縮合多環化合物及びそれを有する有機発光素子
【課題】 新規な縮合多環化合物、及び高効率で高輝度な光出力を有する有機発光素子を提供する。
【解決手段】 下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【化１】
［１］
【解決手段】 下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【化１】
［１］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縮合多環化合物及びそれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、一対の電極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【０００３】
有機発光素子は高い発光効率、フレキシブル性を有する次世代のフルカラーディスプレイ技術の一つとして注目されており、材料技術開発および素子技術開発が盛んに行われている。
【０００４】
非特許文献１には、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンが、化合物として記載されている。記載されているシクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体の構造を下記に示す。
【０００５】
【化１】
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ 第４１巻 ４９４７−４９５１頁（１９６６）
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０８／１４６８２５号 パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１には、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体のＨＯＭＯ準位等の計算例が記載されている。しかし、合成例や有機発光素子に関する記述は無い。
【０００９】
また、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体は反応性が高いため、無置換体のままでは、有機発光素子の発光材料として用いることが困難である。
【００１０】
本発明は、酸化に対して安定で新規な縮合多環化合物を提供することを目的とする。そして、それを有する発光効率の高い有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
よって、本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【００１２】
【化２】
［１］
【００１３】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１４】
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸化に対して安定で新規な縮合多環化合物を提供できる。そして、それを有する発光効率が高く、かつ耐久性が高い有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る発光層積層型の有機発光素子の一例の模式図である。
【図２】本実施形態に係る有機発光素子と、この有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物である。
【００１８】
【化３】
［１］
【００１９】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【００２１】
化合物の安定性を考慮するとＲ１及びＲ２はアルキル基であることが好ましい。
【００２２】
また、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２及びＲ１７は、置換されることが好ましい。置換基としては、アリール基が好ましく、特にフェニル基またはナフチル基が好ましい。置換されるアリール基は置換基を有してよい。
これらのアリール基を設けることで骨格自体が酸化されにくいので、化合物自体の安定性が向上し、薄膜にした時の安定性が向上する。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基、ターシャリーブチル基等が挙げられる。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
【００２３】
上記アリール基がさらに有してもよい置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、シアノ基が挙げられる。
【００２４】
本発明に係る縮合多環化合物は、基本骨格が有するアントラセンの特定の位置に置換基を有するため、酸化に対して安定性の高い化合物である。酸化に対して安定な化合物は、薄膜状態での安定性が高いので好ましい。
【００２５】
ここで、本実施形態において基本骨格とは共役を有する縮環構造を指す。
【００２６】
本発明に係る縮合多環化合物は、バンドギャップが２．８２ｅＶの化合物である。このバンドギャップは、青色領域の発光に適した２．６０ｅＶ以上２．７５ｅＶ以下の範囲よりも大きい。
【００２７】
すなわち、本発明に係る縮合多環化合物は、青色発光材料よりもバンドギャップが大きいので、青色を発する発光層のホスト材料に好ましく用いることができる。
【００２８】
本発明に係る縮合多環化合物は、バンドギャップが十分に広いので、発光層のホスト材料やアシスト材料として用いることができる。その発光層の発光色は特に限定されない。バンドギャップが十分に広いため、青緑、緑、黄色、赤といった青色よりもエネルギーが青よりも低い色のホスト材料に用いることができる。
【００２９】
ここで、ホスト材料とは、発光層の中で重量比が最も大きく、主としてキャリアの輸送及びゲスト材料への励起エネルギー供与の機能を担う化合物である。ゲスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さく、主たる発光をする化合物である。アシスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さく、ゲスト材料の発光を助ける化合物である。
【００３０】
本発明に係る縮合多環化合物は、アモルファス性が高い化合物である。これは、基本骨格自体が高いアモルファス性を有することに起因する。アモルファス性が高いことは結晶性が低いということもできる。
【００３１】
有機発光素子のホスト材料や電荷輸送材料の結晶性が高い場合、結晶化した材料同士の界面がキャリアのトラップサイトとなって、有機発光素子の性能を低下させることが考えられる。
【００３２】
つまり、有機発光素子のホスト材料や電荷輸送材料はアモルファス性が高いことが好ましい。
【００３３】
そして、アモルファス性が高いことは化合物のガラス転移温度を測定することで確認することができる。
【００３４】
本発明に係る縮合多環化合物ａのガラス転移温度は２００℃以上であった。
【００３５】
【化４】
［ａ］
【００３６】
ガラス転移温度が高い化合物は、アモルファス性が高い化合物である。本発明に係る縮合多環化合物ａはガラス転移温度が高いので、アモルファス性が高い化合物である。
【００３７】
そのため、本発明に係る縮合多環化合物は、有機発光素子に好ましく用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る縮合多環化合物は、電荷輸送性が高い。本発明に係る縮合多環化合物ａと下記のｂで示す化合物とを比較する。ｂはジメチル基を中心として非対称な構造である。この構造の右側であるフェニル基側は共役が広いため電荷輸送能を有さない。
【００３９】
化合物ｂの右側は電荷輸送能を有さないため、化合物ｂは分子全体の電荷輸送能が化合物ａよりも低いと考えられる。
【００４０】
【化５】
［ｂ］
【００４１】
この点でジメチル基を中心として等価な共役を有する本発明の化合物は左右どちらも同じ共役の広さであるため電荷輸送性が高い。この点で本発明の有機化合物はバンドギャップが広いにも関わらす、分子内の電荷輸送性部位を多く有するため、電荷輸送性が高い。電子輸送性が高い化合物を有機発光素子に用いた場合、有機発光素子の駆動電圧を低電圧化できる。
【００４２】
一般式［１］における縮合多環化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００４３】
【化６】
【００４４】
【化７】
【００４５】
【化８】
【００４６】
（合成ルートの説明）
本発明に係る化合物の合成ルートの一例を説明する。中間体Ａ−１は、特許文献１を参照しながら合成することができる。本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。
【００４７】
【化９】
【００４８】
化合物Ａ−３は、例えば化合物Ａ−１と化合物Ａ−２とのＤｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応により得ることができる。目的化合物は化合物Ａ−３のエポキシドを鉄や亜鉛等の金属で処理することで得ることができる。
【００４９】
また、Ａ−２を所望の構造を有する化合物に代えることで種々の有機化合物を合成することができる。
【００５０】
非対称の目的化合物を合成する際は、Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応を一段階ずつ行うことで得ることができる。
【００５１】
（本実施形態に係る有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００５２】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機化合物を有する素子である。
【００５３】
本実施形態に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。
【００５４】
複数層とは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００５５】
さらに、発光層は単層であっても積層であっても良い。例えば、白色発光素子の場合、有機発光素子は複数の発光層を有し、その発光層それぞれが異なる色を発することで、素子として白色を発する素子が挙げられる。
【００５６】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子が有する複数の発光層のうちの一層は一般式［１］で示される縮合多環化合物を有する発光層である。
【００５７】
上記複数の発光層のうちの一般式［１］で示される縮合多環化合物を有する発光層以外の発光層が異なる色を発し、素子全体では、白色を発する。すなわち、複数の発光色の混色によって白色を発する素子である。
【００５８】
他にも発光層は単層であって、複数の発光材料を有することで白色を発することもできる。
【００５９】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子の形態には、以下に示すような発光層の構成が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
（１）単層：青、緑および赤色の発光材料を含む素子
（２）積層：水色および黄色の発光材料を含む素子
（３）２層：青色発光層と緑および赤色の発光材料を含む発光層、または赤色発光層と青および緑色の発光材料を含む発光層との積層素子
（４）２層：水色発光層と黄色発光層との積層素子
（５）３層：青色発光層と緑色発光層と赤色発光層の積層素子
図１は、本実施形態に係る白色有機発光素子の一例として、上記（５）の発光層を有する素子構成の一例を示した断面模式図である。本図では３色の発光層を有する有機発光素子が図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００６０】
この有機発光素子は、ガラス等の基板上に、陽極１、正孔注入層２、正孔輸送層３、青色発光層４、緑色発光層５、赤色発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９を積層させた素子構成である。ただし、青、緑、赤色発光層の積層は順不同でも良い。
【００６１】
また、発光層は積層される形態に限られず、横並びに配置されてもよい。横並びとは、横並びに配置された発光層はいずれも正孔輸送層および電子輸送層等の隣接層に接するように配置されることである。
【００６２】
また、発光層は、一の色を発光する発光層の中に他の色を発する発光部のドメインを形成する形態でもよい。
【００６３】
一般式［１］で表される縮合多環化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料として用いることができる。特にゲスト材料として用いた場合、５８０ｎｍから６６０ｎｍの領域に発光ピークを持つ赤領域に発光する高効率の発光素子を提供する。
【００６４】
青色発光層の発光材料および緑色発光層の発光材料は、特に限定されないがフルオランテン骨格またはアントラセン骨格またはフルオレン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。
【００６５】
なお、本実施形態に係る縮合多環化合物をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に対するゲスト材料の濃度は０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００６６】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る縮合多環化合物以外にも、必要に応じて従来公知の正孔注入性材料あるいは輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。これら材料は低分子であっても高分子であってもよい。
【００６７】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００６８】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００６９】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７０】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表１に示す。ホスト化合物は表４に示す構造式を有する誘導体である化合物であってもよい。またそれ以外に、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体等）、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機亜鉛錯体、及びトリフェニルアミン誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７１】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７２】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７３】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７４】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態に係る縮合多環化合物を含有する層及びその他の有機化合物からなる層は、以下に示す方法により形成される。
【００７５】
例えば、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させてスピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の塗布法により層を形成する。
【００７６】
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００７７】
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００７９】
（本実施形態に係る有機発光素子の用途）
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどに用いることができる。
【００８０】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有し、この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子を有する。
【００８１】
スイッチング素子は、この有機発光素子の陽極または陰極と薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが接続されている。
【００８２】
表示装置はＰＣ、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話等の画像表示装置として用いることができる。表示される画像は、二次元画像、三次元画像を問わない。
【００８３】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像入力装置でもよい。
【００８４】
画像入力装置は、画像入力部をＣＣＤセンサ等の撮像素子とし、撮像光学系を有するデジタルカメラであってもよい。
【００８５】
表示装置は、出力されている画像に触れることで入力できる入力機能を有していてもよい。例えば、タッチパネル機能等が挙げられる。
【００８６】
また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００８７】
本実施形態に係る有機発光素子は照明装置に用いられてもよい。この照明装置は、本実施形態に係る有機発光素子と有機発光素子に接続されたインバータ回路とを有する。インバータ回路は交流電圧を直流電圧に変換するものである。
【００８８】
本実施形態に係る照明装置の照明光の色は、白色でも、昼白色でも、その他の色でもよい。
【００８９】
白色を発する場合は、有機発光素子の発光層が複数の層を有し、本発明の化合物が赤色を発し、その他の層が赤色以外を発することで、素子として白色を発する。
【００９０】
図２は、本実施形態に係る有機発光素子とそれに接続されたＴＦＴ素子とを有する表示装置の断面模式図である。
【００９１】
この表示装置は、ガラス等の基板１０とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜１１が設けられている。また符号１２は金属のゲート電極１２である。符号１３はゲート絶縁膜１３であり、１４は半導体層である。
【００９２】
ＴＦＴ素子１７は半導体層１４とドレイン電極１５とソース電極１６とを有している。ＴＦＴ素子１７の上部には絶縁膜１８が設けられている。コンタクトホール１９を介して有機発光素子の陽極２０とソース電極１６とが接続されている。
【００９３】
本実施形態に係る表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００９４】
有機化合物層２１は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしているが複数層であってよい。陰極２２の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層２３や第二の保護層２４が設けられている。
【００９５】
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子により発光輝度が制御される。有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
【００９６】
本実施形態に係る有機発光素子が有するスイッチング素子は、ＴＦＴ素子に限られず、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板等の基板上にアクティブマトリクスドライバーを形成し、その上に有機発光素子を設けて制御する形態であってもよい。
【００９７】
これは精細度によって選択され、たとえば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
【００９８】
本実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。なお本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
［例示化合物（１−１）の合成］
【０１０１】
【化１０】
【０１０２】
（１）化合物Ａ−３の合成
下記に示される試薬、溶媒を反応容器内に投入した。
Ａ−１：１．２９ｇ（２．１４ｍｍｏｌ）
Ａ−２：１．７３ｇ（６．４１ｍｍｏｌ）
ＴＨＦ：５０ｍｌ
この溶液を窒素気流下、−７８℃で撹拌し、ｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍ溶液、４ｍｍｌ、６．４ｍｍｏｌ）を少しずつ５分間にわたって加えた。反応液を−７８℃で１時間撹拌したのち、室温まで終夜で撹拌した。
【０１０３】
反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；へプタン：酢酸エチル＝２０：１）により精製し化合物Ａ−３（１．００ｇ、９０％）を得た。
【０１０４】
（２）例示化合物（１−１）の合成
下記に示される試薬、溶媒を反応容器内に投入した。
化合物Ａ−３：１．１０ｇ（１．５１ｍｍｏｌ）
鉄粉：１．００ｇ（１７．９ｍｍｏｌ）
酢酸：３０ｍｌ
窒素気流下、この懸濁液を１００℃で６時間撹拌した後、室温まで冷却した。無機物をセライト濾過により除去し、トルエンで洗浄した。濾液を減圧濃縮後、残渣をエタノールで分散洗浄することで例示化合物（１−１）を８５８ｍｇ（収率８２％）得た。
質量分析法により、例示化合物（１−１）のＭ＋である６９８を確認した。
【０１０５】
また、１Ｈ−ＮＭＲ測定により、例示化合物（１−１）の構造を確認した。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：１．４１（ｓ、６Ｈ）、７．２４−７．３２（ｍ、４Ｈ）、７．４６−７．６４（ｍ、２４Ｈ）、７．７０−７．７６（ｍ、２Ｈ）、７．８３（ｓ、２Ｈ）
【０１０６】
（実施例２）
［例示化合物（１−４）の合成］
化合物Ａ−２を以下の化合物Ａ−４に変えて、実施例１と同様にして、例示化合物（１０）を合成した。
【０１０７】
【化１１】
【０１０８】
質量分析法により、例示化合物（１−４）のＭ＋である１００２を確認した。
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物（４−７）の合成］
化合物Ａ−２と以下の化合物Ａ−５を用いて、実施例１と同様にして、例示化合物（４−７）を合成した。
【０１１０】
【化１２】
【０１１１】
質量分析法により、例示化合物（４−７）のＭ＋である７３４を確認した。
【０１１２】
（実施例４）
本実施例では、基板上に順次陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１３】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔輸送層（４０ｎｍ） Ａ−６
電子阻止層（１０ｎｍ） Ａ−７
発光層（３０ｎｍ） ホスト材料：例示化合物（１−１）、ゲスト材料：Ａ−８（０．５ｗｔ％）
正孔阻止層（１０ｎｍ） Ａ−９
電子輸送層（３０ｎｍ） Ａ−１０
金属電極層１（０．５ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１４】
【化１３】
【０１１５】
次に、有機発光素子が水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせアクリル樹脂系接着材で封止した。以上のようにして有機発光素子を得た。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．０Ｖであった。発光効率は８．３ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１６】
（実施例５）
ホスト材料を例示化合物（１−４）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．２Ｖであった。発光効率は７．９ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１７】
（実施例６）
ホスト材料を例示化合物（４−７）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．１Ｖであった。発光効率は８．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１８】
（実施例７）
発光層（３０ｎｍ）を以下のように換えて、正孔阻止層を除いた以外は実施例４と同様に有機発光素子を作成した。
赤発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：例示化合物（１−１）、ゲスト材料：Ａ−８（０．５ｗｔ％）
緑発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：Ａ−１１、ゲスト材料：Ａ−１２（２．５ｗｔ％）
青発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：Ａ−１１、ゲスト材料：Ａ−１３（１．０ｗｔ％）
【０１１９】
【化１４】
【０１２０】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、電圧をかけたところ白色発光が観測された。
【０１２１】
（比較例１）
ホスト材料を（Ａ−１４）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
【０１２２】
【化１５】
【０１２３】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．３Ｖであった。発光効率は７．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１２４】
（比較例２）
ホスト材料を（Ａ−１５）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
【０１２５】
【化１６】
【０１２６】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．２Ｖであった。発光効率は４．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１２７】
以上のように本発明に係る縮合多環化合物は、発光層のホスト材料として有機発光素子に用いた場合、発光効率が高い有機発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
４ 青色発光層
５ 緑色発光層
６ 赤色発光層
１７ ＴＦＴ素子
２０ 陽極
２１ 有機化合物層
２２ 陰極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縮合多環化合物及びそれを有する有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、一対の電極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極から電子および正孔を注入することにより、有機化合物層中の発光性有機化合物の励起子を生成し、該励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【０００３】
有機発光素子は高い発光効率、フレキシブル性を有する次世代のフルカラーディスプレイ技術の一つとして注目されており、材料技術開発および素子技術開発が盛んに行われている。
【０００４】
非特許文献１には、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンが、化合物として記載されている。記載されているシクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体の構造を下記に示す。
【０００５】
【化１】
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ 第４１巻 ４９４７−４９５１頁（１９６６）
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０８／１４６８２５号 パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１には、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体のＨＯＭＯ準位等の計算例が記載されている。しかし、合成例や有機発光素子に関する記述は無い。
【０００９】
また、シクロペンタ［１，２−ｂ：３，４−ｂ］ジアントラセンの無置換体は反応性が高いため、無置換体のままでは、有機発光素子の発光材料として用いることが困難である。
【００１０】
本発明は、酸化に対して安定で新規な縮合多環化合物を提供することを目的とする。そして、それを有する発光効率の高い有機発光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
よって、本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物を提供する。
【００１２】
【化２】
［１］
【００１３】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００１４】
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、酸化に対して安定で新規な縮合多環化合物を提供できる。そして、それを有する発光効率が高く、かつ耐久性が高い有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る発光層積層型の有機発光素子の一例の模式図である。
【図２】本実施形態に係る有機発光素子と、この有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物である。
【００１８】
【化３】
［１］
【００１９】
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
【００２０】
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【００２１】
化合物の安定性を考慮するとＲ１及びＲ２はアルキル基であることが好ましい。
【００２２】
また、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２及びＲ１７は、置換されることが好ましい。置換基としては、アリール基が好ましく、特にフェニル基またはナフチル基が好ましい。置換されるアリール基は置換基を有してよい。
これらのアリール基を設けることで骨格自体が酸化されにくいので、化合物自体の安定性が向上し、薄膜にした時の安定性が向上する。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、ノルマルプロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、イソブチル基、セカンダリーブチル基、ターシャリーブチル基等が挙げられる。
Ｒ１乃至Ｒ１８で表されるアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。
【００２３】
上記アリール基がさらに有してもよい置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、シアノ基が挙げられる。
【００２４】
本発明に係る縮合多環化合物は、基本骨格が有するアントラセンの特定の位置に置換基を有するため、酸化に対して安定性の高い化合物である。酸化に対して安定な化合物は、薄膜状態での安定性が高いので好ましい。
【００２５】
ここで、本実施形態において基本骨格とは共役を有する縮環構造を指す。
【００２６】
本発明に係る縮合多環化合物は、バンドギャップが２．８２ｅＶの化合物である。このバンドギャップは、青色領域の発光に適した２．６０ｅＶ以上２．７５ｅＶ以下の範囲よりも大きい。
【００２７】
すなわち、本発明に係る縮合多環化合物は、青色発光材料よりもバンドギャップが大きいので、青色を発する発光層のホスト材料に好ましく用いることができる。
【００２８】
本発明に係る縮合多環化合物は、バンドギャップが十分に広いので、発光層のホスト材料やアシスト材料として用いることができる。その発光層の発光色は特に限定されない。バンドギャップが十分に広いため、青緑、緑、黄色、赤といった青色よりもエネルギーが青よりも低い色のホスト材料に用いることができる。
【００２９】
ここで、ホスト材料とは、発光層の中で重量比が最も大きく、主としてキャリアの輸送及びゲスト材料への励起エネルギー供与の機能を担う化合物である。ゲスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さく、主たる発光をする化合物である。アシスト材料とは発光層の中で重量比がホスト材料よりも小さく、ゲスト材料の発光を助ける化合物である。
【００３０】
本発明に係る縮合多環化合物は、アモルファス性が高い化合物である。これは、基本骨格自体が高いアモルファス性を有することに起因する。アモルファス性が高いことは結晶性が低いということもできる。
【００３１】
有機発光素子のホスト材料や電荷輸送材料の結晶性が高い場合、結晶化した材料同士の界面がキャリアのトラップサイトとなって、有機発光素子の性能を低下させることが考えられる。
【００３２】
つまり、有機発光素子のホスト材料や電荷輸送材料はアモルファス性が高いことが好ましい。
【００３３】
そして、アモルファス性が高いことは化合物のガラス転移温度を測定することで確認することができる。
【００３４】
本発明に係る縮合多環化合物ａのガラス転移温度は２００℃以上であった。
【００３５】
【化４】
［ａ］
【００３６】
ガラス転移温度が高い化合物は、アモルファス性が高い化合物である。本発明に係る縮合多環化合物ａはガラス転移温度が高いので、アモルファス性が高い化合物である。
【００３７】
そのため、本発明に係る縮合多環化合物は、有機発光素子に好ましく用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態に係る縮合多環化合物は、電荷輸送性が高い。本発明に係る縮合多環化合物ａと下記のｂで示す化合物とを比較する。ｂはジメチル基を中心として非対称な構造である。この構造の右側であるフェニル基側は共役が広いため電荷輸送能を有さない。
【００３９】
化合物ｂの右側は電荷輸送能を有さないため、化合物ｂは分子全体の電荷輸送能が化合物ａよりも低いと考えられる。
【００４０】
【化５】
［ｂ］
【００４１】
この点でジメチル基を中心として等価な共役を有する本発明の化合物は左右どちらも同じ共役の広さであるため電荷輸送性が高い。この点で本発明の有機化合物はバンドギャップが広いにも関わらす、分子内の電荷輸送性部位を多く有するため、電荷輸送性が高い。電子輸送性が高い化合物を有機発光素子に用いた場合、有機発光素子の駆動電圧を低電圧化できる。
【００４２】
一般式［１］における縮合多環化合物の具体例を以下に示す。しかし、本発明はこれらに限られるものではない。
【００４３】
【化６】
【００４４】
【化７】
【００４５】
【化８】
【００４６】
（合成ルートの説明）
本発明に係る化合物の合成ルートの一例を説明する。中間体Ａ−１は、特許文献１を参照しながら合成することができる。本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。
【００４７】
【化９】
【００４８】
化合物Ａ−３は、例えば化合物Ａ−１と化合物Ａ−２とのＤｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応により得ることができる。目的化合物は化合物Ａ−３のエポキシドを鉄や亜鉛等の金属で処理することで得ることができる。
【００４９】
また、Ａ−２を所望の構造を有する化合物に代えることで種々の有機化合物を合成することができる。
【００５０】
非対称の目的化合物を合成する際は、Ｄｉｅｌｓ−Ａｌｄｅｒ反応を一段階ずつ行うことで得ることができる。
【００５１】
（本実施形態に係る有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。
【００５２】
本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式［１］で示される有機化合物を有する素子である。
【００５３】
本実施形態に係る有機発光素子が有する有機化合物層は、単層であっても複数層であっても構わない。
【００５４】
複数層とは、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、エキシトンブロック層等から適宜選択される層である。もちろん、前記群の中から複数を選択し、かつそれらを組み合わせて用いることができる。
【００５５】
さらに、発光層は単層であっても積層であっても良い。例えば、白色発光素子の場合、有機発光素子は複数の発光層を有し、その発光層それぞれが異なる色を発することで、素子として白色を発する素子が挙げられる。
【００５６】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子が有する複数の発光層のうちの一層は一般式［１］で示される縮合多環化合物を有する発光層である。
【００５７】
上記複数の発光層のうちの一般式［１］で示される縮合多環化合物を有する発光層以外の発光層が異なる色を発し、素子全体では、白色を発する。すなわち、複数の発光色の混色によって白色を発する素子である。
【００５８】
他にも発光層は単層であって、複数の発光材料を有することで白色を発することもできる。
【００５９】
本実施形態に係る白色を発する有機発光素子の形態には、以下に示すような発光層の構成が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
（１）単層：青、緑および赤色の発光材料を含む素子
（２）積層：水色および黄色の発光材料を含む素子
（３）２層：青色発光層と緑および赤色の発光材料を含む発光層、または赤色発光層と青および緑色の発光材料を含む発光層との積層素子
（４）２層：水色発光層と黄色発光層との積層素子
（５）３層：青色発光層と緑色発光層と赤色発光層の積層素子
図１は、本実施形態に係る白色有機発光素子の一例として、上記（５）の発光層を有する素子構成の一例を示した断面模式図である。本図では３色の発光層を有する有機発光素子が図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００６０】
この有機発光素子は、ガラス等の基板上に、陽極１、正孔注入層２、正孔輸送層３、青色発光層４、緑色発光層５、赤色発光層６、電子輸送層７、電子注入層８、陰極９を積層させた素子構成である。ただし、青、緑、赤色発光層の積層は順不同でも良い。
【００６１】
また、発光層は積層される形態に限られず、横並びに配置されてもよい。横並びとは、横並びに配置された発光層はいずれも正孔輸送層および電子輸送層等の隣接層に接するように配置されることである。
【００６２】
また、発光層は、一の色を発光する発光層の中に他の色を発する発光部のドメインを形成する形態でもよい。
【００６３】
一般式［１］で表される縮合多環化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料として用いることができる。特にゲスト材料として用いた場合、５８０ｎｍから６６０ｎｍの領域に発光ピークを持つ赤領域に発光する高効率の発光素子を提供する。
【００６４】
青色発光層の発光材料および緑色発光層の発光材料は、特に限定されないがフルオランテン骨格またはアントラセン骨格またはフルオレン骨格を有する化合物を用いることが好ましい。
【００６５】
なお、本実施形態に係る縮合多環化合物をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に対するゲスト材料の濃度は０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることがより好ましい。
【００６６】
本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る縮合多環化合物以外にも、必要に応じて従来公知の正孔注入性材料あるいは輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。これら材料は低分子であっても高分子であってもよい。
【００６７】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００６８】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００６９】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（例えばナフタレン誘導体、フェナントレン誘導体、フルオレン誘導体、クリセン誘導体、など）、有機金属錯体（例えば、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）およびポリ（フェニレンビニレン）誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）誘導体、ポリ（アセチレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７０】
ホスト化合物としては、具体的な構造式を表１に示す。ホスト化合物は表４に示す構造式を有する誘導体である化合物であってもよい。またそれ以外に、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、カルバゾール誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体等）、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機亜鉛錯体、及びトリフェニルアミン誘導体、ポリ（フルオレン）誘導体、ポリ（フェニレン）誘導体等の高分子誘導体が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７１】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７２】
陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物である。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーでもよい。これらの電極物質は単独で使用してもよいし複数併用して使用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７３】
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えば、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は単独で使用してもよいし、複数併用して使用してもよい。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【００７４】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態に係る縮合多環化合物を含有する層及びその他の有機化合物からなる層は、以下に示す方法により形成される。
【００７５】
例えば、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング法、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させてスピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等の公知の塗布法により層を形成する。
【００７６】
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で形成する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００７７】
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００７８】
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
【００７９】
（本実施形態に係る有機発光素子の用途）
本実施形態に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどに用いることができる。
【００８０】
表示装置は本実施形態に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部は複数の画素を有し、この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子を有する。
【００８１】
スイッチング素子は、この有機発光素子の陽極または陰極と薄膜トランジスタのドレイン電極またはソース電極とが接続されている。
【００８２】
表示装置はＰＣ、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話等の画像表示装置として用いることができる。表示される画像は、二次元画像、三次元画像を問わない。
【００８３】
表示装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された画像を表示部に出力する画像入力装置でもよい。
【００８４】
画像入力装置は、画像入力部をＣＣＤセンサ等の撮像素子とし、撮像光学系を有するデジタルカメラであってもよい。
【００８５】
表示装置は、出力されている画像に触れることで入力できる入力機能を有していてもよい。例えば、タッチパネル機能等が挙げられる。
【００８６】
また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
【００８７】
本実施形態に係る有機発光素子は照明装置に用いられてもよい。この照明装置は、本実施形態に係る有機発光素子と有機発光素子に接続されたインバータ回路とを有する。インバータ回路は交流電圧を直流電圧に変換するものである。
【００８８】
本実施形態に係る照明装置の照明光の色は、白色でも、昼白色でも、その他の色でもよい。
【００８９】
白色を発する場合は、有機発光素子の発光層が複数の層を有し、本発明の化合物が赤色を発し、その他の層が赤色以外を発することで、素子として白色を発する。
【００９０】
図２は、本実施形態に係る有機発光素子とそれに接続されたＴＦＴ素子とを有する表示装置の断面模式図である。
【００９１】
この表示装置は、ガラス等の基板１０とその上部にＴＦＴ素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜１１が設けられている。また符号１２は金属のゲート電極１２である。符号１３はゲート絶縁膜１３であり、１４は半導体層である。
【００９２】
ＴＦＴ素子１７は半導体層１４とドレイン電極１５とソース電極１６とを有している。ＴＦＴ素子１７の上部には絶縁膜１８が設けられている。コンタクトホール１９を介して有機発光素子の陽極２０とソース電極１６とが接続されている。
【００９３】
本実施形態に係る表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。
【００９４】
有機化合物層２１は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしているが複数層であってよい。陰極２２の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層２３や第二の保護層２４が設けられている。
【００９５】
本実施形態に係る有機発光素子はスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子により発光輝度が制御される。有機発光素子を複数面内に設けることでそれぞれの発光輝度により画像を表示することができる。
【００９６】
本実施形態に係る有機発光素子が有するスイッチング素子は、ＴＦＴ素子に限られず、トランジスタやＭＩＭ素子、Ｓｉ基板等の基板上にアクティブマトリクスドライバーを形成し、その上に有機発光素子を設けて制御する形態であってもよい。
【００９７】
これは精細度によって選択され、たとえば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板上に有機発光素子を設けることが好ましい。
【００９８】
本実施形態に係る有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間表示にも安定な表示が可能になる。
【実施例】
【００９９】
以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。なお本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１００】
（実施例１）
［例示化合物（１−１）の合成］
【０１０１】
【化１０】
【０１０２】
（１）化合物Ａ−３の合成
下記に示される試薬、溶媒を反応容器内に投入した。
Ａ−１：１．２９ｇ（２．１４ｍｍｏｌ）
Ａ−２：１．７３ｇ（６．４１ｍｍｏｌ）
ＴＨＦ：５０ｍｌ
この溶液を窒素気流下、−７８℃で撹拌し、ｎ−ブチルリチウム（１．６Ｍ溶液、４ｍｍｌ、６．４ｍｍｏｌ）を少しずつ５分間にわたって加えた。反応液を−７８℃で１時間撹拌したのち、室温まで終夜で撹拌した。
【０１０３】
反応液に水を加え、酢酸エチルで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄した後、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を減圧濃縮し、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；へプタン：酢酸エチル＝２０：１）により精製し化合物Ａ−３（１．００ｇ、９０％）を得た。
【０１０４】
（２）例示化合物（１−１）の合成
下記に示される試薬、溶媒を反応容器内に投入した。
化合物Ａ−３：１．１０ｇ（１．５１ｍｍｏｌ）
鉄粉：１．００ｇ（１７．９ｍｍｏｌ）
酢酸：３０ｍｌ
窒素気流下、この懸濁液を１００℃で６時間撹拌した後、室温まで冷却した。無機物をセライト濾過により除去し、トルエンで洗浄した。濾液を減圧濃縮後、残渣をエタノールで分散洗浄することで例示化合物（１−１）を８５８ｍｇ（収率８２％）得た。
質量分析法により、例示化合物（１−１）のＭ＋である６９８を確認した。
【０１０５】
また、１Ｈ−ＮＭＲ測定により、例示化合物（１−１）の構造を確認した。
１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，４００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：１．４１（ｓ、６Ｈ）、７．２４−７．３２（ｍ、４Ｈ）、７．４６−７．６４（ｍ、２４Ｈ）、７．７０−７．７６（ｍ、２Ｈ）、７．８３（ｓ、２Ｈ）
【０１０６】
（実施例２）
［例示化合物（１−４）の合成］
化合物Ａ−２を以下の化合物Ａ−４に変えて、実施例１と同様にして、例示化合物（１０）を合成した。
【０１０７】
【化１１】
【０１０８】
質量分析法により、例示化合物（１−４）のＭ＋である１００２を確認した。
【０１０９】
（実施例３）
［例示化合物（４−７）の合成］
化合物Ａ−２と以下の化合物Ａ−５を用いて、実施例１と同様にして、例示化合物（４−７）を合成した。
【０１１０】
【化１２】
【０１１１】
質量分析法により、例示化合物（４−７）のＭ＋である７３４を確認した。
【０１１２】
（実施例４）
本実施例では、基板上に順次陽極／正孔輸送層／電子阻止層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
【０１１３】
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ２になるように作製した。
正孔輸送層（４０ｎｍ） Ａ−６
電子阻止層（１０ｎｍ） Ａ−７
発光層（３０ｎｍ） ホスト材料：例示化合物（１−１）、ゲスト材料：Ａ−８（０．５ｗｔ％）
正孔阻止層（１０ｎｍ） Ａ−９
電子輸送層（３０ｎｍ） Ａ−１０
金属電極層１（０．５ｎｍ） ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ） Ａｌ
【０１１４】
【化１３】
【０１１５】
次に、有機発光素子が水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、乾燥空気雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせアクリル樹脂系接着材で封止した。以上のようにして有機発光素子を得た。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．０Ｖであった。発光効率は８．３ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１６】
（実施例５）
ホスト材料を例示化合物（１−４）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．２Ｖであった。発光効率は７．９ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１７】
（実施例６）
ホスト材料を例示化合物（４−７）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．１Ｖであった。発光効率は８．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１１８】
（実施例７）
発光層（３０ｎｍ）を以下のように換えて、正孔阻止層を除いた以外は実施例４と同様に有機発光素子を作成した。
赤発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：例示化合物（１−１）、ゲスト材料：Ａ−８（０．５ｗｔ％）
緑発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：Ａ−１１、ゲスト材料：Ａ−１２（２．５ｗｔ％）
青発光層（１０ｎｍ）ホスト材料：Ａ−１１、ゲスト材料：Ａ−１３（１．０ｗｔ％）
【０１１９】
【化１４】
【０１２０】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、電圧をかけたところ白色発光が観測された。
【０１２１】
（比較例１）
ホスト材料を（Ａ−１４）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
【０１２２】
【化１５】
【０１２３】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．３Ｖであった。発光効率は７．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１２４】
（比較例２）
ホスト材料を（Ａ−１５）に換えた以外は実施例４と同様にして有機発光素子を作成した。
【０１２５】
【化１６】
【０１２６】
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、発光輝度２０００ｃｄ／ｍ２時の印加電圧を測定したところ、５．２Ｖであった。発光効率は４．０ｌｍ／Ｗであり、赤色の発光が観測された。
【０１２７】
以上のように本発明に係る縮合多環化合物は、発光層のホスト材料として有機発光素子に用いた場合、発光効率が高い有機発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
４ 青色発光層
５ 緑色発光層
６ 赤色発光層
１７ ＴＦＴ素子
２０ 陽極
２１ 有機化合物層
２２ 陰極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物。
【化１】
［１］
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【請求項２】
前記Ｒ１及び前記Ｒ２が前記アルキル基であり、前記Ｒ４、前記Ｒ９、前記Ｒ１２及び前記Ｒ１７が前記アリール基であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環化合物。
【請求項３】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１又は２に記載の縮合多環化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層は発光層を有し、前記発光層はホスト材料とゲスト材料とを有し、前記ホスト材料が前記縮合多環化合物であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機化合物層は、複数の発光層を有する発光部を有し、
前記複数の発光層のうちの少なくともいずれかひとつが、前記縮合多環化合物を有し、
前記複数の発光層のそれぞれの発光色が混色することにより白色を発することを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
画像を表示するための表示部と、画像情報を入力するための入力部とを有し、
前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項８】
請求項３乃至５のいずれかに記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているインバータ回路とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項１】
下記一般式［１］で示されることを特徴とする縮合多環化合物。
【化１】
［１］
一般式［１］において、Ｒ１乃至Ｒ１８は水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基またはアリール基からそれぞれ独立に選ばれる。
ただし、Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１２、Ｒ１７の少なくともいずれかひとつは、前記アリール基である。
【請求項２】
前記Ｒ１及び前記Ｒ２が前記アルキル基であり、前記Ｒ４、前記Ｒ９、前記Ｒ１２及び前記Ｒ１７が前記アリール基であることを特徴とする請求項１に記載の縮合多環化合物。
【請求項３】
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１又は２に記載の縮合多環化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層は発光層を有し、前記発光層はホスト材料とゲスト材料とを有し、前記ホスト材料が前記縮合多環化合物であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記有機化合物層は、複数の発光層を有する発光部を有し、
前記複数の発光層のうちの少なくともいずれかひとつが、前記縮合多環化合物を有し、
前記複数の発光層のそれぞれの発光色が混色することにより白色を発することを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項６】
複数の画素を有し、前記画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項７】
画像を表示するための表示部と、画像情報を入力するための入力部とを有し、
前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項３乃至５のいずれか一項に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているスイッチング素子とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項８】
請求項３乃至５のいずれかに記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続されているインバータ回路とを有することを特徴とする照明装置。
【図２】
【図１】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−４９６５１（Ｐ２０１３−４９６５１Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８９１３６（Ｐ２０１１−１８９１３６）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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