JP2011225500A

JP2011225500A - 新規ナフトチオフェン化合物およびそれを有する有機発光素子

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Publication number: JP2011225500A
Application number: JP2010099152A
Authority: JP
Inventors: Naoki Yamada; 直樹山田; Atsushi Kamatani; 淳鎌谷; Akito Saito; 章人齊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: JP5587023B2; US8580405B2; WO2011132623A1; US20130037789A1

Abstract

【課題】Ｔ１（最低励起三重項準位）が高い新規なナフトチオフェン化合物を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、発光効率が高く駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。
【解決手段】下記一般式［１］に示されることを特徴とするナフトチオフェン化合物を提供する。
【化１】

一般式〔１〕において、Ａｒは、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれかを表わし、これらは置換基を有しても良い。またＲは水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基を表わす。
【選択図】図１

Description

本発明は新規ナフトチオフェン化合物およびそれを有する有機発光素子に関する。

有機発光素子は、一対の電極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有する素子である。これら一対の電極から電子およ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もどる際に光を放出する。

特許文献１及び２には、発光層を構成するナフトチオフェン化合物の一例として以下に示す化合物Ａ−１及びＡ−２が記載されている。

これら化合物は以下に示すナフトチオフェンを置換基として有している。

特開２００９−２０３２０３号公報特開２００９−２０３１７６号公報

これら化合物はＴ１（最低励起三重項準位）が低い。

本発明はＴ１が高い新規なナフトチオフェン化合物を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、発光効率が高く駆動電圧の低い有機発光素子を提供することである。

よって本発明に係る新規有機化合物は、下記一般式［１］に示されることを特徴とする有機化合物を提供する。

一般式〔１〕において、Ａｒは、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれかを表わし、炭素数１以上４以下のアルキル基、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれか１種を置換基として有しても良い。Ｒは水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基を表わす。

本発明のよれば、Ｔ１（最低励起三重項準位）が４６０ｎｍから５００ｎｍと高い新規なナフトチオフェン化合物を提供することができる。また、本発明の新規ナフトチオフェン化合物を有機発光素子に用いことで、発光効率が高く駆動電圧の低い有機発光素子を提供することができる。

有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。

本発明に係る新規有機化合物は、下記一般式〔１〕に示されることを特徴とするナフトチオフェン化合物である。

一般式［１］において、Ａｒは、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれかを表わし、Ｒは水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基を表わす。

一般式［１］のＲにおける炭素数１以上４以下のアルキル基の具体例としては、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−ブチル基である。

一般式［１］のＡｒは置換基を有しても良い。この置換基とは炭素数１以上４以下のアルキル基、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれか１種である。即ちＡｒが有する置換基は同種であれば複数でもよい。そしてこの置換基としての炭素数１以上４以下のアルキル基の具体例としては、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−ブチル基である。

本発明に係るナフトチオフェン化合物は以下の２つの性質のいずれをも有する。
（１）Ｔ１（最低励起三重項準位）の値が４６０ｎｍから５００ｎｍの領域である。即ちＴ１が高い。
（２）正孔移動度及び電子移動度が高い。

（１）ついての説明
本発明に係るナフトチオフェン化合物は、一般式［１］で示すようにナフトチオフェン基及びＡｒとして示すアリール基がフェニレン基の１、３位において結合している。このためこの化合物はナフトチオフェン基及びアリール基で共役していない構造である。ここでフェニレン基のとは以下に示す位置である。

なおフェニレン基の１、４位とは以下に示す位置である。

ナフトチオフェン基とフェニレン基とがアリール基の１、３位においてそれぞれ結合するこの構造は、一般式［１］で示される化合物がナフトチオフェン基自体のＴ１（実施例１により４６６ｎｍ）を維持していることを意味する。

以下に示す表１はナフトチオフェン基、アリール基、フェニレン基によって構成される様々な化合物のＴ１を分子軌道法により求めた結果である。

また、実施例１より、化合物Ｉ−７のＴ１の実測値は４７１ｎｍである。このことからいずれの計算値はトルエン希薄溶液中での実測値と数ｎｍの誤差であると考える。

分子軌道計算では以下の手法を用いて最安定化構造を求めることを行った。

上記に示した分子軌道計算は、Ｇａｕｓｓｉａｎ０３（Ｇａｕｓｓｉａｎ０３，ＲｅｖｉｓｉｏｎＤ．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．Ｂａｂｏｕｌ，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，ａｎｄＪ．Ａ．Ｐｏｐｌｅ，Ｇａｕｓｓｉａｎ，Ｉｎｃ．，ＷａｌｌｉｎｇｆｏｒｄＣＴ，２００４）．を用いて、ＤＦＴ基底関数６−３１＋Ｇ（ｄ）の計算手法を使った。

表中の化合物の構造式は以下のとおりである。

計算結果を比較すると、Ｉ−７及びＨ−１はナフトチオフェン基及びアリール基がフェニレン基を介し、１、３位で結合する構造であるが、ナフトチオフェン自体のＴ１に近い値で、５００ｎｍ以下である。

一方、化合物Ｂ−１はナフトチオフェン基とアリール基がフェニレン基と１、４位で結合する構造である。そのためナフトチオフェン基とアリール基と共役するため、Ｔ１がフェニレン基を介し、１、３位で結合する構造より低く、Ｔ１の値は５００ｎｍ以上になる。また、化合物Ｂ−２及びＢ−３もフェニレン基を２つ及び３つ結合する構造であり、さらにナフトチオフェン基とアリール基とがフェニレン基と１，４位で結合しているためＴ１の値は５００ｎｍ以上になる。

化合物Ａ−１及びＡ−２においても同様でＴ１の値は５００ｎｍ以上になる。

本発明に係るナフトチオフェン化合物はＴ１が４６０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とエネルギーが高い。緑色に燐光発光する燐光発光化合物のＴ１は５００ｎｍ以上５２０ｎｍ以下であり、本発明に係るナフトチオフェン化合物はそれよりも高いＴ１エネルギーを有する。したがって本発明に係るナフトチオフェン化合物は緑燐光発光する有機発光素子の発光層のホスト材料として好ましく用いることができる。この場合緑燐光発光する化合物は発光層のゲスト材料である。

（２）についての説明
本発明に係るナフトチオフェン化合物は、ナフトチオフェン基を有しているために正孔移動度が高い。具体的には、１．０×１０^−３から１．０×１０^−５ｃｍ２Ｖ^−１ｓ^−１の範囲である。加えてアリール基を有しているため電子移動度が高い。具体的には、１．０×１０^−３から１．０×１０^−５ｃｍ２Ｖ^−１ｓ^−１の範囲である。

Ａｒとして示されるフェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基はいずれも電子移動度が高いので好ましい。より好ましくはフルオレニル基及びトリフェニレニル基である。

本発明に係るナフトチオフェン化合物は、正孔及び電子といった両キャリアの移動度が早い。本発明の化合物を有機発光素子中の有機層に用いた場合、有機発光素子の駆動電圧を低くすることができるため、有機発光素子に適した構造であるため。

（本発明に係る有機化合物の例示）
上記一般式（１）における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。

（例示化合物の性質）
表２に先に示した例示化合物のいくつかについて、そのＴ１の計算値を示す。尚、計算は表１と同様に行った。

Ａｒとしてフェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニル基が置換された、一般式［１］で示される化合物が４６０ｎｍから５００ｎｍの領域のＴ１を持つことが示される。

化合物群Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨは一般式［１］においてＲが水素原子を示す化合物群である。これらの化合物はナフトチオフェン基、Ａｒ基及び中心のフェニル基が平面性を保つ構造になる。そのため、化合物の正孔及び、電子移動度が高い特徴を持つ。

化合物群Ｅ及びＨは一般式［１］におけるＡｒとしてフルオレニル基及びトリフェニレニル基を示す。化合物群Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨの中でも、Ａｒ基としてフルオレニル基及びトリフェニル基を有する化合物群Ｅ及びＨは特に電子移動度が高い。フルオレニル骨格及びトリフェニレン骨格の電子移動度の高さを反映するからである。

化合物群のＤ群は一般式［１］におけるＡｒとしてフェニル基を示す。

これらの化合物は分子中の回転部位が多いため、昇華温度が低く、有機発光素子の作成時の蒸着温度が低い特徴がある。

化合物群Ｆ及びＧは一般式［１］におけるＡｒとしてナフチル基及びフェナンスリル基を示す。これらの化合物はガラス転移温度が高い特徴がある。

化合物群Ｉは一般式［１］においてＲが炭素数１以上４以下のアルキル基を示す化合物群である。

これらの化合物はナフトチオフェン基及びＡｒ基がアルキル基を持つフェニル基と立体反発により、分子間の共役が切れるため、より、高いＴ１を持つことが特徴である。表１における計算でＩ−７では４７５ｎｍ、Ｈ−１では４９４ｎｍであり、アルキル基のＴ１を高くする効果が示される。

また、ナフトチオフェン基及びＡｒ基がアルキル基を持つフェニル基と立体反発は分子の平面性を崩す構造を形成する。その為、分子間の会合を抑制し濃度消光を抑制する効果を有する特徴を持つ。

（合成ルートの説明）
本発明に係る有機化合物の合成ルートの一例を説明する。以下に反応式を記す。

ナフトチオフェン基本骨格である中間体ａ−６は、ブロモチオフェンａ−２及びベンズアルデヒドボロン酸ａ−１のカップリング反応、Ｗｉｔｔｉｇ反応による炭素伸張反応、そして、酸触媒による環化反応により合成することができる。

ａ−６は各々の一般式［１］のナフトチオフェン化合物を合成する原料として有効な臭素体、ピナコールボロン体に導くことができる。

そして、ピナコールボロン体を用いて、ベンゼン誘導体ａ−９さらにピナコールボロン誘導体ａ−１１を用いて一般式［１］で示されるナフトチオフェン化合物ａ−１２が合成できる。

尚、中間体ａ−９は臭素以外のハロゲン体、トリフラート体でも良く、中間体ａ−１１はボロン酸体でも同様にして合成できる。

（有機発光素子の説明）
次に本実施形態に係る有機発光素子を説明する。

本実施形態に係る有機発光素子は一対の電極である陽極と陰極とそれらの間に配置される有機化合物層とを有し、この有機化合物層が一般式〔１〕で示される有機化合物を有する素子である。

本発明に係る有機化合物を用いて作製される有機発光素子としては、基板上に、順次陽極、発光層、陰極を設けた構成のものが挙げられる。他にも順次陽極、正孔輸送層、電子輸送層、陰極）を設けた構成のものが挙げられる。また順次陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものが挙げられる。あるいは順次陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極を設けたものや順次、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、陰極を設けたものが挙げられる。ただしこれら５種の多層型の例はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明に係る化合物を用いた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。

本発明の一般式〔１〕で表される有機化合物を発光層のホスト材料またはゲスト材料として用いることができる。特に燐光ホスト材料として用いた場合、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ゲスト材料と組み合わせた場合、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。

なお、本実施形態に係る有機化合物をゲスト材料として用いる場合、ホスト材料に対する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、０．５ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であることがより好ましい。

また、本発明の一般式〔１〕で表される有機化合物を電子ブロッキング層または正孔輸送層として用いることができる。一般式〔１〕で表される有機化合物はナフトチオフェン基により正孔輸送性が高く、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持つため、低電圧駆動で高効率発光である有機発光素子を提供する。

本実施形態に係る有機発光素子は本発明に係る有機化合物以外にも、適宜正孔注入性材料あるいは輸送性材料あるいはホスト材料あるいはゲスト材料あるいは電子注入性材料あるいは電子輸送性材料等を一緒に使用することができる。これら材料は低分子であってもあるいは高分子であってもよい。

以下にこれらの化合物例を挙げる。

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。

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、など）、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）およびポリ（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。

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。

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。

電子注入性材料あるいは電子輸送性材料としては、ホール注入性材料あるいはホール輸送性材料のホール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。

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。

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。

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。

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。

（有機発光素子の用途）
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などがある。

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または陰極とＴＦＴ素子のドレイン電極また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。

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。

次に、本実施形態に係る有機発光素子を使用した表示装置について図１を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る有機発光素子と、有機発光素子に接続するスイッチング素子の一例であるＴＦＴ素子とを示した断面模式図である。本図では有機発光素子とＴＦＴ素子との組が２組図示されている。構造の詳細を以下に説明する。

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。

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、陽極または陰極のうちいずれか一方とＴＦＴ素子ソース電極また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。

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。

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。

以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。なお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Ｉ−７の合成］
以下に示す合成スキームにより合成した。

中間体ａ−３の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、化合物ａ−１、３．０ｇ（２０ｍｍｏｌ）、化合物ａ−２、４．２４ｇ（２６ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム、１０．６ｇ（１００．０ｍｍｏｌ）、トルエン３０ｍｌ、エタノール１０ｍｌ及び水２０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、６９３ｍｇを添加した。８０度に昇温し、５時間攪拌した。反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、中間体ａ−３（白色オイル）３．４６ｇ（収率９２％）を得た。

中間体ａ−４の合成
２００ｍｌ三ツ口フラスコに、窒素雰囲気中、化合物ａ−５、１３．６ｇ（３９．８ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン１００ｍｌに溶かし、氷冷下、ターシャリブトキシカリウム、４．４６ｇ（３９．８ｍｍｏｌ）を少しずつ加えた。１時間攪拌後、ａ−３、３．０ｇ（１５．９ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン２０ｍｌに溶かした溶液を滴下した。その後、反応溶液を室温まで昇温し、５時間攪拌した。反応後、反応溶液を水、１００ｍｌに注ぎ、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、中間体ａ−４（白色固体）３．１０ｇ（収率９１％）を得た。

中間体ａ−６の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、窒素雰囲気中、化合物ａ−４、３．０ｇ（１３．９ｍｍｏｌ）及びジクロロメタン、５０ｍｌを入れ、氷冷下、メタンスルホン酸、１．３５ｍｌ（２０．８ｍｍｏｌ）を滴下した。その後、反応溶液を室温まで昇温し、６時間攪拌した。反応後、反応溶液を水、１００ｍｌに注ぎ、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後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、中間体ａ−６（透明オイル）２．３５ｇ（収率９１．８％）を得た。

中間体ａ−７の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、化合物ａ−６、２．３０ｇ（１２．４８ｍｍｏｌ）、ベンジルトリメチルアンモニウムトリブロミド、５．３５ｇ（１３．７３ｍｍｏｌ）及びクロロホルム６０ｍｌを入れ、室温下、３時間攪拌した。反応後、水１００ｍｌを加え、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、化合物ａ−７（透明オイル）３．２ｇ（収率９８％）を得た。

化合物ａ−８の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、化合物ａ−７、３．２ｇ（１２．２ｍｍｏｌ）、［１，１’−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン］ジクロロニッケル、６６１ｍｇ（１．２２ｍｍｏｌ）、４，４，５，５，−テトラメチル−１，３，２，−ジオキサボロラン、３．５５ｍｌ（２４．４ｍｍｏｌ）、トルエン、４０ｍｌおよびトリエチルアミン、５ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、９０度に昇温し、６時間攪拌した。反応後、水５０ｍｌを加え、反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、化合物ａ−８（透明オイル）２．２ｇ（収率５８．２％）を得た。

中間体ａ−１４の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、化合物ａ−８、０．８２５ｇ（２．６６ｍｍｏｌ）、化合物ａ−１３、０．６６５ｇ（２．６６ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム、６．５ｇ、トルエン３０ｍｌ、エタノール１０ｍｌ及び水２０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、９０．１ｍｇを添加した。８０度に昇温し、５時間攪拌した。反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、中間体ａ−１４（白色固体）０．５３４ｇ（収率５７％）を得た。

例示化合物Ｉ−７の合成
１００ｍｌ三ツ口フラスコに、化合物ａ−１４、０．５３０ｇ（１．５０ｍｍｏｌ）、化合物ａ−１５、０．６３８ｇ（１．８０ｍｍｏｌ）、炭酸ナトリウム、６．４ｇ、トルエン３０ｍｌ、エタノール１０ｍｌ及び水２０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、８６．６ｍｇを添加した。８０度に昇温し、５時間攪拌した。反応後有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、シリカゲルカラム（トルエン、ヘプタン混合、展開溶媒）で精製し、例示化合物Ｉ−７（白色固体）０．５５４ｇ（収率７４％）を得た。

質量分析法により、例示化合物Ｉ−７のＭ＋である５００を確認した。

また、^１ＨＮＭＲ測定により、例示化合物Ｉ−７の構造を確認した。
^１ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ_３，４００ＭＨｚ） σ（ｐｐｍ）：８．７２（ｄ，１Ｈ），８．６９−８．６６（ｍ，５Ｈ），８．１４（ｄ，１Ｈ），７．９４（ｄ，１Ｈ），７．８１（ｄ，１Ｈ），７．７６（ｄ，１Ｈ），７．７２‐７．６５（ｍ，５Ｈ），７．６１‐７．５７（ｍ，２Ｈ），７．５２（ｄ，１Ｈ），７．４９‐７．４１（ｍ，３Ｈ），２．４６（ｓ，３Ｈ）

以下の化合物についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定した。
中間体ａ−６のＴ１の測定値は４６６ｎｍであった。
例示化合物Ｉ−７のＴ１の測定値は４７１ｎｍであった。
尚、Ｔ１の測定はトルエン溶液（１×１０^−４ｍｏｌ／ｌ）を７７Ｋに冷却し、励起波長３５０ｎｍにて燐光発光スペクトルを測定し、第一発光ピークをＴ１として用いた。装置は日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いた。

（実施例２）
［例示化合物Ｉ−２の合成］
実施例１と同様にして、化合物ａ−１５を以下の化合物ａ−１６に変えて、例示化合物Ｉ−２を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｉ−２のＭ＋である４６５を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｉ−２についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、４７２ｎｍであった。

（実施例３）
［例示化合物Ｉ−５の合成］
実施例１と同様にして、化合物ａ−１５を以下の化合物ａ−１７に変えて、例示化合物Ｉ−５を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｉ−５のＭ＋である４４９を確認した。
また、実施例１と同様にして例示化合物Ｉ−５についてトルエン希薄溶液中でのＴ１を測定したところ、４７４ｎｍであった。

（実施例４）
［例示化合物Ｈ−１の合成］
実施例１と同様にして、化合物ａ−１３を以下の化合物ａ−１８に変えて、例示化合物Ｈ−１を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｈ−１のＭ＋である４８５を確認した。

（実施例５）
［例示化合物Ｄ−５の合成］
実施例１と同様にして、化合物ａ−１３を以下の化合物ａ−１９に変えて、例示化合物Ｄ−５を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｄ−５のＭ＋である５６１を確認した。

（実施例６）
［例示化合物Ｅ−２の合成］
実施例１と同様にして、化合物ａ−１３を以下の化合物ａ−１８及び化合物ａ−１５を変えて以下の化合物ａ−１６に変えて、例示化合物Ｅ−２を合成した。
質量分析法により、例示化合物Ｅ−２のＭ＋である４５１を確認した。

（実施例７）
本実施例では、基板上に順次陽極／ホール輸送層／発光層／電子輸送層／陰極が設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
ガラス基板上に、陽極としてＩＴＯをスパッタ法にて膜厚１２０ｎｍで製膜したものを透明導電性支持基板（ＩＴＯ基板）として使用した。このＩＴＯ基板上に、以下に示す有機化合物層及び電極層を、１０^−５Ｐａの真空チャンバー内で抵抗加熱による真空蒸着によって連続的に製膜した。このとき対向する電極面積は３ｍｍ^２になるように作製した。
正孔輸送層（３０ｎｍ）ｂ−１
発光層（３０ｎｍ）ホストＩ−７、ゲスト：ｂ−２（重量比１５％）
ホール・エキシトンブロッキング層（１０ｎｍ）ｂ−３
電子輸送層（３０ｎｍ）ｂ−４
金属電極層１（１ｎｍ）ＬｉＦ
金属電極層２（１００ｎｍ）Ａｌ

得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、５．４Ｖの印加電圧をかけたところ、発光効率が６０．０ｃｄ／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）＝（０．３４，０．６３）であった。

（実施例８）
実施例７と同様にして、発光層ホストである、Ｉ−７を以下の例示化合物Ｉ−２変えて以外は同様にして有機発光素子を作成した。

得られた有機発光素子について、ＩＴＯ電極を正極、Ａｌ電極を負極にして、５．３Ｖの印加電圧をかけたところ、発光効率が５８．６ｃｄ／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）＝（０．３４，０．６４）であった。

８ＴＦＴ素子
１１陽極
１２有機化合物層
１３陰極

Claims

下記一般式［１］に示されることを特徴とするナフトチオフェン化合物。

一般式〔１〕において、Ａｒは、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれかを表わし、炭素数１以上４以下のアルキル基、フェニル基、フェナンスリル基、ナフチル基、フルオレニル基、およびトリフェニレニル基のいずれか１種を置換基として有しても良い。Ｒは水素原子あるいは炭素数１以上４以下のアルキル基を表わす。
一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層とを有し、前記有機化合物層は請求項１に記載のナフトチオフェン化合物を有することを特徴とする有機発光素子。
前記有機化合物層は発光層であり、前記発光層はホスト材料とゲスト材料を有し、前記ホスト材料が前記ナフトチオフェン化合物であることを特徴とする請求項２に記載の有機発光素子。
前記ゲスト材料は燐光発光化合物であることを特徴とする請求項３に記載の有機発光素子。
請求項２及至４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と接続されているスイッチング素子とを有する表示装置。