(57)【要約】【課題】  発光波長が長波長シフトしたホスト材料として用いることができる発光層化合物を提供する。【解決手段】  一般式（１）【化１】2010222331.tif 000011（式中、Ｒ３およびＲ６の少なくとも１つはＦであり、残りはＨである）で表される、３位および６位に１つ以上のフッ素を有するカルバゾール骨格を二量体以上含むことを特徴とする発光層化合物。【選択図】      図１
2010222331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
2010222331.tif 000009
（式中、Ｒ３およびＲ６の少なくとも１つはＦであり、残りはＨである）
で表される、３位および６位に１つ以上のフッ素を有するカルバゾール骨格を二量体以上含むことを特徴とする発光層化合物。
【請求項２】
陽極と陰極との間に発光層を有し、前記発光層は、請求項１に記載の発光層化合物からなるホスト材料と、赤色発光ドーパントとを含有することを特徴とする有機電界発光素子。
【請求項３】
前記発光層に積層された、一般式（２）
【化２】
2010222331.tif 000010
（式中、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５およびＲ７の２つ以上はＦであり、残りはＨである）
で表される、２位、４位、５位および７位に２つ以上のフッ素を有するカルバゾール骨格を二量体以上含む発光層化合物からなるホスト材料と、青色発光ドーパントとを含有する別の発光層をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の有機電界発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界発光素子に用いる材料および素子構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代ディスプレイや照明のための発光技術として有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）が注目されている。有機ＥＬ素子の研究初期は、有機層の発光機構として主に蛍光が用いられていた。しかし、蛍光の内部量子効率は理論上２５％が上限であるとされている。実際、実験的にも、蛍光を用いた有機ＥＬ素子で２５％を超える量子効率を示す報告はほとんどなされていない。一方、リン光を用いた有機ＥＬ素子では、原理上１００％の内部量子効率が得られることが示されている。これは、蛍光が励起一重項のみからの発光であるのに対し、リン光は励起三重項からの発光が可能となり、統計的に励起三重項は励起一重項の３倍存在するためである。実際、リン光を用いた有機ＥＬ素子においては、１００％に近い内部量子効率を示す実験結果が報告されている。
【０００３】
近年におけるリン光を用いた発光層の構成の主流は、有機材料からなるホスト材料中に、イリジウムや白金などを中心金属とする発光性金属錯体をドープしたものである。このリン光発光層中の発光ドーパントにおける励起子生成のメカニズムの１つは以下の通りである。すなわち、陰極と陽極からの電子と正孔の注入により生成したホスト材料の励起状態から、発光ドーパントへエネルギー移動を起こすことによって発光ドーパントが励起状態となり、その基底状態へのエネルギー失活過程において発光を示す。
【０００４】
このような発光層では、ホスト材料の発光スペクトルと発光ドーパントの吸収スペクトルの重なりが大きいほど、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギー移動効率がよい。これは、フェルスターのエネルギー移動機構と呼ばれる。
【０００５】
リン光を用いた発光層のホスト材料は、低分子系と高分子系に大別される。低分子系ホスト材料を含む発光層は、主に低分子系ホスト材料および発光ドーパントを真空共蒸着することによって成膜される。高分子系ホスト材料を含む発光層は、主に高分子系ホスト材料および発光ドーパントを混合した溶液を塗布することによって成膜される。
【０００６】
低分子系ホスト材料の代表例は、パラビスカルバゾリルフェニレン（ＣＢＰ）などである。高分子系ホスト材料の代表例は、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）などである（非特許文献１、非特許文献２）。下記に、ＣＢＰおよびＰＶＫの構造を示す。
【化１】
2010222331.tif 000003
【０００７】
発光ドーパント材料には、青色発光ドーパント材料、緑色発光ドーパント材料、赤色発光ドーパント材料などがある。青色発光ドーパント材料の代表例はビス（２−（４，６−ジフルオレフェニル）ピリジナートイリジウム錯体［以下、ＦＩｒｐｉｃと記す］などである。緑色発光ドーパント材料の代表例はトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体［以下、Ｉｒ（ｐｐｙ）3と記す］などである。赤色発光ドーパント材料の代表例はＢｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）などである。
【０００８】
これらの発光ドーパント材料と高分子系ホスト材料であるＰＶＫとを含む発光層を成膜することを想定する。ＰＶＫの発光波長が４２０ｎｍであるのに対し、それぞれの発光ドーパント材料の吸収波長は、青色発光ドーパント材料であるＦＩｒｐｉｃで３８０ｎｍ、緑色発光ドーパント材料であるＩｒ（ｐｐｙ）3で４１０ｎｍ、赤色発光ドーパント材料であるＢｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）で４８０ｎｍとなっている。したがって、たとえばＰＶＫからＢｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）へのエネルギー移動を効率よく行わせたい場合には、ＰＶＫの発光波長を長波長シフトさせることが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp. L828-L829
【非特許文献２】Adv. Mater. 2006, 18, 948-954
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、発光波長が長波長シフトしたホスト材料として用いることができる発光層化合物、およびこの発光層化合物を発光層に含む有機電界発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、一般式（１）
【化２】
2010222331.tif 000004
【００１２】
（式中、Ｒ３およびＲ６の少なくとも１つはＦであり、残りはＨである）
で表される、３位および６位に１つ以上のフッ素を有するカルバゾール骨格を二量体以上含むことを特徴とする発光層化合物が提供される。
【００１３】
本発明の他の実施形態によれば、陽極と陰極との間に発光層を有し、前記発光層は、前記の発光層化合物からなるホスト材料と、赤色発光ドーパントとを含有することを特徴とする有機電界発光素子が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態に係る発光層化合物は、発光波長が長波長シフトしたホスト材料として用いることができ、赤色発光ドーパント材料へのエネルギー移動効率を向上できる。また、本発明の実施形態に係る有機電界発光素子は、前記発光層化合物からなるホスト材料と赤色発光ドーパントとを含有する発光層を有し、高い発光効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る白色有機ＥＬ素子の断面図。
【図２】２，７−ジフルオロカルバゾールと無置換カルバゾールの発光スペクトルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。  
本発明の実施形態に係る発光層化合物は、３位および６位に１つ以上のフッ素を有するカルバゾール骨格を二量体以上含む。下記に、カルバゾールと、３，６−ジフルオロカルバゾールの構造を示す。
【化３】
2010222331.tif 000005
【００１７】
分子軌道計算によれば、３，６−ジフルオロカルバゾールの発光波長は、無置換カルバゾールの発光波長に比べて、約２８ｎｍ長波長シフトすることがわかっている。具体的には以下の通りである。
【００１８】
分子軌道計算は、分子軌道計算ソフトであるｇａｕｓｓｉｎ０３を用いて行い、基底状態についての構造最適化は、Ｂ３ＬＹＰ法（基底関数は６−３１Ｇ*）で行った。励起子の構造最適化はＣＩＳ法（基底関数は６−３１Ｇ*）で行い、その最適構造を使ってＴＤ−ＤＦＴ（時間依存密度汎関数法）計算を行うことで発光波長を算出した。その結果、無置換カルバゾールの発光波長は３３４ｎｍ、３，６−ジフルオロカルバゾールの発光波長は３０６ｎｍであり、長波長シフトは約２８ｎｍとなった。
【００１９】
また、下記に、３，６−ジフルオロカルバゾールを含む二量体およびポリマーを示す。
【化４】
2010222331.tif 000006
【００２０】
したがって、前記一般式（１）で表される発光層化合物からなるホスト材料は、赤色発光ドーパント材料へのエネルギー移動効率を向上できる。また、前記一般式（１）で表される発光層化合物からなるホスト材料と赤色発光ドーパントとを含有する発光層を有する有機電界発光素子は、高い発光効率を得ることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。  
図１に本実施例に係る白色有機ＥＬ素子の断面図を示す。ガラス基板１上に、陽極２、青色発光層３、赤色発光層４、および陰極５が順次形成されている。なお、陽極２と青色発光層３との間に正孔注入層や正孔輸送層を設けてもよいし、赤色発光層４と陰極５との間に電子輸送層や電子注入層を設けてもよい。
【００２２】
陰極２の材料には、たとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が用いられる。必要に応じて設けられる正孔輸送層の材料には、たとえばポリ（エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレン・スルフォン酸）［ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ］が用いられる。
【００２３】
青色発光層３の材料には、下記に示すようにホスト材料としてポリ（ビニル−２，７−ジフルオロカルバゾール）、および青色リン光発光ドーパントとしてＦＩｒｐｉｃが用いられる。これらを有機溶媒に溶解した溶液をスピンコートによって塗布し、加熱して乾燥することにより青色発光層３を形成する。
【化５】
2010222331.tif 000007
【００２４】
図２に２，７−ジフルオロカルバゾールと無置換カルバゾールの発光スペクトルを示す。図２に示されるように、２，７−ジフルオロカルバゾールでは、無置換カルバゾールと比較して、発光波長が短波長シフトする。したがって、ポリ（ビニル−２，７−ジフルオロカルバゾール）の発光スペクトルとＦＩｒｐｉｃの吸収スペクトルとの重なりが大きく、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギー移動効率がよいため、発光効率が高くなる。
【００２５】
赤色発光層４の材料には、下記に示すようにホスト材料としてポリ（ビニル−３，６−ジフルオロカルバゾール）、および赤色リン光発光ドーパントとしてＢｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）が用いられる。これらを有機溶媒に溶解した溶液をスピンコートによって塗布し、加熱して乾燥することにより赤色発光層４を形成する。
【化６】
2010222331.tif 000008
【００２６】
前記のように、３，６−ジフルオロカルバゾールの発光波長は、無置換カルバゾールの発光波長に比べて、約２８ｎｍ長波長シフトする。したがって、ポリ（ビニル−３，６−ジフルオロカルバゾール）の発光スペクトルとＢｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）の吸収スペクトルとの重なりが大きく、ホスト材料から発光ドーパントへのエネルギー移動効率がよいため、発光効率が高くなる。
【００２７】
必要に応じて設けられる電子輸送層の材料には、たとえばトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム［Ａｌｑ3］が用いられる。必要に応じて設けられる電子注入層の材料には、たとえばＬｉＦが用いられる。陰極５の材料には、たとえばＡｌが用いられる。
【００２８】
上述した青色発光層３および赤色発光層４の発光効率が高いので、高効率の白色有機ＥＬ素子を提供できる。
【００２９】
青色発光層３および赤色発光層４のホスト材料が類似の構造を有するので、成膜性が良好であり、しかも界面が安定になり構造欠陥を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…ガラス基板、２…陽極、３…青色発光層、４…赤色発光層、５…陰極。
【図１】
2010222331.tif 000012
【図２】
2010222331.tif 000013