(57)【要約】【課題】緑燐光発光素子に適した最低励起三重項準位（Ｔ1）を有する有機化合物及びこれを用いた有機発光素子を提供する。【解決手段】陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に挟持される有機化合物層と、から構成され、前記有機化合物層に下記一般式〔１〕に示される有機化合物が含まれることを特徴する、有機発光素子。2012051855.tif 000026（式〔１〕において、Ａｒは、アリール基である。ただし前記アリール基は、フェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基又はトリフェニレニルである。また前記アリール基は、メチル基及びｔ−ブチル基から選ばれるアルキル基又はフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びトリフェニレニル基から選ばれるアリール基をさらに有していてもよい。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式〔１〕に示されることを特徴とする、有機化合物。
【化１】
2012051855.tif 000025
（式〔１〕において、Ａｒは、アリール基である。ただし前記アリール基は、フェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基又はトリフェニレニルである。また前記アリール基は、メチル基及びｔ−ブチル基から選ばれるアルキル基又はフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びトリフェニレニル基から選ばれるアリール基をさらに有していてもよい。）
【請求項２】
陽極と陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に挟持される有機化合物層と、から構成され、
前記有機化合物層に請求項１に記載の有機化合物が含まれることを特徴する、有機発光素子。
【請求項３】
前記有機化合物が正孔注入層又は正孔輸送層に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項４】
前記有機化合物が発光層に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の有機発光素子。
【請求項５】
前記発光層が燐光発光す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】
複数の画素から構成され、
前記画素が、請求項２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】
画像を入力するための画像入力部と、
前記画像を出力するための表示部と、から構成され、
前記表示部が複数の画素からなり、
前記画素が、請求項２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、画像出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機化合物及びこ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（有機エレクトロルミネッセンス素子、有機ＥＬ素子）は、一対の電極（陽極、陰極）と、この一対の電極の間に挟持される有機化合物層と、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】
現在、有機発光素子の発光効率を向上させる試みとして、蛍光ではなく燐光を用いることが提案されている。燐光発光を用いた有機発光素子は、理論上蛍光発光の有機発光素子の４倍の発光効率が期待される。
【０００４】
一方、上記燐光発光をより効率よく行うようにするための材料、具体的には、電荷注入・輸送性材料や発光層（又は発光層に相当する層）に含まれるホスト材料の研究開発も盛んに行われている。
【０００５】
特許文献１には、燐光発光を利用した有機ＥＬ素子用の化合物であって、正孔注入層又は正孔輸送層の構成材料である有機化合物、例えば、下記式［Ｉ］に示される化合物が記載されている。
【０００６】
【化１】
2012051855.tif 000002
【０００７】
また特許文献２には、有機ＥＬ素子を構成する正孔注入層、正孔輸送層又は発光層の構成材料となる有機化合物、例えば、下記式［ＩＩ］に示される化合物が記載されている。
【０００８】
【化２】
2012051855.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２４１６２９号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００７２００２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１にて示される式［Ｉ］の有機化合物は、９，９’−ジアリールフルオレンを基本骨格として有している。しかし、９，９’−ジアリールフルオレン骨格はその骨格中にｓｐ3炭素を有している。具体的には、フルオレン骨格の９位の炭素がｓｐ3炭素である。このため化合物自体の化学的安定性が損なわれることがある。これは、ｓｐ2炭素よりもｓｐ3炭素のほうが、結合解離エネルギーが低いためである。従って、ｓｐ3炭素を有する材料は、ｓｐ2炭素のみで構成される材料と比較して、有機発光素子を駆動している最中に基本骨格中に含まれるｓｐ3炭素に関わる結合が解離しやすくなる。その結果、化合物（材料）や素子の劣化に繋がる可能性がある。
【００１１】
また、特許文献２にて示される式［ＩＩ］の有機化合物は、ベンゾチオフェンを基本骨格として有している。しかし、このベンゾチオフェン骨格の６位の炭素にアントラセン等のアリール基が置換した場合、ベンゾチオフェン骨格の６位の炭素に水素原子のものと比較して最低励起三重項準位（Ｔ1）が低くなる。ここで燐光を利用した有機発光素子において必要とされるＴ1よりも低いと低い分だけエネルギー損失が発生する。このため発光効率が低下する恐れがある。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、緑燐光発光素子に適した最低励起三重項準位（Ｔ1）を有する有機化合物及びこの有機化合物を含む有機発光素子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】
【００１３】
本発明の有機化合物は、下記一般式〔１〕で示されることを特徴とする。
【００１４】
【化３】
2012051855.tif 000004
（式〔１〕において、Ａｒは、アリール基である。ただし前記アリール基は、フェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基又はトリフェニレニルである。また前記アリール基は、メチル基及びｔ−ブチル基から選ばれるアルキル基又はフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びトリフェニレニル基から選ばれるアリール基をさらに有していてもよい。）
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、緑色燐光発光素子に適したＴ1を有する新規有機化合物及びこの有機化合物を含む有機発光素子を提供することができる。ここで本発明の有機化合物を有機発光素子の構成材料として利用すると、素子の発光効率を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の有機発光素子を使用した表示装置の例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず本発明の有機化合物について説明する。本発明の有機化合物は、下記一般式〔１〕で示される化合物である。
【００１８】
【化４】
2012051855.tif 000005
【００１９】
式〔１〕において、Ａｒは、アリール基である。ただし前記アリール基は、フェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基又はトリフェニレニル基である。また前記アリール基は、メチル基及びｔ−ブチル基から選ばれるアルキル基又はフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びトリフェニレニル基から選ばれるアリール基をさらに有していてもよい。
【００２０】
本発明の有機化合物の合成ルートの一例を以下に説明する。本発明の有機化合物は、例えば、下記反応スキームに従って合成される。
【００２１】
【化５】
2012051855.tif 000006
【００２２】
以下に、上記反応スキーム及び当該反応スキームに従って合成を行う際の具体的手段について説明する。
【００２３】
（ｉ）中間体Ｂ２の合成
中間体Ｂ２は、例えば、トルエンと、エタノールと、蒸留水との混合溶媒中、炭酸ナトリウム及びＰｄ（ＰＰｈ3）4（触媒）の存在下、３−ブロモベンゾチオフェン（化合物Ｂ１）とフェニルボロン酸とを反応させることにより得ることができる。
【００２４】
（ｉｉ）中間体Ｂ３の合成
中間体Ｂ３は、例えば、ジクロロメタン溶媒中で中間体Ｂ２とＮＢＳとを反応させることにより得ることができる。
【００２５】
（ｉｉｉ）中間体Ｂ４の合成
中間体Ｂ４は、例えば、キシレン溶媒中、ｔ−ブトキシナトリウム、並びにＰｄ2（ｄｂａ）3（触媒）及びＰ（ｔ−Ｂｕ）3の存在下で、中間体Ｂ３とアニリンとを反応させることにより得ることができる。
【００２６】
（ｉｖ）中間体Ｂ６の合成
中間体Ｂ６は、例えばキシレン溶媒中、ｔ−ブトキシナトリウム、並びにＰｄ2（ｄｂａ）3（触媒）及びＰ（ｔ−Ｂｕ）3の存在下で、中間体Ｂ４と中間体Ｂ５とを反応させることにより得ることができる。尚、中間体Ｂ５は反応スキームに従って合成することができる。
【００２７】
【化６】
2012051855.tif 000007
【００２８】
以下に、上記反応スキーム及び当該反応スキームに従って合成を行う際の具体的手段について説明する。
【００２９】
（ｉｖ−１）中間体Ｂ９の合成
中間体Ｂ９は、例えば、トルエン、エタノール及び蒸留水の混合溶媒中、炭酸ナトリウム及びＰｄ（ＰＰｈ3）4（触媒）の存在下で、化合物Ｂ７と化合物Ｂ８とを反応させることにより得ることができる。
【００３０】
（ｉｖ−２）中間体Ｂ５の合成
中間体Ｂ５は、例えば、トルエン、エタノール及び蒸留水の混合溶媒中、炭酸ナトリウム及びＰｄ（ＰＰｈ3）4（触媒）の存在下で、中間体Ｂ９と化合物Ｂ１０とを反応させることにより得ることができる。尚、化合物Ｂ１０中のＡｒは、フェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基又はトリフェニレニル基である。
【００３１】
次に、本発明の有機化合物の特徴を説明する。尚、以下の説明において、本発明の有機化合物の基本骨格の１つであるベンゾチオフェン骨格の置換位置を、下記に示すように記載する。
【００３２】
【化７】
2012051855.tif 000008
【００３３】
本発明の有機化合物（ベンゾチオフェン化合物）は、以下の２つの特徴を有する。
（Ａ）化学的安定性が高いこと
（Ｂ）緑燐光発光素子に適したＴ1を有していること
【００３４】
特徴（Ａ）は、本発明の有機化合物がｓｐ3炭素を有さないことに起因する。これは、ｓｐ2炭素が関わる結合（アリール基同士の結合等）の方が、ｓｐ3炭素が関わる結合（アルキル基同士の結合等）よりも、結合解離エネルギーが大きいためである。この特徴（Ａ）により、有機発光素子を駆動したときに発生するエネルギーにより化合物の結合が切断され、当該切断によって生じる分解物が原因で素子が劣化することを軽減できる。つまり、素子寿命が長くなる。
【００３５】
特徴（Ｂ）は、本発明の有機発光素子に含まれる緑色発光ドーパントの発光波長領域が４９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であることに因むものである。緑色発光ドーパントの発光波長領域が４９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であるため、発光素子に含まれる正孔注入層、正孔輸送（又は電子阻止）層及び発光層のホストに用いられる材料は、４９０ｎｍ以下の燐光発光波長を有することが好ましい。この点、本発明の有機化合物は、燐光発光波長に換算して４９０ｎｍ以下の発光波長になるＴ1を有しているので有用である。また発光材料よりも波長が短い材料、即ち、エネルギーが高い材料を用いることは、ドーパント以外の材料へのエネルギー移動が抑制され効率良くドーパントを発光させることができるので有用である。また本発明の有機化合物は、ベンゾチオフェン骨格の６位が水素原子である。この構造的特徴を有するため、本発明の有機化合物は燐光発光波長に換算して４９０ｎｍ以下の発光波長になるＴ1を有している。仮に、ベンゾチオフェン骨格の６位に、例えば、フェニル基や特許文献２に例示されている構造の一部であるアンスリル基のようなアリール基が置換すると、水素原子（無置換）のものよりもＴ1が低くなる。ここで下記に示されるモデル化合物、即ち、ベンゾチオフェン骨格の６位が、それぞれ水素原子又はフェニル基であるモデル化合物１及び２について、分子軌道計算によりＴ1を算出すると、下記表１に示される結果となる。尚、分子軌道計算では後述する手法を用いてＨＯＭＯ準位を求めている。ここで分子軌道計算を行う具体名手法とは、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ０３（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ０３，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｄ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ，Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ，Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ，Ｊ．Ａ．Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．，Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ，Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ，Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ，Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ，Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ，Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ，Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ，Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ，Ｎ．Ｒｅｇａ，Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ，Ｍ．Ｈａｄａ，Ｍ．Ｅｈａｒａ，Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ，Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｙ．Ｈｏｎｄａ，Ｏ．Ｋｉｔａｏ，Ｈ．Ｎａｋａｉ，Ｍ．Ｋｌｅｎｅ，Ｘ．Ｌｉ，Ｊ．Ｅ．Ｋｎｏｘ，Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ，Ｊ．Ｂ．Ｃｒｏｓｓ，Ｖ．Ｂａｋｋｅｎ，Ｃ．Ａｄａｍｏ，Ｊ．Ｊａｒａｍｉｌｌｏ，Ｒ．Ｇｏｍｐｅｒｔｓ，Ｒ．Ｅ．Ｓｔｒａｔｍａｎｎ，Ｏ．Ｙａｚｙｅｖ，Ａ．Ｊ．Ａｕｓｔｉｎ，Ｒ．Ｃａｍｍｉ，Ｃ．Ｐｏｍｅｌｌｉ，Ｊ．Ｗ．Ｏｃｈｔｅｒｓｋｉ，Ｐ．Ｙ．Ａｙａｌａ，Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ，Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ，Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ，Ｊ．Ｊ．Ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ，Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ，Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ，Ｍ．Ｃ．Ｓｔｒａｉｎ，Ｏ．Ｆａｒｋａｓ，Ｄ．Ｋ．Ｍａｌｉｃｋ，Ａ．Ｄ．Ｒａｂｕｃｋ，Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ，Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ，Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ，Ｑ．Ｃｕｉ，Ａ．Ｇ．Ｂａｂｏｕ���，Ｓ．Ｃｌｉｆｆｏｒｄ，Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，Ｂ．Ｂ．Ｓｔｅｆａｎｏｖ，Ｇ．Ｌｉｕ，Ａ．Ｌｉａｓｈｅｎｋｏ，Ｐ．Ｐｉｓｋｏｒｚ，Ｉ．Ｋｏｍａｒｏｍｉ，Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ，Ｔ．Ｋｅｉｔｈ，Ｍ．Ａ．Ａｌ−Ｌａｈａｍ，Ｃ．Ｙ．Ｐｅｎｇ，Ａ．Ｎａｎａｙａｋｋａｒａ，Ｍ．Ｃｈａｌｌａｃｏｍｂｅ，Ｐ．Ｍ．Ｗ．Ｇｉｌｌ，Ｂ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ｗ．Ｃｈｅｎ，Ｍ．Ｗ．Ｗｏｎｇ，Ｃ．Ｇｏｎｚａｌｅｚ，ａｎｄ  Ｊ．Ａ．Ｐｏｐｌｅ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ  ＣＴ，２００４）．を用いたＤＦＴ基底関数６−３１＋Ｇ（ｄ）の計算手法である。
【００３６】
【化８】
2012051855.tif 000009
【００３７】
【表１】
2012051855.tif 000010
【００３８】
表１によると、ベンゾチオフェン骨格の６位にアリール基の最小単位であるフェニル基を置換するとＴ１が約３０ｎｍ長波長側へ移動することが示されている。
【００３９】
また下記に示すモデル化合物３のＴ1は４７２ｎｍ（実測値）である。
【００４０】
【化９】
2012051855.tif 000011
【００４１】
このことから、モデル化合物３のベンゾチオフェン骨格の６位にフェニル基が置換している上記のモデル化合物４のＴ1は４９０ｎｍ以上になると予測できる。ところでＴ1は４９０ｎｍ以上になると、緑燐光発光素子に含まれる正孔注入層及び正孔輸送（又は電子阻止）層に含まれる構成材料や、発光層に含まれるホストとしては好ましくない。従って、ベンゾチオフェン骨格の２位にアミノ基（置換アミノ基）が置換されている場合において、緑燐光発光素子で使用される材料という観点からすると、ベンゾチオフェン骨格の６位を水素原子とする必要がある。そして上述したように、本発明に係る有機化合物は、ベンゾチオフェン骨格の６位が水素原子であるため、緑燐光発光素子に適した高いＴ1を有している。以上より、Ｔ1が高い本発明に係る有機化合物を有機発光素子、特に、緑色燐光発光素子の構成材料として使用すると、発光（燐光）に必要なエネルギーが発光材料へ効率良く移動するので、発光効率が高くなる。
【００４２】
ところで、下記に示すチオフェン環において、チオフェン環のα位やβ位は酸化に対して不安定であることが知られている。
【００４３】
【化１０】
2012051855.tif 000012
【００４４】
一方で、本発明の有機化合物は、下記に示すようにベンゾチオフェンを基本骨格（の一部）として採用している。
【００４５】
【化１１】
2012051855.tif 000013
【００４６】
ここで、ベンゾチオフェンは、片方の高反応性部位をベンゼン環を縮合させる形で保護されている。また、もう一方のα位にはアミノ基（置換アミノ基）が置換されており、β位はフェニル基が置換されている。従って、本発明の有機化合物の基本骨格であるベンゾチオフェン骨格は、置換機の導入又は縮合環の形成によって、チオフェン環の高反応性の部位を全て保護しているため、酸化や反応に対して安定であると考えられる。
【００４７】
次に、特許文献１に記載のフルオレン化合物（化合物（Ｉ））と比較しながら本発明の有機化合物の特長を説明する。
【００４８】
本発明に係る有機化合物は、化合物（Ｉ）よりも化学的安定性が高いという特長を有する。これは、本発明の有機化合物が下記の構造的特徴（ａ）あるいは（ｂ）（又は（ａ）及び（ｂ））を有しているためである。
（ａ）基本骨格（アリールアミン骨格、ｍ−ビフェニル骨格）内にｓｐ3炭素を有さないこと
（ｂ）正孔輸送に係ると考えられるＨＯＭＯ軌道が、式〔１〕中のＡｒ上には存在しないこと
【００４９】
一方、化合物（Ｉ）は、基本骨格であるフルオレニル骨格にｓｐ3炭素を有しており、正孔輸送に係ると考えられるＨＯＭＯ軌道が、フルオレニル骨格上に存在している。
【００５０】
他方、炭素−炭素結合の結合解離エネルギーは、結合に関わる炭素の混成軌道によってその値が異なる。ここでｓｐ3炭素とｓｐ3炭素との結合、ｓｐ3炭素とｓｐ2炭素との結合及びｓｐ2炭素とｓｐ2炭素との結合をそれぞれ有する代表的な化合物（トルエン、ビフェニル、エタン）について結合解離エネルギーを計算すると、下記表２に示される通りになる。
【００５１】
【表２】
2012051855.tif 000014
【００５２】
表２から、ｓｐ3炭素はｓｐ2炭素と比較して結合解離エネルギーが小さい。従って、基本骨格にｓｐ3炭素を有さない本発明の有機化合物は、化学的安定性が高いと考えられる。化学的安定性が高い証拠の１つとして熱分解温度が高いことが挙げられるが、本発明の有機化合物（例えば、後述する例示化合物Ａ１）についてＴＧ−ＤＴＡ測定を行ったところ、４００℃まで加熱しても分解せず、高い熱安定性を有している。
【００５３】
以上より、基本骨格中にｓｐ3炭素を有さない本発明の有機化合物は、有機発光素子の構成材料として使用すると、材料自体が有する高い化学的安定性のため素子は長寿命化する。
【００５４】
以下に、特許文献２に記載のフルオレン化合物（化合物（ＩＩ））と比較しながら本発明の有機化合物の特長を説明する。
【００５５】
既に述べたが、本発明の有機化合物は、ベンゾチオフェン骨格の６位が水素原子であるため、緑燐光発光素子用材料に適したＴ1を有している。一方、化合物（ＩＩ）は、ベンゾチオフェン骨格の６位にアンスリル基を有している。ここで、アントラセン単体のＴ1は６８０ｎｍ程度であることが知られている。そうすると、化合物（ＩＩ）は、緑燐光発光素子用材料に適さない。
【００５６】
以上より、本発明に係る有機化合物を、有機発光素子、特に、緑色に発光する有機発光素子の構成材料として使用すると、エネルギー損失が軽減され素子が高効率化すると考えられる。
【００５７】
本発明の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。
【００５８】
【化１２】
2012051855.tif 000015
【００５９】
【化１３】
2012051855.tif 000016
【００６０】
ところで例示化合物Ａ１乃至Ａ１０は、基本骨格と置換したアリール基も含めてｓｐ3炭素を有していない化合物である。このため、化学的安定性を考慮すると、例示された化合物のうち、例示化合物Ａ１乃至Ａ１０が好ましい。
【００６１】
一方、例示化合物Ａ１１乃至Ａ１４は、式〔１〕中のＡｒがアルキル基置換のアリール基である。ここで式〔１〕中のＡｒがアルキル基置換のアリール基である場合、当該アルキル基（メチル基、ｔ−ブチル基）の立体的な効果（立体障害等）により、分子の平面性が低くなる。そうすると、薄膜状態での分子間スタックを軽減することができる。これにより、エキシマー発光等といった化合物同士の会合によるＴ1の長波長化を防ぐことができる。
【００６２】
尚、例示化合物Ａ１１乃至Ａ１４は、結合解離エネルギーの小さいアルキル基を有しているが、正孔注入層及び正孔輸送（電子阻止）層として用いる場合であればその影響は小さい。分子軌道計算を行いＨＯＭＯ、ＬＵＭＯの分子軌道を算出したところ、例示化合物Ａ１１乃至Ａ１４を含めて、本発明に係る全ての例示化合物は、アリールアミン骨格上にＨＯＭＯが局在していることがわかっている。これは、有機発光素子において正孔を輸送する際に、化合物のＨＯＭＯ軌道の寄与が大きいことが考えられる。従って、式〔１〕の中のＡｒがｓｐ3炭素を有する置換基であったとしても、ＨＯＭＯが局在化する場所がｓｐ3炭素部位ではないので、化学的安定性が大きく損なわれることはないと考えられる。
【００６３】
一般式〔１〕で示す有機化合物は有機発光素子の正孔輸送層に限らず有機発光素子のホスト材料や正孔注入層等に用いても良い。また、緑燐光発光素子に限らず赤色燐光発光素子に用いても良い。その場合も、正孔注入層、正孔輸送層又は発光層のホスト材料として用いるのが好ましい。
【００６４】
次に、本発明の有機発光素子を説明する。本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に挟持される有機化合物層と、から構成される。ここで有機化合物層には、本発明の有機化合物が含まれている。
【００６５】
本発明の有機発光素子に含まれる有機化合物層は、発光層又は発光層に相当する層を有していれば、一層で構成されてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。有機化合物層は複数の層で構成される場合、有機化合物層を構成する層としては、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔ブロッキング層、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。つまり、これらの層のうち少なくとも一層を選択し、適宜組み合わせて用いることができる。尚、本発明において、正孔輸送層は、電子阻止層の機能も兼ねている。
【００６６】
本発明者らは種々の検討を行った結果、式〔１〕で示される本発明の有機化合物が正孔注入層又は正孔輸送（電子阻止）層の構成材料として含まれていると、素子の発光効率が改善されることを見出した。これは、式〔１〕で示される有機化合物が以下の特徴を有しているためである。
（１−１）Ｔ1が高いこと
（１−２）発光層への正孔注入・輸送性が高いこと
（１−３）発光層からの電子を阻止できる程度の高い電子注入準位を持つこと
【００６７】
尚、上記特徴（１−２）は、本発明の有機化合物がアミン基とベンゾチオフェン骨格を有しているためである。
【００６８】
また、本発明の有機化合物が発光層にホストとして含まれていてもよい。本発明の有機化合物を燐光ホストとして用いた場合、特に、４９０ｎｍから６６０ｎｍの領域に発光ピークを持つ緑から赤領域に発光する燐光ゲストと組み合わせると、三重項エネルギーのロスが少ないため、発光素子の効率が高くなるので好ましい。
【００６９】
本発明の有機発光素子は、本発明の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併せて使用することができる。尚、ここでいう材料とは、正孔注入性材料、正孔輸送性材料、ホスト材料、ゲスト材料、電子注入性材料、電子輸送性材料等である。
【００７０】
以下にこれらの化合物の具体例を挙げる。
【００７１】
正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料としては、正孔移動度が高い材料であることが好ましい。正孔注入性能あるいは正孔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。
【００７２】
ホスト材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレン誘導体、縮合環芳香族化合物（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、クリセン誘導体、等）、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、有機イリジウム錯体、有機プラチナ錯体等）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。
【００７３】
ゲスト材料としては、以下に示す、燐光発光性のＩｒ錯体や、プラチナ錯体等が挙げられる。
【００７４】
【化１４】
2012051855.tif 000017
【００７５】
また、蛍光発光性のドーパントを用いることもでき、縮環化合物（例えばフルオレン誘導体、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、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）誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
【００７６】
電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、正孔注入性材料あるいは正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入性能あるいは電子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。
【００７７】
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である。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でもよい。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。
【００７８】
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）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。
【００７９】
本実施形態に係る有機発光素子において、本実施形態に係る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、スパッタリング法、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（例えば、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）により層を形成する。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。また塗布法で形成する場合は、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。
【００８０】
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、ホモポリマー又は共重合体として１種単独で使用してもよいし、２種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。
【００８１】
本発明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等がある。
【００８２】
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。この表示部は複数の画素を有する。この画素は本実施形態に係る有機発光素子と発光輝度を制御するためのスイッチング素子の一例としてＴＦＴ素子とを有し、この有機発光素子の陽極又は陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極又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。
【００８３】
表示装置は、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を有し、入力された画像を表示部に出力する画像出力装置でもよい。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。
【００８４】
次に、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子を使用した表示装置について説明する。
【００８５】
図１は、本発明の有機発光素子を使用した表示装置の例を示す断面模式図である。図１の表示装置では有機発光素子とＴＦＴ素子との組み合わせが２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。
【００８６】
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４であり、５は半導体層である。
【００８７】
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、陽極又は陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極又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。
【００８８】
有機化合物層１２は本図では多層の有機化合物層を１つの層の如く図示をしている。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。
【００８９】
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】
【００９０】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９１】
［実施例１：例示化合物Ａ１の合成］
【００９２】
【化１５】
2012051855.tif 000018
【００９３】
（１）化合物Ｄ２の合成
反応容器内に、下記に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｄ１：１０．０ｇ（４６．９ｍｍｏｌ）
フェニルボロン酸：６．９ｇ（５６．３ｍｍｏｌ）
トルエン：１００ｍｌ
エタノール：５０ｍｌ
炭酸ナトリウム水溶液（２０重量％水溶液）：５０ｍｌ
【００９４】
次に、テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム（０）（１．６ｇ、１．４ｍｍｏｌ）を加えた。次に、反応溶液を９０℃に加熱して、この温度（９０℃）で５時間攪拌を行った。次に、反応溶液を冷却した後、水及びトルエンを加えた。次に、トルエンを用いて有機層を抽出し、この有機層を硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、有機層の溶媒を減圧留去して残渣を得た。次に、この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン：ヘプタン＝１：７）で精製することにより、化合物Ｄ２を無色液体として９．７ｇ（収率９８％）得た。
【００９５】
（２）化合物Ｄ３の合成
反応容器内に、下記に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
化合物Ｄ２：５．０ｇ（２３．８ｍｍｏｌ）
ジクロロメタン：１００ｍｌ
【００９６】
次に、ＮＢＳ（Ｎ−ブロモスクシンイミド）４．０ｇ（２２．６ｍｍｏｌ）を加えた後、メタンスルホン酸０．５ｍｌを滴下した。次に、反応溶液を室温で１２時間攪拌した。次に、反応溶液をセライトとシリカゲルに通して得られた液体を減圧濃縮することで残渣を得た。次に、この残渣を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）で精製することにより、Ｄ３を無色液体として６．２ｇ（収率９１％）得た。
【００９７】
（３）化合物Ｄ４の合成
反応容器内に、下記に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
キシレン：６０ｍｌ
Ｐｄ2（ｄｂａ）3：２８０ｍｇ（１．４ｍｍｏｌ）
Ｐ（ｔ−Ｂｕ）3：３２０ｍｇ（０．４ｍｍｏｌ）
【００９８】
次に、反応溶液を室温で３０分攪拌した。次に、下記に示す試薬を追加した。
化合物Ｄ３：２．０ｇ（６．９ｍｍｏｌ）
アニリン：１．３ｇ（１３．８ｍｍｏｌ）
ｔ−ブトキシナトリウム：２．０ｇ（２０．７ｍｍｏｌ）
【００９９】
次に、反応溶液を１４０℃に加熱して、この温度（１４０℃）で４時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、この反応溶液をセライトとシリカゲルに通して得られた液体を減圧濃縮することで残渣を得た。次に、この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン：ヘプタン＝１：２）で精製することにより、化合物Ｄ４を白色固体として１．４ｇ（収率６７％）得た。
【０１００】
（４）例示化合物Ａ１の合成
反応容器内に、下記に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
キシレン：９ｍｌ
Ｐｄ2（ｄｂａ）3：４９ｍｇ（０．２４ｍｍｏｌ）
Ｐ（ｔ−Ｂｕ）3：５５ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）
【０１０１】
次に、反応溶液を室温で３０分攪拌した。次に、下記に示す試薬を追加した。
化合物Ｄ４：３６０ｍｇ（１．２１ｍｍｏｌ）
化合物Ｄ５：５００ｍｇ（１．２１ｍｍｏｌ）
ｔ−ブトキシナトリウム：２３０ｍｇ（２．４１ｍｍｏｌ）
【０１０２】
次に、反応溶液を１５０℃に加熱して、この温度（１５０℃）で４時間攪拌した。次に、反応溶液を冷却した後、この反応溶液をセライトとシリカゲルに通して得られた液体を減圧濃縮することで残渣を得た。次に、この残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒；トルエン：ヘプタン＝１：３）で精製することにより、例示化合物Ａ１を白色固体として４３０ｍｇ（収率５２％）得た。
【０１０３】
質量分析法により、例示化合物Ａ１のＭ+である６７９を確認した。
【０１０４】
また、1Ｈ−ＮＭＲ測定により、例示化合物Ａ１の構造を確認した。
【０１０５】
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3，５００ＭＨｚ）  σ（ｐｐｍ）：８．８５（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，１Ｈ），８．７３−８．７２（ｍ，２Ｈ），８．７０−８．６８（ｍ，３Ｈ），７．９１（ｄｄ，Ｊ＝８．５，１．５Ｈｚ，１Ｈ），７．８２（ｓ，１Ｈ），７．７７（ｄ，Ｊ＝７．５Ｈｚ，１Ｈ），７．７４（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），７．７１−７．６７（ｍ，４Ｈ），７．５８（ｄ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，１Ｈ），７．５３（ｔ，Ｊ＝８．０，７．５Ｈｚ，１Ｈ），７．４５（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，１Ｈ），７．３５−７．２２（ｍ，９Ｈ），７．１９−７．１６（ｍ，３Ｈ），７．１０（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ），７．０７−７．０５（ｍ，１Ｈ），６．９５（ｔ，Ｊ＝７．５，７．０Ｈｚ，１Ｈ）
さらに、例示化合物Ａ１についてトルエン希薄溶液中でのＴ1を測定した。ここでＴ1は、トルエン溶液（１×１０-4ｍｏｌ／Ｌ）を７７Ｋに冷却し、励起波長３５０ｎｍにおける燐光発光成分を測定し、その立ち上がりピークから評価した。尚、燐光発光の測定装置として日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。測定の結果、４７２ｎｍであった。
【０１０６】
一方、ＴＧ−ＤＴＡ測定により、窒素雰囲気下１０℃／分の昇温レートで４００℃まで例示化合物Ａ１を加熱しても化合物自体が熱分解しないことがわかった。
【０１０７】
［実施例２：例示化合物Ａ２の合成］
実施例１（４）において、化合物Ｄ５に代えて下記に示す化合物Ｄ６を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で例示化合物Ａ２を合成した。
【０１０８】
【化１６】
2012051855.tif 000019
【０１０９】
質量分析法により、例示化合物Ａ２のＭ+である６２９を確認した。
【０１１０】
また、実施例１と同様の方法で、トルエン希薄溶液中における例示化合物Ａ２のＴ1を測定したところ４８３ｎｍであった。
【０１１１】
［実施例３：例示化合物Ａ７の合成］
実施例１（４）において、化合物Ｄ５に代えて下記に示す化合物Ｄ７を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で例示化合物Ａ７を合成した。
【０１１２】
【化１７】
2012051855.tif 000020
【０１１３】
質量分析法により、例示化合物Ａ７のＭ+である６０５を確認した。
【０１１４】
また、実施例１と同様の方法で、トルエン希薄溶液中における例示化合物Ａ２のＴ1を測定したところ４６９ｎｍであった。
【０１１５】
［実施例４：例示化合物Ａ１１の合成］
実施例１（４）において、化合物Ｄ５に代えて下記に示す化合物Ｄ８を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で例示化合物Ａ１１を合成した。
【０１１６】
【化１８】
2012051855.tif 000021
質量分析法により、例示化合物Ａ１１のＭ+である６４５を確認した。
【０１１７】
また、実施例１と同様の方法で、トルエン希薄溶液中における例示化合物Ａ２のＴ1を測定したところ４７０ｎｍであった。
【０１１８】
［実施例５］
素子構成が、陽極／正孔注入層／正孔輸送（電子／エキシトンブロック）層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極である有機発光素子を以下に示す方法により作製した。
【０１１９】
まずガラス基板上にＩＴＯを成膜しＩＴＯ膜を形成した。ここでＩＴＯ膜の膜厚を１２０ｎｍとした。次に、このＩＴＯを所望の形状にパターニングして陽極を形成した。次に、陽極（ＩＴＯ電極）が設けられている基板（以下、ＩＴＯ電極付基板ということがある。）上に、以下の有機化合物層及び電極層を抵抗加熱による真空蒸着法を用いて連続形成した。尚、真空蒸着法を行う際は、１０-5Ｐａの真空チャンバー内で行い、対向する電極面積が３ｍｍ2になるようにした。下記表３に、形成した層、並びに各層を形成する際に使用した化合物及びその膜厚を示す。
【０１２０】
【表３】
2012051855.tif 000022
【０１２１】
また上記表３に示されている化合物Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４及びＥ５の構造を以下に示す。
【０１２２】
【化１９】
2012051855.tif 000023
【０１２３】
得られた有機発光素子について、その特性を測定し評価した。具体的には、素子の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、素子の発光輝度は、トプコン社製ＢＭ７で測定した。またＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、９．３Ｖの印加電圧をかけた。その結果、発光効率が２３．０ｃｄ／Ａの緑色発光が観測された。またこの素子において、ＣＩＥ色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３１，０．６１）であった。
【０１２４】
［実施例６］
素子構成が、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極である有機発光素子を以下に示す方法により作製した。
【０１２５】
まず実施例５と同じ方法によりＩＴＯ電極付基板上に、以下の有機化合物層及び電極層を抵抗加熱による真空蒸着法を用いて連続形成した。尚、真空蒸着法を行う際は、１０-5Ｐａの真空チャンバー内で行い、対向する電極面積が３ｍｍ2になるようにした。下記表４に、形成した層、並びに各層を形成する際に使用した化合物及びその膜厚を示す。
【０１２６】
【表４】
2012051855.tif 000024
【０１２７】
得られた有機発光素子について、実施例５と同様の方法で評価した。ここで５．５Ｖの印加電圧をかけたところ、発光効率が５８．８ｃｄ／Ａの緑色発光が観測された。またこの素子において、ＣＩＥ色度座標は、（ｘ，ｙ）＝（０．３３，０．６３）であった。
【０１２８】
以上のように、本発明の有機化合物は、緑燐光発光素子に適した高いＴ1を有し、かつ緑燐光発光に適したエネルギー準位（ＨＯＭＯ、ＬＵＭＯ）を有する。このため、高効率の有機発光素子を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
８：ＴＦＴ素子、１１：陽極、１２：有機化合物層、１３：陰極
【図１】
2012051855.tif 000027