JP5326568B2

JP5326568B2 - 発光素子材料および発光素子

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Publication number: JP5326568B2
Application number: JP2008516647A
Authority: JP
Inventors: 和真長尾; 剛富永
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: JPWO2008108256A1; CN101627102A; TWI453966B; US20100038634A1; KR101475309B1; US7989802B2; CN101627102B; KR20090128382A; EP2128217A1; EP2128217B1; TW200903878A; WO2008108256A1; EP2128217A4

Description

本発明は、蛍光色素や電荷輸送材として有用なピレン化合物およびこれを用いた発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関する。

陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機発光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。

この研究は、イーストマンコダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機薄膜発光素子が高輝度に発光することが示されて以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ＩＴＯガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層であるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）、そして陰極としてＭｇ：Ａｇ（合金）を順次設けたものであり、１０Ｖ程度の駆動電圧で１,０００ｃｄ／ｍ^２の緑色発光が可能であった（非特許文献１参照）。

また、有機薄膜発光素子は、発光層に種々の蛍光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。三原色の発光材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。

有機薄膜発光素子における最大の課題の１つは、素子の発光効率と耐久性を両立させることである。特に青色発光素子に関しては、耐久性に優れ、信頼性の高い素子を提供する青色発光材料は少ない。例えば、アリール基で置換されたピレン化合物を用いた青色発光素子が開示されている（特許文献１〜４参照）。また、ジベンゾフラニル基を４つ有するピレン化合物（特許文献５参照）を青色発光素子に用いた例も開示されているが、いずれも耐久性が不十分であった。
特開２０００−２７３０５６号公報（請求項１〜２）特開２００２−６３９８８号公報（請求項１）特開２００４−７５５６７号公報（請求項１〜４）特開２００４−１３９９５７号公報（請求項１）国際公開第２００４／０９６９４５号パンフレット（特許請求の範囲）アプライドフィジックスレターズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）（米国）、１９８７年、５１巻、１２号、９１３〜９１５頁

上述のように、従来の有機薄膜発光素子では、発光効率が高く、かつ耐久性に優れた青色発光素子が提供されていなかった。そこで本発明は、発光効率が高く、かつ耐久性に優れた青色発光素子を可能にする発光素子材料、およびこれを用いた発光素子を提供することを目的とする。

本発明は一般式（１）で表されるピレン化合物を含有する発光素子材料である。

Ｒ^１〜Ｒ^１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、シリル基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ^１８Ｒ^１９、並びに隣接置換基との間に形成される環構造からなる群から選ばれる。Ｒ^１８およびＲ^１９は、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。ｎは１〜２の整数である。Ｘは単結合、もしくはアリーレン基、ヘテロアリーレン基の群から選択される。但し、Ｒ^１０〜Ｒ^１７のうちいずれか一つはＸとの連結に用いられる。

また、本発明は、陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が一般式（１）で表される発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子である。

本発明は、発光素子等に利用可能で、薄膜安定性に優れた発光素子材料を提供できる。さらに、高い発光効率と優れた耐久性を有する発光素子が得られる。

本発明に用いられる一般式（１）で表されるピレン化合物について説明する。

本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は、分子中にピレン骨格と、電子供与性縮合芳香族であるジベンゾフラン骨格１〜２個を有することにより、耐熱性と電荷輸送性を両立することができる。連結基Ｘは、単結合、アリーレン基またはヘテロアリーレン基である。連結基Ｘは、アリーレン基またはヘテロアリーレン基であることが好ましい。Ｘがアリーレン基またはヘテロアリーレン基である場合、安定な薄膜が形成でき、長寿命発光が可能となる。中でも、原料の入手性や合成の容易さから、Ｘがアリーレン基であるとより好ましい。ここで、アリーレン基とは、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、フェナントリレン基、ターフェニレン基、ピレニレン基などの芳香族炭化水素基から導かれる２価または３価の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アリーレン基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲、より好ましくはフェニル基から導かれる２価の基（フェニレン基）である。

ヘテロアリーレン基とは、フラニレン基、チオフェニレン基、オキサゾリレン基、ピリジレン基、キノリニレン基、カルバゾリレン基など、炭素の他に炭素以外の原子を有する芳香族基から導かれる２価または３価の基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。ヘテロアリーレン基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上３０以下の範囲である。

一般式（１）において、Ｒ^１〜Ｒ^１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、シリル基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ^１８Ｒ^１９、並びに隣接置換基との間に形成される環構造からなる群から選ばれる。Ｒ^１８およびＲ^１９は、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。ｎは１〜２の整数である。Ｘは単結合、もしくはアリーレン基、ヘテロアリーレン基の群から選択される。但し、Ｒ^１０〜Ｒ^１７のうちいずれか一つはＸとの連結に用いられる。

これらの置換基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。置換されている場合の追加の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、通常１以上２０以下の範囲、より好ましくは１以上８以下の範囲、さらに好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基である。

シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル、シクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチルなどの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。

複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上２０以下の範囲である。

アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのエーテル結合を介して脂肪族炭化水素基が結合した官能基を示し、この脂肪族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。

アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アルキルチオ基の炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アルキルチオ基の炭素数は特に限定されないが、通常、１以上２０以下の範囲である。

アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基など、エーテル結合を介した芳香族炭化水素基が結合した官能基を示し、芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。

アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。アリールエーテル基における芳香族炭化水素基は置換基を有していても有していなくてもよい。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。

アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、無置換でも置換されていてもかまわないが、電荷輸送性の観点からは無置換あるいはメチル基置換がより好ましい。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、６以上４０以下の範囲である。耐熱性の観点からは、アリール基の中でも、無置換あるいはアルキル基で置換されたフェニル基、ナフチル基がより好ましい。

ヘテロアリール基とは、フラニル基、チオフェニル基、ピロリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェニル基、インドリル基など炭素以外の原子を一個環内に有する５員環芳香族基、ピリジル基、キノリニル基などの炭素以外の原子を一個または複数個環内に有する６員環芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわないが、電荷輸送性の観点からは無置換あるいはメチル基置換がより好ましい。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、２以上３０以下の範囲である。

アミノ基、−Ｐ(＝Ｏ)Ｒ^１８Ｒ^１９は、さらに置換基を有していても有していなくてもよく、置換基は例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されてもよい。

Ｒ^１８およびＲ^１９は、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる基である。

シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、３以上２０以下の範囲である。また、ケイ素数は、通常、１以上６以下である。

隣接置換基との間に形成される環構造とは、前記一般式（１）で説明すると、Ｒ^１〜Ｒ^１７の中から選ばれる任意の隣接２置換基（例えばＲ^１とＲ^２）が互いに結合して共役または非共役の縮合環を形成するものである。縮合環の構成元素として、炭素以外にも窒素、酸素、硫黄、リン、ケイ素原子を含んでいてもよいし、さらに別の環と縮合してもよい。

本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物は、Ｒ^３およびＲ^５の少なくとも１つがアリール基またはヘテロアリール基であることが好ましい。このような場合には、ピレン骨格同士の分子間相互作用が抑制され、固体または薄膜状態で強い蛍光強度を維持し、高効率発光が可能となる。中でも、Ｒ^５がアリール基またはヘテロアリール基であると合成プロセスが容易になり、低コストでの製造が可能となるため、さらに好ましい。

また、一般式（１）で表されるピレン化合物はＲ^３およびＲ^５が水素であり、Ｒ^４がアルキル基であることも好ましい。このような場合には、アモルファス性の高い、より安定な薄膜が形成できる。中でも、さらにＲ^８がアリール基またはヘテロアリール基であると分子間相互作用が抑制され、高効率発光が可能になるため、さらに好ましい。

上記のようなピレン化合物として、特に限定されないが、具体的には以下のような例が挙げられる。

一般式（１）で表されるピレン化合物の合成には、公知の方法を使用することができる。ピレン骨格へジベンゾフラニル基を導入する方法は、例えば、パラジウムやニッケル触媒下でのハロゲン化ピレン誘導体とジベンゾフラン金属錯体またはジベンゾフラニルアリール金属錯体のカップリング反応を用いる方法、パラジウムやニッケル触媒下でのピレニル金属錯体とハロゲン化ジベンゾフラン誘導体のカップリング反応を用いる方法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

次に、本発明における発光素子の実施形態について例をあげて詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極との間に介在する有機層を有し、該有機層は少なくとも発光層を含み、該発光層が電気エネルギーにより発光する。

有機層は、発光層のみからなる構成の他に、１）正孔輸送層／発光層／電子輸送層および、２）発光層／電子輸送層、３）正孔輸送層／発光層などの積層構成が挙げられる。また、上記各層は、それぞれ単一層、複数層のいずれでもよい。正孔輸送層および電子輸送層が複数層を有する場合、電極に接する側の層をそれぞれ正孔注入層および電子注入層と呼ぶことがあるが、以下の説明では正孔注入材料は正孔輸送材料に、電子注入材料は電子輸送材料にそれぞれ含まれる。

本発明の発光素子は、有機層が一般式（１）で表されるピレン化合物を含む発光素子材料により形成される。発光素子材料とは、自ら発光するもの、およびその発光を助けるもののいずれかに該当し、発光に関与している化合物を指すものであり、具体的には、正孔輸送材料、発光材料および電子輸送材料などが該当する。

本発明のピレン化合物は、正孔輸送材料や電子輸送材料として用いてもよいが、高い発光性能を有することから発光材料として好適に用いられる。また、本発明のピレン化合物は、青色領域に強い発光を示すことから、青色発光材料として好適に用いられるが、他の発光材料と組み合わせることで緑色〜赤色発光素子や白色発光素子用の材料としても用いることができる。

本発明で用いられる陽極は、正孔を有機層に効率よく注入できる材料であれば特に限定されないが、比較的仕事関数の大きい材料を用いるのが好ましく、例えば、酸化錫、酸化インジウム、酸化亜鉛インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物、あるいは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロールおよびポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが挙げられる。これらの電極材料は、単独で用いてもよいが、複数の材料を積層または混合して用いてもよい。

陽極の抵抗は、発光素子の発光に十分な電流が供給できればよく、発光素子の消費電力の点からは低抵抗であることが望ましい。例えば、３００Ω／□以下のＩＴＯ基板であれば素子電極として機能するが、現在では１０Ω／□程度の基板の供給も可能になっていることから、１００Ω／□以下の低抵抗品を使用することが特に望ましい。ＩＴＯの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常１００〜３００ｎｍの間で用いられることが多い。

また、発光素子の機械的強度を保つために、発光素子を基板上に形成することが好ましい。基板は、ソーダガラスや無アルカリガラスなどのガラス基板が好適に用いられる。ガラス基板の厚みは、機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、０．５ｍｍ以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましい。または、ＳｉＯ_２などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用することもできる。さらに、陽極が安定に機能するのであれば、基板はガラスである必要はなく、例えば、プラスチック基板上に陽極を形成しても良い。ＩＴＯ膜形成方法は、電子線ビーム法、スパッタリング法および化学反応法など特に制限を受けるものではない。

本発明で用いられる陰極に用いられる材料は、電子を有機層に効率良く注入できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウムおよびマグネシウムならびにこれらの合金などが挙げられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させるためには、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、カルシウム、マグネシウムまたはこれら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかしながら、これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であることが多い。そのため、有機層に微量のリチウムやマグネシウム（真空蒸着の膜厚計表示で１ｎｍ以下）をドーピングして安定性の高い電極を得る方法が好ましい例として挙げることができる。また、フッ化リチウムのような無機塩の使用も可能である。更に、電極保護のために白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウムおよびインジウムなどの金属、またはこれら金属を用いた合金、シリカ、チタニアおよび窒化ケイ素などの無機物、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、炭化水素系高分子化合物などの有機高分子化合物を積層することが、好ましい例として挙げられる。これらの電極の作製法は、抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、イオンプレーティングおよびコーティングなど、導通を取ることができれば特に制限されない。

正孔輸送層は、正孔輸送材料の一種または二種以上を積層または混合する方法、もしくは、正孔輸送材料と高分子結着剤の混合物を用いる方法により形成される。また、正孔輸送材料に塩化鉄（III）のような無機塩を添加して正孔輸送層を形成してもよい。正孔輸送材料は、発光素子の作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれば特に限定されない。例えば、４，４’−ビス（Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル、４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニル（フェニル）アミノ）トリフェニルアミンなどのトリフェニルアミン誘導体、ビス（Ｎ−アリルカルバゾール）またはビス（Ｎ−アルキルカルバゾール）などのビスカルバゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、ベンゾフラン誘導体やチオフェン誘導体、オキサジアゾール誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体などの複素環化合物、ポリマー系では前記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールおよびポリシランなどが好ましい。

本発明において、発光層は単一層、複数層のどちらでもよく、それぞれ発光材料（ホスト材料、ドーパント材料）により形成され、これはホスト材料とドーパント材料との混合物であっても、ホスト材料単独であっても、いずれでもよい。すなわち、本発明の発光素子では、各発光層において、ホスト材料もしくはドーパント材料のみが発光してもよいし、ホスト材料とドーパント材料がともに発光してもよい。電気エネルギーを効率よく利用し、高色純度の発光を得るという観点からは、発光層はホスト材料とドーパント材料の混合からなることが好ましい。また、ホスト材料とドーパント材料は、それぞれ一種類であっても、複数の組み合わせであっても、いずれでもよい。ドーパント材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれでもよい。ドーパント材料は積層されていても、分散されていても、いずれでもよい。ドーパント材料の量は、多すぎると濃度消光現象が起きるため、ホスト材料に対して２０重量％以下で用いることが好ましく、さらに好ましくは１０重量％以下である。ドーピング方法は、ホスト材料との共蒸着法によって形成することができるが、ホスト材料と予め混合してから同時に蒸着しても良い。

本発明の発光層は一般式（１）で表されるピレン化合物を含有する。本発明のピレン化合物はドーパント材料として用いてもよいが、薄膜安定性および電荷輸送性に優れることから、ホスト材料として好適に用いられる。

本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは４．６ｅＶ以上６．２ｅＶ以下であり、より好ましくは４．８ｅＶ以上６．０ｅＶ以下である。なお、イオン化ポテンシャルの絶対値は測定方法により異なる場合があるが、本発明のイオン化ポテンシャルは、大気雰囲気型紫外線光電子分析装置（ＡＣ−１、理研機器（株）製）を用いて、ＩＴＯガラス基板上に３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さに蒸着した薄膜を測定した値である。

本発明で用いられるホスト材料は、本発明の一般式（１）で表されるピレン化合物一種のみに限る必要はなく、本発明の複数のピレン化合物を混合して用いたり、その他のホスト材料の一種類以上を本発明のピレン化合物と混合して用いてもよい。混合しうるホスト材料としては、アントラセンやなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンなどの芳香族アミン誘導体、トリス（８−キノリナート）アルミニウム（III）をはじめとする金属キレート化オキシノイド化合物、ジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、インデン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ピロロピロール誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリチオフェン誘導体が好適に用いられる。

ドーパント材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレン、トリフェニレン、ペリレン、フルオレン、インデンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体（例えば２−（ベンゾチアゾール−２−イル）−９，１０−ジフェニルアントラセンや５，６，１１，１２−テトラフェニルナフタセンなど）、フラン、ピロール、チオフェン、シロール、９−シラフルオレン、９，９’−スピロビシラフルオレン、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、イミダゾピリジン、フェナントロリン、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、ピロロピリジン、チオキサンテンなどのヘテロアリール環を有する化合物やその誘導体、ボラン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、４，４’−ビス（２−（４−ジフェニルアミノフェニル）エテニル）ビフェニル、４，４’−ビス（Ｎ−（スチルベン−４−イル）−Ｎ−フェニルアミノ）スチルベンなどのアミノスチリル誘導体、芳香族アセチレン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベン誘導体、アルダジン誘導体、ピロメテン誘導体、ジケトピロロ［３，４−ｃ］ピロール誘導体、２，３，５，６−１Ｈ，４Ｈ−テトラヒドロ−９−（２’−ベンゾチアゾリル）キノリジノ［９，９ａ，１−ｇｈ］クマリンなどのクマリン誘導体、イミダゾール、チアゾール、チアジアゾール、カルバゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾールなどのアゾール誘導体およびその金属錯体およびＮ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジ（３−メチルフェニル）−４，４’−ジフェニル−１，１’−ジアミンに代表される芳香族アミン誘導体などが挙げられる。中でも、電子受容性置換基を有する縮合芳香環誘導体をドーパントとして用いると、本発明のピレン化合物が有する薄膜安定性の効果がより顕著になるため、好ましい。具体的には、１−（ベンゾオキサゾール−２−イル）−３，８−ビス（４−メチルフェニル）ピレンに代表されるベンゾアゾール基を有するピレン化合物や（６−ｐ−トリルピレン−１−イル）−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）ボランに代表されるジメシチルボリル基を有するピレン化合物が特に好ましいドーパントとして挙げられる。

本発明において、電子輸送層とは、陰極から電子が注入され、さらに電子を輸送する層である。電子輸送層には、電子注入効率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望まれる。そのため電子輸送層は、電子親和力が大きく、しかも電子移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質で構成されることが望ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考えた場合に、電子輸送層が陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たすならば、電子輸送能力がそれ程高くない材料で構成されていても、発光効率を向上させる効果は電子輸送能力が高い材料で構成されている場合と同等となる。したがって、本発明における電子輸送層には、正孔の移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとして含まれる。

電子輸送層に用いられる電子輸送材料は、特に限定されないが、ナフタレン、アントラセンなどの縮合アリール環を有する化合物やその誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、ペリレン誘導体、ペリノン誘導体、クマリン誘導体、ナフタルイミド誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、カルバゾール誘導体およびインドール誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（III）などのキノリノール錯体やヒドロキシフェニルオキサゾール錯体などのヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体が挙げられるが、駆動電圧を低減できることから、炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成され、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物を用いることが好ましい。

本発明における電子受容性窒素とは、隣接原子との間に多重結合を形成している窒素原子を表す。窒素原子が高い電子陰性度を有することから、該多重結合は電子受容的な性質を有する。それゆえ、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、高い電子親和性を有し、電子輸送能に優れ、電子輸送層に用いることで発光素子の駆動電圧を低減できる。電子受容性窒素を含むヘテロアリール環は、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、キノリン環、キノキサリン環、ナフチリジン環、ピリミドピリミジン環、ベンゾキノリン環、フェナントロリン環、イミダゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、チアゾール環、チアジアゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンズイミダゾール環、フェナンスロイミダゾール環などが挙げられる。

これらのヘテロアリール環構造を有する化合物としては、例えば、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、キノキサリン誘導体、キノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、ビピリジンやターピリジンなどのオリゴピリジン誘導体、キノキサリン誘導体およびナフチリジン誘導体などが好ましい化合物として挙げられる。中でも、トリス（Ｎ−フェニルベンズイミダゾール−２−イル）ベンゼンなどのイミダゾール誘導体、１，３−ビス［（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）１，３，４−オキサジアゾリル］フェニレンなどのオキサジアゾール誘導体、Ｎ−ナフチル−２，５−ジフェニル−１，３，４−トリアゾールなどのトリアゾール誘導体、バソクプロインや１，３−ビス（１，１０−フェナントロリン−９−イル）ベンゼンなどのフェナントロリン誘導体、２，２’−ビス（ベンゾ［ｈ］キノリン−２−イル）−９，９’−スピロビフルオレンなどのベンゾキノリン誘導体、２，５−ビス（６’−（２’，２”−ビピリジル））−１，１−ジメチル−３，４−ジフェニルシロールなどのビピリジン誘導体、１，３−ビス（４’−（２，２’：６’２”−ターピリジニル））ベンゼンなどのターピリジン誘導体、ビス（１−ナフチル）−４−（１，８−ナフチリジン−２−イル）フェニルホスフィンオキサイドなどのナフチリジン誘導体が、電子輸送能の点から好ましく用いられる。

上記電子輸送材料は単独でも用いられるが、上記電子輸送材料の２種以上を混合して用いたり、その他の電子輸送材料の一種以上を上記の電子輸送材料に混合して用いても構わない。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属などの金属と混合して用いることも可能である。電子輸送層のイオン化ポテンシャルは、特に限定されないが、好ましくは５．８ｅＶ以上８．０ｅＶ以下であり、より好ましくは６．０ｅＶ以上７．５ｅＶ以下である。

発光素子を構成する上記各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法など特に限定されないが、通常は、素子特性の点から抵抗加熱蒸着または電子ビーム蒸着が好ましい。

有機層の厚みは、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはできないが、１〜１０００ｎｍの間から選ばれる。発光層、電子輸送層、正孔輸送層の膜厚はそれぞれ、好ましくは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる機能を有する。ここで電気エネルギーとしては主に直流電流が使用されるが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるよう選ばれるべきである。

本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび／またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。

マトリクス方式とは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置され、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が３００μｍ以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がｍｍオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法は、線順次駆動方法やアクティブマトリクスのどちらでもよい。線順次駆動はその構造が簡単であるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリクスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。

本発明におけるセグメント方式とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、このパターンの配置によって決められた領域を発光させる方式である。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。

本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が検討されているパソコン用途のバックライトに本発明の発光素子は好ましく用いられ、従来のものより薄型で軽量なバックライトを提供できる。

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。なお、下記の各実施例にある化合物の番号は上の化学式に記載した化合物の番号を指す。また構造分析に関する評価方法を下記に示す。

^１Ｈ−ＮＭＲは超伝導ＦＴＮＭＲＥＸ−２７０（日本電子（株）製）を用い、重クロロホルム溶液にて測定を行った。

ＨＰＬＣ純度は、高速液体クロマトグラフＬＣ−１０（（株）島津製作所製）を用い、０．１ｇ／Ｌのクロロホルム溶液にて測定した。カラムの展開溶媒としては、０．１％リン酸水溶液とアセトニトリルの混合溶液を用いた。

合成例１
化合物［２２］の合成
１−ブロモピレン４５ｇ、４−メチルフェニルボロン酸２１．７ｇ、リン酸三カリウム３４ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド１０．３ｇ、酢酸パラジウム０．７１ｇとジメチルホルムアミド１．６ｌ（リットル）の混合溶液を窒素気流下、１２０℃で５時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水１．６ｌを注入し、室温で０．５時間撹拌した。析出した固体をろ取し、水２００ｍｌで２回洗浄した。得られた固体をジクロロメタン５００ｍｌに溶解し、硫酸マグネシウムで乾燥後、セライトを用いてろ過した。ろ液をエバポレートし、残さをメタノール２００ｍｌで２回洗浄し、析出した固体をろ取した。真空乾燥した後、１−（４−メチルフェニル）ピレン４０ｇを得た。

次に、１−（４−メチルフェニル）ピレン４０ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド２４．４ｇとジメチルホルムアミド１．４ｌの混合溶液を窒素気流下、４０℃で７時間加熱撹拌した。室温に冷却後、水１ｌ（リットル）を注入し、ジクロロメタン５００ｍｌで抽出した。有機層を水２００ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、セライトを用いてろ過した。ろ液をエバポレートし、残さを酢酸エチル２００ｍｌで２回洗浄し、析出した固体をろ取した。真空乾燥した後、１−ブロモ−６−（４−メチルフェニル）ピレン１１．４ｇを得た。

次に、１−ブロモ−６−（４−メチルフェニル）ピレン１．３ｇ、４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフラン１．５５ｇ、リン酸三カリウム１．７８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド３３８ｍｇ、酢酸パラジウム２４ｍｇとジメチルホルムアミド３５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で５時間加熱撹拌した。室温まで冷却後、得られた結晶をろ過した。ジメチルホルムアミド１０ｍｌ、水３０ｍｌ、エタノール３０ｍｌで順次洗浄した後、トルエン１５０ｍｌを加え、１４０℃で溶解させた。１００℃まで冷却した後、セライトを用いてろ過した。ろ液をエバポレートし、メタノール５０ｍｌを加え、ろ過した。真空乾燥した後、黄白色結晶１．１ｇを得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた黄白色結晶が化合物[２２]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：2.52(s, 3H), 7.38-8.37(m, 23H)。

尚、この化合物[２２]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２４０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９％、昇華精製後が９９．９％であった。

合成例２
化合物［７］の合成
４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフランの代わりに３−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）ジベンゾフランを用いた以外は合成例１と同様の方法で合成し、淡黄色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物[７]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：2.52(s, 3H), 7.38-7.66(m, 8H), 7.86(s, 1H) , 7.98-8.26(m, 10H)。

尚、この化合物[７]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２３０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．２％、昇華精製後が９９．５％であった。

合成例３
化合物［２８］の合成
４−メチルフェニルボロン酸の代わりに２−ナフタレンボロン酸を用いた以外は合成例１と同様の方法で合成し、淡黄色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物[２８]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：7.37-8.39(m, 26H)。

尚、この化合物[２８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２８０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．１％、昇華精製後が９９．３％であった。

合成例４
化合物［３６］の合成
４−メチルフェニルボロン酸の代わりに４−ビフェニルボロン酸を用いた以外は合成例１と同様の方法で合成し、淡黄色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物[３６]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：7.37-8.39(m, 28H)。

尚、この化合物[３６]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２８０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．１％、昇華精製後が９９．３％であった。

合成例５
化合物［１３２］の合成
ピレン４．１ｇ、ｔ−ブチルクロリド２ｇとジクロロメタン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、塩化アルミニウム２．７ｇを加えた。この混合溶液を室温で３時間撹拌した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン３０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）を得た。

次に、２−ｔ−ブチルピレン３ｇ（含有率６５％）、ジクロロメタン５０ｍｌとメタノール１５ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン１０ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド３．３ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水５０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水５０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、１０分撹拌した後、ろ過した。さらにヘキサン３０ｍｌを加え、３０分撹拌した後、ろ過した。真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇを得た。

次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチルピレン２．３ｇ、フェニルボロン酸１．１ｇ、リン酸三カリウム３．８ｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド０．５８ｇ、酢酸パラジウム１２ｍｇとジメチルホルムアミド３０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で２時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、ジクロロメタン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇを得た。

次に、７−ｔ−ブチル−１−フェニルピレン１．５ｇ、ジクロロメタン２５ｍｌとメタノール８ｍｌの混合溶液を窒素気流下、０℃に冷やし、ジクロロメタン５ｍｌに溶解させたベンジルトリメチルアンモニウムトリブロマイド１．７ｇを滴下した。この混合溶液を室温で２時間撹拌した後、水２０ｍｌを注入し、ジクロロメタン２０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。得られた固体にメタノール１０ｍｌを加え、一晩放置した。析出した固体をろ過し、真空乾燥した後、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン１．９ｇを得た。

次に、１−ブロモ−７−ｔ−ブチル−３−フェニルピレン６９６ｍｇ、４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフラン８１５ｍｇ、リン酸三カリウム９３４ｍｇ、テトラブチルアンモニウムブロミド１６１ｍｇ、酢酸パラジウム１１ｍｇとジメチルホルムアミド１７ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１３０℃で５時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、シリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、白色結晶８１８ｍｇを得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物[１３２]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：1.60(s, 9H), 7.35-8.36(m, 23H)。

尚、この化合物[１３２]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２４０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．７％、昇華精製後が９９．８％であった。

合成例６
化合物［１４０］の合成
フェニルボロン酸の代わりに２−ナフタレンボロン酸を用いた以外は合成例５と同様の方法で合成し、白色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物[１４０]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.24-8.38(m, 25H)。

尚、この化合物[１４０]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．８％、昇華精製後が９９．９％であった。

合成例７
化合物［１２４］の合成
フェニルボロン酸の代わりに４−ジベンゾフランボロン酸、４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフランの代わりに４−ジベンゾフランボロン酸を用いた以外は合成例５と同様の方法で合成し、白色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物[１２４]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：1.60(s, 9H), 7.31-7.77(m, 10H), 7.98-8.31(m, 11H)。

尚、この化合物[１２４]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２５０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．３％、昇華精製後が９９．４％であった。

合成例８
化合物［１３８］の合成
フェニルボロン酸の代わりに４−ビフェニルボロン酸を用いた以外は合成例５と同様の方法で合成し、白色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた白色結晶が化合物[１３８]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：1.61(s, 9H), 7.37-8.38(m, 27H)。

尚、この化合物[１３８]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２７０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．７％、昇華精製後が９９．８％であった。

合成例９
化合物［１６３］の合成
４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフランの代わりに２−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフランを用いた以外は合成例１と同様の方法で合成し、淡黄色結晶を得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物[１６３]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：2.52(s, 3H), 7.38-8.31(m, 23H)。

尚、この化合物[１６３]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２４０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．５％、昇華精製後が９９．７％であった。

合成例１０
化合物［２１］の合成
１−ブロモピレン９．４ｇ、フェニルボロン酸４．５ｇ、炭酸セシウム１３ｇ、（トリ−ｔ−ブチルホスフィン）テトラフルオロホウ酸塩３４８ｍｇ、ビス（ジベンジリデンアセトン）パラジウム（０）５７５ｍｇと１，４−ジオキサン３３ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１００℃で３時間加熱撹拌した。溶液を室温に冷却した後、セライトを用いてろ過した。ろ液をエバポレートし、濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−フェニルピレン７．８ｇを得た。

次に、１−フェニルピレン７．８ｇ、Ｎ−ブロモスクシンイミド５．０ｇとジメチルホルムアミド１４０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、５０℃で６時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水３０ｍｌを注入し、トルエン５０ｍｌで抽出した。有機層を水２０ｍｌで２回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、エバポレートした。シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、真空乾燥した後、１−ブロモ−６−フェニルピレンと１−ブロモ−８−フェニルピレンの混合物を得た。

次に、１−ブロモ−６−フェニルピレンと１−ブロモ−８−フェニルピレンの混合物２．０ｇ、４−［４−（４，４，５，５−テトラメチル−［１，３，２］ジオキサボロラン−２−イル）フェニル］ジベンゾフラン３．１ｇ、リン酸三カリウム３．６ｇ、ＰｄＣｌ_２（ｄｐｐｆ）・ＣＨ_２Ｃｌ_２１３７ｍｇとジメチルホルムアミド５６ｍｌの混合溶液を窒素気流下、１００℃で４時間加熱撹拌した。室温に冷却した後、水４０ｍｌを注入し、ろ過した。メタノール４０ｍｌで洗浄した後、トルエン１００ｍｌを加え、１４０℃で溶解させた。１００℃まで冷却した後、セライトを用いてろ過した。ろ液をエバポレートし、メタノール５０ｍｌを加え、ろ過した。

次に、得られた固体とシクロペンチルメチルエーテル３６ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流しながら３０分加熱撹拌した。溶液を撹拌しながら室温に冷却した後、さらに一晩静置し、沈殿物をろ過した。得られた沈殿物とシクロペンチルメチルエーテル２０ｍｌの混合溶液を窒素気流下、還流しながら１時間加熱撹拌した。溶液を撹拌しながら室温に冷却した後、さらに一晩静置し、沈殿物をろ過し、真空乾燥した後、淡黄色結晶１．０ｇを得た。得られた粉末の^１Ｈ−ＮＭＲ分析結果は次の通りであり、上記で得られた淡黄色結晶が化合物[２１]であることが確認された。
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣl_３（d=ppm））：7.38-8.38(m, 24H)。

尚、この化合物[２１]は、油拡散ポンプを用いて１×１０^−３Ｐａの圧力下、約２６０℃で昇華精製を行ってから発光素子材料として使用した。ＨＰＬＣ純度（測定波長２５４ｎｍにおける面積％）は昇華精製前が９９．７％、昇華精製後が９９．９％であった。

実施例１
３０×４０ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）上にＩＴＯ導電膜をガラス基板中央部分に１５０ｎｍの厚さで３０×１３ｍｍの大きさに形成し陽極とした。陽極が形成された基板を “セミコクリン（登録商標）５６”（フルウチ化学（株）製）で１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。素子を作製する直前にこの基板を１時間ＵＶ−オゾン処理し、さらに真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０^−５Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、銅フタロシアニンを１０ｎｍ、正孔輸送材料として、４，４’−ビス（Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを５０ｎｍ蒸着した。次に、発光材料として、ホスト材料として、化合物[２２]を、またドーパント材料として下記式に示すＤ−１をドープ濃度が５％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料として、下記式に示すＥ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。以上で形成した有機層上に、リチウムを０．５ｎｍの厚さに蒸着した後、アルミニウムを１０００ｎｍ蒸着して陰極とし、５×５ｍｍ角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニターの表示値である。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率６．６ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は６４００時間であった。

実施例２〜１０
ホスト材料として表１に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表１に示した。

比較例１
ホスト材料として下記式に示すＨ−１を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率３．０ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、４００時間で輝度半減した。

比較例２〜７
ホスト材料として表１に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各比較例の結果は表１に示した。なお表１のＨ−２、Ｈ−３、Ｈ−４、Ｈ−５、Ｈ−６、Ｈ−７は下記式で表される化合物である。

実施例１１
ドーパント材料として下記式に示すＤ−２をドープ濃度が２％となるように用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率４．７ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４５００時間であった。

実施例１２〜２２
ホスト材料およびドーパント材料として表２に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表２に示した。なお表２のＤ−３、Ｄ−４、Ｄ−５、Ｄ−６、Ｄ−７、Ｄ−８は下記式で表される化合物である。

実施例２３
電子輸送材料として下記式で表されるＥ−２を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率３．３ｌｍ／Ｗの高効率青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、輝度半減時間は３２００時間であった。

実施例２４〜３１
ホスト材料および電子輸送材料として表３に記載した材料を用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表３に示した。なお表２のＥ−３、Ｅ−４、Ｅ−５、Ｅ−６、Ｅ−７は下記式で表される化合物である。

実施例３２
ドーパント材料を用いなかったこと以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率１．２ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は３５００時間であった。

実施例３３
ホスト材料として化合物[１３２]を用いた以外は、実施例３２と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率０．９ｌｍ／Ｗの青色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は３３００時間であった。

実施例３４
ドーパント材料として下記に示すＤ−９をドープ濃度が５％となるように用いた以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率６．０ｌｍ／Ｗの高効率緑色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は５０００時間であった。

実施例３５〜３６
ドーパント材料として表４に記載した材料を用いた以外は、実施例３４と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表４に示した。なお表４のＤ−１０、Ｄ−１１は下記式で表される化合物である。

実施例３７
ホスト材料として化合物[１３２]を用いた以外は、実施例３４と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率５．６ｌｍ／Ｗの高効率緑色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は４９００時間であった。

実施例３８
発光材料として、ホスト材料として化合物[２２]を、ドーパント材料としてＤ−１をドープ濃度が５％になるように５ｎｍの厚さに蒸着したのち、さらに発光材料として、ホスト材料として化合物[２２]を、ドーパント材料として下記に示すＤ−１２をドープ濃度が１％になるように３０ｎｍの厚さに積層した以外は、実施例１と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率７．０ｌｍ／Ｗの高効率白色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は７１００時間であった。

実施例３９
ホスト材料として化合物[１３２]を用いた以外は、実施例３８と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２で直流駆動したところ、発光効率６．６ｌｍ／Ｗの高効率白色発光が得られた。この発光素子を１０ｍＡ／ｃｍ^２の直流で連続駆動したところ、輝度半減時間は６１００時間であった。

実施例４０
３０×４０ｍｍのガラス基板（旭硝子（株）製、１５Ω／□、電子ビーム蒸着品）上にＩＴＯ導電膜をガラス基板中央部分に１５０ｎｍの厚さで３０×１３ｍｍの大きさに形成し陽極とした。陽極が形成された基板をアセトン、“セミコクリン（登録商標）５６”（フルウチ化学（株）製）で各々１５分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いて、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄してから熱メタノールに１５分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素子を作製する直前に１時間ＵＶ−オゾン処理し、さらに真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が５×１０^−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔輸送材料として４，４’−ビス（Ｎ−（ｍ−トリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニルを１５０ｎｍ蒸着した。次に、ホスト材料として化合物[２２]を、またドーパント材料としてＤ−１をドープ濃度が５％になるように３５ｎｍの厚さに蒸着した。次に、電子輸送材料として、Ｅ−１を２０ｎｍの厚さに積層した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニターの表示値である。次に、厚さ５０μｍのコバール板にウエットエッチングによって１６本の２５０μｍ開口部（残り幅５０μｍ、３００μｍピッチに相当）を設けたマスクを、真空中でＩＴＯストライプに直交するようにマスク交換し、マスクとＩＴＯ基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そしてリチウムを０．５ｎｍ有機層にドーピングした後、アルミニウムを２００ｎｍ蒸着して３２×１６ドットマトリクス素子を作製した。本素子をマトリクス駆動させたところ、クロストークなく文字表示できた。

本発明の発光素子材料は、発光素子等に利用可能で、薄膜安定性に優れた発光素子材料を提供できる。本発明によれば、高い発光効率と優れた耐久性を有する発光素子が得られる。本発明の発光素子は、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能である。

Claims

一般式（１）で表されるピレン化合物を含有することを特徴とする発光素子材料。

（Ｒ^１〜Ｒ^１７はそれぞれ同じでも異なっていてもよく、水素、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、シリル基、−Ｐ（＝Ｏ）Ｒ^１８Ｒ^１９、並びに隣接置換基との間に形成される環構造からなる群から選ばれる。Ｒ^１８およびＲ^１９は、アリール基およびヘテロアリール基の中から選ばれる。ｎは１〜２の整数である。分子中にジベンゾフラン骨格は１〜２個含まれる。Ｘは単結合、もしくはアリーレン基、ヘテロアリーレン基の群から選択される。但し、Ｒ^１０〜Ｒ^１７のうちいずれか一つはＸとの連結に用いられる。また、以下の（Ａ）または（Ｂ）のいずれかを満たす。
（Ａ）Ｒ ^３およびＲ ^５の少なくとも一つがアリール基またはヘテロアリール基である。
（Ｂ）Ｒ ^３およびＲ ^５が水素、Ｒ ^４がアルキル基、Ｒ ^８がアリール基またはヘテロアリール基である。）
Ｘがアリーレン基であることを特徴とする請求項１記載の発光素子材料。
陽極と陰極の間に少なくとも発光層が存在し、電気エネルギーにより発光する発光素子であって、発光素子が請求項１または２記載の発光素子材料を含有することを特徴とする発光素子。
発光層がホスト材料とドーパント材料を有し、一般式（１）で表される発光素子材料がホスト材料であることを特徴とする請求項３記載の発光素子。
発光層と陰極の間に少なくとも電子輸送層が存在し、電子輸送層が、電子受容性窒素を含み、さらに炭素、水素、窒素、酸素、ケイ素、リンの中から選ばれる元素で構成されるヘテロアリール環構造を有する化合物を含有することを特徴とする請求項３記載の発光素子。