JP4566962B2

JP4566962B2 - 有機発光素子

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Publication number: JP4566962B2
Application number: JP2006230669A
Authority: JP
Inventors: 幸一鈴木; 章弘妹尾; 浩田邊
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Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2010-10-20
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Also published as: JP2007013199A

Description

本発明は、新規な有機化合物およびそれを用い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て、各電極から電子およびホール（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もどる際に放射される光を利用する素子である。

１９８７年コダック社の研究（“Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．”５１，９１３（１９８７））では、陽極にＩＴＯ、陰極にマグネシウム銀の合金をそれぞれ用い、電子輸送材料および発光材料としてアルミニウムキノリノール錯体を用い、ホール輸送材料にトリフェニルアミン誘導体を用いた機能分離型２層構成の素子で、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。関連の特許としては，米国特許４、５３９、５０７号，米国特許４，７２０，４３２，米国特許４，８８５，２１１号等が挙げられる。

また、蛍光性有機化合物の種類を変えることにより、紫外から赤外までの発光が可能であり、最近では様々な化合物の研究が活発に行われている。例えば、米国特許５，１５１，６２９号，米国特許５，４０９，７８３号，米国特許５，３８２，４７７号，特開平２−２４７２７８号公報，特開平３−２５５１９０号公報，特開平５−２０２３５６号公報，特開平９−２０２８７８号公報，特開平９−２２７５７６号公報等に記載されている。

さらに、上記のような低分子材料を用いた有機発光素子の他にも、共役系高分子を用いた有機発光素子が、ケンブリッジ大学のグループ（“Ｎａｔｕｒｅ”，３４７，５３９（１９９０））により報告されている。この報告ではポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）を塗工系で成膜することにより、単層で発光を確認している。

共役系高分子を用いた有機発光素子の関連特許としては、米国特許５，２４７，１９０号、米国特許５，５１４，８７８号、米国特許５，６７２，６７８号、特開平４−１４５１９２号公報、特開平５−２４７４６０号公報等が挙げられる。

このように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、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性を示唆している。

しかしながら、現状では更なる高輝度の光出力あるいは高変換効率が必要である。また、長時間の使用による輝度についての経時変化や酸素を含む雰囲気気体や湿気などによる劣化（電流のリーク等が原因でダークスポットが生じること）等の耐久性の面で未だ多くの問題がある。さらにはフルカラーディスプレイ等への応用を考えた場合の色純度の良い青、緑、赤の発光が必要となるが、これらの問題に関してもまだ十分でない。

電子輸送層や発光層などに用いる蛍光性有機化合物として、芳香族化合物や縮合多環芳香族化合物が数多く研究されている。例えば、特開平４−６８０７６号公報、特開平５−３２９６６号公報、特開平６−２２８５５２号公報、特開平６−２４０２４４号公報、特開平７−１０９４５４号公報、特開平８−３１１４４２号公報、特開平９−２４１６２９号公報、特開２０００−２６３３４号公報、特開２０００−２６８９６４号公報などが挙げられるが、発光輝度や耐久性が十分に満足できるものは得られていない。

本発明の目的は、この様な技術に鑑みてなされたものであり、特定な縮合多環化合物を用い、極めて高効率で高輝度な光出力を有する有機発光素子を提供することにある。また、極めて耐久性のある有機発光素子を提供する事にある。さらには製造が容易でかつ比較的安価に作成可能な有機発光素子を提供する事にある。

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、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層の少なくとも一層が下記一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする。

（式中、Ａｒ１９、Ａｒ２０、Ａｒ２１、Ａｒ２２、Ａｒ２３およびＡｒ２４は置換あるいは無置換の縮合多環芳香族基または置換あるいは無置換の縮合多環複素環基を表わす。Ａｒ１９、Ａｒ２０、Ａｒ２１、Ａｒ２２、Ａｒ２３およびＡｒ２４は、同じであっても異なっていてもよい。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、置換あるいは無置換のベンゼン環３個以上が縮合した縮合多環芳香族基であることが好ましい。

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、置換あるいは無置換のベンゼン環４個以上が縮合した縮合多環芳香族基であることがより好ましい。

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［ＶＩＩＩ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ１９は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［ＩＸ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ２０は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［Ｘ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ２１は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ２２は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩＩ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ２３は、水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９〜Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩＩＩ］で示される縮合多環芳香族基であることが好ましい。

（式中、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）

本発明の有機発光素子は、有機化合物からなる層のうち少なくとも電子輸送層または発光層が、一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。

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、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層のうち少なくとも発光層が、一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種と下記構造式で示される化合物を含有することを特徴とする。

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、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、ホール輸送層がホール輸送材料と黄色の発光材料を含有し、発光層が一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種と下記構造式で示される化合物を含有することを特徴とする。

以上説明のように、本発明の一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物及びそれを用いた有機発光素子は、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。特に本発明の縮合多環化合物を含有する有機層は、電子輸送層や発光層として優れる。またさらにホール／エキシトンブロッキング層としても優れている。

さらに、素子の作成も真空蒸着あるいはキャステイング法等を用いて作成可能であり、比較的安価で大面積の素子を容易に作成できる。

以下、本発明を詳細に説明する。

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、該一対の電極間に挟持された一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層の少なくとも一層が上記一般式［ＶＩＩ］で示される本発明の縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする。

上記一般式［ＶＩＩ］におけるＲ１９〜Ｒ２６、Ａｒ１９〜Ａｒ２４の置換基の具体例を以下に示す。

アルキル基としては、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、ｔｅｒ−ブチル基、オクチル基などが挙げられる。

アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基などが挙げられる。

アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、などが挙げられる。

複素環基としては、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、キノリル基、カルバゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアゾリル基、チアジアゾリル基、ターチエニル基、ターピロリル基などが挙げられる。なお、これらアリール基、複素環基には縮合環は含まない。

置換アミノ基としては、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などが挙げられる。

水素原子およびシアノ基が挙げられる。

縮合多環芳香族基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンスレニル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基、トリフェニレニル基、ペリレニル基などが挙げられ、好ましくは前記一般式［ＶＩＩＩ］〜［ＸＩＩＩ］で示される基が挙げられる。

縮合多環複素環基としては、アクリジニル基、フルオレノニル基などが挙げられる。

上記置換基が有してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基、ベンジル基、フェネチル基などのアラルキル基、フェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスリル基、ピレニル基、テトラセニル基、ペンタセニル基、フルオレニル基などのアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基などの複素環基、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などのアミノ基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、フェノキシル基などのアルコキシル基、シアノ基、ニトロ基などが挙げられる。

次に、本発明の縮合多環化合物の代表例である一般式［ＶＩＩ］と例示化合物５８〜６３とを以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。またそれ以外の例は参考例である。

６４

６５

６６

本発明の縮合多環化合物は、一般的に知られている方法で合成でき、例えば、パラジウム触媒を用いたｓｕｚｕｋｉｃｏｕｐｌｉｎｇ法（例えば“Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．”１９９５，９５，２４５７−２４８３）、ニッケル触媒を用いたＹａｍａｍｏｔｏ法（例えば“Ｂｕｌｌ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．”５１，２０９１，１９７８）、アリールスズ化合物を用いて合成する方法（例えば“Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．”，５２，４２９６，１９８７）などの合成法で得ることができる。

本発明の一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物は、従来の化合物に比べ電子輸送性、発光性および耐久性の優れた化合物であり、有機発光素子の有機化合物を含む層、特に、電子輸送層および発光層として有用であり、また真空蒸着法や溶液塗布法などによって形成した層は結晶化などが起こりにくく経時安定性に優れている。

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、該一対の電極間に狭持された一または複数の有機化合物を含む層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層の少なくとも一層が一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする。

本発明の有機発光素子は、有機化合物を含む層のうち少なくとも電子輸送層または発光層が、前記縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。

本発明の有機発光素子においては、上記一般式一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物を真空蒸着法や溶液塗布法により陽極及び陰極の間に形成する。その有機層の厚みは１０μｍより薄く、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．０１〜０．５μｍの厚みに薄膜化することが好ましい。なお、この厚みとは各層あたりの膜厚のことである。

図１〜図６に本発明の有機発光素子の好ましい例を示す。

図１は本発明の有機発光素子の一例を示す断面図である。図１は基板１上に陽極２、発光層３及び陰極４を順次設けた構成のものである。ここで使用する発光素子はそれ自体でホール輸送能、エレクトロン輸送能及び発光性の性能を単一で有している場合や、それぞれの特性を有する化合物を混ぜて使う場合に有用である。

図２は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図２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を順次設けた構成のものである。この場合は発光物質はホール輸送性かあるいは電子輸送性のいづれかあるいは両方の機能を有している材料をそれぞれの層に用い、発光性の無い単なるホール輸送物質あるいは電子輸送物質と組み合わせて用いる場合に有用である。また、この場合発光層３はホール輸送層５あるいは電子輸送層６のいづれかから成る。

図３は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。図３は基板１上に陽極２、ホール輸送層５、発光層３，電子輸送層６及び陰極４を順次設けた構成のものである。これはキャリヤ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化合物と適時組み合わせて用いられ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化合物が使用できるため、発光色相の多様化が可能になる。

さらに、中央の発光層に各キャリヤあるいは励起子を有効に閉じこめて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他の例を示す断面図である。図４は図３に対してホール注入層７を陽極側に挿入した構成であり、陽極とホール輸送層の密着性改善あるいはホールの注入性改善に効果があり、低電圧化に効果的である。

図５および図６は本発明の有機発光素子における他の例を示す断面図である。
図５および図６は、図３および図４に対してホールあるいは励起子（エキシトン）を陰極側に抜けることを阻害する層（ホールブロッキング層８）を、発光層、電子輸送層間に挿入した構成である。イオン化ポテンシャルの非常に高い化合物をホールブロッキング層８として用いる事により、発光効率の向上に効果的な構成である。

ただし、図１〜図６はあくまでごく基本的な素子構成であり、本発明の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。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。など多様な層構成をとることができる。

本発明に用いられる一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物は、従来の化合物に比べ電子輸送性、発光性および耐久性の優れた化合物であり、図１〜図６のいずれの形態でも使用することができる。

特に、本発明の縮合多環化合物を用いた有機層は、電子輸送層および発光層として有用であり、また真空蒸着法や溶液塗布法などによって形成した層は結晶化などが起こりにくく経時安定性に優れている。

本発明は、電子輸送層および発光層の構成成分として一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物を用いるものであるが、これまで知られているホール輸送性化合物、発光性化合物あるいは電子輸送性化合物などを必要に応じて一緒に使用することもできる。

以下にこれらの化合物例を挙げる。

本発明の有機発光素子において、一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物を含有する層および他の有機化合物を含有する層は、一般には真空蒸着法あるいは、適当な溶媒に溶解させて塗布法により薄膜を形成する。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、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が、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。

陽極材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよく、例えば、金、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あるいはこれらの合金、酸化錫、酸化亜鉛、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く、複数併用することもできる。

一方、陰極材料としては仕事関数の小さなものがよく、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、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体あるいは複数の合金として用いることができる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化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。

なお、作成した素子に対して、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、フッソ樹脂、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。

ところで、黄色の発光材料を本発明の有機発光素子に含有させることにより、白色発光も可能である。例えば、黄色の発光材料であるルブレンをホール輸送層に含有させることにより実現できる。実施例６４で具体的に述べる。ホール輸送層中の発光材料の重量比は適宜決めればよい。というのも例えば発光層の青色発光強度と波長により黄色発光材料の量はかわるからである。また、例えば実施例６４の場合、ホール輸送材料／ルブレン＝１００／１（重量比）である。

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。また実施例の膜厚はいずれも乾燥後の値である。

（合成参考例１）
［例示化合物Ｎｏ．２２の合成］
５００ｍｌ三ツ口フラスコに、１，３，５−トリブロモベンゼン［１］０．８ｇ（２．５２ｍｍｏｌ）、ボロン酸［２］３．０ｇ（１２．６ｍｍｏｌ）、トルエン１６０ｍｌおよびエタノール８０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、炭酸ナトリウム１５ｇ／水７５ｇの水溶液を滴下し、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）０．４４ｇ（０．３７８ｍｍｏｌ）を添加した。室温で３０分攪拌した後７７℃に昇温し３時間攪拌を行った。反応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後、シリカゲルカラム（ヘキサン＋トルエン混合展開溶媒）で精製し、例示化合物Ｎｏ．２２（白色結晶）１．２７ｇを得た。（収率７７％）

（合成参考例２）
［例示化合物Ｎｏ．６４の合成］
５００ｍｌ三ツ口フラスコに、１，３，５−トリブロモベンゼン［１］０．８ｇ（２．５２ｍｍｏｌ）、ボロン酸［３］４．８ｇ（１２．６ｍｍｏｌ）、トルエン１６０ｍｌおよびエタノール８０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、炭酸ナトリウム１５ｇ／水７５ｇの水溶液を滴下し、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）０．４４ｇ（０．３７８ｍｍｏｌ）を添加した。室温で３０分攪拌した後７７℃に昇温し３時間攪拌を行った。反応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後、シリカゲルカラム（ヘキサン＋トルエン混合展開溶媒）で精製し、例示化合物Ｎｏ．６４（白色結晶）２．００ｇを得た。（収率７３％）

（合成参考例３）
［例示化合物Ｎｏ．６５の合成］
５００ｍｌ三ツ口フラスコに、１，２，４，５−テトラブロモベンゼン［４］０．７５ｇ（１．８８ｍｍｏｌ）、ボロン酸［２］３．０ｇ（１２．６ｍｍｏｌ）、トルエン１６０ｍｌおよびエタノール８０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、炭酸ナトリウム１５ｇ／水７５ｇの水溶液を滴下し、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）０．４３ｇ（０．３７６ｍｍｏｌ）を添加した。室温で３０分攪拌した後７７℃に昇温し５時間攪拌を行った。

反応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後、シリカゲルカラム（ヘキサン＋トルエン混合展開溶媒）で精製し、例示化合物Ｎｏ．６５（白色結晶）１．４１ｇを得た。（収率８８％）

（合成参考例４）
［例示化合物Ｎｏ．６６の合成］
５００ｍｌ三ツ口フラスコに、１，２，４，５−テトラブロモベンゼン［４］０．７５ｇ（１．８８ｍｍｏｌ）、ボロン酸［３］４．８ｇ（１２．６ｍｍｏｌ）、トルエン１６０ｍｌおよびエタノール８０ｍｌを入れ、窒素雰囲気中、室温で攪拌下、炭酸ナトリウム１５ｇ／水７５ｇの水溶液を滴下し、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）０．４３ｇ（０．３７６ｍｍｏｌ）を添加した。室温で３０分攪拌した後７７℃に昇温し５時間攪拌を行った。

反応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後、シリカゲルカラム（ヘキサン＋トルエン混合展開溶媒）で精製し、例示化合物Ｎｏ．６６（白色結晶）１．８８ｇを得た。（収率７０％）

（実施例１）
以下に実施例を示す。実施例１４，１５，２９，３０，４４，４５，５５〜６０が本発明に係る実施例であり、それ以外の実施例は参考実施例である。

図２に示す構造の有機発光素子を作成した。

基板１としてのガラス基板（０．７ｍｍの厚さの基板）上に、陽極２としての酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて１２０ｎｍの膜厚で成膜したものを透明導電性支持基板として用いた。これをアセトン、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／オゾン洗浄したものを透明導電性支持基板として使用した。

透明導電性支持基板上に下記構造式で示される化合物のクロロホルム溶液をスピンコート法により３０ｎｍの膜厚で成膜しホール輸送層５を形成した。

さらに例示化合物Ｎｏ．１で示される縮合多環化合物を真空蒸着法により５０ｎｍの膜厚で成膜し電子輸送層６を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

次に、陰極４として、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１原子％）からなる合金である蒸着材料を用いて、上記有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、１０Ｖの直流電圧を印加すると９．０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、７５０ｃｄ／ｍ^２の輝度で青色の発光が観測された。

さらに、窒素雰囲気下で電流密度を７．０ｍＡ／ｃｍ^２に保ち１００時間電圧を印加したところ、初期輝度５５０ｃｄ／ｍ^２から１００時間後４７０ｃｄ／ｍ^２と輝度劣化は小さかった。

（実施例２〜１５）
例示化合物Ｎｏ．１に代えて、例示化合物Ｎｏ．５，１０，１６，１９，２４，２５，３１，３６，３９、４３，４６，５１，５８，６３を用いた他は実施例１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１〜８）
例示化合物Ｎｏ．１に代えて、下記構造式で示される化合物を用いた他は実施例１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表２に示す。

比較化合物Ｎｏ．１

比較化合物Ｎｏ．２

比較化合物Ｎｏ．３

比較化合物Ｎｏ．４

比較化合物Ｎｏ．５

比較化合物Ｎｏ．６

比較化合物Ｎｏ．７

比較化合物Ｎｏ．８

（実施例１６）
図３に示す構造の有機発光素子を作成した。

実施例１と同様に、透明導電性支持基板上にホール輸送層５を形成した。

さらに例示化合物Ｎｏ．４で示される縮合多環化合物を真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚で成膜し発光層３を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

さらにアルミニウムトリスキノリノールＡｌｇ（トリス−（８−ヒドロキシキノリン））アルミニウムを真空蒸着法により４０ｎｍの膜厚で成膜し電子輸送層６を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

次に、陰極４として、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を用いて、上記有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成し、図３に示す構造の有機発光素子を作成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、８Ｖの直流電圧を印加すると８．１ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、３９８０ｃｄ／ｍ^２の輝度で青色の発光が観測された。

さらに、窒素雰囲気下で電流密度を７．０ｍＡ／ｃｍ^２に保ち１００時間電圧を印加したところ、初期輝度３０９０ｃｄ／ｍ^２から１００時間後２６００ｃｄ／ｍ^２と輝度劣化は小さかった。

（実施例１７〜３０）
例示化合物Ｎｏ．４に代えて、例示化合物Ｎｏ．６，１１，１４，１８，２２，２７，２９，３５，４０，４２，４７，４９，５２，６２を用いた他は実施例１６と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表３に示す。

（比較例９〜１６）
例示化合物Ｎｏ．４に代えて、比較化合物Ｎｏ．１、２、３、４，５，６，７，８を用いた他は実施例１６と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表４に示す。

（実施例３１）
図３に示す構造の有機発光素子を作成した。

実施例１と同様な透明導電性支持基板上に、下記構造式で示される化合物のクロロホルム溶液をスピンコート法により２０ｎｍの膜厚で成膜しホール輸送層５を形成した。

さらに下記構造式で示される化合物および例示化合物Ｎｏ．２で示される縮合多環化合物（重量比１：５０）を真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚で成膜し発光層３を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

さらにアルミニウムトリスキノリノールを真空蒸着法により４０ｎｍの膜厚で成膜し電子輸送層６を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、８Ｖの直流電圧を印加すると８．５ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、４６５００ｃｄ／ｍ^２の輝度で青白色の発光が観測された。

さらに、窒素雰囲気下で電流密度を５．０ｍＡ／ｃｍ^２に保ち１００時間電圧を印加したところ、初期輝度２２５００ｃｄ／ｍ^２から１００時間後１７６００ｃｄ／ｍ^２と輝度劣化は小さかった。

（実施例３２〜４５）
例示化合物Ｎｏ．２に代えて、例示化合物Ｎｏ．７，９，１５，１７，２３，２８，３２，３４，３８，４１，４５，５０，５３，５６を用いた他は実施例３１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表５に示す。

（比較例１７〜２４）
例示化合物Ｎｏ．２に代えて、比較化合物Ｎｏ．１、２、３、４，５，６，７，８を用いた他は実施例３１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表６に示す。

（実施例４６）
図５に示す構造の有機発光素子を作成した。

実施例３１と同様に、透明導電性支持基板上にホール輸送層５を形成した。さらにルブレンおよびアルミニウムトリスキノリノール（重量比１：２０）を真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚で成膜し発光層３を形成した後、例示化合物Ｎｏ．３で示される縮合多環化合物を真空蒸着法により１０ｎｍの膜厚で成膜しホール／エキシトンブロッキング層８を形成した。さらにアルミニウムトリスキノリノールを真空蒸着法により４０ｎｍの膜厚で成膜し電子輸送層６を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。この成膜条件は層３、８、６に共通である。

次に、陰極４として、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を用いて、上記有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成し、図５に示す構造の有機発光素子を作成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、１０Ｖの直流電圧を印加すると８．９ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、６０２００ｃｄ／ｍ^２の輝度で黄緑色の発光が観測された。

さらに、窒素雰囲気下で電流密度を７．０ｍＡ／ｃｍ^２に保ち１００時間電圧を印加したところ、初期輝度３８０００ｃｄ／ｍ^２から１００時間後２８７００ｃｄ／ｍ^２と輝度劣化は小さかった。

（実施例４７〜６０）
例示化合物Ｎｏ．３に代えて、例示化合物Ｎｏ．８，１３，２１，３０，３３，３７，４４，４８，５４，５５，５７，５９，６０，６１を用いた他は実施例４６と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表７に示す。

（比較例２５〜３２）
例示化合物Ｎｏ．３に代えて、比較化合物Ｎｏ．１、２、３、４，５，６，７，８を用いた他は実施例４６と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表８に示す。

（実施例６１）
図１に示す構造の有機発光素子を作成した。

実施例１と同様な透明導電性支持基板上に、例示化合物Ｎｏ．１２で示される縮合多環化合物を０．０５０ｇおよびポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール（重量平均分子量＝６３、０００）１．００ｇをクロロホルム８０ｍｌに溶解した溶液をスピンコート法（回転数＝２０００ｒｐｍ）により１２０ｎｍの膜厚に成膜し有機層（発光層３）を形成した。

次に、陰極４として、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１原子％）からなる蒸着材料を用いて、上記有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成し、図１に示す構造の有機発光素子を作成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、１０Ｖの直流電圧を印加すると７．８ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、１２５０ｃｄ／ｍ^２の輝度で青色の発光が観測された。

さらに、窒素雰囲気下で電流密度を５．０ｍＡ／ｃｍ^２に保ち１００時間電圧を印加したところ、初期輝度８２０ｃｄ／ｍ^２から１００時間後６７０ｃｄ／ｍ^２と輝度劣化は小さかった。

（実施例６２〜６３）
例示化合物Ｎｏ．１２に代えて、例示化合物Ｎｏ．２０，２６を用いた他は実施例６１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表９に示す。

（比較例３３〜４０）
例示化合物Ｎｏ．１２に代えて、比較化合物Ｎｏ．１、２、３、４，５，６，７，８を用いた他は実施例６１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表９に示す。

（実施例６４）
図３に示す構造の有機発光素子を作成した。

実施例１と同様な透明導電性支持基板上に、下記構造式で示される化合物および黄色の発光材料であるルブレン（重量比１００：１）を真空蒸着法により５０ｎｍの膜厚で成膜しホール輸送層５を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

さらに下記構造式で示される化合物および例示化合物Ｎｏ．９で示される縮合多環化合物（重量比１：１００）を真空蒸着法により２０ｎｍの膜厚で成膜し発光層３を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

さらにアルミニウムトリスキノリノールを真空蒸着法により３０ｎｍの膜厚で成膜し電子輸送層６を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は０．２〜０．３ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

次に、陰極４として、アルミニウムとリチウム（リチウム濃度１．５原子％）からなる蒸着材料を用いて、上記有機層の上に、真空蒸着法により厚さ１５０ｎｍの金属層膜を形成した。蒸着時の真空度は１．０×１０−４Ｐａ、成膜速度は１．０〜１．２ｎｍ／ｓｅｃの条件で成膜した。

この様にして得られた素子に、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、Ａｌ−Ｌｉ電極（陰極４）を負極にして、８Ｖの直流電圧を印加すると１００ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、１１０００ｃｄ／ｍ^２の輝度で白色の発光が観測された。

また１５Ｖの直流電圧を印加すると２２５０ｍＡ／ｃｍ^２の電流密度で電流が素子に流れ、２１３０００ｃｄ／ｍ^２の輝度で白色の発光が観測された。

（実施例６５〜６７）
例示化合物Ｎｏ．１に代えて、例示化合物Ｎｏ．６４，６５，６６を用いた他は実施例１と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表１０に示す。

（実施例６８〜７０）
例示化合物Ｎｏ．４に代えて、例示化合物Ｎｏ．６４，６５，６６を用いた他は実施例１６と同様に素子を作成し、同様な評価を行った。その結果を表１１に示す。

（実施例７１〜７４）
実施例２１、６８，６９，７０で作成した素子の発光スペクトルをＭＣＰＤ−７０００（メーカー：ＯｔｓｕｋａＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，装置名：ＰｈｏｔａｌＭＣＰＤ−７０００（Ｍｕｌｔ：ＣｈａｎｎｅｌＰｈｏｔｏＤｅｔｅｃｔｏｒ））で観測し、ＣＩＥ色度座標を測定した。その結果を表１１に示す。

これらの結果から、優れた色純度の青色発光が得られることが分かった。即ちブラウン管の青純度（ＣＩＥ座標）がＸ，Ｙ＝０．１４，０．０８であるような理想のあるような理想の青の値にこれら実施例が極めて近いことが分かった。更にこれら化合物Ｎｏ．２２、６４、６５、６６を有するそれぞれの素子は、初期輝度及び耐久性の点からも好ましかった。

本発明における有機発光素子の一例を示す断面図である。本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。本発明における有機発光素子の他の例を示す断面図である。

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

Claims

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た一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層の少なくとも一層が下記一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする有機発光素子。

（式中、Ａｒ１９、Ａｒ２０、Ａｒ２１、Ａｒ２２、Ａｒ２３およびＡｒ２４は置換あるいは無置換の縮合多環芳香族基または置換あるいは無置換の縮合多環複素環基を表わす。Ａｒ１９、Ａｒ２０、Ａｒ２１、Ａｒ２２、Ａｒ２３およびＡｒ２４は同じであっても異なっていてもよい。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、置換あるいは無置換のベンゼン環３個以上が縮合した縮合多環芳香族基である請求項１に記載の有機発光素子。
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、置換あるいは無置換のベンゼン環４個以上が縮合した縮合多環芳香族基である請求項１に記載の有機発光素子。
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［ＶＩＩＩ］で示される縮合多環芳香族基である請求項２に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ１９は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［ＩＸ］で示される縮合多環芳香族基である請求項２に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ２０は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［Ｘ］で示される縮合多環芳香族基である請求項２または３に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ２１は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩ］で示される縮合多環芳香族基である請求項２または３に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ２２は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩＩ］で示される縮合多環芳香族基である請求項２または３に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ２３は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
一般式［ＶＩＩ］のＡｒ１９乃至Ａｒ２４が、下記一般式［ＸＩＩＩ］で示される縮合多環芳香族基である請求項１に記載の有機発光素子。

（式中、Ｒ２４、Ｒ２５、Ｒ２６は水素原子、アルキル基、置換あるいは無置換のアラルキル基、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複素環基、置換アミノ基またはシアノ基を表わす。）
有機化合物からなる層のうち少なくとも電子輸送層または発光層が、一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
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た一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、前記有機化合物を含む層のうち少なくとも発光層が、一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種と下記構造式で示される化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。
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た一または複数の有機化合物からなる層を少なくとも有する有機発光素子において、ホール輸送層がホール輸送材料と黄色の発光材料を含有し、発光層が一般式［ＶＩＩ］で示される縮合多環化合物の少なくとも一種と下記構造式で示される化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の有機発光素子。