JP2008280312A - ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体及びこれを用いた有機発光素子 - Google Patents

ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体及びこれを用いた有機発光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】発光する色の純度がよく、高効率、高輝度、かつ高寿命である有機発光素子を提供する。
【解決手段】陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持される少なくとも一層の有機化合物を含む層とからなり、該陽極及び該陰極のいずれかが透明又は半透明である有機発光素子において、該有機化合物を含む層のうち少なくとも一層がベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を少なくとも一種類含有することを特徴とする、有機発光素子。該ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、例えば、下式により合成される化合物２１６である。
Figure 2008280312

【選択図】なし

Description

本発明は，有機発光素子に関するものであり，さらに詳しくは、ベンゾフルオランテン誘導体を使用した有機発光素子に関する。
有機発光素子は、陽極と陰極間に蛍光性有機化合物を含む薄膜を挟持させた素子である。また有機発光素子は、各電極から電子及びホール（正孔）を注入することにより、蛍光性化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態に戻る際に光を放射する。
１９８７年のコダック社の研究（非特許文献１）では、機能分離型２層構成の素子について報告されている。具体的には、陽極としてＩＴＯを、陰極としてマグネシウムと銀の合金を、電子輸送材料及び発光材料としてアルミニウムキノリノール錯体を、ホール輸送材料としてトリフェニルアミン誘導体をそれぞれ用いた素子が報告されている。この機能分離型２層構成の素子においては、１０Ｖ程度の印加電圧において１０００ｃｄ／ｍ2程度の発光が報告されている。
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、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。しかしながら、有機発光素子は、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。また、フルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合、現状では更なる長寿命、高変換効率かつ高色純度の青、緑、赤色発光が必要である。これらの課題を解決するために種々の提案がなされている。
ここで、これらの課題を解決するために、有機発光素子の材料としてベンゾフルオランテン誘導体が提案されている。特許文献１乃至３ではベンゾ［ｋ］フルオランテン誘導体を使用した有機発光素子について報告されている。また、特許文献４では、無置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンは分子間相互作用が大きく発光材料には用いることが好ましくないこと、会合体を形成しやすい第二のホスト材料として無置換のインデノクリセンを使用していることが報告されている。また、特許文献４では、同様に会合体を形成しやすい第二のホスト材料として、１位と６位の位置に無置換のベンゼン環を導入したベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンを使用した例が報告されている。
特開平１０−１８９２４７号公報 特開２００５−６８０８７号公報 特開２００５−２７２８０５号公報 米国特開２００４−００７６８５３号公報 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５１，９１３（１９８７） Ｓｔｅａｖｅｎ Ｌ．Ｍｕｒｏｖ， Ｉａｎ Ｃａｒｍｉｃｈａｅｌ，Ｇｏｒｄｏｎ Ｌ．Ｈｕｇ，Ｈａｎｄｏｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（１９９３年）
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、高効率、高輝度、かつ高寿命である有機発光素子用化合物及び該化合物を用いた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。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、下記一般式［１］又は［２］で表されることを特徴とする。
Figure 2008280312
 （式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表す。Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。ただしＲ1乃至Ｒ10の少なくとも一つは、炭素数２乃至２０のアルキル基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる基を表す。）
Figure 2008280312
 （式［２］において、ｎは２乃至４の整数を表し、Ｌは単結合、又は置換あるいは無置換のアルカン、置換あるいは無置換のアルケン、アルキン及び置換あるいは無置換の芳香環のいずれかから誘導される２価乃至４価の連結基を表す。Ｒ1乃至Ｒ9は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、置換アミノ基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。）
本発明によれば、高効率、高輝度、かつ高寿命である有機発光素子用化合物及び該化合物を用いた有機発光素子を提供することができる。また本発明によれば、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ができる。
以下、本発明に関して詳細に説明する。
まず本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体について詳細に説明する。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、下記一般式［１］で示されることを特徴とする。
Figure 2008280312
式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、アラルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、置換アミノ基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表す。
式［１］において、好ましくは、Ｒ5及びＲ10のいずれかが二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基である。このとき、Ｒ5及びＲ10はそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。
Ｒ1乃至Ｒ10で表される炭素数２乃至２０のアルキル基として、エチル基、エチル−ｄ５基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−デシル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル−ｄ７基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル−ｄ９基、ｉｓｏ−ペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、２−フルオロエチル基、２，２，２−トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、３−フルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、４−フルオロブチル基、パーフルオロブチル基、５−フルオロペンチル基、６−フルオロヘキシル基、クロロメチル基、トリクロロメチル基、２−クロロエチル基、２，２，２−トリクロロエチル基、４−クロロブチル基、５−クロロペンチル基、６−クロロヘキシル基、ブロモメチル基、２−ブロモエチル基、ヨードメチル基、２−ヨードエチル基、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、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、シクロペンチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、４−フルオロシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ベンジル基、２−フェニルエチル基、２−フェニルイソプロピル基、１−ナフチルメチル基、２−ナフチルメチル基、２−（１−ナフチル）エチル基、２−（２−ナフチル）エチル基、９−アントリルメチル基、２−（９−アントリル）エチル基、２−フルオロベンジル基、３−フルオロベンジル基、４−フルオロベンジル基、２−クロロベンジル基、３−クロロベンジル基、４−クロロベンジル基、２−ブロモベンジル基、３−ブロモベンジル基、４−ブロモベンジ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。
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアルケニル基として、ビニル基、１−プロペニル基、２−プロペニル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるアルキニル基として、エチニル基、１−プロピニル基、２−プロピニル基、１−ブチニル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Ｒ1乃至Ｒ10で表されるシリル基として、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Ｒ1乃至Ｒ10で表される二環以上からなるアリール基とは、以下に示す置換基のいずれかをいう。
（１）複数のベンゼン環が任意の位置で結合して構成されている置換基
（２）縮合多環芳香族基
（３）縮合多環芳香環に１以上のベンゼン環が任意の位置で結合して構成されている置換基
上記（１）の置換基の例としては、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられる。
上記（２）の具体例の例としては、ナフチル基、ナフチル−ｄ７基、アセナフチレニル基、アントリル基、アントリル−ｄ９基、フェナントリル基、フェナントリル−ｄ９基、ピレニル基、ピレニル−ｄ９基、アセフェナントリレニル基、アセアントリレニル基、クリセニル基、ジベンゾクリセニル基、ベンゾアントリル基、ベンゾアントリル−ｄ１１基、ジベンゾアントリル基、ナフタセニル基、ピセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基、ペリレニル−ｄ−１１、フルオランテニル基、ベンゾ［ｋ］フルオランテ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。
上記（３）は、具体的には、上記（２）の具体例として挙げられる縮合多環芳香族基に、ベンゼン環又は上記（１）で挙げられる置換基が結合して構成される置換基をいう。
Ｒ1乃至Ｒ10で表される縮合複素環基として、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル−ｄ７基、ベンゾフリル基、イソベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ジベンゾフリル−ｄ７基、キノリル基、キノリル−ｄ６基、イソキノリル基、キノキサリニル基、ナフチリジニル基、キナゾリニル基、フェナントリジニル基、インドリジニル基、フェナジニル基、カルバゾリル基、アクリジニル基、アザフルオレニル基、アザフルオランテニル基、アザベンゾフルオランテ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。
上記のアルケニル基、アルキニル基、アリール基、縮合多環複素環基がさらに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、ｔｅｒｔ−ブチル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基、フルオレニル基、ビフルオレニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基等の複素環基、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等の置換アミノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。ただしＲ1乃至Ｒ10の少なくとも一つは、炭素数２乃至２０のアルキル基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる基を表す。
また、本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体の他の実施形態として、下記一般式［２］で示される化合物が挙げられる。
Figure 2008280312
 式［２］において、ｎは２乃至４の整数を表す。
Ｌは単結合、又は置換あるいは無置換のアルカン、置換あるいは無置換のアルケン、アルキン及び置換あるいは無置換の芳香環のいずれかから誘導される２価乃至４価の連結基を表す。
Ｌで表されるアルカンから誘導される連結基として、エチレン基、プロピレン基、ブチレン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。
Ｌで表されるアルケンから誘導される連結基として、ビニレン基、プロピニレン基、ブチニレン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。
Ｌで表されるアルキンから誘導される連結基として、エチニレン基、ブタジニレン基等が挙げられる。
Ｌで表される芳香環から誘導される連結基として、フェニレン基、ビフェニレン基、フルオレニレン基、ナフチレン基、アンスリレン基、クリセニレン基、５−フェニル−１，１’：３’，１’’−ターフェニルに由来する２乃至４価の置換基等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
上記のアルカン、アルケン及び芳香環のいずれかから誘導される連結基がさらに有してもよい置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、ビフェニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基等の複素環基、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等の置換アミノ基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Ｒ1乃至Ｒ9は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、置換アミノ基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表す。
Ｒ1乃至Ｒ9で表されるアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シリル基、置換アミノ基、アリール基及び複素環基、並びに上記のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、二環以上からなるアリール基及び縮合多環複素環基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式［１］で示されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体におけるＲ1乃至Ｒ10で表される置換基の具体例と同様である。
Ｒ1乃至Ｒ9は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。
また一般式［１］及び［２］のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体において、置換基に存在する水素原子は、重水素で置き換わっていてもよい。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、その主骨格であるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン骨格が高い電子親和性を示す。このため、本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体はＬＵＭＯレベルが深く（電子親和力が大きい）、電子受容性が高いことに特徴のある材料である。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体のうち、Ｒ5又はＲ10の位置にベンゾ［ｋ］フルオランテンが置換されている化合物を例にとって、当該化合物について分子軌道計算を行うと、以下のことが判明する。即ち、ベンゾ［ｋ］フルオランテニル基が置換されていることにより、化合物自体のＬＵＭＯ軌道はベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン骨格を中心にベンゾ［ｋ］フルオランテニル基のアセナフチレン部位まで広がることが判明する。このため、ＬＵＭＯレベルがより深くなり電子トラップ性が向上される。一方、化合物自体のＨＯＭＯ軌道は、ベンゾ［ｋ］フルオランテン骨格を中心にベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンの結合位置を含むナフタレン部位まで広がることが判明する。この計算結果から、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンからベンゾ［ｋ］フルオランテンのＬＵＭＯ軌道の広がりにより、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体の分子全体の電子トラップ性が大きいことが示唆される。尚、この電子トラップ性が大きくなる効果は、無置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンよりも蛍光量子収率が高い化合物に由来する骨格を導入しても、ベンゾ［ｋ］フルオランテン骨格を導入するのと同様に発現する。無置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンよりも蛍光量子収率が高い化合物の具体例については後述する。
また、本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を有機発光素子の発光層の構成材料として用いる場合、有機発光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が望ましい。
しかし、無置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンの蛍光量子収率は低い。そこで、蛍光量子収率を向上させるためにベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン骨格に何らかの置換基を導入する必要がある。また、導入する置換基の種類によっては蛍光量子収率が大幅に向上し、有機発光素子の発光効率を向上させることができる。
ところで、非特許文献２によれば、無置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンを含む種々の化合物の蛍光量子収率は、以下の表１に示す通りである。
Figure 2008280312
この表から、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンの蛍光量子収率を向上させるためには、一般式（１）中のＲ1乃至Ｒ10又は一般式（２）中のＲ1乃至Ｒ9で表される二環以上からなるアリール基として定義される置換基を導入すればよいことが分かる。一方、この表から、ベンゼンやアミンを導入しても、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンの蛍光量子収率を向上させる効果はかなり小さいことが分かる。このため、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン骨格にベンゼンやジフェニルアミノ基が導入されているベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、発光材料には適していない。
特にアリールアミン等の第三級アミンは酸化されやすいことから、酸素に対して不安定な化合物である。このため、第三級アミンに由来する置換基は、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン骨格に導入する置換基として適切ではない。
また、一般式［１］のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体において、好ましくは、Ｒ5及びＲ10のいずれかに置換基を導入する。これは、一般式［１］のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体において、Ｒ5及びＲ10の位置は反応性が高いことから、Ｒ5及びＲ10の位置に置換基を導入することで化学的安定性を向上させるためである。
Ｒ5及びＲ10のいずれかの位置に導入する置換基として、好ましくは、ピレニル基、フルオランテニル基等の縮合多環芳香族基又は縮合多環複素環基である。縮合多環芳香族基及び縮合多環複素環基は、上述したようにベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体の分子自体の蛍光量子収率を向上させる置換基である。このため、Ｒ5及びＲ10のいずれかに縮合多環芳香族基又は縮合多環複素環基が置換することにより蛍光量子収率の改善効果が大きくなる。
また、一般式［２］で表されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体において、Ｌで表される連結基として、好ましくは、縮合多環基芳香族基又は縮合多環複素環基から誘導される連結基を導入する。こうすることで、ペリ位による立体障害、回転束縛に対する効果が得られ、一般式［１］で表されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体と同様に化学的安定性を向上させることができる。また、縮合多環基芳香族基又は縮合多環複素環基から誘導される連結基を導入することで、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体自体の蛍光量子収率が向上する。
またｔｅｒｔ−ブチル基等といった嵩高い置換基を導入することによって、立体障害が起こり、分子間の縮合環芳香族基同士の相互作用に起因する濃度消光が抑制される。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体の具体的な構造式を以下に示す。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。
Figure 2008280312
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Figure 2008280312
次に、本発明の有機発光素子について詳細に説明する。
本発明の有機発光素子は、陽極及び陰極からなる一対の電極と、この一対の電極間に挟持される少なくとも１層の有機化合物を含む層とからなる。また、陽極及び陰極のいずれかが透明又は半透明である。
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より詳細に説明する。
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、エレクトロン輸送能及び発光性の性能を全て有する化合物で構成されている場合に有用である。また、ホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能のいずれかの特性を有する化合物を混合して構成される場合にも有用である。
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。
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の機能を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を適宜組み合わせて用いることができる。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ので、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。
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との間の密着性が改善され、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。
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化合物をホール／エキシトンブロッキング層８として用いることにより、有機発光素子５０の発光効率が向上する。
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層から構成される等多様な層構成をとることができる。
本発明の有機発光素子は、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。
本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を含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、ベンゾ［ｇｈｉ］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、優れた効果を奏する。即ち、適切な分子修飾によって、発光ピークが４３０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下を示す青色発光色相を呈する。しかも、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。
本発明の有機発光素子は、好ましくは、発光層３、電子輸送層６又はホール輸送層７が本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を少なくとも一種類含有する。より好ましくは、発光層３が本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を含有する。また、発光層３は、好ましくは、ホストとゲストとから構成される。
上記のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を、発光層を構成する有機発光素子用材料として使用する場合、単独で使用したり、ドーパント（ゲスト）材料又はホスト材料として使用したりすることができる。
発光層が、キャリア輸送性のホスト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。
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起こる。
有機発光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、又は、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。
そこで、本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を、特に発光層のホスト又はゲストとして用いると、有機発光素子の発光効率がよくなり、長い期間高輝度を保持し、通電劣化が小さくなる。
また、通電による発光劣化の具体的な原因の一つとして、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、有機発光材料は高いガラス転移温度を有することが望まれている。ここで本発明のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は高いガラス転移温度を有するので、有機発光素子の高耐久化が期待できる。
一般式［１］及び［２］で示されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン化合物をホストとして使用する場合、その含有量は、発光層を構成する材料の全重量に対して２０重量％乃至９９．９重量％である。
一般式［１］及び［２］で示されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン化合物をドーパント（ゲスト）として使用する場合、ホスト材料に対するドーパントの濃度は０．０１重量％乃至８０重量％、好ましくは１重量％乃至４０重量％である。ドーパント材料はホスト材料からなる層全体に均一に含まれてもよく、濃度勾配を有して含まれてもよい。またある領域に部分的に含ませることでドーパント材料を含まないホスト材料層の領域があってもよい。
本発明の有機発光素子は、特に発光層を構成する材料として、一般式［１］及び［２］で示されるベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を用いる。また、このベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体に加えて、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材料、発光性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用してもよい。
以下にこれらの化合物例を挙げる。
正孔（ホール）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。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、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。
発光性材料としては、上記のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体の他に、以下に示す化合物が挙げられる。具体的には、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。
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る。また、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。
次に本発明の有機発光素子を構成するその他の部材について説明する。
陽極材料としては、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又はこれらの合金、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いし、複数併用してもよい。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
一方、陰極材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体が挙げられる。また、これらの金属を組み合わせて合金にしてもよい。例えば、リチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、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、マグネシウム−インジウム等の合金が使用できる。また、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用いてもよいし、複数併用してもよい。また、陰極は一層構造でもよく、多層構造でもよい。
本発明の有機発光素子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、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。
尚、作製した素子に対して、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、フッ素樹脂、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、金属等をカバーし、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。
本発明の素子は、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、それに接続して作製することも可能である。
また、素子の光取り出し方向に関しては、ボトムエミッション構成（基板側から光を取り出す構成）及び、トップエミッション（基板の反対側から光を取り出す構成）のいずれも可能である。
本発明の有機発光素子において、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン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、プラズマを用いて作製する。特に、真空蒸着法や溶液塗布法等によって形成した層は、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れているので好ましい。また、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）により薄膜を形成してもよい。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。
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る。例えば、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、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、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、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、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、これらは単独又は共重合体ポリマーとして１種又は２種以上混合してもよい。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。
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。
＜実施例１＞ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテンのｔｅｒｔ−ブチル置換体の製造法
本発明の有機発光素子で使用されるｔｅｒｔ−ブチル基４置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体及びｔｅｒｔ−ブチル基５置換のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体は、例えば以下に説明するような方法により製造できる。
Figure 2008280312
アルゴン雰囲気下、ベンゾフルオランテン２００ｍｇ（０．８８ｍｍｏｌ）をｔｅｒｔ−ブチルクロライド２０ｍｌに溶解させた。この溶液に塩化アルミニウム２０ｍｇ（０．１２ｍｍｏｌ）を加え、４９℃で３時間加熱攪拌した。ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）により原料の消失を確認しながら、さらにｔｅｒｔ−ブチルクロライド５ｍｌ、塩化アルミニウム６０ｍｇ（０．３６ｍｍｏｌ）を追加した。原料の消失を確認後室温まで冷却し、飽和重曹水１００ｍｌ中へ注ぎ、酢酸エチルで抽出した。抽出した有機層を水、飽和食塩水の順で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後濃縮することで、黄色のオイル状混合物を得た。次にそのオイル物質をカラムクロマトグラフィーで精製した。これにより、ｔｅｒｔ−ブチル基４置換体が主たる成分であるフラクション（Ｆｒ１）１７０ｍｇとｔｅｒｔ−ブチル基５置換体が主たる成分であるフラクション（Ｆｒ２）１９０ｍｇを得た。
Ｆｒ１について、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、主成分であるｔｅｒｔ−ブチル基４置換ベンゾフルオランテンのＭ＋である４５０．３が確認された。一方で、Ｆｒ２について同様に分析を行ったところ、主成分であるｔｅｒｔ−ブチル基５置換ベンゾフルオランテンのＭ＋である５０６．４が確認された。
ＨＰＬＣにより、Ｆｒ１中のｔｅｒｔ−ブチル基４置換体の含有率は７３．２％、ｔｅｒｔ−ブチル基５置換体の含有率は１８．３％であることを確認した。一方、Ｆｒ２中のｔｅｒｔ−ブチル基４置換体の含有率は１８．９％、ｔｅｒｔ−ブチル基５置換体の含有率は６６．４％であった。
＜実施例２＞［例示化合物Ｎｏ．２１６の製造方法］
本発明の例示化合物２１６は、例えば以下に説明するような方法により製造できる。
（１）中間体化合物１（５−クロロベンゾ［ｇｈｉ］フルランテン）の合成
２−クロロ−５−メトキシアニリンを出発原料として、下記反応式［１］で示される方法で、１−クロロ−２−ヨード−４−メトキシベンゼンを得た。このとき、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １９８３，４８，４３９６に記載の合成法を参考にした。
Figure 2008280312
次に、１−クロロ−２−ヨード−４−メトキシベンゼンを出発原料として、下記反応式［２］で示される方法で、４−クロロ−１−メトキシベンゾ［ｃ］フェナンスレンを得た。このとき、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １９９１，５６，３７６９に記載の合成法を参考にした。
Figure 2008280312
次に、４−クロロ−１−メトキシベンゾ［ｃ］フェナンスレンを出発原料として、下記反応式［３］で示される方法で、中間体化合物１（５−クロロベンゾ［ｇｈｉ］フルランテン）を得た。このとき、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ ２０００，４１，２８５に記載の合成法を参考にした。
Figure 2008280312
（２）例示化合物Ｎｏ．２１６の合成
上記反応式［３］で得られた中間体化合物１（５−クロロベンゾ［ｇｈｉ］フルランテン）を出発原料として、下記反応式［４］で示される方法で例示化合物Ｎｏ．２１６の合成を行なった。このとき、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ２００５，１２７，４６８５に記載の合成法を参考にした。
Figure 2008280312
以下に例示化合物２１６の合成の詳細を示す。
窒素気流下、５０ｍＬ反応容器に、以下の試薬、溶媒を順次加えた。
５−クロロベンゾ［ｇｈｉ］フルランテン：１１２ｍｇ（０．４３ｍｍｏｌ）
２−（７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテン−３−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロラン：１８５ｍｇ（０．３４５ｍｍｏｌ）
ジシクロヘキシル（２’，６’−ジメトキシビフェニ−２−イル）フォスフィン：９．４ｍｇ（０．０２４ｍｍｏｌ）
リン酸三カリウム：１２２ｍｇ（０．５７ｍｍｏｌ）
トルエン：２０ｍＬ
水：２ｍＬ
酢酸パラジウム：２．６ｍｇ（０．０１２ｍｍｏｌ）
次に、この反応溶液を加熱還流下１２時間攪拌した後、室温まで冷却し水を加え攪拌を停止した。次に、トルエンを加え有機層を分離し水で２回洗浄後、溶媒を減圧留去した。このようにして得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル：５０ｇ、展開溶媒：トルエン／ヘプタン＝１／４）により精製した。次に、トルエン／メタノールの混合溶媒によるスラリー洗浄を行うことにより、例示化合物２１６を淡黄色結晶として１１０ｍｇ得た。
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６２８．２を確認した。
1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3）：δ（ｐｐｍ）＝８．２０（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．３２Ｈｚ），８．１６（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．８６Ｈｚ），７．９９（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．６９Ｈｚ），７．９５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．２３Ｈｚ），７．９０（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．６９Ｈｚ），７．７８（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝８．６９Ｈｚ），７．７３−７．５９（ｍ，１７Ｈ），７．５１（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．３２Ｈｚ），７．４４−７．４０（ｍ，２Ｈ），６．７７（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝７．３２Ｈｚ），６．６５（ｄ，１Ｈ，Ｊ＝６．８６）
例示化合物Ｎｏ．２１６について、トルエン溶液（１．０×１０-5ｍｏｌ／Ｌ）の発光（ＰＬ）スペクトルを測定した結果、図６に示すスペクトルが得られた。このスペクトルから、例示化合物Ｎｏ．２１６の発光ピークは４５６ｎｍ、半値幅は６７ｎｍであり、青色の発光を示すことが分かった。
次に、例示化合物Ｎｏ．２１６のトルエン溶液における発光量子収率を求めた。具体的には、例示化合物Ｎｏ．２１６について濃度１０-6ｍｏｌ／ｌのトルエン溶液を調製し、分光光度計（Ｕ−３３１０、（株）日立製作所社製）を用い、３４５ｎｍでの吸光度を測定した。さらに、蛍光分光光度計（Ｆ−４５００、（株）日立製作所社製）を用い、３４５ｎｍを励起波長としたときの発光面積を測定した。吸光度と発光面積を用いて、ジフェニルアントラセンを０．９５とした場合の発光量子収率の相対値を求めた。結果を表２に示す。
また、本実施例の（２）において、２−（７，１２−ジフェニルベンゾ［ｋ］フルオランテン−３−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２−ジオキサボロランの代わりに、以下の化合物を用いる。これ以外は実施例２と同様の方法により以下に示す例示化合物を合成することができる。
（例示化合物１３４）：４，４，５，５−テトラメチル−２−（９，９，９’，９’−テトラメチル−９Ｈ，９Ｈ’−２，２’−ビフルオレン−７−イル）―１，３，２，−ジオキサボロラン
（例示化合物２０１）：４，４，５，５−テトラメチル−２−（ピレン−１−イル）−１，３，２，−ジオキサボロラン
（例示化合物２０３）：２−（フルオランテン−３−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン
（例示化合物２０５）：２−（クリセン−６−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン
（例示化合物２０７）：２−（７−ｔｅｒｔ−ブチルピレン−２−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン
（例示化合物２０８）：２−（ベンゾ［ｇｈｉ］−フルオランテン−５−イル）−４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン
＜比較例１＞
下記式に示される化合物Ａ−０について、実施例２と同様の方法で発光量子収率を求めた。結果を表２に示す。
Figure 2008280312
Figure 2008280312
＜実施例３＞［例示化合物Ｎｏ．５０１の製造方法］
Figure 2008280312
窒素気流下、５０ｍＬ反応容器に以下の試薬を、トルエン１５ｍＬ、エタノール８ｍＬ及び１０％炭酸ナトリウム水溶液６ｍＬからなる混合溶媒に懸濁させた。
５−クロロベンゾ［ｇｈｉ］フルランテン：３００ｍｇ（１．１５ｍｍｏｌ）
２，２−（９，９’−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイル）−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン）：２５７ｍｇ（０．５７ｍｍｏｌ）
テトラキストリフェニルフォスフィンパラジウム：６６ｍｇ（０．０６ｍｍｏｌ）
この溶液を加熱還流下４時間攪拌し、次いで室温まで冷却した後、水を添加して反応を停止させた。次に有機層を分離した後、水で有機層を２回洗浄した。この後、溶媒を減圧留去した。このようにして得られた残渣について、ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ ＭＳ（マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析）で分子量を測定した。その結果、例示化合物Ｎｏ．５０１のＭ+である６４２．２を確認した。
また、本実施例の２，２−（９，９’−ジメチル−９Ｈ−フルオレン−２，７−ジイル）−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン）の代わりに、以下の化合物を用いる。これ以外は実施例３と同様な方法で以下に示す例示化合物を合成することができる。
（例示化合物Ｎｏ．４０１）：１，４−ビフェニルボロン酸
（例示化合物Ｎｏ．４０７）：ビフェニル−４，４’−ジイルボロン酸
（例示化合物Ｎｏ．５０４）：２，７−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン−２−イル）ナフタレン
（例示化合物Ｎｏ．５０６）：２，６−ビス（４，４，５，５−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン−２−イル）ナフタレン
（例示化合物Ｎｏ．５０５）：ナフタレン−１，４−ジボロン酸
（例示化合物Ｎｏ．５０７）：ナフタレン−１，５−ジボロン酸
（例示化合物Ｎｏ．５０８）：アントラセン−９，１０−ジボロン酸
（例示化合物Ｎｏ．５１０）：クリセン−６，１２−ジボロン酸
＜実施例４＞
図２に示す構造の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
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）をスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで成膜した。次にＩＴＯを成膜したガラス基板をアセトン、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。このように処理を施したガラス基板を透明導電性支持基板として使用した。
正孔輸送性材料として下記式で示される化合物Ａ１を溶質とする０．１重量％のクロロホルム溶液と、発光性材料としてｔｅｒｔ−ブチル基４置換体が主たる成分であるＦｒ１を溶質とする０．１重量％のクロロホルム溶液をそれぞれ調製した。それぞれ調製した溶液を体積比［化合物Ａ１］：［Ｆｒ１］＝７５：２５で混合した。
Figure 2008280312
この溶液を上記のＩＴＯ電極上に滴下し、最初に５００ＲＰＭの回転で１０秒、次に１０００ＲＰＭの回転で４０秒スピンコートを行い、膜を形成した。この後１０分間、８０℃の条件化で真空オーブンにより乾燥し、薄膜中の溶剤を完全に除去し、ホール輸送層５を製膜した。
さらに電子輸送層６として２，９−ビス［２−（９，９‘−ジメチルフルオレニル）］−１，１０−フェナントロリンを真空蒸着法にて膜厚２５ｎｍで形成した。蒸着の条件として、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．１〜０．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
次に、先ほどの有機層の上にフッ化リチウム（ＬｉＦ）を、真空蒸着法により膜厚０．５ｎｍで形成し、さらにアルミニウム膜を、真空蒸着法により膜厚１００ｎｍで設けて電子注入電極（陰極４）とした。蒸着の条件として、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、各々の成膜速度をフッ化リチウムについて０．０５ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムについて１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃとした。
次に、有機発光素子が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。以上のようにして有機発光素子を得た。
得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ電極（陰極４）を負極にして、６Ｖの印加電圧をかけたところ、３００ｃｄ／ｍ2の青色の発光が観測された。
＜実施例５＞
図４に示す構造の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
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）をスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで成膜した。次にＩＴＯを成膜したガラス基板をアセトン、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。このように処理を施したガラス基板を透明導電性支持基板として使用した。
ホール注入材料として、下記式で示される化合物Ａ２を溶質とする、濃度０．１重量％のクロロホルム溶液を調製した。
Figure 2008280312
この溶液を上記のＩＴＯ電極上に滴下し、最初に５００ＲＰＭの回転で１０秒、次に１０００ＲＰＭの回転で４０秒スピンコートを行い、膜を形成した。この後８０℃の真空オーブンで１０分間乾燥し、薄膜中の溶剤を完全に除去することによりホール注入層７を成膜した。
次に、ホール注入層７の上にホール輸送層５として、下記式で示される化合物Ａ１を真空蒸着法にて膜厚１５ｎｍで形成した。
Figure 2008280312
その上に、例示化合物Ｎｏ．２１６と、下記式で示される化合物Ａ３を重量比２：９８となるように共蒸着して発光層３を設けた。このとき発光層３の膜厚を３０ｎｍとした。また蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上０．２ｎｍ／ｓｅｃ以下とした。
Figure 2008280312
次に、電子輸送層６として、２、９−ビス［２−（９，９’−ジメチルフルオレニル）］−１、１０−フェナントロリンを真空蒸着法にて膜厚３０ｎｍで形成した。このとき蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上０．２ｎｍ／ｓｅｃ以下とした。
次に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を電子輸送層６の上に、真空蒸着法により膜厚０．５ｎｍで形成した。このとき蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．０１ｎｍ／ｓｅｃとした。次に、真空蒸着法により厚さ１００ｎｍのアルミニウム膜を設けた。このとき蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａ、成膜速度を０．５ｎｍ／ｓｅｃ以上１．０ｎｍ／ｓｅｃ以下とした。ここでフッ化リチウム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。
次に、有機発光素子が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。
以上のようにして有機発光素子を得た。
得られた素子について、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ電極（陰極４）を負極にして、４．３Ｖの電圧を印加した。その結果、発光効率６．０ｃｄ／Ａの青色発光が観測された。また、ＣＩＥ色度はｘ＝０．１５，ｙ＝０．２０の青色の発光が観測された。
さらに、この素子に窒素雰囲気下、電流密度を１００ｍＡ／ｃｍ2に保ち１００時間電圧を印加した。その結果、初期輝度５２３９ｃｄ／ｍ2に対して１００時間経過後の輝度は４５５７ｃｄ／ｍ2であり輝度劣化は小さかった。
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。 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。 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。 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。 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。 例示化合物Ｎｏ．２１６のトルエン溶液（１．０×１０-5ｍｏｌ／Ｌ）のＰＬスペクトルを示す図である。
符号の説明
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

Claims (6)

  1. 下記一般式［１］で示されることを特徴とする、ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体。
    Figure 2008280312
     （式［１］において、Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表す。Ｒ1乃至Ｒ10は、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。ただしＲ1乃至Ｒ10の少なくとも一つは、炭素数２乃至２０のアルキル基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基、置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる基を表す。）
  2. 前記Ｒ5及び前記Ｒ10のいずれかが二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基であることを特徴とする、請求項１に記載のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体。
  3. 下記一般式［２］で示されることを特徴とする、請求項１に記載のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体。
    Figure 2008280312
     （式［２］において、ｎは２乃至４の整数を表し、Ｌは単結合、又は置換あるいは無置換のアルカン、置換あるいは無置換のアルケン、アルキン及び置換あるいは無置換の芳香環のいずれかから誘導される２価乃至４価の連結基を表す。Ｒ1乃至Ｒ9は、それぞれ水素原子、炭素数２乃至２０のアルキル基、置換あるいは無置換のアルケニル基、置換あるいは無置換のアルキニル基、シリル基、置換アミノ基、二環以上からなる置換あるいは無置換のアリール基及び置換あるいは無置換の縮合多環複素環基から選ばれる置換基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。）
  4. 陽極及び陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に挟持される少なくとも一層の有機化合物を含む層とからなり、該陽極及び該陰極のいずれかが透明又は半透明である有機発光素子において、該有機化合物を含む層のうち少なくとも一層が請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を少なくとも一種類含有することを特徴とする、有機発光素子。
  5. 前記ベンゾ［ｇｈｉ］フルオランテン誘導体を含有する層が発光層であることを特徴とする、請求項４に記載の有機発光素子。
  6. 前記発光層が、ホストとゲストとから構成されることを特徴とする請求項５に記載の有機発光素子。
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