリウム０．３１ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．０５ｇ、酢酸パラジウム３ｍｇとジメチルホルムアミド６ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で５時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水２０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール２０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、さらにジメチルホルムアミドから再結晶し、真空乾燥した後、淡黄色結晶０．３０ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物〔３９〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.46(s, 9H), 3.02(ss, 6H), 7.30-8.35 (m, 22H)。
【００８６】
尚、この化合物[４０]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．８％、昇華精製後が９９．９％であった。
【００８７】
実施例３（化合物[５７]の合成方法）
ピレン４．１ｇ、ｔ−ブチルクロリド２ｇとジクロロメタン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、塩化アルミニウム２．７ｇを加えた。この混合溶液を室温で３時間撹拌した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン３０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）を得た。
【００８８】
次に、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）、ジクロロメタン５０ｍｌとメタノール１５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン１０ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド３．３ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水５０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水５０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、１０分撹拌した後、ろ過した。さらにヘキサン３０ｍｌを加え、３０分撹拌した後、ろ過した。真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇを得た。
【００８９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、フェニルボロン酸１．１ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇを得た。
【００９０】
次に、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン１．９ｇを得た。
【００９１】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．５ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔５７〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.30-8.35(m, 24H)。
【００９２】
尚、この化合物[５７]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２５０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【００９３】
実施例４（化合物[２８]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、４−ビフェニルボロン酸１．８ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（４-ビフェニル）ピレン１．７ｇを得た。
【００９４】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（４-ビフェニル）ピレン１．７ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−ビフェニル）ピレン２．０ｇを得た。
【００９５】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−ビフェニル）ピレン２．０ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．６ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２８〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.31-8.36(m, 28H)。
【００９６】
尚、この化合物[２８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【００９７】
実施例５（化合物[２７]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、１−ナフチルボロン酸１．６ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（１−ナフチル）ピレン１．６ｇを得た。
【００９８】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（１−ナフチル）ピレン１．６ｇｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（１−ナフチル）ピレン１．９ｇを得た。
【００９９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（１−ナフチル）ピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．５ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２７〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.30-8.35(m, 24H)。
【０１００】
尚、この化合物[２７]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２６０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．５％、昇華精製後が９９．７％であった。
【０１０１】
実施例６（化合物[２６]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、４−メチルフェニルボロン酸１．２ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（４−メチルフェニル）ピレン１．５ｇを得た。
【０１０２】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（４−メチルフェニル）ピレン１．５ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇを得た。
【０１０３】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．４ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２６〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 2.51(s, 3H), 7.30-8.34(m, 23H)。
【０１０４】
尚、この化合物[２６]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２６０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【０１０５】
実施例７（化合物[５８]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇ、９−［３−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．３ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔５８〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.59(s, 9H), 2.49(s, 3H), 7.26-8.31(m, 23H)。
【０１０６】
尚、この化合物[５８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【０１０７】
実施例８
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断し、ＩＴＯ導電膜をフォトリソグラフィー法によりパターン加工して、発光部分および電極引き出し部分を作製した。得られた基板をアセトン、“セミコクリン５６”（フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。素子を作製する直前にこの基板を１時間ＵＶ−オゾン処理し、さらに真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−５Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、銅フタロシアニンを１０ｎｍ、正孔輸送材料として、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを５０ｎｍ蒸着した。次に、発光材料として、ホスト材料として、化合物[１２]を、またドーパント材料として下記式に示すＤ−１をドープ濃度が５％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料として、下記式に示すＥ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。以上で形成した有機層上に、フッ化リチウムを０．５ｎｍの厚さに蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニターの表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４０００時間であった。
【０１０８】
【化１２】
【０１０９】
比較例１
ホスト材料として下記式に示すＨ−１を用いた以外は、実施例３と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率２．７ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、３００時間で輝度半減した。
【０１１０】
【化１３】
【０１１１】
比較例２
ホスト材料として下記式に示すＨ−２を用いた以外は、実施例３と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率２．５ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、５００時間で輝度半減した。
【０１１２】
【化１４】
【０１１３】
実施例９
ホスト材料として化合物[３９]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は３５００時間であった。
【０１１４】
実施例１０
ホスト材料として化合物[５７]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．７ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は８０００時間であった。
【０１１５】
実施例１１
ホスト材料として化合物[２８]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７５００時間であった。
【０１１６】
実施例１２
ホスト材料として化合物[２７]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．２ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７５００時間であった。
【０１１７】
実施例１３
ホスト材料として化合物[２６]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率６．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は８０００時間であった。
【０１１８】
実施例１４
ホスト材料として化合物[５８]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率６．２ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７０００時間であった。
【０１１９】
実施例１５
電子輸送材料として下記式に示すＥ−２を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．８ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４５００時間であった。
【０１２０】
【化１５】
【０１２１】
実施例１６
電子輸送材料として下記式に示すＥ−３を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率３．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４０００時間であった。
【０１２２】
【化１６】
【０１２３】
実施例１７
ドーパント材料として下記式に示すＤ−２を用い、ドープ濃度を２％とした以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、４．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７０００時間であった。
【０１２４】
【化１７】
【０１２５】
実施例１８
ホスト材料として化合物[５７]を用いた以外は、実施例１７と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率４．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１２０００時間であった。
【０１２６】
実施例１９
電子輸送材料としてＥ−２を用いた以外は、実施例１８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率４．８ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１２５００時間であった。
【０１２７】
実施例２０
電子輸送材料としてＥ−３を用いた以外は、実施例１８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率３．１ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１００００時間であった。
【０１２８】
実施例２１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断し、フォトリソグラフィー法によって３００μｍピッチ（残り幅２７０μｍ）×３２本のストライプ状にパターン加工した。ＩＴＯストライプの長辺方向片側は外部との電気的接続を容易にするために１．２７ｍｍピッチ（開口部幅８００μｍ）まで広げてある。得られた基板をアセトン、“セミコクリン５６”（フルウチ化学（株）製）で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料として４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを１５０ｎｍ蒸着した。次に、ホスト材料として化合物〔１２〕を、またドーパント材料としてＤ−１をドープ濃度が２％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料としてＥ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。次に、厚さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングによって１６本の２５０μｍの開口部（残り幅５０μｍ、３００μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴＯストライプに直交するようにマスク交換し、マスクとＩＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そしてフッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを２００ｎｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作製した。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロストークなく文字表示できた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光色素や電荷輸送剤として有用なピレン化合物およびこれを用いた発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機発光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。
【０００３】
この研究は、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜発光素子が高輝度に発光することが示されて以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）、そして陰極としてＭｇ：Ａｇ（合金）を順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ２の緑色発光が可能であった（非特許文献１参照）。
【０００４】
また、有機薄膜発光素子は、発光層に種々の蛍光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。三原色の発光材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。
【０００５】
有機薄膜発光素子における最大の課題の一つは、素子の耐久性である。特に青色に関しては、耐久性が優れ、信頼性の高い素子を提供する青色発光材料が少ない。例えば、ピレン化合物を青色発光素子に用いる技術が開示されている。アリール置換ピレン（特許文献１〜４参照）やアミン置換ピレン（特許文献５参照）を用いた青色発光素子が報告されているが、いずれも耐久性が不十分であった。
【特許文献１】特開２００１−１１８６８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２７２８６４号公報
【特許文献３】特開２００４−７５５６７号公報
【特許文献４】特開２００５−１２６４３１号公報
【特許文献５】特開２００４−２０４２３８号公報
【非特許文献１】アプライド フィジックス レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）（米国）１９８７年、５１巻、１２号、９１３〜９１５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、発光効率が高く、耐久性に優れた発光素子を可能にする発光素子材料および発光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は一般式（１）で表されるピレン化合物を含有する発光素子材料である。
【０００８】
【化１】
【０００９】
Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００１０】
また、本発明は、陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が一般式（１）で表される発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、発光素子等に利用可能な発光性能の高い発光素子材料を提供できる。さらに本発明によれば、上記発光素子材料を用いることによって、発光効率が高く、耐久性に優れた発光素子が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
まず、本発明において用いる一般式（１）で表されるピレン化合物について説明する。
【００１３】
【化２】
【００１４】
Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００１５】
これらの置換基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常１以上２０以下、より好ましくは１以上８以下の範囲である。
【００１６】
シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。
【００１７】
複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００１８】
アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００１９】
シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。
【００２０】
アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。
【００２１】
アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２２】
アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。
【００２３】
アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２４】
アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。
【００２５】
ハロゲン原子とは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素を示す。
【００２６】
ホスフィンオキサイド基は、置換基を有していても有していなくてもよく、置換基は例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。
【００２７】
シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１以上６以下である。
【００２８】
隣接置換基との間に形成される縮合環とは、前記一般式（１）で説明すると、Ｒ１〜Ｒ１０の中から選ばれる任意の隣接２置換基（例えばＲ１とＲ２）が互いに結合して共役または非共役の縮合環を形成するものである。縮合環の構成元素として、炭素以外にも窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。
【００２９】
アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６〜４０の範囲である。
【００３０】
ヘテロアリール基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリニル基、カルバゾリル基などの炭素以外の原子を環内に有する芳香族基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上３０以下の範囲である。
【００３１】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は、ピレン骨格に１〜３個のアリール基またはヘテロアリール基、および少なくとも１つのアルキル基またはシクロアルキル基が置換されていることにより、高い薄膜形成性と優れた耐熱性を有する優れた発光素子材料となる。中でも一般式（１）のＲ１、Ｒ３、Ｒ６およびＲ８のうちの１〜３個がアリール基またはヘテロアリール基であることが、蛍光量子収率を向上させ、高い発光効率を可能にするため、好ましい。さらに、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６およびＲ８のうちの１または２個がアリール基またはヘテロアリール基であることが、色純度に優れた青色発光を可能にするため、好ましい。
【００３２】
また、一般式（１）のＡの少なくとも１つが、正孔輸送性置換基を含むことが、電荷輸送性や耐久性向上の点から好ましい。正孔輸送性置換基とは、メチル基、ｔ−ブチル基などのアルキル基、メトキシ基などのアルコキシ基、フラン、ベンゾフラン、ジベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、ピロール、インドールおよびカルバゾールなどのヘテロアリール基など電子供与性を有する置換基であれば特に限定されないが、中でもジベンゾフラニル基、カルバゾリル基が特に好ましい例として挙げられる。
【００３３】
一般式（１）で表されるピレン化合物の中でも、一般式（２）で表されるピレン化合物が好ましい。
【００３４】
【化３】
【００３５】
Ｒ１１〜Ｒ１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基またはヘテロアリール基であり、Ｙはアルキル基またはシクロアルキル基である。これら置換基の説明は、一般式（１）の説明と同様である。
【００３６】
一般式（２）で表されるピレン化合物は、ピレン骨格の１，３位にアリール基またはヘテロアリール基、７位にアルキル基またはシクロアルキル基を有することにより、より高い薄膜形成性を有する。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよいが、Ａｒ１およびＡｒ２がそれぞれ異なっていると、分子の対称性が低下し、薄膜形成性が向上するため好ましい。
【００３７】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は高い薄膜形成性と耐熱性に優れるため、発光素子材料として用いることにより、発光効率が高く、かつ耐久性に優れた発光素子が可能となる。
【００３８】
上記のような一般式（１）表されるピレン化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。
【００３９】
【化４】
【００４０】
【化５】
【００４１】
【化６】
【００４２】
【化７】
【００４３】
【化８】
【００４４】
【化９】
【００４５】
【化１０】
【００４６】
【化１１】
【００４７】
一般式（１）で表されるピレン化合物の合成には、公知の方法を使用することができる。ピレン骨格へアリール基を導入する方法としては、例えば、パラジウムやニッケル触媒下でのハロゲン化ピレン誘導体とアリールボロン酸またはアリールボロン酸エステルのカップリング反応を用いる方法が挙げられる。
【００４８】
また、ピレン骨格へアルキル基を導入する方法としては、例えばルイス酸を用いたハロゲン化アルキルとのＦｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ反応や、ピレンカルボン酸誘導体の還元反応を用いる方法が挙げられる。
【００４９】
次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて説明する。本発明の発光素子は、少なくとも陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極との間に介在する発光素子材料からなる有機層とで構成されている。
【００５０】
本発明で用いられる陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。
【００５１】
陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよく、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。
【００５２】
また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、ＳｉＯ２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など特に制限を受けるものではない。
【００５３】
本発明で用いられる陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多いため、有機層に微量のリチウムやマグネシウムをドーピングまたは積層（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）して安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。更に、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。
【００５４】
本発明の発光素子は、有機層が一般式（１）で表されるピレン化合物を含む発光素子材料により形成される。発光素子材料とは、自ら発光するもの、およびその発光を助けるもののいずれかに該当し、発光に関与している化合物を指すものであり、具体的には、正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料などが該当する。
【００５５】
本発明の発光素子を構成する有機層は、少なくとも発光素子材料を有する発光層から構成される。有機層の構成例は、発光層のみからなる構成の他に、１）正孔輸送層／発光層／電子輸送層および、２）発光層／電子輸送層、３）正孔輸送層／発光層などの積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。正孔輸送層および電子輸送層が複数層を有する場合、電極に接する側の層をそれぞれ正孔注入層および電子注入層と呼ぶことがあるが、以下の説明では正孔注入材料は正孔輸送材料に、電子注入材料は電子輸送材料にそれぞれ含まれる。
【００５６】
正孔輸送層は、正孔輸送材料の一種または二種以上を積層または混合する方法、もしくは、正孔輸送材料と高分子結着剤の混合物を用いる方法により形成される。また、正孔輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して正孔輸送層を形成してもよい。正孔輸送材料は、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましい。
【００５７】
本発明において、発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、いずれもホスト材料およびドーパント材料を主成分とする発光材料により形成される。発光材料はホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のいずれか一方のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。
【００５８】
一般式（１）で表されるピレン化合物は本発明の発光素子の発光材料として好適に用いられる。また、本発明のピレン化合物は、青色領域に強い発光を示すことから、青色発光材料として好適に用いられるが、緑色〜赤色発光素子や白色発光素子用の材料としても用いることが可能である。本発明のピレン化合物はドーパント材料として用いてもよいが、薄膜安定性に優れることから、ホスト材料として好適に用いられる。
【００５９】
本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは４．６ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であり、より好ましくは４．８ｅＶ以上５．８ｅＶ以下である。なお、イオン化ポテンシャルの絶対値は測定方法により異なる場合があるが、本発明のイオン化ポテンシャルは、大気雰囲気型紫外線光電子分析装置（ＡＣ−１、理研機器（株）製）を用いて、ＩＴＯガラス基板上に３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに蒸着した薄膜を測定した値である。
【００６０】
本発明で用いられるホスト材料は、本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物一種のみに限る必要はなく、本発明の複数のピレン化合物を混合して用いたり、その他のホスト材料の一種類以上を本発明のピレン化合物と混合して用いてもよい。混合しうるホスト材料としては、発光体であるアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ピロロピロール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体が好適に用いられる。
【００６１】
発光材料に含有されるドーパント材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデンなどのアリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などが挙げられる。中でも、電子受容性置換基を有する縮合芳香環誘導体をドーパントとして用いると、本発明のピレン化合物が有する薄膜安定性の効果がより顕著になるため、好ましい。具体的には、１−（ベンゾオキサゾール−２−イル）−３，８−ビス（４−メチルフェニル）ピレンに代表されるベンゾアゾール基を有するピレン化合物が特に好ましいドーパントとして挙げられる。
【００６２】
本発明において、電子輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層には、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質で構成されることが望ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。
【００６３】
電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体、電子受容性窒素を有するヘテロアリール環を有する化合物などが挙げられる。
【００６４】
本発明における電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有する。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有する。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。
【００６５】
また、本発明の電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物は、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されることが好ましい。これらの元素で構成された電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物は、高い電子輸送能を有し、駆動電圧を著しく低減できる。
【００６６】
電子受容性窒素を含み、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されるヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の点から好ましく用いられる。さらに、１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼン、２，７−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ナフタレン、１，３−ビス（２−フェニル−１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン二量体、および２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン二量体は、本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物と組み合わせた際の耐久性向上効果が著しく高く、特に好ましい例として挙げられる。
【００６７】
上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの金属と混合して用いることも可能である。電子輸送層のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは５．８ｅＶ以上８．０ｅＶ以下であり、より好ましくは６．０ｅＶ以上７．５ｅＶ以下である。
【００６８】
発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。
【００６９】
層の厚みは、発光素子材料の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００７０】
本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。
【００７１】
本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。
【００７２】
マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。
【００７３】
本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。
【００７４】
本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上の化学式に記載した化合物の番号を指す。また構造分析に関する評価はＮＭＲ法で行い、１Ｈ−ＮＭＲは超伝導ＦＴＮＭＲ ＥＸ−２７０（日本電子（株）製）を用い、重クロロホルム溶液にて測定を行った。
【００７６】
実施例１（化合物[１２]の合成方法）
１−ブロモピレン７ｇ、トリメチルボロキシン６ｇ、炭酸セシウム１２ｇ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）・ＣＨ２Ｃｌ２２ｇとジメチルホルムアミド８０ｍｌと蒸留水８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、８０℃で７時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水５０ｍｌを注入し、ろ過した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−メチルピレン４．４ｇを得た。
【００７７】
次に、１−メチルピレン４．４ｇ、ｔ−ブチルクロリド２ｇとジクロロメタン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、塩化アルミニウム２．７ｇを加えた。この混合溶液を室温で３時間撹拌した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン３０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−メチルピレン３ｇを得た。
【００７８】
次に、７−ｔ−ブチル−１−メチルピレン３ｇ、ジクロロメタン１３０ｍｌとメタノール４３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド４．３ｇを滴下した。この混合溶液を室温で４時間撹拌した後、水５０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水５０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−メチルピレン３．４ｇを得た。
【００７９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−メチルピレン１ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール１．３ｇ、リン酸三カリウム１．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．２２ｇ、酢酸パラジウム１６ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。エタノール３０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、白色結晶１．２ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物〔１２〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 3.05(s, 3H), 7.23-8.30(m, 19H)。
【００８０】
尚、この化合物[１２]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．１％、昇華精製後が９９．３％であった。
【００８１】
実施例２（化合物[３９]の合成）
１，６−ジブロモピレン１．４ｇ、トリメチルボロキシン２ｇ、炭酸セシウム３．７ｇ、ＰｄＣｌ２（ｄｐｐｆ）・ＣＨ２Ｃｌ２０．３１ｇとジメチルホルムアミド１０ｍｌと蒸留水１ｍｌの混合溶液を窒素気流下、８０℃で８時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１，６−ジメチルピレン０．７ｇを得た。
【００８２】
次に、１，６−ジメチルピレン０．７ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド０．５２ｇとジメチルホルムアミド８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、室温で１時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ろ過した。エタノール３０ｍｌで洗浄し、真空乾燥した後、３−ブロモ−１，６−ジメチルピレン０．８４ｇを得た。
【００８３】
次に、３−ブロモ−１，６−ジメチルピレン０．８４ｇ、４−ｔ−ブチルフェニルボロン酸０．７３ｇ、リン酸三カリウム１．７ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３ｇ、酢酸パラジウム１８ｍｇとジメチルホルムアミド２５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１１０℃で６時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール３０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，６−ジメチルピレン０．８５ｇを得た。
【００８４】
次に、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，６−ジメチルピレン０．８５ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド０．８４ｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、６０℃で２時間撹拌した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール３０ｍｌで洗浄し、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−ブロモ−６−（ｔ−ブチルフェニル）−３，８−ジメチルピレン０．２７ｇを得た。
【００８５】
次に、１−ブロモ−６−（ｔ−ブチルフェニル）−３，８−ジメチルピレン０．２７ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール０．２７ｇ、リン酸三カリウム０．３１ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．０５ｇ、酢酸パラジウム３ｍｇとジメチルホルムアミド６ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で５時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水２０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール２０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、さらにジメチルホルムアミドから再結晶し、真空乾燥した後、淡黄色結晶０．３０ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物〔３９〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.46(s, 9H), 3.02(ss, 6H), 7.30-8.35 (m, 22H)。
【００８６】
尚、この化合物[４０]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．８％、昇華精製後が９９．９％であった。
【００８７】
実施例３（化合物[５７]の合成方法）
ピレン４．１ｇ、ｔ−ブチルクロリド２ｇとジクロロメタン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、塩化アルミニウム２．７ｇを加えた。この混合溶液を室温で３時間撹拌した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン３０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）を得た。
【００８８】
次に、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）、ジクロロメタン５０ｍｌとメタノール１５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン１０ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド３．３ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水５０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水５０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、１０分撹拌した後、ろ過した。さらにヘキサン３０ｍｌを加え、３０分撹拌した後、ろ過した。真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇを得た。
【００８９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、フェニルボロン酸１．１ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇを得た。
【００９０】
次に、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン１．９ｇを得た。
【００９１】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．５ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔５７〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.30-8.35(m, 24H)。
【００９２】
尚、この化合物[５７]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２５０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【００９３】
実施例４（化合物[２８]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、４−ビフェニルボロン酸１．８ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（４-ビフェニル）ピレン１．７ｇを得た。
【００９４】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（４-ビフェニル）ピレン１．７ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−ビフェニル）ピレン２．０ｇを得た。
【００９５】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−ビフェニル）ピレン２．０ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．６ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２８〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.31-8.36(m, 28H)。
【００９６】
尚、この化合物[２８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【００９７】
実施例５（化合物[２７]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、１−ナフチルボロン酸１．６ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（１−ナフチル）ピレン１．６ｇを得た。
【００９８】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（１−ナフチル）ピレン１．６ｇｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（１−ナフチル）ピレン１．９ｇを得た。
【００９９】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（１−ナフチル）ピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．５ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２７〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.30-8.35(m, 24H)。
【０１００】
尚、この化合物[２７]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２６０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．５％、昇華精製後が９９．７％であった。
【０１０１】
実施例６（化合物[２６]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、４−メチルフェニルボロン酸１．２ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−（４−メチルフェニル）ピレン１．５ｇを得た。
【０１０２】
次に、７−ｔ−ブチル−１−（４−メチルフェニル）ピレン１．５ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇを得た。
【０１０３】
次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇ、９−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．４ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔２６〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 2.51(s, 3H), 7.30-8.34(m, 23H)。
【０１０４】
尚、この化合物[２６]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２６０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【０１０５】
実施例７（化合物[５８]の合成方法）
１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−（４−メチルフェニル）ピレン１．９ｇ、９−［３−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］カルバゾール２．２ｇ、リン酸三カリウム２．５ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３８ｇ、酢酸パラジウム２７ｍｇとジメチルホルムアミド４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、黄白色結晶２．３ｇを得た。得られた粉末の１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物〔５８〕であることが確認された。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl３（d=ppm））：1.59(s, 9H), 2.49(s, 3H), 7.26-8.31(m, 23H)。
【０１０６】
尚、この化合物[５８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０−３Ｐａの圧力下、約２３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．４％、昇華精製後が９９．６％であった。
【０１０７】
実施例８
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断し、ＩＴＯ導電膜をフォトリソグラフィー法によりパターン加工して、発光部分および電極引き出し部分を作製した。得られた基板をアセトン、“セミコクリン５６”（フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。素子を作製する直前にこの基板を１時間ＵＶ−オゾン処理し、さらに真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−５Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、銅フタロシアニンを１０ｎｍ、正孔輸送材料として、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを５０ｎｍ蒸着した。次に、発光材料として、ホスト材料として、化合物[１２]を、またドーパント材料として下記式に示すＤ−１をドープ濃度が５％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料として、下記式に示すＥ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。以上で形成した有機層上に、フッ化リチウムを０．５ｎｍの厚さに蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニターの表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４０００時間であった。
【０１０８】
【化１２】
【０１０９】
比較例１
ホスト材料として下記式に示すＨ−１を用いた以外は、実施例３と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率２．７ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、３００時間で輝度半減した。
【０１１０】
【化１３】
【０１１１】
比較例２
ホスト材料として下記式に示すＨ−２を用いた以外は、実施例３と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率２．５ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、５００時間で輝度半減した。
【０１１２】
【化１４】
【０１１３】
実施例９
ホスト材料として化合物[３９]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は３５００時間であった。
【０１１４】
実施例１０
ホスト材料として化合物[５７]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．７ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は８０００時間であった。
【０１１５】
実施例１１
ホスト材料として化合物[２８]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７５００時間であった。
【０１１６】
実施例１２
ホスト材料として化合物[２７]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．２ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７５００時間であった。
【０１１７】
実施例１３
ホスト材料として化合物[２６]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率６．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は８０００時間であった。
【０１１８】
実施例１４
ホスト材料として化合物[５８]を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率６．２ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７０００時間であった。
【０１１９】
実施例１５
電子輸送材料として下記式に示すＥ−２を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率５．８ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４５００時間であった。
【０１２０】
【化１５】
【０１２１】
実施例１６
電子輸送材料として下記式に示すＥ−３を用いた以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率３．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４０００時間であった。
【０１２２】
【化１６】
【０１２３】
実施例１７
ドーパント材料として下記式に示すＤ−２を用い、ドープ濃度を２％とした以外は、実施例８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、４．０ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７０００時間であった。
【０１２４】
【化１７】
【０１２５】
実施例１８
ホスト材料として化合物[５７]を用いた以外は、実施例１７と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率４．５ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１２０００時間であった。
【０１２６】
実施例１９
電子輸送材料としてＥ−２を用いた以外は、実施例１８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率４．８ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１２５００時間であった。
【０１２７】
実施例２０
電子輸送材料としてＥ−３を用いた以外は、実施例１８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２で直流駆動したところ、発光効率３．１ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は１００００時間であった。
【０１２８】
実施例２１
ＩＴＯ透明導電膜を１５０ｎｍ堆積させたガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）を３０×４０ｍｍに切断し、フォトリソグラフィー法によって３００μｍピッチ（残り幅２７０μｍ）×３２本のストライプ状にパターン加工した。ＩＴＯストライプの長辺方向片側は外部との電気的接続を容易にするために１．２７ｍｍピッチ（開口部幅８００μｍ）まで広げてある。得られた基板をアセトン、“セミコクリン５６”（フルウチ化学（株）製）で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料として４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを１５０ｎｍ蒸着した。次に、ホスト材料として化合物〔１２〕を、またドーパント材料としてＤ−１をドープ濃度が２％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料としてＥ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。次に、厚さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングによって１６本の２５０μｍの開口部（残り幅５０μｍ、３００μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴＯストライプに直交するようにマスク交換し、マスクとＩＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そしてフッ化リチウムを０．５ｎｍ蒸着した後、アルミニウムを２００ｎｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作製した。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロストークなく文字表示できた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）で表されるピレン化合物を含有することを特徴とする発光素子材料。
【化１】
（Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。）
【請求項２】
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６、Ｒ８のうちのｎ個がＡとの連結に用いられることを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【請求項３】
Ａの少なくとも１つが、正孔輸送性基を含有することを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【請求項４】
一般式（２）で表されるピレン化合物であることを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【化２】
（Ｒ１１〜Ｒ１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基またはヘテロアリール基であり、Ｙはアルキル基またはシクロアルキル基である。）
【請求項５】
陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が請求項１〜４のいずれか記載の発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子。
【請求項６】
発光層がホスト材料とドーパント材料を有し、一般式（１）で表される化合物を含有する発光素子材料がホスト材料であることを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層が存在し、電子輸送層が、電子受容性窒素を含み、さらに炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されるヘテロアリール環構造を有する化合物を含有することを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項１】
一般式（１）で表されるピレン化合物を含有することを特徴とする発光素子材料。
【化１】
（Ｒ１〜Ｒ１０はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。但し、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも１つは、アルキル基またはシクロアルキル基であり、少なくとも１つはＡとの連結に用いられる。ｎは１〜３の整数である。Ａはアリール基またはヘテロアリール基であり、ｎが２または３の場合、Ａはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。）
【請求項２】
Ｒ１、Ｒ３、Ｒ６、Ｒ８のうちのｎ個がＡとの連結に用いられることを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【請求項３】
Ａの少なくとも１つが、正孔輸送性基を含有することを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【請求項４】
一般式（２）で表されるピレン化合物であることを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
【化２】
（Ｒ１１〜Ｒ１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、ハロゲン、ホスフィンオキサイド基、シリル基、並びに隣接置換基との間に形成される縮合環の中から選ばれる。Ａｒ１およびＡｒ２はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アリール基またはヘテロアリール基であり、Ｙはアルキル基またはシクロアルキル基である。）
【請求項５】
陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が請求項１〜４のいずれか記載の発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子。
【請求項６】
発光層がホスト材料とドーパント材料を有し、一般式（１）で表される化合物を含有する発光素子材料がホスト材料であることを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【請求項７】
発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層が存在し、電子輸送層が、電子受容性窒素を含み、さらに炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されるヘテロアリール環構造を有する化合物を含有することを特徴とする請求項５記載の発光素子。
【公開番号】特開２００７−１６９５８１（Ｐ２００７−１６９５８１Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３８９３０（Ｐ２００６−３８９３０）
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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