(57)【要約】      （修正有）【課題】ｎ型ドーパントとして機能する電位、４．２ｅＶ付近の電位において安定性が高い有機化合物の提供。【解決手段】下記一般式で示される有機化合物。2015227299.tif 000019（式中、Ｒ１乃至Ｒ４は同じであっても異なっていてもよい炭素原子数１以上６以下のアルキル基、Ａｒ１は、置換基を有しても良い芳香族炭化水素基またはヘテロアリール基、ｎは、１または２を表わす。）【選択図】なし【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】
2015227299.tif 000017
（１）
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は、炭素原子数１以上６以下のアルキル基である。Ｒ１乃至Ｒ４は、同じでも異なっていてもよい。
Ａｒ１は、芳香族炭化水素基またはヘテロアリール基を表わす。
ｎは、１または２である。ｎが２の場合、複数のＲ３、複数のＲ４は同じであっても異なっていてもよい。
前記Ａｒ１はハロゲン原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、フェニル基の少なくともいずれかを置換基として有しても良い。
【請求項２】
下記一般式（２）で示されることを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
【化２】
2015227299.tif 000018
（２）
式（２）において、Ｒ５乃至Ｒ８は、炭素原子数１以上６以下のアルキル基である。Ｒ５乃至Ｒ８は同じであっても異なっていてもよい。
Ａｒ２は、芳香族炭化水素基であり、前記芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェンナンスリル基、フルオレニル基、９，９’‐スピロビフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基のいずれかである。また、２つの２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格はＡｒ２を介してパラ位の位置関係にある。
前記Ａｒ２は、ハロゲン原子、炭素数１以上４以下のアルキル基、フェニル基の少なくともいずれかを置換基として有しても良い。
【請求項３】
前記芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェンナンスリル基、フルオレニル基、９，９’‐スピロビフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基であり、
前記ヘテロアリール基は、ピリジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基のいずれかである。
前記一般式（１）のおけるＲ１乃至Ｒ４は、同じ置換基を表わすことを特徴とする請求項１に記載の有機化合物。
【請求項４】
前記一般式（２）におけるＲ５乃至Ｒ８は、同じ置換基を表わすことを特徴とする請求項２に記載の有機化合物。
【請求項５】
前記アルキル基は、メチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機化合物。
【請求項６】
前記芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基のいずれかであることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機化合物。
【請求項７】
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置されている発光層と、を有する有機発光素子であって、
前記陰極と前記発光層との間に配置されている有機化合物層を有し、
前記有機化合物層は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機化合物層を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項８】
前記有機化合物層は、前記有機化合物とは別種の化合物を有し、
前記別種の化合物の重量比は、前記有機化合物層の全体の重量を１００重量％とした場合、０重量％より大きく、８０重量％以下であることを特徴とする請求項７に記載の有機発光素子。
【請求項９】
前記別種の化合物は、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、フルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体のいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の有機発光素子。
【請求項１０】
前記発光層と異なる波長の光を発光する第２の発光層をさらに有し、
前記発光層と前記第２の発光層との発光によって、素子が白色を発光することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１１】
カラーフィルターをさらに有することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の有機発光素子。
【請求項１２】
複数の画素を有し、
前記複数の画素の少なくとも一つが、請求項７乃至１１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能動素子と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
前記能動素子は、トランジスタであり、
前記トランジスタは、その活性領域に酸化物半導体を有することを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
画像を表示する表示部と、
画像情報を入力する入力部と、前記画像情報を処理する情報処理部と、を有し、
前記表示部が、請求項１２または１３に記載の表示装置であることを特徴とする、画像情報処理装置。
【請求項１５】
請求項７乃至１１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駆動電圧を供給するＡＣ／ＤＣコンバーター回路と、を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の有機発光素子と、放熱部と、を有する照明装置であって、
前記放熱部は、装置内の熱を外部へ放出する放熱部であることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
カラーフィルターをさらに有することを特徴とする請求項１５または１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
感光体と、
前記感光体の表面を帯電させる帯電部と、
前記感光体を露光する露光部と、
前記感光体の表面に現像材を付与する現像部と、を有する画像形成装置であって、
前記露光部が、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の有機発光素子を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
感光体を露光する露光装置であって、
前記露光装置は、複数の発光点を有し、
前記複数の発光点の少なくとも一つは、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の有機発光素子を有し、
前記複数の発光点は前記感光体の長軸方向に沿って一列に配置されていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物、有機発光素子、表示装置、画像表示装置、照明装置、画像形成装置及び露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子（有機エレクトロルミネッセンス素子、あるいは有機ＥＬ素子と呼ぶ）は、一対の電極である陽極と陰極と、これら電極間に配置されている有機化合物層とを有する電子素子である。これら一対の電極から電子及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戻る際に、有機発光素子は光を放出する。
【０００３】
有機発光素子では、発光デバイスの薄型化・軽量化や駆動電圧の低下などを目指し、研究が行われている。駆動電圧を低減させる方法の一つとして、陰極と有機化合物層の間に、ｎ型ドーパントを有する電子注入層を用いることが知られている。ｎ型ドーパントとは、電子供与性に優れる化合物であり、小さい仕事関数を有するアルカリ金属や、浅い最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）準位を有する有機化合物が挙げられる。これにより、陰極から有機化合物層への電子注入が促進される。
【０００４】
特許文献１には、下記構造式１‐Ａで示される化合物をｎ型ドーパントとして有機電子デバイスに用いることが記載されている。特許文献２には、同じく下記構造式１‐Ａを有機発光素子に用いることが示唆されている。
【０００５】
【化１】
2015227299.tif 000002
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２４０９８０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２４８２６７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍｉｎｇｔａｏ  Ｌｕ，“Ｎ−ｔｙｐｅ  ｄｏｐｉｎｇ  ｏｆ  ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ）  ｗｉｔｈ  ａｉｒ−ｓｔａｂｌｅ  ｄｏｐａｎｔｓ”Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ９９，１７３３０２（２０１１年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１および２、非特許文献１に記載の化合物１‐Ａは、後述するように、４．２ｅＶ付近の電位において不安定である。つまり、ｎ型ドーパントとして機能する電位における安定性が低い。そのため、この化合物を電子注入層に有する有機発光素子は、駆動電圧が高い。
【０００９】
本発明は、４．２ｅＶ付近の電位における安定性が高い。すなわち、陰極のフェルミ準位近傍の準位において安定性が高いため、陰極から有機化合物層への電子注入が安定に行われる。本発明は、ｎ型ドーパントとして機能する電位、４．２ｅＶ付近の電位において安定性が高い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】
【００１０】
本発明は、下記一般式（１）で示される有機化合物を提供する。
【００１１】
【化２】
2015227299.tif 000003
（１）
【００１２】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は、炭素原子数１以上６以下のアルキル基である。Ｒ１乃至Ｒ４は同じでも異なってもよい。
【００１３】
Ａｒ１は、置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基、置換あるいは無置換のヘテロアリール基である。ｎは１または２である。ｎが２の場合、複数のＲ３、複数のＲ４は同じであっても異なっていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、４．２ｅＶ付近の電位において、安定性が高い有機化合物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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能動素子と、を有する表示装置の例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の例示化合物Ａ８と比較化合物１‐Ａのサイクリックボルタメトリー測定の結果を示す図である。
【図３】本発明の有機発光素子を有する画像形成装置の模式図である。
【図４】本発明の有機発光素子を有する露光装置の模式図である。
【図５】本発明の有機発光素子を有する照明装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、特定の構造を有するため、陰極のフェルミ準位付近、４．２ｅＶ付近の電位において安定な有機化合物である。
【００１７】
本発明は、下記一般式（１）で示される有機化合物である。
【００１８】
【化３】
2015227299.tif 000004
（１）
【００１９】
式（１）において、Ｒ１乃至Ｒ４は、炭素原子数１以上６以下のアルキル基である。Ｒ１乃至Ｒ４は同じでも異なってもよい。ｎは１または２である。Ｒ１乃至Ｒ４は同じでも異なってもよい。ｎは１または２である。ｎが２の場合、複数のＲ３、複数のＲ４は同じであっても異なっていてもよい。Ｒ１乃至Ｒ４は同じ置換基であることが好ましい。
【００２０】
炭素原子数１以上６以下のアルキル基は、メチル基、エチル基、ｎ‐プロピル基、ｉ‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｉ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、ｎ‐ペンチル基、ｉ‐ペンチル基、ｔｅｒｔ‐ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ‐ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。これらのアルキル基の中でも、メチル基もしくはｔｅｒｔ‐ブチル基であることがより好ましい。
【００２１】
Ａｒ１は、置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基、置換あるいは無置換のヘテロアリール基である。Ａｒ１は、ハロゲン原子、炭素原子数１以上４以下のアルキル基、フェニル基の少なくともいずれかを置換基として有してよい。
【００２２】
芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェンナンスリル基、フルオレニル基、９，９’‐スピロビフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基が挙げられる。これらのアリール基の中でも、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基であることがより好ましい。Ａｒ１は、ｎ価の芳香族炭化水素基である。例えば、Ａｒ１を２価のフェニル基と記載した場合は、このフェニル基は、フェニレン基を表わす。他の芳香族炭化水素基、ヘテロアリール基についても同様に記載する。
【００２３】
ヘテロアリール基は、ピリジニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリル基、カルバゾリル基、ジベンゾチオフェニル基、ジベンゾフラニル基が挙げられる。これらのヘテロアリールの中でも、ピリジニル基、フェナントロリル基であることがより好ましい。
【００２４】
さらに、これらのアリール基、ヘテロアリール基は置換基として、ハロゲン原子、炭素数１以上４以下のアルキル基を有しても良い。
【００２５】
炭素数１以上４以下のアルキル基は、メチル基、エチル基、ｎ‐プロピル基、ｉ‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｉ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基が挙げられる。
【００２６】
さらに、前記式（１）で示される有機化合物は、下記一般式（２）で示される有機化合物であることが特に好ましい。
【００２７】
【化４】
2015227299.tif 000005
（２）
【００２８】
式（２）において、Ｒ５乃至Ｒ８は、炭素原子数１以上６以下のアルキル基である。Ｒ５乃至Ｒ８は同じであっても異なっていてもよい。Ｒ５乃至Ｒ８は同じ置換基であることが好ましい。
【００２９】
炭素原子数１以上６以下のアルキル基は、メチル基、エチル基、ｎ‐プロピル基、ｉ‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｉ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、ｎ‐ペンチル基、ｉ‐ペンチル基、ｔｅｒｔ‐ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ‐ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。これらのアルキル基の中でも、メチル基もしくはｔｅｒｔ‐ブチル基であることがより好ましい。
【００３０】
Ａｒ２は、置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基であり、２つの２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格は、Ａｒ２を介してパラ位の位置関係にある。Ａｒ２は、ハロゲン原子、炭素原子数１以上４以下のアルキル基、フェニル基の少なくともいずれかを置換基として有してよい。
【００３１】
芳香族炭化水素基は、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェンナンスリル基、フルオレニル基、９，９’‐スピロビフルオレニル基、トリフェニレニル基、フルオランテニル基が挙げられる。これらの芳香族炭化水素基の中でも、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基であることがより好ましい。
【００３２】
さらに、これらの芳香族炭化水素基は置換基としてハロゲン原子、炭素数１以上４以下のアルキル基を有しても良い。
【００３３】
炭素数１以上４以下のアルキル基は、メチル基、エチル基、ｎ‐プロピル基、ｉ‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｉ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基が挙げられる。
【００３４】
本発明に係る有機化合物は、２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格を有する化合物である。特許文献１および２、非特許文献１にあるように、２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格を有する化合物は、イミダゾール環の水素原子が脱離することでラジカル状態を形成することができる。上記ラジカル状態にあるとき、分子軌道のエネルギー準位は陰極のフェルミ準位近傍、４．２ｅＶ付近に存在し、ｎ型ドーパントとして機能する。
【００３５】
ここで、有機発光素子は、電子あるいはホールが生成された分子と中性分子間で電子の授受を繰り返すことで、電荷が分子間をホッピング的に移動し、素子駆動する有機電子デバイスである。よって、電子の授受すなわち酸化還元の安定性に優れることが好ましい。
【００３６】
特許文献１および２、非特許文献１に記載される化合物１‐Ａの共鳴構造と、本発明の例示化合物Ａ８の共鳴構造を比較する。
【００３７】
有機発光素子の一般的な陰極として用いられているアルミニウムの標準酸化還元電位は、−１．６７Ｖである。これより、アルミニウムのフェルミ準位近傍に相当する電位は−１．６７Ｖ周辺だと考えられる。よって、ｎ型ドーパントとして機能するには、−１．６７Ｖ周辺またはそれよりも小さい電位において、酸化還元電位のピークがあることが求められる。
【００３８】
そこで、本発明の例示化合物Ａ８および比較の化合物である化合物１‐Ａサイクリックボルタメトリー測定（ＣＶ測定）を行い、ラジカルの酸化還元安定性を比較する。それぞれの化合物について、−１．６７Ｖ周辺のピークに対して、６回繰り返し掃引を行った。尚、化合物ごとにピークの位置が異なるため、繰り返し掃引範囲は化合物によって異なる。
【００３９】
ここで、化合物１‐Ａは、シグマルアルドリッチ社より購入した。例示化合物Ａ８の合成方法については、後述する実施例において説明する。サイクリックボルタメトリーの結果を図２に示す。尚、ＣＶ測定は、０．１Ｍテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のＮ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド溶液中で行い、参照電極はＡｇ／Ａｇ＋、対極はＰｔ、作用電極はグラッシーカーボンを用いて測定した。また、電圧の挿引速度は、０．５Ｖ／ｓで行った。測定装置はＡＬＳ社製のモデル６６０Ｃ、電気化学アナライザーを用いた。
【００４０】
図２（ａ）より、例示化合物Ａ８は、−１．７０Ｖ周辺に準可逆なピークを有しており、さらにサイクリックボルタモグラムの変化が小さい。準可逆のピークであることは、電極と溶質間での電荷移動が速く行われることを意味し、サイクリックボルタモグラムの変化が小さいことは、酸化還元反応に対しての安定性が高いことを意味する。
【００４１】
一方、図２（ｂ）より、化合物１‐Ａは、−２．３０Ｖ付近に不可逆のピークを有し、繰り返し掃引によるサイクリックボルタモグラムの変化が大きい。不可逆のピークであることは、電極と溶質間での電荷移動が遅いことを意味する。また、サイクリックボルタモグラムの変化が大きいことは、酸化還元反応を繰り返した結果、別の化合物に変化していることを意味する。以上より、化合物１‐Ａは、電極との電荷移動が遅く、酸化還元反応に対しての安定性が低い。
【００４２】
これは、本発明に係る有機化合物が、２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格を２つ有するため安定性が高いと考えられる。
【００４３】
一方、比較化合物１‐Ａは２，３‐ジハイドロ‐１Ｈ‐ベンゾイミダゾ−ル骨格を１つのみ化合物の安定性が乏しいと考えられる。
【００４４】
以上より、例示化合物Ａ８は、酸化還元に対して安定であり、かつ陰極基板のフェルミ準位近傍のエネルギー準位、４．２ｅＶ付近において、安定に酸化還元を繰り返すことができる。また例示化合物Ａ８の電荷移動の速度は、化合物１−Ａの電荷移動の速度よりも速い。そのため、円滑に陰極から隣接する有機化合物層へと電子注入を行うことができる。
【００４５】
よって、本発明に係る有機化合物は、化合物１‐Ａと比較して、有機発光素子の電子注入層に好適に用いることができる。
【００４６】
（本発明に係る有機化合物の例示）
本発明に係る有機化合物の具体例を以下に示す。もちろん、本発明はこれらに限られるものではない。
【００４７】
【化５】
2015227299.tif 000006
【００４８】
【化６】
2015227299.tif 000007
【００４９】
上記例示化合物のうち、Ａ群に占めす化合物は、一般式（１）においてＡｒ１が芳香族炭化水素基である有機化合物である。Ａｒ１が芳香族炭化水素基である化合物は、安定性に優れる。従って、本発明に係る有機化合物のうち、一般式（１）におけるＡｒ１が炭化水素のみ構成されている化合物は、化合物の安定性が高いので好ましい。
【００５０】
また、上記例示化合物のうち、Ｂ群に示す化合物は、一般式（１）におけるＡｒ１がヘテロアリール基を有する化合物である。ヘテロ原子により、分子の酸化還元電位、分子間相互作用、さらに電荷輸送能が変化する。このため、キャリアバランスの調整に優れる。
【００５１】
（本発明に係る有機発光素子の説明）
本発明に係る有機発光素子は、一対の電極である陽極と陰極と、これら電極間に配置される発光層を有する有機発光素子である。有機発光素子は、前記発光層と前記陰極との間に配置されている有機化合物層とを少なくとも有する。発光層と陰極との間に配置されている有機化合物層は、電子輸送層、電子注入層等と呼ばれる。特に陰極に接している有機化合物層は電子注入層とも呼ばれる。
【００５２】
ここで本実施形態に係る有機発光素子は、発光層と電子注入層の他に、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロッキング層、ホール・エキシトンブロッキング層、電子輸送層等を有してもよい。また発光層は、単層であってもよいし、複数の層からなる積層体であってもよい。
【００５３】
本発明に係る有機発光素子において、上記有機化合物層の電子注入層に本発明に係る有機化合物が含まれている。
【００５４】
本発明に係る有機発光素子において、本発明に係る有機化合物が電子注入層に含まれる場合、電子注入層は、本発明に係る有機化合物のみからなる層であってもよいし、本発明に係る有機化合物とは別種の化合物とからなる層であってもよい。
【００５５】
ここで、電子注入層が本発明に係る有機化合物と他の化合物とからなる層である場合、本発明に係る有機化合物は、電子注入層のホストであっても、ゲストであってもよい。ここでホストとは、有機化合物層を構成する化合物の中で重量比が最も大きい化合物である。またゲストとは、有機化合物層を構成する化合物の中で重量比がホストよりも小さい化合物である。
【００５６】
本発明に係る有機化合物とは別種の化合物は、電子輸送材料等が挙げられる。
【００５７】
別種の化合物の重量比は、陰極に接している有機化合物層の全体を１００重量％とした場合、０重量％より大きく、８０重量％以下であることが好ましい。
【００５８】
本発明に係る有機発光素子の発光層は、複数種の材料からなる層であってもよい。複数種の材料のうちの一種にはホスト、ゲスト、アシストが挙げられる。発光層においては、ゲストは主な発光を担う化合物である。また発光層におけるアシストとは、発光層を構成する化合物の中で重量比がホストよりも小さく、ゲストの発光を助けるものである。
【００５９】
本発明者らは種々の検討を行い、本発明に係る有機化合物を、電子注入層として用いると、高効率で高輝度な光出力を呈し、かつ極めて耐久性が高い素子が得られることを見出した。
【００６０】
本発明に係る有機発光素子の発光色は限定されない。より具体的には、青、緑、赤等の原色でもよいし、白色でもよいし、中間色でもよい。また、製膜方法も蒸着もしくは塗布製膜で製膜を行う。
【００６１】
本発明に係る有機発光素子が白色を発光する場合、ひとつの発光層に複数種の発光材料を有する形態であってもよい。例えば、ひとつの発光層に青、緑、赤の発光材料を有する形態、またはひとつの発光層にシアン、黄色の発光材料を有する形態が挙げられる。
【００６２】
また、複数の発光層を有し、それぞれの発光層が異なる発光材料を有する形態であってもよい。複数の発光層を有する場合、その発光層の配置の形態は、陽極から陰極の方向に積層されて配置されていても、横並びに配置されていてもよい。ここで、横並びに配置されているとは、発光層のそれぞれが陽極側のキャリア輸送層等の隣接層および陰極側のキャリア輸送層等の隣接層のいずれにも接している形態を示す。ここで示したキャリア輸送層は、発光層ではない有機化合物層を示す。
【００６３】
ところで、本発明に係る有機発光素子には、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材料を使用することができる。より具体的には正孔注入輸送材料、発光材料、発光層ホスト・アシスト材料、あるいは電子注入輸送性材料等を一緒に使用することができる。
【００６４】
以下にこれらの材料例を挙げる。
【００６５】
正孔注入材料または正孔輸送材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にして、かつ注入された正孔を発光層へ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。また有機発光素子中において結晶化等の膜質の劣化を防ぐために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。
【００６６】
正孔注入性能または正孔輸送性能を有する低分子材料及び高分子材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、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。さらに上記の正孔注入材料または正孔輸送材料は、電子ブロッキング層にも好適に使用される。
【００６７】
以下に、正孔注入材料または正孔輸送材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００６８】
【化７】
2015227299.tif 000008
【００６９】
主に発光機能に関わる発光材料としては、縮環化合物（例えばフルオランテン誘導体、フルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、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、イリジウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ（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）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００７０】
以下に、発光材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７１】
【化８】
2015227299.tif 000009
【００７２】
発光層に含まれる発光層のホストあるいはアシストとしては、芳香族炭化水素化合物もしくはその誘導体の他、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、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、イリジウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。
【００７３】
以下に、発光層に含まれる発光層のホストあるいはアシストとして用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７４】
【化９】
2015227299.tif 000010
【００７５】
電子輸送材料としては、陰極から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、正孔輸送材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。
【００７６】
電子輸送材料としては、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、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、クリセン誘導体、アントラセン誘導体等）が挙げられる。さらに上記の電子輸送材料は、正孔ブロッキング層にも好適に使用される。
【００７７】
以下に、電子輸送材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００７８】
【化１０】
2015227299.tif 000011
【００７９】
電子注入性材料としては、陰極からの電子注入が容易に可能なものから任意に選ぶことができ、正孔注入性とのバランス等を考慮して選択される。
【００８０】
そのような電子注入性能を有する材料としては、本発明に係る有機化合物以外にも、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属錯体、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金属土類錯体、希土類金属の酸化物、希土類金属のハロゲン化物、希土類金属錯体等が挙げられる。
【００８１】
陽極の構成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を組み合わせた合金、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。
【００８２】
これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
【００８３】
一方、陰極の構成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）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）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一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を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。
【００８４】
本発明に係る有機発光素子を構成する有機化合物層（正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、発光層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層等）は、以下に示す方法により形成される。
【００８５】
本発明の有機発光素子を構成する有機化合物層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成した場合、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。
【００８６】
またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。塗布法には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が挙げられる。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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一種類を単独で使用してもよいし、二種類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。
【００９０】
（本発明に係る有機発光素子の用途）
本発明に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として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、白色光源にカラーフィルターを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルターは例えば赤、緑、青の３つの色のいずれかが透過するフィルターが挙げられる。
【００９１】
本実施形態に係る表示装置は、複数の画素を有し、これら画素のうちの少なくとも一つは本発明の有機発光素子を有する。そしてこの画素は、本発明に係る有機発光素子と、能動素子を有する。能動素子はスイッチング素子又は増幅素子が挙げられ、具体的にはトランジスタが挙げられる。この有機発光素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。トランジスタはその活性領域に酸化物半導体を有していてもよい。酸化物半導体は、アモルファスでも結晶でもあるいは両者の混在でもよい。結晶は単結晶、微結晶、あるいはＣ軸等の特定軸が配向している結晶のいずれかあるいは少なくともいずれか２種の混合でもよい。
【００９２】
このようなスイッチング素子を有する有機発光装置は、それぞれの有機発光素子が画素として設けられる画像表示装置として用いられてもよく、あるいは照明装置として用いられてもよい。またレーザービームプリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置の感光体を露光するための露光光源として用いられてもよい。
【００９３】
ここで表示装置は、ＰＣ等の画像表示装置として用いることができる。上記トランジスタとして、例えば、ＴＦＴ素子が挙げられ、このＴＦＴ素子は、例えば、基板の絶縁性表面に設けられている。
【００９４】
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、入力された情報を処理する情報処理部を有し、入力された画像を表示部に表示する画像情報処理装置でもよい。
【００９５】
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は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は、赤外線方式でも、静電容量方式でも、抵抗膜方式であっても、電磁誘導方式であってもよく、特に限定されない。
【００９６】
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。
【００９７】
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色（色温度が４２００Ｋ）、昼白色（色温度が５０００Ｋ）、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってもよい。照明装置が有する有機発光素子のうち、いずれかの有機発光素子が本発明の有機発光素子であればよい。
【００９８】
本実施形態に係る照明装置は、本発明に係る有機発光素子と、この有機発光素子と接続するＡＣ／ＤＣコンバーター回路とを有している。ＡＣ／ＤＣコンバーター回路は交流電圧を直流電圧に変換する回路である。このコンバーター回路は有機発光素子に駆動電圧を供給するための回路である。尚、この照明装置は、カラーフィルターをさらに有してもよい。
【００９９】
また、本実施形態に係る照明装置は、放熱部を有していてもよい。放熱部は装置内の熱を外部へ放出するものであり、比熱の高い金属、液体シリコン等が挙げられる。
【０１００】
本発明の画像形成装置は、感光体とこの感光体の表面を帯電させる帯電部と、感光体を露光する露光部と、感光体に現像材を付与する現像部とを有する画像形成装置である。ここで画像形成装置に備える露光手段は、本発明の有機発光素子を複数有している。現像材は、トナー、インキ等が挙げられる。トナーは、乾式トナーであっても、液体トナーであってもよい。
【０１０１】
また本発明に係る有機発光素子は、感光体を露光する露光装置の構成部材として使用することができる。本発明の有機発光素子を有する露光装置は、例えば、発光点を複数有しｍ、この発光点が本発明の有機発光素子を有する。これら発光点は、感光体の長軸方向に沿って一列に配置されている露光装置がある。
【０１０２】
次に、図面を参照しながら本実施形態に係る表示装置につい説明する。図１は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるＴＦＴ素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。ＴＦＴ素子は、能動素子の一例である。
【０１０３】
図１の表示装置１は、ガラス等の基板１１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１２が設けられている。また符号１３は金属のゲート電極１３である。符号１４はゲート絶縁膜１４であり、１５は半導体層である。
【０１０４】
ＴＦＴ素子１８は、半導体層１５とドレイン電極１６とソース電極１７とを有している。ＴＦＴ素子１８の上部には絶縁膜１９が設けられている。コンタクトホール２０を介して有機発光素子を構成する陽極２１とソース電極１７とが接続されている。
【０１０５】
尚、有機発光素子に含まれる電極（陽極、陰極）とＴＦＴに含まれる電極（ソース電極、ドレイン電極）との電気接続の方式は、図１に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又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電気接続されていればよい。
【０１０６】
図１の表示装置１では有機化合物層を１つの層の如く図示をしているが、有機化合物層２２は、複数層であってもよい。陰極２３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２４や第二の保護層２５が設けられている。
【０１０７】
図１の表示装置１ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えてＭＩＭ素子をスイッチング素子として用いてもよい。
【０１０８】
また図１の表示装置１に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコンなどの非単結晶シリコン、インジウム亜鉛酸化物、インジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体が挙げられる。尚、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。
【０１０９】
図１の表示装置１に含まれるトランジスタは、Ｓｉ基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Ｓｉ基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。
【０１１０】
基板内にトランジスタを設けるかどうかについては、精細度によって選択される。例えば１インチでＱＶＧＡ程度の精細度の場合はＳｉ基板内にトランジスタを設けることが好ましい。
【０１１１】
図３は、本発明に係る画像形成装置２６の模式図である。画像形成装置は感光体、露光光源、現像部、帯電部、転写器、搬送ローラー、定着器を有する。
【０１１２】
露光光源２８から光２９が発せられ、感光体２７の表面に静電潜像が形成される。この露光光源が本発明に係る有機発光素子を有する。現像器３０はトナー等を有する。帯電部３１は感光体を帯電させる。転写器３２は現像された画像を記録媒体３４に転写する。搬送ローラー３３は記録媒体３４を搬送する。記録媒体３４は例えば紙である。定着器３５は記録媒体に形成された画像を定着させる。
【０１１３】
図４（ａ）および図４（ｂ）には、露光光源２８に発光部３６が長尺状の基板に複数配置されている様子を示す模式図である。３７の矢印は有機発光素子が配列されている列方向を表わす。この列方向は、感光体２７が回転する軸の方向と同じである。この方向は感光体の長軸方向と呼ぶこともできる。
【０１１４】
図４（ａ）は発光部を感光体の長軸方向に沿って配置した形態である。図４（ｂ）は、（ａ）とは異なる形態であり、第一の列と第二の列のそれぞれにおいて発光部が列方向に交互に配置されている形態である。第一の列と第二の列は行方向に異なる位置に配置されている。
【０１１５】
第一の列は、複数の発光部が間隔をあけて配置されている。第二の列は、第一の列の発光部同士の間隔に対応する位置に発光部を有する。すなわち、行方向にも、複数の発光部が間隔をあけて配置されている。
【０１１６】
図４（ｂ）の配置は、たとえば格子状に配置されている状態、千鳥格子に配置されている状態、あるいは市松模様と言い換えることもできる。
【０１１７】
図５は、本発明に係る照明装置の模式図である。照明装置は基板と有機発光素子３８、ＡＣ／ＤＣコンバーター回路３９を有している。また不図示の放熱部を例えば有機発光素子が載置されている側の基板面に対する裏面側に有していてもよい。
【０１１８】
以上説明の通り、本発明の有機発光素子を用いた表示装置、照明装置、画像形成装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間安定な使用が可能である。
【実施例】
【０１１９】
以下、実施例により本発明を説明する。ただし本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１２０】
［合成例１］例示化合物Ａ８の合成
【０１２１】
【化１１】
2015227299.tif 000012
【０１２２】
（１）化合物Ｃ２の合成
１００ｍｌのナスフラスコに、化合物Ｃ１を１．０ｇ（３．５ｍｍｏｌ）、脱水テトラヒドロフランを２０ｍｌ仕込み、窒素気流下で−７８℃に冷却した。次に、ｎ‐ブチルリチウムの１．６Ｍテトラヒドロフラン溶液を１１ｍｌゆっくり滴下し、窒素気流下、−７８℃で２時間撹拌を行った。次に、脱水Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミドを１．４ｍｌゆっくり滴下し、窒素気流下、−７８℃で３０分間撹拌を行った。その後、ゆっくり室温へと昇温し、水１０ｍｌ及び２Ｍ塩酸溶液４．５ｍｌを加え、白色沈殿物を回収した。得られた沈殿物を、ジエチルエーテルで分散洗浄することで精製し、白色固体として化合物Ｃ２を０．４ｇ（収率６２％）得た。
【０１２３】
（２）化合物Ａ８の合成
２０ｍｌのナスフラスコに、化合物Ｃ１を０．１ｇ（０．６ｍｍｏｌ）、メタノ−ルを５ｍｌ仕込み、窒素気流下、室温で３０分撹拌した。その後、無水酢酸を１．５ｍｌ加えて、窒素気流下、室温で２時間攪拌を行った。反応終了後、この反応溶液を水５０ｍｌに注ぎ、白色沈殿物を回収した。得られた沈殿物をメタノールに分散させ、窒素気流下、−８０℃で撹拌することで精製し、白色固体Ａ８を０．２ｇ（収率７８％）得た。
【０１２４】
また、得られた化合物Ａ８のうち、１５０ｍｇをアルバック機構社製の昇華精製装置にて真空度７．０×１０−１Ｐａ、アルゴンガス１０ｍｌ／ｍｉｎ、昇華温度２４０℃にて昇華精製を行い、高純度の例示化合物Ａ８を１００ｍｇ得た。
【０１２５】
得られた化合物の同定は、ＭＡＬＤＩ‐ＴＯＦ‐ＭＳ（Ｂｒｕｋｅｒ社製Ａｕｔｏｆｌｅｘ  ＬＲＦ）を用いて、質量分析によって行った。
【０１２６】
［ＭＡＬＤＩ‐ＴＯＦ‐ＭＳ（マトリックス支援イオン化‐飛行時間型質量分析）］
実測値：ｍ／ｚ＝４２０．６０  計算値：Ｃ２８Ｈ２８Ｎ４＝４２０．５５
【０１２７】
［合成例２乃至６］
合成例１において、Ｃ１およびＣ２を下記表２に示す化合物に変更する以外は、合成例１と同様の合成方法により有機化合物を合成した。得られた有機化合物について、合成例１と同様の方法により構造確認を行った。結果を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
2015227299.tif 000013
【０１２９】
［実施例１］
本実施例では、基板上に、陽極、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、電子輸送層、電子注入層、陰極が順次形成された有機発光素子を作製した。
【０１３０】
まずガラス基板上に、ＩＴＯを成膜し、パターニング加工を施すことによりＩＴＯ電極（陽極）を形成した。このときＩＴＯ電極の膜厚を１００ｎｍとした。このようにＩＴＯ電極が形成された基板をＩＴＯ基板として、以下の工程で使用した。
【０１３１】
上記ＩＴＯ基板上に、下記表２に示す有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、このとき対向する電極（金属電極層、陰極）の電極面積が３ｍｍ２となるようにした。
【０１３２】
【表２】
2015227299.tif 000014
【０１３３】
得られた素子について、素子の特性を測定・評価した。ＩＴＯ電極を陽極、Ａｌ電極を陰極にして印加電圧７．５Ｖをかけたところ、発光効率が３．０ｃｄ／Ａで、輝度２０００ｃｄ／ｍ２の青色発光が観測された。発光素子の最大発光波長は４６０ｎｍであり、色度は（Ｘ，Ｙ）＝（０．１６、０．２４）であった。
【０１３４】
測定装置は、具体的に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。
【０１３５】
［実施例２］
実施例１において、電子輸送層、電子注入層を表３に示すように変更する以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。
【０１３６】
【表３】
2015227299.tif 000015
【０１３７】
得られた素子について、素子の特性を測定・評価した。ＩＴＯ電極を陽極、Ａｌ電極を陰極にして印加電圧７．２Ｖをかけたところ、発光効率が３．５ｃｄ／Ａで、輝度２０００ｃｄ／ｍ２の青色発光が観測された。発光素子の最大発光波長は４６０ｎｍであり、色度は（Ｘ，Ｙ）＝（０．１６、０．２４）であった。
【０１３８】
［実施例３乃至８、比較例１］
実施例１において、電子注入層を本発明の他の有機化合物に変更し、発光層のホストとゲストを変更する以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について実施例１と同様に素子の特性を測定・評価した。結果を表４に示す。
【０１３９】
【表４】
2015227299.tif 000016
【０１４０】
比較例１の有機発光素子は、実施例の有機発光素子と比較して、電圧が高かった。これは電子注入層に含まれる材料が、一般式（１）の有機化合物（２，３−ジハイドロ−１Ｈ−ベンゾイミダゾ−ル骨格を２つ以上有する有機化合物）でないことに起因している。
【０１４１】
以上より、酸化還元安定性に優れる有機化合物が電子注入層に含まれている本発明の有機発光素子は、駆動電圧の低い有機発光素子であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明に係る有機化合物は、優れた酸化還元安定性を有する有機化合物である。このため本発明に係る有機化合物を有機発光素子の構成材料として用いることで、良好な発光特性を有する有機発光素子を得ることができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１８  ＴＦＴ素子
２１  陽極
２２  有機化合物層
２３  陰極
【図１】
2015227299.tif 000020
【図２】
2015227299.tif 000021
【図３】
2015227299.tif 000022
【図４】
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【図５】
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