(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錯体構造を中心に複数の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と非共役系で結合した有機化合物であって、
前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化１８】
0004220767.tif 000023
からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、
前記荷電キャリア輸送性成分は、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化１９】
0004220767.tif 000024
、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、
前記非共役系は、−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、及び−Ｏ−ＣＨ２−からなる群より選択される、有機化合物。
【請求項２】
錯体構造を中心に複数の第一の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と第一の非共役系で結合し、且つ、前記複数の第一の荷電キャリア輸送成分の少なくとも一つが複数の第二の荷電キャリア輸送成分と第二の非共役系で結合した有機化合物であって、
前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化２０】
0004220767.tif 000025
からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、
前記第一の荷電キャリア輸送性成分及び前記第二の荷電キャリア輸送成分は、それぞれ独立に、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化２１】
0004220767.tif 000026
、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、
前記第一の非共役系及び前記第二の非共役系は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、及び−Ｏ−ＣＨ２−からなる群より選択される、有機化合物。
【請求項３】
有機溶剤または水に可溶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。
【請求項４】
一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物を含む層を有することを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項５】
一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物、および該有機化合物とは別の低分子化合物若しくは高分子化合物を少なくとも２種類以上含むことを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項６】
前記低分子化合物若しくは高分子化合物の少なくとも１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項７】
前記有機化合物の少なくとも他の１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項８】
前記有機化合物の少なくとも２種類が、異なる波長領域に発光性を有し、白色光を呈することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項９】
前記発光層が可撓性基板上に形成されてなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１０】
前記有機化合物を含む層が塗布法により形成されてなることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１１】
請求項８に記載の有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせてなるフルカラー表示可能なディスプレイ。
【請求項１２】
請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス方式のディスプレイ。
【請求項１３】
前記薄膜トランジスタが有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物、有機ＥＬ素子およびディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイに用いる各種素子の１つとして、有機ＥＬ素子の利用が検討されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、代表的なものとして、例えば図１に示すように、ＩＴＯ陽極１付のガラス基板２上にホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５および金属陰極６が積層された構成を有する。ホール輸送層３、発光層４および電子輸送層５は、いずれも有機化合物材料で形成され、このうち、発光層４は有機化合物材料として主に蛍光材料を用いて薄膜に形成される。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、有機薄膜（発光層４）に電子とホールを注入して再結合させることにより、有機分子の励起子を生成させ、この励起子が失活する際に蛍光を放出する機構を利用したデバイスである。ここでの励起子は、一重項励起状態のことである。
【０００５】
有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ程度の低い印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ２以上の高輝度を実現でき、かつ、有機化合物の種類を選択することで、青から赤までの任意の色の発光が得られることにある。また、有機ＥＬ素子は、自発光であるため、ディスプレイに用いたときに、視野角依存性がなく視認性にすぐれた表示を得ることができる。そのため、有機ＥＬ素子の次世代フルカラーディスプレイへの応用が期待されている。
【０００６】
しかしながら、上記した発光材料として蛍光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子は、発光量子効率が最大で５％程度に止まるため、発光量子効率がさらに高い有機ＥＬ素子が求められている。
【０００７】
このような高い発光量子効率を有する発光材料として、燐光有機化合物が注目され始めている（例えば、非特許文献１参照。）。これらの研究で用いられる燐光有機化合物は、白金やイリジウムを中心に有する金属錯体であり、これらの金属錯体をカルバゾール系化合物のホスト層に数％の濃度でドーピングしたものを発光層とする。このような燐光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子は、上記の蛍光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子を凌ぐ８％程度の高い発光量子効率が得られることが報告されている。また、ごく最近では、燐光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子の素子構成を工夫することで１５％もの高い発光量子効率が得られることも報告されており（例えば、非特許文献２参照。）、超高効率化を実現する手段として注目されている。ここでの燐光とは、三重項励起状態から基底状態へ移るときの発光をいう。
【０００８】
【非特許文献１】
Baldo,et al.，Vol.395,pp.151  Nature(1998),.Baldo,et al.,
Appl．Phys.Lett.,Vol.175,pp.4(1999)
【非特許文献２】
Appl．Phys.Lett.,Vol.77,pp.904(2000)
【０００９】
しかしながら、上記した燐光有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子の場合、燐光有機化合物を用いた発光層の作製方法等が原因となって、有機ＥＬ素子の課題である発光効率の改善と長寿命化を実用レベルで実現することを困難としている。
【００１０】
すなわち、発光層は、燐光有機化合物を最適濃度でホスト層中に均一に分散（ドーピング）したものであることが必要である。通常、最適濃度は６質量％程度とされている。ところが、例えば代表的な発光層の作製方法である真空蒸着法の一種である共蒸着により発光層を作成した場合、発光層中の濃度分布の均一化を実現することが難しい。このことは、燐光有機化合物を高分子のホスト層に分散した高分子型ＥＬ素子の発光層についても同様である。そして、このような燐光有機化合物の分散性の悪い有機ＥＬ素子は、燐光有機化合物の濃度の高い箇所では燐光有機化合物分子間のエネルギ移動が活発になり、発光しないままエネルギを失うプロセスが優勢になり、発光効率が低下する。
【００１１】
また、上記の燐光有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子は、仮に燐光有機化合物をホスト層中に均一に分散できたとしても、時間経過とともに、素子駆動中に発生する熱によって燐光有機化合物分子が発光層内で移動し、分散不均一化に至り、素子の長寿命化が阻害されるおそれもある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の鑑みてなされたものであり、高い発光効率と長寿命を有する発光材料として好適な、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することを第１の目的とする。
【００１３】
また、本発明は、大面積の発光材料を安価かつ容易に形成することができる、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、錯体構造を中心に複数の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と非共役系で結合した有機化合物であって、前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化２２】
0004220767.tif 000002
からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、前記荷電キャリア輸送性成分は、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化２３】
0004220767.tif 000003
、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、前記非共役系は、−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、及び−Ｏ−ＣＨ２−からなる群より選択される、有機化合物である。
請求項２に記載の発明は、錯体構造を中心に複数の第一の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と第一の非共役系で結合し、且つ、前記複数の第一の荷電キャリア輸送成分の少なくとも一つが複数の第二の荷電キャリア輸送成分と第二の非共役系で結合した有機化合物であって、前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化２４】
0004220767.tif 000004
からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、前記第一の荷電キャリア輸送性成分及び前記第二の荷電キャリア輸送成分は、それぞれ独立に、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化２５】
0004220767.tif 000005
、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、前記第一の非共役系及び前記第二の非共役系は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−、及び−Ｏ−ＣＨ２−からなる群より選択される、有機化合物である。
請求項３に記載の発明は、有機溶剤または水に可溶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である。
請求項４に記載の発明は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物を含む層を有することを特徴とする有機ＥＬ素子である。
請求項５に記載の発明は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物、および該有機化合物とは別の低分子化合物若しくは高分子化合物を少なくとも２種類以上含むことを特徴とする有機ＥＬ素子である。
請求項６に記載の発明は、前記低分子化合物若しくは高分子化合物の少なくとも１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項７に記載の発明は、前記有機化合物の少なくとも他の１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項８に記載の発明は、前記有機化合物の少なくとも２種類が、異なる波長領域に発光性を有し、白色光を呈することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項９に記載の発明は、前記発光層が可撓性基板上に形成されてなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項１０に記載の発明は、前記有機化合物を含む層が塗布法により形成されてなることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせてなるフルカラー表示可能なディスプレイである。
請求項１２に記載の発明は、請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス方式のディスプレイである。
請求項１３に記載の発明は、前記薄膜トランジスタが有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイである。
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機化合物は、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐高分子または樹木状多分岐低分子（デンドリマー）構造からなるものである。
【００１５】
これにより、発光性の構造単位が周辺構造である樹木状に多分岐した多数の分枝によって３次元的に孤立させられた状態となるため、この有機化合物を発光材料として用いて発光層を形成した場合、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
【００１６】
この場合、前記発光性の構造単位が燐光成分からなり、分岐した分枝単位の少なくとも一部分に荷電キャリア輸送性成分を有すると、蛍光成分を用いた場合に比べて高い発光効率を得ることができる。
【００１７】
このとき、前記荷電キャリア輸送性成分が、正孔輸送性および電子輸送性のいずれか１つまたは双方を有すると、好適である。
【００１８】
また、この場合、前記発光性の構造単位と前記荷電キャリア輸送性成分とが非共役系で結合していると、好適である。
【００１９】
ここで、非共役系とは、多重結合を含む発光性の構造単位と多重結合を含む荷電キャリア輸送性成分とが１または２以上の単結合を挟んで結合している系であることをいう。
【００２０】
また、この場合、異なる分枝単位の前記荷電キャリア輸送性成分同士が非共役系で結合している構造であってもよい。
【００２１】
また、この場合、前記発光性の構造単位が金属原子を含む錯体構造からなり、さらにまた、前記金属原子が遷移金属原子および希土類金属原子のうちの少なくとも１つの金属原子であると、好適である。
【００２２】
ここで、遷移金属としては、イリジウム、白金、金、ルテニウム等を挙げることができ、また、希土類金属としては、ユウロビウム、テルビウム、ジスプロシウム等を挙げることができる。
【００２３】
また、この場合、有機化合物が、有機溶剤または水に可溶であると、塗布法により容易かつ安価に発光層を形成することができる。このとき、有機化合物の分子量は８００以上が好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が上記の有機化合物を含む層を有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、上記した有機化合物の効果を奏する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が上記の有機化合物、および該有機化合物とは別の低分子化合物若しくは高分子化合物を少なくとも２種類以上含むと、好適である。
【００２７】
この場合、前記有機化合物の少なくとも１種類が電子輸送性成分または正孔輸送性成分を有し、前記低分子化合物若しくは高分子化合物の少なくとも１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有すると、好適である。
【００２８】
また、この場合、前記有機化合物の少なくとも１種類が電子輸送性成分または正孔輸送性成分を有し、該有機化合物の少なくとも他の１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有すると、好適である。
【００２９】
また、この場合、前記有機化合物の少なくとも２種類が、異なる波長領域に発光性を有し、白色光を呈すると、好適である。
【００３０】
また、本発明に係るディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせてなるフルカラー表示可能なディスプレイであると、好適である。
【００３１】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層が可撓性（フレキシブル）基板上に形成されてなると、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記有機化合物を含む層が塗布法により形成されてなると、容易かつ安価に大面積の発光層を形成することができる。
【００３３】
また、本発明に係るディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス方式のディスプレイである。
【００３４】
これにより、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有するディスプレイを得ることができる。
【００３５】
この場合、前記薄膜トランジスタが有機薄膜トランジスタであると、基板としてプラスチックフィルムを好適に用いることができる。
【００３６】
本発明に係る有機化合物によれば、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子構造からなるため、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
また、本発明に係る有機化合物によれば、有機化合物が有機溶剤または水に可溶であるため、塗布法により容易かつ安価に発光層を形成することができる。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、発光層が可撓性基板上に形成されているため、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、有機化合物を含む層が塗布法により形成されているため、容易かつ安価に大面積の発光層を形成することができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス方式のディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されるため、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有するディスプレイを得ることができる。
本発明に係る有機化合物、有機ＥＬ素子およびディスプレイの好適な実施の形態について、図を参照して、以下に説明する。
【００３７】
まず、本実施の形態例に係る有機化合物について、図２および図３を参照して説明する。
【００３８】
本実施の形態例に係る有機化合物は、下記式に示す基本構造を有する樹木状多分岐高分子または樹木状多分岐低分子である。ここで、分岐数ｎは、２以上が好ましい。また、下記式では１つの分枝であるカッコ内のＸの分岐回数として２回（２段階）を例示しているが、合成が容易な範囲内であれば分岐回数には特に上限はない。また、Ｘは、分岐回数が０回、すなわち、直鎖状でもよい。
【００３９】
【化１】
0004220767.tif 000006
また、本実施の形態例に係る有機化合物１０は、例えば図２に模式的に示すように、燐光成分からなる発光性の構造単位１２を中心（コア）として３次元的に他の化学構造が周辺を取り巻いた樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子を有する。有機化合物１０は、樹木状多分岐高分子の場合、分子量が８００以上であると、好適である。
【００４０】
発光性の構造単位（図２では、燐光性発光単位と表示）１２の周辺を取り巻く他の化学構造、言い換えれば、分岐した分枝単位（以下、これを外部構造単位という。）１４は、荷電キャリア輸送成分１６を構造内に有する。さらに、外部構造単位１４は発光性の構造単位１２との間を後述するように−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２−ＣＨ２−あるいは−Ｏ−ＣＨ２−等で結ばれているのが、より好ましい。
【００４１】
上記の構造を有する有機化合物１０は、発光性の構造単位１２および外部構造単位１４の荷電キャリア輸送成分１６が、および荷電キャリア輸送成分１６同士が、それぞれ非共役、すなわち１または２以上の単結合で結ばれ、また、荷電キャリア輸送成分１６が発光性の構造単位１２よりも電子構造的に大きな光学ギャップ（最低非占有分子軌道と最高占有分子軌道とのエネルギ差）および大きな三重項エネルギレベルを有することが好ましい。
【００４２】
また、有機化合物１０は、発光性の構造単位１２を３次元的に複数の外部構造単位１４が取り巻いた樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子構造を有するため、発光性の構造単位１２が３次元的に孤立した状態となり、有機化合物自体１０が微粒子状の形態をとる。このため、図３に模式的に示すように、例えば薄膜固体１８に形成するとき、有機化合物１０の集合体は、外部構造単位１４の存在によって、隣り合う発光性の構造単位１２が近接することが阻害され、発光性の構造単位１２が薄膜固体１８内に均一に分布する。
【００４３】
また、有機化合物１０は、上記の構造のために、連続的に電圧を印加したりあるいは熱を加えたときにも、発光性の構造単位１２の均一分布状態が変わらず、時間経過によっても安定した構造を維持することができる。
【００４４】
したがって、有機化合物１０を発光材料として用いて発光層を形成した場合、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態例に係る有機化合物１０において、外部構造単位１４は荷電キャリア輸送成分を含まない分子構造であってもよく、この場合、発光層を形成する際、荷電キャリア輸送成分は、有機化合物とは別の材料として有機化合物に混合してもよく、あるいはまた、発光層とは別に荷電キャリア輸送成分層を設けてもよい。
【００４６】
本実施の形態例に係る有機化合物１０の具体的な分子構造としては、例えば下記の５つを挙げることができる。
【００４７】
【化２】
0004220767.tif 000007
【００４８】
【化３】
0004220767.tif 000008
【００４９】
【化４】
0004220767.tif 000009
【００５０】
【化５】
0004220767.tif 000010
【００５１】
【化６】
0004220767.tif 000011
これらの有機化合物（Ａ）〜（Ｅ）は、いずれも、発光性の構造単位がフェニルピリジンを配位子にもつイリジウム錯体である。また、外部構造単位の荷電キャリア輸送成分として、有機化合物（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）においてはホール輸送性成分であるカルバゾール環を有し、有機化合物（Ｃ）においては電子輸送成分であるトリアゾール環とホール輸送成分であるカルバゾール環とを有し、有機化合物（Ｄ）においては電子輸送成分であるトリアジンを有する。そして、イリジウム錯体とこれらの荷電キャリア輸送成分、および隣り合うこれらの荷電キャリア輸送成分同士が、有機化合物（Ａ）については−Ｏ−により、また、有機化合物（Ｂ）〜（Ｄ）については−Ｏ−ＣＨ２−により、有機化合物（Ｅ）については−ＣＨ２−ＣＨ２−により、それぞれ非共役系で結ばれている。
【００５２】
この場合、有機化合物は、例えば下記式に示す分子構造のように、荷電キャリア輸送成分として例えばカルバゾール環を外部構造単位の一部分である末端にのみ設けた構造としてもよい。
【００５３】
【化７】
0004220767.tif 000012
また、有機化合物は、下記式に示す（Ｆ）、（Ｇ）のように、外部構造単位の荷電キャリア輸送成分（有機化合物（Ｆ）、（Ｇ）の場合はフェニルカルバゾール）が発光性構造単位に直接結合していてもよい。あるいは、荷電キャリア輸送成分が、フェニル基などのアリール基を介して結合していてもよい。
【００５４】
【化８】
0004220767.tif 000013
【００５５】
【化９】
0004220767.tif 000014
また、この場合、有機化合物は、ホール輸送性が知られているシリコン系の高分子構造（ポリシラン）を外部構造単位として設けた構造としてもよい。
【００５６】
ここで、本実施の形態例に係る有機化合物の製造方法について、上記有機化合物（Ｂ）を例にとって説明する。
【００５７】
製造方法は、基本的に通常の樹木状多分岐分子の場合と同様である。すなわち、発光性構造単位の配位子にヒドロキシ基（−ＯＨ）あるいはハロゲン原子などを置換させた化合物を出発物質として、そのヒドロキシ基あるいはハロゲン原子部分に荷電キャリア輸送成分を反応させることにより、樹木状に分子を成長させて本実施の形態例に係る有機化合物を得ることができる。あるいは、あらかじめ、荷電キャリヤ輸送性成分を含む配位子を合成したのちに、金属錯体化することにより、本実施の形態例に係る有機化合物を得ることもできる。
【００５８】
調製された有機化合物が上記有機化合物（Ｂ）の構造を有することは、ＮＭＲや赤外吸収スペクトルにより確認することができる。
【００５９】
本実施の形態例に係る有機化合物１０の分子構造についてさらに説明する。
【００６０】
発光性の構造単位１２は、配位子として、例示したフェニルピリジンのみでなく、下記式に示すように、芳香環、複素環あるいは縮合環等のいずれかを用いることができる。これらは、π電子系に富んだ化学構造であるため、キャリア輸送性に優れる。
【００６１】
【化１０】
0004220767.tif 000015
また、発光性の構造単位１２は、金属元素として、例示したイリジウムのほかに白金、金、ルテニウム、ロジウム等の遷移金属あるいはユウロビウム、テルビウム、ジスプロシウム等の希土類金属を用いることができる。
【００６２】
これらの配位子と金属元素を組み合わせた発光性の構造単位１２は、例えば、下記の式のものを例示することができる。
【００６３】
【化１１】
0004220767.tif 000016
外部構造単位１４に含む荷電キャリア輸送成分１６は、有機化合物（Ａ）〜（Ｇ）について既に説明したように、ホール輸送性成分および電子輸送性成分のいずれであってもよく、また、双方でもよい。外部構造単位１４にホール輸送性成分および電子輸送性成分のうちのいずれか一方のみを含ませる場合、外部構造単位１４に含まれないもう一方の荷電キャリア輸送成分を含む他の低分子または高分子を本発明の有機化合物に混合して発光層を形成してもよい。なお、この場合、他の低分子または高分子は、もう一方の荷電キャリア輸送成分を含まないものであってもよい。また、この場合、発光層は、本発明の有機化合物および他の低分子または高分子を、それぞれ１または２種類以上有するものであってもよい。また、本発明の有機化合物を２種類以上有する場合は、そのうちの少なくとも１種類を例えば電子輸送性を有する有機化合物とし、他の少なくとも１種類を正孔輸送性を有する有機化合物とすると、好適である。
【００６４】
ホール輸送性成分は、３級アミンであるカルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリンやそれらの誘導体を挙げることができる。また、電子輸送性成分は、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン等の構造を含むものが挙げられ、さらにまた、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレンやフルオレンの構造を含むものを用いてもよい。なお、ここで挙げた成分以外のホール輸送性成分や電子輸送性成分を用いることを排除するものではない。
【００６５】
つぎに、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子について、図４を参照して説明する。
【００６６】
図４に示すように、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０は、基板２２の上に陽極２４が設けられ、陽極２４の上に発光層２６が設けられ、発光層の２６上に陰極２８が設けられた積層構造を有する。
【００６７】
発光層２６は、本実施の形態の第１の例に係る有機化合物１０を含む層を少なくとも１層有する。
【００６８】
発光層２６は、スピンコート法、印刷法あるいはインクジェット法等の塗布法により形成する。この場合、有機化合物１０を、例えばクロロホルム等の有機溶剤に溶解した溶液を用いて塗布する。塗布法は、製造コストが安価であるため好適である。このうち、特にインクジェット法は、大面積の無数の画素を形成する際に、有機化合物で塗り分けることができるため、容易にフルカラー化を実現することができる。有機化合物１０が比較的低分子の場合は、真空蒸着法を用いて成膜してもよい。
【００６９】
なお、発光効率を高めるためには、発光層２６とともに電子輸送層やホール輸送層を有する積層構造としてもよく、また、電子注入層やホール注入層を設けてもよい。またさらに、陽極２４上（発光層２６との間）に導電性高分子層を形成してもよい。
【００７０】
電子輸送層の材料としては、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、金属錯体化合物等を用いることができる。また、ホール輸送層の材料としては、芳香族３級アミン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレン等を用いることができる。
【００７１】
基板２２は、透明材料で形成される。透明材料からなる基板としては、従来例で説明したガラス基板のほか、プラスチックフィルムや金属フィルム等の可撓性を有する基板を用いることができる。
【００７２】
プラスチックフィルムを用いるときは、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性および低吸湿性に優れた材料を用いる。このような材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド等が挙げられる。
【００７３】
金属フィルムを用いるときは、金属フィルムの陽極２４と接する側の面に絶縁層を形成する。
【００７４】
このような可撓性のあるフレキシブルな基板を用いることにより、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００７５】
なお、基板２２のいずれかの一面あるいは両面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けると、好適である。透湿防止層の材料としては、窒化ケイ素や酸化ケイ素等の無機物が好適である。透湿防止層は、高周波スパッタリング法等により成膜できる。
【００７６】
また、必要に応じてハードコート層やアンダーコート層を設けてもよい。
【００７７】
陽極２４は、光透過性材料で形成される。光透過性材料としては、従来例で説明したＩＴＯのほか、酸化インジウム、酸化スズおよび酸化インジウム酸化亜鉛合金等を好適に用いることができる。また、陽極２４は、金、白金、銀マグネシウム等の金属の薄膜であってもよい。さらにまた、陽極２４の材料として、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールおよびそれらの誘導体からなる導電性高分子を用いることもできる。
【００７８】
陰極２８の材料は、仕事関数の低いリチウム、カリウム等のアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属を用いるのが、電子注入を良好に行う観点から好適である。安定なアルミニウムも陰極２８の材料として好適である。
【００７９】
また、陰極２８は、安定性と電子注入性とを両立させるためには、２種類以上の材料を含む層としてもよく、それらの材料は、特開平２−１５５９５号公報や特開平５−１２１１７２号公報等に記載されているものを用いることができる。
【００８０】
また、陰極２８は、アルミニウムを用いた場合、アルミニウムと発光層２６との界面にセシウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の０．０１〜１００ｎｍ程度の厚みの薄層を設けてもよい。
【００８１】
陽極２４および陰極２８は、いずれも、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の公知の方法で形成することができる。また、陽極２４および陰極２８、このうち特に陽極２４は、フォトリソグラフィ等による化学的エッチングや、レーザ等による物理的エッチングによってパターニングすることが好ましい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタリング等によってパターニングしてもよい。
【００８２】
上記のように構成した本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０の発光メカニズムは以下のように推測される。
【００８３】
陽極２４から注入されたホールは、外部構造単位１４のカルバゾール環等からなる荷電キャリア輸送成分１６をホッピング伝導する。一方、陰極２８から注入された電子が荷電キャリア輸送成分１６上でホールと再結合することによって、例えばカルバゾール環の一重項と三重項の励起状態が生成し、その両方の励起エネルギが例えばイリジウム錯体からなる発光性の構造単位１２へ移動する。その結果、例えばイリジウム錯体の励起状態が生成し、燐光発光が観察されるものと考えられる。
【００８４】
また、注入されたホールと電子の再結合がイリジウム錯体上で直接起こるメカニズムも考えられる。
【００８５】
本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０は、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する。
【００８６】
また、有機ＥＬ素子２０は、安価な塗布法により大面積の発光層を容易に形成することができる。
【００８７】
また、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０の各画素単位に２個以上の薄膜トランジスタを配置し、薄膜トランジスタによるアドレスと駆動によって、アクティブマトリクス方式のディスプレイを得ることができる。このようにして得られるディスプレイは、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有する。
【００８８】
また、上記のディスプレイは、安価な塗布法により大面積の発光層を容易に形成することにより、大面積の画像を得ることができる。
【００８９】
また、上記のディスプレイは、薄膜トランジスタを有機薄膜トランジスタとすることで、基板としてプラスチックフィルムを用いることが可能となる。
【００９０】
また、上記のディスプレイは、本発明の有機ＥＬ素子として異なる波長領域に発光を示す有機化合物を２種類以上有するように構成し、白色光を呈するものとすると、好適である。
【００９１】
また、このとき、白色光を呈する有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせると、フルカラー表示が可能である。
【００９２】
【実施例】
参考例及び実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
＜発光材料の合成＞
以下、上述した実施形態に係る有機発光材料を合成する方法について、具体例をもって説明する。ここでは、前記した有機化合物（Ｅ）、（Ｆ）および（Ｇ）を合成する場合について説明する。
（有機化合物（Ｅ）  （ＰｈＣｂｚ−ＣＨ２ＣＨ２−ｐｐｙ）３Ｉｒの合成）
まず、下記スキーム（１）にしたがって、配位子ＰｈＣｂｚ−ＣＨ２ＣＨ２−ｐｐｙの合成を行った。
【００９３】
【化１２】
0004220767.tif 000017
次に、下記スキーム(2)にしたがって、錯体(PhCbz-CH2CH2-ppy)3Irを合成した。
【００９４】
【化１３】
0004220767.tif 000018
Na3IrCl6(2H2O)と2.3等量の配位子を2-エトキシエタノール/水(3:1)の混合溶液中、アルゴン下、120℃で12 h加熱した。反応溶液を室温まで放冷し、析出した固体をろ過してジエチルエーテルで洗浄した。得られたクロロ錯体と等量のトリフルオロメタンスルホン酸銀、大過剰（30-50等量）の配位子PhCbz-CH2CH2-ppyをアルゴン下で160℃に加熱し、融液状態のまま8 h加熱を続けた。加熱終了後、室温まで放冷してからジクロロメタンを加えて不溶物をろ別し、ろ液に含まれる化合物をフラッシュクロマトグラフィー（シリカゲル、ジクロロメタン）で精製した。錯体成分をジクロロメタン/ヘキサンから再結晶することにより(PhCbz-CH2CH2-ppy)3Irを得た。
（有機化合物（Ｆ）(PhCbz-ppy)２Ir(acac)および有機化合物（Ｇ） (PhCbz-ppy)３Irの合成）
まず、下記スキーム(3)にしたがって、配位子PhCbz-ppyの合成を行った。
【００９５】
【化１４】
0004220767.tif 000019
9-(p-Br-Phenyl)carbazole)のTHF 溶液にn-BuLi/hexaneを-78°C で適下した。1h 撹拌後、SnBu3Clを適下して暫く撹拌し、室温まで昇温した。反応溶液を水に注ぎ暫く撹拌してからジエチルエーテルで分液した。MgSO4で乾燥後、溶媒をエバポ乾固してカラムで精製（シリカゲル、展開溶媒: ヘキサン）し、Bu3Sn(PhCbz)を得た。次に、Bu3SnPhCbz, Br-ppy, Pd(PPh3)4をアルゴン下でトルエン中、115°C で8 h 加熱した。反応溶液を室温まで放冷した後、ろ過して残った固体をトルエンで洗浄した。ろ液をエバポ乾固して、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: トルエン）し、配位子PhCbz-ppyを得た。
【００９６】
次に、スキーム(3)において得られた配位子PhCbz-ppyを用い、スキーム(4)にしたがって、有機化合物（Ｆ）(PhCbz-ppy)2Ir(acac)を合成した。
【００９７】
【化１５】
0004220767.tif 000020
PhCbz-ppyとNa3IrCl6(2H2O)をシュレンク管に秤取り、アルゴン雰囲気にした。2-ethoxyethanolと水を加え、脱気してからアルゴン置換し、120°C で24 h 加熱、還流した。反応終了後室温まで放冷し、析出した黄色い固体をろ過してエーテルで洗浄し、(PhCbz-ppy)2IrCl 錯体を得た。次に、(PhCbz-ppy)2IrCl 錯体とNa2CO3をシュレンク管に秤り取り、アルゴン置換した。ここへTHFとacetylacetoneを加えて室温で12 h 撹拌した。反応終了後、溶媒をエバポ乾固し、CH2Cl2を加えてセライトろ過した。ろ液を濃縮して、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: CH2Cl2）により、(PhCbz-ppy)2Ir(acac)の二種類の異性体を得た。一番目のフラクションが(PhCbz-ppy)2Ir(acac)のtrans体、二番目がcis 体と考えられる。
【００９８】
また、スキーム(4)において得られる中間生成物(PhCbz-ppy)2IrCl 錯体を用い、スキーム(5)にしたがって、有機化合物（Ｇ）(PhCbz-ppy)3Irを合成した。
【００９９】
【化１６】
0004220767.tif 000021
PhCbz-ppyと(PhCbz-ppy)2IrCl 錯体及びトリフルオロメタンスルホン酸銀をシュレンク管に秤り取り、アルゴン雰囲気にした。無溶媒にて205°C で6 h加熱・撹拌し、茶色い固体を得た。室温まで放冷した後、固体をCH2Cl2 に溶解し、セライトろ過した後、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: CH2Cl2/hexane (2:1)）した。二回カラム精製を行い、CH2Cl2/hexane から再結晶することにより有機化合物（Ｇ）(PhCbz-ppy)3Irを得た。
【０１００】
参考例及び実施例の有機ＥＬ素子として、前記した３つの樹木状分枝を有する本発明の有機化合物（Ｇ）、（Ｅ）、（Ｃ）および以下に説明する２つの樹木状分枝を有する本発明の有機化合物（Ｈ）を発光層に用いた有機ＥＬを以下の手順で調製した。
（参考例１：有機化合物（Ｇ）を用いた有機ＥＬ素子）
前記した有機化合物（Ｇ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０１】
まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(エチレンジオキシチオフェンおよびポリスルホン酸 : PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１０２】
次に、有機化合物（Ｇ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した。このとき、有機化合物（Ｇ）に、電子輸送性材料として1,3,4オキサジアゾール誘導体を添加した溶液も調製し、同様にスピンコートにより成膜した。さらに真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。このとき、発光層の上に真空蒸着により、正孔ブロック層としてBathocuproine(10nm)、電子輸送層としてtris(8-quinolinolato)aluminum(350nm)を成膜した後、陰極としてフッ化リチウム/アルミニウム 0.5nm/100nm)を形成した素子も作製した。
【０１０３】
上記の手順で、調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３Ｖ以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも５４０ｎｍ付近にピークを有する黄緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｇ）の光励起発光スペクトルと一致した。有機化合物（Ｇ）は発光部位と外部構造部位が直接結合しているため、発光部位の共役系が広がり、発光スペクトルが長波長シフトする。発光層に本発明の化合物と電子輸送材料とを混合して用い、さらに正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子においては、最高輝度  約１００００ｃｄ／ｍ２、輝度１００ｃｄ／ｍ２における発光量子効率は約８％が得られ、優れた特性を示すことが明らかとなった。
（実施例１：有機化合物（Ｅ）を用いた有機ＥＬ素子）
前記した有機化合物（Ｅ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０４】
まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１０５】
次に、有機化合物（Ｅ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した。このとき、有機化合物（Ｅ）に、電子輸送性材料として1,3,4オキサジアゾール誘導体を添加した溶液も調製し、同様にスピンコートにより成膜した。さらに真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。
【０１０６】
上記の手順で、調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３Ｖ以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも５２０ｎｍ付近にピークを有する緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｅ）の光励起発光スペクトルと一致した。本実施例１で発光層に用いた有機化合物（Ｅ）は、発光部位と外部構造部位が非共役系で結合しているため、有機化合物（Ｅ）の発光スペクトルは、発光部位単体の発光スペクトルとほぼ一致する。発光層に有機化合物（Ｅ）と電子輸送材料とを混合して用い、さらに正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子においては、最高輝度  約１２０００ｃｄ／ｍ２、輝度１００ｃｄ／ｍ２における発光量子効率は約９％が得られた。
（参考例２）
前記した有機化合物（Ｃ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０７】
まず、チオフェン誘導体であるエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）およびポリスルホン酸（ＰＰＳ）の混合水溶液を、スピンコート法でＩＴＯ付ガラス基板上に塗布して、５０ｎｍの厚みの導電性高分子層（ＰＥＤＯＴ／ＰＰＳ）を形成した。その後、この導電性高分子層を１８０℃で1時間乾燥させた。
【０１０８】
次に、有機化合物（Ｃ）をクロロホルムに溶解させて、有機化合物（Ｃ）を１質量％含む溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層の上に塗布して、１００ｎｍの厚みで成膜して発光層を形成した。さらに、真空中で発光層を充分に乾燥した後、真空蒸着法によって、３０ｎｍの厚みのカルシウムの層および１００ｎｍの厚みのアルミニウムの層を、この順に発光層の上に形成した。
【０１０９】
上記の手順で調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて１０Ｖの電圧を印加したところ、５２０ｎｍの波長ピークを持つ緑色の発光が２００ｃｄ／ｍ２の輝度で観察された。この発光スペクトルは、有機化合物（Ｃ）の光励起の発光スペクトル（ＰＬ）とほぼ一致した。これにより、この発光が本発明の有機材料からのものであることが確認された。この有機ＥＬ素子の外部発光効率を計算したところ、６％の値が最大で得られた。これは、従来の蛍光を利用した有機ＥＬ素子の外部発光効率の上限値である５％を越えるものである。
（実施例２：２つの樹木状分枝を有する有機化合物（Ｈ）を用いた有機ＥＬ素子）
下記式に示す２つの樹木状分枝を有する有機化合物（Ｈ）を用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１１０】
【化１７】
0004220767.tif 000022
まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１１１】
次に、有機化合物（Ｈ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。上記の手順で、調製した有機EL素子のITO側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３V以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも520nm付近にピークを有する緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｈ）の光励起発光スペクトルと一致した。発光量子効率は約5％が得られた。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、高い発光効率と長寿命を有する発光材料として好適な、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来例の有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【図２】  本実施の形態例に係る有機化合物の構造を模式的に示す図である。
【図３】  図２の有機化合物の集合体である薄膜固体の一部を模式的に示す図である。
【図４】  本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  有機化合物
１２  発光性の構造単位
１４  外部構造単位
１６  荷電キャリア輸送成分
１８  薄膜固体
２０  有機ＥＬ素子
２２  基板
２４  陽極
２６  発光層
２８  陰極
【図１】
0004220767.tif 000027
【図２】
0004220767.tif 000028
【図３】
0004220767.tif 000029
【図４】
0004220767.tif 000030