(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性のよい有機発光素子の提供。【解決手段】陽極と陰極との間に挟持される有機化合物層に式１に示される縮合多環化合物が含まれる有機発光素子。2010037242.tif 000034（Ｒ1乃至Ｒ18は、Ｈ、ハロゲン原子、Ｃ１〜２０のアルキル基、置換アミノ基、アリール基又は複素環基を表す。但し、Ｒ1乃至Ｒ18のうち、１つが置換フェニル基である。）【選択図】図１
2010037242.tif 000002
【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】
2010037242.tif 000032
（式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ18は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。ただし、Ｒ1乃至Ｒ18のうち、少なくとも１つが下記一般式［２］に示される置換フェニル基である。
【化２】
2010037242.tif 000033
（式［２］において、Ｒ19乃至Ｒ23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。ただし、Ｒ19，Ｒ20，Ｒ22及びＲ23のうち少なくとも一つが、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基である。））
【請求項２】
前記Ｒ1，Ｒ8，Ｒ11及びＲ16のうち少なくとも一つが前記置換フェニ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】
前記Ｒ1，Ｒ8，Ｒ11及びＲ16が置換基を有してもよいアリール基であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縮合多環化合物。
【請求項４】
陽極と陰極と、
該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物層とから構成され、
該有機化合物層のうち少なくとも一層に請求項１乃至３のいずれか１項に記載の縮合多環化合物が含まれることを特徴とする、有機発光素子。
【請求項５】
前記縮合多環化合物が発光層に含まれることを特徴とする、請求項４に記載の有機発光素子。
【請求項６】
前記発光層がホストとゲストとから構成されることを特徴とする、請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記ゲストが、前記縮合多環化合物であることを特徴とする、請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
前記有機発光素子が前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより発光することを特徴とする、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【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これを用いた発光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、発光デバイスの薄型・軽量化が可能であることが挙げられる。このことから、有機発光素子は広汎な用途への可能性を示唆している。
【０００３】
しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気等による劣化等の耐久性の面で未だ多くの問題がある。さらにはフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合の色純度の良い青、緑、赤の発光が必要となるが、これらの問題に関してもまだ十分に解決されたとは言えない。
【０００４】
また、電子輸送層や発光層等の構成材料として使用される蛍光性有機化合物として、芳香族化合物や縮合環芳香族化合物が数多く研究・提案されているが、発光輝度や耐久性が十分に満足できるものは得られているとは言い難い。
【０００５】
このような芳香族化合物や縮合環芳香族化合物を有機発光素子の構成材料として使用した例として特許文献１乃至３が挙げられる。また特許文献１乃至３には、芳香族化合物や縮合環芳香族化合物の有機発光素子への応用も開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−８８６７号公報
【特許文献２】特開平１０−３３０２９５号公報
【特許文献３】特開平１０−２９４１７７号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、有機発光素子をディスプレイ等の表示装置に応用するためには、高耐久性を十分に確保する必要がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、耐久性のよい有機発光素子を提供することである。また、本発明の他の目的は、製造が容易でかつ比較的安価に作製可能な発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の縮合多環化合物は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする。
【００１０】
【化１】
2010037242.tif 000003
（式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ18は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。ただし、Ｒ1乃至Ｒ18のうち、少なくとも１つが下記一般式［２］に示される置換フェニル基である。
【００１１】
【化２】
2010037242.tif 000004
（式［２］において、Ｒ19乃至Ｒ23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。ただし、Ｒ19，Ｒ20，Ｒ22及びＲ23のうち少なくとも一つが、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基である。））
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐久性のよい有機発光素子を提供することができる。また、本発明の発光素子は表示素子としても優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明の縮合多環化合物について説明する。本発明の縮合多環化合物は下記一般式［１］に示される化合物である。
【００１４】
【化３】
2010037242.tif 000005
【００１５】
式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ18は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。
【００１６】
Ｒ1乃至Ｒ18で表されるハロゲン原子として、好ましくは、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子が挙げられる。真空蒸着法で有機発光素子を作製する場合、昇華性の観点から、フッ素原子が特に好ましい。
【００１７】
Ｒ1乃至Ｒ18で表される炭素原子数が１乃至２０のアルキル基として、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、ターシャリーブチル基、ペンチル基、オクチル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、ビシクロオクチル基、アダマンチル基等が挙げられる。また、炭素数が２以上の場合、アルキル基中の１つ又は隣接しない２つ以上のメチレン基が−Ｏ−で置換されて、例えば、メトキシ基、エトキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基等となっていてもよい。さらに、アルキル基中の水素原子がフッ素原子に置換されて、例えば、トリフルオロメチル基等となっていてもよい。これらのアルキル基のうち、導電性及び昇華性の観点から、好ましくは、メチル基、ターシャリーブチル基、シクロヘキシル基又はトリフルオロメチル基である。より好ましくは、メチル基、ターシャリーブチル基又はトリフルオロメチル基である。さらに好ましくは、メチル基又はターシャリーブチル基である。
【００１８】
Ｒ1乃至Ｒ18で表される置換アミノ基は、導電性やガラス転移温度の観点から、好ましくは、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基又はジトリルアミノ基である。特に好ましくは、ジフェニルアミノ基である。
【００１９】
Ｒ1乃至Ｒ18で表されるアリール基として、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、フルオランテニル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基等が挙げられる。昇華性の観点から、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基又はナフチル基である。より好ましくは、フェニル基又はビフェニル基である。
【００２０】
Ｒ1乃至Ｒ18で表される複素環基として、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピラジル基、ピリミジル基、ピリダジニル基、キノリル基、イソキノリル基、フェナントリジニル基、アクリジニル基、ナフチリジニル基、キノキサリニル基、キナゾリニル基、シンノリニル基、フタラジニル基、フェナントロリル基、フェナジニル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾフリル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基、シクロアジル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾチアジアゾリル基等が挙げられる。昇華性の観点から、好ましくは、ピリジル基である。
【００２１】
上記アリール基及び複素環基がさらに有してもよい置換基として、特に限定は無いが、好ましくは、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基又はアリール基である。ハロゲン原子、アルキル基、置換アミノ基及びアリール基の具体例は、上述したＲ1乃至Ｒ16に導入される置換基であるハロゲン原子、アルキル基、置換アミノ基及びアリール基の具体例と同様である。尚、置換基が炭素数２以上のアルキル基の場合は、アルキル基中の１つ又は隣接しない２つ以上のメチレン基が−Ｏ−で置換されていてもよい。またアルキル基は、水素原子がフッ素原子に置換されていてもよい。これらの置換基のうち、ガラス転移温度及び昇華性の観点から、好ましくは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、メチル基、エチル基、ターシャリーブチル基、メトキシ基、ジメチルアミノ基、ジターシャリーブチルアミノ基、フェニル基又はピリジル基である。より好ましくは、フッ素原子、トリフルオロメチル基、メチル基、ターシャリーブチル基又はフェニル基である。特に好ましくは、ターシャリーブチル基又はフェニル基である。
【００２２】
ただし、Ｒ1乃至Ｒ18のうち、少なくとも１つが下記一般式［２］に示される置換フェニル基である。
【００２３】
【化４】
2010037242.tif 000006
【００２４】
式［２］において、Ｒ19乃至Ｒ23は、それぞれ水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。Ｒ19乃至Ｒ23で表されるハロゲン原子、アルキル基、置換アミノ基、アリール基及び複素環基、並びにアリール基及び複素環基がさらに有してもよい置換基の具体例は式［１］におけるＲ1乃至Ｒ18の具体例と同様である。ただし、Ｒ19，Ｒ20，Ｒ22及びＲ23のうち少なくとも一つが、ハロゲン原子、炭素原子数１乃至２０のアルキル基、置換アミノ基、置換基を有してもよいアリール基又は置換基を有してもよい複素環基である。
【００２５】
本発明の縮合多環化合物は、特に好ましくは、式［１］におけるＲ1乃至Ｒ18及び式［２］におけるＲ19乃至Ｒ23が、水素原子又は炭素原子と水素原子とのみから構成される炭化水素基である。Ｒ1乃至Ｒ18及びＲ19乃至Ｒ23が水素原子又は炭化水素基である場合は、孤立電子対を持つヘテロ原子が含まれる化合物と比べて、有機発光素子の通電劣化の原因の一つと考えられるイオン性の不純物等の取り込みがより低減されるからである。そしてイオン性の不純物の混入を低減することにより、有機発光素子の寿命が向上する。
【００２６】
また、本発明の縮合多環化合物は、式［１］に示される縮合多環骨格に導入される置換基（Ｒ1乃至Ｒ18）のうち少なくとも１つが、式［２］に示される特定の位置に特定の置換基が導入される置換フェニル基であることを特徴とする。
【００２７】
このような構造的特徴により得られる効果を以下に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の縮合多環化合物を３次元的に見たときの概略図である。本発明の縮合多環化合物は、図１に示されるように、式［１］に示される縮合多環骨格と、式［２］に示される置換フェニル基と、からなる化合物である。そして、この縮合多環骨格と置換フェニル基との３次元的な位置関係は、図１に示されるように同一平面上に位置しない関係になる。ここで式［２］に示される置換フェニル基に置換基が導入される場合、Ｒ21の位置で導入すると、導入された置換基は、式［１］の縮合多環骨格を含む平面（ｘｙ平面）と同一平面上に導入されることになる。一方、Ｒ19，Ｒ20，Ｒ22及びＲ23のいずれかの位置で導入した場合は、式［１］の骨格を含む平面と式［２］の置換基を含む平面とでなす２面角が０°にならない限り、導入した置換基は式［１］の平面から垂直方向にずれた平面（ｘｚ平面）に導入される。
【００２９】
このことから、式［２］中のＲ19，Ｒ20，Ｒ22，Ｒ23に導入された置換基は、式［１］の骨格を含む平面と式［２］の骨格を含む平面とでなす２面角が９０°になった時に、式［１］の骨格を含む平面に対し、立体障害基として最も有効に働くと考えられる。
【００３０】
従って、式［２］の骨格を含む平面の分子間スタックを抑制するためには、式［２］の置換基を式［１］中のＲ1，Ｒ2，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ11，Ｒ16に導入した場合がもっとも効果が多きことが期待される。以上より、式［２］の置換基は、式［１］中のＲ1，Ｒ2，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ11及びＲ16のいずれかに導入されることが好ましく、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ7，Ｒ8，Ｒ11，Ｒ16の内、２箇所以上に式［２］の置換基が導入されていることが、より好ましい。
【００３１】
なぜなら、これらの置換位置に導入された式［２］の置換基は、両隣りの置換基又は、水素原子から立体反発を強く受ける。このため、導入された式［２］の置換基を含む平面が式［１］の縮合多環骨格を含む平面とほぼ直交した形で、式［２］の置換基が導入されると考えられる。その結果、式［２］のＲ19，Ｒ20，Ｒ22，Ｒ23に導入された置換基によるスタック抑制効果がより大きくなると期待できる。
【００３２】
ここで分子のスタック性を低下させることで、以下の３つの効果が期待できる。
【００３３】
（ｉ）分子自体の結晶性が低下して有機薄膜の安定性の向上が期待できる。このため、本発明の縮合多環化合物を発光層のホスト又はゲストとして使用すると、その発光素子は通電による発光劣化を抑えることができる。なぜなら、有機発光素子における通電による発光劣化の原因と考えられるものの一つとして、有機化合物の結晶化が考えられているからである。
【００３４】
（ｉｉ）濃度消光（発光素子内のゲストの濃度が大きくなることによる発光効率の低下現象）を抑制することができる。なぜなら、分子のスタック性を抑制することで、同一分子間のスタックによる消光や、エキサイマーの形成を抑制することができるからである。このため、発光材料として使用すると、発光効率の低下や発光色の変化を抑制することができる。
【００３５】
（ｉｉｉ）昇華性の向上が期待できる。なぜなら、分子間相互作用が弱まることで昇華温度が下がると考えられるからである。これにより化合物の精製に昇華精製法を採用することができる。また昇華温度が下がれば、真空蒸着法によって有機発光素子を作製する場合に材料の熱分解を抑制することができるからである。
【００３６】
本発明の縮合多環化合物は、例えば、以下のようなルートで合成することができる。
但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
【化５】
2010037242.tif 000007
【００３８】
上記の合成ルートにおいて、合成中間体の安定性の観点から、Ｘ2、Ｘ5、Ｘ6、Ｘ11、Ｘ12及びＸ19がアリール基であることが好ましい。即ち、式［１］中のＲ1、Ｒ8、Ｒ11及びＲ16がアリール基であることが好ましい。
【００３９】
本発明の縮合多環化合物は、十分に精製を行い、不純物を除去するのが望ましい。通電による発光劣化の原因として、不純物の混入が挙げられる。高分子化合物を素子の構成材料として使用する場合は、高分子中の不純物の除去が難しいため、素子に不純物が混入しやすく、素子の短寿命化を引き起こす。一方、本発明の縮合多環化合物は、単一化合物であるため、再結晶法、カラムクロマトグラフィー法、昇華精製法等の精製法を適宜用いることにより不純物の除去が容易である。このことから、本発明の縮合多環化合物を有機発光素子の構成材料として使用すると、有機発光素子の耐久性が向上する。
【００４０】
以下に本発明の縮合多環化合物の具体例を示す。但し、これらは代表例を例示しただけであり、本発明の縮合多環化合物はこれに限定されるものではない。
【００４１】
【化６】
2010037242.tif 000008
【００４２】
【化７】
2010037242.tif 000009
【００４３】
【化８】
2010037242.tif 000010
【００４４】
【化９】
2010037242.tif 000011
【００４５】
【化１０】
2010037242.tif 000012
【００４６】
【化１１】
2010037242.tif 000013
【００４７】
【化１２】
2010037242.tif 000014
【００４８】
【化１３】
2010037242.tif 000015
【００４９】
【化１４】
2010037242.tif 000016
【００５０】
【化１５】
2010037242.tif 000017
【００５１】
【化１６】
2010037242.tif 000018
【００５２】
【化１７】
2010037242.tif 000019
【００５３】
【化１８】
2010037242.tif 000020
【００５４】
【化１９】
2010037242.tif 000021
【００５５】
【化２０】
2010037242.tif 000022
【００５６】
次に、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
【００５７】
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物層とから構成される。本発明の有機発光素子は、好ましくは、陽極と陰極との間に電圧を印加することにより発光する素子である。
【００５８】
以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子を詳細に説明する。
【００５９】
図２は、本発明の有機発光素子における第一の実施形態を示す断面図である。図２の有機発光素子１０は、基板１上に、陽極２、発光層３及び陰極４が順次設けられている。この有機発光素子１０は、発光層３が、ホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能を全て有する有機化合物で構成されている場合に有用である。また、ホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能のいずれかの特性を有する有機化合物を混合して構成される場合にも有用である。
【００６０】
図３は、本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面図である。図３の有機発光素子２０は、基板１上に、陽極２、ホール輸送層５、電子輸送層６及び陰極４が順次設けられている。この有機発光素子２０は、ホール輸送性及び電子輸送性のいずれかを備える発光性の有機化合物と電子輸送性のみ又はホール輸送性のみを備える有機化合物とを組み合わせて用いる場合に有用である。また、有機発光素子２０は、ホール輸送層５又は電子輸送層６が発光層を兼ねている。
【００６１】
図４は、本発明の有機発光素子における第三の実施形態を示す断面図である。図４の有機発光素子３０は、図３の有機発光素子２０において、ホール輸送層５と電子輸送層６との間に発光層３を挿入したものである。この有機発光素子３０は、キャリア輸送と発光の機能を分離したものであり、ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した有機化合物を適宜組み合わせて用いることができる。このため、極めて材料選択の自由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の有機化合物が使用できるので、発光色相の多様化が可能になる。さらに、中央の発光層３にキャリアあるいは励起子を有効に閉じこめて有機発光素子３０の発光効率の向上を図ることも可能になる。
【００６２】
図５は、本発明の有機発光素子における第四の実施形態を示す断面図である。図５の有機発光素子４０は、図４の有機発光素子３０において、陽極２とホール輸送層５との間にホール注入層７を設けたものである。この有機発光素子４０は、ホール注入層７を設けたことにより、陽極２とホール輸送層５との間の密着性又はホールの注入性が改善されるので低電圧化に効果的である。
【００６３】
図６は、本発明の有機発光素子における第五の実施形態を示す断面図である。図６の有機発光素子５０は、図４の有機発光素子３０において、ホール又は励起子（エキシトン）を陰極４側に抜けることを阻害する層（ホール／エキシトンブロッキング層８）を、発光層３と電子輸送層６との間に挿入したものである。イオン化ポテンシャルの非常に高い有機化合物をホール／エキシトンブロッキング層８として用いることにより、有機発光素子５０の発光効率が向上する。
【００６４】
図７は、本発明の有機発光素子における第六の実施形態を示す断面図である。図７の有機発光素子６０は、図５の有機発光素子４０において、ホール／エキシトンブロッキング層８を発光層３と電子輸送層６との間に挿入したものである。イオン化ポテンシャルの非常に高い有機化合物をホール／エキシトンブロッキング層８として用いることにより、有機発光素子６０の発光効率が向上する。
【００６５】
ただし、図２乃至図７はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の縮合多環化合物を含有する有機発光素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機層の界面に絶縁性層、接着層又は干渉層を設けてもよい。また、ホール輸送層５がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成されてもよい。
【００６６】
本発明の縮合多環化合物は、図２乃至図７のいずれの実施形態でも使用することができる。このとき、本発明の縮合多環化合物は、単独で使用してもよいし、複数の化合物を組み合わせて使用してもよい。
【００６７】
本発明の縮合多環化合物は、有機化合物からなる層、例えば、図２乃至図７で示されている発光層３、ホール輸送層５、電子輸送層６、ホール注入層７及びホール／エキシトンブロッキング層８のいずれかの層を構成する材料として使用することができる。このとき１種類の縮合多環化合物で層を構成してもよいし、２種類以上の縮合多環化合物を組み合わせて層を構成してもよい。
【００６８】
本発明の縮合多環化合物は、好ましくは、発光層３に含まれる。ここで発光層３は、本発明の縮合多環化合物のみで構成されていてもよいが、好ましくは、ホストとゲストとから構成される。また発光層３がホストとゲストとから構成される場合、ホストが本発明の縮合多環化合物であってもよいが、好ましくは、ゲストが本発明の縮合多環化合物である。
【００６９】
本発明の縮合多環化合物を発光層３のホストとして用いる場合、ゲストである発光材料は、特に限定されないが、蛍光発光材料であることが好ましい。また、本発明の縮合多環化合物を発光層３のホストのとして用いる場合、その含有量は、発光層３を構成する材料全体に対して、好ましくは５０重量％以上９９．９重量％以下、より好ましくは８０重量％以上９９．９重量％以下である。
【００７０】
本発明の縮合多環化合物を発光層３のゲスト（発光材料）として使用する場合、その含有量は、発光層３を構成する材料全体に対して、好ましくは０．１重量％以上５０％重量以下、より好ましくは０．１重量％以上２０重量％以下である。
【００７１】
本発明の一般式［１］で示される化合物は、有機発光素子中のどの層にも用いることができるが、これまで知られているホール輸送性材料、マトリックス材料、発光性材料あるいは電子輸送性材料等を必要に応じて一緒に使用することもできる。
【００７２】
以下にこれらの化合物例を挙げる。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
【化２１】
2010037242.tif 000023
【００７４】
【化２２】
2010037242.tif 000024
【００７５】
【化２３】
2010037242.tif 000025
【００７６】
【化２４】
2010037242.tif 000026
【００７７】
【化２５】
2010037242.tif 000027
【００７８】
本発明の有機発光素子に使用される陽極材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム等の金属単体あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、複数種類を併用して使用してもよい。
【００７９】
一方、本発明の有機発光素子に使用される陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体あるいは複数の合金を用いることができる。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。また、陰極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。
【００８０】
本発明の有機発光素子に用いられる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。
【００８１】
尚、作製した有機発光素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。
【００８２】
本発明の縮合多環化合物を含有する有機化合物層は、真空蒸着法、キャスト法、塗布法、スピンコート法、インクジェット法等により製膜することができる。
【００８３】
本発明の有機発光素子は、省エネルギーや高輝度が必要な製品に応用が可能である。応用例としては表示装置・照明装置やプリンターの光源、液晶表示装置のバックライト等が考えられる。表示装置としては、省エネルギーや高視認性・軽量なフラットパネルディスプレイが可能となる。また、プリンターの光源としては、現在広く用いられているレーザービームプリンタのレーザー光源部を、本発明の発光素子に置き換えることができる。独立にアドレスできる素子をアレイ上に配置し、感光ドラムに所望の露光を行うことで、画像形成する。本発明の有機発光素子を用いることで、装置体積を大幅に減少することができる。照明装置やバックライトに関しては、本発明によってもたらされる省エネルギー効果が期待できる。
【００８４】
本発明の有機発光素子は、単純マトリクス型有機発光素子としても使用できるが、ディスプレイへの応用においては、アクティブマトリクス方式であるＴＦＴ駆動回路を用いて駆動する方式を用いることもできる。
【実施例】
【００８５】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００８６】
［実施例１］＜例示化合物ＡＥ−４１の合成＞
【００８７】
【化２６】
2010037242.tif 000028
【００８８】
（１）２０ｍＬの反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。尚、ＸＸ−１はＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，９１，９１８（１９６９）に従って合成した化合物である。
【００８９】
ＸＸ−１：０．５ｇ（２．４ｍｍｏｌ）
ＸＸ−２：０．５ｇ（２．４ｍｍｏｌ）
トルエンエタノール混合溶媒（トルエン：エタノール＝１：１０（重量比））：８ｍＬ
【００９０】
次に、反応溶液を攪拌しながら、６Ｎ−水酸化カリウム水溶液１ｍＬをゆっくり滴下した。次に、反応溶液を７５℃に加熱しこの温度で１０分間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、析出した結晶を濾過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することにより、ＸＸ−３を０．８ｇ（収率８６％）得た。
【００９１】
（２）５０ｍｌの反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−３：０．８ｇ（２．１ｍｍｏｌ）
ＸＸ−４：０．４ｇ（２．３ｍｍｏｌ）
プロピレンオキサイド（０．５ｇ，８．３ｍｍｏｌ）
ジクロロエタン：１６ｍＬ
【００９２】
次に、反応溶液を７０℃に加熱し、この温度で１時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー（移動相：クロロホルム／ヘキサン＝１／２）で分離精製した。次に、クロロホルム−エタノール混合溶媒から再結晶することにより、ＸＸ−５を黄色粉末として０．７ｇ（１．５６ｍｍｏｌ，収率７５％）得た。
【００９３】
（３）３００ｍＬの反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−５：３．０ｇ（６．９７ｍｍｏｌ）
クロロベンゼン：１５０ｍｌ）
【００９４】
次に、ベンゼンボロン酸無水物（７０％）７．１５ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）を加えた後、反応溶液を１３０℃に加熱しこの温度で２４時間攪拌した。反応終了後、反応溶液を減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー（移動相：クロロホルム／ヘキサン＝１／１）で分離精製することにより、ＸＸ−６を黄色粉末として３．０ｇ（６．５５ｍｍｏｌ，収率９３％）得た。
【００９５】
（４）反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−６：３．０ｇ（６．５５ｍｍｏｌ）
ＸＸ−７：２．７ｇ（６．５５ｍｍｏｌ）
トルエンエタノール混合溶媒（トルエン：エタノール＝１：１０（重量比））：１５ｍＬ
【００９６】
次に、反応溶液を攪拌しながら、６Ｎ−水酸化カリウム水溶液１ｍＬをゆっくり滴下した。次に、反応溶液を７５℃に加熱しこの温度で１０分間攪拌した。次に、反応溶液を室温まで冷却し、析出した結晶を濾過した。次に、この結晶を、水、メタノールで順次洗浄することにより、ＸＸ−８を４．６ｇ（５．３７ｍｍｏｌ，収率８２％）得た。
【００９７】
（５）５０ｍｌの反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ＸＸ−８：８５７ｍｇ（１ｍｍｏｌ）
ＸＸ−９：２２４ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）
亜硝酸イソアミル：０．５ｇ（８．３ｍｍｏｌ）
キシレン（２０ｍＬ）
【００９８】
次に、反応溶液を１１０℃に加熱しこの温度で１時間攪拌した。次に、反応溶液を減圧濃縮した後、シリカゲルクロマトグラフィー（移動相：トルエン／ヘキサン＝１／３）で分離精製した。次に、キシレン−エタノール混合溶媒から再結晶することにより、ＡＥ−４１を黄色粉末として５１３ｍｇ（０．５４ｍｍｏｌ，収率５４％）得た。
【００９９】
マススペクトル（ＭＳ）測定及び核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）測定の測定により、化合物の構造確認を行った。
【０１００】
具体的には、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法マススペクトル（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）測定により、この化合物のＭ+である９５４を確認した。また核磁気共鳴スペクトルの測定結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：８．１２（ｓ，２Ｈ），７．７８（ｍ，２Ｈ），７．６２（ｍ，８Ｈ），７．５４（ｍ，６Ｈ），７．４３（ｄ，４Ｈ），７．３５（ｍ，２Ｈ），７．３２（ｍ，２Ｈ），６．３２（ｄ，２Ｈ），６．２６（ｄ，２Ｈ），１．４０（ｓ，３６Ｈ）．
【０１０１】
［実施例２］
【０１０２】
【化２７】
2010037242.tif 000029
【０１０３】
５０ｍｌの反応容器に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ後、反応容器内を窒素置換した。尚、ＸＸ−１０はＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，５５，４１９０（１９９０）に従って合成した化合物である。
【０１０４】
ＸＸ−１０：８７６ｍｇ（２ｍｍｏｌ）
無水ＴＨＦ：５ｍｌ
【０１０５】
次に、反応溶液を−７８℃に冷却し、ｎ−ブチルリチウムヘキサン溶液（１．６Ｍ、１．２５ｍｌ，２ｍｍｏｌ）を加えた後、反応溶液を−７８℃で３０分攪拌した。次に、反応溶液中に、ＸＸ−８（８５７ｍｇ，１ｍｍｏｌ）を加えた後、反応溶液を室温まで昇温した後室温で１２時間攪拌した。次に、反応溶液を減圧濃縮し、シリカゲルクロマトグラフィー（移動相：トルエン／ヘキサン＝１／３）で分離精製した。次に、キシレン−エタノール混合溶媒から再結晶することにより、ＡＨ−３を黄色粉末として４５０ｍｇ（０．４１ｍｍｏｌ，収率４１％）得た。
【０１０６】
マススペクトル（ＭＳ）測定及び核磁気共鳴スペクトル（ＮＭＲ）測定の測定により、化合物の構造確認を行った。
【０１０７】
具体的には、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法マススペクトル（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）測定により、この化合物のＭ+である１１０６を確認した。また核磁気共鳴スペクトルの測定結果を以下に示す。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，５００ＭＨｚ）σ（ｐｐｍ）：７．５５（ｍ，８Ｈ），７．４６（ｍ，４Ｈ），７．２９（ｍ，２Ｈ），７．２２（ｍ，２Ｈ），７．１５（ｄ，４Ｈ），７．０２（ｍ，１０Ｈ），６．７９（ｄ，２Ｈ），６．０１（ｄ，２Ｈ），５．４６（ｄ，２Ｈ），１．２２（ｓ，３６Ｈ）．
【０１０８】
［実施例３］
図３に示す有機発光素子を以下の方法により製造した。
【０１０９】
まずガラス基板（基板１）上に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を、スパッタ法にて成膜し陽極２を形成した。このとき陽極２の膜厚を１２０ｎｍとした。次に、この基板をアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾンで洗浄した。このようにして処理した基板を透明導電性支持基板として使用した。
【０１１０】
次に、透明導電性支持基板上に、下記に示されるＨＴＬ−１の０．１重量％クロロホルム溶液をスピンコート法により成膜し正孔輸送層５を形成した。このとき正孔輸送層５の膜厚は１１ｎｍであった。
【０１１１】
【化２８】
2010037242.tif 000030
【０１１２】
次に、他の有機化合物層及び電極層を、気圧１０-5Ｐａに設定した真空チャンバー内において、抵抗加熱による真空蒸着により連続成膜を行うことで、有機発光素子を作製した。
【０１１３】
具体的には、まず正孔輸送層５上に、ホストである下記に示すＨＯＳＴ−１とゲストである例示化合物ＡＥ−４１とを、ＨＯＳＴ−１と例示化合物ＡＥ−４１との重量濃度比が９８：２となるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を３０ｎｍとした。次に、発光層３上に、下記に示すＥＴＬ−１を成膜して電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を４０ｎｍとした。次に、電子輸送層６上に、ＬｉＦを成膜して第一の金属電極層を形成した。このとき第一の金属電極層の膜厚を０．５ｎｍとした。最後に、第一の金属電極層上に、Ａｌを成膜して第二の金属電極層を形成した。このとき第２の金属電極層の膜厚を１５０ｎｍとした。尚、上記の第一の金属電極層（ＬｉＦ膜）及び第二の金属電極層（Ａｌ膜）は陰極４として機能する。以上のようにして、有機発光素子を得た。
【０１１４】
【化２９】
2010037242.tif 000031
【０１１５】
得られた素子についてその特性を評価した。その結果、輝度１０００ｃｄ／ｍ2で発光させたときの本実施例の素子の電流効率は１９ｃｄ／Ａであった。また、本実施例の素子に１６５ｍＡ／ｃｍ2の電流を流して連続通電を行った。その結果、輝度が半減するまでの時間は１１００時間であった。
【０１１６】
居城より、本発明の縮合多環化合物を発光材料として使用した有機発光素子は、高効率で発光し、長時間安定に発光することが確認された。
【０１１７】
［実施例４］
実施例３において、発光層３のゲストとして、例示化合物ＡＨ−４１の代わりに例示化合物ＡＨ−３を使用する以外は、実施例３と同様の方法により素子を作製した。
【０１１８】
本実施例の有機発光素子は６．０Ｖの印加電圧をかけたところ、黄緑色の発光が観測された。さらに、この素子について窒素雰囲気下で連続通電を行ったところ、１００時間連続して通電しても安定した発光が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の縮合多環化合物を３次元的に見たときの概略図である。
【図２】本発明の有機発光素子における第一の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の有機発光素子における第三の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の有機発光素子における第四の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の有機発光素子における第五の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の有機発光素子における第六の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  基板
２  陽極
３  発光層
４  陰極
５  ホール輸送層
６  電子輸送層
７  ホール注入層
８  ホール／エキシトンブロッキング層
１０，２０，３０，４０，５０，６０  有機発光素子
【図１】
2010037242.tif 000035
【図２】
2010037242.tif 000036
【図３】
2010037242.tif 000037
【図４】
2010037242.tif 000038
【図５】
2010037242.tif 000039
【図６】
2010037242.tif 000040
【図７】
2010037242.tif 000041