(57)【要約】      （修正有）【課題】新規な縮合環芳香族化合物、及び極めて高効率で高輝度な光出力を有し、かつ極めて耐久性のある有機発光素子を提供する。【解決手段】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からなる層と、から構成され、該有機化合物からなる層に、例えば下記反応式で得られる縮合環芳香族化合物が少なくとも一種類含まれることを特徴とする、有機発光素子。2008308449.tif 000026【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式［Ｉ］で示されることを特徴とする、縮合環芳香族化合物。
【化１】
2008308449.tif 000022
（式［Ｉ］において、Ｒ1乃至Ｒ6は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ3とＲ4と、又はＲ5とＲ6とは互いに結合して環構造を形成してもよい。Ａ1及びＡ2は、いずれか一方が下記一般式（ｉ）で示されるユニットを表し、他方が下記一般式（ｉｉ）で示されるユニットを表す。
【化２】
2008308449.tif 000023
（式（ｉ）において、Ｒ7及びＲ8は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のフェニル基を表す。Ｒ9は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及びアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｌは、０乃至３の整数を表す。ｍは、０乃至４の整数を表す。Ｘは、単結合又は下記一般式（ｉｉｉ）で示されるフェニレン基を表す。
【化３】
2008308449.tif 000024
（式（ｉｉｉ）において、Ｒ11は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｐは０乃至５の整数を表す。）
式（ｉｉ）において、Ｒ10は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｎは０乃至５の整数を表す。））
【請求項２】
前記Ａ1が前記一般式（ｉｉ）で示されるユニットであり、前記Ａ2が前記一般式（ｉ）で示されるユニットであることを特徴とする、請求項１に記載の縮合環芳香族化合物。
【請求項３】
前記Ｘが下記一般式［ＩＩ］で示されるメタフェニレン基であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の縮合環芳香族化合物。
【化４】
2008308449.tif 000025
（式［ＩＩ］において、Ｒ12は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｑは０乃至４の整数を表す。）
【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からなる層と、から構成され、
該有機化合物からなる層に、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の縮合環芳香族化合物が少なくとも一種類含まれることを特徴とする、有機発光素子。
【請求項５】
前記縮合環芳香族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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縮合環芳香族化合物及びそれを用いた有機発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機発光素子は、陽極と陰極と間に蛍光性有機化合物又は燐光性有機化合物を含む薄膜を挟持している素子である。各電極から電子及び正孔（ホール）を注入することにより、蛍光性有機化合物又は燐光性有機化合物の励起子が生成され、この励起子が基底状態に戻る際に、有機発光素子は光を放射する。
【０００３】
最低一重項励起状態（Ｓ1）からの発光を利用する蛍光性化合物を使用した有機発光素子においては、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。
【０００４】
近年、最低三重項励起状態（Ｔ1）からの発光を利用する燐光性化合物を発光材料として使用し、三重項状態の励起エネルギーをＥＬ発光に用いる検討が多くなされている。プリンストン大学のグループにより、燐光を発するイリジウム錯体を発光材料として用いた有機発光素子が、高い発光効率を示すことが報告されている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
最近では、非特許文献２にて開示されているＩｒ（ｐｐｙ）3等のイリジウム錯体を発光材料として使用した燐光性の有機発光素子が注目され、発光効率が高いことが報告されている。ここでイリジウム錯体を発光材料（ゲスト）として用いる場合、ゲストに対応するホストは、その最低三重項励起状態（Ｔ1）がゲストのＴ1よりも高いことが必要となる。
【０００６】
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、色純度のよい青、緑及び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したとは言えない。
【０００７】
上記の問題を解決する方法として、縮合環芳香族化合物を発光材料として使用する方法が挙げられる。特許文献１では、その例として、１，２−ジアリールナフタレン化合物及び３，４−ジアリールフェナントレン化合物が開示されている。また特許文献２乃至４等では、縮合環にジアリールが置換された化合物を有機発光素子の発光材料として使用することが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】米国特許５，０７７，１４２号明細書
【特許文献２】特開２００１−３３２３８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７０４８号公報
【特許文献４】特開２００４−４３３４９号公報
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ，３９５，１５１（１９９８）
【非特許文献２】Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７５，４（１９９９）
【非特許文献３】Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．７１，２３６−２４３（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、新規な縮合環芳香族化合物を提供することにある。また本発明の他の目的は、極めて高効率で高輝度な光出力を有し、かつ極めて耐久性のある有機発光素子を提供することにある。さらに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有機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】
【００１０】
本発明の縮合環芳香族化合物は、下記一般式［Ｉ］で示されることを特徴とする。
【００１１】
【化１】
2008308449.tif 000002
（式［Ｉ］において、Ｒ1乃至Ｒ6は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表し、同じであっても異なっていてもよい。Ｒ3とＲ4と、又はＲ5とＲ6とは互いに結合して環構造を形成してもよい。Ａ1及びＡ2は、いずれか一方が下記一般式（ｉ）で示されるユニットを表し、他方が下記一般式（ｉｉ）で示されるユニットを表す。
【００１２】
【化２】
2008308449.tif 000003
（式（ｉ）において、Ｒ7及びＲ8は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のフェニル基を表す。Ｒ9は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及びアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｌは、０乃至３の整数を表す。ｍは、０乃至４の整数を表す。Ｘは、単結合又は下記一般式（ｉｉｉ）で示されるフェニレン基を表す。
【００１３】
【化３】
2008308449.tif 000004
（式（ｉｉｉ）において、Ｒ11は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｐは０乃至５の整数を表す。）
【００１４】
式（ｉｉ）において、Ｒ10は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。ｎは０乃至５の整数を表す。））
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、新規な縮合環芳香族化合物を提供することができる。また本発明によれば、極めて高効率で高輝度な光出力を有し、かつ極めて耐久性のある有機発光素子を提供することができる。
【００１６】
本発明の縮合環芳香族化合物は、分子自体がねじれ構造を有するので、バンドギャップが広く、優れた耐熱性をも兼ね備える。また、本発明の縮合環芳香族化合物を使用した有機発光素子は、低い印加電圧で高効率な発光を与えると共に耐久性も優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず本発明の縮合環芳香族化合物について説明する。本発明の縮合環芳香族化合物は、下記一般式［Ｉ］で示されることを特徴とする。
【００１８】
【化４】
2008308449.tif 000005
【００１９】
式［Ｉ］において、Ｒ1乃至Ｒ6は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシル基、アリールオキシル基、シアノ基又はハロゲン原子を表す。
【００２０】
Ｒ1乃至Ｒ6で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００２１】
上記アルキル基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２２】
Ｒ1乃至Ｒ6で表されるアルコキシル基として、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基等があげられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２３】
Ｒ1乃至Ｒ6で表されるアリールオキシル基として、フェノキシル基等があげられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００２４】
Ｒ1乃至Ｒ6で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００２５】
Ｒ1乃至Ｒ6は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
【００２６】
Ｒ3とＲ4と、又はＲ5とＲ6とは互いに結合してベンゼン環等の環構造を形成してもよい。
【００２７】
式［Ｉ］において、Ａ1及びＡ2は、いずれか一方が下記一般式（ｉ）で示されるユニットを表し、他方が下記一般式（ｉｉ）で示されるユニットを表す。好ましくは、Ａ1が下記一般式（ｉｉ）で示されるユニットであり、Ａ2が下記一般式（ｉ）で示されるユニットである。
【００２８】
【化５】
2008308449.tif 000006
【００２９】
式（ｉ）において、Ｒ7及びＲ8は、それぞれ水素原子、置換あるいは無置換のアルキル基又は置換あるいは無置換のフェニル基を表す。
【００３０】
Ｒ7及びＲ8で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００３１】
上記アルキル基及びフェニル基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３２】
式（ｉ）において、Ｒ9は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及びアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。
【００３３】
Ｒ9で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００３４】
Ｒ9で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００３５】
このアルキル基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３６】
Ｒ9で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アズレニル基、アントリル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００３７】
式（ｉ）において、ｌは、０乃至３の整数を表す。式（ｉ）において、ｍは、０乃至４の整数を表す。ｌが２以上の場合、ｍが２以上の場合、及びｌが１以上かつｍが１以上の場合、複数のＲ9は同じであっても異なっていてもよい。
【００３８】
式（ｉ）において、Ｘは、単結合又はフェニレン基を表す。
【００３９】
式（ｉｉ）において、Ｒ10は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。
【００４０】
Ｒ10で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００４１】
Ｒ10で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００４２】
Ｒ10で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アズレニル基、アントリル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４３】
上記のアルキル基及びアリール基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００４４】
式（ｉｉ）において、ｎは０乃至５の整数を表す。ｎが２以上の場合、複数のＲ10は同じであっても異なっていてもよい。
【００４５】
ところで、式（ｉ）において、Ｘがフェニレン基である場合、ここでいうフェニレン基とは、具体的には、下記式（ｉｉｉ）で示される置換基をいう。
【００４６】
【化６】
2008308449.tif 000007
【００４７】
式（ｉｉｉ）において、Ｒ11は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。
【００４８】
Ｒ11で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００４９】
Ｒ11で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００５０】
Ｒ11で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アズレニル基、アントリル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５１】
上記のアルキル基及びアリール基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５２】
式（ｉｉｉ）において、ｐは０乃至５の整数を表す。
【００５３】
Ｘが、一般式（ｉｉｉ）で示されるフェニレン基である場合、好ましくは、下記一般式［ＩＩ］で示されるメタフェニレン基である。
【００５４】
【化７】
2008308449.tif 000008
【００５５】
式［ＩＩ］において、Ｒ12は、ハロゲン原子、置換あるいは無置換のアルキル基及び置換あるいは無置換のアリール基からなる群より選ばれる置換基を表す。
【００５６】
Ｒ12で表されるハロゲン原子として、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
【００５７】
Ｒ12で表されるアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｓｅｃ−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。
【００５８】
Ｒ12で表されるアリール基として、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アズレニル基、アントリル基、ピレニル基、インダセニル基、アセナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００５９】
上記のアルキル基及びアリール基が有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、フルオレニル基等のアリール基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基等のアルコキシル基、フェノキシル基等のアリールオキシル基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子、シアノ基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
【００６０】
式［ＩＩ］において、ｑは０乃至４の整数を表す。
【００６１】
本発明の縮合環芳香族化合物は、１−アリール−２−ヨードナフタレン誘導体又は１−アリール−２−ヨードフェナントレン誘導体を原料として合成することができる。また、これら原料は非特許文献３により合成することができる。
【００６２】
本発明の縮合環芳香族化合物は有機発光素子用材料として使用できる。本発明の縮合環芳香族化合物は、ナフタレン骨格の１位及び２位、又はフェナントレン骨格の１位及び２位あるいは３位及び４位に、フェニル基とフルオレニル基とが一つずつ導入されている化合物である。
【００６３】
この位置にフェニル基とフルオレニル基とを導入すると、フェニル基とフルオレニル基との距離が近いために、両置換基間で立体障害が発生する。この立体障害により分子全体にねじれが生じるため、本発明の縮合環芳香族化合物は広いバンドギャップを持つことになる。さらに、このねじれは高い最低三重項励起エネルギー（Ｔ1）をもたらす。ところが、このねじれを生じさせる置環基が双方共に縮合多環基であると却ってＴ1が低下してしまう。このため、どちらか一方にフェニル基を置換することが重要である。どちらか一方にフェニル基を置換することにより、Ｔ1の調整を可能にすると共に、有機発光素子の構成材料として必要なガラス転移温度の向上が期待できる。
【００６４】
本発明の縮合環芳香族化合物のその他の特徴として、分子自体が非対称性であることである。分子自体が非対称性であると、その分子自体の結晶性が低下し、ガラス状態として安定化することができる。
【００６５】
ここで本発明の縮合環芳香族化合物は、基本骨格である縮合環（ナフタレン骨格、フェナントレン骨格）に導入される２つの置換基が、フェニル基とフルオレニル基とで異なり、その導入位置も非対称の位置にある。対称性分子の例として一般的に挙げられる９位及び１０位にアリール基が置換されたフェナントレン誘導体と比較して、本発明の縮合環芳香族化合物は、分子のアモルファス性に違いがある。ところで９位及び１０位にアリール基が置換されたフェナントレン誘導体は、結晶性が高い場合が多く、有機発光素子の構成材料として使用したときに、結晶化を起こし素子の寿命に多大な影響を与える。しかし本発明の縮合環芳香族化合物は、分子全体が非対称であるので、アモルファス性が高く、有機発光素子の構成材料として使用したときに結晶化が起こりにくい。このため、素子の長寿命化が期待できる。
【００６６】
また、本発明の縮合環芳香族化合物は、フェニル基やフルオレニル基にさらに置換基を導入することで、ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯレベルを容易に調節することが可能である。そのため、発光層に含まれる他の構成材料とのエネルギーレベルを考慮して、例えば、蛍光又は燐光発光する発光層のホストとしての分子設計が容易である。
【００６７】
さらに、本発明の縮合環芳香族化合物は、発光性の材料として使用することができるが発光性の材料としての用途の他に、正孔注入・輸送性の材料、正孔又は電子をブロッキングするための材料、電子注入・輸送性の材料として使用することも可能である。
【００６８】
以下、本発明の縮合環芳香族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。
【００６９】
【化８】
2008308449.tif 000009
【００７０】
【化９】
2008308449.tif 000010
【００７１】
【化１０】
2008308449.tif 000011
【００７２】
【化１１】
2008308449.tif 000012
【００７３】
【化１２】
2008308449.tif 000013
【００７４】
【化１３】
2008308449.tif 000014
【００７５】
【化１４】
2008308449.tif 000015
【００７６】
次に、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
【００７７】
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からなる層と、から構成されることを特徴とする。
【００７８】
以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
【００７９】
図１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１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、電子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、発光層３がホール輸送能、電子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。
【００８０】
図２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２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。
【００８１】
図３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３の有機発光素子３０は、図２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との機能をそれぞれ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と適時組み合わせて使用することができる。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ため、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。
【００８２】
図４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４の有機発光素子４０は、図３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。
【００８３】
図５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５の有機発光素子５０は、図３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）が陰極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として使用することにより、通気発光素子５０の発光効率が向上する。
【００８４】
ただし、図１乃至図５はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の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層から構成されていてもよい。
【００８５】
本発明の有機発光素子において、本発明の縮合環芳香族化合物は、図１乃至図５のいずれの形態でも使用することができる。ここで、本発明の縮合環芳香族化合物は、本発明の有機発光素子を構成する有機化合物からなる層に、少なくとも一種類含まれることを特徴とする。有機化合物からなる層とは、図１乃至図５で示される有機発光素子においては、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をいう。その中でも、特に、ホール輸送層５、ホール注入層７及び発光層３の構成材料として使用すると、発光効率、寿命の観点から良好な有機発光素子を得ることができるので好ましい。本発明の縮合環芳香族化合物は、より好ましくは、発光層３に含まれる。
【００８６】
本発明の縮合環芳香族化合物を発光層３の構成材料として使用する場合、発光層３は、本発明の縮合環芳香族化合物のみで構成されていてもよいし、ホストとゲストとから構成されていてもよい。いずれの構成をとるにしても色純度、発光効率及び寿命が良好な有機発光素子を得ることができる。発光層３がホストとゲストとから構成されている場合、本発明の縮合環芳香族化合物を、ゲストである蛍光材料及び燐光材料に対応するホストとして使用してもよいし、ゲストとして使用してもよい。
【００８７】
本発明の有機発光素子は、特に、発光層３の構成材料として、本発明の縮合環芳香族化合物を使用するものである。また、本発明の有機発光素子は、本発明の縮合環芳香族化合物の他に、必要に応じてこれまで知られている低分子系及びポリマー系のホール輸送性化合物、発光性化合物、電子輸送性化合物等を一緒に使用することもできる。
【００８８】
以下にこれらの化合物例を挙げる。
【００８９】
ホール（正孔）注入輸送性材料としては、陽極からのホールの注入を容易にし、また注入されたホールを発光層に輸送する優れたモビリティを有することが好ましい。ホール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、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、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、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、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。
【００９０】
主に発光機能に関わる材料としては、多環縮合芳香族化合物（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、ピレン誘導体、テトラセン誘導体、コロネン誘導体、クリセン誘導体、ペリレン誘導体、９，１０−ジフェニルアントラセン誘導体、ルブレン等）、キナクリドン誘導体、アクリドン誘導体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、ナイルレッド、ピラジン誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、スチルベン誘導体、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）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、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。
【００９１】
電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、ホール輸送材料のキャリア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、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属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。
【００９２】
陽極の構成材料として、ＩＴＯ等が挙げられる。
【００９３】
陰極の構成材料として、アルミニウム、リチウム等の金属単体、これら金属単体を組み合わせた合金等が挙げられる。
【００９４】
本発明で用いる基板としては、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。
【００９５】
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事も可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、それに接続するように素子を作製することも可能である。
【００９６】
また、素子から光を取り出し方法に関しては、ボトムエミッション型（基板側から光を取り出す構成）であってもよいし、トップエミッション型（基板の反対側から光を取り出す構成）であってもよい。
【００９７】
本発明の縮合環芳香族化合物を含む有機化合物からなる層は、真空蒸着法や溶液塗布法等によって形成される。真空蒸着法や溶液塗布法等によって形成された層は、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れている。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９９】
＜実施例１＞例示化合物Ｎｏ．１４の合成
【０１００】
【化１５】
2008308449.tif 000016
【０１０１】
（１）中間体化合物［１］の合成
非特許文献３に記載の合成方法に従い、フェニルアセトアルデヒド（シグマアルドリッチ社）から中間体化合物［１］である１−フェニル−２−ヨードナフタレンを合成した。
（２）例示化合物Ｎｏ．１４の合成
５０ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［１］：２５０ｍｇ（０．７６ｍｍｏｌ）
化合物［２］：３６０ｍｇ（１．１４ｍｍｏｌ）
トルエン：５ｍｌ
エタノール：２．５ｍｌ
【０１０２】
次に、この反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）１５ｍｇを添加し、次いで、炭酸セシウム１．８６ｇと水１ｍｌとで調製した水溶液を滴下した。次に、反応溶液を８０℃に昇温した後５時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、例示化合物Ｎｏ．１４を白色結晶として３２１ｍｇ得た。
【０１０３】
ＮＭＲ測定により例示化合物Ｎｏ．１４の構造を確認した。
【０１０４】
1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ：１．５４（６Ｈ，ｓ），７．２０−７．３０（ｍ，１Ｈ），７．３０−７．５５（ｍ，１５Ｈ），７．６５−７．７５（ｍ，４Ｈ），７．９４（ｄ，１Ｈ），７．９７（ｄ，１Ｈ）
【０１０５】
［例示化合物１、５、１４、１９、２０、４０、４４、４５、５７、８２の合成］
実施例１において、化合物［１］を表１に示すヨード体に、化合物［２］を表１に示すボロン酸又はボロン酸エステルに、それぞれ変更する。これ以外は、実施例１と同様の方法により表１に示す例示化合物Ｎｏ．１，５，１４，１９，２０，４０，４４，４５，５７及び８２がそれぞれ合成できる。
【０１０６】
【表１】
2008308449.tif 000017
【０１０７】
＜実施例２＞例示化合物Ｎｏ．３６の合成
【０１０８】
【化１６】
2008308449.tif 000018
【０１０９】
（１）中間体化合物［４］の合成
非特許文献３に記載の合成方法に従い、２−（ナフタレン−２−イル）エタノール（東京化成社）から中間体化合物［４］である４−フェニル−３−ヨードフェナンスレンを合成した。
【０１１０】
（２）例示化合物Ｎｏ．３６の合成
５０ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［４］：５０ｍｇ（０．１３ｍｍｏｌ）
化合物［５］：８５ｍｇ（０．２６ｍｍｏｌ）
トルエン：５ｍｌ
エタノール：２．５ｍｌ
【０１１１】
次に、この反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）５ｍｇを添加し、次いで、炭酸セシウム０．２２ｇと水１ｍｌとで調製した水溶液を滴下した。次に、反応溶液を８０℃に昇温した後、４時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、例示化合物Ｎｏ．３６を白色結晶として５０ｍｇ得た。
【０１１２】
ＮＭＲ測定により、例示化合物Ｎｏ．３６の構造を確認した。
【０１１３】
1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ：１．５３（６Ｈ，ｓ），６．８７（ｓ，１Ｈ），７．０２（ｔ，１Ｈ），７．１０−７．４５（ｍ，１０Ｈ），７．４９（ｄ，１Ｈ），７．６１（ｄ，２Ｈ），７．６５−７．８５（ｍ，５Ｈ），７．９６（ｄ，１Ｈ）
【０１１４】
＜実施例３＞例示化合物Ｎｏ．４４の合成
【０１１５】
【化１７】
2008308449.tif 000019
【０１１６】
１００ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［４］：４００ｍｇ（１．０５ｍｍｏｌ）
化合物［６］：６８３ｍｇ（１．５８ｍｍｏｌ）
トルエン：２０ｍｌ
：エタノール１０ｍｌ
【０１１７】
次に、この反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）５０ｍｇを添加し、次いで、炭酸セシウム１．７２ｇと水１ｍｌとで調製した水溶液を滴下した。次に、この反応溶液を８０℃に昇温した後、７時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、例示化合物Ｎｏ．４４を白色結晶として４９０ｍｇ得た。
【０１１８】
ＮＭＲ測定により例示化合物Ｎｏ．４４の構造を確認した。
【０１１９】
1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ：１．１５（ｓ，９Ｈ），１．２９（ｓ，９Ｈ），１．４９（ｓ，３Ｈ），１．５４（ｓ，３Ｈ），６．４８（ｄ，１Ｈ），６．７０（ｄ，１Ｈ），６．８８（ｄ，１Ｈ），６．９４（ｄｄ，１Ｈ），７．００−７．１０（ｍ，２Ｈ），７．１４−７．２０（ｍ，３Ｈ），７．３０−７．５０（ｍ，３Ｈ），７．５９（ｄ，１Ｈ），７．７３（ｄ，１Ｈ），７．８０−７．９０（ｍ，３Ｈ），８．０１（ｄ，１Ｈ）
【０１２０】
＜実施例４＞例示化合物Ｎｏ．４５の合成
【０１２１】
【化１８】
2008308449.tif 000020
【０１２２】
５０ｍｌの三ツ口フラスコに、以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物［４］：１９０ｍｇ（０．５０ｍｍｏｌ）
化合物［２］：２３６ｍｇ（０．７５ｍｍｏｌ）
トルエン：５ｍｌ
エタノール：２．５ｍｌ
【０１２３】
次に、この反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）１０ｍｇを添加し、次いで、炭酸セシウム１．２２ｇと水１ｍｌとで調製した水溶液を滴下した。次に、この反応溶液を８０℃に昇温した後、６時間攪拌した。反応終了後、有機層をトルエンで抽出し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘプタンとトルエンとの混合溶媒）で精製することにより、例示化合物Ｎｏ．４５を白色結晶として２００ｍｇ得た。
【０１２４】
ＮＭＲ測定により、例示化合物Ｎｏ．４５の構造を確認した。
【０１２５】
1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ：１．５１（６Ｈ，ｓ），７．０４（ｔ，１Ｈ），７．１７（ｄ，１Ｈ），７．２５−７．２８（ｍ，１Ｈ），７．３０−７．５０（ｍ，１４Ｈ），７．７０−７．８５（ｍ，６Ｈ），７．９７（ｄ，１Ｈ）
【０１２６】
＜実施例５＞有機発光素子の作製
図３に示す構造の有機発光素子を作製した。
【０１２７】
ガラス基板（基板１）上に、陽極２として酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて製膜した。このときＩＴＯ膜の膜厚を１２０ｎｍとした。このＩＴＯ膜が形成された基板を、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。
【０１２８】
この透明導電性支持基板上に、Ｎ，Ｎ’−ビス（９，９−ジメチル−９Ｈ−フルオレニル−２−イル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミンのクロロホルム溶液を、スピンコート法により成膜しホール輸送層５を形成した。このときホール輸送層５の膜厚を２０ｎｍとした。
【０１２９】
次に、真空蒸着法により、ホストである例示化合物Ｎｏ．４５とゲストである下記式で示されるＩｒ錯体とを、重量濃度比で９５：５となるように共蒸着し、発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を２０ｎｍとした。また、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件とした。
【０１３０】
【化１９】
2008308449.tif 000021
【０１３１】
次に、バソフェナントロリン（ＢＰｈｅｎ）を真空蒸着法にて製膜することにより、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。また、蒸着時の真空度と１．０×１０-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件とした。
【０１３２】
次に、アルミニウムとリチウムとを組み合わせてなる合金（リチウムの濃度が１原子％）からなる蒸着材料を用いて、先ほどの電子輸送層６の上に、真空蒸着法により金属層膜を形成した。このとき金属層膜の膜厚を０．５ｎｍとした。次に、アルミニウム膜を真空蒸着法により形成した。このときアルミニウム膜の膜厚を１５０ｎｍとした。上記の金属層膜及びアルミニウム膜を形成する際に、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ乃至１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件とした。このアルミニウム−リチウム合金膜及びアルミニウム膜は電子注入電極（陰極４）として機能する。
【０１３３】
得られた有機発光素子は、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。
【０１３４】
以上のようにして有機発光素子を得た。
【０１３５】
得られた素子について、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極に、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、電圧を印加すると、Ｉｒ（ｐｐｙ）3からの発光を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】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】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】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】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】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。
【符号の説明】
【０１３７】
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  有機発光素子
【図１】
2008308449.tif 000027
【図２】
2008308449.tif 000028
【図３】
2008308449.tif 000029
【図４】
2008308449.tif 000030
【図５】
2008308449.tif 000031