(57)【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フルオランテン誘導体。
【化１】
0004818159.tif 000024
一般式［１］において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４乃至Ｒ７、Ｒ９およびＲ１０はそれぞれ水素原子を表す。Ｒ３およびＲ８は、縮合芳香族基を表す。
前記縮合芳香族基は、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、ピレニル基のいずれかである。
前記縮合芳香族基は、ハロゲン原子、アルキル基を有してよい。
【請求項２】
下記構造式で示されることを特徴とする請求項１に記載のフルオランテン誘導体。
【化２】
0004818159.tif 000025
【請求項３】
陽極と陰極と前記陽極と前記陰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または２に記載のフルオランテン誘導体を有することを特徴とする有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物層は発光層を有し、
前記発光層はホストとゲストとを有し、
前記ゲストは前記フルオランテン誘導体であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記ホストは下記構造式１で示されることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【化３】
0004818159.tif 000026
構造式１
【請求項６】
前記ホストは下記構造式１で示され、
前記ゲストは下記構造式２で示されることを特徴とする請求項４に記載の有機発光素子。
【化４】
0004818159.tif 000027
構造式１
【化５】
0004818159.tif 000028
構造式２
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，有機化合物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、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、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など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でない。
【０００４】
また、電子輸送層や発光層などに用い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がたい。
【０００５】
また、本発明に関連するフルオランテン骨格を有した化合物の特許文献として特許文献１乃至５等が挙げられる。
【特許文献１】特開平１１−１４９９８７号公報
【特許文献２】特開２００１−３０７８８３号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５／０２６０８８公報
【特許文献４】特開２００５−２４０００８号公報
【特許文献５】特開２００５−２４００１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、新規なフルオランテンの１乃至１０位に、置換位置の隣接位に少なくとも一つの縮合環構造を持つ同一の３環以上の縮合環芳香族基を少なくとも２つ以上含む分子構造からなる化合物を提供することにある。
【０００７】
また本発明の目的は、上記化合物を用い、極めて高効率で高輝度な光出力を有する有機発光素子を提供することにある。また、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。さらには製造が容易でかつ比較的安価に作成可能な有機発光素子を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明により、下記一般式［１］で示されるフルオランテン誘導体が提供される。
【０００９】
【化１】
0004818159.tif 000002
【００１０】
式中、Ｒ１乃至Ｒ１０は、それぞれ独立に
水素原子、
ハロゲン原子、
置換アミノ基、
直鎖あるいは分岐のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、
置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良いアリール基、
または置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良い複素環基から選ばれる。
【００１１】
更に、
Ｒ１乃至Ｒ１０のうち少なくとも２つが、一般式（２）で表される、フルオランテン環との結合位置の隣接位に少なくとも一つの縮合環構造を持つ同一の３環以上の縮合環芳香族基である。
【００１２】
【化２】
0004818159.tif 000003
【００１３】
ｎは、２以上の整数である。また、複数存在するＹは同一であっても、異なっていても良い。
【００１４】
Ｘ、Ｙは置換基を表し、式中、Ｘ１乃至Ｘ３及びＹは、それぞれ独立に
水素原子、
ハロゲン原子、
置換アミノ基、
直鎖あるいは分岐のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、
置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良いアリール基、
または置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良い複素環基から選ばれる。
【００１５】
また、Ｘ、Ｙは、環構造を形成しても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により優れた新規フルオランテン誘導体を提供することが出来る。そしてそのような新規フルオランテン誘導体を有する有機発光素子は、低い印加電圧で高輝度な発光が得られ、耐久性にも優れている。特にこのフルオランテン誘導体を発光層のゲストに用いた有機発光素子は、低い印加電圧で高輝度な発光が得られ、耐久性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、下記一般式［１］で示されるフルオランテン誘導体である。
【００１８】
【化３】
0004818159.tif 000004
【００１９】
式中、Ｒ１乃至Ｒ１０は、それぞれ独立に
水素原子、
ハロゲン原子、
置換アミノ基、
直鎖あるいは分岐のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、
置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良いアリール基、
または置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良い複素環基から選ばれる。
【００２０】
更に、
Ｒ１乃至Ｒ１０のうち少なくとも２つが、一般式（２）で表される、フルオランテン環との結合位置の隣接位に少なくとも一つの縮合環構造を持つ同一の３環以上の縮合環芳香族基である。
【００２１】
【化４】
0004818159.tif 000005
【００２２】
ｎは、２以上の整数である。また、複数存在するＹは同一であっても、異なっていても良い。
【００２３】
Ｘ、Ｙは置換基を表し、式中、Ｘ１乃至Ｘ３及びＹは、それぞれ独立に
水素原子、
ハロゲン原子、
置換アミノ基、
直鎖あるいは分岐のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）、
置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良いアリール基、
または置換基［該置換基はハロゲン原子、ニトロ基、置換アミノ基、炭素原子数１から２０の直鎖状または分岐状のアルキル基（該アルキル基中の１つもしくは隣接しない２つ以上のメチレン基は−Ｏ−、−ＣＨ＝ＣＨ−で置き換えられていてもよく、該アルキル基中の水素原子はフッ素原子に置換されていてもよい。）を示す。］を有しても良い複素環基から選ばれる。
【００２４】
また、Ｘ、Ｙは、環構造を形成しても良い。
【００２５】
また、前記一般式［１］のＲ３およびＲ８が、前記３環以上の縮合環芳香族基である。
【００２６】
また、前記３環以上の縮合環芳香族基が、少なくとも１つ以上の５員環を含んでなる骨格を持つ縮合多環である。
【００２７】
また、前記３環以上の縮合環芳香族基がフルオレンであるフルオランテン誘導体である。
【００２８】
また、前記３環以上の縮合環芳香族基がフルオランテンであるフルオランテン誘導体である。
【００２９】
さらに、陽極と陰極とそれら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、有機化合物層は一般式［１］で表される化合物を有することを特徴とする有機発光素子である。
【００３０】
また、有機化合物層が発光層であることを特徴とする有機発光素子である。
【００３１】
また、前記一対の電極間に電圧を印加することにより発光する電界発光素子である。
【００３２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００３３】
前記記一般式［１］におけるＲ１乃至Ｒ１０上の置換基の具体例を以下に示す。但し、これらは代表例を例示しただけで、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３４】
ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。真空蒸着法を用いて発光素子を作成する場合、昇華性の向上が期待できるフッ素が好ましい。
【００３５】
また、直鎖、または分岐のアルキル基としては、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、オクチル基、シクロヘキシル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
【００３６】
導電性や、ガラス転移温度の観点から、メチル基、ターシャリーブチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基が好ましく、より好ましくは、メチル基、ターシャリーブチル基、トリフルオロメチル基、であり、さらに好ましくは、メチル基、ターシャリーブチル基である。
【００３７】
置換アミノ基としては、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、ジアニソリルアミノ基などが挙げられる。なかでも、導電性や、ガラス転移温度の観点から、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、が好ましく、より好ましくは、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基である。
【００３８】
置換基を有しても良いアリール基及び、複素環基としては、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、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、キノリニル基、イソキノリニル基、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、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾフラニル基、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などが挙げられる。
【００３９】
これら置換基のうち、導電性、ガラス転移温度の観点から３環以上の縮合芳香族基が好まく、炭化水素で構成された３環以上の縮合芳香族基がより好ましい。炭化水素から構成された３環以上の縮合芳香族基は、孤立電子対を持つヘテロ原子が含まれた縮合多環に比べ、イオン性の不純物などの取り込みがより低減されると考えられ、発光素子の寿命の向上が期待できるためである。なぜなら、イオン性の不純物の混入は電界発光素子の通電劣化の原因の一つと考えられているからである。
【００４０】
これら、アリール基、複素環基上の置換基は、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。
【００４１】
また、直鎖、または分岐のアルキル基としては、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、オクチル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
【００４２】
置換アミノ基としては、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、ジアニソリルアミノ基などが挙げられる。
【００４３】
置換基を有しても良いアリール基及び、複素環基としては、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、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、キノリニル基、イソキノリニル基、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、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、カルバゾリル基、ベンゾフラニル基、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などが挙げられる。
【００４４】
また、３環以上の縮合環芳香族基としては、フルオレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、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、クリセニル基、フェナントロリル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、フェナジニル基、アクリジル基、などが挙げられる。好ましくはフルオレニル基、ピレニル基、フルオランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、トリフェニレニル基、フェナントロリル基、カルバゾリル基であり、より好ましくは、フルオレニル基、フルランテニル基、ベンゾフルオランテニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、カルバゾリル基であり、さらに好ましくは、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、ピレニル基である。
【００４５】
発光層が、キャリア輸送性のホスト材料とゲストからなる場合、発光にいたる主な過程は、以下のいくつかの過程からなる。
１．発光層内での電子・ホールの輸送。
２．ホストの励起子生成。
３．ホスト分子間の励起エネルギー伝達。
４．ホストからゲストへの励起エネルギー移動。
【００４６】
それぞれの過程における所望のエネルギー移動や、発光はさまざまな失活過程と競争でおこる。
【００４７】
ＥＬ素子の発光効率を高めるためには、発光中心材料そのものの発光量子収率が大きいことは言うまでもない。しかしながら、ホスト−ホスト間、あるいはホスト−ゲスト間のエネルギー移動が如何に効率的にできるかも大きな問題となる。また、通電による発光劣化は今のところ原因は明らかではないが、少なくとも発光中心材料そのもの、または、その周辺分子による発光材料の環境変化に関連したものと想定される。
【００４８】
そこで本発明者らは種々の検討を行い、前記一般式［１］で表される化合物を発光層のホストまたはゲストに用いた素子が高効率発光し、長い期間高輝度を保ち、通電劣化が小さいことを見出した。
【００４９】
通電による発光劣化の原因の一つとして、発光層の薄膜形状の劣化による発光劣化が考えられる。この薄膜形状の劣化は、駆動環境の温度、素子駆動時の発熱等による有機薄膜の結晶化に起因すると考えられている。これは、材料のガラス転移温度の低さに由来すると考えられ、有機ＥＬ材料は高いガラス転移温度を有する事が望まれている。本発明の前記一般式［１］で表される化合物は高いガラス転移温度を有し、有機ＥＬ素子の高耐久化を期待する事が出来る。
【００５０】
本発明の化合物は、フルオランテン骨格に少なくとも２つ以上の一般式（２）で表されるような、フルオランテン環との置換位置の隣接位に少なくとも一つの縮合環構造を持つ同一の３環以上の縮合多環芳香族基を持つことを特徴としている。
【００５１】
【化５】
0004818159.tif 000006
【００５２】
環構造Ａは、４〜８員環が好ましく、構造安定性の観点から、より好ましくは５員環、６員環である。
【００５３】
３環以上の置換基を２つ導入することにより次のような効果が期待できる。まず、以下に述べる〔１〕，〔２〕からガラス転移温度の上昇が期待できる。〔１〕分子量の増加による効果によりガラス転移温度の上昇が期待できる。〔２〕環構造の連結（例えば、テトラフェニレン）ではなく、縮合多環（ピレン）とすることで分子内の回転運動部位が減り、分子がよりリジットになるためガラス転移温度を高く保つことが期待できる。
【００５４】
また、分子骨格がリジットになるため、励起状態での分子運動が小さいことが期待でき、高い発光量子収率を持つことが期待できる。
【００５５】
さらに、一般的に、大きなπ共役面をもつ環構造は、電荷（キャリア）の運搬に対し有利に働くと考えられており、３環以上という大きな縮合多環２つ有する本発明の化合物はキャリアの輸送にも、より有利に働くと考えられる。
【００５６】
これら３環以上の縮合多環式芳香族基を同一にする事で、２つの異なる３環以上の縮合多環式芳香族基を導入する事に比べ、化合物の合成段数や合成、精製過程を簡便にすることが出来る。
【００５７】
また、３環以上の縮合多環芳香環は、一般式［２］で示されるような、フルオランテン環との結合位置の隣接位に縮合環を持つ事が本発明の特徴である。その効果としては、環構造Ａが、フルオランテン環との立体障害として働きフルオランテン環と、３環以上の縮合多環式芳香環の２つの環のねじれ角をより大きくする効果が期待できる。この効果により、ガラス状態からの結晶化が生じにくくなり、高い安定性を持つ有機膜を得ることが出来ると考えられる。
【００５８】
【化６】
0004818159.tif 000007
【００５９】
また、３環以上の縮合多環とフルオランテン環が大きくねじれる事で、３環以上の縮合多環とフルオランテン環の共役系がつながらなくなると考えられる。それによって、発光中心がフルオランテンである場合、フルオランテン由来の強い青色発光を得ることができる。
【００６０】
また、フルオランテンの置換基の導入部位に関して、一般式（１）のＲ３Ｒ８に導入することが好ましい。Ｒ３は、Ｒ４のペリ位にあたる。ここに置換基を導入した場合、ペリ位との立体的な反発が生じ、導入した３環以上の縮合多環式芳香環が、フルオランテン環平面から大きくねじれて導入されると考えられる。２つの環がねじれることで、分子が立体的に嵩高くなり、分子の結晶性を低下させる効果が期待できる。この効果により、ガラス状態からの結晶化が生じにくくなり、高い安定性を持つ有機膜を得ることが出来ると考えられる。
【００６１】
また、フルオランテン骨格に導入出来る置換基のうちＲ３の位置から最も離れた置換位置はＲ８の位置である。Ｒ８の位置に立体的に嵩高くなるような置換基（例えば、置換基にペリ位が存在する）を導入することで、発光中心がフルオランテン環である場合には、フルオランテン環を立体的にシールドする効果が期待できる。その結果、有機電界発光素子の発光層で多く見ることの出来るホスト−ゲスト系の発光層を形成する場合に問題となる、ホスト材料中のゲスト材料濃度が大きくなると発光効率が低下する現象（これを濃度消光という）を抑制することができる。よってホスト材料中への発光材料の分散濃度を高くでき、高濃度で高発光効率の発光素子が可能になる。
【００６２】
以上述べてきた効果から、このような有機発光材料を用いて有機層を構成した本発明の有機電界発光素子は、長時間駆動において有機層の耐久性が優れたものになる。
【００６３】
以下、本発明に用いられる有機化合物の具体的な構造式を下記に示す。
【００６４】
但し、これらは代表例を例示しただけで、本発明は、これに限定されるものではない。
【００６５】
【化７】
0004818159.tif 000008
【００６６】
【化８】
0004818159.tif 000009
【００６７】
【化９】
0004818159.tif 000010
【００６８】
次に、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
【００６９】
本発明の有機発光素子は、陽極及び陰極からなる少なくとも一対の電極と、該一対の電極間に挟持された少なくとも一層の有機化合物からなる層からなる有機発光素子において、前記有機化合物を含む層の少なくとも一層が一般式［１］で示される化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする。
【００７０】
本発明の有機発光素子は、有機化合物を含む層のうち、少なくとも発光層が、一般式［１］で表される前記化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。また、発光層がホストとゲストの２つ以上の化合物からなる有機発光素子において、該ホストまたはゲストが前記一般式［１］で表される化合物であることが好ましい。なお、本発明におけるゲストとは、有機ＥＬ素子の発光領域において、正孔と電子の再結合に応答して主として光を発する化合物のことであり、発光領域を形成する他の化合物（ホスト）に含有させるものである。
【００７１】
本発明に係る前記一般式［１］で表される化合物を、ゲストとして用いる場合の含有量としては、５０重量％以下であることが好ましく、更に好ましくは、０．１重量％以上３０重量％以下であり、特に好ましくは、０．１重量％以上１５重量％以下である。
【００７２】
一方、本発明に関わる前記一般式［１］で表される化合物をホスト化合物として用いる場合、ゲストに特に制限は無く、所望する発光色等によって、後述する化合物等を適宜用いることが出来る。また、必要に応じてゲスト以外に、ホール輸送性化合物、電子輸送性化合物などを一緒ドープして使用することもできる。
【００７３】
有機化合物層として発光層のみに本発明の化合物を用いてもよいが、必要に応じ、発光層以外の層（例えば正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、電子障壁層など）にも用いることができる。
【００７４】
本発明の有機発光素子においては、上記一般式［１］で示される化合物を真空蒸着法や溶液塗布法により陽極及び陰極の間に形成する。その有機層の厚みは１０μｍより薄く、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．０１μｍ以上０．５μｍ以下の厚みに薄膜化することが好ましい。
【００７５】
図１乃至図６に本発明の有機発光素子の好ましい例を示す。
【００７６】
図１は本発明の有機発光素子の一例を示す断面図である。図１は基板１上に陽極２、発光層３及び陰極４を順次設けた構成のものである。ここで使用する発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能を単一で有している化合物を使う場合や、それぞれの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用である。
【００７７】
図２は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図２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を順次設けた構成のものである。この場合、発光物質はホール輸送性かあるいは電子輸送性のいずれかあるいは両方の機能を有している材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場合に有用である。また、この場合発光層３はホール輸送層５あるいは電子輸送層６のいずれかから成る。
【００７８】
図３は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図３は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、発光層３，電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものである。これはキャリア輸送と発光の機能を分離したものである。そしてホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した化合物と適時組み合わせて用いられ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。
【００７９】
さらに、中央の発光層に各キャリアあるいは励起子を有効に閉じこめて発光効率の向上を図ることも可能になる。
【００８０】
図４は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図４は図３に対してホール注入層７を陽極側に挿入した構成であり、陽極とホール輸送層の密着性改善あるいはホールの注入性改善に効果があり、低電圧化に効果的である。
【００８１】
図５および図６は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図５および図６は、図３および図４に対してホールあるいは励起子（エキシトン）を陰極側に抜けることを阻害する層（ホールブロッキング層８）を、発光層、電子輸送層間に挿入した構成である。イオン化ポテンシャルの非常に高い化合物をホールブロッキング層８として用いる事により、発光効率の向上に効果的な構成である。
【００８２】
ただし、図１乃至図６はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の化合物を用いた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を設ける、接着層あるいは干渉層を設ける。ホール輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる２層から構成される。など多様な層構成をとることができる。
【００８３】
本発明に用いられる一般式［１］で示される化合物は、図１乃至図６のいずれの形態でも使用することができる。
【００８４】
本発明は、発光層の構成成分として一般式［１］で示される化合物を用いるものであるが、これまで知られている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などを必要に応じて一緒に使用することもできる。
【００８５】
本発明の有機発光素子において、一般式［１］で示される化合物を含有する層および他の有機化合物を含有する層は、一般には真空蒸着法あるいは、適当な溶媒に溶解させて塗布法により薄膜を形成する。特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
【００８６】
上記結着樹脂としては広範囲な結着性樹脂より選択でき、たとえば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、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、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、これらは単独または共重合体ポリマーとして１種または２種以上混合してもよい。
【００８７】
陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよく、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単独で用いてもよく、複数併用することもできる。
【００８８】
一方、陰極材料としては仕事関数の小さなものがよく、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として用いることができる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化の利用も可能である。また、陰極は一層構成でもよく、多層構成をとることもできる。
【００８９】
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。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、誘電体反射膜などを用いて発色光をコントロールする事も可能である。
【００９０】
なお、作成した素子に対して、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、フッソ樹脂、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、金属などをカバーし、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。
【実施例】
【００９１】
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。
【００９２】
実施例１
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１２の合成］
【００９３】
【化１０】
0004818159.tif 000011
【００９４】
１００ｍｌ反応容器にＸＸ−１（５００ｍｇ，１．３９ｍｍｏｌ）、ＸＸ−２（７５４ｍｇ，３．０６ｍｍｏｌ）トルエン（２０ｍＬ）２Ｎ−炭酸セシウム水溶液（２０ｍＬ）エタノール（１０ｍＬ）テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム［０］（１６１ｍｇ，０．１３９ｍｍｏｌ）を加えた。この溶液を９０℃に加熱し同温で１０時間攪拌した。室温まで冷却し、析出した結晶を濾過し粗結晶を得た。この粗結晶を、オルトジクロロベンゼンから再結晶し、目的物ＸＡ−１２を（６７７ｍｇ，１．１２ｍｍｏｌ，収率＝８１％）を得た。
【００９５】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ  ＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のＭ＋である６０２．７を確認した。
【００９６】
本化合物は、一般式［１］中のＲ３位ではフルオランテンのペリ位同士で結合し、一般式［１］中のＲ８位では置換基にペリ位で結合している。ＸＡ−１２のトルエン溶液中での発光スペクトルのλｍａｘは４６７ｎｍであり、共役系の大きな環の多連体であるにもかかわらず、フルオランテン由来の青色発光確認できた。Ｒ３位、Ｒ８位に立体的に嵩高くなる置換基を導入することは、青色発光を保ったまま分子量を増大できる効果がある。
【００９７】
実施例２
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１７の合成］
【００９８】
【化１１】
0004818159.tif 000012
【００９９】
２００ｍｌ反応容器にＸＸ−１（５００ｍｇ，１．３９ｍｍｏｌ）、ＸＸ−３（１．２８ｇ，３．０６ｍｍｏｌ）トルエン（８０ｍＬ）炭酸セシウム水溶液（炭酸セシウム２ｇ、蒸留水１５ｍＬ）エタノール（４０ｍＬ）、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム［０］（３２１ｍｇ，０．２７８ｍｍｏｌ）液を９０℃に加熱し同温で５時間攪拌した。室温まで冷却し、トルエン（３０ｍｌＸ３回）で抽出し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。乾燥剤をろ過し、ろ液を濃縮後、残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（移動相；トルエン：へプタン＝１：３）で精製し、目的物ＸＡ−１７を（７８０ｍｇ，０．９６ｍｍｏｌ，収率＝６９％）を得た。
【０１００】
ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ  ＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）によりこの化合物のＭ＋である８１０．５を確認した。
【０１０１】
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）：８．１０（ｂｒ，３Ｈ，），７．９３（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０Ｈｚ），７．７３（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．０Ｈｚ），７．６２―７．３３（ｍ，９Ｈ），７．１１（ｂｒ，１Ｈ），７．０２（ｂｒ，１Ｈ），６．８４（ｂｒ，１Ｈ），６．３８（ｂｒ，１Ｈ），１．６０（ｓ，３Ｈ），１．５８（ｓ，３Ｈ），１．５７（ｂｒ，６Ｈ），１．４４（ｓ，９Ｈ），１．４３（ｓ，９Ｈ），１．３０（ｂｒ，６Ｈ），１．２５（ｂｒ，６Ｈ）．
ＸＡ−１７のトルエン溶液中での発光スペクトルのλｍａｘは４７６ｎｍの青色発光であり、ＸＡ−１７だけからなる有機薄膜の発光波長は４７８ｎｍの青色発光であり、発光波長に変化が見られなかった。
【０１０２】
フルオランテン環に２つの大きな置換基を導入することは、濃度消光抑制に効果がある。
【０１０３】
実施例３
ガラス基板上に、陽極としての酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて１２０ｎｍの膜厚で成膜したものを透明導電性支持基板として用いた。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、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄したものを透明導電性支持基板として使用した。
【０１０４】
透明導電性支持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、素子を作製した。
ホール輸送層（２０ｎｍ）：例示化合物Ｎｏ．ＸＸ−５
発光層（２０ｎｍ）：例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１２（重量比５％）：化合物ＸＸ−６
電子輸送層（３０ｎｍ）：Ｂｐｈｅｎ（同仁化学研究所製）
金属電極層１（０．５ｎｍ）：ＬｉＦ
金属電極層２（１５０ｎｍ）：Ａｌ
【０１０５】
【化１２】
0004818159.tif 000013
【０１０６】
【化１３】
0004818159.tif 000014
【０１０７】
【化１４】
0004818159.tif 000015
【０１０８】
ＥＬ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。本実施例の素子に窒素雰囲気下、１００時間電圧を印加したところ、良好な発光の継続が確認された。
【０１０９】
実施例４
実施例２のＸＡ−１２の代わりにＸＡ−１７を用いる以外は実施例３と同様の方法により素子を作成した。本実施例の素子は窒素雰囲気下、１００時間電圧を印加したところ、良好な発光の継続が確認された。
【０１１０】
実施例５
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−３の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−７を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−３を合成する事が出来る。
【０１１１】
【化１５】
0004818159.tif 000016
【０１１２】
実施例６
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−４の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−８を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−４を合成する事が出来る。
【０１１３】
【化１６】
0004818159.tif 000017
【０１１４】
実施例７
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−６の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−９を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−６を合成する事が出来る。
【０１１５】
【化１７】
0004818159.tif 000018
【０１１６】
実施例８
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−７の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−１０を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−７を合成する事が出来る。
【０１１７】
【化１８】
0004818159.tif 000019
【０１１８】
実施例９
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１４の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−１１を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１４を合成する事が出来る。
【０１１９】
【化１９】
0004818159.tif 000020
【０１２０】
実施例１０
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１９の合成］
実施例２のＸＸ−３代わりにＸＸ−１２を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−１９を合成する事が出来る。
【０１２１】
【化２０】
0004818159.tif 000021
【０１２２】
実施例１１
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−２０の合成］
実施例２のＸＸ−１の代わりにＸＸ−１３を用い、実施例３のＸＸ−３の代わりにＸＸ−１４を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−２０を合成する事が出来る。
【０１２３】
【化２１】
0004818159.tif 000022
【０１２４】
実施例１２
［例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−２５の合成］
実施例２のＸＸ−３の代わりにＸＸ−１５を用いる以外は実施例２と同様の方法で例示化合物Ｎｏ．ＸＡ−２５を合成する事が出来る。
【０１２５】
【化２２】
0004818159.tif 000023
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明における有機発光素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図４】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図５】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【図６】本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２７】
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
【図１】
0004818159.tif 000029
【図２】
0004818159.tif 000030
【図３】
0004818159.tif 000031
【図４】
0004818159.tif 000032
【図５】
0004818159.tif 000033
【図６】
0004818159.tif 000034