(57)【要約】【課題】  青色発光素子に用いるのに適した新規有機化合物とそれ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有機化合物。【化１】2011231086.tif 000051  一般式（１）において、  Ｒ１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。【選択図】  図１
2011231086.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有機化合物。
【化１】
2011231086.tif 000049
一般式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。
【請求項２】
前記Ｒ１乃至Ｒ８および前記Ｒ１０乃至Ｒ１７の少なくとも一つは、前記アルキル基、前記アリール基から選ばれ、それ以外の前記Ｒ１乃至Ｒ８および前記Ｒ１０乃至Ｒ１７が水素原子であることを特徴とする請求項１に記載の有機化合物。
【請求項３】
下記一般式（３）で示されることを特徴とする有機化合物。
【化２】
2011231086.tif 000050
一般式（３）において、Ｒ２１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に水素原子、アリール基、アルキル基から選ばれる。
【請求項４】
一対の電極と前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有する有機発光素子において、
前記有機化合物層は請求項１乃至３のいずれかに記載の有機化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項５】
前記有機化合物層は発光層であ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】
複数の画素を有し、前記画素は請求項４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す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を入力するための画像入力部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項４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す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規有機化合物およ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、一対の電極とこの一対の電極間に配置される有機化合物層とを有する素子である。前記各電極から電子および正孔を注入することにより、前記有機化合物層中の有機化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態にもどる際に光を放出する。
【０００３】
有機発光素子は有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは有機ＥＬ素子とも呼ばれる。
【０００４】
有機発光素子の最近の進歩は著しく、低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能である。これまでに新規な発光性有機化合物の創出が行われている。
【０００５】
特許文献１には有機化合物層である発光層を構成する有機化合物の一例として以下に示すＩＫ−１２が記載されている。この化合物はベンゾ［ｋ］フルオランテンを有している。
【０００６】
【化１】
2011231086.tif 000003
【０００７】
なお基本骨格としてベンゾ［ｋ］フルオランテンを以下に示す。これは環が共役構造を有している縮合環のことである。
【０００８】
【化２】
2011231086.tif 000004
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２４１６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の１Ｋ−１２はベンゾ［ｋ］フルオランテンを有し、さらに置換基を有することで青色発光を可能としている。しかし、ｔｅｒｔ−ブチル基のような置換基を設けると化合物の安定性が損なわれる場合がある。そこで、本発明は基本骨格自体を新しく創出し、それ自体で青色発光ができかつ化合物の安定性の高い新規な有機化合物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）および一般式（３）で示されることを特徴とする有機化合物を提供する。
【００１２】
【化３】
2011231086.tif 000005
【００１３】
一般式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。
【００１４】
【化４】
2011231086.tif 000006
【００１５】
一般式（３）において、
Ｒ２１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基本骨格のみで青色発光が可能であり、かつ安定性の高い有機化合物を提供できる。またそれを有する有機発光素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】有機発光素子と有機発光素子に接続す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】
【００１８】
本発明は、下記一般式（１）で示されることを特徴とする有機化合物である。
【００１９】
【化５】
2011231086.tif 000007
【００２０】
一般式（１）において、
Ｒ１乃至Ｒ１８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。
【００２１】
ここで一般式（１）中のアルキル基として、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、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、オクチル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基などが挙げられる。
【００２２】
一般式（１）中のアルコキシ基のアルコキシ基として、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、２−エチル−オクチルオキシ基、フェノキシ基、４−ターシャルブチルフェノキシ基、ベンジルオキシ基、チエニルオキシ基などが挙げられる。
【００２３】
一般式（１）中のアミノ基として、例えば、Ｎ−メチルアミノ基、Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアミノ基、Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−ベンジルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、Ｎ、Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジナフチルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジフルオレニルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−トリルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジトリルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジアニソリルアミノ基、Ｎ−メシチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ、Ｎ−ジメシチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−ターシャリブチルフェニル）アミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−（４−トリフルオロメチルフェニル）アミノ基等が挙げられる。
【００２４】
一般式（１）中のアリール基として、例えば、フェニル基、ナフチル基、インデニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基などが挙げられる。
【００２５】
一般式（１）中の複素環基として、例えば、ピリジル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、フェナントロリル基などが挙げられる。
【００２６】
一般式（１）中のＲ１乃至Ｒ１８である上記置換基、即ちアルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基が有する置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基などのアラルキル基、フェニル基、ビフェニル基などのアリール基、ピリジル基、ピロリル基などの複素環基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基などのアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子などが挙げられる。
【００２７】
本発明者は基本骨格それ自体に注目した。具体的には基本骨格のみの分子が持つ発光ピーク波長が所望の発光波長領域に収まるものを提供することを試みた。
【００２８】
所望の発光ピーク波長を得るために、基本骨格に置換基を設けることが知られているものの、その場合は化合物の安定性を損なう場合がある。
【００２９】
また、有機発光素子を表示装置に用いる際には、青色とは発光ピーク波長が４３０ｎｍ乃至４８０ｎｍであることが重要である。
【００３０】
そして、本発明に係る有機化合物は、発光ピーク波長が４３０ｎｍ乃至４８０ｎｍの範囲にある化合物である。すなわち、青色有機発光素子の発光材料として好ましい。
【００３１】
有機発光素子の発光効率を高めるためには、発光材料そのものの量子収率が大きいことが望ましい。
【００３２】
そのためには
１．振動子強度が高いこと
２．発光にかかわる骨格の振動部分が少ないこと
があげられる。
【００３３】
１に関しては、発光材料の発光にかかわる骨格の対称性を高くすることが重要である。なぜならば、対称性の高い分子は、各原子の遷移双極子モーメントの向きが揃いやすいため、遷移双極子モーメントが大きくなるからである。遷移双極子モーメントが大きいことは振動子強度が大きいことに繋がり、そのことは量子収率が高いことに繋がる。
【００３４】
また、１つの方向に共役を伸ばすことによって分子の遷移双極子モーメントが大きくなるので振動子強度が向上する。
【００３５】
この点で本発明に係る有機化合物はベンゾ［ｋ］フルオランテンの８位から１１位の位置に共役を伸ばす形で縮環構造を有する構造となっている。この構造はベンゾ［ｋ］フルオランテン比べて遷移双極子モーメントが大きい。
【００３６】
すなわち、本発明に係る有機化合物は振動子強度が高い構造となっている。
【００３７】
２に関しては基本骨格に回転構造を有さないことで、有機化合物が得たエネルギーが回転または振動といった運動エネルギーへ変わることを抑制し、光子として放出されるエネルギーの割合を増加させることができる。すなわち量子収率の低下を抑制することができる。
【００３８】
また、本発明に係る有機化合物が有する基本骨格、すなわちアセフェナンスリロ［４、５−ｋ］ベンゾ［ｅ］アセフェナンスレン骨格は、それ自体で発光ピーク波長が青領域となる。更にこの基本骨格は回転構造を有しておらず、回転振動による量子収率の低下を抑制することができる。
【００３９】
比較となる骨格としてベンゾ［ｂ］フルオランテンを挙げる。このベンゾ［ｂ］フルオランテンと本発明の一例であるアセフェナンスリロ［４、５−ｋ］ベンゾ［ｅ］−７、１０−ジフェニルアセフェナンスレン（例示化合物Ａ１１０）との発光ピーク波長を比較すると、前者の発光ピーク波長は３９５ｎｍであるのに対して本発明に係る有機化合物の発光ピーク波長は４３９ｎｍである。
【００４０】
本発明に係る有機化合物は青色発光領域の発光ピーク波長を有し、比較の化合物は青色領域の発光ピーク波長を有さないことがわかる。また、量子収率は、前者が０．４９に対して本発明に係る有機化合物が０．８０であり、本発明に係る化合物は比較化合物よりも高効率で発光することがわかる。
【００４１】
本発明に係る有機化合物の一例である例示化合物Ａ１１０を比較に用いた。この結果から本発明に係る有機化合物の基本骨格は、基本骨格のみで青色発光領域の発光ピーク波長を有し、かつ高い量子収率を有することがわかる。なぜならば、例示化合物Ａ１１０が７位と１０位とに有するフェニル基が発光ピーク波長に与える影響は小さく、また量子収率にも与える影響も小さいからである。
【００４２】
【化６】
2011231086.tif 000008
【００４３】
【化７】
2011231086.tif 000009
【００４４】
【化８】
2011231086.tif 000010
【００４５】
以上のことから、本発明に係る有機化合物は基本骨格のみで青色の発光に適した発光を実現し、尚且つ高い量子収率を得ていることがわかる。
【００４６】
また、本発明に係る有機化合物は、基本骨格内に２つの５員環構造を有するため、ＨＯＭＯおよびＬＵＭＯのエネルギーレベルが深い。このため、本発明に係る有機化合物は酸化電位が高い。
【００４７】
これは、本発明に係る有機化合物が酸化されるためには、より多くのエネルギーが必要になることを意味する。すなわち、本発明に係る有機化合物は酸化に対して安定である。
【００４８】
本発明に係る有機化合物の基本骨格は平面性が高く、分子同士が重なることでエキシマーを生成しやすい骨格である。そのため、立体障害基を設け、分子同士の重なりを防ぐために嵩高い置換基を導入することが好ましい。
【００４９】
そこで、置換基の立体障害の効果が高い位置を計算手法で求めた。具体的には、計算方法は密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ）を用いて、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルの量子化学計算を行った。
【００５０】
ここでは、基本骨格と置換基（本計算ではフェニル基）との結合の二面角を求めて判断した。二面角の値が９０°に近いほど、立体障害の効果が高く、分子間の重なりを抑制することに効果が高い。
【００５１】
その計算結果を表１に示す。表１には、量子化学計算により得られた吸収値（Ｓ１）も併せて示す。
【００５２】
【表１】
2011231086.tif 000011
【００５３】
２面角の値が大きいのは９位と１８位とである。すなわち、分子間の重なりによるエキシマー生成を抑制するために効果が高い置換基の位置は、９位と１８位とである。
【００５４】
この位置におけるフェニル基は８８°以上の２面角を有しており、基本骨格に対してほぼ直交している。これは、エキシマーの生成を抑制するための置換位置として最も適していることが分かる。また、ほぼ直交しているために共役が広がりにくく、発光波長が長波長化しにくい置換位置でもある。
【００５５】
以上の結果より、本発明に係る有機化合物は、９位と１８位に置換基を導入することで、分子間の重なりを抑制し、エキシマーを生成しにくい発光材料となる。
【００５６】
なお、上述した直交とは、基本骨格の平面に対して９位または１８位に導入する置換基の平面が直交する位置関係にあることを意味する。また、９位または１８位に導入する置換基としてフェニル基以外にも、ナフチル基、インデニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、ターシャリブチル基が挙げられる。
【００５７】
また、本発明に係る有機化合物の発光ピーク波長を所望の波長に調整する手法として、置換基の導入による波長制御の方法がある。波長の長波長化に適した置換位置として、本発明に係る有機化合物の１位乃至８位と１０位乃至１７位、つまり９位および１８位以外に置換基を設けることが好ましい。９位および１８位は波長に与える変化が小さいためである。
【００５８】
これについて、基本骨格とフェニル基との結合位置のよる吸収値（Ｓ１）の比較を行った。この吸収値から、置換体の発光ピーク波長の変化を予測することができる。
【００５９】
その結果を表１に示す。基本骨格の９位または１８位にフェニル基を有する化合物と無置換体とを比較した場合、９位または１８位にフェニル基を有する置換体は吸収値の差が３ｎｍ以下である。一方、他の置換位置にフェニル基を有する化合物は吸収値の差が６ｎｍ以上１２ｎｍ以下である。
【００６０】
すなわち、９位または１８位にフェニル基を有する化合物は波長に与える影響は小さい。そして、波長を長波長化するためには、１位乃至８位と１０位乃至１７位の位置に置換基を設けることが好ましい。
【００６１】
以上の結果から、本発明に係る有機化合物は１位乃至８位と１０位乃至１７位に置換基を設けることで、長波長化して緑色から赤色に適した発光材料を得ることもできる。
【００６２】
本発明に係る有機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。
【００６３】
【化９】
2011231086.tif 000012
【００６４】
【化１０】
2011231086.tif 000013
【００６５】
【化１１】
2011231086.tif 000014
【００６６】
【化１２】
2011231086.tif 000015
【００６７】
【化１３】
2011231086.tif 000016
【００６８】
【化１４】
2011231086.tif 000017
【００６９】
【化１５】
2011231086.tif 000018
【００７０】
【化１６】
2011231086.tif 000019
【００７１】
【化１７】
2011231086.tif 000020
【００７２】
【化１８】
2011231086.tif 000021
【００７３】
【化１９】
2011231086.tif 000022
【００７４】
【化２０】
2011231086.tif 000023
【００７５】
Ａ１からＡ１４６は、基本骨格にアリール基を設けた化合物であり、分子が炭化水素のみで構成される有機化合物である。
【００７６】
９位および１８位に設けられたアリール基により、濃度消光の抑制ができる。なぜならば、９位または１８位の位置のアリール基は基本骨格と２面角がほぼ直交するため、構造が立体的になり、分子同士の重なりを抑制でき、濃度消光を抑制することができる。
【００７７】
また、９位および１８位以外の置換位置にアリール基を設けた化合物は、基本骨格の発光ピーク波長よりも発光ピーク波長が長波長化する。
【００７８】
というのもこの位置にアリール基が導入されることで、基本骨格の共役が広がり、その結果、分子のバンドギャップが狭くなり、無置換体である基本骨格それ自体が有する発光波長より、より長波長で発光することができる。
【００７９】
そして、Ａ群の有機化合物は全て炭化水素で構成されるため、基本骨格が有する酸化電位の値と還元電位の値との合計の半分の値を中心位置とすると、これらの有機化合物は、中心位置を維持した形で、その酸化−還元の電位幅を変えることができる。
【００８０】
Ｂ１からＢ３７は、基本骨格にアルキル基が直接結合した有機化合物である。
【００８１】
本発明に係る有機化合物はアルキル基が直接結合した場合は、アルキル基の電子供与性の影響を受け、酸化電位が高い。すなわち、Ｂ群の例示化合物は酸化されやすくなる。
【００８２】
Ｃ１からＣ３０は、分子内にヘテロ原子を含む有機化合物である。
【００８３】
本発明に係る有機化合物はヘテロ原子を含む置換基を有する場合、ヘテロ原子に由来する酸化還元電位の変化の影響を受ける。これによって、発光ピーク波長を長波長化できる。
【００８４】
本発明に係る有機化合物は電子トラップ型発光材料として用いられることが好ましいが、ヘテロ原子を含む置換基を有する場合は、酸化還元電位が変化するので、電子トラップ型発光材料だけでなく、電子輸送層材料やホール輸送層材料、ホールトラップ型発光材料といった用途に用いることができる。
【００８５】
本発明に係る有機化合物は下記一般式（２）で示されるものがさらに好ましい。
【００８６】
なぜならば、本発明の基本骨格における９位と１８位とにフェニル基を導入することで、エキシマー生成の抑制効果が高いからである。また、このフェニル基はＲ１９やＲ２０の位置に置換基を有すると抑制効果がより高い。
【００８７】
さらに、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６は、これらの位置に置換基を導入することで発光波長の変化を大きくすることができる。
【００８８】
【化２１】
2011231086.tif 000024
（２）
【００８９】
一般式（２）中、Ｒ５およびＲ６、Ｒ１９およびＲ２０で示される置換基はアルキル基である。Ｒ１４乃至Ｒ１６は、アルキル基またはアリール基である。
【００９０】
このアルキル基は、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、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基のいずれかである。
【００９１】
このアリール基はフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基のいずれかである。
【００９２】
アリール基は、上記のアルキル基を置換基として有してよい。
【００９３】
本発明に係る有機化合物は、発光層のゲスト材料に用いられることが好ましい。
【００９４】
本発明に係る有機化合物が発光層のホスト材料であってもよく、あるいはアシスト材料であってもよい。
【００９５】
また、本実施形態に係る有機化合物は、発光層以外の各層、即ちホール注入層、ホール輸送層、ホールブロッキング層、エキシトンブロッキング層、電子輸送層、電子注入層の何れに用いてもよい。
【００９６】
ここでホスト材料とは、発光層を構成する化合物の内で最も重量比が大きい化合物である。ゲスト材料とは、発光層を構成する化合物の中で重量比がホスト材料よりも小さく、有機発光素子の主たる発光をする化合物である。アシスト材料とは、発光層を構成する化合物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。
【００９７】
なお、本発明に係る有機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０．０１ｗｔ％以上２０ｗｔ％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。
【００９８】
また、ゲスト材料の濃度を上記２範囲のいずれかにおいて変化させることによって、発光層から発する光の発光波長を５ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲で長波長化することが可能である。
【００９９】
本発明に係る有機化合物は、以下に示す合成ルート１のように合成することができる。
【０１００】
例示化合物に示されている化合物についても、水素原子を例えば、アルキル基、フェニル基といった他の置換基に換えて合成することができる。
【０１０１】
【化２２】
2011231086.tif 000025
【０１０２】
Ｄ１で示される構造に置換基を導入するためには以下の合成ルートを用いることができる。
【０１０３】
【化２３】
2011231086.tif 000026
【０１０４】
この合成法では最終合成工程で下記一般式（３）で示される異性体が生じる。この異性体同士はほとんど発光特性に差が無いため、再結晶などで単離して使用しても良いし、混合したまま用いても良い。また、混合して用いた際は、結晶性を抑えるために、濃度消光の抑制などの効果を期待することもできる。即ち、高濃度で使用できる。
【０１０５】
一般式（１）で示される化合物は、それぞれ異性体を有する。それらの異性体は一般式（３）で示される化合物である。なお、例示化合物Ａ１の異性体はＡ１−２と表記する。
【０１０６】
【化２４】
2011231086.tif 000027
【０１０７】
一般式（３）において、
Ｒ２１乃至Ｒ３８はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アリール基、複素環基から選ばれる。
【０１０８】
出発原料Ｄ１からＤ４を用いることで、本発明に係る種々の有機化合物を合成することができる。表２に、出発原料Ｄ１からＤ４と共に、これらを用いて合成される本発明に係る種々の有機化合物を示した。なお、異性体は省略した。
【０１０９】
【表２】
2011231086.tif 000028
【０１１０】
【表３】
2011231086.tif 000029
【０１１１】
【表４】
2011231086.tif 000030
【０１１２】
【表５】
2011231086.tif 000031
【０１１３】
以下に本実施形態に係る有機化合物を有する有機発光素子の例を示す。
【０１１４】
本実施形態に係る有機発光素子は、一対の電極としての一例である陽極と陰極との間に発光層を設けた構成の他に、陽極と発光層との間にホール輸送層やホール注入層を有してよく、発光層と陰極との間に電子輸送層や電子注入層やホール・エキシトンブロッキング層等を有してよい。
【０１１５】
本実施形態に係る有機発光素子の有機化合物層の層構成はこれらに限られない。
【０１１６】
本実施形態に係る有機発光素子は、有機化合物層が複数層で構成されてもよい。この複数層としてはホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、エキシトンブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。これらの層を適宜組み合わせて用いることができる。
【０１１７】
ここで、本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る有機化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系のホール輸送性化合物、発光性化合物あるいは電子輸送性化合物等を一緒に使用することができる。
【０１１８】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【０１１９】
ホール注入輸送性材料としては、陽極からのホールの注入が容易で、注入されたホールを発光層へと輸送することができるように、ホール移動度が高い材料が好ましい。正孔注入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。
【０１２０】
主にホスト材料としては、表３、もしくは表３の誘導体である化合物以外に、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。
【０１２１】
【表６】
2011231086.tif 000032
【０１２２】
【表７】
2011231086.tif 000033
【０１２３】
電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入が容易で、注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、ホール注入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。
【０１２４】
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、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。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、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
【０１２５】
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。
【０１２６】
なお、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。
【０１２７】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態の有機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。一般には真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマあるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法により薄膜を形成する。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。また塗布法で成膜する場合は、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。
【０１２８】
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。また、これらバインダー樹脂は、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。
【０１２９】
以下本実施形態に係る有機発光素子を有する装置について説明する。
【０１３０】
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がある。
【０１３１】
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。この表示部とは複数の画素を有しており、この画素は本実施形態に係る有機発光素子とスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。表示装置は画像入力部をさらに有する画像入力装置でもよい。
【０１３２】
画像入力装置は、エリアＣＣＤ、リニアＣＣＤ、メモリーカード等からの情報を入力する画像入力部と、入力された情報を表示する表示部とを有する。これに撮像光学系をさらに有すればデジタルカメラ等の撮像装置となる。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報に基づいて画像を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。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。
【０１３３】
次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について説明する。
【０１３４】
図１は、本実施形態に係る有機発光素子と有機発光素子の発光非発光あるいは発光輝度を制御するスイッチング素子の１例であるＴＦＴ素子とを有する表示装置の断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。不図示ではあるが発光輝度を制御するトランジスタをさらに有してもよい。表示装置は、情報に応じてスイッチング素子を駆動することで、有機発光素子を点灯あるいは消灯することによって表示を行い、情報を伝える。構造の詳細を以下に説明する。
【０１３５】
図１の表示装置は、ガラス等の基板１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２が設けられている。また符号３は金属のゲート電極３である。符号４はゲート絶縁膜であり、符号５は半導体層である。
【０１３６】
ＴＦＴ素子８は半導体層５とドレイン電極６とソース電極７とを有している。ＴＦＴ素子８の上部には絶縁膜９が設けられている。コンタクトホール１０を介して有機発光素子の陽極１１とソース電極７とが接続されている。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素子の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。
【０１３７】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如き図示をしている。陰極１３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１４や第二の保護層１５が設けられている。
【０１３８】
本実施形態に係る表示装置においてスイッチング素子に特に制限はなく、単結晶シリコン基板やＭＩＭ素子、ａ−Ｓｉ型の素子等を用いてもよい。
【実施例】
【０１３９】
（実施例１）
［Ａ１１０、Ａ１１０−２の合成］
例示化合物Ａ１１０の異性体はＡ１１０−２と表記する。
【０１４０】
【化２５】
2011231086.tif 000034
【０１４１】
フルオランテン−３−アミン（Ｅ１）１０．５ｇ（４８ｍｍｏｌ）をジメチルフォルムアミド３００ｍｌ中に０℃下で混合し、Ｎ−ブロモスクシイミド８．２ｇ（４８ｍｍｏｌ）を加えて、室温にもどし、８時間攪拌を行った。水中で析出物のろ過を行い、エタノールで再結晶を行った。結晶をろ過後、ヘプタンで洗浄を行い乾燥後、褐色の固体Ｅ２を２９ｇ（収率：６０％）得た。続けてＥ２を１０ｇ（３４ｍｍｏｌ）５００ｍｌナスフラスコに入れ、系内をアルゴン置換した。次に、アルゴン雰囲気下、メトキシシクロペンタン１５０ｍｌを入れ、−７５℃に冷却を行った。これにｎ−ブチルリチウム  １．６Ｍ溶液、６４ｍｌを滴下し、滴下終了後に室温に戻し、１時間攪拌を行った。その後、再び−７５℃に冷却し、ドライアイス１５ｇを細かく砕いて加え、徐々に室温に戻した。室温に戻した後に８時間攪拌後、１Ｍ塩酸を加えて反応を停止した後、酢酸エチルで抽出を行い、有機層の濃縮を行い、茶褐色液体を得た。これをカラムクロマトグラフィー（酢酸エチル／ヘプタン＝１：３）にて精製後、クロロホルム／メタノールで再結晶を行い黄緑結晶のＥ３を２．５ｇ（収率：２８％）得た。
【０１４２】
【化２６】
2011231086.tif 000035
【０１４３】
Ｅ４  ３５ｇ（１５０ｍｍｏｌ）、Ｅ５  ３１．８ｇ（１５０ｍｍｏｌ）をエタノール／トルエン＝１０／１溶液  ５００ｍｌ中に入れ、攪拌しながら６Ｎ水酸化カリウム水溶液  ５２ｍｌを滴下した。滴下終了後５０度に加熱して１時間攪拌して冷却し、析出物のろ過を行い、水、エタノール、イソプロピルアルコールの順で洗浄した後、減圧加熱乾燥を行い、黒色固体Ｅ６を４８．２ｇ（収率：７８％）得た。
【０１４４】
【化２８】
2011231086.tif 000036
【０１４５】
次にＥ６  ３．６ｇ（８．９５ｍｍｏｌ）、Ｅ３  ２．６ｇ（９．７４ｍｍｏｌ）をトルエン１００ｍｌ中に入れ、８０℃まで加熱した後、亜硝酸イソアミル  １．２ｍｌ（１０．４ｍｍｏｌ）をゆっくり滴下した後、１１０℃で３時間攪拌を行った。冷却後、水１００ｍｌｘ２回で洗浄した。この有機層を飽和食塩水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、この溶液を濾過後、濾液を濃縮して茶褐色液体を得た。これをカラムクロマトグラフィー（トルエン／ヘプタン＝３：１）にて精製後、トルエン／エタノールで再結晶を行い、異性体の混合物である黄結晶固体３．１７ｇ（収率：６２％）を得た。
【０１４６】
また、ＮＭＲ測定によりこの化合物の構造を確認した。
１Ｈ  ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３、４００ＭＨｚ）  σ（ｐｐｍ）：８．５７（ｄｄ、２Ｈ、  Ｊ＝８．２４、４．１２Ｈｚ）、８．３７（ｄｄ、２Ｈ、Ｊ＝８．２４、２．２９Ｈｚ）、８．２１（ｄ、２Ｈ、  Ｊ＝１０．９９Ｈｚ）、７．８７−７．２８（ｍ、５４Ｈ）、６．７６（Ｓ、１Ｈ）、６．５８（ｄ、１Ｈ、Ｊ＝７．３３Ｈｚ）、６．５１（ｓ、１Ｈ）、６．３６（ｄ、１Ｈ、Ｊ＝７．３３Ｈｚ）
【０１４７】
例示化合物Ａ１１０、Ａ１１０−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４３９ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１４８】
（実施例２）
［Ａ８、Ａ８−２の化合物の合成］
【０１４９】
【化２９】
2011231086.tif 000037
【０１５０】
有機化合物Ｅ７、Ｅ８をトルエン、エタノール、炭酸ナトリウム水溶液の混合溶媒中、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウムを触媒として用いてカップリング反応（混合溶媒の液温：７８℃、反応時間１０時間）を行った。反応後、有機層を水洗し、乾燥ののち、トルエン／ヘプタン溶媒でカラム分取してトルエン溶媒中で再結晶を行うことにより、結晶固体Ｅ９を得た。
【０１５１】
【化３０】
2011231086.tif 000038
【０１５２】
次に実施例１で用いられる有機化合物Ｅ４をＥ９に変更した以外は実施例１と同様の反応と精製を行い、Ｅ１０を合成した。
【０１５３】
【化３１】
2011231086.tif 000039
【０１５４】
そして、実施例１で用いられている有機化合物Ｅ６をＥ１０に変更した以外は、実施例１と同様の反応、精製を行うことにより、異性体の混合物である黄色の結晶固体を得た。これを更に再結晶でＡ８とＡ８−２に一部分別した。
【０１５５】
例示化合物Ａ２０、Ａ２０−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは、日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４５１ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１５６】
（実施例３）
［Ａ２４、Ａ２４−２の合成］
実施例２におけるＥ７をＥ１１に、Ｅ８をＥ１２に変更した以外は実施例２と同様の反応、精製を行った。
【０１５７】
【化３２】
2011231086.tif 000040
【０１５８】
【化３３】
2011231086.tif 000041
【０１５９】
例示化合物Ａ２４、Ａ２４−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４４５ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１６０】
（実施例４）
［Ａ５４、Ａ５４−２の合成］
実施例２におけるＥ７をＥ１１に、Ｅ５をＥ１３に変更した以外は実施例２と同様の反応、精製を行った。
【０１６１】
【化３４】
2011231086.tif 000042
【０１６２】
例示化合物Ａ５４、Ａ５４−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４５３ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１６３】
（実施例５）
［Ａ７３、Ａ７３−２の合成］
実施例２におけるＥ４をＥ１４に変更した以外は実施例２と同様の反応、精製を行った。
【０１６４】
【化３５】
2011231086.tif 000043
【０１６５】
例示化合物Ａ７３、Ａ７３−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４５５ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１６６】
（実施例６）
［Ａ９３、Ａ９３−２の合成］
実施例２におけるＥ８をＥ１２に、Ｅ５をＥ１６に変更した以外は実施例２と同様の反応、精製を行った。
【０１６７】
【化３６】
2011231086.tif 000044
【０１６８】
例示化合物Ａ９３、Ａ９３−２各々の１×１０−５ｍｏｌ／Ｌにおけるトルエン溶液の発光スペクトルは日立製Ｆ−４５００を用いて、３５０ｎｍの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行った結果、共に４４３ｎｍに最大強度を有するスペクトルであった。
【０１６９】
（実施例７−３３）
本実施例では、多層型有機発光素子の第五の例で示した素子（陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／ホール・エキシトンブロッキング層／電子輸送層／陰極）とした。ガラス基板上に１００ｎｍのＩＴＯをパターニングした。そのＩＴＯ基板上に、以下の有機層と電極層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜し、対向する電極面積が３ｍｍ２になるようにした。
ホール輸送層（３０ｎｍ）  Ｇ−１
発光層（３０ｎｍ）  ホストＧ−２、ゲスト：例示化合物  （重量比  ５％）
ホール・エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ）  Ｇ−３
電子輸送層（３０ｎｍ）  Ｇ−４
金属電極層１（１ｎｍ）  ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ）  Ａｌ
【０１７０】
【化３７】
2011231086.tif 000045
【０１７１】
有機発光素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
【０１７２】
実施例７乃至実施例３３の発光効率と電圧を表４に示す。表中のゲスト材料は表１での合成化合物である。
【０１７３】
【表７】
2011231086.tif 000046
【０１７４】
（実施例３４−３９）
本実施例では、有機発光素子を順次陽極／ホール注入層／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極で作製した。
【０１７５】
支持体としてのガラス基板上に反射性陽極としてのアルミニウム合金（ＡｌＮｄ）を１００ｎｍの膜厚でスパッタリング法にて成膜する。さらに、透明性陽極としてＩＴＯをスパッタリング法にて８０ｎｍの膜厚で形成する。次に、この陽極周辺部にアクリル製の素子分離膜を厚さ１．５μｍで形成し、半径３ｍｍの開口部を設けた。これをアセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄した後、ＩＰＡで煮沸洗浄して乾燥する。さらに、この基板表面に対してＵＶ／オゾン洗浄を施す。
【０１７６】
さらに、以下の有機層を１０−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着して連続製膜した後に、陰極としてＩＺＯをスパッタリング法にて成膜して膜厚３０ｎｍの透明性電極を形成する。形成した後に、窒素雰囲気中において、封止する。
ホール注入層（９５ｎｍ）  Ｇ−１１
ホール輸送層（１０ｎｍ）  Ｇ−１２
発光層（３５ｎｍ）  ホストＧ−１３、ゲスト：例示化合物（重量比  ２％）
電子輸送層（１０ｎｍ）  Ｇ−１４
電子注入層（７０ｎｍ）  Ｇ−１５（重量比  ８０％）、Ｌｉ（重量比  ２０％）
【０１７７】
【化３８】
2011231086.tif 000047
【０１７８】
有機発光素子の特性は、電流電圧特性をヒューレッドパッカード社製・微小電流計４１４０Ｂで測定し、発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。
【０１７９】
実施例３４乃至実施例３９の発光効率と電圧を表５に示す。
【０１８０】
【表８】
2011231086.tif 000048
【０１８１】
（結果と考察）
本発明に係わる有機化合物は高い量子収率と青に適した発光を有する新規化合物であり、有機発光素子に用いた場合、良好な発光特性を有する有機発光素子を作ることができる。
【符号の説明】
【０１８２】
８  ＴＦＴ素子
１１  陽極
１２  有機化合物層
１３  陰極
【図１】
2011231086.tif 000052