(57)【要約】【課題】電子供与性を有し大気中で安定した化合物を提供する。【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。2017039654.tif 000032（式［１］において、ｎは、０以上３以下の整数を表す。Ｒ1及びＲ4は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ1又はＲ4がアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基をさらに有していてもよい。Ｒ2及びＲ3は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ2又はＲ3はアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基、フェニル基又はナフチル基をさらに有していてもよい。ただし、Ｒ1及びＲ4がアルキル基である場合、Ｒ2及びＲ3がアリール基であり、Ｒ2及びＲ3がアルキル基である場合、Ｒ1及びＲ4がアリール基である。）【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】
2017039654.tif 000030
（式［１］において、ｎは、０以上３以下の整数を表す。Ｒ1及びＲ4は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ1又はＲ4がアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基をさらに有していてもよい。Ｒ2及びＲ3は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ2又はＲ3はアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基、フェニル基又はナフチル基をさらに有していてもよい。ただし、Ｒ1及びＲ4がアルキル基である場合、Ｒ2及びＲ3がアリール基であり、Ｒ2及びＲ3がアルキル基である場合、Ｒ1及びＲ4がアリール基である。）
【請求項２】
前記Ｒ1と前記Ｒ4とが同一の置換基であり、
前記Ｒ2と前記Ｒ3とが同一の置換基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】
前記Ｒ2及び前記Ｒ3が、下記一般式［２］に示されるフェニル基であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機化合物。
【化２】
2017039654.tif 000031
（式［２］において、Ｒ5乃至Ｒ9は、それぞれ水素原子、アルキル基、フェニル基又はナフチル基を表す。尚、Ｒ5乃至Ｒ9のいずれかがフェニル基又はナフチル基である場合、当該フェニル基及び当該ナフチル基はアルキル基をさらに有していてもよい。）
【請求項４】
前記Ｒ1、前記Ｒ2、前記Ｒ3及び前記Ｒ4が、前記一般式［２］のフェニル基であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機化合物。
【請求項５】
陽極と陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置される有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層が、請求項１乃至４のいずれか一項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６】
前記有機化合物層が、前記陰極に接する層であることを特徴とする、請求項５に記載の有機発光素子。
【請求項７】
前記陰極に接する層が、電子注入層であることを特徴とする、請求項６に記載の有機発光素子。
【請求項８】
複数の画素を有し、前記複数の画素のうち少なくとも１つが、請求項５乃至７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９】
前記能動素子がトランジスタであり、前記トランジスタが、活性層に酸化物半導体を有することを特徴とする、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
画像情報を入力する入力部と、画像を表示する表示部とを有し、前記表示部が、請求項８又は９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１１】
請求項５乃至７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ためのＡＣ／ＤＣコンバーターと、を有することを特徴とする、照明装置。
【請求項１２】
感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部と、前記感光体を露光する露光部と、前記感光体に現像剤を付与する現像部と、を有し、
前記露光部が、請求項５乃至７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１３】
感光体を露光する露光装置であって、
請求項５乃至７のいずれか一項に記載の有機発光素子を有する発光点を複数有し、
前記発光点が、前記感光体の長軸方向に沿って列を形成して配置されていることを特徴とする、露光装置。
【請求項１４】
アノードと、カソードと、前記アノードと前記カソードとの間に配置される有機光電変換層と、を有する有機光電変換素子であって、
前記カソードと前記有機光電変換層との間に有機化合物層をさらに有し、
前記第有機化合物層が、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機化合物を有することを特徴とする、有機光電変換素子。
【請求項１５】
複数の画素と、前記複数の画素に接続されている信号処理回路と、を有し、
前記画素の少なくとも一つが、請求項１４に記載の有機光電変換素子と、前記有機光電変換素子に接続されている読み出し回路と、を有することを特徴とする撮像素子。
【請求項１６】
前記画素が、別種の有機光電変換素子をさら有し、前記別種の有機光電変換素子が、前記有機光電変換素子とは異なる色の光を光電変換する有機光電変換素子であり、
前記有機光電変換素子と前記別種の有機光電変換素子とが積層されていることを特徴とする、請求項１５に記載の撮像素子。
【請求項１７】
撮像光学系と、前記撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を有し、
前記撮像素子が、請求項１５又は１６に記載の撮像素子であることを特徴とする、撮像装置。
【請求項１８】
前記撮像装置が、外部からの信号を受信する受信部をさらに有し、
前記信号が、前記撮像装置の撮像範囲、撮像の開始又は撮像の終了の少なくともいずれかを制御する信号であることを特徴とする、請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記撮像装置が、取得した画像を外部へ送信する送信部をさらに有することを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の撮像装置。
【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（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、これら電極の間に配置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が注入され、有機化合物層内にて電子と正孔とが再結合することで発光性有機化合物の励起子が生成し、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出する。
【０００３】
有機発光素子には、電極の間に少なくとも一層の有機化合物層が配置されているが、この有機化合物層を構成する層の一つとして、陰極から注入された電子を発光層へ注入・輸送する役割を果たす電子注入層がある。この電子注入層の構成材料として、例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属誘導体が広く知られている。電子注入層の構成材料として、アルカリ金属又はアルカリ土類金属誘導体を用いるのは、いずれも仕事関数の小さい材料であり、かつ良好な電子注入性を示すからである。しかし、アルカリ金属及びアルカリ土類金属誘導体は、いずれも水と容易に反応する材料であることが知られており、アルカリ金属及びアルカリ土類金属誘導体を電子注入層の構成材料として有する有機発光素子は、大気中の水分に影響を受けことになる。従って、現状では、有機発光素子を厳重に封止して有機発光素子が大気中の水分に晒されないようにすることが必要である。一方、大気中の水分への影響を克服するために、封止以外の手段で有機発光素子を大気中でも安定に駆動させる方法に関して様々な研究開発がなされている。
【０００４】
大気中の水分に対する有機発光素子の安定性を向上させる方法の一つとして、特許文献１には、電子注入層に、下記に示される電子供与性の化合物ａ−１と、電子受容性の化合物ａ−２と、を導入する方法が記載されている。
【０００５】
【化１】
2017039654.tif 000002
【０００６】
特許文献１の有機発光素子は、電子注入層において、電子供与性の化合物（Ｄ分子）が電子受容性の化合物（Ａ分子）に電子を供与することで電荷（電子）が発生する。また、Ｄ分子とＡ分子との間で強い相互作用が起こり分極したＤＡ錯体が生成される。これにより、特許文献１の有機発光素子は、電子の注入を行うことができる。
【０００７】
一方、非特許文献１には、電子供与性が高い化合物として、下記に示されるビオロゲン化合物ｂ−１が開示されている。このビオロゲン化合物ｂ−１は、電子供与性の高さから有機合成用の還元剤として使用される化合物である。
【０００８】
【化２】
2017039654.tif 000003
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／０１１０００５号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，１０（６），ｐ１２２７−１２３０（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１にて開示される化合物ａ−１（電子供与性化合物）は、電子供与性が低くそのＨＯＭＯが深いため、特許文献１の有機発光素子において形成されるＤＡ錯体のエネルギー準位が深くなる。従って、有機発光素子を構成する電子注入層の構成材料として、化合物ａ−１及びａ−２を用いると、電極（陰極）から電子を受け取ることができるものの、発光層への電子注入障壁が大きく良好な発光が得られないという問題があった。一方、非特許文献１に開示されているビオロゲン化合物ｂ−１は、電子供与性が相当高いものの大気中では不安定でありグローブボックス中で取り扱う必要がある化合物である。そのため、ビオロゲン化合物ｂ−１を本来の使用目的と違って有機発光素子の構成材料として使用した場合、有機発光素子を構成するビオロゲン化合物ｂ−１を含む層は、ビオロゲン化合物ｂ−１が極微量の酸素により酸化することで電子供与性がなくなる。その結果、電子の注入が良好にできなくなる。さらには、このビオロゲン化合物ｂ−１が経時的に劣化してしまうため有機発光素子を安定して作製できないという問題もあった。
【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、電子供与性を有し大気中で安定した化合物を提供することにある。また本発明の他の目的は、大気中で安定な性能を備える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】
【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】
2017039654.tif 000004
【００１５】
（式［１］において、ｎは、０以上３以下の整数を表す。Ｒ1及びＲ4は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ1又はＲ4がアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基をさらに有していてもよい。Ｒ2及びＲ3は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。尚、Ｒ2又はＲ3はアリール基である場合、当該アリール基はアルキル基、フェニル基又はナフチル基をさらに有していてもよい。ただし、Ｒ1及びＲ4がアルキル基である場合、Ｒ2及びＲ3がアリール基であり、Ｒ2及びＲ3がアルキル基である場合、Ｒ1及びＲ4がアリール基である。）
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電子供与性を有し大気中で安定した化合物を提供することができる。また本発明によれば、大気中で安定した性能を備える有機発光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の有機発光素子と、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一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明に係る有機発光素子を有する画像形成装置の例を示す模式図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図２の画像形成装置を構成する露光光源の具体例を示す平面概略図であり、（ｃ）は、図２の画像形成装置を構成する感光体の具体例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る有機発光素子を有する照明装置の例を示す模式図である。
【図５】本発明の有機光電変換素子における実施形態の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
［有機化合物］
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。
【００２０】
【化４】
2017039654.tif 000005
【００２１】
式［１］において、ｎは、０以上３以下の整数を表す。ｎは、好ましくは、１である。
【００２２】
式［１］において、Ｒ1及びＲ4は、それぞれアルキル基又はフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスレニル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。
【００２３】
Ｒ1又はＲ4で表されるアルキル基として、具体例には、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、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、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。
【００２４】
尚、Ｒ1又はＲ4がアリール基である場合、当該アリール基は、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、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等のアルキル基をさらに有していてもよい。
【００２５】
式［１］において、Ｒ2及びＲ3は、それぞれアルキル基、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナンスリル基、フルオレニル基及びフルオランテニル基から選択されるアリール基を表す。
【００２６】
Ｒ2又はＲ3で表されるアルキル基の具体例は、Ｒ1又はＲ4で表されるアルキル基の具体例と同様である。
【００２７】
尚、Ｒ2又はＲ3はアリール基である場合、当該アリール基は、アルキル基、フェニル基又はナフチル基をさらに有していてもよい。ここで、Ｒ2又はＲ3で表されるアリール基が有してもよいアルキル基として、具体的には、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、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｎ−ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、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。
【００２８】
ただし、本発明においては、Ｒ1及びＲ4がアルキル基である場合、Ｒ2及びＲ3がアリール基である。また本発明においては、Ｒ2及びＲ3がアルキル基である場合、Ｒ1及びＲ4がアリール基である。一方、本発明において、好ましくは、Ｒ1とＲ4とが同一の置換基であり、Ｒ2とＲ3とが同一の置換基である。
【００２９】
本発明において、より好ましくは、式［１］中の置換基Ｒ2及びＲ3が、下記一般式［２］に示されるフェニル基である。
【００３０】
【化５】
2017039654.tif 000006
【００３１】
式［２］において、Ｒ5乃至Ｒ9は、それぞれ水素原子、アルキル基、フェニル基又はナフチル基を表す。
【００３２】
Ｒ5乃至Ｒ9で表されるアルキル基として、具体例には、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、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基が挙げられる。
【００３３】
尚、Ｒ5乃至Ｒ9のいずれかがフェニル基又はナフチル基である場合、当該フェニル基及び当該ナフチル基は、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、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基から選択されるアルキル基をさらに有していてもよい。
【００３４】
本発明において、より好ましくは、式［１］の置換基、即ち、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4がいずれも式［２］で示されるフェニル基である。
【００３５】
以下、本発明の有機化合物について、さらに詳細に説明する。
【００３６】
一般的に、有機発光素子を構成する電子注入層には、以下に列挙される３つの性能が求められる。
【００３７】
（１）陰極から電子を受け取る性能
（２）電子を輸送する性能
（３）隣接有機層へ電子を注入する性能
【００３８】
上記（１）乃至（３）の性能を全て備えていないと、陰極から注入された電子を発光層に注入することができないので、発光層からの良好な発光が得られない。アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属又はこれらの誘導体を構成材料として用いて形成された電子注入層は、上記（１）乃至（３）の性能を全て備えている。しかし、これらの材料は、大気中の成分、特に、水と容易に反応し、結果として電子注入層が変質するため好ましくない。
【００３９】
特許文献１で開示されている有機発光素子は、電子注入層に、電子供与性化合物と電子受容性化合物が含まれているが、良好な発光が得られない。その理由は以下の通りである。
【００４０】
一般的に、陰極と有機化合物層（例えば、電子輸送層、正孔ブロック層及び発光層）との間には大きいエネルギー障壁がある。特許文献１に開示されている電子供与性化合物（化合物ａ−１）のＨＯＭＯ、及び電子受容性化合物（化合物ａ−２）のＬＵＭＯは、いずれも−４．５ｅＶであり、一般的な陰極として用いられているアルミニウムの仕事関数（−４．３ｅＶ）とほぼ同等である。従って、例えば、有機発光素子において発光材料として標準的に用いられているＡｌｑ3のＬＵＭＯ（−３．３ｅＶ）とのエネルギー障壁が大きくなる。従って、特許文献１に記載のＤＡ錯体を、有機発光素子を構成する電子注入輸送層に導入したとしても、有機発光素子の駆動電圧が高くなり結果として発光層からの良好な発光が得られない。
【００４１】
これに対して、本発明の有機化合物は、電子供与性が高く、第一酸化電位が低く、ＨＯＭＯが浅い（真空準位に近付く方向）という特長を有する。
【００４２】
ここで、サイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）で測定された第一酸化電位の値と、分子軌道計算により得られたＨＯＭＯの計算値との間に相関関係があると仮定して、ＨＯＭＯ（計算値）という観点から考察する。
【００４３】
尚、分子軌道計算法は、現在広く用いられているＧａｕｓｓｉａｎ  ０９（Ｇａｕｓｓｉａｎ  ０９，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  Ｃ．０１，Ｍ．Ｊ．Ｆｒｉｓｃｈ，Ｇ．Ｗ．Ｔｒｕｃｋｓ，Ｈ．Ｂ．Ｓｃｈｌｅｇｅｌ，Ｇ．Ｅ．Ｓｃｕｓｅｒｉａ，Ｍ．Ａ．Ｒｏｂｂ，Ｊ．Ｒ．Ｃｈｅｅｓｅｍａｎ，Ｇ．Ｓｃａｌｍａｎｉ，Ｖ．Ｂａｒｏｎｅ，Ｂ．Ｍｅｎｎｕｃｃｉ，Ｇ．Ａ．Ｐｅｔｅｒｓｓｏｎ，Ｈ．Ｎａｋａｔｓｕｊｉ，Ｍ．Ｃａｒｉｃａｔｏ，Ｘ．Ｌｉ，Ｈ．Ｐ．Ｈｒａｔｃｈｉａｎ，Ａ．Ｆ．Ｉｚｍａｙｌｏｖ，Ｊ．Ｂｌｏｉｎｏ，Ｇ．Ｚｈｅｎｇ，Ｊ．Ｌ．Ｓｏｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｍ．Ｈａｄａ，Ｍ．Ｅｈａｒａ，Ｋ．Ｔｏｙｏｔａ，Ｒ．Ｆｕｋｕｄａ，Ｊ．Ｈａｓｅｇａｗａ，Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ，Ｔ．Ｎａｋａｊｉｍａ，Ｙ．Ｈｏｎｄａ，Ｏ．Ｋｉｔａｏ，Ｈ．Ｎａｋａｉ，Ｔ．Ｖｒｅｖｅｎ，Ｊ．Ａ．Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ，Ｊｒ．，Ｊ．Ｅ．Ｐｅｒａｌｔａ，Ｆ．Ｏｇｌｉａｒｏ，Ｍ．Ｂｅａｒｐａｒｋ，Ｊ．Ｊ．Ｈｅｙｄ，Ｅ．Ｂｒｏｔｈｅｒｓ，Ｋ．Ｎ．Ｋｕｄｉｎ，Ｖ．Ｎ．Ｓｔａｒｏｖｅｒｏｖ，Ｔ．Ｋｅｉｔｈ，Ｒ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，Ｊ．Ｎｏｒｍａｎｄ，Ｋ．Ｒａｇｈａｖａｃｈａｒｉ，Ａ．Ｒｅｎｄｅｌｌ，Ｊ．Ｃ．Ｂｕｒａｎｔ，Ｓ．Ｓ．Ｉｙｅｎｇａｒ，Ｊ．Ｔｏｍａｓｉ，Ｍ．Ｃｏｓｓｉ，Ｎ．Ｒｅｇａ，Ｊ．Ｍ．Ｍｉｌｌａｍ，Ｍ．Ｋｌｅｎｅ，Ｊ．Ｅ．Ｋｎｏｘ，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，Ｒ．Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ，Ｋ．Ｍｏｒｏｋｕｍａ，Ｖ．Ｇ．Ｚａｋｒｚｅｗｓｋｉ，Ｇ．Ａ．Ｖｏｔｈ，Ｐ．Ｓａｌｖａｄｏｒ，Ｊ．Ｊ．ｄａｎｎｅｎｂｅｒｇ，Ｓ．Ｄａｐｐｒｉｃｈ，Ａ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌｓ，Ｏ．Ｆａｒｋａｓ，Ｊ．Ｂ．Ｆｏｒｅｓｍａｎ，Ｊ．Ｖ．Ｏｒｔｉｚ，Ｊ．Ｃｉｏｓｌｏｗｓｋｉ，ａｎｄ  Ｄ．Ｊ．Ｆｏｘ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，Ｗａｌｌｉｎｇｆｏｒｄ  ＣＴ，２０１０．）により実施した。計算手法としては現在広く用いられている密度汎関数法（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いた。汎関数にはＢ３ＬＹＰを、基底関数には６−３１Ｇ＊を用いた。
【００４４】
下記表１は、電子供与性化合物ａ−１及びｂ−１に対して、以下の（ｉ）及び（ｉｉ）に説明する数値を示したものである。
（ｉ）密度汎関数法（ｄｅｎｓｉｔｙ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いた、Ｂ３ＬＹＰ／６−３１Ｇ＊レベルでの量子化学計算により得られたＨＯＭＯ（計算値）
（ｉｉ）電子供与性化合物（ａ−１、ｂ−１）のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）で得られた実測値
【００４５】
尚、ＣＶで得られた実測値は、化合物ｂ−１では非特許文献１に記載された値を採用し、化合物ａ−１では本発明の有機化合物の酸化電位を測定したのと同一の測定条件で得た値であるため、非特許文献１に記載の方法と参照電極が異なる。
【００４６】
【表１】
2017039654.tif 000007
【００４７】
表１に示すように、化合物ａ−１の酸化電位（第一酸化電位、ＣＶ実測値）は＋０．３Ｖであり、ＨＯＭＯ（計算値）は−４．８９ｅＶである。このような値では電子供与化合物として電子を供与する能力が低いということになる。一方、化合物ｂ−１の酸化電位（第一酸化電位）は−１．２４Ｖであり、ＨＯＭＯ（計算値）は−２．７５ｅＶであるため、化合物ｂ−１は、電子を供与する能力が相当高いということになる。しかし、電子供与する能力が高ければ高いほど、大気中の酸素と反応し易くなる。従って、化合物ｂ−１は、大気中で安定に取り扱えず、非特許文献１に記載されているようにグローブボックス内で取り扱う必要があるため、有機発光素子の構成材料として用いることは困難である。
【００４８】
化合物ｂ−１に代表される複素環上の窒素原子のパラ位上にアミノ基を有する２，２’−ビオロゲン化合物は、０価の状態から２電子を放出することで２価のジカチオンの状態になり、０価の状態と２価の状態と間において電気的に可逆であることが知られている。ここで２価のジカチオンの状態を安定に維持するためには、互いに近い位置にある二つの窒素原子上にあるプラスの電荷を安定化させる必要がある。そこで複素環上の窒素原子に対してパラ位の位置に電子供与性のアルキルアミノ基を導入することで、共鳴効果による窒素原子上のプラスの電荷の安定化を図るものと考えられる。しかし、このアルキルアミノ基は２価のジカチオンを安定化させる効果がある一方で、０価の状態では、より窒素原子上の電荷密度を高める方向に働く。そのため、表１の計算結果及び文献値の酸化電位のように電子供与性が強くなり、酸素とも反応してしまう要因の一つになっていると考えられる。
【００４９】
そこで本発明では、２価のジカチオンを安定化させる効果があると同時に、０価の状態においても十分な電子供与性を保持しつつ、酸素とは反応しない構造を検討した。その結果、２，２’−ビオロゲン骨格の６位，６’位に、より電子供与性を抑えた置換基を導入することで、０価の適切な電子供与性の維持と２価のジカチオンの安定化の両立を図れることを見出すに至った。
【００５０】
本発明の有機化合物は、式［１］中のＲ1乃至Ｒ4を適宜設定することで、化合物自体の物性を微調整することができる。ここでいう物性として、酸化電位、熱安定性、大気安定性、膜性及び昇華性等が挙げられる。特に、アルキル基の炭素数、アリール基の炭素数、アリール基が有する置換基の種類やその置換基の数を変えることで、高い電子供与性を維持したまま酸素に対して安定な化合物を提供することができる。
【００５１】
本発明の化合物は、２、２’−ビオロゲン骨格の６位、６’位に導入した置換基から、以下の効果を奏する。即ち、２、２’−ビオロゲン骨格の窒素原子へ向かって緩やかに電子が供与されるため、２価の状態での窒素原子上のプラス電荷を安定化させると同時に、０価の状態においてもビオロゲン骨格上の電子密度を高めすぎない効果がある。従って、上記化合物ｂ−１のようにピリジン環上の窒素原子に対して、パラ位の位置に電子供与性の強いアルキルアミノ基を導入し共鳴安定化を実現している化合物とは異なるものである。
【００５２】
以上のような設計により、高い電子供与性を維持しつつ、酸素に対する反応性を極力抑えることにより、大気中での取り扱いが可能になった。
【００５３】
本発明の有機化合物は、以上の考察の下に分子設計がなされたものである。
【００５４】
以下、本発明の化合物の具体的な構造式を下記に示すが、もちろん本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５５】
【化６】
2017039654.tif 000008
【００５６】
【化７】
2017039654.tif 000009
【００５７】
【化８】
2017039654.tif 000010
【００５８】
【化９】
2017039654.tif 000011
【００５９】
【化１０】
2017039654.tif 000012
【００６０】
【化１１】
2017039654.tif 000013
【００６１】
Ａ群に含まれる有機化合物は、Ｒ2及びＲ3に、アルキルアミノ基より電子供与性が弱いが２価の状態で窒素原子上のプラス電荷を安定化させ、０価の状態においてもビオロゲン骨格上の電子密度を必要最低限高める効果がある置換基が導入されている。具体的には、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基が導入されている。ここでＡ群に含まれる有機化合物は、電子供与性を落とさずに大気中で安定に取り扱えることができる化合物である。
【００６２】
Ｂ群に含まれる有機化合物は、Ｒ2及びＲ3に、置換あるいは無置換のフェニル基が導入されている。この置換あるいは無置換のフェニル基の導入により、Ｂ群に含まれる化合物はＡ群に含まれる有機化合物よりも電子供与性が強く、かつ大気中で安定に取り扱える化合物群である。またフェニル基は、アリール基の中でも一番分子量が小さく、スタック性が低く、アルキル基より熱的安定性が高い置換基であるため、Ａ群に含まれる有機化合物よりも分子全体の熱的安定性がより向上している。
【００６３】
Ｃ群に含まれる有機化合物は、Ｒ1乃至Ｒ4が、いずれも置換あるいは無置換のフェニル基である。Ｃ群に含まれる有機化合物は、Ａ群に含まれる有機化合物より電子供与性が強く、かつ大気中で安定に取り扱える化合物群である。またＣ群に含まれる有機化合物は、０価の時の安定性が一番高い化合物群である。さらに、Ｃ群に含まれる有機化合物は、Ｒ1乃至Ｒ4に、いずれもアリール基の中でも一番分子量が小さく、スタック性が低く、かつアルキル基より熱的安定性が高いフェニル基が導入されている。このため、Ｃ群に含まれる有機化合物は、Ｂ群よりもさらに分子全体の熱的安定性が向上している。
【００６４】
［本発明の有機化合物の合成ルート］
式［１］の有機化合物は、例えば、以下に示す合成ルート１乃至４のいずれかに従い合成することができる。ただし、下記合成ルート１乃至４は、あくまでも合成ルートの一例であり、本発明の有機化合物の合成ルートはこれらに限定されるものではない。
【００６５】
【化１２】
2017039654.tif 000014
【００６６】
尚、上記合成ルート１乃至４に従って合成を行う場合であって、中間体として用いられる２位及び４位に置換基（アルキル基、アリール基）を有するピリジンが１種類である場合、式［１］中のＲ1及びＲ4がそれぞれ同一の置換基になる。また係る場合、式［１］中のＲ2及びＲ3がそれぞれ同一の置換基になる。
【００６７】
一般式［１］中のＲ1乃至Ｒ4がいずれも同一のアリール基（Ｙ1）である有機化合物を合成する場合は、合成ルート１を利用すればよい。一般式［１］中のＲ1及びＲ4に該当するアリール基（Ｙ2）が、Ｒ2及びＲ3に該当するアリール基（Ｙ3）とは異なる有機化合物を合成する場合は、合成ルート２を利用すればよい。一般式［１］中のＲ1及びＲ4に該当する置換基（Ｙ4）がアルキル基である有機化合物を合成する場合は、合成ルート３を利用すればよい。一般式［１］中のＲ2及びＲ3に該当する置換基（Ｙ6）がアルキル基である有機化合物を合成する場合は、合成ルート４を利用すればよい。
【００６８】
合成ルート１に従い合成を行うと、例えば、表２に示される化合物、即ち、例示化合物Ｃ−１、Ｃ−３、Ｃ−６、Ｃ−４、Ｃ−５、Ｃ−８、Ｃ−１０、Ａ−５及びＡ−１１を合成することができる。
【００６９】
【表２】
2017039654.tif 000015
【００７０】
合成ルート２に従い合成を行うと、例えば、表３に示される化合物、即ち、例示化合物Ａ−１、Ａ−３、Ａ−４、Ａ−１２、Ａ−９、Ｂ−２６、Ｂ−２７、Ｂ−３８、Ｂ−３７及びＢ−３０を合成することができる。
【００７１】
【表３】
2017039654.tif 000016
【００７２】
合成ルート３に従い合成を行うと、例えば、表４に示される化合物、即ち、例示化合物Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４、Ｂ−６、Ｂ−１３、Ｂ−１６、Ｂ−１８、Ｂ−２２及びＢ−２５を合成することができる。
【００７３】
【表４】
2017039654.tif 000017
【００７４】
合成ルート４に従い合成を行うと、例えば、表５に示される化合物、即ち、例示化合物Ａ−１３、Ａ−１５、Ａ−１７、Ａ−２１、Ａ−２２及びＡ−２４を合成することができる。
【００７５】
【表５】
2017039654.tif 000018
【００７６】
［有機発光素子］
次に、本発明の有機発光素子について説明する。
【００７７】
本発明の有機発光素子は、一対の電極である陽極と陰極と、それら電極の間に配置される有機化合物層とを有する。本発明において、有機化合物層は、少なくとも発光層を有する一層又は複数の層からなる積層体である。ここで有機化合物層が複数の層からなる積層体である場合、この有機化合物層は、発光層の他に、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロッキング層、ホールブロック層（正孔阻止層、正孔・エキシトンブロッキング層）、電子輸送層及び電子注入層のいずれかを有することができる。
【００７８】
本発明の有機化合物は、有機化合物層に含まれる。有機化合物層が複数の層からなる積層体である場合、本発明の有機化合物を有する層としては、特に限定されないが、好ましくは、陰極に接する層である。より好ましくは、電子注入層である。
【００７９】
本発明の有機化合物を有する有機発光素子の構成例としては、下記（ｉ）乃至（ｖ）が挙げられる。
（ｉ）（基板／）陽極／発光層／電子注入層／陰極
（ｉｉ）（基板／）陽極／正孔輸送層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｉｉｉ）（基板／）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｉｖ）（基板／）陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極
（ｖ）（基板／）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔・エキシトンブロッキング層／電子輸送層／電子注入層／陰極
【００８０】
ただし上記（ｉ）乃至（ｖ）に示される態様は、あくまでごく基本的な素子の構成例を示したものであり、本発明の有機発光素子の構成はこれらの態様に限定されるものではない。
【００８１】
本発明において、有機発光素子の光取り出し構成は、基板側の電極から光を取り出すトップエミッション方式でもよいし、基板とは反対側から光を取り出すボトムエミッション方式でもよい。また基板側及び基板とは反対側から光を取り出す、いわゆる両面取り出しの構成でもよい。
【００８２】
本発明の有機発光素子には、本発明の有機化合物を有しているが、本発明の有機化合物以外の材料、具体的には、正孔注入輸送性材料、発光材料、ホスト材料、発光アシスト材料、電子注入輸送性材料等を本発明の有機発光素子に含ませてもよい。以下にこれら材料の具体例を挙げる。
【００８３】
正孔注入輸送性材料としては、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。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、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輸送性材料は、電子阻止層（電子ブロッキング層）にも好適に使用される。
【００８４】
以下に、正孔注入輸送性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。
【００８５】
【化１３】
2017039654.tif 000019
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
【化１４】
2017039654.tif 000020
【００８９】
発光層に含まれるホスト材料、発光アシスト材料としては、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、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。尚、ホスト材料に対する発光材料（ゲスト材料）の濃度は０．１質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。
【００９０】
以下に、発光層ホスト材料あるいは発光層アシスト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。
【００９１】
【化１５】
2017039654.tif 000021
【００９２】
電子輸送性材料としては、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、正孔輸送性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。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、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性材料は、正孔阻止層（ホールブロック層、正孔・エキシトンブロッキング層）にも好適に使用される。
【００９３】
以下に、電子輸送性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。
【００９４】
【化１６】
2017039654.tif 000022
【００９５】
電子注入性材料としては、陰極からの電子の注入が容易にできる化合物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。電子注入性材料としては、本発明の有機化合物（ビオロゲン化合物）が挙げられる。尚、電子注入層には、本発明の有機化合物の他に、ｎ型ドーパント及び還元性ドーパントのいずれかが含まれていてもよい。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
本発明の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、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、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。
【０１００】
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。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（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ウェットプロセスを用いることもできる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
［有機発光素子の用途］
本発明の有機発光素子は、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つの色が透過するフィルターが挙げられる。
【０１０５】
本発明の表示装置は、本発明の有機発光素子を表示部に有する。尚、この表示部は複数の画素を有する。
【０１０６】
そしてこの画素は、本発明の有機発光素子と、発光輝度を制御するための能動素子（スイッチング素子）又は増幅素子の一例であるトランジスタとを有し、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。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。尚、このＴＦＴ素子は、透明酸化物半導体を有する電極を有するのが好ましい。
【０１０７】
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入力部を有し、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。
【０１０８】
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特に限定されない。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
本発明の照明装置は、本発明の有機発光素子と、この有機発光素子と接続するＡＣ／ＤＣコンバーター回路（交流電圧を直流電圧に変換する回路）とを有している。尚、ＡＣ／ＤＣ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回路である。またこの照明装置は、カラーフィルターをさらに有してもよい。
【０１１２】
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、感光体を露光して静電潜像を形成するための露光部と、感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための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部は、本発明の有機発光素子を含んでいる。また画像形成装置が有する現像部は、感光体に現像剤を付与する部材である。
【０１１３】
また本発明の有機発光素子は、感光体を露光するための露光装置の構成部材、具体的には、発光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、本発明の有機発光素子を有する発光点を複数有するものであって、この発光点が所定の方向、例えば、感光体の長軸方向に沿って列を形成して配置されている露光装置がある。
【０１１４】
次に、図面を参照しながら本発明の表示装置について説明する。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。尚、図１の表示装置１を構成する有機発光素子として、本発明の有機発光素子が用いられている。
【０１１５】
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、符号１５は半導体層である。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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素子が有するソース電極又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。
【０１１８】
図１の表示装置１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が、有機化合物層２２は、複数の層を有する層であってもよい。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。
【０１１９】
図１の表示装置１が白色を発する表示装置の場合、図１中の有機化合物層２２に含まれる発光層は、赤色発光材料、緑色発光材料及び青色発光材料を混合してなる層としてもよい。また赤色発光材料からなる層、緑色発光材料からなる層、青色発光材料からなる層をそれぞれ積層させてなる積層型の発光層としてもよい。さらに別法として、赤色発光材料からなる層、緑色発光材料からなる層、青色発光材料からなる層を横並びにするなりして一の発光層の中にドメインを形成した態様であってもよい。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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、絶縁性の基板の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を用いた薄膜トランジスタ、活性層としてアモルファスシリコンや微結晶シリコン等の非単結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ、活性層としてインジウム亜鉛酸化物や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を用いた薄膜トランジスタであってもよい。尚、薄膜トランジスタはＴＦＴ素子とも呼ばれる。
【０１２２】
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ができる。
【０１２３】
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基板内に有機発光素子を設けることが好ましい。
【０１２４】
次に、本発明の有機発光素子の他の用途について説明する。図２は、本発明に係る有機発光素子を有する画像形成装置の例を示す模式図である。図２の画像形成装置２６は、感光体２７と、露光光源２８と、現像器３０と、帯電部３１と、転写器３２と、搬送ローラー３３と、定着器３３と、を有している。
【０１２５】
図２の画像形成装置２６は、露光光源２８から感光体２７へ向けて光２９が照射され、感光体２７の表面に静電潜像が形成される。図２の画像形成装置２６において、露光光源２８は、本発明に係る有機発光素子を有している。また図２の画像形成装置２６において、現像器３０は、トナー等を有している。図２の画像形成装置２６において、帯電部３１は、感光体２７を帯電させるために設けられている。図２の画像形成装置２６において、転写器３２は、現像された画像を紙等の記録媒体３４に転写するために設けられている。尚、記録媒体３４は、搬送ローラー３３によって転借３２へ搬送される。図２の画像形成装置２６において、定着器３５は、記録媒体３４に形成された画像を定着させるために設けられている。
【０１２６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２の画像形成装置２６を構成する露光光源の具体例を示す平面概略図であり、図３（ｃ）は、図２の画像形成装置２６を構成する感光体の具体例を示す概略図である。尚、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、露光光源２８に有機発光素子を含む発光部３６が長尺状の基板２８ａに複数配置されている点で共通している。また符合３７の矢印は、発光部３６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。
【０１２７】
ところで図３（ａ）では、発光部３６は、感光体２７の軸方向に沿って配置した形態である。一方、図３（ｂ）では、第一の列αと第二の列βとのそれぞれにおいて発光部３６が列方向に交互に配置されている形態である。図３（ｂ）において、第一の列α及び第二の列βは、それぞれ行方向に異なる位置に配置されている。
【０１２８】
また図３（ｂ）において、第一の列αは、複数の発光部３６αが一定の間隔を空けて配置される一方で、第二の列βは、第一の列αに含まれる発光部３６α同士の間隔に対応する位置に発光部３６βを有する。即ち、図３（ｂ）の露光光源は、行方向にも、複数の発光部が一定の間隔を空けつつ配置されている。
【０１２９】
尚、図３（ｂ）の露光光源は、露光光源を構成する発光部（３６α、３６β）を、例えば、格子状、千鳥格子、あるいは市松模様に配置されている状態と言い換えることもできる。
【０１３０】
図４は、本発明に係る有機発光素子を有する照明装置の例を示す模式図である。図４の照明装置は、基板（不図示）の上に設けられる有機発光素子３８と、ＡＣ／ＤＣコンバーター回路３９と、を有している。また図４の照明装置は、装置内の熱を外部へ放出する放熱部に相当する放熱板（不図示）を、例えば、有機発光素子３８が載置されている側とは反対側の基板面に有していてもよい。
【０１３１】
図５は、本発明の有機光電変換素子における実施形態の例を示す模式図である。
【０１３２】
図５の有機光電変換素子４は、アノード４４と、カソード４３と、アノード４４とカソード４３との間に配置されている有機光電変換層４０と、を有する。カソード４３と有機光電変換層４０との間には、第一の有機化合物層４１を有し、第一の有機化合物層４１は本発明の有機化合物を有している。尚、本発明の有機光電変換素子は、図５に示されるように、アノード４４と有機光電変換層４０との間に第二の有機化合物層４２を有していてもよい。図５の有機光電変換素子４において、アノード４４は読み出し回路４５と接続されている。ただし、読み出し回路４５は、カソード４３と接続されていてもよい。読み出し回路４５は、有機光電変換層４０において発生した電荷に基づく情報を読み出し、例えば、後段に配された信号処理回路（不図示）に当該情報を伝える役割を果たす。読み出し回路４５は、例えば、有機光電変換素子において生じた電荷に基づく信号を出力するトランジスタが含まれている。
【０１３３】
カソード４３の上には無機保護層４６が配置されている。無機保護層４６は、アノード４４と、第二の有機化合物層４２、有機光電変換層４０と、第一の有機化合物層４１と、カソード４３と、がこの順で積層されてなる部材を保護するための層である。無機保護層４６の構成材料としては、酸化珪素、窒化珪素等があげられ、公知の成膜方法により形成することができる。
【０１３４】
無機保護層４６の上には、カラーフィルター４７が配置されている。カラーフィルター４７は、隣接する有機光電変換素子とで、ベイヤー配列を形成してよい。
【０１３５】
カラーフィルター４７の上には、マイクロレンズ４８が配置されている。マイクロレンズは、入射した光を有機光電変換層４０に集光する役割を果たす。
【０１３６】
本発明の有機光電変換素子は、例えば、撮像素子の構成部材として用いてもよい。撮像素子は、複数の画素と、これら複数の画素に接続されている信号処理回路とを有する。尚、上記画素のうち少なくとも一つは、本発明の有機光電変換素子とこれに接続されている読み出し回路とを有している。また複数の画素は、複数の行及び複数の列を含むマトリックス状に配置されている。このような構成において、各画素からの信号を１つの画素信号として出力することで、画像信号を得ることができる。
【０１３７】
撮像素子を構成する画素は、光の入射側にカラーフィルターを有していてもよい。カラーフィルターは特定の光、例えば、赤を透過するカラーフィルターが挙げられる。このとき一つのカラーフィルターに一つの画素を設けていてもよい。
【０１３８】
また撮像素子を構成する画素は、光の入射側にマイクロレンズを有してもよい。ここでマイクロレンズとは、光を光電変換層に集光するレンズである。
【０１３９】
尚、上記画素には、本発明の有機光電変換素子とは別種の有機光電変換素子、例えば、本発明の有機光電変換素子とは異なる色の光を光電変換する有機光電変換素子をさらに有していてもよい。ここでいう別種の有機光電変換素子は、本発明の有機光電変換素子に積層させる態様で設けてもよい。また別種の有機光電変換素子として、異なる波長域の光を光電変換する素子を使用し、本発明の有機光電変換素子と組み合わせることでカラーフィルターを設けなくてもよい撮像素子とすることもできる。
【０１４０】
本発明の有機光電変換素子を撮像素子に用いる場合、撮像素子の光入射側に光フィルターを設けてもよい。光フィルターとしては、ローパスフィルタ、紫外線以下の波長の光をカットするＵＶカットフィルター、赤外線をカットするＩＲカットフィルター等があげられる。これら光フィルターを用いることで、ノイズが低減されるため、高い画質の画像を撮像することができる。
【０１４１】
本発明の有機光電変換素子は、撮像装置の構成部材として用いることができる。撮像装置は、撮像光学系と、撮像光学系を通過した光を受光する撮像素子とを有する。
【０１４２】
撮像装置は、外部からの信号を受信する受信部又は外部に取得した画像を送信する送信部をさらに有してもよい。受信部が受信する信号は、撮像装置の撮像範囲、撮像の開始、撮像の終了の少なくともいずれかを制御する信号であってよい。
【０１４３】
撮像装置が外部と通信する手段は、有線方式でも無線方式であってもよい。
【実施例】
【０１４４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【０１４５】
［実施例１］例示化合物Ｃ−１の合成
下記に示される合成ルートにより、中間体化合物Ｃ１−１の合成を経て例示化合物Ｃ−１を合成した。
【０１４６】
【化１７】
2017039654.tif 000023
【０１４７】
（１）中間体化合物Ｃ１−１の合成
２００ｍｌ三口フラスコ内に、下記に示される試薬、溶媒を入れた。
フェニルボロン酸：４．０ｇ
２，４−ジブロモピリジン：４．８ｇ
Ｐｄ（ＰＰｈ3）4：７００ｍｇ
トルエン：９０ｍｌ
エタノール：３０ｍｌ
Ｎａ2ＣＯ3ａｑ（２Ｍ）：３０ｍｌ
【０１４８】
次に、オイルバスを用いて、反応溶液を９０℃で加熱しながら４時間撹拌した。反応が終了しているのをＴＬＣでチェックした後、水／トルエンで分液抽出することで得られた有機層を減圧濃縮することで粗生成物を得た。次に、この粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することにより、中間体Ｃ１−１を４．３５ｇ得た。
【０１４９】
（２）例示化合物Ｃ−１の合成
３０ｍｌ二口ナスフラスコ内に、下記に示される試薬、溶媒を入れた。
中間化合物Ｃ１−１：１．０ｇ
ジブロモプロパン：４３６ｍｇ
アセトニトリル（４．３ｍｌ）
【０１５０】
次に、フラスコ内を窒素置換した後、オイルバスを用いて、反応溶液を１００℃に加熱しながら４８時間撹拌した。反応が終了していることをＴＬＣにより確認した後、析出した粗結晶をろ過した。次に、得られた粗結晶を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：アセトン／メタノール＝１０／１）により精製することにより、臭素塩を白色結晶として４３０ｍｇ得た。
【０１５１】
次に、５０ｍｌ二口ナスフラスコに、上記臭素塩２００ｍｇと、ＤＭＦ３０ｍｌとを入れた後、フラスコ内を窒素置換した。その後、６０％ＮａＨ（１２０ｍｇ）を慎重に投入した後、反応溶液を室温で３時間撹拌した。その後、水を反応系中に投入し結晶を析出させた後、析出した結晶をろ過した。これにより例示化合物Ｃ−１を、黄土色固体として１４０ｍｇ得た。次に、この黄土色固体についてＭＡＬＤＩ−ＭＳによる分子量測定を行った結果、例示化合物Ｃ−１の分子量であるｍ／ｚ：５０２．２（計算値：５０２．６）が観測された。
【０１５２】
次に、この黄土色固体を昇華精製法にて精製を行うことで黄褐色結晶が得られた。尚、精製の際、昇華温度を２００℃に設定した。また、この黄褐色結晶を取り出して大気中で取り扱っても、特に変化がないことが確認できた。
【０１５３】
［実施例２］例示化合物Ｃ−３の合成
下記に示される合成ルートにより、中間体化合物Ｃ３−１の合成を経て例示化合物Ｃ−１を合成した。
【０１５４】
【化１８】
2017039654.tif 000024
【０１５５】
（１）中間体化合物Ｃ３−１の合成
実施例１（１）において、フェニルボロン酸の代わりに下記に示される化合物であるＣ３−０を用いた以外は、実施例１（１）と同様の方法により、中間体化合物Ｃ３−１を得た。
【０１５６】
【化１９】
2017039654.tif 000025
【０１５７】
（２）例示化合物Ｃ−３の合成
実施例１（２）において、中間体化合物Ｃ１−１の代わりに中間体化合物Ｃ３−１を用いたこと以外は、実施例１（２）と同様の方法により合成を行うことで例示化合物Ｃ−３を黄土色固体として得た。
【０１５８】
得られた例示化合物Ｃ−３を、ＭＡＬＤＩ−ＭＳによる分子量測定を行った結果、例示化合物Ｃ−３の分子量であるｍ／ｚ：６１４．４（計算値：６１４．９）が観測された。  次に、この黄土色固体を昇華精製法にて精製を行うことで黄褐色結晶が得られた。尚、精製の際、昇華温度を２００℃に設定した。また、この黄褐色結晶を取り出して大気中で取り扱っても、特に変化がないことも確認できた。
【０１５９】
［実施例３］例示化合物Ｂ−４の合成
下記に示される合成ルートにより、中間体化合物Ｂ４−１の合成を経て例示化合物Ｂ−４を合成した。
【０１６０】
【化２０】
2017039654.tif 000026
【０１６１】
（１）中間体化合物Ｂ４−０の合成
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ４５（２２），ｐ３０９９−３１０２（２０１３）に記載の方法に従い、原料である４−ターシャリーブチルピリジンから中間体化合物Ｂ４−０を合成した。
【０１６２】
（２）中間体化合物Ｂ４−１の合成
実施例１（１）において、２，４−ジブロモピリジンの代わりに中間体化合物Ｂ４−０を用いる以外は、実施例１（１）と同様の方法により中間体化合物Ｂ４−１を合成した。
【０１６３】
（３）例示化合物Ｂ−４の合成
実施例１（２）において、中間体化合物Ｃ１−１の代わりに中間体化合物Ｂ４−１を用いる以外は、実施例１（２）と同様の方法により例示化合物Ｂ−４を黄土色固体として得た。
【０１６４】
得られた例示化合物Ｂ−４を、ＭＡＬＤＩ−ＭＳによる分子量測定を行った結果、例示化合物Ｂ−４の分子量であるｍ／ｚ：４６２．３（計算値：４６２．７）が観測された。  次に、この黄土色固体を昇華精製法にて精製を行うことで黄褐色結晶が得られた。尚、精製の際、昇華温度を２１０℃に設定した。また、この黄褐色結晶を取り出して大気中で取り扱っても、特に変化がないことも確認できた。
【０１６５】
［比較例１］比較化合物ＣＣ１の合成
下記に示される合成ルートにより、比較化合物ＣＣ１を合成した。
【０１６６】
【化２１】
2017039654.tif 000027
【０１６７】
実施例１（１）において、２，４−ジブロモピリジンの換わりに４−ブロモピリジンを用いたこと以外は、実施例１と同様の方法により比較化合物ＣＣ１を得た。
【０１６８】
得られた化合物について質量分析法により測定を行ったところ、比較化合物ＣＣ１の酸化体である化合物の分子量３６６を確認した。この結果より、大気中の酸素に対して反応性が高く、酸化されてしまうことが分かった。
【０１６９】
［ＣＶ測定］
実施例１乃至３にて合成した有機化合物と、比較例１で合成した比較化合物を対象として、ＣＶ測定を行った以下に。具体的な測定条件を列挙する。
・測定環境（ガス雰囲気）：窒素雰囲気
・電解液：０．１Ｍテトラブチルアンモニウム過塩素酸塩のＤＭＦ溶液
・参照電極：Ａｇ／Ａｇ+
・対極：Ｐｔ
・作用電極：グラッシーカーボン
・測定装置：電気化学アナライザー（ＡＬＳ社製、モデル６６０Ｃ）
・挿引速度：０．１Ｖ／ｓ
【０１７０】
上述した測定条件下で得られた各化合物の第一酸化電位値（Ｖ）と分子軌道計算により得られたＨＯＭＯ値を表２に示す。尚、分子軌道計算はＧａｕｓｓｉａｎ０９により実施し、計算手法として合物密度汎関数法（Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）を用いて、汎関数にはＢ３ＬＹＰを、基底関数には６−３１Ｇ＊を用いた。
【０１７１】
【表６】
2017039654.tif 000028
【０１７２】
尚、比較化合物ＣＣ１については、測定の結果、第一酸化電位が得られなかったが、これは、比較化合物ＣＣ１の酸化分解が激しかったためである。一方、例示化合物Ｃ−１、Ｃ−３、Ｂ−４についてそれぞれ得られたＨＯＭＯと第一酸化電位が、表１に記載された化合物ａ−１とｂ−１との間の値をとることがわかった。従って、本発明の有機化合物は電子供与性に関して十分に機能することがわかった。
【０１７３】
［実施例４］
基板の上に、陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層及び陰極が順次形成された有機発光素子を以下に説明する方法で作製した。
【０１７４】
まずガラス基板の上に、ＩＴＯを成膜し、所望の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。
【０１７５】
上記ＩＴＯ基板の上に、下記表７に示される有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、このときＩＴＯ電極と対向する電極（電極層、陰極）の電極面積が３ｍｍ2となるようにした。
【０１７６】
【表７】
2017039654.tif 000029
【０１７７】
上記電極層の形成後、吸湿剤による封止を行うことにより、有機発光素子を得た。
【０１７８】
得られた素子について、素子の特性を測定・評価した。ＩＴＯ電極を正極、電極層（Ａｌ電極）を負極にして電圧を印加したところ、１００ｃｄ／ｍ2の時の発光効率が３．６ｃｄ／Ａで、良好な赤色発光を観測した。さらに、長時間駆動後も変わらず赤色発光を維持していることも確認した。
【０１７９】
［実施例５］
実施例４において、電子注入層を形成する際に、例示化合物Ｃ−１に代えて例示化合物Ｃ−３を用いた以外は、実施例４と同様の方法により、有機発光素子を得た。得られた有機発光素子について、素子の特性を測定・評価した。ＩＴＯ電極を正極、電極層（Ａｌ電極）を負極にして電圧を印加したところ、１００ｃｄ／ｍ2の時の発光効率が３．７ｃｄ／Ａで、良好な赤色発光を観測した。さらに、長時間駆動後も変わらず赤色発光を維持していることも確認した。
【０１８０】
［実施例６］
実施例４において、電子注入層を形成する際に、例示化合物Ｃ−１に代えて例示化合物Ｂ−４を用いた以外は、実施例４と同様の方法により、有機発光素子を得た。得られた有機発光素子について、素子の特性を測定・評価した。ＩＴＯ電極を正極、電極層（Ａｌ電極）を負極にして電圧を印加したところ、１００ｃｄ／ｍ2の時の発光効率が３．６ｃｄ／Ａで、良好な赤色発光を観測した。さらに、長時間駆動後も変わらず赤色発光を維持していることも確認した。
【０１８１】
［結果と考察］
実施例１乃至３より、本発明の有機化合物は、大気中で取扱いが可能であることが確認された。また、実施例４乃至６より、本発明の有機化合物を有する有機発光素子は、長時間駆動が可能であることも確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明の有機化合物は、耐酸化性という観点で優れた化合物である。特に、この化合物を、有機発光素子を構成する電子注入層に含ませることで、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。従って、本発明の有機発光素子は、表示装置、画像情報処理装置、照明装置、有機光電変換素子、画像形成装置及び露光装置に含まれる構成部材（デバイス）として利用することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１８：ＴＦＴ素子、２１：陽極、２２：有機化合物層、２３：陰極
【図１】
2017039654.tif 000033
【図２】
2017039654.tif 000034
【図３】
2017039654.tif 000035
【図４】
2017039654.tif 000036
【図５】
2017039654.tif 000037