JP2010037279A - フルオレン化合物及びこれを用いた有機ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜を形成した時の成膜性が良好で、かつ広いバンドギャップを有するフルオレン化合物、及び発光効率が良好で耐久性に優れる有機ＥＬ素子を提供する。
【解決手段】陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物層と、から構成され、該有機化合物層に下記一般式（１）に示されるフルオレン化合物が含まれることを特徴とする、有機ＥＬ素子。

（式（１）において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₄は、それぞれ水素原子又は炭素数１乃至１０のアルキル基を示す。該アルキル基は枝分かれ構造を有する置換基であってもよいし、さらに別の置換基を有してもよい。ｎは、１乃至１０の整数である。）
【選択図】なし

Description

本発明は、フルオレン化合物及びこれを用いた有機ＥＬ素子に関するものである。

有機ＥＬ素子は、発光効率、発光色の色純度の改善、高耐久化等の諸性能を向上するために、様々な材料技術開発や素子技術開発が活発に行われている。

これまでに電荷輸送材料又は発光材料として、数多くの芳香族化合物が開発されてきた。それらの中でも、フルオレン構造を有する化合物は、電子や正孔の輸送能が高く、比較的蛍光の量子収率が高いという理由から数多くの材料開発が行われている。またこのフルオレン構造が有する特性を生かすべく、フルオレン構造を複数有する化合物を発光材料等として使用した有機ＥＬ素子が報告されている。特許文献１には、フルオレン構造が複数結合したオリゴフルオレン化合物が開示されている。特許文献２及び特許文献３にはフルオレン構造と縮合多環芳香族とが結合した化合物が開示されている。特許文献４及び特許文献５には、フルオレン構造とフェニレン構造とを組み合せて得られる化合物が開示されている。

上記の特許文献１乃至５にて開示されているフルオレン構造を有する化合物の中には優れた電荷輸送特性や発光特性を示すものもある。しかし乾式法で成膜するときにその成膜性に優れていること、低電圧での駆動が可能であること、発光効率に優れていること、耐久使用時でも発光特性に劣化の無いこと等、全ての点で万能な特性を有する化合物は得られていない。

特開２００３−５５２７５号公報 特開２００４−４２４８５号公報 特開２００４−４３３４９号公報 特開２００６−１８４２号公報 特開２００６−１２４３７３号公報

本発明の目的は、薄膜を形成した時の成膜性が良好で、かつ広いバンドギャップを有するフルオレン化合物を提供することである。また本発明の他の目的は、発光効率が良好で耐久性に優れる有機ＥＬ素子を提供することである。

本発明のフルオレン化合物は、下記一般式（１）で示されることを特徴とする。

（式（１）において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₄は、それぞれ水素原子又は炭素数１乃至１０のアルキル基を示す。該アルキル基は枝分かれ構造を有してもよいし、さらに別の置換基を有してもよい。ｎは、１乃至１０の整数である。）

本発明によれば、薄膜を形成した時の成膜性が良好で、かつ広いバンドギャップを有するフルオレン化合物を提供することができる。また、本発明によれば、発光効率が良好で、耐久性に優れる有機ＥＬ素子を提供することができる。

まず、本発明のフルオレン化合物について説明する。本発明のフルオレン化合物は、下記一般式（１）で示される。

式（１）において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₄は、それぞれ水素原子又は炭素数１乃至１０のアルキル基を示す。好ましくは、水素原子又は炭素数８以下のアルキル基である。また置換基がアルキル基である場合は、アルキル基の種類及びその置換位置は、本発明のフルオレン化合物の成膜性、溶解性、ＨＯＭＯ及びＬＵＭＯのエネルギーレベルを考慮した上で最適のものを選択することができる。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₄で表される炭素数１乃至１０のアルキル基として、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基等が挙げられる。

またＲ₁乃至Ｒ₃₄で表されるアルキル基は枝分かれ構造を有する置換基であってもよい。枝分かれ構造を有する置換基として、イソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、イソヘキシル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、ｔ−オクチル基、が挙げられる。

Ｒ₁乃至Ｒ₃₄で表される炭素数１乃至１０のアルキル基は、置換基としてフッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子を有してもよい。ハロゲン原子の中でも、化合物の安定性、溶解性の制御、並びにＨＯＭＯ及びＬＵＭＯレベルの調整の観点から、好ましくは、フッ素原子である。

式（１）において、ｎは、フルオレン構造とフェニレン構造とを組み合わせた構造の繰り返し単位を表し、具体的には１乃至１０の整数である。本発明のフルオレン化合物を真空蒸着法で成膜する場合は、その化合物が昇華性を有する必要があるため、好ましくは、ｎは１乃至３の整数である。一方、本発明のフルオレン化合物を塗布法で成膜する際には、化合物の溶解性と結晶性を制御するために、好ましくは、ｎは２乃至７の整数である。

さらに、本発明のフルオレン化合物において、溶解性と成膜性等をよりよく制御するためには、上述したｎの値、並びに置換基の種類及びその置換位置を総合的に考慮した上で好ましい構造を選択するべきである。

本発明のフルオレン化合物は、２位及び７位を結合手とするフルオレン構造と、１位及び４位の位置を結合手とするフェニレン構造と、からなる。これらフルオレン構造とフェニレン構造は必ず交互に存在し、かつ化合物の両末端は必ずフルオレン構造である。

本発明者等は鋭意検討した結果、本発明のフルオレン化合物が、優れた成膜性、溶解性等を示しつつ広いバンドギャップを有するため、有機ＥＬ素子の構成材料として優れた電子や正孔の輸送性、発光特性を示す化合物であることを見出した。即ち、本発明のフルオレン化合物は、フルオレン構造とフェニレン構造とを交互に結合させ、かつ分子の両末端にフルオレン構造を配する構造を取っている。このため本発明のフルオレン化合物は、所望の広いバンドギャップを達成しつつ、優れた電荷輸送性、成膜性を示すことを見出した。

目的の効果を得ることができるメカニズムは明確になっていない。分子構造の面から考えると、フルオレン構造とフェニレン構造とが交互に存在することにより、フルオレン構造を含む平面とフェニレン構造を含む平面とに適度な捻れが発生している。このため分子内の共役長が適度に調整されるためと考えられる。この結果、所望のワイドバンドギャップが達成されると考えられる。また、分子内に適度な捻れが生じていることと、両末端にフルオレン構造が位置することにより、分子間の過度なスタック性が抑制され、成膜後の結晶化などが抑制されると考えられる。このため、成膜時及び成膜後に、薄膜の白化、成分の結晶化、面アレ等が抑制され、良好な寿命特性が得られるものと考えられる。

次に、本発明のフルオレン化合物の具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明のフルオレン化合物は、一般的に知られている方法で合成できる。例えば、パラジウム触媒を用いたＳｕｚｕｋｉ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ法（例えば、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．，９５，２４５７，１９９５）により合成することができる。またニッケル触媒を用いたＹａｍａｍｏｔｏ法（例えば、Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．５１，２０９１，１９７８）によっても合成することができる。

次に本発明の有機ＥＬ素子について詳細に説明する。

本発明の有機ＥＬ素子は、陽極と陰極と、該陽極と該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。ここで図面を参照しながら本発明の有機ＥＬ素子を以下に説明する。

図１は、本発明の有機ＥＬ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ＥＬ素子１０は、基板１上に陽極２、発光層３及び陰極４を順次設けている。この有機発光素子１０は、発光層３が、正孔輸送能、電子輸送能及び発光性の性能を全て有する有機化合物で構成されている場合に有用である。また、正孔輸送能、電子輸送能及び発光性の性能のいずれかの特性を有する有機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ＥＬ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、正孔輸送層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、正孔輸送性及び電子輸送性のいずれかを備える発光性の有機化合物と電子輸送性のみ又は正孔輸送性のみを備える有機化合物とを組み合わせて使用する場合に有用である。即ち、有機発光素子２０は、正孔輸送層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ＥＬ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、正孔輸送層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、正孔輸送性、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使用することができる。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（エキシトン）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ＥＬ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、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層８を設けたものである。この有機発光素子４０は、電子注入層８を設けたことにより、陰極４と電子輸送層６との間の密着性又は電子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ＥＬ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、正孔又は励起子（エキシトン）を陰極４側に抜けることを阻害する層（正孔／エキシトンブロッキング層９）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大きい（ＨＯＭＯレベルの深い）有機化合物を正孔／エキシトンブロッキング層８として使用することにより、有機発光素子５０の発光効率が向上する。

図６は、本発明の有機ＥＬ素子における第六の実施形態を示す断面図である。図６の有機発光素子６０は、図４の有機発光素子４０において、正孔注入層７を陽極２と正孔輸送層５との間に挿入したものである。この有機発光素子６０は、正孔注入層７を設けたことにより、陽極２と正孔輸送層５との間の密着性又は正孔の注入性が改善されるので更なる低電圧化に効果的である。

図７は、本発明の有機ＥＬ素子における第七の実施形態を示す断面図である。図７の有機発光素子７０は、図５の有機発光素子５０において、電子輸送層６と陰極４との間に電子注入層８を設けたものである。

ただし、図１乃至図７で示される素子構成は、基本的な素子の層構成を示した図であり、本発明の有機ＥＬ素子の構成はこれらに限定されるものではない。例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層又は干渉層を設ける、正孔注入層又は正孔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。

本発明のフルオレン化合物は有機化合物層に含まれる。ここでいう有機化合物層とは、具体的には、図１乃至図７で示される発光層３、正孔輸送層５、電子輸送層６、正孔注入層７、電子注入層８及び正孔／エキシトンブロッキング層９のいずれかである。尚、本発明のフルオレン化合物は、上記有機化合物層のうち一層のみ含まれていてもよいし複数の層に含まれていてもよい。

本発明の有機ＥＬ素子の好ましい形態について説明する。本発明の有機ＥＬ素子において、第一の好ましい形態は、本発明のフルオレン化合物が発光層の陰極側において発光層と直接接する層に含まれる形態である。

ここで発光層の陰極側において発光層と直接接する層とは、有機ＥＬ素子の実施形態によって異なるが、具体的には、電子輸送層６又は正孔ブロッキング層（正孔／エキシトンブロッキング層９）である。

本発明のフルオレン化合物は、従来の化合物と比べてＨＯＭＯ−ＬＵＭＯのバンドギャップが広く、電子及び正孔の輸送能が高い化合物である。また、バンドギャップが広いことにより、発光層３等から電子又は正孔及びエキシトン等の漏れを防ぐブロックッキング性にも優れる。

特に、電子輸送層６又は正孔／エキシトンブロッキング層９として使用する場合、ＬＵＭＯレベルを電子輸送性が良好になるように調整し、ＨＯＭＯレベルを深く調整することで発光層のＨＯＭＯレベルとの間に障壁を設けることができる。その場合、本発明のフルオレン化合物は、正孔ブロックッキング性に優れることから、本発明のフルオレン化合物を発光層の陰極側において発光層と直接接する層に含ませることが好ましい。こうすることで、発光層３から陰極４側への正孔のモレを防止することができる。また、本発明のフルオレン化合物は、陰極４側から電子を発光層３へ滞りなく輸送する特性を有する。このため、発光層３のキャリアバランスが調整され、発光効率及び耐久特性が向上する。

本発明のフルオレン化合物を、発光層の陰極側において発光層と直接接する層の構成材料として使用する場合は、陰極４側に電子輸送性をさらに向上させる働きを有する電子輸送性化合物を含有した層を形成するのがより好ましい。陰極４からの電子の輸送を最適にするためである。具体的には、電子輸送層６又は電子注入層８を設けることがより好ましい。

電子輸送層６又は電子注入層８に含まれる電子輸送性を有する化合物としては、公知の電子輸送性化合物なら如何なる化合物を使用してもよい。具体的には、フェナントロリン化合物、オキサジアゾール化合物、キノン化合物等が挙げられる。

本発明の有機ＥＬ素子において、第二の好ましい形態は、本発明のフルオレン化合物が発光層３に含まれる形態である。

本発明のフルオレン化合物は広いバンドギャップを有し、発光層３の構成材料としての特性も優れている。このため、発光層３のホスト又はゲストとして使用することも有用である。また同様に、燐光発光素子の構成材料となる電荷輸送材料やホストとして使用することも有用である。本発明のフルオレン化合物を発光層３のホストとして使用する場合、ゲストとして公知の如何なる蛍光材料及び燐光材料を使用してもよい。燐光材料として、好ましくは、Ｉｒ錯体、Ｐｔ錯体、Ｒｅ錯体、Ｃｕ錯体、Ｅｕ錯体又はＲｈ錯体である。より好ましくは、燐光量子収率の高いＩｒ錯体である。

本発明の有機ＥＬ素子は、陽極２と陰極４との間に、本発明のフルオレン化合物を含む層を真空蒸着法や溶液塗布法により形成する。本発明のフルオレン化合物を含む層の膜厚は、有機ＥＬ素子における層の機能や成膜の目的にもよるが、１０μｍより薄く、好ましくは、０．５μｍ以下であり、より好ましくは、５ｎｍ乃至５００ｎｍである。

また、本発明のフルオレン化合物を含まないその他の有機化合物層も真空蒸着法や塗布法により成膜される。本発明の有機ＥＬ素子において、有機化合物層の全体の膜厚は５μｍより薄く、好ましくは、１μｍ以下、より好ましくは、０．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。

本発明の有機ＥＬ素子は、公知な正孔輸送性化合物、発光性化合物あるいは電子輸送性化合物などと一緒に使用することもできる。

本発明のフルオレン化合物を、発光層の陰極側において発光層と直接接する層の構成材料として使用する場合は、本発明のフルオレン化合物を単独で使用してもよいし、他の化合物と混合して使用してもよい。他の化合物と混合して使用する場合、本発明のフルオレン化合物の含有率は、任意に設定することができる。

本発明のフルオレン化合物を発光層３のゲストとして使用する場合、その含有量は、発光層３の全体量に対して、好ましくは、０．１質量％以上５０質量％以下であり、より好ましくは、０．５質量％以上３０質量％以下である。

また、本発明のフルオレン化合物を発光層３のホストとして使用する場合、その含有量は、発光層３の全体量に対して、好ましくは、５０質量％以上９９．９質量％以下であり、より好ましくは、７０質量％以上９９．５質量％以下である。

陽極２の構成材料は、できるだけ仕事関数が大きなものがよい。例えば、金、銀、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または、これらの合金が挙げられる。また、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化スズインジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の導電性金属酸化物を使用することもできる。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。

一方、陰極４の構成材料は、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、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これらの複数の合金、これらの塩等を用いることができる。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。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。

本発明の有機ＥＬ素子に使用され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、合成ポリマー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。

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、ポリエチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等の高分子膜また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。

次に、本発明の有機ＥＬ素子の製造方法について説明する。本発明のフルオレン化合物が含まれる層及び他の有機化合物が含まれる層は、真空蒸着法等の乾式法又は塗布法等の湿式法により成膜する。

真空蒸着法を採用する場合は、公知の種々の真空蒸着法を利用することができる。

塗布法を採用する場合は、適当な溶剤に成膜する材料を溶解させて塗布液を調製し、この塗布液を目的部位に塗布することで薄膜を形成する。塗布方法としては、具体的には、スピンコート法、スリットコーター法、印刷法、インクジェット法、デイスペンス法、スプレー法等が挙げられる。

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可能である。

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。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。ただし、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。

ところで、本発明のフルオレン化合物を含む層を塗布法により成膜する際には、以下に述べる塗料組成物を調製するのが好ましい。

ここでいう塗料組成物とは、本発明のフルオレン化合物が少なくとも一種含まれる溶液状の組成物である。この塗料組成物を使用することで、有機ＥＬ素子を構成する有機化合物層、特に、電荷注入層又は電荷輸送層を塗布法により作製することが可能となり、比較的安価で大面積の有機ＥＬ素子を容易に作製することができる。

この塗料組成物で使用される溶媒として、例えば、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン、ｎ−ドデシルベンゼン、メチルナフタレン等の芳香族基炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム等のエーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、プロピオン酸エチル等のエステル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン類、モノクロロベンゼン、１，２−ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒が挙げられる。

またこの塗料組成物は、本発明のフルオレン化合物以外の他の化合物が含まれていてもよい。含まれていてもよい化合物としては、例えば、上述の公知な正孔輸送性化合物、発光性化合物、電子輸送性化合物等が挙げられる。ここで塗料組成物全体における本発明のフルオレン化合物の含有量は、好ましくは、０．０５質量％以上２０質量％以下であり、より好ましくは、０．１質量％以上５質量％である。

本発明の有機発光素子を適宜組み合わせることにより、ディスプレイ等の表示装置を構成することができる。即ち、本発明の表示装置は、本発明の有機発光素子と、該有機発光素子の駆動回路と、を複数備えるものであり、パッシブマトリックス方式又はアクティブマトリックス方式で駆動される。以下、図面を参照しながら、本発明の有機発光素子を、アクティブマトリクス方式に組み合わせた表示装置について説明する。

図８は、本発明の表示装置の一部分を示す断面模式図である。図８で示される表示装置８０は、基板８１上に設けられている有機発光素子部８２と、有機発光素子部８２の外部に配置されている回路部８３と、回路部８３に隣接して設けられているデータ配線８４と、から構成される。ここで回路部８３には、ドライブトランジスタ（ＴＦＴ１）８５１と、スイッチングトランジスタ（ＴＦＴ２）８５２と、保持容量（Ｃｈ）８６と、が設けられている。

図８において、有機発光素子は１個のみ図示されているが、実際に表示装置を構築する場合は、有機発光素子は二次元状に複数配置されている。尚、有機発光素子が二次元状に配置されている表示装置の具体例は後述する。また本実施形態において、有機発光素子部８２は、下部電極８７と、有機化合物層８８と、上部電極８９とがこの順に積層されているものである。この有機発光素子部８２において、有機化合物層８８は、少なくとも上記の正孔注入層及び発光層が含まれる。

図９は、図８の表示装置の回路部における回路の構成の詳細を示す図である。図９で示される回路は、電流プログラミング方式と呼ばれる代表的な回路構成である。尚、本発明の表示装置で採用できる回路はこれに限るものではない。図９で示される回路９０は、ドライブトランジスタ（ＴＦＴ１）８５１、スイッチングトランジスタ（ＴＦＴ２）８５２、保持容量（Ｃｈ）８６、有機発光素子９１から構成されている。尚、周知な回路構成であるため動作の詳細については説明を省略する。

ところで本発明の有機発光素子は、１つの発光点として利用して、ディスプレイ等の表示装置や照明装置や電子写真方式の画像形成装置の露光光源に使用することができる。

本発明の有機発光素子をディスプレイに利用した場合について以下に説明する。

図１０は、図８及び図９で示される有機発光素子部及び回路部を１画素としてマトリックス状に配置した表示装置を示す模式図である。

図１０の表示装置１００において、画素１０１は、配線を介してゲートドライバ１０２と、ソースドライバ１０３とに接続され、各ドライバから供給される駆動パルスにより、発光状態あるいは非発光状態となる。

このように本発明の有機発光素子が、画素として同一面内に面内方向に複数配置されている領域が本発明の表示装置の表示領域である。即ち、本発明の有機発光素子は本発明の表示装置の表示領域として使用することができる。

本発明の表示装置は、例えば、テレビやＰＣ用の表示装置、あるいは画像を表示する部分を有する機器であれば如何なる実施形態も問わない。例えば、本発明の表示装置が搭載される携帯型表示装置であってもよい。あるいはデジタルカメラ等の電子撮像装置や携帯電話の表示部に本発明の表示装置を使用することができる。

図１１は、図１０の表示装置をパネルモジュール化した構成例を示す模式図である。図１１のパネルモジュール１１０は、図１０に示される表示装置１００に加え、インターフェースドライバ１１１と、ゲートドライバ１０２と、ソースドライバ１０３と、を筐体１１２で一体化したものである。尚、図１１のパネルモジュール１１０において、図示はしていないが、接続端子等の外部機器との接続に必要な部品（インターフェース）が筐体１１２に内蔵されている。

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］例示化合物Ｎｏ．２の合成

１００ｍｌ三ツ口フラスコ中にアルゴンガスを流入しフラスコ内をアルゴン雰囲気にした後、当該フラスコ中に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
２，７−ジヨード−９，９−ジメチルフルオレン［１］：１．２ｇ（２．６９ｍｍｏｌ）
ピナコールボラン体［２］：２．３５ｇ（５．９２ｍｍｏｌ）
トルエン：２０ｍｌ
エタノ−ル：１０ｍｌを投入した。

次に、反応溶液をアルゴン気流下において室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム１．０ｇと水９．０ｍｌとを混合して調製した水溶液を滴下し、次いでテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．６２ｇ（０．５４ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を室温で３０分攪拌した後、約８０℃に昇温してこの温度で５時間攪拌した。反応終了後、反応溶液中にクロロホルムを加えて希釈したときに、溶解せずに残った白色結晶をろ過した。続いて、この白色結晶にクロロホルム１５０ｍｌを加えて、還流条件下で熱洗浄を行った後、析出した結晶を濾取した。この熱洗浄工程を２回繰り返した。次に、この白色結晶を昇華精製することにより、例示化合物Ｎｏ．２の精製結晶を０．６ｇ（収率３１％）得た。

［実施例２］例示化合物Ｎｏ．１５の合成

２００ｍｌ三ツ口フラスコ中にアルゴンガスを流入しフラスコ内をアルゴン雰囲気にした後、当該フラスコ中に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
２，７−ジブロモ−９，９−ジエチルフルオレン［３］：０．７５ｇ（１．９８ｍｍｏｌ）
ピナコールボラン体［４］：１．７２ｇ（４．３５ｍｍｏｌ）
トルエン：５０ｍｌ
エタノ−ル：２５ｍｌ

次に、反応溶液をアルゴン気流下において室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム２．５ｇと水２３ｍｌとを混合して調製した水溶液を滴下し、次いでテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．４６ｇ（０．４０ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を室温で３０分攪拌した後、約８０℃に昇温してこの温度で５．５時間攪拌した。反応終了後、クロロホルム４００ｍｌを加えて抽出操作を行い、有機層を分液した。得られた有機層を硫酸マグネシウムで脱水した後、溶媒をエバポレーターで除去することで粗生成物を得た。得られた粗生成物から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／ヘプタン混合溶媒）を用いて目的化合物を単離した。次に、トルエン／ヘプタン混合溶媒を用いて再結晶を行った。次に、再結晶により得られた結晶を濾取し、減圧条件下加熱して乾燥した。以上により、例示化合物Ｎｏ．１５の精製結晶を１．１ｇ（収率７３％）得た。

［実施例３］例示化合物Ｎｏ．２１の合成

３００ｍｌ三ツ口フラスコ中にアルゴンガスを流入しフラスコ内をアルゴン雰囲気にした後、当該フラスコ中に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ジブロモフルオレン誘導体（化合物［５］）：１．０ｇ（２．４６ｍｍｏｌ）
ピナコール体（化合物［６］）：２．３ｇ（５．４１ｍｍｏｌ）
トルエン：９０ｍｌ
エタノ−ル：３０ｍｌ

次に、反応溶液をアルゴン気流下、室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム５．０ｇと水２５ｍｌとを混合して調製した水溶液を加え、次いでテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．１４ｇ（０．１２ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を還流させながら８時間攪拌した。反応終了後、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。次に、この有機層を濾過して減圧濃縮した後、得られた濃縮物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／ヘプタン混合溶媒）で精製した。次に、アセトンで還流しながら分散洗浄した後、得られた結晶を濾取することにより、例示化合物Ｎｏ．２１を白色結晶として１．０ｇ（収率４８％）得た。

［実施例４］例示化合物Ｎｏ．３２の合成

３００ｍｌ三ツ口フラスコ中にアルゴンガスを流入しフラスコ内をアルゴン雰囲気にした後、当該フラスコ中に以下に示す試薬、溶媒を仕込んだ。
ジピナコール体（化合物［７］）：１．０ｇ（１．６７ｍｍｏｌ）
モノブロモ体（化合物［８］）：２．８ｇ（３．６８ｍｍｏｌ）
トルエン：１６０ｍｌ
エタノ−ル：４０ｍｌ

次に、反応溶液をアルゴン気流中、室温で攪拌しながら、炭酸ナトリウム４．０ｇと水２０ｍｌとを混合して調製した水溶液を加え、次いでテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）０．１０ｇ（０．０８ｍｍｏｌ）を添加した。次に、反応溶液を還流させながら８時間攪拌した。反応終了後、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ液を減圧濃縮した後、得られた濃縮物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／ヘプタン混合溶媒）で精製した。次に、アセトンで還流しながら分散洗浄した後、得られた結晶を濾取することにより、例示化合物Ｎｏ．３２を白色結晶として１．１ｇ（収率４０％）得た。

上記以外の化合物も同様に合成することができる。

［実施例５］
図７に示される有機発光素子を以下に示す方法により作製した。

まずガラス基板（基板１）上に、スパッタ法により酸化錫インジウム（ＩＴＯ）を成膜し陽極２を形成した。このとき陽極２の膜厚を１２０ｎｍとした。次に、陽極２が形成されている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。居城の方法により処理した基板を透明導電性支持基板として使用した。

次に、透明導電性支持基板上に、スピンコート法により、下記に示されるアリールアミン化合物の０．２重量％クロロホルム溶液を塗布・成膜することにより正孔輸送層５を形成した。このとき正孔輸送層５の膜厚を１５ｎｍとした。

次に、正孔輸送層５上に、真空蒸着法により下記に示す蛍光性化合物を成膜し発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を３０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、発光層３上に、真空蒸着法により、例示化合物Ｎｏ．２を成膜して正孔／エキシトンブロッキング層９を形成した。このとき正孔／エキシトンブロッキング層９の膜厚を２０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、正孔／エキシトンブロッキング層９上に、真空蒸着法により、バソフェナントロリンを成膜し電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を１０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、電子輸送層６上に、真空蒸着法により、カルシウムを成膜し電子注入層８となる金属層膜を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を１ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、電子注入層８上に、真空蒸着法により、アルミニウムを成膜し陰極４を形成した。このとき陰極４の膜厚を１５０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ乃至１．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、窒素雰囲気下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。以上により有機ＥＬ素子を得た。

得られた有機ＥＬ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、６．５Ｖの直流電圧を印加すると素子に電流が流れた。このとき素子に流れる電流の電流密度は４０ｍＡ／ｃｍ²であり、輝度１１０５ｃｄ／ｍ²の青色の発光が観測された。

さらに、電流密度を２０．０ｍＡ／ｃｍ²に設定して１００時間連続して電圧を印加することで定電流耐久試験を行った。その結果、初期輝度が５５０ｃｄ／ｍ²に対して１００時間後の輝度が４８０ｃｄ／ｍ²であったため輝度劣化は小さかった。

［実施例６乃至実施例１１］
実施例５において、正孔／エキシトンブロッキング層９の構成材料を例示化合物Ｎｏ．２に代えて、例示化合物Ｎｏ．６，８，１２，１５，１７，２１をそれぞれ使用した他は実施例５と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例５と同様に評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例１及び比較例２］
実施例５において、正孔／エキシトンブロッキング層９の構成材料を例示化合物Ｎｏ．２に代えて、下記に示される比較化合物Ｎｏ．１及び比較化合物Ｎｏ．２をそれぞれ使用した他は実施例５と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例５と同様に評価を行った。結果を表１に示す。

［比較例３］
実施例５において、正孔／エキシトンブロッキング層９を設けず、電子輸送層６の膜厚を３０ｎｍとした他は実施例５と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例５と同様に評価を行った。結果を表１に示す。

［実施例１２］
図４に示される有機発光素子を以下に示す方法により作製した。

まず実施例５と同様の方法により透明導電性支持基板を作製し洗浄処理を行った。次に、この基板上に、スピンコート法により、バイトロンＰ Ａｌ−４０８３（スタルク社製）を成膜し正孔注入層７を形成した。このとき正孔注入層７の膜厚を５０ｎｍとした。

次に、下記に示される赤色発光特性を有するＩｒ錯体と例示化合物Ｎｏ．１５との混合物をトルエンに溶解して発光層用塗布液を調製した。このときＩｒ錯体と例示化合物Ｎｏ．１５との混合比を２：９８（重量比）とし、発光層用塗布液中の当該混合物の濃度を１重量％となるようにした。

次に、正孔注入層７上に、スピンコート法により、先程調製した発光層用塗布液を塗布・成膜することにより発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚は６０ｎｍであった。

次に、発光層３上に、真空蒸着法により、バソフェナントロリンを成膜し電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を４０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、電子輸送層６上に、真空蒸着法により、フッ化リチウムを成膜し電子注入層８を形成した。このとき電子注入層８の膜厚を１ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、電子注入層８上に、真空蒸着法により、アルミニウムを成膜し陰極４を形成した。このとき陰極４の膜厚を１５０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ乃至１．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、窒素雰囲気下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。以上により有機ＥＬ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、６．５Ｖの直流電圧を印加すると素子に電流が流れた。このとき素子に流れる電流の電流密度は３０ｍＡ／ｃｍ²であり、輝度１５５０ｃｄ／ｍ²の赤色の発光が観測された。

さらに、電流密度を２０．０ｍＡ／ｃｍ²に設定して１００時間連続して電圧を印加することで定電流耐久試験を行った。その結果、初期輝度が１１７０ｃｄ／ｍ²に対して１００時間後の輝度が９６５ｃｄ／ｍ²であったため輝度劣化は小さかった。

［実施例１３乃至実施例１８］
実施例１３において、発光層３のホストを例示化合物Ｎｏ．１５に代えて、例示化合物Ｎｏ．１７，１８，２１，２５，２８，３２をそれぞれ使用した他は実施例１２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例１２と同様に評価を行った。結果を表２に示す。

［比較例４］
実施例１２において、発光層３のホストを例示化合物Ｎｏ．１５に代えて、下記に示される比較化合物Ｎｏ．３を使用した他は実施例１２と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例１２と同様に評価を行った。結果を表２に示す。

［実施例１９］
図３に示される有機発光素子を以下に示す方法により作製した。

まず実施例５と同様の方法により透明導電性支持基板を作製し洗浄処理を行った。次に、この基板上に、スピンコート法により、下記に示されるアリールアミン化合物の０．１重量％クロロホルム溶液を塗布成膜することで正孔輸送層５を形成した。このとき正孔輸送層５の膜厚は１１ｎｍであった。

次に、正孔輸送層５上に、例示化合物Ｎｏ．２と、実施例１２で使用したＩｒ錯体と、を蒸着レート比が［例示化合物Ｎｏ．２］：［Ｉｒ錯体］＝５ｎｍ／ｓｅｃ：０．１ｎｍ／ｓｅｃとなるように共蒸着して発光層３を形成した。このとき発光層３の膜厚を５０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとした。

次に、発光層３上に、真空蒸着法により、バソフェナントロリンを成膜し電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を３０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を０．２ｎｍ／ｓｅｃ乃至０．３ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、電子輸送層６上に、真空蒸着法により、陰極４として、アルミニウムとリチウムとからなる蒸着材料（当該材料中のリチウムの濃度は１原子％である。）を成膜し金属膜を形成した。このとき金属膜の膜厚を５０ｎｍとした。次に、この金属膜上に、真空蒸着法により、アルミニウムを成膜しアルミニウム層を形成した。このときアルミニウム層の膜厚を１５０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０^-4Ｐａとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ乃至１．２ｎｍ／ｓｅｃとした。

次に、窒素雰囲気下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。以上により有機ＥＬ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、６．０Ｖの直流電圧を印加すると素子に電流が流れた。このとき素子に流れる電流の電流密度は３０ｍＡ／ｃｍ²であり、輝度１７４０ｃｄ／ｍ²の赤色の発光が観測された。

さらに、電流密度を２０．０ｍＡ／ｃｍ²に設定して１００時間連続して電圧を印加することで定電流耐久試験を行った。その結果、初期輝度が１３１０ｃｄ／ｍ²に対して１００時間後の輝度が１１５０ｃｄ／ｍ²であったため輝度劣化は小さかった。

［実施例２０］
実施例１９において、発光層３のホストを例示化合物Ｎｏ．２に代えて例示化合物Ｎｏ．１５とする以外は、実施例１９と同様の方法により有機ＥＬ素子を作製した。また得られた有機ＥＬ素子について実施例１９と同様に評価を行った。

具体的には、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、６．０Ｖの直流電圧を印加すると素子に電流が流れた。このとき素子に流れる電流の電流密度は３０ｍＡ／ｃｍ²であり、輝度１７６０ｃｄ／ｍ²の赤色の発光が観測された。

さらに、電流密度を２０．０ｍＡ／ｃｍ²に設定して１００時間連続して電圧を印加することで定電流耐久試験を行った。その結果、初期輝度が１３３０ｃｄ／ｍ²に対して１００時間後の輝度が１１２０ｃｄ／ｍ²であったため輝度劣化は小さかった。

本発明によれば、新規なフルオレン化合物、及び高効率で、耐久性に優れ長寿命の有機ＥＬ素子を提供することができる。また、本発明の有機ＥＬ素子はディスプレイ、パネルモジュール又は携帯型表示装置への応用が可能である。

本発明における有機ＥＬ素子における第一の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第二の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第三の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第四の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第五の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第六の実施形態を示す断面図である。 本発明における有機ＥＬ素子における第七の実施形態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る有機発光素子とそれを駆動するための回路と配線を示す模式的断面図である。 図８の回路の詳細を示す図である。 図８及び図９で示した有機発光素子と回路を１画素としてマトリックス状に配置し、ディスプレイを構成した状態を示す模式図である。 図１０で示したディスプレイをパネルモジュール化した構成を示す模式図である。

符号の説明

１，８１ 基板
２ 陽極
３ 正孔注入層
４ 正孔輸送層
５ 発光層
６ 電子輸送層
７ 電子注入層
８ 陰極
９ 正孔／エキシトンブロッキング層
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，９１ 有機発光素子
８０，１００ 表示装置
８２ 有機発光素子部
８３ 回路部
８４ データ配線
８５１ ドライブトランジスタ（ＴＦＴ１）
８５２ スイッチィングトランジスタ（ＴＦＴ２）
８６ 保持容量（Ｃｈ）
８７ 下部電極
８８ 有機化合物層
８９ 上部電極
９０ 回路
１０１ 画素
１０２ ケースドライバ
１０３ ソースドライバ
１１０ パネルモジュール
１１１ インターフェースドライバ
１１２ 筐体

Claims (9)

1. 下記一般式（１）で示されることを特徴とするフルオレン化合物。
   

   

   （式（１）において、Ｒ₁乃至Ｒ₃₄は、それぞれ水素原子又は炭素数１乃至１０のアルキル基を示す。該アルキル基は枝分かれ構造を有する置換基であってもよいし、さらに別の置換基を有してもよい。ｎは、１乃至１０の整数である。）
2. 陽極と陰極と、
   該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物層と、から構成され、
   該有機化合物層に請求項１に記載のフルオレン化合物が含まれることを特徴とする、有機ＥＬ素子。
3. 前記フルオレン化合物が発光層の陰極側において発光層と直接接する層に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
4. 前記フルオレン化合物が電子輸送層又は正孔ブロッキング層に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の有機ＥＬ素子。
5. 前記フルオレン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ＥＬ素子。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と、該有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路とを、それぞれ複数有することを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載の表示装置と、外部機器とのインターフェースと、を備えることを特徴とするパネルモジュール。
8. 請求項６に記載の表示装置が搭載されることを特徴とする、テレビ。
9. 請求項６に記載の表示装置が搭載されることを特徴とする、携帯型表示装置。

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